JP5995374B2

JP5995374B2 - 反撥式粉砕機

Info

Publication number: JP5995374B2
Application number: JP2014061492A
Authority: JP
Inventors: 杉山　大介; 大介杉山
Original assignee: 杉山重工株式会社
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015182023A

Description

本発明は反撥式粉砕機に関する。

反撥式粉砕機の一形式として、図８に示すようにケーシング１００の内部にローター１０１を回転可能に設け、ケーシング１００の内壁面に固定刃１０２を固定し、ローター１０１の外周面に回転刃１０３を固定した粉砕機が実用に供されている。この粉砕機では、モーター１０４でローター１０１を駆動し、投入口１０５からケーシング１００中に原料塊１０６を投入すると、原料塊１０６が高速回転している回転刃１０３で打撃されるとともに、固定刃１０２に衝突して微細化される。微細化した原料１０６はケーシング１００の底部に設けられた排出口１０７から排出される。

この種の反撥式粉砕機では、高マンガン鋳鋼等の極めて硬い金属で出来たブロック状の固定刃１０２と回転刃１０３が用いられている。図９に示すように、これら金属製の固定刃１０２と回転刃１０３はいずれもボルトでケーシング１００の内壁面や、ローター１０１の外周面に固定されている。

引用なし

反撥式粉砕機では、回転刃１０３の高速回転により原料塊１０６が回転刃１０３と固定刃１０２に激しく衝突するので、回転刃１０３と固定刃１０２が磨耗し、磨耗粉が発生する。発生した磨耗粉は原料に混入し、原料を汚染する。混入する磨耗粉は回転刃１０３や固定刃１０２の材料である金属粉であるため、金属性汚染物質を嫌うリチウムイオン電池極剤、蛍光剤、キャパシタ極剤等の電子素材の粉砕に使用するには、金属製の固定刃１０２や回転刃１０３を用いた反撥式粉砕機は不向きである。

近時、この種の反撥式粉砕機において、金属製の固定刃１０２や回転刃１０３に代えて高アルミナ焼結品等のセラミックス製の固定刃や回転刃を用いる試みがなされている。セラミックス製の固定刃や回転刃を用いた場合でも、固定刃や回転刃の磨耗を避けられないが、生成する磨耗粉の主成分はアルミナ(Ａｌ_２Ｏ_３)である。金属粉は上述した電子素材のキラー物質となるが、アルミナ粉はで電子素材には殆ど無害である。従って、反撥式粉砕機にセラミックス製の固定刃や回転刃を用いることができれば、反撥式粉砕機を電子素材の粉砕にも使用でき、反撥式粉砕機の用途が広がる。

しかし、セラミックスは元来、圧縮荷重に対しては高い耐久性を備えているものの、曲げ荷重や引張り加重に対しては脆弱であるという特質を持っている。セラミックス製の固定刃や回転刃はアルミナ粉を静水圧プレス機で成型し、それを炉で焼結して作られるが、焼成時に大きな寸法誤差が生じて曲がりや歪が発生する。そのため、ケーシングの内壁面に固定刃をボルトで強く締め付け、若しくはローターの外周面に回転刃をボルトで強く締め付けると、固定刃や回転刃の焼成時に生じた曲がりや歪の生じている部位に曲げ荷重が作用することになり、固定刃及び回転刃が割れてしまう。そのため、セラミックス製の固定刃や回転刃を備えた反撥式粉砕機は未だ実用に供されていない。
本発明はかかる問題点に鑑み、セラミックス製の固定刃や回転刃を備えた反撥式粉砕機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ケーシング内部にローターを回転可能に設け、ケーシングの内壁面にセラミック製の固定刃を固定し、ローターの外周面にセラミック製の回転刃を固定し、ケーシング中に投入された原料塊を高速回転する回転刃で打撃するとともに、固定刃に衝突させて微細化する反撥式粉砕機であって、
ローターの外周面にローターの軸心に沿って延び、ローターの前面又は/及び後面に開口する回転刃用の第１嵌合溝を形成し、
第１嵌合溝の内側面に軸心に沿って延び、ローターの前面又は/及び後面に開口する取付ピン用の第２嵌合溝を形成し、
回転刃の側面に、回転刃を第１嵌合溝に嵌入したとき軸心に沿って延び、回転刃の前面又は/及び後面に開口し、かつ第２嵌合溝に対面する取付ピン用の第３嵌合溝を形成し、
回転刃を第１嵌合溝に嵌めこんでその先端部をローターの外周面から半径方向に突出させ、
第２嵌合溝と第３嵌合溝で区画形成された嵌合穴に取付ピンを嵌め込むことにより、回転刃を第１嵌合溝に取り付け、
ローターの前面又は/及び後面にサイドライナーを着脱可能に組み付け、該サイドライナーで第１嵌合溝と第２嵌合溝及び第３嵌合溝の前面又は／及び後面の開口を覆蓋し、
サイドライナーにリング溝を形成し、
ローターの外周面のうち第１嵌合溝を除く部分を耐摩耗性材料から成るローターカバーライナーで被覆し、
このローターカバーライナーの前端部と後端部にローターの前面と後面から突出する凸条を形成し、
凸条をリング溝に填め込むことによりローターカバーライナーをローターの外周面に取り付けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第２嵌合溝と第３嵌合溝で区画形成された嵌合穴に取付ピンを嵌め込むと、取付ピンの一側が第２嵌合穴に係合し、取付ピンの他側が第３嵌合穴に係合する。これにより取付ピンを介して回転刃がローターに連結される。そのため、ローターの高速回転に伴って回転刃に遠心力が作用しても、回転刃が遠心力で第１嵌合溝からローターの半径方向に抜け出ることはない。
しかして、本発明によれば、従来の反撥式粉砕機のようにボルトで回転刃を締め付けてローターに固定しないので、回転刃に曲げ荷重が作用しない。そのためセラミックス製の回転刃を破損することなくローターに取付けることができる。

