JP2017109149A - 撹拌翼固定構造、及び撹拌翼固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌翼を回転軸の所望の位置に容易に、かつ確実に固定する。【解決手段】撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける撹拌翼固定構造１００であって、撹拌翼のボス部１１の外周面１１ａに設けられる突起部１３に嵌合可能な溝部１１１が頂部側に形成され、突起部と溝部を嵌合させて撹拌翼を支持しながら固定する第１の軸固定部１１０と、回転軸の外径と略同一の内径を有する軸孔部が回転軸に嵌合可能に構成され、第１の軸固定部を底面側から支持しながら第１の軸固定部を介して撹拌翼を回転軸に固定する第２の軸固定部１２０と、を備え、第１の軸固定部の内周面側に内壁傾斜面が設けられ、第２の軸固定部の外周面側に内壁傾斜面と当接する外壁傾斜面１２０ｃと、外壁傾斜面の下端側にフランジ部１２１が設けられ、第１の軸固定部の底面１１０ｂとフランジ部は、双方の距離を調整可能な連結部材１２２、１２３を介して接合される。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融撹拌槽に備わる撹拌翼を回転軸に固定するための撹拌翼固定構造、及び撹拌翼固定方法に関する。

非鉄金属における湿式精錬法では、乾式製錬から産出されたニッケルマット及び低品位ラテライト鉱石から硫酸浸出によって産出されたニッケル・コバルト混合硫化物（以下ＭＳという場合がある。）を原料とし、原料中に含有するニッケル、コバルト、銅等の金属の大部分を塩素浸出法によって溶液とし、最終的に電解採取法によって電気ニッケルが製造されている。

かかる製法における原料のＭＳには、硫黄が多く含まれているので、湿式精錬法における塩素浸出工程の残渣として硫黄が分離、回収されている。残渣として得られた硫黄は、溶融撹拌槽内で１４０℃程度に昇温されてから、撹拌されることにより、温度や粘度などのバラツキが少ない一様な溶融状態で一時的に貯留される。その後、製品形状であるタブレット状に成型するために、溶融撹拌槽が備わる成形装置に移送される。

残渣は、生産量や原料事情等により、その見掛け比重が変動することがあり、当該残渣の比重が小さい場合には、溶融撹拌槽内の液面に浮遊して、溶融層に取り込まれ難くなる。このため、溶融撹拌槽内の硫黄が一様な溶融状態になり難い状態か、一様な溶融状態になるまでに長い時間を要する状態となるため、溶融撹拌槽の操業効率が低下する。このような場合、試験装置では、撹拌翼の設置高さを溶融層の浅い位置に変更することによって、撹拌翼を溶融層表面に近づけて、溶融層表面を波立たせて浮遊している残渣を取り込み易くするようにしている。

また、操業設備としての溶融撹拌槽で使用される撹拌翼は、操業中の脱落を回避するために、設計上の取付け位置において回転軸とボスにキーを嵌合するためのキー溝を施して撹拌翼を固定するか、または溶接等の方法により回転軸に動かせない状態で撹拌翼を固定することが一般的に行われている。撹拌翼を所定の位置に取り付けて固定する際に、取付け位置を可変とする技術として、例えば、特許文献１には、撹拌翼を固定する範囲の回転軸にキー溝が設けられ、撹拌翼のボス部にキー溝と対向させてテーパーキーを嵌合するためのキー溝が設けられた撹拌翼の取付け構造が開示されている。

