(57)【要約】  材料を小さくする細断チャンバ及び材料をサイジングするサイジングチャンバを有するシュレッダー。【選択図】図３ａ
2011502826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料をオーガー又はコンベヤーにより切断作業とサイジング作業の間で移動させることなく小さくしサイジングする、内蔵型シュレッダー装置であって、
支持部材、テーパー状の切断ドラム、駆動部、サイジングチャンバ、少なくとも１枚のインペラー、及び少なくとも１枚のサイジングスクリーンを含み、
前記テーパー状の切断ドラムは、切断ドラムの内部へ通過しようとする小さくされた材料に対し不透過性であり、前記支持部材の周りに回転可能に取り付けられ、少なくとも１つの切断器具を備え、小さくされた材料を受け入れる少なくとも１つのチャンネル又はポケットを切断器具に隣接して含み、
前記少なくとも１つのチャンネル又はポケットは、ドラム表面に開口すると共に、切断ドラムの内部へ通過しようとする小さくされた材料に対し不透過性のくぼみを有し、
前記駆動部は、テーパー状の切断ドラムに接続され、
前記サイジングチャンバは、テーパー状の切断ドラムに隣接して配置され、前記少なくとも１つのチャンネル又はポケットに材料の流れが連通するように配置され、
前記少なくとも１枚のインペラーは、テーパー状の切断ドラムに連結され、
前記少なくとも１枚のサイジングスクリーンは、前記少なくとも１枚のインペラーの下流に且つ該インペラーに隣接して配置され、
前記少なくとも１枚のインペラー及び前記少なくとも１枚のサイジングスクリーンの各々は、少なくとも部分的にサイジングチャンバ内に位置される、内蔵型シュレッダー装置。
【請求項２】
前記少なくとも１枚のインペラーがテーパー状の切断ドラムの一側にその端部を越えて配置される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項３】
前記サイジングチャンバ内に少なくとも部分的に配置されると共に、前記切断ドラムに接続された少なくとも１枚の第二のインペラーを更に含み、該少なくとも１枚の第二のインペラーがサイジングスクリーンから下流に配置される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項４】
前記サイジングスクリーンが、切断ドラムを収容するハウジングを取り外すことなく、シュレッダー装置の側面から取外し可能である、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項５】
前記サイジングスクリーンが切断ドラムの側面に配置された一連の取外し可能な弓形セグメントを含む、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項６】
前記切断ドラムと前記少なくとも１枚のインペラーの間に配置されたフライホイールを更に含む、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項７】
前記チャンネルが開口され材料を切断ドラムの側面へそしてサイジングチャンバ内へ放出する、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項８】
前記切断ドラム及びサイジングチャンバがトレーラ上に支持される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項９】
前記切断ドラム及びサイジングチャンバが同一の支持構造物上に支持される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項１０】
前記サイジングスクリーンが内側の前スクリーニング領域と外側の後スクリーニング領域とを有し、前記少なくとも１つのチャンネルは、内側の前スクリーニング領域に対し開口し外側の後スクリーニング領域に対し閉塞される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項１１】
前記サイジングスクリーンが少なくとも部分的にリングからなり、該リングの内側に前記内側の前スクリーニング領域が形成される、請求項１０に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１枚のインペラーは、材料を小さくし且つ小さくされた材料を前記少なくとも１枚のサイジングスクリーンを介し押し通すように形作られる、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項１３】
前記サイジングスクリーンが、弓形をなし、切断ドラムの回転中にチャンネルのくぼみにより形成される放射状の範囲の外側に配置される、請求項１に記載の内蔵型シュレッダー装置。
【請求項１４】
材料を小さくするシュレッダーであって、
支持部材、細断チャンバ、テーパー状の切断ドラム、少なくとも１つの切断器具、及びサイジングチャンバを含み、
前記テーパー状の切断ドラムは、前記支持部材の周りに回転可能に取り付けられると共に、前記細断チャンバ内に配置され、且つ小さくされた材料を受け入れる少なくとも１つのチャンネルを備え、
前記少なくとも１つのチャンネルは、くぼみを有し、
前記少なくとも１つの切断器具は、材料を小さくするために切断ドラムの外面の周囲に配置され、
