JP4693230B2 - 竪型衝撃式破砕機のロータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、竪型衝撃式破砕機のロータに関する。さらに詳しくは、天然岩石等からなる原料の被破砕物を所定の粒径に破砕する竪型衝撃式破砕機のロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート用骨材等のために、岩石等の被破砕物を破砕する破砕機として遠心衝突式破砕機がよく知られており、本発明の同一出願人は例えば特開平１０−３０９４８４号等で提案して公知である。このように従来から知られている遠心衝突式破砕機による主な破砕は、ロータの中心部から破砕すべき岩石等の被破砕物を供給し、遠心力で加速してロータの周縁から放出し、ロータの外周に配置されたアンビル、又はデッドストック面に被破砕物を衝突させて行う原理である。
【０００３】
これに対して、特開平１０−１３７６０５号では、被破砕物を加速するための案内面を比較的短くして加速後に放出し、放出された被破砕物を同一ロータ内に配置された打撃面で打撃して破砕する物質衝突を同期的に行う方法及び装置が提案されている。この方式の改良案として、同一出願人は特願平１１−２４４２３８号で、回転駆動され鉛直方向に配置された駆動軸と、この駆動軸に固定され駆動軸により回転駆動される回転板と、この回転板に設けられ被破砕物を半径方向に案内し加速し放出するための案内面と、この案内面と被連続な面で、案内面の外周に配置され前記案内面と同一角速度で回転し放出された被破砕物と同期させて打撃するための打撃面で構成された竪型衝撃式破砕機のロータとして提案している。
【０００４】
一方、従来から知られている遠心力を被破砕物に有効に与えるためのロータは、回転翼構造である。原理的な回転翼構造は、円板に放射方向に延びる案内体（ライナーともいう）が設けられ、この案内体から周方向（回転方向）の加速度により被破砕物は遠心力を与えられる。この被破砕物は周方向速度成分（接線方向）と遠心方向成分が合成された速度でロータから放出される。
【０００５】
被破砕物がデッドストックやアンビルの衝突体に衝突するときの衝撃力を大きくするためには、ロータの半径およびロータの回転角速度が大きくなるように設計される。破砕効率を上げるのにロータの半径を大きくすることは設計上の制限があるため、回転角速度を大きくするようにしている。このため高速化が要求され、これに耐える剛性の大きい構造体が要望されている。
【０００６】
高能率化が進められる最近の遠心衝突式破砕機では、コリオリ力を無視できないほどの回転角速度が与えられており、このコリオリ力は案内体が存在する場合には、案内体と被破砕物との間に大きい摩擦力を生じさせる。速度に比例する大きさをもつコリオリ力は案内体のより外側寄りでより大きい摩擦力を生じさせる。ロータ部材の摩耗を惹起するこのような摩擦力の存在は、ロータの特定部分を摩耗させる。その侵食部分が等比級数的に拡大しロータの一部分を破壊する。
【０００７】
遠心衝突式破砕機は、岩石等の破砕形式から前述したようにアンビル方式とデッドストック方式とに大別されているが、デッドストック方式のものは、破砕機の中央上部の投入穴から挿入された岩石等の被破砕物を回転するロータの回転翼により破砕するもので、破砕される被破砕物を遠心力によりロータのデッドストックに放出し、ロータの回転翼の高速な角速度によって破砕させるものである。前記ロータは正回転、又は逆回転が可能であり、どの方向に回転しても破砕できる構成になっている。このロータの外周縁に被破砕物と衝突し破砕させるための衝撃体が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、破砕機のロータの耐摩耗性工具は超硬やセラミックのチップではあるが、破砕の使用頻度が多くなると、どうしてもこのチップの摩耗も著しくなる傾向にあった。特に、前述したように、特開平１０−１３７６０５号で提案された原理の破砕は、同期させてロータ内の衝突面で打撃により破砕する原理のために特定部分のみが摩耗する。このため、チップの交換をしているがその頻度が多くなる。チップは高価な部品であり、交換のための工数も無視できない。この発明は上記のような技術的背景に基づきなされたものであって、次の目的を達成するものである。
