JP5534762B2

JP5534762B2 - 粉砕機用部材およびこれを用いた粉砕機

Info

Publication number: JP5534762B2
Application number: JP2009219934A
Authority: JP
Inventors: 修三植木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011067742A

Description

本発明は、岩石や砂利あるいは鉱石などの粉砕や、建築廃材や舗装廃材などの廃棄物の粉砕に用いられる粉砕機用部材およびこれを用いた粉砕機に関する。

従来から、岩石や砂利あるいは鉱石などの粉砕や、建築廃材や舗装廃材などの廃棄物を粉砕するのに、衝撃式の粉砕機が用いられている。

図６は、従来の衝撃式の粉砕機の一例を示す、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ’線での断面図である。

この粉砕機51は、駆動源となるモータ60にシャフト61が接続され、シャフト61にはロータ54および分級機59が接続されている。そして、ロータ54には複数の粉砕機用部材55が固定されており、分級機59の外周には、分級機59を囲むようにガイドリング57が配置されている。そして、これらの部材は、被粉砕物を供給する供給口52，エアー入口62および粉砕物通過孔63を有するケーシング53により囲まれており、ロータ54の外周となるケーシング53の内壁に円筒状のライナー56が設けられている。

この粉砕機51を用いた被粉砕物の粉砕は、モータ60の駆動により回転するシャフト61に接続された、粉砕機用部材55の取り付けられたロータ54および分級機59を回転させて、エアー入口62からエアーを供給しながら、供給口52から被粉砕物を供給することにより、ロータ54に固定された粉砕機用部材55とライナー56との間で受ける衝撃により粉砕される。粉砕された粉体は、ガイドリング57内の分級ゾーン58に導かれ、微粉は分級機59を通過し粉砕物通過孔63から粉砕機51外に取り出される。また、分級機59を通過することができなかった粗粉は、粉砕機51内を循環しながら再度ロータ54に固定された粉砕機用部材55とライナー56との間で受ける衝撃により粉砕される。このように分級機59を通過できない粗粉は繰り返し粉砕され、設定された分級点以下の微粉のみが分級機59を通過し粉砕物通過孔63から粉砕機51外に取り出される。

この粉砕機51における粉砕機用部材55は、粉砕の衝撃が加わる部分に、被粉砕物との衝撃や摩擦により磨耗が著しいので耐磨耗性や耐衝撃性に優れた部材が用いられ、この部材を金属からなる部材に接着等により一体化され、ボルト等でロータ54に固定されている。

例えば、このような粉砕機用部材55として、粉砕機のハンマーが特許文献１に開示されている。図７は、特許文献１に開示されている粉砕機のハンマーの断面図である。図７に示す粉砕機のハンマー70は、金属製のベース部材72とセラミック衝撃部材71とからなる破砕ブロック73と、この破砕ブロック73をアーム74に固定するボルト75およびこのボルト75の頭部を覆う超硬合金製のキャップ76とにより構成されている。また、セラミック衝撃部材71には、ボルト75の頭部およびキャップ76を嵌合可能な円筒状の拡径部が凹設されている。この粉砕機のハンマー70によれば、超硬合金製のキャップ76をセラミック衝撃部材71の拡径部に嵌合接着させていることから、破砕ブロック73をアーム74に固定しているボルト75の頭部を隠蔽することができるので、ボルト75の頭部に原石の破砕粒が直接衝突して磨耗して消失するおそれを防止でき、長期間にわたって破砕作業が行なえるというものである。

また、図８は特許文献２に開示されている粉砕機のハンマーの断面図である。図８に示す粉砕機のハンマー80は、原石を打撃することによって磨耗して消失が予想されるラインＸから、所定の厚みをほぼ等しく残すように後面が凹状に形成された超硬合金製の衝撃部材81と、超硬合金製の衝撃部材81の後面と嵌合するように前面が凸状に形成された金属製のベース部材82とを接着してなる破砕ブロック83と、この破砕ブロック83をアーム84に破砕ブロック83の反対側から取り付けるボルト85により構成されている。この粉砕機のハンマー80によれば、耐磨耗性や耐衝撃性に優れた超硬合金製の衝撃部材81を用いることによって、原石を打撃するときの衝撃で欠損したり割れたりすることがなく、衝撃部材81が磨耗して消失が予想されるラインＸまで磨耗したときに、衝撃部材81の部分はほぼ等しい厚さで残ることとなるので、高価な超硬合金を余分に残さず無駄なく使い切ることができるというものである。

