JP2004136252A - 旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ダストシールリングが主軸組立ヘッドの偏心旋回運動による摩擦熱で膨張変形しても、粉塵の主軸下部側潤滑油循環部への侵入を防止できること。
【解決手段】旋動式破砕機において、破砕室と主軸下部潤滑油循環部との連通を遮断するダストシール構造が、ヘッドセンタ１３の直下にて主軸１２下部とその軸受とを囲繞するように設けられ、下部胴体フレーム１７に取り付けられた円筒状体１と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝５ａを有し、前記内周面が円筒状体１の外周面に対向するとともに下面がヘッドセンタ１３の係合溝２に対し摺動可能に設けられたダストシールリング５と、リップ部６ａが円筒状体１の外周面に弾性的に密接するようにして環状溝５ａ内に装着されるゴム製のＶリング６とにより構成されていることを特徴とする旋動式破砕機。
【選択図】 図３
【解決手段】旋動式破砕機において、破砕室と主軸下部潤滑油循環部との連通を遮断するダストシール構造が、ヘッドセンタ１３の直下にて主軸１２下部とその軸受とを囲繞するように設けられ、下部胴体フレーム１７に取り付けられた円筒状体１と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝５ａを有し、前記内周面が円筒状体１の外周面に対向するとともに下面がヘッドセンタ１３の係合溝２に対し摺動可能に設けられたダストシールリング５と、リップ部６ａが円筒状体１の外周面に弾性的に密接するようにして環状溝５ａ内に装着されるゴム製のＶリング６とにより構成されていることを特徴とする旋動式破砕機。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法に関し、詳しくは、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵がエキセントリック軸受や下部胴体軸受などの主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止できるようにした、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【０００３】
旋動式破砕機は、主軸の該主軸上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの隙間（破砕室）で破砕するものである。すなわち、図７はコーンクラッシャの例であり、同図において、１６は上部胴体フレームであり、上部胴体フレーム１６は、図示しない架台に載置される下部胴体フレーム１６上に連設されている。上部胴体フレーム１６上には、原石や岩石等の破砕原料の入口となる入口ホッパ（図示省略）が設けられるようになっている。また、上部胴体フレーム１６内には、末広がりの截頭円錐管体状のコーンケーブ１８が装着されている。
【０００４】
下部胴体フレーム１７のボス部１７ａには、上下方向に貫通した偏心軸孔を有するエキセントリック（偏心軸）１９が回転自在に嵌挿されている。このエキセントリック１９の偏心軸孔には、主軸１２の下部が挿通されている。主軸１２下部とエキセントリック１９との間にエキセントリック軸受（偏心軸受）２０が設けられている。また、エキセントリック１９とボス部１７ａとの間に下部胴体軸受２１が設けられている。主軸１２の下端は、スラスト軸受などの下部軸受２２によって支持されており、下部軸受２２は、前記ボス部１７ａの下端に連設した主軸昇降用油圧シリンダ２３のピストン２４に支持されている。また、主軸１２の上端は、ラジアル軸受などの上部軸受（スパイダ軸受）２５に支持されており、上部軸受２５は、上部胴体フレーム１６に設けた複数のスパイダアーム２６に支持されている。
【０００５】
前記主軸１２には、偏心旋回運動する主軸上部にヘッドセンタ（マントルコア）１３を介して截頭円錐管体状のマントル１４が装着されている。これにより、主軸１２、ヘッドセンタ１３及びマントル１４からなる主軸組立ヘッド１１が構成されている。マントル１４と前記コーンケーブ１８との間に、その隙間からなる破砕室１５が形成されている。なお、主軸組立ヘッド１１において、主軸１２とヘッドセンタ１３が一体物となっている構造のものでもよい。
【０００６】
また、前記主軸１２が挿通された前記エキセントリック１９の下端には、従動傘歯車２７が取り付けられており、この従動傘歯車２７には、水平回転軸２８の内端に設けた駆動傘歯車２９が噛合されている。水平回転軸２８は、下部胴体フレーム１７に取り付けられたケーシングに軸受を介して支持されており、水平回転軸２８の外端には、図示しないベルトを介して図示しない電動機と連動連結されるＶベルト車３０が取り付けられている。
【０００７】
旋動式破砕機には、潤滑油タンクからの潤滑油を、潤滑ポンプ、オイルフィルタ及びオイルクーラなどを介して各軸受に送り込み、しかる後に前記潤滑油タンクに戻すようにした図示しない循環式潤滑装置が装備されている。この循環式潤滑装置により、前記エキセントリック軸受２０と前記下部胴体軸受２１とに前記潤滑油タンクからの潤滑油が供給され、また、これらの軸受２０，２１への給油経路とは別の経路を経て前記下部軸受２２にも前記潤滑油タンクから潤滑油が供給されるようになっている。この旋動式破砕機においては、エキセントリック軸受２０、下部胴体軸受２１及び下部軸受２２は、主軸下部の潤滑油循環部を構成している。
【０００８】
次にダストシール構造について説明する。ダストシール構造は、破砕室１５と前記した主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断することにより、破砕室１５での原料破砕による粉塵が主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止するためのものである。ダストシール構造は、円筒状体（ダストカラー）１、係合溝２及びダストシールリング４により構成されている。
