JP6921623B2

JP6921623B2 - 破砕機

Info

Publication number: JP6921623B2
Application number: JP2017098154A
Authority: JP
Inventors: 正晴飯笹; 京助野口
Original assignee: Earthtechnica Co Ltd
Current assignee: Earthtechnica Co Ltd
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-05-17
Also published as: JP2018192423A

Description

本発明は、対象物を破砕する破砕機の構成に関する。

従来から、投入された対象物に対し、高速回転する衝撃部材によって衝撃・せん断により破砕し、グレートを通過する程細かくなった対象物を排出する構成の衝撃式破砕機が知られている。特許文献１は、この種の破砕機を開示する。

特許文献１に記載されている破砕設備は、破砕室と、破砕用ロータと、下部グレーチングと、上部グレーチングと、を備える。破砕用ロータは、複数のハンマーを有する。下部グレーチングと上部グレーチングは、例えば、複数箇所の開口部を有する格子状の鋳物で形成されている。

この構成で、破砕室へ投入された破砕対象物は、各ハンマーにより破砕室内で小さく破砕され、下部グレーチングが有する開口部から落下して排出されるか、または、破砕用ロータの回転に伴って、上部グレーチングが有する開口部を通過して排出される。

特開２０１３−４６８８４号公報

特許文献１のようにグレートを上部と下部に有する破砕機において、上部のグレートから排出される破片は、下部のグレートからの破片と比較して、細長い形状の物が多く含まれ、下流側の工程で詰まりを発生させ易い。従って、破砕機から排出される破片の品質を全体的に向上させる観点から改善が望まれていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、全体としての処理能力を低下させることなく、排出される破片の品質を向上させ、下流工程での詰まりを発生させにくくすることができる破砕機を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の破砕機が提供される。即ち、この破砕機は、ロータと、衝撃部材と、第１グレートと、第２グレートと、を備える。前記ロータは、回転する。前記衝撃部材は、前記ロータに配置される。前記第１グレートは、前記ロータの外周面を覆うように円弧面状に配置される。前記第２グレートは、前記第１グレートよりも高い位置に配置される。前記第２グレートが前記ロータの外周面との間に形成する上方空間が、前記第１グレートが前記ロータの外周面との間に形成する破砕空間と比べて広くなっている。前記第１グレートの円弧面のうち前記ロータの回転方向下流側の端部が、前記ロータの回転軸線を含む仮想水平面よりも高くなっている。前記第１グレートの円弧面のうち、前記仮想水平面より高い部分の円弧面に対する中心角が３０°以上６０°以下である。前記ロータの回転軸線と平行な向きで見たときの前記第２グレートの角度が変更可能である。

これにより、回転する衝撃部材がロータの回転軸線よりも高い位置にあるときも、第１グレートの円弧面において仮想水平面より高くなっている部分との間で、対象物を破砕することができる。この結果、第１グレートから多くの破片を排出することができるので、処理能力の向上及び品質の向上を実現することができる。また、第１グレートからの排出量を増大させつつ、第２グレートから排出される破片の割合を状況に応じて調整することができる。処理能力の増強と、排出される破片の品質の向上と、の両方を良好に実現することができる。

本発明によれば、全体としての処理能力を低下させることなく、排出される破片の品質を向上させ、下流工程での詰まりを発生させにくくすることができる破砕機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る破砕機の全体的な構成を示す側面模式図。試験に用いられた破砕機の側面模式図。下グレートを図２と比較して４０°延長した破砕機の側面模式図。下グレートを図２と比較して６０°延長した破砕機の側面模式図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る破砕機１０の全体的な構成を示す側面模式図である。

本実施形態の破砕機１０は、例えば廃車、廃家電、産業廃棄物等を処理して再資源化するリサイクルプラントに設置される機械である。この破砕機１０は衝撃式の破砕機として構成されており、投入された対象物を衝撃・せん断によって破砕し、小さな破片にすることができる。