特許第2721487号特許第2693739号

しかしながら、特許文献１に記載の粉砕機のハンマー70は、破砕ブロック73をアーム74に固定しているボルト75の頭部が超硬合金製のキャップ76により覆われているので、ボルト75の頭部に原石の破砕粒が直接衝突してボルト75の頭部が磨耗して消失するおそれを防止できるものの、原石の打撃を続けて衝撃部材71の磨耗が進行したときに、耐磨耗性や耐衝撃性に優れた超硬合金製のキャップ76が外れることによって、他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれがある。また、キャップ76が外れることによって、ボルト75の頭部が露出するため、ボルト75の頭部に原石の破砕粒が直接衝突して、衝撃によって固定が緩んだり、ボルト75が折れたりして、破砕ブロック73が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるという問題があった。

また、特許文献２に記載の粉砕機のハンマー80は、耐磨耗性や耐衝撃性に優れた超硬合金製の衝撃部材81を用いることによって、原石を打撃するときの衝撃で欠損したり割れたりすることがないものの、超硬合金製の衝撃部材81と金属製のベース部材82とがろう付けあるいは接着剤により接着されて一体化されているので、原石を打撃するときの大きな衝撃が加わり続けたときに超硬合金製の衝撃部材80が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるという問題があった。

さらに、特許文献１に記載の粉砕機のハンマー70および特許文献２に記載の粉砕機のハンマー80は、被粉砕物との衝突などによってアーム74，84と金属製のベース72，82との僅かな隙間に、粉砕された微小な粉体が入り込み、この微少な粉体が研磨剤となって、アーム74，84や金属製のベース72，82が磨耗し、磨耗が進むことによって隙間が拡がり、被粉砕物との衝突による衝撃力がボルト75，85のアーム74，84とハンマー70，80との境目部分に集中してかかり、その部分のボルト75，85が折れて破砕ブロック73，83の固定が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、被粉砕物の衝撃や粉砕された微小な粉末が隙間に入り込むことによって、粉砕機用部材を構成する部材や粉砕機用部材が外れることの少ない粉砕機用部材およびこれを用いた粉砕機を提供することを目的とする。

本発明の粉砕機用部材は、筒状のセラミック部材と該セラミック部材の内側に挿入される金属部材とからなる、ロータに固定されて被粉砕物の粉砕に用いられる粉砕機用部材であって、前記金属部材は、胴部と、該胴部の一方から張り出した頭部と、前記胴部の他方の端面に配置された締結部材受入穴とを有し、前記セラミック部材は、内周面に前記頭部に対応する大径部と前記胴部に対応する小径部とを有しており、内側に前記大径部側から前記金属部材が挿入され、前記小径部側が前記ロータの一方面側に配置されて、前記ロータの他方面側から締結部材を前記締結部材受入穴に挿入して締結することによって、前記頭部で前記大径部と前記小径部との段差が押圧されて前記ロータに固定されていることを特徴とするものである。

また、本発明の粉砕機用部材は、上記構成において、前記金属部材は前記ロータへの固定時に、前記頭部の端面が前記セラミック部材の前記大径部側の端面よりも内側に位置し、前記頭部の前記端面を覆う蓋部材が取り付けられることを特徴とするものである。

また、本発明の粉砕機用部材は、上記いずれかの構成において、前記金属部材は前記ロータへの固定時に、前記胴部の他方が前記セラミック部材の前記小径部側の端面よりも突出し、前記ロータの前記一方面側に設けた凹部に突出した前記胴部の他方が挿入されることを特徴とするものである。

また、本発明の粉砕機は、上記いずれかの構成の粉砕機用部材がロータに固定されていることを特徴とするものである。

本発明の粉砕機用部材によれば、筒状のセラミック部材と該セラミック部材の内側に挿入される金属部材とからなる、ロータに固定されて被粉砕物の粉砕に用いられる粉砕機用部材であって、前記金属部材は、胴部と、該胴部の一方から張り出した頭部と、前記胴部の他方の端面に配置された締結部材受入穴とを有し、前記セラミック部材は、内周面に前記頭部に対応する大径部と前記胴部に対応する小径部とを有しており、内側に前記大径部側から前記金属部材が挿入され、前記小径部側が前記ロータの一方面側に配置されて、前記ロータの他方面側から締結部材を前記締結部材受入穴に挿入して締結することによって、前記頭部で前記大径部と前記小径部との段差が押圧されて前記ロータに固定されることにより、被粉砕物の粉砕を続けたときにセラミック部材および金属部材の磨耗が進行して消失したとしても、締結部材が露出することがないので、粉砕機用部材のロータへの固定が緩みにくい。また、粉砕機の稼働による遠心力で各部材が外れるおそれは少なく、金属部材の頭部が消失するまで磨耗するか、被粉砕物を粉砕するときの衝撃を長時間繰り返し受けることによって締結部材が折れて金属部材との締結が外れない限り、粉砕機用部材を構成する各部材が外れて、粉砕機の他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれは少ない。

