JP6552554B2 - 破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、コーンクラッシャ等の旋動式の破砕装置に関し、特に、摺動部分の摩耗を抑えられる機構に関する。

ジャイレトリクラッシャやコーンクラッシャ等の旋動式の破砕装置では、固定されたコンケーブに対しコーン形状のマントルを旋動させ、コンケーブとマントルとの間で破砕対象物を破砕する。

破砕により摩耗するマントルは、円錐状のコア部外周に着脱交換可能に取り付けられている。このマントルを取り付けられたコア部は、一般に破砕装置のフレームに摺動可能に面接触しており、破砕時の荷重をフレームで受けて支える仕組みである。コア部とフレームの摺接面は球面状に形成され、潤滑油を供給されつつ、コア部のマントルと共に旋動する動きを許容する構造である。

破砕装置のフレームにおけるコア部との接触部分は、摺動を円滑にするために、コア部より軟らかい金属製のライナが装着されることが一般的であった。このライナは、破砕装置の使用期間が長くなると、摩耗が進行して要求される精度を維持できなくなるため、必要に応じ交換できるように、ボルト等によりフレームに取り付けられていた。

ライナのフレームへの取付に用いられるボルトは、ライナと同じか、同等の性質を有する金属材製として、ライナの摩耗が進んだ時に誤ってボルトがコア部に接触しても、コア部に損傷等の悪影響が及ばないようにされるのが一般的である。
こうしたライナを介してコア部を摺動可能に支える機構を有する従来の破砕装置の例として、特開２００２−１１３６３号公報に開示されるものがある。

特開２００２−１１３６３号公報

従来の破砕装置は前記特許文献に例示される構成を有しており、ライナがフレームに確実に固定され、コア部とライナ間に十分に潤滑油が供給されている状態であれば、コア部をライナに対しスムーズに摺動させつつ支持することができる。

ただし、破砕実行に伴ってコア部が旋動するごとに、コア部からはライナをフレームに対しずらそうとする横向きの力が加わり、ライナをフレームに取り付けるボルトには曲げやせん断の応力が繰り返し生じることとなる。一方、ボルトは、ライナとほぼ同様の材質であり、固定用の一般的なボルトとして十分な強度や耐久性を有しているとはいえず、破砕装置の使用でボルトに応力が繰り返し生じる状態が長期にわたると、ボルトの強度が著しく低下し、ボルトがライナをずらそうとする力に対抗できず破断して、ライナをフレームに固定できない事態に至るおそれがあった。

フレームへの固定状態で用いられるライナが、固定されず動く状態になると、ライナが破損したり、コア部側からライナを経てフレームに至る潤滑油供給路が通じなくなって潤滑が滞るなど、コア部の作動に支障を来すことから、破砕装置を一旦停止させてライナを再度固定したり、ライナを交換する必要があり、破砕作業の中断とライナに係る保守作業の手間が発生してしまうという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、旋動するコア部に接するライナ部の支持構造を改良して、ライナ部に係る保守作業の手間を削減すると共に、コア部の作動を安定化して破砕対象物を効率よく破砕できる、破砕装置を提供することを目的とする。

本発明に係る破砕装置は、軸方向を垂直方向から所定角度傾斜させて上端部を中心に旋動可能に支持される主軸と、当該主軸を中心に貫通させて主軸上部に取り付けられ、下部に凸状の球面部が形成される略円錐状のコア部と、当該コア部の外周に取り付けられて円錐面状に配置されるマントルと、当該マントルを取り囲むようにして円錐面状に固定配置されるコンケーブとを備え、固定されたコンケーブに対し主軸と一体のコア部及びマントルを旋動させ、コンケーブとマントルとの間に供給される破砕対象物を破砕する旋動式の破砕装置において、前記コア部の球面部と摺動可能に接する凹状の球面とされる摺接面を少なくとも有して、前記主軸を取り囲むように連続する環状体とされ、コア部下側に配設されるライナ部と、当該ライナ部の少なくとも下面に接する一又は複数の接触面を有し、ライナ部を介してコア部を支える装置フレームとを備え、前記ライナ部が、前記装置フレームの接触面に対し摺動可能に載置され、装置フレームに対し少なくとも回転可能とされ、前記装置フレームとライナ部との間に潤滑剤が供給されるものである。