本実施形態の破砕機１０は、ケーシング１と、下グレート（第１グレート）１３と、上グレート（第２グレート）１４と、ロータ２０と、ハンマ２４と、を主として備えている。

ケーシング１は、その内部に対象物を通過可能な経路を形成できるように中空に構成されている。ケーシング１の内部には、下グレート１３、上グレート１４、ロータ２０及びハンマ２４が収容される。ケーシング１の側部には斜め上向きに開放された投入口２が形成されており、外部から投入口２を介して対象物を破砕機１０の内部に投入することができる。

ロータ２０は、ケーシング１に形成された破砕室１ｂに配置され、水平な軸を中心として回転可能に支持されている。このロータ２０は、高速回転して対象物に打撃（衝撃）を与えて破砕する複数のハンマ（衝撃部材、打撃部材）２４を外周部に備えている。このハンマ２４は、回転可能に支持されている。

下グレート１３は、ロータ２０の回転軸線を中心とする円弧面状に構成されており、ロータ２０の下方に配置される。ケーシング１の内部において、円弧面状の下グレート１３の外側には、破砕済みの対象物（破片）を排出するための排出室１ｃが形成されている。

下グレート１３には、貫通状に形成された多数の通過孔が格子状に配置されている。下グレート１３は破砕室１ｂと排出室１ｃとを区画するように配置され、破砕室１ｂと排出室１ｃとの間は、前記通過孔を通じて接続されている。

ロータ２０の軸線方向で見たときに、下グレート１３は図１に示すように、ロータ２０から突出した状態のハンマ２４の先端部が通過する軌跡に対して、小さな隙間を形成するように配置されている。従って、ロータ２０の外周面と下グレート１３の間には円弧状の破砕空間３１が形成され、この破砕空間３１をハンマ２４が通過することになる。この破砕空間３１の上流端は、前述の供給空間１ａと接続されている。

この構成で、供給空間１ａにある対象物は破砕室１ｂの入口（具体的には、破砕空間３１の端部）に送られ、ロータ２０とともに回転するハンマ２４によって砕かれながら、破砕空間３１に沿って移動する。対象物が破砕されて所定の大きさ以下となった破片は、下グレート１３の通過孔を通過して排出室１ｃに至る。排出室１ｃの破片は、ケーシング１の下面に形成された排出口５から落ちるように外部に出て、破砕機１０の下方に設置された図略のコンベヤ又は振動フィーダの上に落下し、選別等の下流の工程へ搬送される。

上グレート１４は、ロータ２０の上方に配置される。具体的に説明すると、ロータ２０の上方には、下方に形成された破砕空間３１よりも相対的に広い空間である上方空間３２が設けられ、この上方空間３２にある程度の量の破片を留まらせることができる。これにより、破砕室１ｂに大量の対象物が投入された場合でも、この上方空間３２を通じて破片をロータ２０の周方向で分散させることにより、ロータ２０に加わる負荷の変動を抑制することができる。上グレート１４は、この上方空間３２の上部と、排出室１ｃと、を仕切るように配置されている。

上グレート１４には、前述した下グレート１３と同様に、貫通状に形成された多数の通過孔が格子状に配置されている。上方空間３２において、ロータ２０の回転によって跳ね上げられて上グレート１４の通過孔を通過できた破片は、排出室１ｃに至って落下し、下グレート１３を通過した破片と合流して下流の工程へ搬送される。一方、通過孔を通過できなかった対象物は、上方空間３２の壁等で跳ね返りつつ、再度、高速回転するハンマ２４により破砕され、破砕空間３１の上流端に戻される。

なお、上グレート１４は、ケーシング１に支持された回転可能な軸１５に固定されている。従って、この軸１５を中心として上グレート１４の角度を変更することで、上グレート１４に対する破片の通過し易さを調整することができる。