また、本発明の粉砕機用部材によれば、前記金属部材は前記ロータへの固定時に、前記頭部の端面が前記セラミック部材の前記大径部側の端面よりも内側に位置し、前記頭部の前記端面を覆う蓋部材が取り付けられるときには、被粉砕物が金属部材の頭部の端面に直接衝突して、金属部材が損傷したり磨耗したりすることはないので、金属部材の寿命を延ばすことが可能となり、結果、粉砕機用部材の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の粉砕機用部材によれば、前記金属部材は前記ロータへの固定時に、前記胴部の他方が前記セラミック部材の前記小径部側の端面よりも突出し、前記ロータの前記一方面側に設けた凹部に突出した前記胴部の他方が挿入されるときには、被粉砕物との衝突による衝撃力が集中してかかるロータと粉砕機用部材との境目部分が、締結部材よりも径の大きな金属部材の胴部からなることから、より耐衝撃性が向上するので粉砕機用部材の固定が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれをさらに少なくすることができる。

また、本発明の粉砕機によれば、本発明の粉砕機用部材がロータに固定されていることにより、粉砕機用部材の固定が緩みにくく外れにくいので、長時間にわたって高い粉砕性能を維持しつつ被粉砕物の粉砕を行なうことができる。また、粉砕機用部材が外れることが少なく、他の部材に損傷を与えないので、メンテナンスが低減されて作業効率が高められるとともに、粉砕機の維持費を低減することができる。

本発明の粉砕機用部材を用いた粉砕機の実施の形態の一例を示す、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。本発明の粉砕機用部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は図１（ｂ）におけるＳ部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。本発明の粉砕機用部材を構成するセラミック部材に設けられた段差の実施の形態の他の例を示す、断面図である。本発明の粉砕機用部材の実施の形態の他の例を図２と同様の表し方で示す、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ’線での断面図である。本発明の粉砕機用部材の実施の形態の他の例を図２と同様の表し方で示す、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ’線での断面図である。従来の衝撃式の粉砕機を示す、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ’線での断面図である。従来の粉砕機用部材の断面図である。従来の粉砕機用部材の他の例を示す、断面図である。

以下、本発明の粉砕機および本発明の粉砕機用部材を用いた粉砕機の実施の形態の例について説明する。

図１は、本発明の粉砕機用部材を用いた粉砕機の実施の形態の一例を示す、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。

この粉砕機１は、駆動源となるモータ10にシャフト11が接続され、シャフト11にはロータ４および分級機９が接続されている。そして、ロータ４には複数の粉砕機用部材５が取り付けられており、分級機９の外周には、分級機９を囲むようにガイドリング７が配置されている。そして、これらの部材は、被粉砕物を供給する供給口２，エアー入口12および粉砕物通過孔13を有するケーシング３により囲まれており、ロータ４の外周となるケーシング３の内壁に円筒状のライナー６が設けられている。

この粉砕機１を用いた被粉砕物の粉砕は、モータ10の駆動により回転するシャフト11に接続された、粉砕機用部材5の取り付けられたロータ４および分級機９を回転させて、エアー入口12からエアーを供給しながら、供給口２から被粉砕物を供給し、ロータ４に固定された粉砕機用部材５とライナー６との間で受ける衝撃により粉砕される。粉砕された粉体は、ガイドリング７内の分級ゾーン８に導かれ、微粉は分級機９を通過し粉砕物通過孔13から粉砕機１外に取り出される。また、分級機９を通過することができなかった粗粉は、粉砕機１内を循環しながら再度ロータ４に固定された粉砕機用部材５とライナー６との間で受ける衝撃により粉砕される。このように分級機９を通過できない粗粉は繰り返し粉砕され、設定された分級点以下の微粉のみが分級機９を通過し粉砕物通過孔13から粉砕機１外に取り出される。

図２は、本発明の粉砕機用部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は図１（ｂ）におけるＳ部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）におけるB−B’線での断面図である。

図２に示す例の粉砕機用部材５は、筒状のセラミック部材14とセラミック部材14の内側に挿入される金属部材15とからなる、ロータ４に固定されて被粉砕物の粉砕に用いられるものである。この金属部材15は、胴部15ｂと、胴部15ｂの一方から張り出した頭部15ａと、胴部15ｂの他方の端面に配置された締結部材受入穴15ｃとを有している。また、セラミック部材14は、内周面に金属部材15の頭部15ａに対応する大径部14ａと金属部材15の胴部15ｂに対応する小径部15ｂとを有している。また、ロータ４は、締結部材16を挿通させる締結部材挿通孔４ａを有している。そして、図２（ｂ）の断面図に示すように、セラミック部材14の大径部14ａ側から金属部材15が挿入され、小径部14ｂ側がロータ４の一方面側に配置されて、ロータ４の他方面側から締結部材16を締結部材挿通孔４ａに挿通し、続いて締結部材受入穴15ｃに挿入して締結することによって、本発明の粉砕機用部材５は、セラミック部材14の大径部14ａと小径部14ｂとの段差Ｗが金属部材15の頭部15ａに押圧されてロータ４に固定されることを特徴としている。

