JPS5834181B2 - 剪断破砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般産業用廃棄物、特に都市ごみなどの如く
、形状や寸法が一定していない固形物を剪断作用などに
て破砕する剪断破砕機に関するものである。

従来例えば都市ごみを処理するに当たり通常破砕を行な
うが、破砕することにより次の如き利点を生ずる。

１）見掛比重の増加により、破砕物の取扱い、運搬が容
易になり、かつ又貯蔵、埋立のスペースが小さくなる。

２）表面積の増加により、燃焼効率が向上し、かつ又溶
解、腐食等化学変化の反応速度が早い。

３）各種材料の分別を可能とする。

４）廃棄物の性状、形状が均一になり安定した燃焼が行
なわれ、かつ又、埋立、高速堆肥化にも有効となる。

尚、特に流動床焼却炉にて焼却を行なう場合。

必要不可欠のものである。

従来この種の装置にはいろいろな種類があるが、大別す
ると次の様になる。

すなわち機能面からは１）衝撃式破砕機 ２）剪断式破砕機 ３）圧縮式破砕機 ４）以上の機能を組合せた破砕機 一方、形式、構造面からは次の様に分類できる１）回転
式破砕機 ２）往復動式破砕機 ３）その他 ここで、往復動式破砕機はいわゆる油圧駆動のギロチン
タイプに代表される形式であり、圧縮式破砕機はキャタ
ピラ式やブツシャ式に代表される形式で、いずれも建築
廃材等の粗大ごみ用として開発されたものであり一般都
市ごみ用、特に流動床焼却炉の前処理機としては破砕粒
度が大きく不適当である。

従って現在製作されている都市ごみ用破砕機は、はとん
どすべて回転式であり、衝撃式、剪断式、衝撃剪断複合
式の３つの形式に大きく分けられる。

その中で衝撃のみの形式のものは脆性物の破砕にはよい
が、ヒモ、布類やフィルム等の延性物は破砕できないと
いう欠陥があり、これも一般都市ごみ用の前処理機とし
ては適当ではない。

よって現状では剪断式と衝撃剪断複合式の２つの形式が
主流となっている。

前記剪断式と複合式の２つの形式にもそれぞれ一長一短
があり、用途に応じて使い分けている。

複合式は冷蔵庫やテレビ等の粗大ごみの破砕もできるた
め対象物の物性、形状に関係なく、はとんどすべてのも
のが高速で破砕できるという長所を有するが、馬力が過
大なこと、ハンマー等の摩耗が激しいこと、ハンマーに
ヒモ、布類が巻きつくこと、騒音、振動が大きいこと、
粉塵対策が必要なこと、及び危険物が入ってきた時に爆
発の危険があること等取扱いに面倒なことが多い。

それに比べて剪断式は粗大ごみの破砕には不適当だが、
低速回転で衝撃作用が少ないため、騒音振動が少なく粉
塵対策も不要である。

又、破砕産物の寸法が回転刃の幅によって決まるため、
微破砕はできないが、回転する刃で切って破砕するため
脆性材でも延性材でも間違いなく破砕でき、更に大きな
長所は馬力が前記複合式の１／３以下で済むということ
である。

しかしながらこの回転剪断式破砕機は衝撃剪断複合式の
ように破砕対象物を数回繰返し破砕することがなく、−
回限りの剪断作業後、即排出するため粒度が比較的粗く
、特に棒状物（木板、木枝等）が破砕機の竪方向に入っ
た時に刃と刃の間をすっぽりと素通りし時には５００ｍ
１１位の長さで出てくることがあり、後続の搬送機等で
ブリッジ詰り等のトラブルを生ずるという欠点があった
。

そのため従来この種の装置では回転軸の下面にスクリー
ン等の抵抗体を設は一定寸法以下に破砕されたものをス
クリーンを通して排出し、大きな寸法のものはスクリー
ンを通過可能になるまで繰返し破砕するという方式を採
用しているものがあったが、処理能力の低下及びウェス
類によるスクリーンの閉塞トラブル等により安定な運転
は困難であった。

それ故、処理能力を低下させることなく、かつ又閉塞ト
ラブルを生じることなく一定寸法以下に破砕し安定な運
転を行なうためには回転剪断式破砕機を上下に互に直角
方向に配置した２段式の破砕機を使用せねばならなかっ
た。