ところで、このような上グレート１４を通過して排出される破片は、下グレート１３を通過して排出される破片と比較して、細長い形状のものが多くなる傾向がある。これは以下の理由による。即ち、破片が、その長手方向の長さがグレートの通過孔の大きさよりも長くなるような細長い形状を有しているにもかかわらず当該グレートから排出されるには、当該破片が、その長手方向をグレートの通過孔の方向に向けつつ当該通過孔に沿って通り抜ける必要がある。この点、下グレート１３がロータ２０の外周面との間に形成する破砕空間３１は狭く、この部分では、細長い破片が下グレート１３の通過孔を通り抜けるような向きになりにくい。一方、上グレート１４がロータ２０の外周面との間に形成する上方空間３２は上記の破砕空間３１と比べて広いため、細長い破片が上グレート１４の通過孔を通り抜けるような向きになり易い。

このような細長い形状の破片は、下流の工程において引っ掛かり及び詰まり等の原因となり易く、操業安定性の低下に繋がるため、低品質とみなされることが多い。上グレート１４の角度の変更によって、破片が当該上グレート１４を通過しにくくなるように調整する余地もあるが、それでも、処理能力と品質のバランスを良好に保つことは難しい。上グレート１４の通過孔を覆うように図略のカバーを取り付けて閉鎖することもできるが、この場合、破砕機１０の処理能力の小さくない低下を招いてしまう。

そこで、本実施形態の破砕機１０においては、下グレート１３が、ロータ２０の軸線を含む仮想水平面Ｐ１よりも上側に突出した円弧状の部分（延長部１３ｘ）を有するように構成されている。この延長部１３ｘの円弧中心は、仮想水平面Ｐ１より下側の部分の円弧中心と同様に、ロータ２０の軸線と一致する。また、延長部１３ｘの円弧半径は、仮想水平面Ｐ１より下側の部分の円弧半径と等しい。

このように構成することで、円弧状の破砕空間３１が実質的に延長されるので、下グレート１３とハンマ２４の間で対象物が良く破砕され、また、下グレート１３の通過孔から排出される破片を増やすことができる。更に、下グレート１３から排出される破片の全体に占める割合を増加させることにより、破砕機１０から排出される破片の品質を向上させることができる。

ところで、上グレート１４からの排出効率を増加させる観点で考えれば、下からのハンマ２４の打撃によって上向きに飛散する破片が、他の構成によって遮られずに上グレート１４に円滑に到達することが好ましい。このことから、上グレート１４を有する破砕機においては、当該上グレート１４を、ハンマ２４の回転軌跡の接線が実質的に鉛直上向きとなる地点Ｑのほぼ真上を覆うように配置するとともに、前記の地点Ｑから上グレート１４を良好に見通せるように、下グレート１３が有する円弧面の最上端の高さは、当該地点Ｑまで、言い換えれば、ハンマ２４の回転軌跡の中心（ロータ２０の軸線）を含む仮想水平面Ｐ１までとするのが従来の常識であった。

また、図１のように下グレート１３を円弧状に延長すると、上グレート１４の近傍の空間が狭くなって、異物排出ゲート等の設置等が困難となるため、このような構成は従来では非実用的と考えられていた。

一方、本願発明者は、上記の技術慣行に囚われることなく鋭意研究を重ねたところ、ロータ２０の回転軸線の高さを上回る高さまで図１のように下グレート１３を円弧状に延長すると、破砕機１０の処理能力の向上及び品質の向上の観点からかえって有効であることを、試験等を行うことにより突き止めた。

以下、この試験について説明する。即ち、従来の破砕機において、ロータの回転方向下流側における下グレートの端部の高さは、ロータの回転軸線を含む仮想水平面の高さ以下であった。そこで、本願発明者は、破砕機の処理能力を向上させ、また、細長い破片を減らすことができる構成として、下グレートを上側へ延長することを検討した。

本願発明者は、先ず、従来技術に相当する構成として、図２に示す破砕機１０ｐを用意した。この破砕機１０ｐにおいて、ロータ２０の下面を覆う円弧面状の下グレート１３は、図１に示す破砕機１０と比較して、ロータ２０の回転方向下流側における端部が、ロータ２０の回転軸線と同じ高さである構成となっている。なお、この破砕機１０ｐの説明においては、図１の破砕機１０と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