このように、ロータ４の他方面側から締結部材16を挿入して締結していることにより、被粉砕物の粉砕を続けたときにセラミック部材14および金属部材15の磨耗が進行して消失したとしても、締結部材16が露出することがないので、粉砕機用部材５のロータ４への固定が緩みにくい。

また、セラミック部材14の大径部14ａ側から金属部材15が挿入され、小径部14ｂ側がロータ４の一方面側に配置されて、ロータ４の他方面側から締結部材16を締結部材受入穴15ｃに挿入して締結することによって、金属部材15の頭部15ａでセラミック部材14に設けられた大径部14ａと小径部14ｂとの径差により形成される段差Ｗが押圧されてロータ４に固定されているので、金属部材15の頭部15ａが消失するまで磨耗するか、被粉砕物を粉砕するときの衝撃を長時間繰り返し受けることによって締結部材16が折れて金属部材16との締結が外れない限り、粉砕機用部材５を構成する各部材が外れて、ケーシング３やライナー６等の他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれは少ない。

さらに、粉砕機用部材５とライナー６との間で受ける衝撃による被粉砕物の粉砕を繰り返したときに、ロータ４とセラミック部材14との僅かな隙間に粉砕された微小な粉体が入り込んだとしても、従来のように粉砕された微小な粉体が入り込む僅かな隙間となるロータ４に対抗している箇所の材質が金属ではなく、耐磨耗性に優れたセラミックスからなるため、磨耗することが少ない。そのため、磨耗が進むことによって隙間が広がり、被粉砕物との衝突による衝撃力が締結部材16のロータ４と粉砕機用部材５との境目部分に集中してかかり、締結部材16が折れて粉砕機用部材５の固定が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれは少ない。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の粉砕機用部材を構成するセラミック部材に設けられた段差の実施の形態の他の例を示す、断面図である。

図３（ａ）および（ｂ）は、セラミック部材14に設けられた大径部14ａと小径部14ｂとの径差により形成される段差Ｗが傾斜した例を示し、図３（ｃ）は、複数の段差Ｗ１，Ｗ２を設けた例を示し、図３（ｄ）は、段差Ｗに凸部を設けた例を示している。このように、金属部材15の頭部15ａとセラミック部材14に設けられた大径部14ａと小径部14ｂとの径差により形成される段差Ｗとの接触面積を増加させて、金属部材16と締結部材16との締結時にかかる金属部材15の頭部15ａによる押圧力が高められることにより、粉砕機用部材５をロータ４に強固に固定することができる。

図４は、本発明の粉砕機用部材の実施の形態の他の例を図２と同様の表し方で示す、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ’線での断面図である。なお、以下の図面においては、図２と同様の部材には同じ符号を用いて示す。

図４に示す例の粉砕機用部材５のように、金属部材15は、ロータ４への固定時に、頭部15ａの端面がセラミック部材14の大径部14ａ側の端面よりも内側に位置し、頭部15ａの端面を覆う蓋部材17が取り付けられていることが好ましい。蓋部材17が取り付けられているときには、被粉砕物が金属部材15の頭部15ａの端面に直接衝突して、金属部材15が損傷したり磨耗したりすることはないので、金属部材15の寿命を延ばすことが可能となり、結果、粉砕機用部材５の長寿命化を図ることができる。なお、蓋部材17の材質としては、金属やセラミックなど種々の材質を用いることが可能であるが、蓋部材17の端面は露出しており、被粉砕物による衝撃を受けたり、粉砕された粉体によって摩擦したりすることから、耐磨耗性や耐衝撃性に優れた材質とすることが好適である。

なお、蓋部材17は、粉砕機用部材５とライナー６との間で受ける衝撃によってセラミック部材14が磨耗して消失が予想される以上の厚みを有していることが好ましい。これにより、蓋部材17が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれを少なくすることができる。

また、蓋部材17は、金属部材15の頭部15ａおよびセラミック部材14の大径部14ａと接する面で各種接合剤により取り付ければよい。あるいは、蓋部材17に雄ねじ部もしくは雌ねじ部を設け、金属部材15の頭部15ａの端面に、蓋部材17に設けたねじ部に対応する、一体化可能な雄ねじ部または雌ねじ部を設けて両者をねじ締結により取り付けてもよい。さらに、セラミック部材14の大径部14ａに縦溝および横溝等を設けて、蓋部材17の側面に設けた突起を縦溝および横溝等に合わせて嵌め合わせて取り付けてもよい。また、これらの取り付け方法を組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。

