JP6753020B2 - 解砕ホッパー及びそれを用いて原料を解砕する方法 - Google Patents

Description

この発明は、解砕ホッパー及びそれを用いて原料を解砕する方法に関し、砂利・砕石の生産プラントで発生する汚泥の脱水ケーキを解砕するために好適に利用されうる。

脱水ケーキは、粘度が高いので、市販の多くのホッパでは底面や側面に固着してしまい、後工程へ切り出すことが困難である。かといって、底面の傾斜を急にすると、排出口が詰まってしまう。

そこで、発明者等は、ホッパー本体の内部に底面に沿って底面の傾斜方向に複数本のロールを配列させるとともに、排出口にカットスクリューを取り付けたホッパーを提案した（特許文献１）。このホッパーによれば、下位にあるロールほど速く回転させることにより、ロールの上半周面が恰も下に向かって動く底面のように機能するので、原料を渋滞させることなく排出口に運ぶことができる。そして、運ばれてきた原料がカットスクリューで砕かれる。

特開平０９−２１６６８７号公報

しかし、投入される原料の性質は一定ではなく、気温や水分率が日々変化するため、フィードロールから送られてくる原料の量にカットロールの処理が間に合わず、排出口が閉塞することがあった。
それ故、この発明の課題は、排出口が閉塞することなく高粘度の脱水ケーキを解砕することのできるホッパとその使用方法を提供することにある。

その課題を解決するために、この発明の解砕ホッパーは、
原料を一時的に蓄え、傾斜した底面及びその底面の最下部に前記原料の排出口を有する本体と、
本体内部の底面に沿って互いに平行に且つ底面の傾斜方向に配列して固定された複数本のフィードロールと、
外周面に径方向に突き出た複数の刃を有し、本体内部の前記排出口上であって前記複数本のフィードロールのうち最下位のものよりも低くなく最上位のものよりも低い位置に回転可能に固定されたカットロールと
を備えることを特徴とする。

この解砕ホッパーでは、フィードロールをその上半周面が下方すなわち排出口の方に移動する方向に回転させることで、投入された原料は、フィードロールの上半周面に載せられて排出口に送られる。そして、排出口の手前で回転するカットロールに当たる。原料の自重とフィードロールから受ける力とで原料は、カットロールから逃げることができず、刃で砕かれてから、排出口に押し出されるか又は落下する。

前記刃は、円柱、角柱などの中実の柱状をなしているとよい。原料から受ける抗力にも耐えて、折れ曲がることがないからである。特に好ましいのは、四角柱である。隣り合う側面の稜線が尖っていて原料を切りやすいうえ、加工しやすくまた十分な曲げ強度及び耐摩耗性を確保できるからである。

また、前記刃は、カットロールの周方向には等間隔に、軸方向には漸次位相をずらせるとともに軸方向中間点で位相が反転するように設けられていると好ましい。漸次位相をずらせることにより、カットロールがどの位相にあるときでもほぼ同じ本数の刃が原料に当たることになり、駆動源にかかる負荷もほぼ一定となり、過負荷を防ぐことができる。また、漸次位相をずらせることにより、刃が、軸方向に向かって螺旋軌道上に並ぶこととなり、原料が刃に案内されて軸方向中間点に向かう。その結果、ホッパー本体の側面に付着しにくい。特に好ましいのは、前記刃の周方向の間隔が１２０度であって、軸方向にずらせる位相が４０度ずつのものである。

前記本体の底面は、一定の勾配を有している。また、この発明の範囲外ではあるが、底面が正面視で排出口を境にして反転する勾配すなわち上向きに拡がる形状を有していてもよい。底面が一定勾配を有するこの発明の場合、カットロールは互いの軸が平行になるように上下に各１本設けられる。底面が上向きに拡がる形状を有する場合は通常、前記カットロールは、互いの軸が平行になるように左右に各１本設けられる。

そして、上下のカットロールの刃が軸方向視で重ならないように間隔を開けるとともに、いずれもフィードロールと逆方向に回転させ且つ下のカットロールを上のカットロールよりも速く回転させるのが好ましい。これにより、２本のカットロール間の原料の流れは下のカットロールの刃先旋回方向に従うことになり、石などの硬いものを噛むことがなくなるからである。

