(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に、回転円盤と、バンドと、端部にメネジ部を形成した軸と、内部に貫通孔を穿設したセラミックピンとを有し、上記軸のメネジ部にボルトを螺入して上記回転円盤とバンドとの間にセラミックピンを狭持した複数のケージ部材を同心円状に配設してなり、各ケージ部材を回転させながら被粉砕物を投入し、上記各ケージ部材のセラミックピンと衝突させて粉砕を行うケージ型粉砕装置において、上記セラミックピンの貫通孔の端部に複数のキー溝を形成するとともに上記軸の一方端側にキー溝をそれぞれ形成してなり、上記セラミックピンのキー溝と軸のキー溝とで形成される凹部にキーを係合させることでセラミックピンを軸に固定したことを特徴とするケージ型粉砕装置。
【請求項２】
上記メネジ部を上記軸の両端に形成するとともに、一方のメネジ部が他方のメネジ部に対して逆ネジとしたことを特徴とする請求項１に記載のケージ型粉砕装置。
【請求項３】
上記ボルトを覆うように窒化珪素質セラミックスからなる保護ライナーを回転円盤およびバンドにそれぞれ固着したことを特徴とする請求項１に記載のケージ型粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転するケージ部材のセラミックピンにより、岩石や砂利、あるいは天然または人工の鉱石などの被粉砕物を小さく粉砕するケージ型粉砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、岩石や砂利、あるいは天然または人工の鉱石など硬質の被粉砕物を粉砕するには、セラミックピンから構成された複数のケージ部材を同心円状に配設し、相対回転させた上記各ケージ部材のセラミックピンと衝突させて被粉砕物の粉砕を行うケージ型粉砕装置が使用されていた。
【０００３】
ケージ型粉砕装置の概略は、例えば、図１に示すような被粉砕物の投入口３１と排出口３２を備え、かつ内壁面に保護ライナー３３が敷設されたケーシング３０内に、回転円盤１１，２１とバンド１２，２２との間に等間隔で複数のセラミックピン１４，２４を並設し、挾持させた径の異なる２つのケージ部材Ａ，Ｂを同心円状に配設するとともに、各ケージ部材Ａ，Ｂの回転軸１１ａ，２１ａに駆動軸３４を介してモータ（不図示）を接続したものであった。
【０００４】
そして、このケージ型粉砕装置による被粉砕物の粉砕は、モータ（不図示）によりケージ部材Ａ，Ｂを相対回転させるとともに、ケーシング３０の投入口３１より被粉砕物を投入すると、まず、被粉砕物は小径のケージ部材Ｂを構成するセラミックピン２４と衝突し、次に逆回転している大径のケージ部材Ａを構成するセラミックピン１４と衝突し、最後にケーシング３０の保護ライナー３３と衝突して所定の大きさをした粒子に粉砕されるようになっており、粉砕された粒子はケーシング３０の排出口３２より取り出されるようになっていた。
【０００５】
また、このようなケージ型粉砕装置では、長期使用においてケージ部材Ａ，Ｂのセラミックピン１４，２４が摩耗したり破損することから、摩耗や破損したセラミックピン１４，２４のみを交換できるようにするために、例えば、ケージ部材Ａは、図５に示すようなセラミックピン１４の内部に貫通孔１４ａを穿設し、該貫通孔１４ａに両端をオネジ部６とした金属軸３を挿通させるとともに、セラミックピンの両端にはリング状のスペーサ８および弾性部材９を介して回転円盤１１およびバンド１２をそれぞれ配設し、上記金属軸３のオネジ部６にナット７を締め込むことでセラミックピン１４を回転円盤１１とバンド１２に固定するようにしたものがあった（特公平４−３２７０２号公報参照）。また、回転円盤１１およびバンド１２の周囲全体には、被粉砕物との衝突による摩耗を防止するためにセラミックスからなる保護ライナー４３ａ，４３ｂ，４３ｃが固着されていた。
【０００６】
また、図５においてはケージ部材Ａを例にとって説明したが、ケージ部材Ｂも回転円盤２１の径が異なるだけで同様の構造をしたものであった。
【０００７】
なお、上記ケージ部材Ａ，Ｂは同じ構造をしたものであるため、これ以降、ケージ部材Ａについて説明する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ケージ型粉砕装置においては、次のような不都合があった。
【０００９】