そのため設備費及びランニングコスト共に２倍にせざる
を得ないという欠点があった。

本発明はこれらの欠点を除去するため回転剪断式破砕機
の回転刃とカラーとの間で新しい破壊機構を与えるよう
な構造とすることにより棒状物が刃と刃の間をすっぽり
と素通りすることなく、確実に１００ｍｍ程度に破壊さ
れて出てくるため、回転剪断式破砕機を２段にすること
なく１段で十分であり後続の搬送機等でのトラブルを解
消するものである。

尚、従来、流動床式焼却炉の前処理としての破砕機によ
る破砕粒度は厚生省の「ごみ処理施設構造指針」による
と「破砕ごみの最大寸法は、ごみを特殊炉による焼却ま
たは高速堆肥化施設の前処理として破砕する場合＝５ｃ
７ｒＬ以下」となっているが、流動床式焼却炉において
は破砕粒度１００ｍｍ程度でもまったく問題はない。

よって回転刃を素通りして出てくる長物棒状物さえ破砕
することにより、粒度は比較的粗くとも回転剪断式破砕
機１段のみで、後続の搬送機でトラブルなくかつ又、流
動焼却に支障なく安定した連続運転が可能になるもので
ある。

即ち従来のものの例を示せば、第１図は横型二軸回転式
剪断破砕機を側面から見た断面図で、第２図は第１図の
Ａ矢視の平面図であり、回転刃の配列を示す。

この破砕機は平行な二本の回転軸１゜２が矢印の如く互
に逆向きに（上側において互に内向きに）回転し１回転
軸１，２にはカラ一部１５．１６と交互に取り付けられ
ている回転刃３゜４の側面エツジが互に噛み合って、投
入された材料を剪断破砕するものであり、同時に回転刃
３と４との間の圧縮力によっても破砕を行なうようにな
っている。

５は投入口、７，８はツメ、９はケーシング、２４はス
クレツパーである。

第３図は１本発明による改良前のものの例による破砕工
程を示すものであり、同図ａで破砕対象物を受入れ同図
すで圧縮する。

ここで、回転刃３゜４のツメ７．８は破砕対象物を圧縮
する時に逃げないようにするための単なるストッパーの
役割を果すものであり、破砕対象物６の種類によっては
ツメ７．８は不要の場合もある。

従ってツメ１゜８の形状も簡単な突起程度のものでよい
。

同図Ｃの状態で、圧縮された対象物をいよいよ剪断開始
し、ハサミで紙類を切る如く滑らかに剪断し、同図ｄで
剪断作業終了し同図ａの工程に戻る。

このように、六角形状の回転刃の場合は１回転のうちに
第３図のａ ＝ ｄまでの作業を６回繰返す。

従って１回転中休みなく作業していると同時に負荷トル
クも均一となる。

しかしながらこのような構成のものにおいては第４図ａ
、ｂ、ｃ、ｄに示す如く回転刃４とこれに対向するカラ
一部１５との隙間に入った棒状長物１７は素通りしてし
まうことがある。

という欠点を有するものであった。

本発明は、対向する回転刃とカラ一部とに突起を設け、
その包絡りんかく線が互に干渉するよう構成したことに
より、従来のものの欠点を除き、長物棒状物も確実に破
砕して所定の寸法内に入れることができる剪断破砕機を
提供することを目的とするものである。

本明細書において、「包絡りんかく線」とは、回転刃や
カラ一部などにおいて、軸直角の断面の形の外側を張力
を与えた糸で−廻り巻いた時に糸が形成するようなりん
かく線のことを指すものとする。

また本発明は、次の如き従来のものの欠点を除くことも
第２の目的としている。

即ち、上述の如き従来のものにおける回転刃３゜４のツ
メ７．８には、異物を噛んだ時に過大な衝撃が加わりツ
メ７，８を折り曲げようとする方向に過大な力が作用す
るため回転刃３，４の刃の部分のみを交換容易なように
分割してボルト止めしようとしてもボルトでは強度がほ
とんど不足するため不可能であった。

そのため回転刃３，４は耐摩耗性、靭性の優れている高
価な材質のもので一体物として作らざるを得なかった。

そして前記回転刃３，４が折損したり、摩耗して交換す
る場合には、破砕機のシャフトを取り出し、回転刃３゜
４を順次抜き出して交換しなければならないという欠点
があった。