このように本発明によれば、コア部に対し摺動可能とされるライナ部が、装置フレームに対しても摺動可能に配設されて、ライナ部が装置フレームに対し固定されず可動とされ、コア部が旋動すると、ライナ部がコア部に対し相対移動する一方で、コア部の動きに一部追随して装置フレームに対し回転することにより、ライナ部がコア部に追随して動く分、ライナ部のコア部に対する相対移動量を低減して、ライナ部のコア部との摺動面における摩擦を少なくし、ライナ部のコア部側における摩耗量を抑えられる。また、ライナ部の装置フレームに対する動きは単純な回転となることから、ライナ部と装置フレームとの間は、コア部とライナ部との間に比べ容易且つ十分に潤滑可能であり、ライナ部の装置フレームとの接触に伴う摩耗を抑えこむことができ、ライナ部全体として摩耗量を小さくしてライナ部の耐久性を高められる。さらに、ライナ部を装置フレームに固定しないことで、固定用のボルトの破損等のトラブルが生じることもなく、ライナ部への保守作業の機会を減らすことができ、破砕装置として破砕作業を安定して継続可能となり、効率よく破砕を進められる。

また、本発明に係る破砕装置は必要に応じて、前記ライナ部の下面又は装置フレームのライナ部との接触面に、潤滑剤供給路に通じる凹部が一又は複数設けられ、当該凹部に潤滑剤流体を所定圧力で供給して、ライナ部を装置フレームに対し静圧案内状態とするものである。

このように本発明によれば、ライナ部の下面又は装置フレームのライナ部との接触面に設けた凹部に潤滑剤流体を所定流体圧で供給して、ライナ部と装置フレームの摺動面を静圧案内面とすることにより、装置フレームに対するライナ部の回転移動に伴う摩耗を防止できると共に、摩擦抵抗を抑えて装置フレームに対しスムーズにライナ部を動かせ、作動中のコア部に加わるライナ部側からの抵抗力を低減して、コア部を旋動させる駆動力を損失なく有効に破砕に利用でき、破砕を効率よく行える。

また、本発明に係る破砕装置は必要に応じて、前記ライナ部が、所定の強化繊維を繊維連続方向がライナ部周方向に一致するようにして母材樹脂中に混入状態とされ、且つ潤滑剤流体が浸透可能な多孔質性を有する、繊維強化樹脂材で形成されるものである。

このように本発明によれば、ライナ部を、強化繊維の向きを周方向に一致するようにした繊維強化樹脂製とすると共に、潤滑剤が内部に浸透可能な多孔質構造とすることにより、内部に潤滑剤を保持しやすいライナ部が、コア部に対する摺動面と装置フレームに対する摺動面の両方で、潤滑剤切れを起こしにくい状態を維持でき、仮に潤滑剤の供給状態が変化してもライナ部と他との一定の潤滑状態を保って、摩擦抵抗を小さく抑えることができ、装置フレームに対するライナ部の回転移動と、ライナ部に対するコア部の相対移動をそれぞれスムーズに進行させて、コア部を無理なく旋動させられ、破砕作業をより効率よく進められる。

本発明の第１の実施形態に係る破砕装置の概略構成説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る破砕装置におけるライナ部の横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る破砕装置におけるライナ部及び装置フレームの要部拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る破砕装置におけるコア部の旋動に伴うライナ部回転状態説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る破砕装置におけるライナ部及び装置フレームの他例の要部拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る破砕装置におけるライナ部の概略構成説明図である。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る破砕装置を前記図１ないし図４に基づいて説明する。本実施形態では、破砕装置がコーンクラッシャである例について説明する。