まず、ケージ部材Ａを構成するセラミックピン１４は被粉砕物との衝突により部分的に摩耗することから、各セラミックピン１４の位相角をずらしたりあるいは反転させるなどのメンテナンスが必要となるのであるが、上記ケージ部材Ａは、セラミックピン１４をナット７で締め付け弾性部材９の押圧力により位置決め固定したものであるため、セラミックピン１４の位相角を調整したあとナット７を締め込もうとすると、該セラミックピン１４が回転してしまい、再度、調整し直さなければならないといった問題があり、ケージ部材Ａを構成している全てのセラミックピン１４の位相を調整するには熟練の技術者でなければ行うことができなかった。
【００１０】
また、ナット７の締め付けが不十分であると、上記弾性部材９による押圧力が小さくなるために、被粉砕物との衝突によりセラミックピン１４が回転してしまい、被粉砕物に充分に衝撃力を与え、所定の大きさに粉砕することができなくなるといった恐れもあった。
【００１１】
さらに、上記ケージ部材Ａは、回転円盤１１およびバンド１２にそれぞれ金属軸３のオネジ部６が挿通され、ナット７により固定された構造であるため、ケージ部材Ａを構成する複数のセラミックピン１４のうち１本または数本のセラミックピン１４を交換、あるいはメンテナンスをするにも一度バンド１２を完全に取り外さなければならなかった。しかも、バンド１２を取り外すためにはナット７を保護するセラミックライナー１３を全て剥がさなければならず、また、バンド１２を取りはずしたことによりケージ部材Ａを構成する全てのセラミックピン１４の位相角を調整しなおさなければならなかった。
【００１２】
その上、セラミックピン１４の位相調整を行うためには、ケージ部材Ａをケーシング３０内から取り出す必要があり、そのためにはクレーンやレッカー等が必要となるというように、１本または数本のセラミックピン１４を交換するのに熟練の技術者であっても多大な労力と時間を要し、作業効率が非常に悪かった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では上記問題に鑑み、ケーシング内に、回転円盤と、バンドと、端部にメネジ部を形成した軸と、内部に貫通孔を穿設したセラミックピンとを有し、上記軸のメネジ部にボルトを螺入して上記回転円盤とバンドとの間にセラミックピンを狭持した複数のケージ部材を同心円状に配設してなり、各ケージ部材を回転させながら被粉砕物を投入し、上記各ケージ部材のセラミックピンと衝突させて粉砕を行うケージ型粉砕装置において、上記セラミックピンの貫通孔の端部に複数のキー溝を形成するとともに一方端側にキー溝をそれぞれ形成してなり、上記セラミックピンのキー溝と軸のキー溝とで形成される凹部にキーを係合させることでセラミックピンを軸に固定したものである。
【００１４】
また、本発明は、前記メネジ部を軸の両端に形成するとともに、一方のメネジ部は他方のメネジ部に対して逆ネジとしたものである。
更に、上記ボルトを覆うように窒化珪素質セラミックスからなる保護ライナーを回転円盤およびバンドにそれぞれ固着したものである。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、セラミックピンの貫通孔に挿通する軸として、端部にメネジ部を設けた軸を使用したことにより、一本あるいは数本のセラミックピンの交換においてバンドを外すことなく行うことができ、メンテナンスが非常に容易となる。
【００１６】
また、本発明では、セラミックピンをキーでもって軸に固定してあるため、ケージ部材の組み立て時において、ボルトを締め付ける際に位相調整したセラミックピンが回転するようなことはなく、常に一定の位相角となるように配置することができるため、位相調整時の作業時間を大幅に軽減することができるとともに、熟練の技術者でなくても簡単に作業を行うことができる。しかも、ボルトの締め付けが不十分であったとしても、セラミックピンはキーでもって軸に固定されているため、被粉砕物との衝突によりセラミックピンが回転することはなく、被粉砕物に充分な衝撃力を与えて所定の大きさに粉砕することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、上記ボルトをカバーする保護ライナーを窒化珪素質セラミックスにより形成したことにより、セラミックピンのメンテナンス時や交換時において、固着した保護ライナーを取り外すために直接加熱しても破損することがなく、再利用が可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本願発明実施例を説明する。