【０００９】
前記円筒状体１は、ヘッドセンタ１３の直下にて主軸１２下部とその軸受２０，２１との外周周りを囲繞するように設けられ、下端が下部胴体フレーム１７に取り付けられている。ヘッドセンタ１３の下端部近傍に設けられた係合溝２は、ヘッドセンタ１３の環状段差部と円環状をなすリテーナリング３とにより、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延びるようにその溝空間が形成されている。ダストシールリング４は、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、外周側が前記係合溝２に係合し、内周面が前記円筒状体１の外周面に当接するとともに下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接し、かつ円筒状体１及び係合溝２に対して摺動可能に設けられている。
【００１０】
この場合、ダストシールリング４の材質は、自己潤滑性に優れて摺動抵抗が小さく、耐摩耗性を確保しうる程度の硬度が必要であり、また、コストを考慮した上で、一般に、ポリアミド樹脂などの硬質ナイロン素材が用いられている。
【００１１】
このように構成される旋動式破砕機の動作を説明する。水平回転軸２８を回転させ、それによって従動傘歯車２７を介してエキセントリック１９を回転させる。このエキセントリック１９が回転することにより、エキセントリック１９の軸線（機体の軸線）と主軸１２の軸線とを主軸組立ヘッド１１の上方に位置する偏心中心点にて交差するようにずらせてあることから、主軸組立ヘッド１１は、「みそすり運動」である偏心旋回運動（偏心旋動運動）を行う。この場合、断面視で見ると、主軸組立ヘッド１１の運動は揺動運動となる。主軸組立ヘッド１１のこの偏心旋回運動により、コーンケーブ１８とマントル１４との隙間が小さくなったり、大きくなったりすることが繰り返され、破砕室１５に供給された破砕原料は、隙間が小さくなったとき破砕され、隙間が大きくなったときマントル１４の傾斜に沿って下方へ移動する。このような動作を数回繰り返して所定の粒度とされたものが、機外へ排出されることになる。主軸組立ヘッド１１の前記揺動運動の回数は、機械サイズにより異なるが、２４０〜３６０ 回／分程度である。なお、破砕原料を破砕中は、破砕原料を砕く反力により、主軸組立ヘッド１１自身が１０〜１５回／分程度にて回転運動をも行っている。
【００１２】
そして、前記ダストシール構造により、破砕室１５と前記主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断して、破砕室１５での原料破砕による粉塵が前記主軸下部潤滑油循環部に侵入することを防止するようにしている。この場合、ダストシールリング４は、主軸組立ヘッド１１の前記揺動運動により、内周面が円筒状体１の外周面に当接した状態で係合溝２内を半径方向に摺動する。このとき、ダストシールリング４は、自重によって係合溝２の下面、つまり係合溝２を形成するためのリテーナリング３の上面に当接している。また、ダストシールリング４は、主軸組立ヘッド１１の前記回転運動により、円筒状体１の外周面とリテーナリング３の上面とに当接した状態で周方向に摺動する。
【００１３】
なお、コーンクラッシャにおいて、ヘッドセンタの下面に配された球面スラスト軸受によって主軸組立ヘッドを支持する構造のものがある。この構造のものでは、上端に前記球面スラスト軸受が固着されて該球面スラスト軸受を支持し、下端が下部胴体フレームに取り付けられたスラストサポートが、図７における円筒状体１に対応し、前記球面スラスト軸受、エキセントリック軸受、下部胴体軸受及びエキセントリックスラスト軸受により、主軸下部の潤滑油循環部が構成される。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３１４５８１９号明細書（第１図）
【特許文献２】
特開平５−３４５１３６号公報（第３図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の旋動式破砕機では、主軸組立ヘッド１１の偏心旋回運動により摺動するダストシールリング４には、前記摺動による摩擦熱が発生し、硬質ナイロン素材製のダストシールリング４の内径が熱膨張によって拡大し、ダストシールリング４の内周面と円筒状体１の外周面との間に隙間が生じた。
【００１６】
このため、ダストシール効果が損なわれ、図８に示すように、破砕室１５からの粉塵が前記隙間を通って円筒状体１の内側に侵入し、前記主軸下部潤滑油循環部の潤滑油に混入し、該潤滑油の劣化、軸受の焼付き、循環式潤滑装置の潤滑ポンプの早期摩耗などを引き起こすという問題があった。なお、硬質ナイロン素材製のダストシールリング４は、耐衝撃性、耐摩耗性、自己潤滑性などに優れているものの、温度変化による膨張、収縮の変化度合いが大きい（熱膨張率：約１００〜１５０×１０−６／℃）。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが主軸組立ヘッドの偏心旋回運動による摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵の主軸下部側潤滑油循環部への侵入を防止することができるようにした、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明は次の技術的手段を講じている。
【００１９】