前記各図において本実施形態に係る破砕装置１０は、軸方向を垂直方向から所定角度傾斜させて上端部を中心に旋動可能に支持される主軸１１と、この主軸１１を中心に貫通させて主軸１１上部に取り付けられ、下部に凸状の球面部１２ａが形成される略円錐状のコア部１２と、このコア部１２の外周に取り付けられて円錐面状に配置されるマントル１３と、このマントル１３を取り囲むようにして円錐面状に固定配置されるコンケーブ１４と、コア部１２の球面部１２ａと摺接する凹状の球面とされる摺接面部１５ａを有して、コア部１２下側に配設されるライナ部１５と、このライナ部１５の下面に接する接触面１６ａを有し、ライナ部１５を介してコア部１２を支える装置フレーム１６と、この装置フレーム１６に組み込まれ、主軸１１の下部に摺動可能に接触して、主軸１１を旋動可能に駆動する駆動機構１７とを備える構成である。

この破砕装置１０は、固定されたコンケーブ１４に対し主軸１１と一体のコア部１２及びマントル１３を旋動させ、コンケーブ１４とマントル１３との間に供給される破砕対象物を破砕するものである。破砕装置各部の機構については、装置フレーム１６のコア部１２の球面部１２ａ近傍部分や、ここに載置されて配設されるライナ部１５を除いて公知のコーンクラッシャ等の破砕装置と同様のものであり、詳細な説明を省略する。

前記コア部１２は、全体として略円錐状に形成され、外周の円錐面にマントル１３が重ねて取り付けられる一方、円錐底面側の端部に凸状の球面部１２ａを形成されており、この球面部１２ａを装置フレーム１６で下から支持される。このコア部１２における、球面部１２ａと同じ円錐底面側で球面部１２ａより外側となる、コア部１２の下部周縁部には溝が設けられている。

前記ライナ部１５は、コア部１２の球面部１２ａと摺動可能に接する凹状の球面とされる摺接面部１５ａを有して、主軸１１を取り囲むように連続する環状体とされる構成である。
ライナ部１５は、装置フレーム１６に対し摺動可能に載置され、装置フレーム１６に対し回転可能とされる状態で、コア部１２下側に配設される。

このライナ部１５の下面部に、静圧案内用の凹部１５ｂが複数設けられる。また、ライナ部１５は、外周部に円筒面状の周側面１５ｃを有しており、この周側面１５ｃにも凹部１５ｄが複数設けられる。なお、このライナ部１５の周側面は、円筒面に限られるものではなく、円錐面状の周側面として形成することもできる。

そして、ライナ部１５内部には、ライナ部１５の摺接面部１５ａとコア部１２の球面部１２ａとの間に供給された潤滑剤である潤滑油を、下面側の凹部１５ｂや側方の凹部１５ｄにも流通可能とする通路１５ｅが設けられる。

この通路１５ｅを通じて、ライナ下面部の凹部１５ｂと周側面１５ｃの凹部１５ｄに潤滑油を所定圧力で供給して、ライナ部１５を装置フレーム１６に対し静圧案内状態とすることができる。

前記装置フレーム１６は、公知の破砕装置に用いられるものと同様、コア部１２をライナ部１５を介して支持する他、主軸１１上端部を主軸１１が旋動可能となる状態で支持したり、コンケーブ１４をマントル１３周囲に摩耗量に応じて位置調整可能に支持したり、駆動機構１７をなす各部品を可動状態で支持するものである。

装置フレーム１６のうち、コア部１２の下側に位置する部位では、ライナ部１５の下面に接する環状の接触面１６ａが形成されており、この接触面１６ａ上に載置されるライナ部１５を介してコア部１２を下から支持する構成である。

また、装置フレーム１６は、ライナ部１５の円筒状の周側面１５ｃに外側から摺接する内周面１６ｂを有しており、ライナ部１６を回転可能とする一方、ライナ部１５を周囲から拘束してライナ部１５の横方向への移動（ずれ）を許容しない構成である。

この装置フレーム１６には、所定の潤滑油供給源（図示を省略）に接続される潤滑油供給路１６ｃが設けられており、この潤滑油供給路１６ｃと連通する主軸１１内の潤滑油通路１１ａ及びコア部１２内の潤滑油通路１２ｂを通じて、潤滑油がコア部１２の球面部１２ａとライナ部１５の摺接面部１５ａとの摺接部分に供給されることとなる。そして、潤滑油はコア部内部の通路１５ｅを通じて、ライナ部１５の凹部１５ｂ、１５ｄに達することで、装置フレーム１６とライナ部１５との接触部分も潤滑可能となっている。

