JPS62114665A - 衝撃式破砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、岩石、ＶＬ石等を１ｆｉｌ！！破砕する衝撃
式破砕機に関する。

「従来技術」 従来の衝撃式破砕機は第８図に示す概略断面図のように
構成されている。

（夕１１えば、衝撃式破砕機ｌの１１１１部上方に設置
された原料供給口２より破砕室３内に投入さねた原石は
、主軸のまわりに回転する回転ロータ５の外周に固設さ
れた打撃子６によって衝突破砕される。

この衝突によってはね飛ばされた１９石は、破砕室３の
上部に設けられた第１反発板７に取り（・１けたライナ
７８によって衝突破砕され、はね返ってくる原石は、更
に回転してくる次の打撃子６によって打撃される。

はね飛ばされた原石は、破砕室３の上部に設けられた第
２反発板８に取り付けたライナ８．によってより一層細
かく破砕される。

破砕された原石は、更に次の打撃子６からケーシング９
に取り付けられたライナ９．へ進み、このようにして原
石は矢線Ａにて示す経路を経て逐次破砕されて行く。

このような従来の衝撃式破砕機の場合、打撃子６には、
一般に高クロム鋳鉄、または高マンガン鋼のような硬質
の金属製のものが用いられている。

しかしながら、このような打撃子６では、破砕しようと
する供給原石側にも同様の硬質原料等が含まれており、
硬い供給原石との間で繰り返される衝撃により、第９図
に示すように摩耗することとなる。すなわち、図示の如
く、初めは一点鎖線で示す形状であった打撃子６が、破
線で示すように次々に摩耗してゆき、たとえば、最終的
に実線で示すような形状にまで摩耗してしまうことにな
る。

そこで、このような問題を解消するべく、たとえば実公
昭５４−１９３４号公報に開示の反発式粉砕用衝撃刃が
提案されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、これは、衝撃刃本体より硬い材料を衝撃刃の
先端に熱溶着によらず接着したものであって、ここに硬
い材料とは熱処理金属を対象に考え且つ原石の硬さとの
関係を一切考慮していない。

これでは、上述のような摩耗問題を十分に解決したもの
とは言えず、破砕能力の点で問題があった。

なお、上記公報開示の反発式粉砕用衝撃刃のようなもの
では、衝撃刃の耐摩耗性はある程度向上するとしても、
通常、硬質部材は極めて高価であるので、衝撃刃のコス
トが従来のものよりも上昇してしまうという問題もある
。

「発明の目的」 本発明は、かかる従来の欠点を解消するためになされた
もので、その主たる目的は、打撃子において低コストを
達成すると共に、原石の破砕においては、耐摩耗性に優
れた打撃子を備えた衝撃式破砕機を提供することである
。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段はケーシングの内部に設けられた主軸のまわりに回転
する回転ロータを有し、その外周上に固設された複数の
打撃子と、ケーシング側に取り付けられた反発板とに原
料供給口から破砕室内に供給された原石を衝突させて破
砕する衝撃式破砕機において、上記打撃子の先端外縁部
に、上記原石よりも硬質であり、且つ側断面形状を略三
角形とした硬質部材が接合されてなる点を要旨とする衝
撃式破砕機である。

「発明の作用」 上記のように構成したので、打撃子の先端外縁部に、断
面視略三角形の硬質部材が接合されると、打撃子の摩耗
部分のうち、最も摩耗が大きい部分であって、その摩耗
特性に応した形の部分が耐摩耗性部材からなる硬質部材
によって補強される。

また、このときの三角形断面の硬質部材は、コストの面
からみて、安くなる最小体積を形成し得る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を第１図乃至第７図にしたがって
説明し、本発明の理解に供する。尚以下の実施例は、本
発明の具体的−例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定
する性格のものではない。

ここに第１図は本発明の一実施例に係る衝撃式破砕機に
装備される打撃子の横断面図、第２図は第１図の打撃子
に接合されたセラミ−／り片の形状および寸法を示す説
明図、第３図は従来の打撃子の異なった条件における経
時的な摩耗状況を側面から見た説明図、第４図は各種の
硬質部材を接合した打撃子の耐摩耗性を示すグラフ、第
５図はセラミック片に生じる応力値と三角形断面の傾斜
角との関係を示すグラフ、第６図は母材に接合したセラ
ミック片に生しる曲げ応力値を示すグラフ。

第７図は母材とセラミック片との接合面に生じる剪断応
力値を示すグラフである。

第１図に示す如く、衝撃式破砕機（第８図俗間）に装備
された打撃子母材１２の先端外縁部には、硬質部材の１
例として採用されたセラミック片１１が接合されている
。この場合、セラミック片１１は、側断面略三角形の三
角柱状に形成されており、その先端面（打撃面）１１１
と接合面１１ｈとのなす角度は３０°乃至７０°に設定
され、外端部の頂点ｌｉｅからその頂点の２等分線と接
合面１１トとの交点までの距離は９關以上に設定されて
いる（第２図参照）。