前記サイジングチャンバは、前記テーパー状の切断ドラムに連通して該切断ドラムの側面に配置され、
前記サイジングチャンバは、テーパー状の切断ドラムに接続された少なくとも１枚のインペラー及び該インペラーの下流に位置するスクリーンを含み、
前記少なくとも１枚のインペラーは、作動中に前記スクリーンを介し小さくされた材料を押し通すように配置され、
前記チャンネルのくぼみは、小さくされた材料がドラム内へ移動できないように、且つ材料がサイジングチャンバに流入するまで材料を移動させる運動量を維持するように、小さくされた材料に対し不透過性である、前記シュレッダー。
【請求項１５】
前記スクリーンが少なくとも１枚のインペラーの周辺で弓形をなす、請求項１４に記載のシュレッダー。
【請求項１６】
前記サイジングチャンバが、サイジングスクリーンから下流に配置された少なくとも１枚の第二のインペラーを更に含む、請求項１４に記載のシュレッダー。
【請求項１７】
前記少なくとも１枚のインペラーがスクリーンの内側弓形部分に配置され、前記少なくとも１枚の第二のインペラーがスクリーンの外側弓形部分に配置される、請求項１６に記載のシュレッダー。
【請求項１８】
前記切断ドラムが、円錐状であって、より小さな直径端部及びより大きな直径端部を有し、前記サイジングチャンバが切断ドラムのより大きな直径端部から離れて配置される、請求項１４に記載のシュレッダー。
【請求項１９】
材料が前記切断ドラムの側面にそしてサイジングチャンバ内にだけ流出できるように、ドラムの周囲に閉ループを画成するテーパー状の切断ドラムを覆うハウジングを更に含む、請求項１４に記載のシュレッダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材原料又は他の繊維質材料等の材料を小さくする機械（machines for reducing materials：材料細断機械）に関し、より詳細には、ドラム・チッパー（drum chipper；ドラム型細断機）及びディスク・チッパー（disc chipper：円盤型細断機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材を小さくするドラム・チッパー及びディスク・チッパーは広く知られている。しかしながら、新たな設計が業界に大変革を起している。例えば、全て同一発明者によるが、発明の名称が「木材の収集及び細断機械」の特許文献１〜３並びに発明の名称が「フライホイール又は排出装置を備えたドラム・シュレッダー」の特許文献４を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２-０１１３１５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３-００６２４３５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３-００７１１５１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６-０１０８４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
或る作業では、最初に切断された材料がサイジング（sizing；細分化）する次の装置に送られる。材料の再作業に時間がかかることがあり、余分の機器の購入費及び維持費を要し望ましくない。それ故に、必要とされるのは、多種の機械を必要とせずに、材料を小さくし且つサイジングする双方を可能にする内蔵型機械（self-contained machine）である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は材料を小さくし（reducing）サイジングする機械を含む。好ましい実施の形態において、サイジングチャンバに連通する細断チャンバ（reducing chamber）を含む材料を小さくする機械が開示される。別の好ましい実施の形態において、材料を小さくしてサイジングするシュレッダー（shredder；細断機）が開示され、シュレッダーは、小さくされた材料をドラムから外側にそして横方向からサイジングチャンバ内に搬送するように、小さくされた材料を通さない（impervious）回転可能なテーパー状の切断ドラムを含む。
【０００６】
別の好ましい実施の形態において、細断及びサイジングの双方を行うシングル駆動部を利用する、材料を小さくしてサイジングする機械が開示される。別の好ましい実施の形態において、随意のサイジング作業で材料を小さくしてサイジングする機械が開示される。
【０００７】
別の好ましい実施の形態において、１つの機械で個別の細断作業及びサイジング作業を含む内蔵型機械が開示される。更に他の実施の形態において、一緒に組み合わされるか又は別々に使用され得る、材料を小さくしてサイジングする機械に付加され得る様々な特徴が開示される。
【０００８】
特許請求された本発明をより完全に理解するために、以下に、添付の図面及び好ましい実施の形態の詳細な説明が参照される。幾つかの図面中に、同様の構成部材には同一の符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】細断チャンバ及びサイジング装置を有する機械の一実施例の周辺斜視図。