請求項１の発明は、主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドと、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断するダストシール構造とを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機において、前記ダストシール構造が、マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着されるシールリングとにより構成されていることを特徴とする旋動式破砕機である。
【００２０】
請求項２の発明は、前記請求項１記載の旋動式破砕機において、前記環状溝は、前記シールリングが装着されたとき当該シールリングとの間で上下方向の遊隙を生じさせる開口幅で形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項３の発明は、主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機を運転するに際し、マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着され、かつ、当該装着によって前記環状溝との間に上下方向の遊隙を生じさせるシールリングとから構成されるダストシール構造により、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断して、破砕室からの粉塵が潤滑油循環部に侵入することを防止しながら、破砕原料の破砕を行うことを特徴とする旋動式破砕機の運転方法である。
【００２２】
本願発明による旋動式破砕機及びその運転方法においては、ダストシール構造により破砕室と主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断するに際し、ダストシールリングとして内周面に周方向全周に沿う環状溝を設けたダストシールリングとし、このダストシールリングの環状溝内に、弾性材料よりなるシールリングを筒状体の外周面に密接するように装着することで、シールリングが筒状体の外周面に弾性的に密接するようしてある。これにより、主軸組立ヘッドの偏心旋回運動による摩擦熱によってダストシールリングの内径が拡大し、ダストシールリング内周面と筒状体外周面との間に隙間が生じても、前記シールリングにより、破砕室からの粉塵が円筒状体の内側に侵入することを防ぐことができる。
【００２３】
ところで、旋動式破砕機では、破砕時に生じる主軸組立ヘッドに対する荷重の作用と、該主軸組立ヘッドを主軸下端部にて支持する油圧部（前記主軸昇降用油圧シリンダ２３）に封入された油圧作動油の体積弾性率の影響とにより、主軸組立ヘッドは、偏心旋回運動とは別に、微小な上下動を起こす。このように、主軸組立ヘッドに微小な上下動が発生する。
【００２４】
このため、本願発明では、ダストシールリングの環状溝内に装着されたシールリングが該環状溝に対して機体軸線方向（上下方向）において遊隙を有するような大きさとされている（図２，図３参照）。なお、シールリングの筒状体とは反対側の面は、環状溝の溝面に当接している。
【００２５】
ここで、ダストシールリングの環状溝内に前記遊隙を設けずにシールリングが装着されている場合には、主軸組立ヘッドが微小下降すると、ダストシールリングが自重により微小下降しダストシールリング下面がヘッドセンタの係合溝の下面に当接しようとしても、シールリングの筒状体に対する大きな摺動抵抗があるため、ダストシールリングは、主軸組立ヘッドの微小下降に追従できず、シールリングによって持ち上げられた状態になってしまう（図６参照）。その結果、ダストシールリングの下面と係合溝の下面との間に微小な隙間が生じて、この隙間を通じて粉塵が侵入するおそれがある。
【００２６】
これに対して本願発明では、ダストシールリングの環状溝内に前記遊隙を有してシールリングが装着されているので、主軸組立ヘッドが微小下降しても、ダストシールリングは、主軸組立ヘッドの微小下降に追従し、シールリングによって邪魔されることなく、係合溝の下面との当接状態を保持することができる（図４参照）。前記遊隙の機体軸線方向（上下方向）における寸法は、ダストシールリングが主軸組立ヘッドの微小上下動に追従し得る程度になるよう決定されている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図、図２は図１におけるダストシール構造を説明するための断面図、図３は図２の要部拡大図である。ここで、前記図７に示す従来の旋動式破砕機と同一部分には図７と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２８】
図１〜図３に示すように、この旋動式破砕機におけるダストシール構造は、円筒状体１、係合溝２、ダストシールリング５及びシールリング（Ｖリング）６により構成されている。円筒状体１は、ヘッドセンタ１３（主軸組立ヘッド１１の構成部材）の直下にて主軸１２下部とその軸受２０，２１との外周周りを囲繞するように設けられ、下端が下部胴体フレーム１７に取り付けられている。ヘッドセンタ１３の下端部近傍に設けられた係合溝２は、ヘッドセンタ１３の環状段差部と円環状をなすリテーナリング３（主軸組立ヘッド１１の構成部材）とにより、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延びるようにその溝空間が形成されている。
【００２９】
ダストシールリング５は、ポリアミド樹脂（ナイロン）よりなり、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に軸方向断面矩形状をなして周方向に沿う環状溝５ａを有し、外周側が前記係合溝２に係合し、前記内周面が円筒状体１の外周面に対向するとともに下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接し、かつ円筒状体１及び係合溝２に対して摺動可能に設けられている。