下グレート１３には前述の通過孔が格子状に配置されているが、図２の破砕機１０ｐでは、ロータ２０の軸線方向に複数並ぶ通過孔の列が、円弧の周方向で８つ配置されている。試験では、この８つの列を、回転方向上流側の２つの列の群Ａ、中央の３つの列の群Ｂ、下流側の３つの列の群Ｃに区分し、破砕機１０ｐにサンプルを投入して破砕させたときに各群から排出される量の割合を調べた。このとき、上グレート１４の角度は、水平となるように設定した。

図２に示す従来の構成の破砕機１０ｐでは、下グレート１３から排出される破片のうち、通過孔の列の群Ａからの排出量が２２．８％（２列の合計）、群Ｂが４０．８％（３列の合計）、群Ｃが３６．４％（３列の合計）となった。また、全ての破片のうち下グレート１３からの破片が占める割合は５５．７％、上グレート１４からの破片が占める割合は４４．３％であった。

次に、図３に示すように、下グレート１３の端部を円弧状に延長した破砕機１０ｑを用意した。図３の構成は、従来の構成（図２）の下グレート１３の円弧面の中心角を、ロータ２０の回転方向下流側へ拡大したものに相当する。図３の破砕機１０ｑにおいて、ロータ２０の回転軸線を含む仮想水平面Ｐ１から下グレート１３が上方に延びている円弧状の部分（延長部１３ｘ）の長さは、中心角に換算して４０°とした。そして、この４０°の部分に形成される通過孔の２つの列を、群Ｄに区分した。

図３に示す破砕機１０ｑを用いて上述と同等の条件で破砕を行ったところ、下グレート１３から排出される破片のうち、通過孔の列の群Ａからの排出量が１９．４％（２列の合計）、群Ｂが３５．４％（３列の合計）、群Ｃが３０．０％（３列の合計）、群Ｄが１５．２％（２列の合計）となった。また、全ての破片のうち下グレート１３からの破片が占める割合は６１．５％、上グレート１４からの破片が占める割合は３８．５％であった。

群Ｄからの排出量を１列あたりに換算すると７．６％となり、他の群（１列あたり１１％〜１３％）と比較して高いとはいえない。これは、群Ｄの通過孔は他と違って斜め上方を向いていること等が原因と考えることができる。それでも、群Ａ〜Ｃの部分では十分に小さくならなかった破片が群Ｄの部分で小さくなったから群Ｄで排出されると考えると、全ての群を総合すれば、下グレート１３から排出される破片の量が、図２の破砕機１０ｐに比べて良好に増大したということができる。また、下グレート１３からの排出量が増大した分、上グレート１４からの排出量の割合が低下しており、これは、細長い破片が少なくなって品質が向上したことを示している。

次に、図４に示すように、図３の構成よりも下グレート１３の端部を更に円弧状に延長した破砕機１０ｒを用意した。ロータ２０の回転軸線を含む仮想水平面Ｐ１から下グレート１３が上方に延びている円弧状の部分（延長部１３ｘ）の長さは、中心角に換算して６０°とした（言い換えれば、図３の場合よりも更に２０°延長した）。そして、この６０°の部分に形成される通過孔の３つの列を、群Ｄ’に区分した。

図４に示す破砕機１０ｒでは、下グレート１３から排出される破片のうち、通過孔の列の群Ａからの排出量が２０．２％（２列の合計）、群Ｂが３２．４％（３列の合計）、群Ｃが３０．３％（３列の合計）、群Ｄ’が１７．１％（３列の合計）となった。また、全ての破片のうち下グレート１３からの破片が占める割合は６３．９％、上グレート１４からの破片が占める割合は３６．１％であった。

群Ｄ’において１列あたりに換算した排出量は５．７％であり、図３の群Ｄと比較しても小さくなっているが、全ての群を総合すれば、下グレート１３から排出される破片の量が、図２の破砕機１０ｐに比べて増大したということができる。また、下グレート１３からの排出量の割合が増大し、下グレート１３からの排出量の割合が減少していることがわかる。