【図２】見やすくするために、組立部品の一部を取り除いた図１と同じ機械の一実施例の周辺斜視図。
【図３】図３ａは、見やすくするために、組立部品の一部を取り除いた図１と同じ機械の一実施例の斜視図。図３ｂは、図３ａに示す機械から切り離されて図示された材料を小さくする細断要素の一実施例の斜視図。図３ｃは、図３ａに示す機械から切り離されて図示された材料をサイジングするサイジング要素の一実施例の斜視図。
【図４】見やすくするために、組立部品の一部を取り除いた図１と同じ機械の一実施例の周辺斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
材料を小さくしサイジング（reducing and sizing）するシュレッダーの好ましい実施の形態が、本明細書に開示される。このシュレッダーは、当業者ならば理解できるであろうが、適用の妥当性に応じて組み合わされ又は別々になり得る、以下の実施の形態に示されるような１以上の新規な特徴を有する。
【００１１】
材料を小さくするために、機械は材料細断チャンバを有する。材料細断チャンバ内には細断要素があり、材料を小さくする手段を同時に提供する。細断要素は、好ましくはテーパー状の切断ドラムからなる。材料細断チャンバに使用され得るテーパー状の切断ドラムの例としては、前記特許文献４、即ちグロスら（Gross et al.）による２００５年１１月２日に出願された米国特許出願第１１／２６６７６８号に見いだすことができる。特許文献４の開示は、参照により本明細書に援用される。
【００１２】
テーパー状の切断ドラムは、断面が該ドラムにおける他の断面の外径よりも小さい外径を有するドラムからなる。好ましいドラムの形状としては、円錐形や砂時計のようにくびれた形状が挙げられる。切断ドラムは、段階的に先細りであってもよく、あるいは、ドラム全体を含むドラムのいずれかの特定の部分にわたって、漸次先細りした表面のような先細りであってもよい。承知のことであろうが、テーパー状の切断ドラムは複数の切断領域を備えることができる。外径がより大きい第一の切断領域は、第二の切断領域よりもスピードが速い。外径がより小さい第二の切断領域は、第一の領域よりも、リム・スピードが遅く、且つトルクが高く、より大きな切断力を与えることができる。
【００１３】
テーパー状の切断ドラムは、一端若しくは両端に向かって、中央に向かって、又はこれらを組み合わせた方向に、先細りしていてもよい。好ましい実施の形態では、ドラム外径が一端部に向かって漸減する。外径が一端部に向かって漸減するドラムの例としては、円錐ドラムがある。別の好ましい実施の形態では、切断ドラムには２つの端部と中央部があり、ドラム外径が中央部に向かって漸減する。外径が中央部に向かって漸減するドラムは、「砂時計のようにくびれた」形状と規定されることがある。テーパー状の切断ドラムは、切断軸線に沿ったトルク及び切断力を増大させる複数の切断半径を備えることが好ましい。本明細書に開示された知見から分かるように、ドラム半径が短いほど切断力及びトルクを大きくすることができる。
【００１４】
テーパー状の切断ドラムは、直径を測定したとき、より広い区域とより狭い区域を有することが好ましい。切断ドラムのより広い区域（直径が長い）は、テーパー状の切断ドラムのより狭い区域（直径が短い）によりもたらされる切断よりも、より直線的に切断を行うことができる。次に、切断ドラムのより狭い区域は、ドラムのより広い区域により作り出されるものよりも、カップのように凹んだ又は湾曲した切断を行うことができる。このようにして、テーパー状の切断ドラムは複合した切断を行うことができ、外周がより大きなドラム区域は材料をより一層切り落とし且つ切り開き、一方、外周がより小さなドラム区域は材料をより一層刻み且つ掬い上げるように作用する。この複合した切断は、改善された引き伸ばしと向上した切断効率をもたらす。アンビル（anvil；鉄床）の位置合わせと形状を組み合わせたテーパー状の切断ドラムは、また、剪断作用を生み出すことにより効率を向上させることができる。
【００１５】
切断ドラムは、その外側のチップを半径方向内向に搬送するのに適しており、それ自体は、チップがドラムの外壁又は外板を半径方向内向に通り抜けできないように、本質的に無孔であって、小さくされた材料に対し不透過性（impervious or impenetrable）である、即ち通り抜けなくすることができる。ドラムの外側のチップを半径方向に搬送するのに適した切断ドラムは、例えば、中実の（solid）表面又は無孔の外板、細断された材料が通り抜けることができない小さな孔、チャンネルが刃の下方に配置された伸長刃を含む連続的な外面等を有するドラムを備える、又は、チップを搬送するドラム表面に少なくとも１つのチャンネルを設けることによるなど、任意の好適な方法でチップを半径方向に搬送するのに適合することができる。好ましくは、切断ドラムは、切断器具、関連するハードウェア、及びチャンネル以外、実質的に均一で滑らかな外面を有する。
【００１６】
切断ドラムは、中空、本質的に中実、又は中実であってもよい。しかし、細断された材料が半径方向内向にドラム内に入り込むのをドラム表面で防止するように、ドラム表面のチャンネルは細断された材料に対して本質的に無孔である、ことが留意される。中空の切断ドラムはより大きな切断ヘッドを軽量可能にさせ、これにより、材料コストを削減し、取扱いを容易にすることができる。また、駆動軸を固定するために中空の中心を利用してもよい。中実又は本質的に中実の切断ドラムは、重い部材に増大した安定性をもたらし、また、大きな枝のチップ化が作動中にドラムのスピード又は切断刃を妨害しないように、運動量を増大させることもできる。
