JP2006507920A - 廃棄物、木材等の材料を粉砕するための装置 - Google Patents

Abstract

様々な材料を粉砕するための装置であって、処理されるべき材料（５）を受入れる部分と、ハウジング（１）内に取り付けられ、複数の粉砕工具（３）を支持する少なくとも１本の軸（２）と、ハウジング（１）内に固定され、軸（２）の粉砕工具（３）と協働して、投入された材料を粉砕する複数の剛固な切断工具（４）とを有し、比較的小さな力で材料（５）を粉砕する。そのために、粉砕工具（３）は、複数の切断領域（３．１，３．２）を有し、そのうちの少なくとも内側切断領域（３．１）が、より多くの材料（５）を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的短いアーム長を有し、また、そのうちの少なくとも外側切断領域（３．２）が、より少ない材料（５）を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的長いアーム長を有する。本発明によれば、剛固な切断工具（４）が、粉砕工具（３）と協働するべき切断輪郭（４．３）を備えた複数の歯（４．２）を有し、第１の横方向カッタ（３．４）を構成するべき粉砕工具（３）の先端部が、第２の横方向カッタ（４．４）を構成するべき剛固な切断工具（４）の歯（４．２）の先端部に対向し、互いに平行に通過する。

Description

本発明は、家庭ごみ、バルク廃棄物等の廃棄物或いは木材等の様々な材料を粉砕するための装置に関し、この装置は、ハウジングと、その内部に材料を受入れる部分と、少なくとも１本の駆動軸と、該駆動軸に設けられた粉砕工具と、材料を粉砕するために、前記粉砕工具に対向する工具としてハウジングに設けられた剛固な切断刃とを有する
ＥＰ０５２１０８１Ｂ１ ＥＰ０９２８２２２Ｂ１

このような形式の粉砕装置は、シュレッダとして知られている。

上記したような形式の粉砕装置の従来技術のいくつかが以下に記載されており、それらの特徴から従来技術の概要が自ずと理解できよう。

ＥＰ０５２１０８１Ｂ１に開示された粉砕装置は、軸の回転軸線に対して直交する面上に配置された複数のＵ字状のナイフを備えており、これらのナイフは、概ね互いに平行かつ水平な２本の軸の周りに規則的に配列されており、これらの軸は、正逆回転可能なモータにより駆動され、かつナイフの半径方向最も外側の点と軸の回転軸線との間の距離の概ね２倍の間隔をもって互いに離隔して配置されている。駆動装置が、モータと両軸との間に設けられている。

材料は、ナイフの上方に設けられたシュートから投入される。これらのナイフは、両軸が互いに逆方向に回転するに伴い、粉砕装置のフレームの部分の静止位置に固定されたナイフと協働する。従って、両ナイフのブレードの切断エッジは、固定ナイフの上側位置に於いて、互いに近接する方向に変位することになる。

このように、上記した従来技術からも知られているように、両軸の間隔は固定されている。

駆動装置は、従来技術から知られているように、両軸のためのギヤボックスと、各軸を駆動するための可変速の油圧モータと、ギヤボックス及び油圧モータにオイルを供給するための可変容量ポンプとを有し、ポンプは、所定の順序で各軸を個別に正逆いずれかの方向に回転駆動し得るように、オイルの供給方向を反転することができる。

ＥＰ０５２１０８１Ｂ１に開示された粉砕装置によれば、ナイフの切断動作の回転方向について見たときに、２枚のブレードの半径方向外側かつ前方部分が、概ね接線方向を向くウェッジ（楔）を構成するためには、軸の回転軸線と、前側のブレードのウェッジとの間の間隔が、軸の回転軸線と、後側のブレードのウェッジとの間の間隔よりも小さくなるように、そして、後方のブレードの半径方向外側の回転軌跡が、回転軸線の周りの螺旋軌跡の一部に対応するように、各ナイフが、２つの概ねＵ字状のナイフを、前後するように備えていることが重要である。

そのために、ＥＰ０９２８２２２Ｂ１に開示された粉砕装置は基本的な構成に過ぎず、その機能を有効に果たし得るためには、追加の機能機構が必要となる。

即ち、固定ナイフは、公知形式の切断テーブルをなしている。このテーブルには、該テーブルに設けられた開口の両側に配置された少なくとも１組の固定された平行な下側ナイフが設けられる。更に、駆動装置に、切断テーブルの上方に於いて、下側ナイフに対して直角方向に延在するように、少なくとも１本の回転軸が公知の要領をもって設けられる。