【０００９】
本発明の目的は、チップ交換の頻度を減らし、ロータの高速回転を可能にし破砕効率を高めた竪型衝撃式破砕機のロータの提供にある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ロータに案内面を設けることにより被破砕物に大きな衝撃力を与え破砕効率を高めた竪型衝撃式破砕機のロータの提供にある。
【００１１】
更に、特別な取り付けを要することなく低コストで経済的な竪型衝撃式破砕機のロータの提供にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の竪型衝撃式破砕機のロータは、回転駆動され鉛直方向に配置された駆動軸と、前記駆動軸に固定され、前記駆動軸により回転駆動される回転板と、前記回転板に設けられ、被破砕物を半径方向に案内し、加速し放出するための案内面と、前記回転板の外周縁に設けられ、前記案内面と同一角速度で回転し、放出された前記被破砕物を打撃する衝突体とからなる竪型衝撃式破砕機のロータであって、前記衝突体は、前記回転板の外縁に複数ヶ所に均等に配置されたデッドストックである。
【００１３】
前記案内面は、前記回転板に立設された案内体の案内面であって、回転平面半径方向の線を中心にして対称位置に硬質部材を貼り付けており、被破砕物を前記回転板の回転によって前記衝突体に放出するように前記案内面が形成されている。さらに、前記回転板は、正転又は逆転が可能であり、かつ前記案内面及び前記衝突体は、半径方向線を中心にして対称に少なくとも２対以上配置されていると良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１はロータの軸方向からの断面図であり、衝撃破砕用工具１を取り付けたロータ２（回転板）の平面図である。３ケ所等角度間隔に設けられたロータ２の翼体３の外縁部に対称的にチッププレート４が設けられている。本発明と同様の従来の遠心衝突式破砕機については、同一出願人の出願である特開平１０−３０９４８４号公報等に構造が記載されているので、類似した構造については詳細な説明は省略する。
【００１５】
竪型衝撃式破砕機の中央上部に図示していないが、原料である被破砕物を投入するための投入穴が設けられており、コンベヤ等で搬送された岩石等の被破砕物はこの投入穴から投入される。この投入穴の下部に回転自在のロータ２が配置されており、被破砕物はこのロータ２中央部のセンターキャップ５上に落下しロータ２の回転に伴ってロータ２の外周デッドストック等に向かって放出される。このロータ２は図示していない駆動源より駆動される駆動軸７と一体になり回転する。
【００１６】
一方、ロータ２の底板上に配置されたセンターキャップ５の外側には、原料原石等の被破砕物を加速するための３個の加速案内面８が等角度間隔位置で、かつ同一円周位置に配置されている。加速案内面８は、駆動軸７の中心線を含む面と平行な面であり、ロータ２上に立設された案内体に固定配置されている。この案内面８はロータ２の回転に伴い被破砕物をこの加速案内面８上で転動、又は摺動させて加速するための面である。この加速時に被破砕物が描く曲線は、ロータ２の静止した慣性系からみて略アルキメデス曲線を描く。
【００１７】
この加速案内面８は、本例では略５角柱の形状をなしており、うち４面が転動又は摺動する部分であって、超硬合金で作られた案内ライニング部材として機械的なクランプ手段により着脱自在に設けられている（図示せず）。この加速案内面８の投入側に近い部分は、周方向に近い角度をなし案内面８ａを構成し、この案内面８ａ上の被破砕物は略周方向に移動する。この案内面８ａは半径方向の線を中心線として対称的に２面が相対して設けられており、ロータ２の回転方向が変わる都度どちらかの案内面８ａ上を被破砕物は転動、又は摺動する。
【００１８】
また、この加速案内面８は半径方向にも独立した案内面８ｂが設けられており、対称的に２つの面を相対して設けられている。前記同様に、ロータ２の回転方向が変わる都度どちらかの案内面８ｂに被破砕物は摺動、又は転動する。被破砕物がこの案内面８ｂを転動又は摺動し、移動幅（距離）の間を転動する時間だけ被破砕物は加速されることになる。案内面８ｂの半径方向の移動幅、即ち加速できる長さ、時間は従来の遠心ロータと比べると短い。この半径方向の案内面８ｂは、この破砕機の破砕に大きな役目をなしている。このように、この加速案内面８は独立して形成される４つの面を有している。