図５は、本発明の粉砕機用部材の実施の形態のさらに他の例を図２と同様の表し方で示す、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ‘線での断面図である。

図５に示す例の粉砕機部材５のように、金属部材15は、ロータ４への固定時に、胴部15ｂの他方がセラミック部材14の小径部14ｂ側の端面よりも突出し、ロータ４の一方面側に設けた凹部４ｂに突出した胴部15ｂの他方が挿入されることが好ましい。ロータ４への固定時に、金属部材15の胴部15ｂの他方がセラミック部材14の小径部14ｂ側の端面よりも突出し、ロータ４の一方面側に設けた凹部４ｂに突出した胴部15ｂの他方が挿入されているときには、粉砕機１の稼働による遠心力で各部材が外れるおそれは少なくなり、また図１や図４に示すロータ４に固定された粉砕機用部材５と比較して、被粉砕物との衝突による衝撃力が集中してかかるロータ４と粉砕機用部材５との境目部分が、締結部材16よりも径の大きな金属部材15の胴部15ｂからなることから、より耐衝撃性が向上するので粉砕機用部材５の固定が外れて他の部材にぶつかり損傷を与えるおそれをさらに少なくすることができる。

また、粉砕機用部材５とライナー６との間で受ける衝撃による被粉砕物の粉砕を繰り返したときに、ロータ４とセラミック部材14との僅かな隙間に粉砕された微小な粉体が入り込んで磨耗が進んだとしても、ロータ４の一方面側に設けた凹部４ｂに金属部材15の胴部15ｂが挿入されていることにより、隙間が拡がるのを抑制することができる。

そして、本発明の粉砕機１は、上記いずれかの構成の本発明の粉砕機用部材５がロータ４に固定されていることにより、粉砕機用部材５の固定が緩みにくく外れにくいので、長時間にわたって高い粉砕性能を維持しつつ被粉砕物の粉砕を行なうことができる。また、粉砕機用部材５が外れることが少なく、他の部材に損傷を与えないので、メンテナンスが低減されて作業効率が高められるとともに、粉砕機の維持費を低減することができる。

次に、本発明の粉砕機用部材５を構成、または関連する各部材の材質について説明する。セラミック部材14の材質としては、イットリア，カルシア，セリア，マグネシア，ディスプロシウムなどの各種安定化剤により安定化されたジルコニア，アルミナ，イットリア，マグネシアおよびスピネルなどの酸化物セラミックスや、これらの酸化物セラミックスのいずれか２種以上の複合酸化物セラミックス、炭化珪素，窒化珪素および窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどを用いることができ、特に、高比重かつ耐衝撃性に優れる点において、セラミック部材14の材質がジルコニアであることが好ましい。

また、本発明の粉砕機用部材５を構成する金属部材15の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ），炭素鋼（Ｓ），炭素工具鋼（ＳＫ）および合金工具鋼（ＳＫＳ，ＳＫＤ）などを用いることができる。また、本発明の粉砕機用部材５の固定に用いられる締結部材16としては、リベットやボルトなどを用いることができるが、容易にメンテナンスが行なえる点において、ボルトが好ましく、材質としては、金属部材15と同材質とすることが好ましい。

次に、本発明の粉砕機用部材５の製造方法について説明する。

セラミック部材14の材質としてジルコニアを用いる場合は、安定化剤であるＹ_２Ｏ_３を３モル％含み、共沈法により作製された粒径が0.1μｍの市販のジルコニア１次原料を準備し、この１次原料100質量％に対し、バインダを３質量％、溶媒を100質量％、分散剤を0.5質量％計量する。そしてこれらを攪拌機内に入れて混合攪拌しスラリーとした後、噴霧造粒（スプレードライ）法にて造粒して２次原料とする。次に、この２次原料を静水圧プレス成形（ラバープレス）法や粉末プレス成形法にて所定形状に成形し、大径部14ａおよび小径部14ｂを切削加工により形成した後、焼成炉に入れて大気雰囲気中1300〜1500℃の焼成温度で焼成する。焼成後、研削加工により最終仕上げを行なって純度95％以上のジルコニア質焼結体からなるセラミック部材14を得る。

また、金属部材15の材質としてステンレス鋼を用いる場合は、市販の棒状のステンレス鋼材を準備し、各種研削装置を用いてこのステンレス鋼材に研削加工を施して、頭部15ａ，胴部15ｂおよび締結部材受入穴15ｃを有する金属部材15を得る。なお、締結部材16としてボルトを用いる場合には、締結部材受入穴15ｃの内側面にタップや旋盤などを用いて締結部材16の形状に応じたねじ加工を施しておく。