最後に、公知の要領をもって、複数のディスク状の上側ナイフが回転軸に固定され、各ナイフには、部分的にテーブルの開口内に下向きに突入するような複数の歯が設けられる。各開口は、対応する上側ナイフよりもやや広く、かつ対応する開口内の下側ナイフの１つと近接するように配置される。

同公報に開示された発明によれば、下側ナイフが、回転軸の軸線或いはその近傍と交差するような方向に下側ナイフが延在していることが重要である。この設計に関連して、ＤＫ１６９３７８により、切断テーブルの上面が回転軸の下側にて延在していることが公知である仮定する。

この場合、回転軸の両側に於いて、複数のナイフが、Ｖ字状又は倒立Ｖ字状をなすように配列される。切断エッジは、波形或いは曲線をなすものであって良い。

切断テーブルを分割して複数のナイフを構成するようにしたＥＰ０９２８２２２Ｂ１に於いては、切断テーブルの面は、回転軸の軸線と交差する。それによって、材料を約９０度の好適な切断角度をもって切断することができる。

公知技術に基づく、上記したような形式の、有機性廃棄物或いはバルク廃棄物等の材料のための粉砕装置は、様々な機能上の試みやテストを経ているにも関わらず、依然として不便な点がある。そのような不便な点としては、以下のようなものがある。
− 回転軸に取り付けられた粉砕工具の安定性に問題がある。
− 固定ナイフのために、粉砕過程の効率に問題がある。
− 回転軸に取り付けられた粉砕工具が、固定ナイフと協働する際に、その形状のために、処理すべき材料が逃げるという問題があり、スループットの向上に限界がある。
− 装置の動力消費量が比較的大きい。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ハウジング内に設けられた、処理されるべき材料を受入れる部分と、ハウジング内に取り付けられ、両回転方向に駆動可能であって、かつ複数の粉砕工具を支持する少なくとも１本の軸と、ハウジング内に固定され、軸の粉砕工具と協働して、投入された材料を粉砕する複数の剛固な切断工具とを有し、切断工具の切断エッジの延長線が、軸の軸線或いはその近傍を通過しないようにされ、冷蔵庫、タイヤ、家具、カーペット、マットレス、木の切り株、取壊し家屋などからの材木ゴミ等を含む、特に有機性廃棄物或いはバルク廃棄物等からなる、家庭ごみ、バルク廃棄物、木材ゴミ等の廃棄物を初めとする、様々な材料を粉砕するための装置を提供することにある。

このようにして、材料が、相対的に逆方向に回転する複数の粉砕工具及び複数の剛固な切断工具の協働により、投入された材料を、個別化して把持し、搬送し、剛固な切断工具に押し付けるようにして、比較的小さい力により材料を粉砕することができる。

一方に於いて、粉砕装置は、目的に適うように、サブアセンブリとして、製造、動作、保守及び修理できるように構成されなければならず、他方に於いて、粉砕過程に適合するように制御し得るものでなければならない。

このようにして、次のような目的が達成されなければならない。
− 回転軸に取り付けられた粉砕工具の安定性を向上させる。
− 剛固な切断工具の構造に変更をくわえることにより、粉砕過程の効率を向上させる。
− 粉砕装置のスループットを向上させる。
− 装置の動力消費量を低減する。
− 特に、プラスチックやプラスチックフィルムのように展延性が高く、脆性破壊しにくい材料を粉砕する能力を向上させる。
− 粉砕処理されるべく、受入れ部分にある材料が、利用可能な切断領域に、完全に送り込まれるようにする。

このような目的は、本発明によれば、
ａ）粉砕工具が、軸の回転方向について、また横断面で見たとき、少なくとも２つの切断領域を有し、そのうちの少なくとも内側切断領域が、より多くの材料を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的短いアーム長を有し、また、そのうちの少なくとも外側切断領域が、より少ない材料を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的長いアーム長を有し、両切断領域の外側輪郭が、軸の回転方向について、軸の軸線を中心とする円弧をなし、
ｂ）剛固な切断工具が、鋸歯状に配置された複数の歯を有し、互いに所定の角度をなす歯の両側部が、両切断領域のいずれかと協働し、切断作用を発揮し、
ｃ）各切断位置の開始点にて、第１の横方向カッタを構成するべき粉砕工具の先端部が、第２の横方向カッタを構成するべき剛固な切断工具の歯の先端部に対向し、互いに平行にオフセットした状態で通過し、その結果として、粉砕工具の両切断領域と剛固な切断工具の切断エッジとの間に発生する切断力に加えて、同じく軸の軸線に対して平行をなし、材料に対して平行オフセット切り込み（ノッチ）作用を発揮する追加の破断エッジが得られるようにし、
ｄ）剛固な切断工具の歯が関与することにより、材料に対して更に粉砕作用が及ばされるようにすることにより達成される。