【００１９】
図１は本発明実施例に係るケージ型粉砕装置の概略を示す断面図であり、図２は、図１のケージ部材を構成するセラミックピンの一部を拡大した断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明に係るケージ型粉砕装置は、ケーシング３０の中央部に被粉砕物を供給する投入口３１を、下部に排出口３２をそれぞれ備えるとともに、内壁面には保護ライナー３３を敷設してあり、上記ケーシング３０の内部には径の異なる２枚の回転円盤１１，２１を同心円状に配置し、上記各回転円盤１１，２１の回転軸１１ａ，２１ａにはそれぞれ駆動軸３４を介して別々のモータ（不図示）に連結した構造としてある。
【００２１】
また、上記各回転円盤１１，２１には等間隔に金属軸１３，２３を設け、該金属軸１３，２３にセラミックピン１４，２４を挿通するとともに、その先端部には各回転円盤１１，２１の径と同径をしたリング状のバンド１２，２２を取り付けることにより回転円盤１１，２１とバンド１２，２２とで複数のセラミックピン１４，２４を挟持したケージ部材Ａ，Ｂを構成してある。
【００２２】
このケージ型粉砕装置により被粉砕物の粉砕を行うには、モータ（不図示）によりケージ部材Ａ，Ｂを相対回転させ、ケーシング３０の投入口３１より被粉砕物を供給すると、被粉砕物は小径のケージ部材Ｂを構成するセラミックピン２４と衝突して砕かれるとともに、外周方向に飛ばされ、次に、逆回転する大径のケージ部材Ａを構成するセラミックピン１４と衝突してさらに砕かれると同時に外周方向に飛ばされ、最後にケーシング３０内に張り巡らした保護ライナー３３と衝突することで被粉砕物を所定の大きさに粉砕するようになっており、粉砕した被粉砕物は自重によりケーシング３０下部に設けた排出口３２より取り出すようにしてある。
【００２３】
次に、本発明に係るケージ型粉砕装置のケージ部材Ａについて図２を用いて説明する。なお、ケージ部材Ａ，Ｂは回転円盤１１，２１の径が異なるだけで同一構造であるため、大径のケージ部材Ａについて説明する。
【００２４】
図２に示すように、セラミックピン１４の内部には両端部にキー溝１４１を刻設した貫通孔１４２を穿設してあり、該貫通孔１４２には少なくとも一方端側にキー溝１３１を備え、かつ両端部にメネジ部１６を備えた金属の軸１３を挿入し、セラミックピン１４のキー溝１４１と金属軸１３のキー溝１３１とで形成される凹部内にセラミックス、金属、硬質ゴム、プラスチック、および樹脂などからなるキー１５を係合させることでセラミックピン１４を軸１３に固定してある。
また、上記軸１３の長さはセラミックピン１４と同等長さとしてあり、セラミックピン１４の両端面にリング状をしたスペーサ１８および弾性部材１９を介して回転円盤１１とバンド１２をそれぞれ配設し、軸１３の各メネジ部１６にボルト１７を螺入してセラミックピン１４を回転円盤１１およびバンド１２との間に挾持してある。この時、弾性部材１９はセラミックピン１４の長手方向の位置決めとキー１５の抜け防止の作用をなす。
【００２５】
なお、軸１３の一方端のメネジ部１６は逆ネジとし、ボルト１７の締め付け時に他方端のボルト１７が緩まないようにする方が良い。
【００２６】
また、セラミックピン１４は、被粉砕物との衝撃に対して充分耐ええる強度を有する材質により形成することが必要であり、アルミナ質セラミックス、アルミナ−炭化チタン系セラミックス、ジルコニア質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、窒化珪素質セラミックスなどのセラミックスが適材である。
【００２７】
即ち、これらのセラミックスは曲げ強度３０ｋｇ／ｍｍ２  以上、ビッカース硬度１２００ｋｇ／ｍｍ２  以上を有しており、被粉砕物との衝撃にも充分耐ええる強度を有している。なお、セラミックピン１４を構成する材質としては、上述したセラミックスだけに限定されるものではなく、曲げ強度３０ｋｇ／ｍｍ２  以上で、かつビッカース硬度１２００ｋｇ／ｍｍ２  以上を有するセラミックスであれば良い。
【００２８】
また、弾性部材１９の外周には、リング体４３ａを回転円盤１１およびバンド１２にそれぞれ固着してあり、被粉砕物が弾性部材１９に衝突することによる摩耗を防止するようにしてある。
【００２９】