【００１９】
この被破砕物に対する加速原理については、前述のとおり公知であるからその詳細説明は省略する（特開平１０−１３７６０５号公報参照）。本発明において、加速案内面８を構成する案内ライニングは、耐摩耗性のある超硬合金で作られており、着脱自在に形成されている。案内ライニングは、図示していないが案内体の固定板にボルトで固定されている。従って、加速案内面８が摩耗したとき等に、その部分のみを交換、又は摩耗が少ない他のものと交換することができる。この案内ライニングは、ロータ２が正逆どちらに回転しても対応できるものであり、かつ一体形としているので、交換は容易に行うことができる。ただし、４つの案内面を有する加速案内面８は、案内面を分割できるように別々に構成するものであっても良い。加速案内面８から放出された後、被破砕物は翼体３に被破砕物である原料が積層されたデッドストック６（衝突体）に衝突し破砕される。
【００２０】
ロータ２には３つの翼体３が等角度に配置されており、１つの翼体３の外周縁に対称的に２つの勝手違いの衝撃破砕用工具１が取り付けられている。翼体３は、ロータ２の外周端近くまで半径方向に延びており、各翼体３は図に示すように半径方向に延びる本体部分９と、ロータ２の内側寄りの領域で周方向に延びる第１周方向部分１０と、ロータ２の外周端部領域で周方向に延びる第２周方向部分１１から形成されている。
【００２１】
第１周方向部分１０及び第２周方向部分１１は、本体部分９の中心線（半径に一致する線）に対してそれぞれに線対称に形成されている。第２周方向部分１１の周方向に離隔する両端部分は、後に説明するように近傍部分１２を形成する。第１周方向部分１０の両端部は、半径方向に延びる半径方向部分１３を形成している。本体部分９と第１周方向部分１０と第２周方向部分１１は、本体部分９の両側（周方向に両側）に２つの凹部を形成している。
【００２２】
この凹部は、デッドストックスペース１４を形成する。ロータ２は、デッドストックスペース１４に被破砕物が集積されて形成されるデッドストック６の外側面（表面）と、半径方向部分１３の端面（周方向に概ね直交する面）と、近傍部分１２の端面（周方向に概ね直交する面）とで、被破砕物の遠心流を案内する翼体側の案内面を形成する。
【００２３】
このデッドストック６の集積物は、デッドストックスペース１４に集積される一種の鉱滓のようなもので、硬度が高くデッドストックスペース１４の翼体３の壁面にへばりつき、前記翼体３の半径方向部分１３、近傍部分１２と同様に被破砕物の流路形成部材を構成している。このような流路形成部材は、投入された被破砕物をロータ２の中心域からロータ２の外周縁に向かう遠心流を形成している。
【００２４】
近傍部分１２は、翼体３の外周端部で周方向に延びる周方向近傍部分１２ａと、周方向近傍部分１２ａの端部として半径方向に延びる径方向近傍部分１２ｂとから形成されている。周方向近傍部分１２ａと径方向近傍部分１２ｂの端面は、翼体３またはロータ２の外周縁を形成している。外周縁は、コリオリ力により被破砕物が押し付けられる領域の面、またはこの面を含む流路形成部材であり被破砕物が離脱する点を含み、この点の近傍の領域またはこの領域を含む流路形成部材をいう。
【００２５】
具体的には、近傍部分１２または近傍部分１２の部分を含む。前記離脱点は、摩耗の進行により前進するから定点ではない。近傍部分１２は、第２周方向部分１１の端部に外側から取り付けられている。即ち、周方向近傍部分１２ａの内側面（半径方向に内側面）と第２周方向部分１１の外側面（半径方向に外側の面）が密着している。近傍部分１２は、内側周方向部分１５及び外側周方向部分１６を一体に備えている。
【００２６】
内側周方向部分１５は、外側周方向部分１６よりも半径方向に内側に位置している。内側周方向部分１５と外側周方向部分１６との間に第２周方向部分１１の端部がはめ込まれている。ボルト１７が、外側周方向部分１６の側から通され第２周方向部分１１の端部及び内側周方向部分１５を貫通している。締付ナット１８をボルト１７の突出部にねじ込んで、近傍部分１２を第２周方向部分１１に強固に固定している。