実開平０５−０４４２２７号公報

しかしながら、溶融した硫黄は、特に腐食性が強いため、回転軸には、ライニングを施した鋼材が使用されており、ライニングを施した鋼材に特許文献１に記載したようなキー溝を施すことが困難であった。仮に鋼材にキー溝を施すことが実現されても、キー溝の使用によってライニングが損傷して、回転軸の腐食が進行してしまう問題があった。このため、撹拌翼は、回転軸に溶接固定されているものが多いのが実情であり、溶融撹拌槽で使用する撹拌翼の取付け位置変更が困難なものとなっていた。すなわち、前述したように、撹拌翼の設置高さを変更する要請があることから、撹拌翼を回転軸に取り付ける際に、ライニングを施した鋼材からなる回転軸にキー溝を施さずに、撹拌翼を回転軸の所望の位置に容易に、かつ、確実に固定できることが望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撹拌翼を回転軸の所望の位置に容易に、かつ、確実に固定することの可能な、新規かつ改良された撹拌翼固定構造、及び撹拌翼固定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ボス部の外周面に撹拌羽根部が立設される撹拌翼を回転軸に取り付ける撹拌翼固定構造であって、前記ボス部の前記外周面に少なくとも１つ設けられる突起部に嵌合可能な溝部が頂部側に形成され、該突起部と該溝部を嵌合させて前記撹拌翼を支持しながら固定する第１の軸固定部と、前記回転軸の外径と略同一の内径を有する軸孔部が該回転軸に嵌合可能に構成され、前記第１の軸固定部を底面側から支持しながら該第１の軸固定部を介して前記撹拌翼を前記回転軸に固定する第２の軸固定部と、を備え、前記第１の軸固定部の内周面側には、頂部側に向けて縮径するように形成される内壁傾斜面が設けられ、前記第２の軸固定部の外周面側には、頂部側に向けて縮径するように形成されて前記内壁傾斜面と当接する外壁傾斜面と、該外壁傾斜面の下端側から外向きに延在するフランジ部が設けられ、前記第１の軸固定部の底面と前記フランジ部は、該底面と該フランジ部との距離を調整可能な連結部材を介して接合されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、撹拌翼を回転軸に取り付ける際に、回転軸へのキー溝の形成や溶接をすることなく、確実に撹拌翼を回転軸の所望の位置に固定することができる。

このとき、本発明の一態様では、前記第２の軸固定部の前記フランジ部には、ボルト孔が設けられ、前記第１の軸固定部の前記底面には、前記ボルト孔に対向する位置に雌ねじ孔が設けられ、前記連結部材となるボルト及びナットを介して、前記第１の軸固定部の前記底面に設けられる前記雌ねじ孔と前記第２の軸固定部の前記フランジ部の前記ボルト孔を連結して、前記底面と前記フランジ部との距離を調整しながら、前記第１の軸固定部と前記第２の軸固定部を接合することとしてもよい。

このようにすれば、第１の軸固定部の内壁傾斜面と第２の軸固定部の外壁傾斜面とが接した状態から更に距離が近づく方向にナットを締め込むことによって、第２の軸固定部を移動させながら、その外壁傾斜面が第１の軸固定部の内壁傾斜面に押圧されるので、第２の軸固定部の軸孔部が絞り込まれて、第２の軸固定部が回転軸に強固に固定されるようになる。

また、本発明の一態様では、前記内壁傾斜面の傾斜角と前記外壁傾斜面の傾斜角は、略同一の大きさであり、かつ、前記外壁傾斜面の長さは、少なくとも前記内壁傾斜面の長さ以上であることとしてもよい。

このようにすれば、第１の軸固定部を回転軸に取り付けてから当該第１の軸固定部を底面側から支持するように第２の軸固定部を取り付けることによって、第２の軸固定部の軸孔部が第１の軸固定部で締め付けられるので、第１の軸固定部及び第２の軸固定部を介して、撹拌翼を回転軸により強固に固定できるようになる。

また、本発明の一態様では、前記ボス部は、前記回転軸の中心線を含み、前記突起部の重心を通過する面で２つに分割され、連結部材を介して前記突起部が接合されることとしてもよい。

このようにすれば、撹拌翼を回転軸の端部から通す必要がなくなるので、取り付け作業や交換作業が容易になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の軸固定部及び前記第２の軸固定部の少なくとも何れか一方は、回転軸の中心線を含む面で２つに分割され、連結部材を介して接合可能な構成となっていることとしてもよい。