装置フレーム１６のうち、接触面１６ａより下側で、且つライナ部１５より外側となる所定部位では、ここからコア部１２の下部周縁部に向けて鍔状に突出する配置として、円環状で且つコア部１２の球面部１２ａと同心の所定球面の一部をなすシールリング１８が配設される。このシールリング１８が、コア部１２の下部周縁部に設けられる溝に、摺動可能に常時挿入状態とされることで、コア部１２とライナ部１５との摺動部分や、ライナ部１５と装置フレーム１６との摺動部分を外部から隔離して、粉塵が外部からこれら摺動部分に達するのを防ぎ、摺動部分に粉塵が直接入り込んだり、潤滑油に粉塵が混入して潤滑に影響を与える事態を阻止する仕組みである。

次に、前記構成に基づく破砕装置の使用時におけるライナ部の状態について説明する。前提として、破砕装置はマントル１３及びコア部１２を旋動させて破砕対象物をマントル１３とコンケーブ１４との間で継続的に破砕可能な状態にあるものとする。

破砕装置１０の破砕実行に伴ってコア部１２が旋動すると、コア部１２の球面部１２ａと接触するライナ部１５に対して、コア部１２から、ライナ部１５をコア部１２と一体に旋動させようとする力が加わる。ライナ部１５は、その外周で装置フレーム１６の内周面と接触して横方向の移動について拘束される一方、回転は許容されていることで、コア部１２からの力は、ライナ部１５を装置フレーム１６上でコア部１２の旋動の向きと同じ回転方向に回転させるように作用し、ライナ部１５は装置フレーム１６に対し回転する。一方、ライナ部１５は旋動するコア部１２の動きのうち横方向の移動成分には追随しないことで、コア部１２に対して相対移動する状態となる。

こうして、コア部１２がライナ部１５に対し摺動すると共に、ライナ部１５が装置フレーム１６に対し摺動することとなるが、コア部１２が旋動している間、装置フレーム１６の潤滑油供給路を経て供給される潤滑油が、主軸１１内の潤滑油通路１１ａ及びコア部１２内の潤滑油通路１２ｄを通じて、コア部１２の球面部１２ａとライナ部１５の摺接面部１５ａとの摺接部分に継続して送られている。この潤滑油により十分な潤滑状態にある球面部１２ａは摺接面部１５ａに対し抵抗なくスムーズに摺動して、コア部１２は支障なく旋動を継続できる。

コア部１２の球面部１２ａとライナ部１５の摺接面部１５ａとの間に達した潤滑油は、一部が球面部１２ａと摺接面部１５ａの間から外に漏れ出る形となり、この外に出た潤滑油は装置フレーム１６下部に流下して回収される。そして、潤滑油の他部は、ライナ部内部の通路１５ｅを通じて、適切な供給圧力でライナ部１５の凹部１５ｂ、１５ｄに達する。潤滑油がこれら凹部１５ｂ、１５ｄに供給されることで、ライナ部１５の下面と装置フレーム１６の接触面との間の隙間、及び、ライナ部１５の周側面と装置フレーム１６の内周面との間の隙間には、それぞれ潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜により装置フレーム１６とライナ部１５との直接接触を生じさせずに、ライナ部１５の荷重を支持しつつライナ部１５を回転可能とする静圧案内状態となる。

こうして、凹部１５ｂ、１５ｄをポケットとして潤滑油を供給し、ライナ部１５と装置フレーム１６の摺動面を静圧案内面とすることにより、装置フレーム１６に対するライナ部１５の回転移動に伴う摩耗を防止できると共に、摩擦抵抗を抑えて装置フレーム１６に対しスムーズにライナ部１５を動かせ、作動中のコア部１２に加わるライナ部側からの抵抗力を低減して、コア部１２を旋動させる駆動力を損失なく有効に破砕に利用でき、破砕を効率よく行えることとなる。
ライナ部１５と装置フレーム１６との間の隙間で油膜を形成する潤滑油は、各隙間から排出された後、装置フレーム１６下部に流下して回収される