また、締結部材16について、ボルトを用いる場合は、市販のボルトを準備して用いればよい。ただし、締結部材16に必要な長さや径など市販のもので対応ができない場合には、金属部材15と同材質の鋼材を準備し、これから締結部材受入穴15ｃの内径に合わせた所定外径の鋼棒を研削加工により切り出し、この鋼棒の外側面にダイスや旋盤を用いてねじ加工を施すことにより締結部材16を得ればよい。

また、ロータ４の一方面側に凹部４ｂを設ける場合は、フライス盤を用いて座繰り加工を施して設けてもよく、ロータ４の外径が大きく後加工が困難な場合は、あらかじめロータ４を鋳造により製造する際、成形型に凹部４ｂに対応する凸部を形成しておき、鋳造後に凹部４ｂが形成されたロータ４を得てもよい。

また、蓋部材17について、例えばセラミック部材14と同材質のジルコニアを用いて形成する場合は、セラミック部材14の製造に用いたときと同様のジルコニア２次原料を所定形状の金型に充填して粉末プレス成形法により成形した後、大気雰囲気中1300〜1500℃の焼成温度で焼成し、焼成後必要に応じて研削加工にを施すことにより得られる。

また、本発明の粉砕機用部材５のロータ４への固定については、まずセラミック部材14の内側の大径部14ａ側から金属部材15を挿入し、小径部14ｂに胴部15ｂ、大径部14ａに頭部15ａを合わせて嵌める。そして、小径部14ｂ側をロータ４の一方面側に配置して、ロータ４の他方面側から締結部材16を締結部材挿通孔４ａに挿通し、続いて締結部材受入穴15ｃに挿入して締結することによって、金属部材15の頭部15ａでセラミック部材14の大径部14ａと小径部14ｂとの段差Ｗが押圧されてロータ４に固定される。

また、金属部材15の頭部15ａの端面を覆う蓋部材17を取り付けるときには、例えばロータ４に固定した後に、金属部材15の頭部15ａの表面およびセラミック部材14の大径部14ａの内側の少なくとも一方に塗布した接着剤により蓋部材17を取り付ければよい。また、ロータ４の一方面側に凹部４ｂを設けたときには、セラミック部材14の内側の大径部14ａ側から金属部材15を挿入し、セラミック部材14の小径部14ｂ側の端面よりも突出した胴部15ｂを凹部４ｂに挿入し、締結部材16で締結すればよい。

以上、本発明の粉砕機用部材５について、実施形態の一例について説明したが、本発明の粉砕機用部材５は上述の内容に限定されるものでなく、蓋部材17の取り付けに関し、接着以外の方法により取り付けたり、段差Ｗを図３に示す例のような形状にしたりするなど、その要旨を逸脱しない範囲内であれば種々変更をしてもよいことはいうまでもない。

本発明の粉砕機用部材５の実施例について以下に示す。

図２に示す本発明の粉砕機用部材５を作製してロータ４に固定し、石灰石を粉砕する試験を実施した。

まず、セラミック部材14の製造を実施した。安定化剤であるＹ_２Ｏ_３を３モル％含み、共沈法により作製された粒径が0.1μｍの市販のジルコニア１次原料を準備し、この１次原料100質量％に対し、バインダを３質量％、溶媒を100質量％、分散剤を0.5質量％計量した。そして、これらを攪拌機内に入れて混合攪拌しスラリーとした後、噴霧造粒（スプレードライ）法にて造粒して２次原料を得た。次に、この２次原料を所望の形状が得られる成形型に充填し、静水圧プレス成形法（ラバープレス）により所定形状の成形体を得た。そして、この成形体に切削加工を施して大径部14ａおよび小径部14ｂを形成した後、焼成炉に入れて大気雰囲気中1450℃の焼成温度で焼成し、さらに研削加工により最終寸法に仕上げ本発明の粉砕機用部材５を構成するセラミック部材14を得た。

次に、金属部材15を作製した。棒状のステンレス鋼材を準備し、旋盤を用いて所定の外径の頭部15ａおよび胴部15ｂとなるように研削加工を施した。さらに、胴部15ｂ側にボール盤を用いて穴加工を施して、締結受入穴15ｃを有する金属部材22を得た。

なお、各部の寸法について、セラミック部材14は平面視したときの一辺が40ｍｍの正方形であり、厚みが20ｍｍである。そして、大径部14ａの内径が30ｍｍ，深さが10ｍｍであり、小径部14ｂの内径が20ｍｍ，深さが10ｍｍである。また、金属部材15の頭部15ａの外径は30ｍｍ，高さは10ｍｍであり、胴部15ｂの外径は20ｍｍ，高さは10ｍｍである。