本発明の或る発展形態によれば、粉砕工具が、軸の軸線についての角度位置が互いにオフセットされており、或いは軸の軸線についての半径方向位置が互いに異なるようにされており、また、公知の要領でスラブ状をなす剛固な切断工具の歯は、それに対応するように設けられる。

更に、軸は、粉砕工具が取付け又は形成されたディスクを有する。粉砕工具は、歯と協働し、特に、間隔をおいて設けられたスラブ状をなす剛固な切断工具と互いに入り組むように協働する。

軸を、組み付け及び取り外し自在とするために、その両端に取り外し可能に結合されたジャーナルが設けられ、これらのジャーナルは、必要に応じて軸受領域を形成する。その場合、軸とジャーナルとの結合を、フランジを介して行うことができる。

ハウジングの一端部が二重壁をなし、その空隙内に軸に結合されたディスクシールが受容され、それによりラビリンスシールを形成するようようにして、同部分から材料が飛び出さないようにすると良い。ディスクシールは、フランジにより構成することができる。

剛固な切断工具の切断輪郭は鋸歯状をなし、耐磨耗材料により補強されていて良く、それを交換可能とすることもできる。

更に、本発明の作用効果として、
− 粉砕の度合いを改善し、
− スループットが向上させ、
− 動力消費量を低減する等の
利益を実現するために、粉砕過程又は粉砕装置の少なくとも１つのパラメータの変化率を記録し、粉砕装置の制御のための基準変数とするようにした、粉砕装置を最適化する手段を設けるようにして、粉砕装置の効率を向上させ、粉砕過程を最適化することができる。

本発明に基づく、家庭ごみ、バルク廃棄物、木材ゴミ等のための粉砕装置は、図１に示されるように、ハウジング１と、互いに逆方向に回転駆動されるようにハウジング１に設けられた２本の回転軸２とを有する。回転軸２には、それぞれ粉砕工具３を備えた複数のディスク２．１が取り付けられている。これらの粉砕工具３は、回転軸２上にて、互いに間隔をおいて一列をなして配置されている。また、粉砕工具３は、互いに平行をなしてオフセットした状態で、回転軸２の軸線方向に延在するスラブをなす剛固な切断工具４と協働する。粉砕されるべき材料５は、投入部１．２から投入されて、切断される。

従来技術と対比すると、切断工具４の切断エッジ４．１（図３−５）の仮想的延長線が、回転軸２の軸線或いはその近傍と交差しないことが、粉砕装置の技術的要請上重要である。

この技術的要請とは、粉砕工具３と切断工具４との間の協働作用に於いて、材料５が、個別化して把持され、搬送され、剛固な切断工具４に対して押し付けられ、極めて僅かな力で切断し得るようにするものである。これは、従来のシュレッダに比較すると、粉砕過程に於ける粉砕装置の効率を大幅に改善する。

図３−５に示されるように、横断面図に於いて、回転軸の回転方向について見たとき、粉砕工具３の安定性が損なわれることのないように構成された、２つの切断領域３．１，３．２が設けられている。

内側切断領域３．１が、粉砕されるべき材料５を比較的大量に取り込み、それに対して比較的短いレバーアーム長をもって作用するのに対し、外側切断領域３．２は、粉砕されるべき材料５を比較的小量に取り込み、それに対して比較的長いレバーアーム長をもって作用する。この場合、両切断領域３．１，３．２の外形輪郭は、回転軸２の軸線を中心とする同心円を描く。

基本的に、この実施例に於いては、それぞれの材料の種類について、個別化するようにして、従来よりも、利用可能な力を最大限活用することができる。

この点について機能的に関連する事項として、剛固な切断工具４は、鋸歯状に配置された複数の歯４．２を有し、両工具の利用可能なエッジにより、粉砕されるべき材料５が常にクランプされ、切り込まれ、完全に切断されるように、両切断領域３．１，３．２の少なくともいずれかと協働するように、歯４．２の両側部４．３が設定されている。

それに加えて、また、この作用効果に対して相乗的な効果をもたらす要素として、各切断開始位置に於いて、第１の横方向カッタを構成するべき粉砕工具の先端部が、第２の横方向カッタを構成するべき剛固な切断工具４の歯４．２の先端部に対向し、互いに平行にオフセットした状態で通過する事実がある。その結果、粉砕工具の両切断領域と剛固な切断工具の切断エッジとの間に発生する切断力に加えて、同じく回転軸の軸線に対して平行をなし、材料に対して平行オフセット切り込み（ノッチ）作用を発揮する追加の破断エッジが得られる。