このように、本実施形態に係る破砕装置においては、コア部１２に対し摺動可能とされるライナ部１５が、装置フレーム１６に固定されず可動とされて、装置フレーム１６に対し摺動可能に配設され、コア部１２が旋動すると、ライナ部１５がコア部１２に対し相対移動する一方で、コア部１２の動きに一部追随して装置フレーム１６に対し回転することにより、ライナ部１５がコア部１２の旋動に伴って動く分、コア部１２のライナ部１５に対する相対移動量をライナ固定の場合より低減して、ライナ部１５のコア部１２との摺動面における摩擦を少なくし、ライナ部１５のコア部側における摩耗量を抑えられる。また、ライナ部１５と装置フレーム１６との間は単純な相対回転となることから、十分に潤滑可能であり、ライナ部１５の装置フレーム１６に対する摺動に伴う摩耗を抑えこむことができ、ライナ部１５全体での摩耗量を小さくしてライナ部１５の耐久性を高められる。さらに、ライナ部１５を装置フレーム１６に固定しないことで、固定用のボルトの破損等のトラブルが生じることもなく、ライナ部１５への保守作業の機会を減らすことができ、破砕装置として破砕作業を安定して継続可能となり、効率よく破砕を進められる。

なお、前記実施形態に係る破砕装置においては、ライナ部１５と装置フレーム１６との間の隙間に潤滑油膜を形成し、この油膜でライナ部１５の荷重を支持する静圧案内状態として、装置フレーム１６に対しライナ部１５を回転可能とする構成としているが、これに限らず、装置フレーム１６に対しライナ部１５が摺動するすべり案内状態、すなわち、ライナ部１５と装置フレーム１６との間の隙間に潤滑油を介在させつつも、油膜では荷重を支持せず、ライナ部１５と装置フレーム１６との間での潤滑油による潤滑は流体潤滑や境界潤滑となり、ライナ部１５と装置フレーム１６との直接接触を完全には排除しない状態、としてライナ部１５を回転可能に支持する構成とすることもできる。この場合、潤滑油供給源からの潤滑油の供給圧力を静圧案内状態の場合ほど高くせずに済み、潤滑油供給能力を抑えられる分、コスト削減が図れることとなる。

また、前記実施形態に係る破砕装置においては、潤滑剤流体としての潤滑油をコア部側の通路からライナ部１５の通路を通じて凹部１５ｂ、１５ｄに供給して、装置フレーム１６に対するライナ部１５の静圧案内状態を得る構成としているが、これに限らず、装置フレーム１６におけるライナ部近傍の内部に潤滑油の通路を設けて、この通路を通じて装置フレーム側から潤滑油を凹部に供給して静圧案内状態を得る構成とすることもできる。

また、前記実施形態では、ライナ部１５にポケットとしての凹部１５ｂ、１５ｄを設け、これに潤滑油を供給して静圧案内状態を得る構成としているが、この他、図５に示すように、ライナ部に代えて装置フレーム１６の接触面１６ａや内周面１６ｂに凹部１６ｄ、１６ｅを設けるようにし、こうした凹部１６ｄ、１６ｅに通路１６ｆを通じて潤滑油を供給して静圧案内状態を得る構成とすることもできる。

さらに、前記実施形態に係る破砕装置においては、ライナ部１５の円筒面状の周側面１５ｃに対し装置フレーム１６の内周面１６ｂが外側から取り囲むことで、ライナ部１５の横方向の動きを拘束する構成としているが、これに限らず、装置フレーム１６にライナ部１５の内周側に沿う部分を設けて、ライナ部１５の回転を許容しつつ横方向の動きを拘束するようにしたり、逆にライナ部１５の外周側又は内周側から装置フレーム側に突出した一部が、装置フレーム１５の接触面１６ａの外周側又は内周側における円筒面状の側面に対し沿う状態で配置されることで、ライナ部１５がその回転を許容されつつ横方向の動きを拘束されるようにする構成とすることもできる。