このようにすれば、第１の軸固定部及び第２の軸固定部を回転軸の端部から通す必要がなくなるので、取り付け作業や交換作業が容易になる。

また、本発明の他の態様は、ボス部の外周面に撹拌羽根部が立設される撹拌翼を回転軸に取り付ける撹拌翼固定方法であって、前記ボス部を前記回転軸に取り付けて、該回転軸の所定の位置に前記ボス部を介して前記撹拌翼を仮固定する工程と、前記ボス部の前記外周面に少なくとも１つ設けられる突起部に嵌合可能な溝部が頂部側に形成され、かつ、頂部側に向けて縮径するように形成される内壁傾斜面が内周面側に設けられる第１の軸固定部を前記回転軸に取り付けて、前記溝部を前記突起部と嵌合させて前記撹拌翼を該第１の軸固定部で支持しながら固定する工程と、前記回転軸の外径と略同一の内径を有する軸孔部が該回転軸に嵌合可能に構成され、かつ、頂部側に向けて縮径するように形成されて前記内壁傾斜面と当接する外壁傾斜面が外周面側に設けられる第２の軸固定部を前記回転軸に取り付けて、前記内壁傾斜面と前記外壁傾斜面とを嵌合させて前記第１の軸固定部を底面側から支持しながら該第１の軸固定部を介して前記撹拌翼を前記回転軸に固定する工程と、前記第２の軸固定部の前記外壁傾斜面の下端側から外向きに延在するフランジ部と前記第１の軸固定部の底面との距離を調整可能な連結部材を介して接合する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、撹拌翼を回転軸に取り付けて固定する際に、回転軸へのキー溝の形成や溶接をすることなく、確実に撹拌翼を回転軸の所望の位置により強固に固定することができる。

このとき、本発明の他の態様では、前記第１の軸固定部は、前記回転軸の中心線を含む面で２つに分割され、連結部材を介して接合可能な構成となっており、前記第２の軸固定部の前記フランジ部と前記第１の軸固定部の前記底面とを前記連結部材を介して接合した後に、前記第１の軸固定部の前記連結部材による接合強度を増大させる工程を更に含むこととしてもよい。

このように、第２の軸固定部と第１の軸固定部とを接合してから、連結部材の接合強度を高めることによって、分割された第１の軸固定部の内壁傾斜面がより強固に絞られるようになるので、当該第１の軸固定部の内壁傾斜面に外壁傾斜面面が当接する第２の軸固定部の軸孔部が更に絞られて、撹拌翼をより強固に回転軸に固定することができる。

以上説明したように本発明によれば、撹拌翼を回転軸に取り付ける際に、回転軸へのキー溝の形成や溶接をすることなく、確実に撹拌翼を回転軸の所望の位置に強固に固定することができる。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造が適用される溶融撹拌槽の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造で撹拌翼が回転軸に取り付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造の概略構成を示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定方法の概略を示すフロー図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

まず、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造が適用される溶融撹拌槽の概略について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造が適用される溶融撹拌槽の概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造１００が適用される溶融撹拌槽１には、図１に示すように、回転軸２に例えば３つの撹拌翼１０、２０、３０が固定して取り付けられている。回転軸２に取り付けられた撹拌翼１０、２０、３０は、回転軸２の駆動源となるモーター３の駆動によって回転駆動して、溶融撹拌槽内の溶融硫黄からなる溶融層（溶液）４の上層、中層、及び下層をそれぞれ撹拌する。撹拌された溶融硫黄は、オーバーフローにより不図示の槽に流出される。

これらの撹拌翼１０、２０、３０のうち、溶融層４の中層及び下層を撹拌する撹拌翼２０、３０は、溶接によって回転軸２に固定されている。これに対して、溶融層４の上層を撹拌するために、液面４ａの近くに取り付けられる撹拌翼１０は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造１００によって、固定されている。

回転軸２に取り付けられる撹拌翼１０、２０、３０のうち、撹拌翼１０は、溶融層４の液面４ａに近づけて、溶融層４の液面４ａを波立たせて、浮遊している残渣を取り込み易くするために、溶融層４の浅い位置に取り付けられる必要がある。このため、本実施形態では、撹拌翼１０を液面４ａの近くに設置するために、回転軸２の所望の高さ位置に撹拌翼１０を固定可能とする撹拌翼固定構造１００を用いて、当該撹拌翼１０を回転軸３に取り付けている。