【００３０】
シールリング（Ｖリング）６は、内周側が円筒状体１の外周面に密接するような状態でダストシールリング５の環状溝５ａ内に位置されており、かつ、環状溝５ａに対して機体軸線方向（上下方向）において遊隙Ｓを有して装着されている。つまり、ダストシールリング５の環状溝５ａは、シールリング（Ｖリング）６が装着されたときシールリング（Ｖリング）６との間で上下方向において遊隙を生じさせる開口幅（溝幅）で形成されている。そして、本実施形態ではシールリングの一例として、クロロプレンゴムを弾性ゴム化したものでなるゴム製のＶリング６を用いている。Ｖリング６は、リング本体の一端に円錐台筒状のリップ部６ａを一体に形成してなる断面Ｖ字型のものであり、リップ部６ａが円筒状体１の外周面に弾性的に密接し、円筒状体１とは反対側の面が環状溝５ａの溝面に当接している。
【００３１】
このように構成される本実施形態の旋動式破砕機によれば、Ｖリング６を円筒状体１の外周面に弾性的に当接するようしてダストシールリング５の環状溝５ａ内に装着しているので、主軸組立ヘッド１１の偏心旋回運動による摩擦熱によってダストシールリング５の内径が拡大し、ダストシールリング５内周面と円筒状体１の外周面との間に隙間が生じても、Ｖリング６と円筒状体１とは密接しており、破砕室からの粉塵が円筒状体１の内側に侵入することを防ぐことができる。
【００３２】
この場合、図５に示すように、ダストシールリング３１の環状溝３１ａ内に遊隙を設けずにＶリング６が装着されている場合には、主軸組立ヘッド１１が微小下降すると、ダストシールリング３１が自重により微小下降しダストシールリング３１下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接しようとしても、Ｖリング６の円筒状体１に対する大きな摺動抵抗があるため、ダストシールリング３１は、主軸組立ヘッド１１の微小下降に追従できず、図６に示すように、Ｖリング６によって持ち上げられた状態になってしまうおそれがある。その結果、ダストシールリング３１の下面と係合溝２の下面との間に微小な隙間が生じて、この隙間を通じて粉塵が侵入するおそれがある。
【００３３】
これに対して本実施形態の旋動式破砕機では、ダストシールリング５の環状溝５ａ内に遊隙Ｓを有してＶリング６が装着されているので（図３参照）、主軸組立ヘッド１１が微小下降しても、ダストシールリング５は、Ｖリング６によって邪魔されることなく、主軸組立ヘッド１１の微小下降に追従し、係合溝２の下面との当接状態を保持することができる（図４参照）。
【００３４】
次に、本実施形態の旋動式破砕機を運転して前記ダストシール構造の効果を、具体的に調べた試験運転結果について説明する。
【００３５】
通常、循環式潤滑装置の潤滑ラインにはオイルフィルタを設けており、潤滑油中に混入した粉塵（ダスト）のうち、オイルフィルタの目開きより大なる大きさの粉塵を回収除去するようにしている。また、オイルフィルタの目詰まりは、
オイルフィルタの潤滑油入口と出口部の差圧スイッチによって判定することができる。試験運転は、オイルフィルタとして通常用いるよりも目の細かいものを用い、意図的に目詰まりしやすい状態で実施した。
【００３６】
その結果、従来のダストシール構造を備えた旋動式破砕機による運転では、循環式潤滑装置のオイルフィルタには４０時間程度で目詰まりが発生した。これに対して、本発明に係るダストシール構造を備えた旋動式破砕機による運転では、４８０時間以上目詰まりを発生することなく、連続運転を行うことができた。
【００３７】
なお、本実施形態ではコーンクラッシャの例について述べたが、本発明は、ジャイレトリクラッシャにも適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法によれば、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵が主軸組立ヘッドを支持するエキセントリック軸受や下部胴体軸受などの主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止できるので、主軸組立ヘッドを支持する各軸受、潤滑油、循環式潤滑装置の潤滑ポンプなどの機能低下によるメンテナンスにかかる手間を減らすことができ、旋動式破砕機の稼動率の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるダストシール構造を説明するための断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】本発明に係るダストシール構造を説明するための断面図である。
【図５】遊隙がない場合のダストシール構造を説明するための断面図である。
【図６】遊隙がない場合に粉塵が侵入することを説明するための断面図である。
【図７】従来の旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【図８】従来の旋動式破砕機における粉塵の侵入を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…円筒状体 ２…係合溝 ３…リテーナリング ５…ダストシールリング ５ａ…環状溝 ６…Ｖリング ６ａ…リップ部 １１…主軸組立ヘッド １２…主軸 １３…ヘッドセンタ １４…マントル １５…破砕室 １６…上部胴体フレーム １７…下部胴体フレーム １７ａ…下部胴体フレームのボス部 １８…コーンケーブ １９…エキセントリック ２０…エキセントリック軸受 ２１…下部胴体軸受 ２２…下部軸受 ２３…主軸昇降用油圧シリンダ ２４…ピストン ２５…上部軸受 ２６…スパイダアーム ２７…従動傘歯車 ２８…水平回転軸 ２９…駆動傘歯車 ３０…Ｖベルト車