【００１７】
鋳造合金、鍛鉄、鋳鉄、鋼板、他の硬質材料等の任意の好適な材料から、切断ドラムを製作することができる。ドラムは、鋼板、即ち内側に形成され溶接された鋼板で外板又は外面を作製して、鋼板をテーパー状のドラムに整えておくことが好ましい。
【００１８】
実際面では、１以上の切断器具が材料に衝撃を加える回転ドラムに、木材又は他の材料を搬送することができる。より軽い材料は、切断器具の衝撃によって素早く細かく切り刻まれる。より重い枝は、テーパー状の切断ドラムの斜面に沿って、そのより高いトルク部分に徐々に移動する傾向にあり、これは、重力により、テーパーの設計、切断器具の設計、切断ドラムの形状、又はこれらの全てによって助長され得る。その際、テーパー状の切断ドラムの高いトルク、より遅いスピード領域を効果的に利用して、大きな枝又は他の材料を改良された効率で小さくすることができる。
【００１９】
切断ドラムは、好ましくは少なくとも１つの切断器具を有する。切断器具は任意の好適な細断（小さくする）装置であってもよい。細断装置は、好ましくは、実施される特定の細かく切り刻む作業に基づいて選択される。好適な切断器具としては、刃（ブレード）、スパイク、固定又は揺動ハンマー等が挙げられる。一実施の形態において、切断器具はドラムの外面付近に配置された刃からなる。切断刃は、細長いナイフ、又は、切断ドラムの切断軸線のかなりの部分に沿って長手方向に延びる鑿（のみ）からなる。木材を細断するには刃が特に良好な切断器具である。各刃を切断ドラムにその表面に対して鋭角で結合させて、チップ化及びシュレッダーへの材料の引き込みを強化することができる。
【００２０】
切断刃は、縁部が直線状の又は湾曲した状態で直線状でも湾曲していてもよい。各切断刃は、刃を位置付けし直して新たに鋭くした縁部を用意できるように、多角的な縁部を備えていてもよい。切断器具は、好ましくは取外し可能にドラムに取り付けられる。切断器具は、好ましくは、刃を留める保持具により取外し可能にドラムに固定される。刃の保持具の例としては、刃をドラムに保持する１以上のボルト又は他の締め具を受け止めるのに適合し得る、ブロック又はベアリングが挙げられる。互いに隣接する多くの小さな刃を設けるなどして、複数の小さな刃部分を一緒に組み合わせることにより、各切断刃を形成することができる。複数の刃部分は、他の部分から独立して交換され得る部分を単一の縁部に設けることができる。
【００２１】
切断ドラムは、好ましくは少なくとも１つのチャンネルを有する。各チャンネルを１以上の切断器具に付設することができる。各チャンネルは、チャンネルが細断された材料を切断器具から受け入れることができるように、１つの前記切断器具に隣接して配置されることがより好ましく、ドラムの回転方向を基準にすると、切断器具の前方に位置することがより好ましい。図面に示すように、チャンネルは、細長くて半径方向外向きに開口した窪み又はカップ様凹みからなり、チャンネルのくぼみ（basin）を形成する一連の壁部及び床面を有する。少なくとも１つのチャンネルがその一端に開口してもよい。ある実施の形態では、少なくとも１つのチャンネルは、ドラムの端部に、好ましくは直径が最大のドラム端部に開口する。別の実施の形態では、少なくとも１つのチャンネルは、両端に開口することがなく、少なくとも一部を閉塞してもよい、ことが判明している。
【００２２】
各チャンネルは、半径方向外側に面する凹状の断面構造を呈し、ドラム外面の細断された材料を捕捉し、また、細断された材料のドラムへの半径方向内向きの通過を阻止して、そのドラム内部への流入を防止することができる。チャンネルは、好ましくは、ドラムのより幅広の端部（即ち、直径がより大きい端部）方向に、幅広くなる又は深くなっている。ドラムのより幅広の端部方向に広く又は深くなっているチャンネルは、細断された材料を詰まらせることなく放出させるのにより一層適合する。各チャンネルは、細断された材料に対して無孔の床面又はくぼみ（basin)を有することが好ましい。
【００２３】
好ましい実施の形態では、各チャンネルは付随する切断器具の前に配置される（切断刃とドラムの回転方向とに対して測定されるとき）。一実施の形態では、少なくとも１つのチャンネルは、切断領域の長さ、ドラム部分、又は切断ドラム全体に伸び、ドラムの端部で開口する。別の実施の形態では、チャンネルは付随する切断器具の長さにわたって伸びるだけである。
【００２４】
少なくとも１つのチャンネルは、好ましくは少なくとも一端が閉塞され、両端が閉塞されてもよい。壁体、突合わせ板（butt plate）、盲板（blank）等の任意の好適な閉塞装置又は障害物で、チャンネルを閉塞することができる。閉塞装置又は障害物は、好ましくはドラムにより支持された突合わせ板である。突合わせ板は、好ましくはドラムのより狭い端部に取り付けられる。少なくとも１つのチャンネルは、少なくとも一時的に材料流入チャンバと連通する一端で開口してもよい。回転軸線からのチャンネルにおけるくぼみの距離は、好ましくは、ドラムのより狭い端部からより広い端部にチャンネルに沿って増大する。回転軸線からの距離が増大したチャンネルは、材料がドラムの端部に向かう際に、スピードが増すに連れて細断された材料を加速可能にして、詰まりを少なくするか又は排出を促進することができる。