さらに、回転円盤１１およびバンド１２の外壁面にも、被粉砕物との衝突による摩耗を防止するためにコの字状をした保護ライナー４３ｂと平板状をした保護ライナー４３ｃを隙間なく張り巡らせ、接着剤により固着してある。ここで、セラミックピン１４を固定するためのボルト１７は回転円盤１１およびバンド１２の凹部内に収納され、平板状をした保護ライナー４３ｃによりカバーされている。
【００３０】
このような保護ライナー４３ｂ，４３ｃおよびリング体４３ａを構成する材質としてはセラミックピン１４と同様の耐摩耗性に優れるとともに、比重の小さいアルミナ質セラミックス、アルミナ−炭化チタン系セラミックス、ジルコニア質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、窒化珪素質セラミックスなどのセラミックスが良く、特に、ボルト１７をカバーする平板状の保護ライナー４３ｃは窒化珪素質セラミックスにより形成することが好ましい。
【００３１】
これは、セラミックピン１４のメンテナンス時や交換時において、保護ライナー４３ｃを固着している接着剤をとばすために保護ライナー４３ｃ自体を加熱するためで、上記窒化珪素は比重が小さく耐摩耗性に優れるだけでなく、耐熱衝撃性にも優れていることから、加熱したとしても破損することがなく、再使用できるからである。
【００３２】
一方、セラミックピン１４に刻設するキー溝１４１は、図３に示すように、等間隔で８個のキー溝１４１を刻設してあり、セラミックピン１４の位相を適宜変え得るようにしてあり、一つのセラミックピン１４を長期間にわたり使用できるようにしてある。なお、セラミックピン１４に刻設するキー溝１４１の数は、片方につき２〜８個程度設けてあれば良いが、これはセラミックピン１４の寸法、ピン１４を構成する材質の強度、並びにセラミックピン１４の摩耗箇所等により適宜設定すれば良い。
【００３３】
ただし、上記キー溝１４１のうち少なくとも底面１４１ａエッジ部は曲面状に形成することが必要である。これは、ケージ部材Ａが高速度で回転するために、上記キー溝１４１の底面１４１ａエッジ部に応力集中を生じてセラミックピン１４を破損させる恐れがあるからであり、充分に耐ええるようにするにはキー溝１４１の底面１４１ａエッジ部を曲率半径１μｍ以上の曲面状に形成することが良く、さらに好ましくはキー溝１４１の底面１４１ａ全体を曲面状したものが良い。
【００３４】
次に、一本のセラミックピン１４を交換する時の作業方法を説明する。
【００３５】
まず、バンド１２をバーナ等で加熱して保護ライナー４３ｃを全て取り外す。この時、保護ライナー４３ｃは窒化珪素からなるため、バーナ等で加熱しても破損することがなく、再使用することができる。次に、ボルト１７を弛めてバンド１２の位置を若干後方にずらしたあと、交換したいセラミックピン１４の回転円盤１１側の保護ライナー４３ｃをバンド１２側と同様にバーナ等で加熱して取り外し、両端のボルト１７を抜き取って金属軸１３ごとセラミックピン１４を取り外す。そして、新しいセラミックピン１４の貫通孔１４２に軸１３を挿入し、軸１３のキー溝１３１とセラミックピン１４のキー溝１４１により形成される凹部内にキー１５を係合させて位置決めし、逆の順序で取り付けることにより交換することができる。
【００３６】
このように、本発明では、従来のようにケーシング３０内からケージ部材Ａを取り外さずに交換作業を行うことができ、さらには、バンド１２をずらすだけで、摩耗あるいは破損したセラミックピン１４を交換することができるため、メンテナンスが非常に容易になる。しかも、各セラミックピン１４はキー１５でもって位置決めされるため、ボルト１７の締め付け時に位相がずれるといったことがなく、熟練の技術者でなくても正確なセラミックピン１４の交換および位相調整を行うことができるとともに、位相調整にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
【００３８】
図４に示すケージ部材Ａは、基本的な構造は図２と同様で、軸１３の長さをセラミックピン１４の全長より長尺とし、回転円盤１１とバンド１２の所定寸法幅に設けてある。その為、上記軸１３の両端面に回転円盤１１およびバンド１２を当接させることで回転円盤１１とバンド１２との間隔を一定幅に設定することができる。その為、回転円盤１１とバンド１２とを平行に配置することができるため、高速回転するケージ部材Ａに振動やガタ付きを生じることなく安定して回転させることができる。
【００３９】