このような相乗的な作用効果の組み合わせのおかげで、材料５に対して更に活発な粉砕作用が及ばされるように、剛固な切断工具４の歯４．２が関与することができる。

このように、本発明に基づく粉砕装置は、厳格な要請を満たし、本発明の目的を達成する点に関して、以下の点に於いて、本明細書の冒頭に於いて記載したような材料５を粉砕するのに適している。
− 回転軸に取り付けられた粉砕工具の安定性が向上する。
− 粉砕の度合いが改善され、スループットが向上する。
− 動力消費量を低減する。
更に、本発明に基づく粉砕装置は、連続的なシュレッダとして運用するのにも適している。

本発明に基づく粉砕装置の改善された作動要領は、粉砕過程の３つの段階を図示する図３−５から、より良く理解することができる。
− 図３は、材料５を様々な量で、異なるレバーアーム長をもって作用する切断領域に取り込まれ、歯４．２の両側部４．３の側に分配され、それによって、粉砕過程が最適化される様子を示している。
− 図４は、先ず、切断エッジ４．１に対する両切断領域３．１，３．２の作用により、両側部４．３にクランプされた材料５が切断され、次に第１の横方向カッタ３．４と第２の横方向カッタ４．４との間の作用により、追加の破砕作用が得られる様子を示している。
− 図５は、長いレバーアーム長を有する外側切断領域３．２が、剛固な切断工具４に対して作用することにより、比較的少量の材料５を取り込む様子を示している。

本発明の主な特徴に加えて、図１，２に示された実施例では、組み合わせ粉砕工具３は、回転軸２の軸線の方向について、周方向に順次オフセットして配列されている。図示されていないが、粉砕工具３は、回転軸２上に異なる角度位置に、即ち軸線方向について見た切断輪郭が円錐形をなすように設けられているものであっても良い。その場合、スラブ状をなして軸線方向に延在する剛固な切断工具４の歯４．２も、対応するように配置される。

図１に示された実施例によって、本発明に基づく粉砕装置の製造、運用、保守及び修理に於ける技術的な利益が達成できる。そのために、回転軸２は、その両端部に、軸受を構成するジャーナル２．２を有する。ジャーナル２．２は、フランジ２．３を介して、回転軸２に固定される。

実用的な運転に際して、粉砕過程を最適化し、粉砕装置の信頼性を最大化するために、材料５が、互いにシールされるべき２つの部分の間の空隙に入り込まないことが重要である。そこで、図１に示された実施例では、ハウジング１の両端部が二重壁１．１をなし、ジャーナル２．２又は軸２の端部が、二重壁１．１と協働してラビリンスシールを形成するディスクシール２．４を備えている。ディスクシール２．４は、好ましくは前記フランジ２．３により構成されている。

剛固な切断工具４を磨耗から保護するために、図３−５に示されるように、その切断輪郭４．５を耐磨耗材料４．６により補強すると良い。

本発明に基づく粉砕装置は、上記したような特徴により、上記した種類の材料を粉砕する目的を高い次元で最適に達成することができ、そのためには、粉砕過程又は粉砕装置のパラメータの変化率を記録し、粉砕装置の制御のための基準変数とするようにした、粉砕装置を最適化する手段を備えていると良い。

粉砕装置の縦断面図である。 図１の粉砕装置の平面図である。 図１及び２に示された粉砕装置の単純化した横断面図であって、材料が投入されたが、粉砕される前の動作過程に於ける粉砕工具と剛固な切断工具との間の関係を示す。 粉砕過程の初期の動作段階を示す図３と同様の図である。 粉砕過程の更に後の動作段階を示す図３及び４と同様の図である。

符号の説明

１ ハウジング
１．１ 二重壁
１．２ 材料受入れ部分
２ 軸
２．１ ディスク
２．２ ジャーナル
２．３ フランジ
２．４ ディスクシール
３ 粉砕工具
３．１ 内側切断領域、短いレバーアーム
３．２ 外側切断領域、長いレバーアーム
３．３ 外側輪郭
３．４ 第１の横方向カッタ
４ 剛固な切断刃
４．１ 切断エッジ
４．２ 歯
４．３ 歯の側部
４．４ 第２の横方向カッタ
４．５ 切断輪郭
４．６ 耐磨耗材料
５ 材料

Claims (12)