【００２５】
シュレッダーは好ましくは突合わせ板を有する。突合わせ板は、流入材料がドラムの斜面に沿ってドラムの側面にそしてハウジング中に滑り込むことなく、切断器具が流入材料を噛合できるように、枝又は丸太等の流入材料に衝突する面を提供する。突合わせ板は、好ましくは、ドラムの端部であってもよい切断ドラムのより狭い部分で切断ドラムと結合する。突合わせ板は、例えば、ドラムと一体化される、留め具で取り付けられる、ドラムに溶接されるなどの任意の好適な方法で、切断ドラムと一体的に連結することができる。
【００２６】
突合わせ板は、好ましくは、これが取り付けられるドラム部分の外周を越えて伸びる、即ち、突合わせ板が連結されるドラム部分の外周を超える円周又は直径を有する。突合わせ板は、特定の形状に決められているものではなく、円盤、リング、多角形板、金属製の三角形ブロック等であってもよい。突合わせ板をドラムに取り付けることができ、突合わせ板のハウジングにより一部を取り囲むことができる。好ましい実施の形態では、突合わせ板はまたフライホイールからなる。フライホイール・突合わせ板は、切断ドラムの慣性を増大させながら、流入材料に衝突する面を提供する。
【００２７】
シュレッダーは、好ましくは少なくとも１枚のインペラーが、より好ましくは複数枚のインペラーが切断ドラムに接合される。インペラーは、合金、複合材、プラスチック等の任意の好適な材料から形成され得る。好ましくは、シュレッダーは、３枚以上のインペラー、４枚以上、５枚以上、又は６枚以上のインペラーが、フライホイールに、又は細断された材料の排出に役立つドラムの端部に配置される。インペラーは、排出組立部を通る空気流を供給して、細断された材料の排出を促進することができ、また、インペラーと接触する材料を直接移動させて投げ飛ばすパドルの機能を果たす。
【００２８】
インペラーは、好ましくは、切断ドラムの外側、駆動軸、又はフライホイールの周囲に等間隔に配置される。好ましくは、１枚以上のインペラーがドラムの１以上のチャンネルに密着する。インペラーは、好ましくは、ドラムが回転すると空気流を発生させるように作用する。好ましい配列としては、ドラム又はフライホイールの１２，３，６，及び９時に位置するインペラーが挙げられる。また、更なるインペラーを１及び７時等に追加することができる。インペラーがドラム又はフライホイール等に取り付けられる装置の回転バランスを維持しながら、排出効率を高めるように更なるインペラーを追加することが好ましい。インペラーは、それが運動できる種類の材料に適した形態、大きさ、及び角度とされることが好ましい。
【００２９】
シュレッダーは好ましくは腹帯（bellyband）を含む。腹帯は、チャンネル内又は切断ドラム表面の細断された材料を捕捉する装置を提供し、通常、作動中の切断ドラムにより材料を半径方向に切断ドラムのある程度の移動距離ほど搬送可能にさせる。腹帯は、好ましくは切断ドラムの形状に従う。腹帯は、好ましくはアンビルの周辺から切断ドラムを包み、ドラムの回転方向にドラムの周囲に伸びる。腹帯は、好ましくはドラムの周囲に閉ループの一部を形成する。腹帯は、ドラムをほぼ一周して包んでもよく、あるいは、腹帯が途切れる前に、少なくとも材料の大部分がドラムの側面に排出されるように、材料を十分に長いチャンネル内に維持するに必要なだけ包んでもよい。
【００３０】
好ましい実施の形態では、切断ドラムがテーパー状である場合、腹帯は、好ましくは、より広い領域及びより狭い領域と一緒にカップのようにへこんで、テーパー状の切断ドラムの形状と一致した形状に形成される。切断ドラムが中央に向かって又は両端に向かって先細りである場合、腹帯は、好ましくは、カップのようにへこんで、テーパー状のドラムの角度に従った多面及び／又は多角の前面壁が形成される。例えば、ドラムが「砂時計のようにくびれた」形状である場合、腹帯は、かなり均一且つ綿密な許容誤差内で砂時計のようにくびれた切断ドラムの形状に順応した、二重カップのようなハウジング又は壁部を有することになる。二重カップのような腹帯は、砂時計の球状部に順応したより広い外側領域及びより狭い内側領域を有するであろう。
【００３１】
腹帯と切断ドラムの隙間は、好ましくは、腹帯の長さ及び幅に沿って均一であるか又は実質的に均一である。切断器具に対する腹帯の隙間又は順応性は、小さいことが好ましく、例えば、３．２ｍｍ（１／８インチ）以下、より好ましくは、１．６ｍｍ（１／１６インチ）以下である。均一な寸法の小さな隙間は、材料又はチップがドラム側のチャンネルに流入できるように、ドラムにより材料又はチップを半径方向に効果的に搬送可能にさせる。
【００３２】
シュレッダーは、好ましくは切断ドラムの周囲に配置されたハウジングを有する。ハウジングは、好ましくは切断ドラムの少なくとも一部を取り囲む。ハウジングは、フレーム、支持部材、パネル、フード、蓋、軸受、腹帯、チャンバ等を含むことができる。ハウジングは、好ましくは飛び散る破片を封じ込める切断ドラムを取り囲む。ハウジングは、チャンネル内又は切断ドラム表面の細断された材料を捕捉するドラムに極めて近接して形作られ、通常、作動中の切断ドラムによりこれを横断して、材料を半径方向に切断ドラムのある程度の移動距離ほど搬送可能にさせる。
【００３３】