【００２７】
近傍部分１２の径方向近傍部分１２ｂの内側寄り部分に、硬質部材である超硬チップ１９が交換可能に取り付けられている。この超硬チップ１９は、流路形成部材の一部分であり、近傍部分１２よりも半径方向に内側に（中心より）あり近傍部分１２に近接している。近傍部分１２と超硬チップ１９は半径方向に連続して設けられている。近傍部分１２には硬い合金が用いられ、本体部分９の部材よりも硬質である。超硬チップ１９は第２周方向部分１１の両端部に取り付けられている。第１周方向部分１０の両端部分の半径方向部分１３にも、内側硬質体である内側超硬チップ２１が交換可能に設けられている。
【００２８】
衝撃破砕用工具１は図示のように超硬チップ１９の取り付けられたもので、ロータ２外側に設けられているが、前述したようにロータ２内側のセンターキャップ５側にも第２の衝撃破砕用工具２０の内側超硬チップ２１が設けられている。この第２の衝撃破砕用工具２０は、１つの翼体３左右のデッドストック６側に跨ってチッププレート２２が貼り付けられており、このチッププレート２２上に超硬チップ２１を銀ろう着けした構成になっている。この第２の衝撃破砕用工具２０は、投入口上から落下する岩石等の衝撃に耐える必要があり、ロータ２の回転に伴って岩石等に対しても衝撃を加える。
【００２９】
衝撃破砕用工具１の超硬チップ１９が、投入口からロータ２に落下され加速案内面８を介して放出される被破砕物に相対している。翼体３には、前述のように内周側にも第２の衝撃破砕用工具２０が取り付けられているので、被破砕物の一部は外周の衝撃破砕用工具１に達する前に、デッドストック６の表面を転動し近傍部分１２から外方に放出される。
【００３０】
前記ロータ２は正逆回転可能であるが、図のＸ方向に回転したとき被破砕物はＣ側のデッドストック６に衝突し、ロータ２がＹの方向に回転したとき被破砕物はＤ側のデッドストック６に衝突する。即ち、図のＸ方向に回転したときは、Ｃ側のデッドストック６に対応するＡ側の加速案内面８上をロータ２の中心から被破砕物は転動または摺動して加速され、この加速案内面８端部から外周方向に放出される。
【００３１】
被破砕物は空中に放出された状態になっているが、ロータ２は回転しているので、被破砕物はロータ２の回転方向と被破砕物の放出方向での合成した方向の軌跡を描きＣ側のデッドストックに衝突する。この原理の詳細は前述の特開平１０−１３７６０５号公報に記載されている。この衝突の状態は、ロータ２が図のＹ方向に回転したときも同様で、被破砕物はＢ側の加速案内面８上を転動または摺動して加速され、Ｄ側のデッドストックに衝突する。
【００３２】
衝突により破砕され、あるいは擦って放出された被破砕物は翼体３間のプロテクタ２３空間部から外方へはじき飛ばされる。この破砕された被破砕物はデッドストック方式の場合、従来はケーシング本体内のロータの外周に配置されたデッドストックに衝突させるが、本発明の場合は、ロータ２上のデッドストック６に衝突させて、被破砕物は互いに相手を破砕すると同時に互いに相手を研磨し、骨材又は砂が生産される。
【００３３】
運転開始後には、デッドストックスペース１４に被破砕物は集積する。デッドストック６の集積量が限界に達すると、そのデッドストック６および流路形成部材から直接に周方向の運動を与えられ遠心力を受ける。このように被破砕物が外方に放出され衝撃破砕用工具１に接すると前記超硬チップ１９は摩耗を生じる。前述のように対称に翼体３の両側に配置された超硬チップ１９はロータ２の正逆回転により均等に摩耗させることが可能である。また摩耗した超硬チップは交換することができる。
【００３４】
この衝撃破砕用工具１は、チッププレート４を分割することなく一体にし、さらに超硬チップ１９も分割せず一体化している。この超硬チップ１９は略Ｌ字状の形状をなし、取り付け面を超硬チップ１９の取り付け形状に合わせたチッププレート４に、接着剤等を介して取り付けられている。本実施の形態では、超硬チップ１９をチッププレート４に取り付けることで説明しているが、セラミックであっても同様である。耐摩耗性のある部材であればどの材料でもよい。また、超硬チップ１９にはピン穴が２つの異なる面に各々２ケ設けられており、取り付けられるチッププレート４にも同様位置にピン穴があけられている。