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法に関し、詳しくは、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵がエキセントリック軸受や下部胴体軸受などの主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止できるようにした、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【０００３】
旋動式破砕機は、主軸の該主軸上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの隙間（破砕室）で破砕するものである。すなわち、図７はコーンクラッシャの例であり、同図において、１６は上部胴体フレームであり、上部胴体フレーム１６は、図示しない架台に載置される下部胴体フレーム１６上に連設されている。上部胴体フレーム１６上には、原石や岩石等の破砕原料の入口となる入口ホッパ（図示省略）が設けられるようになっている。また、上部胴体フレーム１６内には、末広がりの截頭円錐管体状のコーンケーブ１８が装着されている。
【０００４】
下部胴体フレーム１７のボス部１７ａには、上下方向に貫通した偏心軸孔を有するエキセントリック（偏心軸）１９が回転自在に嵌挿されている。このエキセントリック１９の偏心軸孔には、主軸１２の下部が挿通されている。主軸１２下部とエキセントリック１９との間にエキセントリック軸受（偏心軸受）２０が設けられている。また、エキセントリック１９とボス部１７ａとの間に下部胴体軸受２１が設けられている。主軸１２の下端は、スラスト軸受などの下部軸受２２によって支持されており、下部軸受２２は、前記ボス部１７ａの下端に連設した主軸昇降用油圧シリンダ２３のピストン２４に支持されている。また、主軸１２の上端は、ラジアル軸受などの上部軸受（スパイダ軸受）２５に支持されており、上部軸受２５は、上部胴体フレーム１６に設けた複数のスパイダアーム２６に支持されている。
【０００５】
前記主軸１２には、偏心旋回運動する主軸上部にヘッドセンタ（マントルコア）１３を介して截頭円錐管体状のマントル１４が装着されている。これにより、主軸１２、ヘッドセンタ１３及びマントル１４からなる主軸組立ヘッド１１が構成されている。マントル１４と前記コーンケーブ１８との間に、その隙間からなる破砕室１５が形成されている。なお、主軸組立ヘッド１１において、主軸１２とヘッドセンタ１３が一体物となっている構造のものでもよい。
【０００６】
また、前記主軸１２が挿通された前記エキセントリック１９の下端には、従動傘歯車２７が取り付けられており、この従動傘歯車２７には、水平回転軸２８の内端に設けた駆動傘歯車２９が噛合されている。水平回転軸２８は、下部胴体フレーム１７に取り付けられたケーシングに軸受を介して支持されており、水平回転軸２８の外端には、図示しないベルトを介して図示しない電動機と連動連結されるＶベルト車３０が取り付けられている。
【０００７】
旋動式破砕機には、潤滑油タンクからの潤滑油を、潤滑ポンプ、オイルフィルタ及びオイルクーラなどを介して各軸受に送り込み、しかる後に前記潤滑油タンクに戻すようにした図示しない循環式潤滑装置が装備されている。この循環式潤滑装置により、前記エキセントリック軸受２０と前記下部胴体軸受２１とに前記潤滑油タンクからの潤滑油が供給され、また、これらの軸受２０，２１への給油経路とは別の経路を経て前記下部軸受２２にも前記潤滑油タンクから潤滑油が供給されるようになっている。この旋動式破砕機においては、エキセントリック軸受２０、下部胴体軸受２１及び下部軸受２２は、主軸下部の潤滑油循環部を構成している。
【０００８】
次にダストシール構造について説明する。ダストシール構造は、破砕室１５と前記した主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断することにより、破砕室１５での原料破砕による粉塵が主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止するためのものである。ダストシール構造は、円筒状体（ダストカラー）１、係合溝２及びダストシールリング４により構成されている。
【０００９】
前記円筒状体１は、ヘッドセンタ１３の直下にて主軸１２下部とその軸受２０，２１との外周周りを囲繞するように設けられ、下端が下部胴体フレーム１７に取り付けられている。ヘッドセンタ１３の下端部近傍に設けられた係合溝２は、ヘッドセンタ１３の環状段差部と円環状をなすリテーナリング３とにより、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延びるようにその溝空間が形成されている。ダストシールリング４は、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、外周側が前記係合溝２に係合し、内周面が前記円筒状体１の外周面に当接するとともに下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接し、かつ円筒状体１及び係合溝２に対して摺動可能に設けられている。
【００１０】
この場合、ダストシールリング４の材質は、自己潤滑性に優れて摺動抵抗が小さく、耐摩耗性を確保しうる程度の硬度が必要であり、また、コストを考慮した上で、一般に、ポリアミド樹脂などの硬質ナイロン素材が用いられている。
【００１１】