好ましい実施の形態では、ハウジングは、ドラムのより小さな直径部分からドラムのより大きな直径部分に、大きく開口して形成され得る。ドラムのより小さな直径部分からドラムのより大きな直径部分に大きく開口して形成されたハウジングを備えることにより、ドラム端部への細断された材料のより効果的な移動が可能になり得る。ハウジングは、ドラムの一部を覆うだけでよく、これによりフードとしての役割を果たす。腹帯はフードと結合して閉ループを完成することができる。ハウジングを介して切断ドラムにアクセスできるように、フードに点検用パネルを設けてもよい。
【００３４】
シュレッダーは好ましくはアンビルを含む。アンビルは、１以上の切断器具と協働して材料を小さくするのに役立つ、縁部を提供する硬い物体からなる。アンビルは、単一の片（piece）であってもよく、あるいは複数の片から構成されてもよい。アンビルは、ハウジングに接続され、取外し可能にハウジングに接続されるか又はこれと一体的に形成されてもよい。アンビルは、切断ドラムに隣接して配置されて切断軸線に沿って伸びることができ、ドラムからアンビルの間にドラムの回転を可能にするに十分な隙間があってもよい。好ましくは、アンビルは、ハウジング又は他の支持部材に取外し可能に取り付けられる板金からなる。アンビルは移動可能すなわち可動であってもよい。移動可能なアンビルは、アンビルと切断ドラム又は切断器具との間隔が調整可能であり、細断された材料の大きさを調節するか又はより安定した最終品を作り出すために、使用され得る。
【００３５】
アンビルは、好ましくは凹状等に湾曲しているか、又は縁部が湾曲している。湾曲したアンビルは、テーパー状の切断ドラムの切断器具との許容誤差をより厳密なものとする。アンビルは、好ましくは、切断器具（直線状であり、テーパー状のドラムに取り付けられ得る）間に、より好ましくは実質的に対応する各切断器具の全長に沿って、実質的に均等又は均一な間隔又は間隙をもたらすために、湾曲している。このように、切断器具がテーパー状の切断ドラムに取り付けられた細長い直線状の刃である場合、刃は、やはり、湾曲したアンビルに極めて近接しながら切断領域の全長に沿って通過することができる。
【００３６】
シュレッダーは、好ましくは切断ドラムに接続された駆動部を含む。駆動部は、ドラムに回転及び動力を与える任意の駆動部からなる。駆動部は駆動軸及び動力源を含むことができる。駆動軸は、例えば、ベルト駆動、チェーン駆動、電気駆動、油圧式駆動等の任意の好適な手段により動力源に接続され得る。好適な動力源としては、電動機、油圧装置、ディーゼル・エンジン、ガス・エンジン等が挙げられる。また、スタブ（stub）軸により切断ドラムを支持することができる。スタブ軸は、駆動軸の対向端部に配置されて、切断ドラムの更なる支持に役立つ。スタブ軸は、例えば、ハウジング、フレーム、付随するブラケット等の任意の好適な手段により同様に支持され得る。駆動軸は、駆動軸をコネクターにロックするキー又はカットアウト（cutout：回路を遮断できる安全装置）を含むことができる。
【００３７】
シュレッダーは、好ましくは切断ドラムに連結されたフライホイールを含む。フライホイールは、大きな運動量を加えるか又はある程度まで切断ドラムの運動エネルギーを加える、ドラムの切断領域の外側に位置するものであればどのようなものでもよい。フライホイールは、インペラー、切断器具及び関連するハードウェア、ドラム外板、駆動軸以外の機材からなる。フライホイールには、好ましくは切断ドラムの最外周を越えて伸びる材料が使用される。本明細書の開示から分かるように、フライホイールは、機材が回転中心から離れるほど、より大きな慣性が得られる。
【００３８】
フライホイールは、リング、プレート、フランジ、スポーク付きのリム、又は切断ドラムに連結された他の好適な運動量増大装置から構成され得る。フライホイールは、例えば、切断ドラムに直接固定される、切断ドラムで支持される、切断ドラムに接続された駆動軸により支持され且つ駆動軸に接続されるなどの、任意の好適な方法でドラムに連結されてもよく、あるいは切断ドラムと一体化されてもよい。フライホイールは、２枚の片を１枚の片に鍛造又は鋳造して切断ドラムと一体化され得る。ドラムと一体化されたフライホイールは、ドラムの端部に半径方向に伸びるフランジの形態を取ることができる。フライホイールがドラムと一体化される場合、フライホイールは、切断領域の最外部分を越えて、あるいは、ナイフの外側先端部とフライホイールになるものよりも大きい何らかのものとを越えて、位置付けされるものであれば何でもよいと考えられ得る。
【００３９】
フライホイールは、切断ドラムの運動量又は慣性を少なくとも１０％増大させることが好ましい。フライホイールは、好ましくは、材料流入チャンバ又は排出組立部中に配置される。材料流入チャンバの中央又は両側にフライホイールを配置してもよい。好ましくは、フライホイールは、インペラーを材料流入チャンバの内側に面する側に取り付けた、材料流入チャンバの一側に配置される。同様にドラムに取り付けられ且つ支持されるインペラーに、フライホイールを取り付けてもよい。
【００４０】
ある実施の形態では、フライホイールは、好ましくは細断された材料が通過する１以上の通路を含む。各通路は、好ましくは少なくとも１つの切断器具に近接してその前に開口する。各通路は、フライホイールの最外縁部まで半径方向に４５°以下の先細りとすることができる。通路は、ドラム内のチャンネルから材料を受け入れるように開口することが好ましく、より好ましくはチャンネルと共に運動する。通路は好ましくはサイジングチャンバに開口する。