次に、セラミック部材14の内側の大径部14ａ側から金属部材15を挿入し、小径部14ｂに胴部15ｂ、大径部14ａに頭部15ａを合わせて嵌めた。そして、小径部14ｂ側をロータ４の一方面側に配置して、ロータ４の他方面側から締結部材16としてＭ10（ねじ山の外径10ｍｍ）のボルトをロータ４に形成された締結部材挿通孔４ａに挿通し、続いて締結部材受入穴15ｃに挿入して締結することによって、金属部材15の頭部15ａでセラミック部材14の大径部14ａと小径部14ｂとの段差Ｗを押圧することにより、本発明の粉砕機用部材５をロータ４に固定した。なお、本発明の粉砕機用部材５のロータ４への固定は４箇所に行なった。

また、比較例として、本発明の粉砕機用部材５と同様の２次原料およびステンレス鋼材を用いて、図７に示す形状の粉砕機用部材を作製し、別の粉砕機のロータ４にボルトを用いて固定し、ボルトの頭部をジルコニア質焼結体からなる厚み２ｍｍのキャップで覆った。なお、寸法については、平面視したときの一辺が40ｍｍの正方形であり、セラミックス部分と金属部分とを重ね合わせた厚みは20ｍｍとした。

次に、本発明の粉砕機用部材５および比較例の粉砕用部材をそれぞれロータ４に固定したそれぞれの粉砕機を用いて石灰石を粉砕する試験を実施した。粉砕は、ロータ４を所定の回転数にて回転させながら、石灰石１トンを供給口２より順次投入することにより実施し、粉砕後の本発明の粉砕機用部材５および比較例の粉砕用部材の磨耗状態や固定の緩みについて確認した。なお、各粉砕機には粉砕性能の低下がないかを目視で確認できるように、分級機を通過した粉砕された石灰石を計量し、重量の表示機能を有する計りを取り付けた。

その結果、比較例の粉砕機用部材をロータ４に固定した粉砕機では、半分の処理量を過ぎた辺りから粉砕性能の低下が見られた。そして、全体の70％を粉砕したところで粉砕性能が著しく低下したため、粉砕を終了して比較例の粉砕機用部材を確認したところ、セラミックス部分が磨耗して、キャップが外れボルトが露出しておりボルトに磨耗が見られた。また、露出したボルトに被粉砕物である石灰石が衝突したために、比較例の粉砕機用部材の固定に緩みを生じていた。また、設置４箇所のうち、１箇所は比較例の粉砕機用部材の固定が外れており、ライナー６やケーシング３に比較例の粉砕機用部材がぶつかったと思われる損傷箇所があった。

これと比較して、本発明の粉砕機用部材５をロータに固定した粉砕機については、粉砕性能の若干の低下が見られたものの粉砕を終了させることができた。また、粉砕後の粉砕機用部材５の確認において、セラミック部材14および金属部材15の一部が磨耗により消失していたものの、粉砕機用部材５の固定に緩みを生じることはなく、４箇所に固定した粉砕機用部材５はロータ４から外れていなかった。

次に、図４に示す蓋部材17を取り付けた本発明の粉砕機用部材５を作製してロータ４に固定し、実施例１と同様に石灰石を粉砕する試験を実施した。

まず、セラミック部材14については、実施例１で作製した本発明の粉砕機用部材５と同様の２次原料を用いて同様の方法で作製した。次に、金属部材15については、頭部15ａの高さを５ｍｍとした以外は、実施例１と同様のステンレス鋼材を用いて、同様の加工方法で作製した。

また、蓋部材17は、セラミック部材14と同様の２次原料を用いて、所望の形状が得られる成形型に充填し、粉末プレス成形法にて所定形状に成形した。成型後の工程については、実施例１と同様の製造方法により作製し、外径が30ｍｍであり、高さが５ｍｍの蓋部材17を得た。そして、実施例１で作製した本発明の粉砕機用部材５と同様の手順にてロータ４に固定し、金属部材15の頭部15ａの端面の表面に樹脂系接着剤を塗布して、頭部15ａを覆う蓋部材17を取り付けた。なお、締結部材16については、実施例１と同様にＭ10のボルトを用いた。

そして、蓋部材17を取り付けた本発明の粉砕機用部材５をロータ４に固定した粉砕機を用いて、実施例１と同様に、石灰石１トンを粉砕したところ、蓋部材17により金属部材15が覆われていることから、金属部材15は磨耗しておらず、固定も緩んでいないことが確認された。