1. ハウジング（１）内に設けられた、処理されるべき材料（５）を受入れる部分と、
   前記ハウジング（１）内に取り付けられ、両回転方向に駆動可能であって、かつ複数の粉砕工具（３）を支持する少なくとも１本の軸（２）と、
   前記ハウジング（１）内に固定され、前記軸（２）の前記粉砕工具（３）と協働して、投入された材料を粉砕する複数の剛固な切断工具（４）とを有し、
   前記切断工具の切断エッジの延長線が、前記軸（２）の軸線或いはその近傍を通過しないようにされ、
   前記材料が、相対的に逆方向に回転する前記複数の粉砕工具（３）及び前記複数の剛固な切断工具（４）の協働により、投入された材料（５）を、個別化して把持し、搬送し、前記剛固な切断工具（４）に押し付けるようにして、比較的小さい力により前記材料を粉砕するような、
   冷蔵庫、タイヤ、家具、カーペット、マットレス、木の切り株、取壊し家屋などからの材木ゴミ等を含む、特に有機性廃棄物或いはバルク廃棄物等からなる、家庭ごみ、バルク廃棄物、木材ゴミ等の廃棄物を初めとする、様々な材料を粉砕するための装置であって、
   ａ）前記粉砕工具（３）が、前記軸（２）の回転方向について、また横断面で見たとき、少なくとも２つの切断領域（３．１，３．２）を有し、そのうちの少なくとも内側切断領域（３．１）が、より多くの材料（５）を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的短いアーム長を有し、また、そのうちの少なくとも外側切断領域（３．２）が、より少ない材料（５）を取り込み、粉砕することができ、そのために比較的長いアーム長を有し、前記両切断領域（３．１，３．２）の外側輪郭（３．３）が、前記軸（２）の回転方向について、前記軸（２）の軸線を中心とする円弧をなし、
   ｂ）前記剛固な切断工具（４）が、鋸歯状に配置された複数の歯（４．２）を有し、互いに所定の角度をなす前記歯（４．２）の両側部（４．３）が、前記両切断領域（３．１，３．２）のいずれかと協働し、切断作用を発揮し、
   ｃ）各切断位置の開始点にて、第１の横方向カッタ（３．４）を構成するべき前記粉砕工具（３）の先端部が、第２の横方向カッタ（４．４）を構成するべき前記剛固な切断工具（４）の歯（４．２）の先端部に対向し、互いに平行にオフセットした状態で通過し、その結果として、前記粉砕工具（３）の前記両切断領域（３．１，３．２）と前記剛固な切断工具（４）の切断エッジ（４．１）との間に発生する切断力に加えて、同じく前記軸（２）の軸線に対して平行をなし、前記材料（５）に対して平行オフセット切り込み（ノッチ）作用を発揮する追加の破断エッジが得られるようにし、
   ｄ）前記材料（５）に対して更に活発な粉砕作用が及ばされるように、前記剛固な切断工具（４）の歯（４．２）が関与するようにしたことを特徴とする粉砕装置。
2. 前記粉砕工具（３）が、前記軸（２）の軸線についての角度位置が互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕装置。
3. 前記粉砕工具（３）が、前記軸（２）の軸線についての半径方向位置が互いに異なることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の粉砕装置。
4. 前記剛固な切断工具（４）の歯（４．２）の切断輪郭が、軸線方向について間隔をおいて設けられたスラブ状をなして、各切断開始位置にて、前記第１の横方向カッタ（３．４）の少なくとも１つが、前記第２の横方向カッタ（４．４）の少なくとも１つに近づくようにして、平行なオフセットをもって切断し得るようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粉砕装置。
5. 前記軸（２）が、前記粉砕工具（３）が取付け又は形成されたディスク（２．１）を有し、該ディスクが、前記スラブ状をなして互いに間隔をおいて延在する、前記剛固な切断工具（４）と互いに組み合い、それと協働して切断を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粉砕装置。
6. 前記軸（２）が、取り外し可能に結合されたジャーナル（２．２）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の粉砕装置。
7. 前記ジャーナル（２．２）が軸受領域を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の粉砕装置。
8. 前記軸（２）と前記ジャーナル（２．２）とが、フランジ（２．３）を介して互いに結合されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の粉砕装置。
9. 前記ハウジング（１）の一端部が二重壁（１．１）をなし、その空隙内に前記軸（２）に結合されたディスクシール（２．４）が受容され、それによりラビリンスシールを形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の粉砕装置。
10. 前記ディスクシール（２．４）が前記フランジ（２．３）により構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の粉砕装置。
11. 前記剛固な切断工具（４）の切断輪郭（４．５）が、耐磨耗材料（４．６）により補強されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の粉砕装置。
12. 粉砕過程又は粉砕装置のパラメータの変化率を記録し、粉砕装置の制御のための基準変数とするようにした、前記粉砕装置を最適化する手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の粉砕装置。
    

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