【００４１】
シュレッダーは、材料をより均一な大きさにするサイジングチャンバを有する。サイジングチャンバは、細断要素から細断された材料を受け入れてより均一な大きさの材料を作り出すのに好適な任意の装置からなる。サイジングチャンバは、材料をより均一な大きさにする少なくとも１枚のスクリーンを含む。サイジングスクリーンは、細断された材料をサイジングする手段を備える。サイジングチャンバは、好ましくは、細断チャンバに隣接して配置され、材料の移送が切断ドラムの少なくとも１つのチャンネルと繋がっている。サイジングチャンバは、細断された材料を受け入れるドラムに開口した、切断ドラムの一側にハウジングを含むことができる。
【００４２】
サイジングチャンバは、好ましくは、搬送路に開口するか又は直接排出ポートまで開口する。サイジングチャンバは、好ましくは、内部がフライホイール及び／又はインペラーに合わせた大きさからなる。サイジングチャンバは、丸味を帯びて滑らかな内面を含むことができる。サイジングチャンバの内面は、好ましくは、切断ドラムの最も幅広い直径における切断ドラムの外周よりも、大きな外周又は直径を含む。サイジングチャンバの内面は、好ましくは排出開口部で途切れるか又は中断する。サイジングチャンバの内面は、好ましくは、厳密な許容誤差内で、又は大部分の材料を後に残さずに材料を移動させるに好適な許容誤差内で、排出インペラー及びその回転に合わせた大きさからなる。
【００４３】
インペラーは、スクリーニング作業に先行するインペラーとスクリーニングを行うことなく排出作業に先行するものとの、２つの異なるカテゴリーに分類され得る。スクリーニング作業に先行するインペラーは、スクリーニング・インペラーということがある。スクリーニング作業に先行しないインペラーは、排出インペラーと称されることがある。スクリーニング・インペラー及び排出インペラーの双方は、好ましくは、少なくとも部分的にサイジングチャンバに位置される。
【００４４】
インペラーは、好ましくは、細断された材料との接触及びその押進めの双方に対処するのに十分堅いか又は厚く、且つ、シュレッダーを通る大きな空気流を発生させて、細断された材料をチャンバに引き込みそしてシュレッダーから引き出すに十分大きい。排出インペラーは、好ましくはドラム又はその外板の最外周を越えて伸びる。クリーニング・インペラーは、細断された材料を更に小さくするのを支援するために、インペラーに付設される例えば細断インペラー等の細断要素に形作られるか又はこれを備えることができる。
【００４５】
材料のサイジングは、少なくとも部分的に１以上のサイジングスクリーンによってもたらされる。サイジングスクリーンは、より大きな材料の通過を制限する大きさの一連の穴を有する。サイジングスクリーンは、支持部材に対して所定の位置に固定され得る。サイジングスクリーンを弓形とすることができる。サイジングスクリーンはリングの形態であってもよい。より大きな直径のリングを設けて、複合的なスクリーニング作業を行ってもよい。スクリーン又はスクリーン部分は取外し可能であることが好ましい。スクリーンは、異なる篩目に個別に交換、置き換え、又は完全に取外しできる一連の弓形部分から構成され得る。異なる篩目のスクリーンに交換できるスクリーンは、「任意選択の」スクリーンである。取外し可能なスクリーンは、任意のハウジング又は切断ドラムを覆うフードを開口することなく、取外し可能であることが好ましい。
【００４６】
サイジングチャンバは排出組立部に通じることができる。排出組立部は搬送路を含むことができる。搬送路は、細断された材料が切断ドラムから離れて及び／又は上方若しくは下方に案内されて、最終的にシュレッダーから排出可能になる構造物又はハウジングからなる。搬送路は、好ましくは、かなりの長さに沿って先細っていて排出ポートに連通する。搬送路は、また、排出の流れを更に制御可能にする延長部又は排出シュートに接続され得る。搬送路は、例えば、側壁、前面壁、及び後部壁等の一連の壁部を含むことができる。搬送路の側壁又は前面壁及び／又は後部壁は、内側に傾斜してもよい。搬送路の適当な傾斜により、材料の運動量を過剰に損失させることなく、排出の流れを効果的に狭めることが可能になる。
【００４７】
次の好ましい実施例を参照すると、特許請求された本発明がより一層理解されるであろう。図１〜図４は、細断（reducing）チャンバ１２及びサイジングチャンバ１４を備えたシュレッダー１０の好ましい実施例を示す。図示のように、細断チャンバ１２内での細断作業と、サイジングチャンバ１４内で材料をより均一な大きさにするサイジング作業とのために、動力を供給する共通の駆動部１６がある。
【００４８】
細断チャンバ１２は少なくとも１つの細断要素（reducing element）１８を含む。図示のように、細断要素１８は、テーパー状の切断ドラム２０、複数のインペラー、少なくとも１つのチャンネル、及びフライホイール２２を含む。図示のように、シュレッダー１０は、木材又は他の繊維質材料を砕いて細かくするのに特に好適である。シュレッダー１０は、インフィード（in-feed；供給口）２４に据え付けられた供給制限ローラ８０を含む。供給制限ローラは、未処理材を切断ドラムにどの程度供給するかを制御する。実際には、未処理材は、インフィード２４に供給され、切断ドラム２０で小さくされ、サイジングチャンバ１４を通過し、スクリーニングされて、排出組立部２６を通って放出される。