本発明は取り付はボルトに力がかからぬよう構成するこ
とにより、上記の欠点を除き１回転刃の剪断刃の部分が
着脱可能となる剪断破砕機を提供することも第２の目的
とするものである。

本発明は、平行にして互に逆方向に回転する二本の回転
軸にそれぞれ回転刃が設けられ、該両回軽力は互に噛み
合う場合に、側面エツジによる剪断力と表面相互間の圧
縮力により破砕対象物を破砕するよう形成された剪断破
砕機において、前記回転刃はカラ一部と交互に回転軸上
に配列され、一方の回転軸の回転刃は他方の回転軸のカ
ラ一部と対向し、前記回転刃は複数個の突起を有し、か
つ、カラ一部にも複数個の突起を有すると共に、該カラ
一部の突起を隣接する回転刃の突起と突起との中間位置
に設けて前記回転刃の包絡りんかく線と、この回転刃に
対向する前記カラ一部の外周包絡りんかく線とが互に干
渉するよう構成されたことを特徴とする剪断破砕機であ
る。

本発明を実施例につき図面を用いて説明する。

第５図には、互に逆回転する回転軸１，２に取り付けら
れたもののうち二組の回転刃３，４及びカラ一部１５．
１６を示す。

回転刃３はカラ一部１６と対向し１回転刃４はカラ一部
１５と対向している。

回転刃３，４、カラ一部１５．１６には複数個のツメ７
．８及び突起１８，１９が突出して設けられている。

隣接する回転刃３とカラ一部１５、又は回転刃４とカラ
一部１６とは一体に形成されても、別個に作られて並べ
られてもよい。

２０．２１，２２，２３は前述の定義による包絡りんか
く線であり、互に対向する回転刃３の包絡りんかく線２
０と、カラ一部１６の包絡りんかく線２３とは噛み合い
部付近にて互に干渉し、また、回転刃４の包絡りんかく
線２１と、カラ一部１５の包絡りんかく線２２とは噛み
合い部付近にて互に干渉している。

一般に互に対向する回転刃とカラ一部のそれぞれの包絡
りんかく線は、突起の一ピッチ分回転する間に少なくと
も一時点において互に干渉するように形成されている。

第６図は上述の実施例によるカラ一部１５．１６と回転
刃３，４の組合せにより、破砕機の竪方向に入った棒状
長物１７を折って破壊する工程を説明するものである。

則ち、同図ａの如くカラ一部１５と回転刃４との間に入
った棒状長物１７は同図すで回転刃４のツメ８で押し曲
げられて破壊され同図Ｃから同図ｄを経て今度はカラ一
部１５の突起１８で押し曲げられ同図ａの工程に戻る。

このように、六角形状の回転刃の場合は一回転のうちに
第６図のａからｄまでの作業を６回繰返す。

従って一回転すると棒状長物１７は細片に分割されて排
出されることになる。

尚、回転刃３，４の形状は六角形状にこだわることなく
、破砕対象物の種類、処理量、回転刃３゜４の大きさ等
に応じて３角〜５角あるいは又７角以上と任意の角度で
第６図に示す機能を持つように設計することができる。

以上の実施例は、上述の如く回転刃とこれに対向するカ
ラ一部との間で相互的な破壊作用又は剪断作用を与える
ようにしたことによって破砕機の竪方向に入った棒状長
物が刃と刃の間をすっぽりと素通りすることなく効果的
に連続に棒状長物を破砕することができるようになった
ため、破砕機を上下２段で使用することなく、１段のみ
で後続の搬送機でのトラブルなく、かつ又流動焼却に支
障なく安定した連続運転ができるようになる。

従って焼却設備における前処理設備の設備費、ランニン
グコスト共に大幅に節約することができる。

第８図は別の実施例における回転刃３を示したもので第
９図、第１０図に示す如き剪断刃１０を剪断刃取付用回
転体１１にボルト１３にて着脱可能に取り付けたもので
あり、外形は第５図のものと同じである。

本実施例の作用効果と対比するために、第１０図にて従
来の回転刃４のツメ８が異物１２を噛んだ時に作用する
衝撃力の方向と大きさにつき説明する。

第１０図は動力３７ ｋＷの二輪回転式剪断破砕機の例
であり１図に示すような異物１２を噛むと回転刃先のツ
メ８は矢印Ｆのように回転刃４の接線方向に荷重を受け
る。

回転刃４の外径はφ４８０間であり半径Ｒ２４０關二２
４ＧＩｒＬ、回転数Ｎ＝３０ｍｉｙｔ−’とすると回転
刃４の刃先のツメ８にかかる力Ｆは 衝撃係数３とするとＦ’＝１５０００ｋｇｆとなる。