本発明によれば、サイドライナーによって回転刃が第１嵌合溝からローターの軸心方向に沿って抜け出るのを防止できる。同様に、サイドライナーによって取付ピンが第２嵌合溝と第３嵌合溝で区画形成された嵌合穴から軸心方向に沿って抜け出るのを防止できる。
サイドライナーを着脱することにより取付ピンの嵌合穴への着脱と回転刃の第１嵌合溝への着脱を行うことができるので、回転刃の付替え作業が迅速、容易に行える。

本発明によれば、ローターの外周面のうち第１嵌合溝を除く部分を耐摩耗性材料から成るローターカバーライナーで被覆するので、ローターの外周面の磨耗により金属粉が原料に混入するのを防止できる。
サイドライナーにリング溝を形成し、ローターカバーライナーにはこのリング溝に嵌合する凸条を設けたので、サイドライナーを利用してローターカバーライナーをローターの表面に取り付けることができ、ローターの構造を簡素化できる。

本発明の実施例に係る反撥式粉砕機を示す正面から見た断面図である。同反撥式粉砕機を示す側面から見た断面図である。同反撥式粉砕機のローターと回転刃を示す分解斜視図ある。同反撥式粉砕機のローターと回転刃を示す斜視図である。同反撥式粉砕機のローターとローターサイドライナーを示す部分図である。同反発式粉砕機の磨耗した回転刃を備えたローターを示す斜視図である。同反撥式粉砕機の回転刃のローターへの嵌め替え工程を示す説明図である。従来の反撥式粉砕機を示す正面から見た断面図である。従来の反撥式粉砕機のローターと回転刃を示す分解斜視図である。

以下に本発明を図面に基づき説明するに、図１及び図２には本発明の一実施例に係る反撥式粉砕機１０が示されている。当該反撥式粉砕機１０は、ケーシング１１を備え、ケーシング１１の内部にローター１２が設けられている。ケーシングは左右両側壁１１ａと、両側壁１１ａを連結する円周壁１１ｂを備え、両側壁１１ａの内面は耐摩耗性ゴムから成るケーシング内部ライナー１３で被覆されている。ケーシング１１の円周壁１１ｂの上部に原料塊の投入口１１ｃが形成されている。ケーシング１１の底部に排出口１１ｄが設けられている。また、ケーシング１１の円周壁１１ｂにはボルト１４で固定刃ホルダー１５が着脱可能に取付けられ、各固定刃ホルダー１５に高アルミナ焼結品製でブロック状の固定刃１６がエポキシ樹脂で接着して固定されている。各固定刃１６はローター１２の外周面との間に一定の間隔をあけて、ローター１２の外周面を取り囲むように配置されている。

ローター１２の回転軸１７はケーシング１１の左右両側面１１ａに取り付けた軸シール装置１１ｅでケーシング１１に回転可能に組み付けられ、図示略のモーターに駆動連結されている。図３及び図４に示すように、ローター１２の外周面１２ａには４条の第１嵌合溝１２ｂが等角度間隔で形成されている。第１嵌合溝１２ｂは矩形の断面形状を有し、ローター１２の回転軸１７に沿って延び、ローター１２の前面１２ｃと後面に開口している。各第１嵌合溝１２ｂの左右両内側面にそれぞれ一条の取付ピン用の第２嵌合溝１２ｄが形成されている。第２嵌合溝１２ｄは半円形の断面形状を有し、ローター１２の回転軸１７に沿って延び、ローター１２の前面１２ｃ及び後面に開口している。