以上により、下グレート１３の端部がロータ２０の回転軸線を含む仮想水平面Ｐ１より上方へ円弧状に突出する構成とすると、処理能力を増強できるとともに、排出される破片の品質を全体的に高めることができるという知見が得られた。また、付随して行われた他の実験の結果も総合すると、この円弧状の延長部１３ｘの長さは、中心角に換算して１０°以上８０°以下、好ましくは２０°以上７０°以下、より好ましくは３０°以上６０°以下にすることが良いことが確かめられた。

以上に説明したように、破砕機１０は、ロータ２０と、ハンマ２４と、下グレート１３と、上グレート１４と、を備える。ロータ２０は、回転する。ハンマ２４は、ロータ２０に配置される。下グレート１３は、ロータ２０の外周面を覆うように円弧面状に配置される。上グレート１４は、下グレート１３よりも高い位置に配置される。下グレート１３の円弧面のうちロータ２０の回転方向下流側の端部が、ロータ２０の軸線を含む仮想水平面Ｐ１よりも高くなっている。

これにより、回転するハンマ２４がロータ２０の回転軸線よりも高い位置にあるときも、下グレート１３の円弧面において仮想水平面Ｐ１より高くなっている部分（延長部１３ｘ）との間で、対象物を破砕することができる。この結果、下グレート１３から多くの破片を排出することができるので、処理能力の向上及び品質の向上を実現することができる。

また、図３に示す破砕機１０ｑにおいて、下グレート１３の円弧面のうち、前記仮想水平面Ｐ１より高い部分に対する中心角が３０°以上６０°以下である。

これにより、処理能力の増強と、排出される破片の品質の向上と、の両方を良好に実現することができる。

また、図３に示す破砕機１０ｑにおいて、ロータ２０の軸線と平行な向きで見たときの上グレート１４の角度を変更可能である。

これにより、下グレート１３からの排出量を増大させつつ、上グレート１４から排出される破片の割合を状況に応じて調整することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

下グレート１３は、延長部１３ｘも含めて一体的に形成されても良いし、分割して構成したものを互いに接合しても良い。例えば、仮想水平面Ｐ１より上側の部分（延長部１３ｘ）と、下側の部分と、を別の部品として構成しても良い。また、例えば、櫛歯状に構成された細長い部品（グレートバー）を円弧状に多数並べて配置して下グレート１３の円弧面の部分とし、上記の櫛歯状の部分が前記通過孔となるように構成しても良い。

ロータ２０の大きさ、ハンマ２４の数、破砕室１ｂの形状、下グレート１３の円弧面の半径、下グレート１３及び上グレート１４に形成される通過孔の形状及び数等は、要求される処理能力、対象物の性状等に応じて適宜変更することができる。

上グレート１４の角度は、上記のように変更可能とすることに代えて、変更不能に構成されても良い。

１０破砕機
１３下グレート（第１グレート）
１４上グレート（第２グレート）
２０ロータ
２４ハンマ（衝撃部材）
Ｐ１仮想水平面

Claims

回転するロータと、
前記ロータに配置される衝撃部材と、
前記ロータの外周面を覆うように円弧面状に配置される第１グレートと、
前記第１グレートよりも高い位置に配置される第２グレートと、
を備え、
前記第２グレートが前記ロータの外周面との間に形成する上方空間が、前記第１グレートが前記ロータの外周面との間に形成する破砕空間と比べて広く、
前記第１グレートの円弧面のうち前記ロータの回転方向下流側の端部が、前記ロータの回転軸線を含む仮想水平面よりも高くなっており、かつ、前記第１グレートの円弧面のうち、前記仮想水平面より高い部分の円弧面に対する中心角が３０°以上６０°以下であり、
前記ロータの回転軸線と平行な向きで見たときの前記第２グレートの角度が変更可能であることを特徴とする破砕機。