よって、このような過大な曲げ作用を受ける部分にボル
ト止めするというのは構造上、機能上に無理があった。

第１１図は第７図の実施例における剪断刃付回転体によ
る剪断力の作用とその反力を説明するものである。

同図ａにおいて剪断力の作用を説明する。

モーター馬力ＨｋＷ、回転数Ｎｍ１ｌｔ”とすると剪断
部の半径Ｒｃｘとすると左右の回転体１本当りに働く回
転力Ｐ′ｋｇｆは 剪断点Ｓと軸心′ａ又はｂを結んだ直線と軸心ａ。

ｂを結んだ直線との角度をθとすると、左右の回転体の
回転力Ｐ′による合成回転力Ｐｋｇｆは剪断点Ｓにおい
て被砕物に与える剪断力Ｆｋｇｆとなる。

ここで第１０図で説明した従来のものとを比較するため
実際の数値を入れてみる。

よって ここで２Ｐ’の値に相当するものが第１０図の回転刃の
ツメにかかる力Ｆ＝５０００ｋ１９ｆであり、数値が少
し異なるのは剪断点の位置が異なるため半径Ｒの数値が
違うためである。

さて■式より、剪断力Ｆは よって従来のものの約２倍以上の剪断力を得ることがで
きる。

又、剪断力が増加するということは、第１１図の対向す
る剪断力がハサミで切るように互に接近する速度が剪断
力に反比例して落ちるということであり、刃に加わる衝
撃が減少するということにもつながる。

第１２図は従来の横形−軸回転剪断式破砕機の例の１つ
であり回転する回転刃３の先端と固定している固定刃１
４の先端とによる剪断作用によって破砕するものである
が１本図の剪断力は前記■式の（２Ｐ’）に相当するも
のである。

ここでθ＝１５°のとき Ｆ二３．６ Ｘ Ｐ’＝１．８ Ｘ （２Ｐ’）となり
、第１１図に示す剪断刃１０は同一馬力、同一回転数で
１．８倍の剪断力を得ることができるわけである。

又、θ二１２．５とするとＦ＝ ２．２ Ｘ （２Ｐ’
）θ＝１０° とするとＦ＝ ２．８ Ｘ （２Ｐ’
）よって剪断点Ｓの位置選定によって任意の剪断力を得
ることができるが、又は馬力を小さくすることができる
。

さて第１１図すにおいて、剪断刃１０に加わる反力はＦ
ｋｇｆである。

噛込挟角を２βとすると剪断刃１０を取付用回転体１１
に垂直に押付ける力Ａｋｇｆは Ａ二ＦＣＯ３βｋ（ｊ ｆ 剪断刃１０を横方向にずらそうとする力Ｂｋ＆ｆは Ｂ ＝ Ｆｓｉｎβｋｇｆ 剪断刃１０と取付用回転体１１の接触面の摩擦係数をμ
とすると、剪断刃がずれないためにはμ・Ａ２Ｂとなら
なけばならない。

すなわち μ・ＦＣＯ５β≧Ｆ ｓｉｎβ よって ｔａｎβ≦μ 剪断刃１０と取付用回転体１１の接触面の圧力はかなり
高いため摩擦係数はかなり高いものとなる。

例えばμ＝０．４とすると、ｔａｎβ＝０．４となる角
度βはβ＝２１．８゜ この時の噛込挟角２β−４３，６°となる。

よって２β＜４３．６°であれば剪断刃１０の取付ボル
ト１３には一切の力が作用しないということになる。

第１１図すの例では噛込挟角２β中３８°であり取付ボ
ルト１３は簡単な固定用ボルトでよい。

２β＝６０°の場合μ＞０．５８ ２β二４５°の場合μ＞０．４２ならば取付ボルト１３
に剪断がかからない。

μがこれより小さくとも、取付ボルト１３にかかる力は
著しく軽減される。

又第１１図すに示すように剪断刃１０に加わる反力Ｆｋ
ｇｆは軸上・方向に向いているため、剪断刃１０及び取
付用回転体１１には圧縮力は働くが過大な曲げモーメン
トが作用せず、折損するということはなくなる。