回転刃１８は固定刃１６と同じ高アルミナ焼結品で矩形の断面形状を有し、左右両側面のそれぞれに一条の取付ピン用の第３嵌合溝１８ａが形成されている。第３嵌合溝１８ａの断面形状は第２嵌合溝１２ｄと同じ曲率半径の半円形に形成されている。第３嵌合溝１８ａは回転刃１８を第１嵌合溝１２ｂに嵌め込んだとき、回転軸１７に沿って延びるとともに、第２嵌合溝１２ｄに対面し、第２嵌合溝１２ｄと第３嵌合溝１８ａによって取付ピン用の嵌合穴１９が区画形成されるように寸法、形状及び位置が設定されている。第３嵌合溝１８ａはローター１２の前面１２ｃと後面に開口している。各回転刃１８は先端部がローター１２の外周面１２ａから半径方向に突出するように第１嵌合溝１２ｂに嵌め込まれている。また、第２嵌合溝１２ｄと、第１嵌合溝１２ｂに嵌め込んだ回転刃１８の第３嵌合溝１８ａで区画形成された嵌合穴１９に取付ピン２０が開口から嵌め込まれている。

ローター１２の外周面１２ａのうち第１嵌合溝１２ｂを除く部分はローターカバーライナー２１で被覆されている。図５に示すように、ローターカバーライナー２１は金属製のインナーライナー２１ａと耐摩耗性ゴムで出来たアウターライナー２１ｂから成る内外２層構造を有し、インナーライナー２１ａとアウターライナー２１ｂは接着剤で一体に接着されている。インナーライナー２１の幅寸法はローター１２の幅寸法より若干長く、ローター１２の外周面１２ａを被覆したとき両端が円弧形の凸条２１ｃとしてローター１２の前面１２ｃ及び後面から突出するように設定されている。各ローターカバーライナー２１は後述するように、ローター１２の前面１２ｃと後面に取り付けたローターサイドライナー２２によってローター１２の外周部１２ａに固定されている。

ローターサイドライナー２２は中心穴２２ａを形成した円盤形状を有し、内面に１条のリング溝２２ｂが形成されている。このローターサイドライナー２２は中心穴２２ａに回転軸１７を挿通し、リング溝２２ｂにローターカバーライナー２１の凸条２１ｃが嵌合するようにローター１２の前面１２ｃ及び後面に被せられ、ボルト２３でローター１２の前面１２ｃと後面に固定されている。ローターサイドライナー２２をローター１２の前面１２ｃと後面に装着することにより第１嵌合溝１２ｂと第２嵌合溝１２ｄ及び第３嵌合溝１８ａの前面及び後面の開口が覆蓋される。

本実施例に係る反撥式粉砕機１０の構造は以上の通りであって、モーターでローター１２を駆動し、投入口１１ｃからケーシング１１中に原料塊を投入すると、原料塊が高速回転している回転刃１８で打撃されるとともに、固定刃１６に衝突して微細化される。微細化した原料はケーシング１１の底部の排出口１１ｄから排出される。

本実施例に係る反撥式粉砕機１０によれば、第２嵌合溝１２ｄと第３嵌合溝１８ａで区画形成された嵌合穴１９に取付ピン２０を嵌め込むと、取付ピン２０の一側が第２嵌合穴１２ｄに係合し、取付ピン２０の他側が第３嵌合穴１８ａに係合する。これにより取付ピン２０を介して回転刃１８がローター１２に連結される。そのため、ローター１２の高速回転に伴って回転刃１８に遠心力が作用しても、回転刃１８が遠心力で第１嵌合溝１２ｂからローター１２の半径方向に抜け出ることはない。

また、ローターサイドライナー２２によって第１嵌合溝１２ｂと第２嵌合溝１２ｄ及び第３嵌合溝１８ａの前面及び後面の開口を覆蓋したので、回転刃１８が第１嵌合溝１２ｂからローター１２の回転軸１７に沿った方向に抜け出るのを防止できる。同様に、ローターサイドライナー２２によって取付ピン２０が第２嵌合溝１２ｂと第３嵌合溝１８ａで区画形成された嵌合穴１９から回転軸１７に沿った方向に抜け出るのを防止できる。

本実施例によれば、従来の反撥式粉砕機のようにボルトで回転刃１８を締め付けてローター１２に固定しないので、回転刃１８に曲げ荷重が作用しない。そのため回転刃１８を破損することなくローター１２に取付けることができる。