このように構成される旋動式破砕機の動作を説明する。水平回転軸２８を回転させ、それによって従動傘歯車２７を介してエキセントリック１９を回転させる。このエキセントリック１９が回転することにより、エキセントリック１９の軸線（機体の軸線）と主軸１２の軸線とを主軸組立ヘッド１１の上方に位置する偏心中心点にて交差するようにずらせてあることから、主軸組立ヘッド１１は、「みそすり運動」である偏心旋回運動（偏心旋動運動）を行う。この場合、断面視で見ると、主軸組立ヘッド１１の運動は揺動運動となる。主軸組立ヘッド１１のこの偏心旋回運動により、コーンケーブ１８とマントル１４との隙間が小さくなったり、大きくなったりすることが繰り返され、破砕室１５に供給された破砕原料は、隙間が小さくなったとき破砕され、隙間が大きくなったときマントル１４の傾斜に沿って下方へ移動する。このような動作を数回繰り返して所定の粒度とされたものが、機外へ排出されることになる。主軸組立ヘッド１１の前記揺動運動の回数は、機械サイズにより異なるが、２４０〜３６０ 回／分程度である。なお、破砕原料を破砕中は、破砕原料を砕く反力により、主軸組立ヘッド１１自身が１０〜１５回／分程度にて回転運動をも行っている。
【００１２】
そして、前記ダストシール構造により、破砕室１５と前記主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断して、破砕室１５での原料破砕による粉塵が前記主軸下部潤滑油循環部に侵入することを防止するようにしている。この場合、ダストシールリング４は、主軸組立ヘッド１１の前記揺動運動により、内周面が円筒状体１の外周面に当接した状態で係合溝２内を半径方向に摺動する。このとき、ダストシールリング４は、自重によって係合溝２の下面、つまり係合溝２を形成するためのリテーナリング３の上面に当接している。また、ダストシールリング４は、主軸組立ヘッド１１の前記回転運動により、円筒状体１の外周面とリテーナリング３の上面とに当接した状態で周方向に摺動する。
【００１３】
なお、コーンクラッシャにおいて、ヘッドセンタの下面に配された球面スラスト軸受によって主軸組立ヘッドを支持する構造のものがある。この構造のものでは、上端に前記球面スラスト軸受が固着されて該球面スラスト軸受を支持し、下端が下部胴体フレームに取り付けられたスラストサポートが、図７における円筒状体１に対応し、前記球面スラスト軸受、エキセントリック軸受、下部胴体軸受及びエキセントリックスラスト軸受により、主軸下部の潤滑油循環部が構成される。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３１４５８１９号明細書（第１図）
【特許文献２】
特開平５−３４５１３６号公報（第３図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の旋動式破砕機では、主軸組立ヘッド１１の偏心旋回運動により摺動するダストシールリング４には、前記摺動による摩擦熱が発生し、硬質ナイロン素材製のダストシールリング４の内径が熱膨張によって拡大し、ダストシールリング４の内周面と円筒状体１の外周面との間に隙間が生じた。
【００１６】
このため、ダストシール効果が損なわれ、図８に示すように、破砕室１５からの粉塵が前記隙間を通って円筒状体１の内側に侵入し、前記主軸下部潤滑油循環部の潤滑油に混入し、該潤滑油の劣化、軸受の焼付き、循環式潤滑装置の潤滑ポンプの早期摩耗などを引き起こすという問題があった。なお、硬質ナイロン素材製のダストシールリング４は、耐衝撃性、耐摩耗性、自己潤滑性などに優れているものの、温度変化による膨張、収縮の変化度合いが大きい（熱膨張率：約１００〜１５０×１０−６／℃）。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが主軸組立ヘッドの偏心旋回運動による摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵の主軸下部側潤滑油循環部への侵入を防止することができるようにした、旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明は次の技術的手段を講じている。
【００１９】
請求項１の発明は、主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドと、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断するダストシール構造とを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機において、前記ダストシール構造が、マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着されるシールリングとにより構成されていることを特徴とする旋動式破砕機である。
【００２０】
請求項２の発明は、前記請求項１記載の旋動式破砕機において、前記環状溝は、前記シールリングが装着されたとき当該シールリングとの間で上下方向の遊隙を生じさせる開口幅で形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項３の発明は、主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機を運転するに際し、マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着され、かつ、当該装着によって前記環状溝との間に上下方向の遊隙を生じさせるシールリングとから構成されるダストシール構造により、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断して、破砕室からの粉塵が潤滑油循環部に侵入することを防止しながら、破砕原料の破砕を行うことを特徴とする旋動式破砕機の運転方法である。
【００２２】