尚、回転刃３，４の形状は六角形状にこだわることなく
、破砕対象物の種類、処理量、回転刃３゜４の大きさ等
に応じて３角〜５角あるいは又７角以上と任意の角度で
第１２図に示す機能を持つように設計することができる
。

第１３図ａ及びｂは第９図の応用例を示すものであり、
剪断刃１０を剪断刃取付用回転体１１に取り付ける際に
側面エツジの位置決めを不要にするため取付用回転体１
１及び剪断刃１０に溝を設けたものである。

これによって剪断刃１０の摩耗による交換は現場にて誰
にでも簡単に１人で交換作業ができるようになる。

第１４図は別の実施例を示し、取付用回転体１１が正六
角形となり製作が容易である。

本実施例は上述の如く構成され作用するので、二軸回転
剪断式破断機の回転刃に、衝撃が加わらず、又ツメを折
り曲げようとする方向に作用する力がなくなり回転刃の
刃に作用する力の方向を軸方向に向けて押し付けるよう
な力とすることができるため、剪断刃の部分のみを着脱
容易にボルト止め固定とすることが可能となる。

しかも剪断刃に押し付ける力は、剪断刃を取り付ける回
転刃の取付面に伝わり横方向にずれようとする力は剪断
刃と取付面の摩擦係数で完全に受けるため、取付用ボル
トにはまったく力が作用せず、固定するためだけの簡単
な固定用ボルトで済むことが可能となったものである。

このことによって剪断刃の事故は激減しかつ又、剪断刃
の摩耗等による交換は現地にて誰にでも簡単に１人で交
換作業ができるようになる。

又、耐摩耗性、靭性の優れた高価な材料は交換用の剪断
刃のみでよく取付用回転体は高級な材質を必要とせず、
かつ半永久的に使用できるようになり、破砕機自体を安
価で製作することができるようになる。

本発明により、細長い棒状物が混入していても確実に破
砕して所定の寸法内に入れることができ。

かつ構造が簡単であり信頼性の高い剪断破砕機を提供す
ることができ、実用上極めて犬なる効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面側面図、第２図はその平面図、第
３図及び第４図はその作用工程説明図、第５図は本発明
の実施例の回転刃付近の側面図、第６図はその作用工程
説明図、第７図は本発明の別の実施例の回転刃の側面図
、第８図及び第９図はその剪断刃の縦断面図及び横断面
図、第１０図は従来例の刃先力の説明図、第１１図ａ、
ｂは本発明の実施例の刃先力説明図、第１２図は従来例
の断面側面図、第１３図ａ及びｂは別の実施例の剪断刃
の横断面図、第１４図は本発明の別の実施例の側面図で
ある。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・回転軸、３・・
・・・・回転刃、４・・・・・・回転刃、５・・・・・
・投入口、６・・・・・・破砕対象物、７．８・・・・
・・ツメ、９・・・・・・ケーシング、１０・・・・・
・剪断刃、１１・・・・・・取付用回転体、１２・・・
・・・異物、１３・・・・・・取付ボルト、１４・・・
・・・固定刃、１５，１６・・・・・・カラ一部、１７
・・・・・・棒状長物、１８，１９・・・・・・突起、
２０，２１，２２，２３・・・・・・包絡りんかく線、
２４・・・・・・スクレツパー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行にして互に逆方向に回転する二本の回転軸にそ
   れぞれ回転刃が設けられ、該両回転刃は互に噛み合う場
   合に、側面エツジによる剪断力と表面相互間の圧縮力に
   より破砕対象物を破砕するよう形成された剪断破砕機に
   おいて、前記回転刃はカラ一部と交互に回転軸上に配列
   され、一方の回転軸の回転刃は他方の回転軸のカラ一部
   と対向し前記回転刃は複数個の突起を有し、かつ、カラ
   一部にも複数個の突起を有すると共に、該カラ一部の突
   起を隣接する回転刃の突起と突起との中間位置に設けて
   前記回転刃の包絡りんかく線と、この回転刃に対向する
   前記カラ一部の外周包絡りんかく線とが互に干渉するよ
   う構成されたことを特徴とする剪断破砕機。 ２ 前記回転刃が、前記突起のある剪断刃を剪断刃取付
   用回転体に着脱可能に取り付けたものより成る特許請求
   の範囲第１項記載の剪断破砕機。