なお、上記接合方法としては、たとえば、セラミック片
１１の表面に銅を熔融被覆し、これを打撃子母材１２に
銀ろう付する方法が採用されている。

以下に、上記セラミック片１１に採用された形状、角度
および寸法について説明する。

先ず、セラミック片１１！三角形断面の寸法を決定する
にあたって、打撃子の先端外側の角部に接合されるセラ
ミック片１１を第２図に模式的に表示しておく。

たとえば、セラミック片１１は、△ＯＱＲを底面とする
高さｌの三角柱に形成されている。

図中： ＱＲ・・・摩耗が進行した場合のある時点での摩耗面に
接する直線 Ｐ・・・、？ＱＯＲの２等分線とＱＲとの交点ｘ０・・
・線分ｏｐの長さ θ・・・ｆＯＲＱの大きさ ０’　、Ｑ’　、Ｒ’・・・Ｏ，Ｑ、Ｒに対応する反対
側の頂点である。

次いで、形状に関するデータを得るため、従来の打撃子
６　（第９図参照）が使用時間の経過にしたがって、ど
のように摩耗し変化して行くかを調査した結果について
記す、この試験には、第３図（δ）に示すように、先端
の角部（一点鎖線）がほぼ直角に形成された打撃子と、
第３図（ｂｌに示すように、角部に丸味（一点鎮＃ＩＡ
）をつけた打撃子とが用意された。

これら打撃子６の経時的な側面形状の変化を第３図ｆａ
＋および伽）に実線で示す、第３回出）に示すように、
先端の角部に丸味があるものも、第３図ｆａｔに示すよ
うに、先端角度に丸味がないものも、打撃子６の先端部
から内部に向けて摩耗が始まると、摩耗の進行角度αは
、４０”〜５０°にて進む。

そして、一定の時間が経過すると、両者の摩耗形状はほ
ぼ一致することになる。これは角張った打撃子（第３図
（ａ））は、初期摩耗が激しく摩耗の進行が早いためで
ある。

そこで、初めから、このような形状に合わせた断面形状
のセラミック片１１を母材１２に接合しておくと、摩耗
を９１果的に抑制することができる　・ということにな
る。

しかし、この摩耗形状に忠実に合致したセラミック片を
製作すると、加工に長時間を要するので加工コストが上
昇する。又、セラミック片１１の接合端部における厚さ
が小となるため、原料破砕時の打撃による曲げ応力に抗
することができなくなって破１ｎするに至り、遂には破
壊してしまうおそれがある。このため、摩耗形状に近似
し、且つ接合端部の破壊の問題がないものであって、更
に加工が容易なように単純な形状の硬質部材にするのが
よいとして、セラミ、り片１１に断面視略三角形の形状
が選ばれ、且つ接合面１１トと先端面１１ａ　（第１図
参照）とのなす角度θ（第２図）が大きく採られた。

なお、従来の打撃子を用いた破砕を行って、この角度θ
のデータを調査した。このときの原石の大きさを４０〜
１００ｆｉφとし、回転ロータ５　（第８図参照）の周
速を２０〜６０ｍ／ｓｅｃとした。

このとき、回転ロータ５の周速が太き（なるにしたがっ
て、打撃子の外端面における三角形の辺の長さＯＱ（第
２図参照）が大きくなった。これは、回転ロータ５の周
速が増大すると、打撃子の先端でとらえられた原石がフ
ァウルチップに似た辷りを生じるので、摩耗位置が打撃
子の先端から後方へずれて行くためである。

そこで、打撃子外端部の頂角（第２図における、＜ＱＯ
Ｒ）の２等分線と摩耗面１２．との交点Ｐにおける摩耗
面１２．の接点と打撃子の先端面１１、とのなす角度θ
を測定した結果、θはほぼ３０°乃至７０“の範囲で変
化することが分かった。

次に、セラミック片１１の摩耗性状を検討するにあたっ
て、選ばれた各種の硬質部材■乃至■を実際に打撃子の
先端部に接合して、それぞれの耐摩耗性を調査した。こ
のとき供給原料として、岩石の中で最も摩耗性の大きな
流紋岩を使用した。

ここで得られた耐摩耗性の値は、従来使用されている２
７Ｃｒ鋳鉄（第４図中の■）の耐摩耗性を１とした耐摩
耗性比であられした。第４図に示すグラフは、この耐摩
耗性比（対数で表わす）を縦軸にとり、■乃至■の各硬
質部材のビッカース硬さ）ｌｖを横軸にとってあられし
たものである。