【００３５】
次に被破砕物の破砕方法について説明する。駆動軸７により回転駆動されるロータ２（回転板）に投入された被破砕物は、回転に伴う遠心力で外方へ案内され加速案内面８に達する。案内面８ａに達した被破砕物の一部は前記第２の衝撃破砕用工具２０に衝突する。案内面８ｂに達した被破砕物は、この案内面８ｂを転動しながら、あるいは摺動しながら移動し加速されて外周へ放出される。放出された被破砕物は図の矢印のような軌跡を描き、翼体３のデッドストック６に衝突する。
【００３６】
この衝突原理については前述したように特開平１０−１３７６０５号公報に詳細が記載されているので、その説明は省略する。前記加速案内面８はこの原理に基づき形状が設定されている。また、ロータ２の回転を正転または逆転させることで、ロータ２内に対称的に形成されたどちらかのデッドストック６に衝突させるようにしている。また、衝撃板式にした場合、即ち衝撃破砕用工具に衝突させる場合は、摩耗の状態をみて交互に衝突させるようにしているので、工具交換の頻度は大幅に縮小でき、その結果メンテナンスの周期を大幅に延ばすことが可能である。
【００３７】
また、衝撃破砕用工具１側とデッドストック６側とで破砕能力は異なるので、所望の粒径を選択できることにもなる。従って、粒径補正能力の向上が図られる。一方の回転方向で衝撃破砕用工具側による従来からの衝撃板方式とし、他方の回転方向のときは本発明のデッドストック方式を採用すれば、１台で２種類の破砕効果を得ることになり、被破砕物の性状の変化や採取製品の種類にも対応できることになる。
【００３８】
加速案内面８は、被破砕物が所定位置に加速放出されるように面の角度と寸法が設定されているが、もし変更の必要性が生じたときは、案内面８ａ，８ｂ（超硬チップ）を交換する際その条件に合うものに交換すれば簡単に設定変更は可能である。
【００３９】
更に、加速案内面８で加速されない被破砕物は、通常の遠心式ロータのようにデッドストック６上を転動し、加速されロータ２の外周に配置された、デッドストック、又はアンビル（図示せず。）で破砕される。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ロータ上に案内面を設け、この案内面で加速放出させる構成にしたので、放出される被破砕物を正または逆回転により従来と同様の破砕に加えて、ロータ上のデッドストックで衝撃を加えて破砕したので、粒径補正能力を増し、かつチップの交換頻度を減らすことができた。この結果として、メンテナンスの周期を延ばすことになり、また種類の異なる破砕効果を得ることができ、破砕効率を高めることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の竪型衝撃式破砕機のロータ構成を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１…衝撃破砕用工具
２…ロータ
３…翼体
６…デッドストック
７…駆動軸
８…加速案内面

Claims (2)

1. 回転駆動され鉛直方向に配置された駆動軸と、
   前記駆動軸に固定され、前記駆動軸により回転駆動される回転板と、
   前記回転板に設けられ、被破砕物を半径方向に案内し、加速し放出するための案内面と、
   前記回転板の外周縁に設けられ、前記案内面と同一角速度で回転し、放出された前記被破砕物を打撃する衝突体とからなる竪型衝撃式破砕機のロータであって、
   前記衝突体は、前記回転板の外縁に複数ヶ所に均等に配置されたデッドストックであり、
   前記案内面は、前記回転板に立設された案内体の案内面であって、回転平面半径方向の線を中心にして対称位置に硬質部材を貼り付けており、被破砕物を前記回転板の回転によって前記衝突体に放出するように前記案内面が形成されている
   ことを特徴とする竪型衝撃式破砕機のロータ。
2. 請求項１に記載の竪型衝撃式破砕機のロータにおいて、
   前記回転板は、正転又は逆転が可能であり、かつ前記案内面及び前記衝突体は、半径方向線を中心にして対称に少なくとも２対以上配置されている
   ことを特徴とする竪型衝撃式破砕機のロータ。

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