（本発明の第２の実施形態）
前記第１の実施形態に係る破砕装置においては、ライナ部１５を従来同様の金属材で形成する構成としているが、これに限らず、第２の実施形態として、図６に示すように、ライナ部１５が、所定の強化繊維１５ｆをその繊維連続方向がライナ部周方向に一致するようにして母材樹脂中に混入状態とされ、且つ潤滑剤流体としての潤滑油が浸透可能な多孔質性を有する、繊維強化樹脂材で形成される構成とすることもできる。

この場合、強化繊維の配置に基づく多孔質性によって、内部に潤滑油を保持しやすいライナ部１５が、コア部１２に対する摺動面と装置フレーム１６に対する摺動面の両方で、潤滑油切れを起こしにくい状態を維持でき、仮に供給が滞るなど潤滑油の供給状態が変化しても、ライナ部１５と他との一定の潤滑状態を保って、摩擦抵抗を小さく抑えることができ、装置フレーム１６に対するライナ部１５の回転と、ライナ部１５に対するコア部１２の移動をそれぞれスムーズに進行させて、コア部１２を無理なく旋動させられ、破砕作業をより効率よく進められる。

特に、強化繊維を炭素繊維とした樹脂材の場合、一般的な樹脂材より温度変化による変形が小さくなることで、破砕装置の使用により摩擦が繰り返し起こるライナ部１５で温度が上昇した場合でも、ライナ部１５が当初の形状を保って、コア部１２や装置フレーム１６に対し潤滑条件を変化させないことで、スムーズな摺動状態を維持でき、破砕作業を無理なく継続させられる。

１０ 破砕装置
１１ 主軸
１１ａ、１２ｂ 潤滑油通路
１２ コア部
１２ａ 球面部
１３ マントル
１４ コンケーブ
１５ ライナ部
１５ａ 摺接面部
１５ｂ、１５ｄ 凹部
１５ｃ 周側面
１５ｅ 通路
１５ｆ 強化繊維
１６ 装置フレーム
１６ａ 接触面
１６ｂ 内周面
１６ｃ 潤滑油供給路
１６ｄ、１６ｅ 凹部
１６ｆ 通路
１７ 駆動機構
１８ シールリング

Claims (3)

1. 軸方向を垂直方向から所定角度傾斜させて上端部を中心に旋動可能に支持される主軸と、当該主軸を中心に貫通させて主軸上部に取り付けられ、下部に凸状の球面部が形成される略円錐状のコア部と、当該コア部の外周に取り付けられて円錐面状に配置されるマントルと、当該マントルを取り囲むようにして円錐面状に固定配置されるコンケーブとを備え、固定されたコンケーブに対し主軸と一体のコア部及びマントルを旋動させ、コンケーブとマントルとの間に供給される破砕対象物を破砕する旋動式の破砕装置において、
   前記コア部の球面部と摺動可能に接する凹状の球面とされる摺接面を少なくとも有して、前記主軸を取り囲むように連続する環状体とされ、コア部下側に配設されるライナ部と、
   当該ライナ部の少なくとも下面に接する一又は複数の接触面を有し、ライナ部を介してコア部を支える装置フレームとを備え、
   前記ライナ部が、前記装置フレームの接触面に対し摺動可能に載置され、装置フレームに対し少なくとも回転可能とされ、
   前記装置フレームとライナ部との間に潤滑剤が供給されることを
   特徴とする破砕装置。
2. 前記請求項１に記載の破砕装置において、
   前記ライナ部の下面又は装置フレームのライナ部との接触面に、潤滑剤供給路に通じる凹部が一又は複数設けられ、
   当該凹部に潤滑剤流体を所定圧力で供給して、ライナ部を装置フレームに対し静圧案内状態とすることを
   特徴とする破砕装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の破砕装置において、
   前記ライナ部が、所定の強化繊維を繊維連続方向がライナ部周方向に一致するようにして母材樹脂中に混入状態とされ、且つ潤滑剤流体が浸透可能な多孔質性を有する、繊維強化樹脂材で形成されることを
   特徴とする破砕装置。

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