本願発明による旋動式破砕機及びその運転方法においては、ダストシール構造により破砕室と主軸下部の潤滑油循環部との連通を遮断するに際し、ダストシールリングとして内周面に周方向全周に沿う環状溝を設けたダストシールリングとし、このダストシールリングの環状溝内に、弾性材料よりなるシールリングを筒状体の外周面に密接するように装着することで、シールリングが筒状体の外周面に弾性的に密接するようしてある。これにより、主軸組立ヘッドの偏心旋回運動による摩擦熱によってダストシールリングの内径が拡大し、ダストシールリング内周面と筒状体外周面との間に隙間が生じても、前記シールリングにより、破砕室からの粉塵が円筒状体の内側に侵入することを防ぐことができる。
【００２３】
ところで、旋動式破砕機では、破砕時に生じる主軸組立ヘッドに対する荷重の作用と、該主軸組立ヘッドを主軸下端部にて支持する油圧部（前記主軸昇降用油圧シリンダ２３）に封入された油圧作動油の体積弾性率の影響とにより、主軸組立ヘッドは、偏心旋回運動とは別に、微小な上下動を起こす。このように、主軸組立ヘッドに微小な上下動が発生する。
【００２４】
このため、本願発明では、ダストシールリングの環状溝内に装着されたシールリングが該環状溝に対して機体軸線方向（上下方向）において遊隙を有するような大きさとされている（図２，図３参照）。なお、シールリングの筒状体とは反対側の面は、環状溝の溝面に当接している。
【００２５】
ここで、ダストシールリングの環状溝内に前記遊隙を設けずにシールリングが装着されている場合には、主軸組立ヘッドが微小下降すると、ダストシールリングが自重により微小下降しダストシールリング下面がヘッドセンタの係合溝の下面に当接しようとしても、シールリングの筒状体に対する大きな摺動抵抗があるため、ダストシールリングは、主軸組立ヘッドの微小下降に追従できず、シールリングによって持ち上げられた状態になってしまう（図６参照）。その結果、ダストシールリングの下面と係合溝の下面との間に微小な隙間が生じて、この隙間を通じて粉塵が侵入するおそれがある。
【００２６】
これに対して本願発明では、ダストシールリングの環状溝内に前記遊隙を有してシールリングが装着されているので、主軸組立ヘッドが微小下降しても、ダストシールリングは、主軸組立ヘッドの微小下降に追従し、シールリングによって邪魔されることなく、係合溝の下面との当接状態を保持することができる（図４参照）。前記遊隙の機体軸線方向（上下方向）における寸法は、ダストシールリングが主軸組立ヘッドの微小上下動に追従し得る程度になるよう決定されている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図、図２は図１におけるダストシール構造を説明するための断面図、図３は図２の要部拡大図である。ここで、前記図７に示す従来の旋動式破砕機と同一部分には図７と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２８】
図１〜図３に示すように、この旋動式破砕機におけるダストシール構造は、円筒状体１、係合溝２、ダストシールリング５及びシールリング（Ｖリング）６により構成されている。円筒状体１は、ヘッドセンタ１３（主軸組立ヘッド１１の構成部材）の直下にて主軸１２下部とその軸受２０，２１との外周周りを囲繞するように設けられ、下端が下部胴体フレーム１７に取り付けられている。ヘッドセンタ１３の下端部近傍に設けられた係合溝２は、ヘッドセンタ１３の環状段差部と円環状をなすリテーナリング３（主軸組立ヘッド１１の構成部材）とにより、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延びるようにその溝空間が形成されている。
【００２９】
ダストシールリング５は、ポリアミド樹脂（ナイロン）よりなり、円環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に軸方向断面矩形状をなして周方向に沿う環状溝５ａを有し、外周側が前記係合溝２に係合し、前記内周面が円筒状体１の外周面に対向するとともに下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接し、かつ円筒状体１及び係合溝２に対して摺動可能に設けられている。
【００３０】
シールリング（Ｖリング）６は、内周側が円筒状体１の外周面に密接するような状態でダストシールリング５の環状溝５ａ内に位置されており、かつ、環状溝５ａに対して機体軸線方向（上下方向）において遊隙Ｓを有して装着されている。つまり、ダストシールリング５の環状溝５ａは、シールリング（Ｖリング）６が装着されたときシールリング（Ｖリング）６との間で上下方向において遊隙を生じさせる開口幅（溝幅）で形成されている。そして、本実施形態ではシールリングの一例として、クロロプレンゴムを弾性ゴム化したものでなるゴム製のＶリング６を用いている。Ｖリング６は、リング本体の一端に円錐台筒状のリップ部６ａを一体に形成してなる断面Ｖ字型のものであり、リップ部６ａが円筒状体１の外周面に弾性的に密接し、円筒状体１とは反対側の面が環状溝５ａの溝面に当接している。
【００３１】
このように構成される本実施形態の旋動式破砕機によれば、Ｖリング６を円筒状体１の外周面に弾性的に当接するようしてダストシールリング５の環状溝５ａ内に装着しているので、主軸組立ヘッド１１の偏心旋回運動による摩擦熱によってダストシールリング５の内径が拡大し、ダストシールリング５内周面と円筒状体１の外周面との間に隙間が生じても、Ｖリング６と円筒状体１とは密接しており、破砕室からの粉塵が円筒状体１の内側に侵入することを防ぐことができる。
【００３２】
この場合、図５に示すように、ダストシールリング３１の環状溝３１ａ内に遊隙を設けずにＶリング６が装着されている場合には、主軸組立ヘッド１１が微小下降すると、ダストシールリング３１が自重により微小下降しダストシールリング３１下面が係合溝２の下面（リテーナリング３の上面）に当接しようとしても、Ｖリング６の円筒状体１に対する大きな摺動抵抗があるため、ダストシールリング３１は、主軸組立ヘッド１１の微小下降に追従できず、図６に示すように、Ｖリング６によって持ち上げられた状態になってしまうおそれがある。その結果、ダストシールリング３１の下面と係合溝２の下面との間に微小な隙間が生じて、この隙間を通じて粉塵が侵入するおそれがある。