図中： ■・・・３ｉ３Ｎ４（窒化珪素系セラミック）■・・・
Ｄ２０　（超硬合金−１） ■・・・ＺｒＯ２−１（ジルコニア系セラミックー１）
■・・・Ｍ２Ｏ（超硬合金−２） ■・・・Ｄ４０　（超硬合金−３） ■・・・Ｄ２５（超硬合金−４） ■・・・ＺｒＯ２−２（ジルコニア系セラミックー２）
■・・・超硬合金の肉盛溶接 ■・・・２ＬＣｒ　（従来の打撃子） である。

第４図に示すように、耐摩耗性比はビッカース硬さＨｖ
と一定の関係にあり、■のジルコニア系のセラ＜　７り
で２０、■の窒化珪素系のセラミ。

りで５６となった。超硬合金にあっては、コバルト含有
量によってことなるが、■の超硬合金の耐摩耗性比は５
２となった。

これらの結果によれば、従来の打撃子の寿命を１とした
ときの打撃子の寿命比しは、次式で表される。

Ｌ＝ε・ｘ、／ｈ＋１ ここにε・・・セラミック片の耐摩耗性比Ｔ・・・従来
の打撃子の極限時の摩耗深さく第９図参照）。

以上述べたところにより、たとえば第２図において、打
撃子の先端外側の頂点Ｏから、頂角０の２！！分線と摩
耗面１２．との交点までの距離ｘ０を小さくすると、セ
ラミック片１１の体積が小になるのでコストは低下する
が、セラミック片１１に生じる曲げ応力と接合部に生じ
る剪断応力との関係があるので、以下、これらについて
、更に検討を行う。

前提として、打撃子の先端部に原石が衝突すると、打撃
子母材１２に接合されたセラミック片１１に曲げ応力が
生じる。これがセラミック片１１の曲げ強度（抗折強度
）以上になると、セラミック片１１は破壊されるので、
そのような破壊が生じないような寸法範囲を定めなけれ
ばならない。

又、接合面１１１．が打撃面１１□と平行でないので、
原石の衝突によって剪断応力が発生ずる。

これが接合強度を越えるとセラミック片１１が母材１２
から外れてしまうので、外れないために必要な接合面積
が得られるよ・うな寸法を定めなければならない。

上記２点を？ａ足するためには、セラミック片１１の体
積を太き（し、又接合面積を大きくすればよいがセラミ
ックのような脆性材料には寸法効果があるのでその大き
さが一定の限度を越えると、強度が著しく低下する。又
当然のことながら、コストを低減するためにもセラミッ
ク片１１の太きさをできるだけ小さくしなければならな
い。

そこで、断面形状が三角形の弾性床上の梁の計算式を用
い、第２図のθ、ｘ、、ｅをパラメータとして、打撃面
１１ａに生じる曲げ応力σを求めた。θ、ｘｏおよびｌ
が定められると、接合面積が定まるので、接合面１３に
生じる剪断応力τが求められる。

上記計算式およびその計算手順は公知のものであるので
省略するが、理論上では、ｌが大になると、接合面積が
増大する。このとき剪断応力τは低下するが、曲げ応力
σが大きくなるので、セラミック片１１が割れを生じる
ことになる。

又、ＯＰの長さＸ。が大きくなると、曲げ応力σおよび
剪断応力τは、どちらも小さくなるが、セラミック片１
１の体積が大きくなるのでコストが上昇するという欠点
がある。

ＬＯＲＱθについては、第５図に示すようにθが約２５
°において曲げ応力σは最大となり、θが５０°〜６０
°において最大となり、剪断応力τが最大となる。なお
、第５図においては、ｘ０（第２図参照）＝１０ｍ、ｌ
　（同図参照）＝３゜■−のときのものであって、ＯＰ
の長さＸ。およびセラミック片１１の長さｌを変えたと
きは、曲げ応力σおよび剪断応力τの応力値は変わるが
、それらが最大値を示すときのθの値はあまり変わらな
い。ただし１　＜　２Ｑ　ｗのときには、剪断応力での
値は著しく大きくなる。なお、第５図中のび。

はジルコニア系のセラミック（Ｚｒ０２）の曲げ強度（
抗折強度）の補正値である。

第６図はθ＝４５°、Ａ＝３０龍のときのＯＰの長さＸ
。と曲げ応力σとの関係を示すグラフである。これから
れかるように、ＯＰの長さｘｏを次第に小さくしてもＸ
ｏ＞７ｍの範囲では曲げ応力σの値はあまり変わらない
が、ｘ０≦７１の範囲においてはσの値が著しく大きく
なる。又、このような傾向はＺＯＲＱの大きさθおよび
セラミック片１１の長さｌを変えても同じであった。

また、第７図はθ−４５°、／＝３０ｍ（７）ときのＯ
Ｐの長さｘｏと剪断応力でとの関係を示すグラフであっ
て、ｘｏが９龍以下になると、剪断応力でか急激に大き
くなる。