また、セラミックピン１４を位置決めするためのキー１５は、軸１３の一方端側に設けたキー穴１３２に接着剤等により挿入固定してあり、上記キー１５をセラミックピン１４のキー溝１４１に係合させることで位置決めするようにしてある。
【００４０】
なお、実施例ではケージ部材Ａについてのみ示したが、小径のケージ部材Ｂもケージ部材Ａと同様の構造としてある。
【００４１】
また、図１に示すケージ型粉砕装置では、２つのケージ部材Ａ，Ｂを同心円状に配置したものを示したが、これ以外に４つあるいは６つのケージ部材を同心円状に配置したケージ型粉砕装置もあり、本発明は、当然、これら全てのケージ型粉砕装置に適用できるものである。
【００４２】
ここで、本発明に係るケージ型粉砕装置と従来のケージ型粉砕装置に備えるケージ部材より一本のセラミックピンを交換するのに必要な時間について測定した。ただし、実験に使用したケージ部材は８本のセラミックピンを回転円盤とバンドとの間に挾持したケージ部材を使用した。
【００４３】
この結果、従来のケージ型粉砕装置では、一本のセラミックピンを交換するのにケーシング内からケージ部材を取り外さなければならず、また、セラミックピンの位相調整にも時間を要したため、全作業を終えるのに５時間を要した。
【００４４】
これに対し、本発明に係るケージ型粉砕装置ではケージ部材をケーシング内から取り外す必要がなく、また、セラミックピンの位相調整も簡単に行うことができたため、全作業を１時間程度で終えることができ、メンテナンス時間を大幅に短縮することができた。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るケージ型粉砕装置は、ケーシング内に、回転円盤と、バンドと、端部にメネジ部を形成した軸と、内部に貫通孔を穿設したセラミックピンとを有し、上記軸のメネジ部にボルトを螺入して上記回転円盤とバンドとの間にセラミックピンを狭持した複数のケージ部材を同心円状に配設してなり、各ケージ部材を回転させながら被粉砕物を投入し、上記各ケージ部材のセラミックピンと衝突させて粉砕を行うケージ型粉砕装置において、上記セラミックピンの貫通孔の端部に複数のキー溝を形成するとともに一方端側にキー溝をそれぞれ形成してなり、上記セラミックピンのキー溝と軸のキー溝とで形成される凹部にキーを係合させることでセラミックピンを軸に固定したために、ケージ部材を構成するセラミックピンのうち一本あるいは数本のセラミックピンが破損したり、大きく摩耗したとしても、ケージ部材をケーシングより外すことなく交換あるいは位相調整を行うことができるとともに、一本のセラミックピンで長期にわたり使用することができ、メンテナンスが非常に容易となる。
【００４６】
また、本発明ではセラミックピンと軸をキーにより固定してあるため、セラミックピンの位相調整を熟練の技術者でなくても簡単に行うことができるとともに、仮にボルトの締め付けが不十分であったとしても、被粉砕物との衝突によりセラミックピンが回転することはなく、被粉砕物に充分な衝撃力を与えて粉砕することができるため、常に一定の大きさの粒子に粉砕することができる。
【００４７】
また、本発明では、セラミックピンを固定するためのボルトをカバーする保護ライナーを窒化珪素により形成してあるため、セラミックピンの交換時やメンテナンス時に接着剤をとばすために保護ライナーを加熱したとしても破損することがなく、再使用することができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るケージ型粉砕装置の概略を示す断面図である。
【図２】図１のケージ部材Ａの一部を拡大した断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明の他のケージ部材の一部を拡大した断面図である。
【図５】従来のケージ部材の一部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１１    回転円盤
１２    バンド
１３    金属軸
１３１  キー溝
１４    セラミックピン
１４１  キー溝
１４２  貫通孔
１５    キー
１６    メネジ部
１７    ボルト
１８    スペーサ
１９    弾性部材
【図１】
0003610123.tif 000002
【図２】
0003610123.tif 000003
【図３】
0003610123.tif 000004
【図４】
0003610123.tif 000005
【図５】
0003610123.tif 000006