この発明の範囲外ではあるが、カットロールを左右に各１本設ける場合は、各カットロールを対面するフィードロールと逆方向に回転させるとともに、一方の側のカットロールの刃が他方の側のカットロールにおける同列の隣り合う刃の間に位置するように互いに接近させるのが好ましい。これにより、２本のカットロールの上や間に来た原料はそれぞれの刃に案内されて左右に分かれる。従って、カットロールとそれに対面するフィードロールとで挟まれながら、刃で砕かれる。

この発明の解砕ホッパーにおいて好ましい運転方法は、下位にあるフィードロールほど速く回転させるとともに、前記カットロールの刃先の周速度を前記いずれのフィードロールの周速度よりも大きくすることを特徴とする。下位にあるフィードロールほど速く回転させるので、隣合う２本のフィードロール間の原料の流れは下位のフィードロールの回転方向に従うことになり、石などの硬いものをフィードロール間に噛むことがないし、原料を渋滞させることもなく排出口におくることができる。また、カットロールの刃先の周速度を前記いずれのフィードロールの周速度よりも大きくすることで、カットロールから原料に強い剪断力が加わる。

以上のように、この発明の解砕ホッパーによれば、原料が刃で砕かれてから、排出口に押し出されるか又は落下するので、排出口が詰まることは無い。

実施形態の解砕ホッパーを示す正面図である。 同じく平面図である。 前記ホッパーに用いられるカットロールを示す一部破断正面図である。 同じく右側面図である。 参考形態の解砕ホッパーを示す正面図である。

−実施形態−
実施形態の解砕ホッパー１は、図１及び図２に示すように、本体２と、６本のフィードロール３と、２本のカットロール４とを備える。本体２は、平面視方形をなすように鉛直方向に立てられて互いに連結された４枚の壁板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、底板６とからなり、上面は開放されている。

壁板５ａ、５ｃは方形且つ互いに平行で、壁板５ａは壁板５ｃよりも下に長く延び、幅は互いに同じである。壁板５ｂは、上辺と、長い縦辺と、短い縦辺と、上辺と平行で上辺より短い下辺と、下辺の一端と短い縦辺の下端を結ぶ斜辺とで囲まれる五角形をなす。壁板５ｄは、壁板５ｂと対称形状である。壁板５ｂと壁板５ｄとの間には、それらの上端中間点で梁５ｅが固定され、両壁板を補強している。

底板６は、壁板５ｃの下端と壁板５ｂ、５ｄの斜辺に連結されて、同斜辺とともに一方向に傾斜している。底板６の下辺と、壁板５ｂ、５ｄの下辺と、壁板５ａの下辺とで囲まれる領域が排出口７となっている。

フィードロール３は、壁板５ａ、５ｂと平行に且つ底板６に沿って底板６の傾斜方向に配列して本体２内に回転可能に固定されている。各フィードロール３は、壁板５ｂ、５ｄに固定された軸受けに回転軸が支持され、その回転軸と同心で中央部を境にして巻き方向が反転する螺旋状のガイド８を外周面に有する。ガイド８は、ガイド８の無いフィードロールの外周面に巻き付けられて溶接されている。

各回転軸の一端には大小２つ又はいずれか一つのスプロケットが取り付けられ、大きい方のスプロケットが一段下のフィードロールの小さい方のスプロケットと無端チェーンで連結されることにより、同じ駆動源で下位にあるフィードロールほど速く回転するようになっている。フィードロール３は、いずれも正面視で反時計方向に回転する。ただし、上の４本のフィードロールと下の２本のフィードロールとは駆動源が異なる。

２本のカットロール４は、本体２内部の前記排出口上であって上下に各１本配置されて、壁板５ｂ、５ｄに固定された軸受けにそれぞれ回転軸が支持されている。そして、上の回転軸の一端には大きいスプロケット、下の回転軸の一端には小さいスプロケットが取り付けられ、互いに無端チェーンで連結されている。下のカットロール４は、最下位のフィードロール３と同じ高さに位置し、上のカットロール４は、下から３番目のフィードロール３より僅かに高い位置にある。２本のカットロール４の間隔は、互いの刃９が軸方向視でも噛み合わない程度に開けられている。カットロール４は、２本とも正面視で時計方向に回転する。

カットロール４は、図３及び図４に示すように、その外周面に径方向に突き出た複数の刃９を有する。刃９は、周方向に等間隔に３つ付けられ、同じ配置で４０度ずつ位相をずらす以外は軸方向にも等間隔に付けられ、軸方向中間点で位相が反転している。各刃９は、四角柱状をなし、先端面の一つの対角線が回転軸と平行になっている。