【００３３】
これに対して本実施形態の旋動式破砕機では、ダストシールリング５の環状溝５ａ内に遊隙Ｓを有してＶリング６が装着されているので（図３参照）、主軸組立ヘッド１１が微小下降しても、ダストシールリング５は、Ｖリング６によって邪魔されることなく、主軸組立ヘッド１１の微小下降に追従し、係合溝２の下面との当接状態を保持することができる（図４参照）。
【００３４】
次に、本実施形態の旋動式破砕機を運転して前記ダストシール構造の効果を、具体的に調べた試験運転結果について説明する。
【００３５】
通常、循環式潤滑装置の潤滑ラインにはオイルフィルタを設けており、潤滑油中に混入した粉塵（ダスト）のうち、オイルフィルタの目開きより大なる大きさの粉塵を回収除去するようにしている。また、オイルフィルタの目詰まりは、
オイルフィルタの潤滑油入口と出口部の差圧スイッチによって判定することができる。試験運転は、オイルフィルタとして通常用いるよりも目の細かいものを用い、意図的に目詰まりしやすい状態で実施した。
【００３６】
その結果、従来のダストシール構造を備えた旋動式破砕機による運転では、循環式潤滑装置のオイルフィルタには４０時間程度で目詰まりが発生した。これに対して、本発明に係るダストシール構造を備えた旋動式破砕機による運転では、４８０時間以上目詰まりを発生することなく、連続運転を行うことができた。
【００３７】
なお、本実施形態ではコーンクラッシャの例について述べたが、本発明は、ジャイレトリクラッシャにも適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による旋動式破砕機及び旋動式破砕機の運転方法によれば、ダストシール構造を構成する摺動可能なダストシールリングが摩擦熱で膨張変形しても、破砕室からの粉塵が主軸組立ヘッドを支持するエキセントリック軸受や下部胴体軸受などの主軸下部の潤滑油循環部に侵入することを防止できるので、主軸組立ヘッドを支持する各軸受、潤滑油、循環式潤滑装置の潤滑ポンプなどの機能低下によるメンテナンスにかかる手間を減らすことができ、旋動式破砕機の稼動率の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるダストシール構造を説明するための断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】本発明に係るダストシール構造を説明するための断面図である。
【図５】遊隙がない場合のダストシール構造を説明するための断面図である。
【図６】遊隙がない場合に粉塵が侵入することを説明するための断面図である。
【図７】従来の旋動式破砕機の要部の構成を示す断面図である。
【図８】従来の旋動式破砕機における粉塵の侵入を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…円筒状体 ２…係合溝 ３…リテーナリング ５…ダストシールリング ５ａ…環状溝 ６…Ｖリング ６ａ…リップ部 １１…主軸組立ヘッド １２…主軸 １３…ヘッドセンタ １４…マントル １５…破砕室 １６…上部胴体フレーム １７…下部胴体フレーム １７ａ…下部胴体フレームのボス部 １８…コーンケーブ １９…エキセントリック ２０…エキセントリック軸受 ２１…下部胴体軸受 ２２…下部軸受 ２３…主軸昇降用油圧シリンダ ２４…ピストン ２５…上部軸受 ２６…スパイダアーム ２７…従動傘歯車 ２８…水平回転軸 ２９…駆動傘歯車 ３０…Ｖベルト車
Claims (3)
- 主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドと、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断するダストシール構造とを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機において、
前記ダストシール構造が、マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着されるシールリングとにより構成されていることを特徴とする旋動式破砕機。 - 前記環状溝は、前記シールリングが装着されたとき当該シールリングとの間で上下方向の遊隙を生じさせる開口幅で形成されていることを特徴とする請求項１記載の旋動式破砕機。
- 主軸の上部にマントルを設けてなる主軸組立ヘッドを備え、固定されたコーンケーブの内側で主軸組立ヘッドを偏心旋回運動させて、上方より供給される破砕原料をコーンケーブとマントルとの間の破砕室で破砕する旋動式破砕機を運転するに際し、
マントルの下側にて主軸を囲繞するように設けられ、下部胴体フレームに取り付けられた筒状体と、環状をなし半径方向内方へ傾斜しながら下方へ延び、内周面に周方向に沿う環状溝を有し、前記内周面が前記筒状体の外周面に対向するとともに下面が前記主軸組立ヘッドに対し摺動可能に設けられたダストシールリングと、環状で弾性材料よりなり、内周側で前記筒状体の外周面と密接するようにして前記ダストシールリングの前記環状溝内に装着され、かつ、当該装着によって前記環状溝との間に上下方向の遊隙を生じさせるシールリングとから構成されるダストシール構造により、破砕室と潤滑油循環部との連通を遮断して、破砕室からの粉塵が潤滑油循環部に侵入することを防止しながら、破砕原料の破砕を行うことを特徴とする旋動式破砕機の運転方法。
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