固定刃１６には遠心力が作用しないので、磨耗による交換の頻度が低いが、回転刃１８は高速回転に伴う遠心力が作用するため磨耗の進行が早く、固定刃１６より高い頻度で交換が必要となる。図６及び図７の（ａ），（ｂ）に示すように新品の回転刃１８はローター１２の回転方向Ｒ側に突出している角部Ａから磨耗が進行する。角部Ａが磨耗したら図７の（ｃ）に示すように、角部Ｂが回転方向Ｒ側に突出するように、回転刃１８を一旦、第１嵌合溝１２ｂから抜き出して第１嵌合溝１２ｂに嵌め直す。図７の（ｄ）に示すように角部Ｂが磨耗したら、図７の（ｅ）に示すように、角部Ｃが回転方向Ｒ側に突出するように回転刃１８を第１嵌合溝１２ｂに嵌め直す。図７の（ｆ）に示すように、角部Ｃが磨耗したら、図７の（ｇ）に示すように、角部Ｄが回転方向Ｒ側へ突出するように第１嵌合溝１２ｂに嵌め直す。回転刃１８の四つ角部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの全てが磨耗したら、図７の（ｈ）に示すように、新品の回転刃１８に交換する。このように回転刃１８を第１嵌合溝１２ｂに嵌め直すことで回転刃１８の寿命を長くできる。

本実施例によれば、ローターサイドライナー２２を着脱することにより取付ピン２０の嵌合穴１９への着脱と回転刃１８の第１嵌合溝１２ｂへの着脱を行うことができるので、回転刃１８の嵌め直し作業や付替え作業が迅速、容易に行える。

また、ローター１２の外周面１２ａのうち嵌合溝１２ｂを除く部分を耐摩耗性ゴムから成るローターカバーライナー２１で被覆するので、ローター１２の外周面１２ａの磨耗により金属粉が原料に混入するのを防止できる。

ローターサイドライナー２２にリング溝２２ｂを形成し、ローターカバーライナー２１にはこのリング溝２２ｂに嵌合する凸条２１ｃを設けたので、ローターサイドライナー２２を利用してローターカバーライナー２１をローター１２の表面に取り付けることができ、ローター１２の構造を簡素化できる。

固定刃１６を接着剤で固定刃ホルダー１５に固定したので、セラミックス製の固定刃１６を、ボルトで締め付けたときのように破損することなくケーシング１１に固定できる。

１０…反撥式粉砕機
１１…ケーシング
１２…ローター
１２ａ…ローターの外周面
１２ｂ…第１嵌合溝
１２ｃ…ローターの前面
１２ｄ…第２嵌合溝
１５…固定刃ホルダー
１６…固定刃
１７…ローターの回転軸
１８…回転刃
１８ａ…第３嵌合溝
１９…嵌合穴
２０…取付ピン
２１…ローターカバーライナー
２１ｃ…凸条
２２…ローターサイドライナー
２２ｂ…リング溝

Claims

ケーシング内部にローターを回転可能に設け、ケーシングの内壁面にセラミック製の固定刃を固定し、ローターの外周面にセラミック製の回転刃を固定し、ケーシング中に投入された原料塊を高速回転する回転刃で打撃するとともに、固定刃に衝突させて微細化する反撥式粉砕機であって、
ローターの外周面にローターの軸心に沿って延び、ローターの前面又は/及び後面に開口する回転刃用の第１嵌合溝を形成し、
第１嵌合溝の内側面に軸心に沿って延び、ローターの前面又は/及び後面に開口する取付ピン用の第２嵌合溝を形成し、
回転刃の側面に、回転刃を第１嵌合溝に嵌入したとき軸心に沿って延び、回転刃の前面又は/及び後面に開口し、かつ第２嵌合溝に対面する取付ピン用の第３嵌合溝を形成し、
回転刃を第１嵌合溝に嵌めこんでその先端部をローターの外周面から半径方向に突出させ、
第２嵌合溝と第３嵌合溝で区画形成された嵌合穴に取付ピンを嵌め込むことにより、回転刃を第１嵌合溝に取り付け、
ローターの前面又は/及び後面にサイドライナーを着脱可能に組み付け、該サイドライナーで第１嵌合溝と第２嵌合溝及び第３嵌合溝の前面又は／及び後面の開口を覆蓋し、
サイドライナーにリング溝を形成し、
ローターの外周面のうち第１嵌合溝を除く部分を耐摩耗性材料から成るローターカバーライナーで被覆し、
このローターカバーライナーの前端部と後端部にローターの前面と後面から突出する凸条を形成し、
凸条をリング溝に填め込むことによりローターカバーライナーをローターの外周面に取り付けたことを特徴とする反撥式粉砕機。