なお、本実施形態では、溶融層４の上層を撹拌する撹拌翼１０のみ本実施形態に係る撹拌翼固定構造１００で回転軸２に固定されているが、撹拌翼２０、３０も所望の高さ位置に確実に固定するために、本実施形態に係る撹拌翼固定構造１００で回転軸２に取り付けるようにしてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造で撹拌翼が回転軸に取り付けられた状態を示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造の概略構成を示す斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造の分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造１００は、撹拌翼１０を回転軸２に取り付けて固定する際に使用される。本実施形態の撹拌翼固定構造１００は、図２に示すように、撹拌翼１０を支持しながら固定する第１の軸固定部１１０と、第１の軸固定部１１０を底面側から支持しながら当該第１の軸固定部１１０を介して撹拌翼１０を回転軸２に固定する第２の軸固定部１２０とを備える。すなわち、本実施形態では、第1の軸固定部１１０と第２の軸固定部１２０を使用することによって、撹拌羽根部１２とボス部１１からなる撹拌翼１０を回転軸２の所望の高さ位置に固定する。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造１００で回転軸２に固定される撹拌翼１０は、略円筒形のボス部１１の外周面１１ｃに１対の撹拌羽根部１２が立設される構成となっている。撹拌羽根部１２は、ボス部１１の外周面１１ｃに溶接か一体成型によって固定される。

ボス部１１の外周面１１ｃには、図２に示すように、１対すなわち２つの突起部１３が互いに対向する位置に設けられている。各突起部１３は、フランジ状に形成されており、その下端部１３ｂがボス部１１の底面１１ｂより突出した構造となっており、当該突起部１３の下端部１３ｂが後述する第１の軸固定部１１０の頂部側に形成される溝部１１１に嵌合されている。また、ボス部１１の外周面１１ｃにおける撹拌羽根部１２と突起部１３との間には、撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける際に使用する仮止め用ボルト１６が設けられている。なお、突起部１３の個数は、２つに限定されず、ボス部１１の外周面１１ｃに少なくとも１つ設けられていればよい。

本実施形態では、ボス部１１は、図３に示すように、回転軸２の中心線を含み、突起部１３の重心を通過する面で２つに分割され、ボルト１４とナット１５からなる連結部材を介して当該突起部１３が接合される構成となっている。すなわち、ボス部１１は、回転軸２の中心線を含み、突起部１３の重心を通過する面を介して対称な２つのパーツからなる構成となっている。

また、ボルト１４の下側には、座金１７が設けられ、座金１７の外側の角部は、折り曲げられてボルト１４の回転止め機能を有する係止部１７ａが形成されている。なお、ボス部１１を接合する連結部材は、突起部１３のそれぞれをボルト１４とナット１５で固定する態様に限定されず、例えば、一方の突起部１３をボルト締めで接合し、他方の突起部１３を蝶番状の治具で連結させる態様としても良い。

このように、ボス部１１を２つに分割される構成とすることによって、撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける際に、撹拌翼１０を回転軸２の端部から通す必要がなくなるので、他の撹拌翼２０、３０（図１参照）が溶接等で固定されていることに影響されず、取り付け作業や交換作業が容易になる。

第１の軸固定部１１０は、ボス部１１の外周面１１ｃに設けられる突起部１３に嵌合可能な溝部１１１がその頂部１１０ａ側に形成され、突起部１３と溝部１１１を嵌合させることによって撹拌翼１０を支持しながら固定する機能を有する。溝部１１１は、図５に示すように、第１の軸固定部１１０の頂部１１０ａにおけるボス部１１に備わる２つの突起部１３に対向する位置に２つ設けられ、当該突起部１３にそれぞれ嵌合可能になっているので、撹拌翼１０の空転を未然に防げるようになる。なお、撹拌翼１０の回転方向によっては、撹拌翼１０が浮き上がる力が作用する場合があり、そのような場合には、撹拌翼１０の自重との差分の力に耐えられる不図示のボルト等の連結部材で撹拌翼１０と第１の軸固定部１１０とを連結するようにしてもよい。