以上の結果により、ＯＰの長さｘｏは剪断応力τの値が
セラミック片１１の接合強度が約６　ｋｇ　ｆ／重１コ
を超えない範囲、すなわちｘ０≧９龍とすることが必要
である。このときは曲げ応力σの値が小さいので、曲げ
強度の面での問題はない。

一方、硬質部材Ｑ−例として、母材１２に直接銀ろう付
をした超硬合金を用いたときには、上記セラミック片１
１と同様にして求めた接合部の強度は、少なくとも２０
　ｋｇ　ｆ　／ｍ’以上の接合強度（剪断強さ）がある
ので、たとえばｘｏ−５鶴の場合にも、ｌ≧２０鶴であ
れば、剪断応力によって硬質部材が母材１２から外れる
ことがない、しかも、このときには、曲げ応力に耐え得
る強度も十分に有している。同様に、たとえば、ｘｏが
７゜５鶴に設定されたときは、ｌが１５鶴にされても、
十分に曲げ応力に耐え得る。

なお、硬質部材に超硬合金を用いた場合にも、これまで
セラミック片について行った実験や計算の結果が極めて
近似的に適合し得るので、特に明記している以外は、セ
ラｌ　７り片について示された個所では、超硬合金につ
いても言及しているものとする。

上記のように検討を行った結果、打撃子の硬質部材に用
いるセラミック片および超硬合金片の寸法が決められた
が、便宜上第１表にこれらの寸法をまとめておく。

爪上表 なお、第１表に示す材料および寸法等に基づいて形成さ
れた硬質部材が接合された打撃子を使用して破砕試験を
行った。このとき、セラ＜　７り材料としてはジルコニ
ア系のセラミックとし、破砕原料としては、１００１Ｉ
Ｉφの流紋岩を用いた。この打撃子を衝撃式破砕機に取
り付け、周速６０ｍ／　ｓｅｃとして回転させたとき、
硬質部材が割れたり、母材１２から外れたりすることが
なかった。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明はケーシングの内部に設け
られた主軸のまわりに回転する回転ロータを有し、その
外周上に固設された複数の打撃子と、ケーシング側に取
り付けられた反発板とに原料供給口から破砕室内に供給
された原石を衝突させて破砕する衝撃式破砕機において
、上記打撃子の先端外縁部に、上記原石よりも硬質であ
り、且つ側断面形状を略三角形とした硬質部材が接合さ
れてなることを特徴とする衝撃式破砕機であるから、低
コストを達成することができ、原石の破砕において耐摩
耗性に優れた打撃子を有する破砕機を提供することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る衝撃式破砕機に装備さ
れる打撃子の横断面図、第２図は第１図の打撃子に接合
されたセラミック片の形状および寸法を示す説明図、第
３図は従来の打撃子の異なった条件における経時的な摩
耗状況を側面から見た説明図、第４図は各種の硬質部材
を接合した打撃子の耐摩耗性を示すグラフ、第５図はセ
ラミック片に生じる応力値と三角形断面の傾斜角との関
係を示すグラフ、第６図は母材に接合したセラミック片
に生じる曲げ応力値を示すグラフ、第７図は母材とセラ
ミック片との接合面に生じる剪断応力値を示すグラフ、
第８図は従来の打撃子を具備する衝撃式破砕機の概略断
面図、第９図はその打撃子の摩耗状態を示す断面図であ
る。 （符号の説明） ｌ・・・衝撃式破砕機　　　２・・・原料供給口４・・
・主軸　　　　　　　５・・・回転ローラ６・・・打撃
子　　　　　　７，８・・・反発板９・・・ケーシング
　　　　１１・・・セラミック片１２・・・母材　　　
　　　１３・・・接合面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシングの内部に設けられた主軸のまわりに回
   転する回転ロータを有し、その外周上に固設された複数
   の打撃子と、ケーシング側に取り付けられた反発板とに
   原料供給口から破砕室内に供給された原石を衝突させて
   破砕する衝撃式破砕機において、 上記打撃子の先端外縁部に、上記原石よりも硬質であり
   、且つ側断面形状を略三角形とした硬質部材が接合され
   てなることを特徴とする衝撃式破砕機。
2. （２）上記硬質部材の先端面と接合面とのなす角度が、
   ３０°乃至７０°である特許請求の範囲第１項記載の衝
   撃式破砕機。
3. （３）上記硬質部材がセラミックよりなり、且つ上記三
   角形の外端部の頂点からその頂角の２等分線と接合面と
   の交点までの距離が９ｍｍ以上である特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の衝撃式破砕機。
4. （４）上記硬質部材が超硬合金よりなり、且つ上記三角
   形の外端部の頂点からその頂角の２等分線と接合面との
   交点までの距離が５ｍｍ以上である特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の衝撃式破砕機。