このホッパー１で脱水ケーキを解砕する場合は、フィードロール３及びカットロール４を回転させた状態で、ホッパ本体２の上方から原料を投入する。上のカットロール４は、その刃先が最も下位のフィードロールの外周面とほぼ同じ速度となるように回転させ、下のカットロール４は、上のカットロール４の２倍の速度で回転させておく。

投入された原料は、フィードロール３にて排出口７に向かうとともに、ガイド８の螺旋に案内されて軸方向中央に寄せられる。従って、原料が軸方向両端にあまり偏らない。そして、大きい原料塊は上側のカットロール４の刃９に当たり、小さい原料塊は下側のカットロール４の刃９に当たる。原料の自重とフィードロール３から受ける力とで原料は、カットロール４から逃げることができず、刃９で砕かれてから、排出口に押し出されるか又は落下する。刃９が前記の通り均等に螺旋状に取り付けられているので、カットロール４がどの位相にあるときでもほぼ同じ本数の刃９が原料に当たることになり、駆動源にかかる負荷もほぼ一定となり、過負荷を防ぐことができる。

しかも各刃９は、その角張った稜線が先行して旋回しているので、原料に食い込みやすく、小さい剪断力で砕くことができる。また、フィードロール３もカットロール４も大小のスプロケットの組み合わせにより、下位にあるロールほど速く回転するので、原料が渋滞して詰まることはない。

−参考形態−
参考形態の解砕ホッパー１１は、フィードロールの形状及びカットロールの形状については第一の実施形態におけるものと同じであるが、本体１２の形状、フィードロールの本数、及びカットロールの配置が異なる。

本体１２は、上向きに拡がるように左右対称に傾斜した底板と、底板の最下部に排出口１７を有する。図略のフィードロールは、左右に４本ずつ底板の上面に沿って設けられ、第一の実施形態と同様に下位にあるものほど速く回転するように大小のスプロケット及び無端チェーンにて連結されている。対称位置にある各フィードロールは同じ速度で回転する。

カットロール１４は、最下位のフィードロールの真上より僅かに中央寄りに左右対称に且つ互いに平行に設けられている。従って、２本のカットロール１４の互いの間隔は、最下位のフィードロールの互いの間隔よりも狭く、正面視で一方のカットロール１４の刃が他方のカットロール１４における同じ列の２つの刃の間に噛み合うように取り付けられている。

この解砕ホッパー１１においては、左のフィードロールと右のカットロールとは正面視で時計方向に回転し、右のフィードロールと左のカットロールとは逆方向に回転する。いずれのカットロールの刃先も最下位のフィードロールの外周面の２倍以上の速度で旋回する。従って、上方から投入された原料は、左右いずれのフィードロール上に落下しても排出口１７に向かい、カットロール１４にて解砕される。

１、１１ 解砕ホッパー
２、１２ 本体
３ フィードロール
４、１４ カットロール
６ 底板
７、１７ 排出口
９ 刃

Claims (5)

1. 原料を一時的に蓄え、傾斜した底面及びその底面の最下部に前記原料の排出口を有する本体と、
   本体内部の底面に沿って互いに平行に且つ底面の傾斜方向に配列して固定された複数本のフィードロールと、
   外周面に径方向に突き出た複数の刃を有し、本体内部の前記排出口上であって前記複数本のフィードロールのうち最下位のものよりも低くなく最上位のものよりも低い位置に回転可能に固定されたカットロールと
   を備え、
   前記底面は、一定の勾配を有し、
   前記カットロールは、互いの軸が平行になるように上下に各１本有する、
   ることを特徴とする解砕ホッパー。
2. 前記刃は柱状をなしている、請求項１に記載の解砕ホッパー。
3. 前記刃は、カットロールの周方向には等間隔に、軸方向には漸次位相をずらせるとともに軸方向中間点で位相が反転するように設けられている、請求項１又は２に記載の解砕ホッパー。
4. 前記刃の周方向の間隔が１２０度であって、軸方向にずらせる位相が４０度ずつである、請求項３に記載の解砕ホッパー。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の解砕ホッパーに原料を投入し、下位にあるフィードロールほど速く回転させるとともに、前記カットロールの刃先の周速度を前記いずれのフィードロールの周速度よりも大きくすることを特徴とする、解砕方法。

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