本実施形態では、第１の軸固定部１１０の内周面側には、図４に示すように、頂部１１０ａ側に向けて縮径するように形成されるテーパー状の内壁傾斜面１１０ｄが設けられている。当該内壁傾斜面１１０ｄは、後述するように、第２の軸固定部１２０の外周面側に設けられるテーパー状の外壁傾斜面１２０ｃと当接する。第１の軸固定部１１０の外周面１１０ｃには、図５に示すように、第１の軸固定部１１０を回転軸２に取り付ける際に使用する仮止め用ボルト１１５が設けられている。

また、本実施形態では、第１の軸固定部１１０は、図３に示すように、回転軸２の中心線を含む面で２つに分割され、ボルト１１３とナット１１４からなる連結部材を介して第１の軸固定部１１０の端部側に設けられるフランジ部１１２が接合される構成となっている。すなわち、第１の軸固定部１１０は、回転軸２の中心線を含み、フランジ部１１２の重心を通過する面を介して対称な２つのパーツからなる構成となっている。また、当該フランジ部１１２は、ボス部１１の突起部１３の突出向きに対して、直交する方向に突き出す構成となっている。

ボルト１１３の下側には、座金１１７が設けられ、座金１１７の外側の角部は、折り曲げられてボルト１１３の回転止め機能を有する係止部１１７ａが形成されている。なお、第１の軸固定部１１０を接合する連結部材は、フランジ部１１２のそれぞれをボルト１１３とナット１１４で固定する態様に限定されず、例えば、一方のフランジ部１１２をボルト締めで接合し、他方のフランジ部１１２を蝶番状の治具で連結させる態様としても良い。

このように、第１の軸固定部１１０を２つに分割される構成とすることによって、撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける際に、第１の軸固定部１１０を回転軸２の端部から通す必要がなくなるので、他の撹拌翼２０、３０（図１参照）が溶接等で固定されていることに影響されず、取り付け作業や交換作業が容易になる。

第２の軸固定部１２０は、回転軸２の外径と略同一の内径を有する軸孔部１２０ｄが回転軸２に嵌合可能に構成され、第１の軸固定部１１０を底面１１０ｂ側から支持しながら当該第１の軸固定部１１０を介して撹拌翼１０を回転軸２に固定する機能を有する。本実施形態では、図４に示すように、第２の軸固定部１２０の外周面側には、頂部１２０ａ側に向けて縮径するように形成される外壁傾斜面１２０ｃと、当該外壁傾斜面１２０ｃの下端側から外向きに延在するフランジ部１２１が設けられる。外壁傾斜面１２０ｃは、第１の軸固定部１１０の内周面側に設けられるテーパー状の内壁傾斜面１１０ｄと当接する。

本実施形態では、第２の軸固定部１２０は、図３に示すように、回転軸２の中心線を含む面、すなわち、第１の軸固定部１１０のフランジ部１１２の突出向きに対して、直交する方向に展開される面で２つに分割され、不図示の蝶番状の治具等からなる連結部材を介して接合される構成となっている。すなわち、第２の軸固定部１２０は、回転軸２の中心線を含む面を介して対称な２つのパーツからなる構成となっている。このように、第２の軸固定部１２０を２つに分割される構成とすることによって、撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける際に、第２の軸固定部１２０を回転軸２の端部から通す必要がなくなるので、他の撹拌翼２０、３０（図１参照）が溶接等で固定されていることに影響されることがなくなり、取り付け作業や交換作業が容易になる。

また、本実施形態では、第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂと第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１は、連結部材を介して接合されることを特徴とする。具体的には、図４に示すように、第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１には、ボルト孔１２４が設けられ、第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂには、当該ボルト孔１２４に対向する位置に雌ねじ孔１１６が設けられている。そして、連結部材となるボルト１２２及びナット１２３、１２５を介して、第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂに設けられる雌ねじ孔１１６と第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１のボルト孔１２４を連結している。

本実施形態では、第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂに設けられた雌ねじ孔１１６にねじ込まれたボルト１２２を上側のナット１２５で固定しており、第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１に設けられたボルト孔１２４にねじ込まれたボルト１２２を下側のナット１２３で固定している。そして、下側のナット１２３を上下方向に移動させることによって、第２の軸固定部１２０を上下方向に移動させて第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂと第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１との距離を調整しながら、第１の軸固定部１１０と第２の軸固定部１２０を接合するようになっている。