次に、図５に示す本発明の粉砕機用部材５を作製してロータ４に固定し、実施例１と同様に石灰石を粉砕する試験を実施した。

まず、セラミック部材14については、実施例２で作製した本発明の粉砕機用部材５と同様の２次原料を用いて同様の方法で作製した。次に、金属部材15については、胴部15ａの高さを20ｍｍとした以外は、実施例２と同様のステンレス鋼材を用いて、同様の加工方法で作製した。また、蓋部材17については、実施例２と同様の２次原料を用いて同様の方法で作製した。

また、ロータ４については、締結部材挿通孔４ａを形成した箇所に、フライス盤を用いて座繰り加工を施し、内径が20ｍｍ，深さが10ｍｍの凹部４ｂを設けた。そして、セラミック部材14の内側の大径部14ａ側から金属部材15を挿入し、小径部14ｂ側の端面から突出した胴部15ｂをロータ４の一方面側に設けた凹部４ｂに挿入した。次に、ロータ４の他方面側からＭ10のボルトを締結部材挿通孔４ａに挿通し、続いて締結部材受入穴15ｃに挿入して締結した。次に、金属部材15の頭部15ａの端面の表面に樹脂系接着剤を塗布して、頭部15ａを覆う蓋部材17を取り付け、図５に示す本発明の粉砕機用部材５を得た。

そして、図５に示す本発明の粉砕機用部材５をロータ４に固定した粉砕機を用いて、実施例１と同様に、石灰石１トンを粉砕したところ、粉砕性能の若干の低下が見られたものの粉砕を終了させることができた。また、粉砕後の粉砕機用部材５の確認において、セラミック部材14および蓋部材17の一部が磨耗により消失していたものの、粉砕機用部材５の固定に緩みを生じることはなかった。

さらにここで、実施例１の試験実施後の図２に示す本発明の粉砕機用部材５と、実施例３の試験実施後の図５に示す本発明の粉砕機用部材５とについて、被粉砕物である石灰石との衝突による衝撃力が集中してかかるロータ４との境目部分の確認を行なった。それぞれのセラミック部材14の小径部14ｂ側の磨耗度合いに差は見られなかったものの、図２に示す本発明の粉砕機用部材５については、金属部材15の胴部15ｂの端面にも磨耗が見られ、粉砕された微小な粉体が締結部材16であるボルトにも付着していた。これに対し、図５に示す本発明の粉砕機用部材５は、ロータ４の一方面側に設けた凹部４ｂに金属部材15の胴部15ｂが挿入されていることにより、粉砕された微小な粉体の進入は妨げられ、隙間が拡がるのを抑制できることがわかった。そのため、図５に示す本発明の粉砕機用部材５の方が、長時間にわたって粉砕を継続できることが確認された。

これらの実施例１〜実施例３の結果から、本発明の粉砕機用部材５がロータ４に固定されている本発明の粉砕機１は、粉砕機用部材５の固定が緩みにくく外れにくいので、長時間にわたって高い粉砕性能を維持しつつ被粉砕物の粉砕を行なえることがわかった。また、粉砕機用部材５が外れることが少なく、他の部材に損傷を与えないので、メンテナンスが低減されて作業効率が高められるとともに、粉砕機の維持費を低減することができることがわかった。

１：粉砕機
４：ロータ
４ａ：締結部材挿通孔
４ｂ：凹部
５：粉砕機用部材
14：セラミック部材
14ａ：大径部
14ｂ：小径部
15：金属部材
15ａ：頭部
15ｂ：胴部
15ｃ：締結部材受入穴
16：締結部材
17：蓋部材
Ｗ：段差

Claims

筒状のセラミック部材と該セラミック部材の内側に挿入される金属部材とからなる、ロータに固定されて被粉砕物の粉砕に用いられる粉砕機用部材であって、前記金属部材は、胴部と、該胴部の一方から張り出した頭部と、前記胴部の他方の端面に配置された締結部材受入穴とを有し、前記セラミック部材は、内周面に前記頭部に対応する大径部と前記胴部に対応する小径部とを有しており、内側に前記大径部側から前記金属部材が挿入され、前記小径部側が前記ロータの一方面側に配置されて、前記ロータの他方面側から締結部材を前記締結部材受入穴に挿入して締結することによって、前記頭部で前記大径部と前記小径部との段差が押圧されて前記ロータに固定されることを特徴とする粉砕機用部材。
前記金属部材は、前記ロータへの固定時に、前記頭部の端面が前記セラミック部材の前記大径部側の端面よりも内側に位置し、前記頭部の前記端面を覆う蓋部材が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機用部材。
前記金属部材は、前記ロータへの固定時に、前記胴部の他方が前記セラミック部材の前記小径部側の端面よりも突出し、前記ロータの前記一方面側に設けた凹部に突出した前記胴部の他方が挿入されることを特徴とする請求項１または２に記載の粉砕機用部材。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の粉砕機用部材がロータに固定されていることを特徴とする粉砕機。