【００４９】
テーパー状の切断ドラム２０は支持部材により支持される。テーパー状の切断ドラム２０は、図示のように、少なくとも１枚の切断インペラー３２及び少なくとも１つのチャンネル３４と一緒に、円錐形をなす。切断インペラー３２は図示のように切断刃からなる。切断刃は取外し可能に保持具３６に取り付けられる。チャンネル３４は、ドラム表面に開口していて、一端３８が開口し、細断された材料を通さないくぼみ４０を有する。ドラムの最も小さい直径端部に、ドラムは突合わせ板４２を有する。ドラムの最も大きい直径端部に、ドラムはフライホイール２２を有する。材料を効果的に小さくするのを助長するために、切断ドラム２０は、これに隣接して配置されたアンビル（図示せず）と相互作用する。
【００５０】
図示のように、フライホイール２２は、ドラムに接合された板金からなり、ドラムの最外周を越えて伸びる材料が使用されて、切断ドラムの慣性を著しく増大させる。フライホイール２２には、図示のように、対応するチャンネルからサイジングチャンバに材料の移行を可能にする少なくとも１つの通路がある（一例として部材番号３８を参照）。
【００５１】
切断要素１８は、これに接続された複数のスクリーニング・インペラー４４，４６（など）を有する。スクリーニング・インペラーは少なくとも部分的にサイジングチャンバ内にある。切断要素１８は、また、これに接続された複数の排出インペラー４８，５０（など）を有する。
【００５２】
サイジングチャンバ１４は、切断ドラム２０に開口していて、切断ドラム２０のチャンネル３４から小さくした材料を受け入れる。本実施例において、サイジングチャンバは、第一の一連のインペラー、この第一の一連のインペラーから下流に配置されたサイジングスクリーン９０、及び第二の一連のインペラーを含む。図示のように、第一及び第二の一連のインペラーは、ドラム２０に接続されていて、ドラム２０と共に回転する。
【００５３】
サイジングクリーン９０は、弓形に湾曲していて、内側領域９２及び外側領域９４を有するリングを形成する。サイジングクリーン９０は、より大きな材料の通過を制限する大きさの一連の穴９６′，９６″を有する。サイジングクリーンは、取外し可能な一連の留め具９８′，９８″により、支持部材に対して所定の位置に取外し可能に固定される。サイジングクリーンは、複数のスクリーン部分１００，１０２から構成される。セグメントを異なる篩目に個別に交換、置換えできるか、あるいは、それ自体「任意選択の」スクリーンとして完全に取り外すことができる。クリーン９０は、ハウジング８２，８４から独立していて、フードの覆い又はサイジングチャンバ・ハウジングのいずれかの取外しを必要とせずに、取外し可能である。
【００５４】
サイジングチャンバは排出組立部２６に通じている。図示のように、排出組立部２６は、移送部６０、排出シュート６２、及び排出ポート６４を含み、全てが材料の移送に際して互いに連通している。材料の排出を生じさせるために、空気流の発生及び材料との物理的接触によって材料が搬送路を通過するように、スクリーンから下流にあるインペラーが切断ドラム２０と共に回転して、材料を排出シュートにそして排出ポートの外部に押し進め且つ吹き飛ばす。
【００５５】
材料を小さくしてサイジングするシュレッダーはそれ自体可動式であってもよく、図示のように、フレーム７２、フレーム７２に結合された車軸７４、車軸７４により支持された車輪７６（その１つを図示）、及びフレーム７２に取り付けられた連結装置７８を有するトレーラ７０に、材料の細断及びサイジング装置を支持することができる。
【００５６】
シュレッダー１０は、切断ドラムの周囲に配置された細断チャンバのハウジング８２を含む。ハウジング８２は、切断ヘッドを部分的に取り囲むテーパー状のフードを含む。ハウジングは、また、フードと協働して、側面に開口したドラムの周囲に閉ループを成形する腹帯（図示せず）を含んでもよい。シュレッダー１０は、サイジングチャンバの周囲に配置され、且つ細断チャンバに開口するサイジングチャンバのハウジング８４を含む。
【００５７】
本明細書中の開示から分かるように、簡単な修正を加えながら本開示の教示に従って、例えば、砂時計のようにくびれた形状をした切断ヘッドを用いる場合のように、シュレッダーを片側の鏡像にすることによって、テーパー状の切断ドラムを有する切断ヘッドの様々なその他の形状を用いることができる。
【００５８】
以上の詳細な説明に本発明を説明したが、同じものは、一例と考えられ、文字に制約されるものではない。例えば、本発明のシュレッダーは、これに僅かな修正で又は一切修正することなく、タイヤ、電化製品等の細かく切刻むのに適しているであろう。従って、当然のことながら、好ましい実施例のみが図示され且つ十分に説明されており、特許請求された本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更及び修正が保護されることが要望される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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