このようにすれば、第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄと第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃが接した状態から更に距離が近づく方向に第２の軸固定部１２０を移動させるように、下側のナット１２３をボルト１２２に沿って移動させるので、第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃが第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに押圧されるようになる。このため、第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄが絞り込まれて、当該軸孔部１２０ｄが回転軸２をより加圧した状態で把持するようになるので、第２の軸固定部１２０が回転軸２に強固に固定されるようになる。

すなわち、本実施形態では、第１の軸固定部１１０と第２の軸固定部１２０は、ボルト１２２とナット１２３、１２５により上下高さ位置を調整可能に接続されている。そして、下側のナット１２３の位置調整を行って、第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに対して第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃを上下方向にスライドさせることによって、第２の軸固定部１２０の中央に設けられる軸孔部１２０ｄの内径を可変させるので、回転軸４を強固に把持し、回転軸２に対する位置決め固定を可能としている。

第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに対して第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃをスライドさせて、第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄを絞り込んで、その内径を可変させるには、内壁傾斜面１１０ｄの傾斜角と外壁傾斜面１２０ｃの傾斜角は、略同一の大きさであり、かつ、外壁傾斜面１２０ｃの長さは、少なくとも内壁傾斜面１１０ｄの長さ以上であることが好ましい。このように、第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄと第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃを設けることによって、第１の軸固定部１１０を回転軸２に取り付けてから、当該第１の軸固定部１１０を底面側から支持するように第２の軸固定部１２０を取り付ける際に、第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄが第１の軸固定部１１０で締め付けられる。

特に、外壁傾斜面１２０ｃの長さを内壁傾斜面１１０ｄの長さより大きくすることによって、第２の軸固定部１２０を第１の軸固定部１１０に押し込むストロークを確保できる。このため、第２の軸固定部１２０を第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに向けて楔のように押し込むことによって、第１の軸固定部１１０及び第２の軸固定部１２０を介して、撹拌翼１０を回転軸２により強固に固定できるようになる。なお、ここで言及する内壁傾斜面１１０ｄ及び外壁傾斜面１２０ｃの傾斜角とは、水平面（図４に示すＸ軸方向）に対する傾斜角の大きさを言うものとする。また、内壁傾斜面１１０ｄと外壁傾斜面１２０ｃの傾斜角に関して「略同一」とは、完全に同一な角度から０〜５度程度の微量な差分を有する角度の範囲を言うものとする。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造１００をこのような構成とすることによって、撹拌翼固定構造１００で撹拌翼１０を回転軸２に固定する際に、撹拌翼１０の突起部１３を第１の軸固定部１１０の溝部１１１に嵌合させて、撹拌翼１０が空転しないように、撹拌翼１０を第１の軸固定部１１０に支持・固定する。そして、撹拌翼１０を支持・固定する第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに向けて、外壁傾斜面１２０ｃが設けられる第２の軸固定部１２０を連結部材となるボルト１２２とナット１２３、１２５を介して、楔のようにねじ込むことによって、第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄが絞り込まれるので、第２の軸固定部１２０が回転軸２に強固に固定されるようになる。このため、第２の軸固定部１２０に支持・固定される第１の軸固定部１１０を介して、撹拌翼１０が回転軸２に確実に固定されるようになる。

このような撹拌翼固定構造１００を用いることによって、撹拌翼１０を回転軸２に固定する際に、溶接作業や、回転軸にキー溝を施す作業をすることなく、撹拌翼１０の空転や脱落を未然に防ぎながら取り付けることができる。また、回転軸２への撹拌翼１０の取り付け位置を所望の高さ位置に可変とすることができる。すなわち、回転軸２の所望の高さ位置に撹拌翼１０を容易に、かつ、強固に固定することができる。

また、本実施形態では、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０を２つに分割可能な構成としているので、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０を回転軸２に取り付ける際に、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０を回転軸２の端部から通す必要がなくなる。このため、他の撹拌翼２０、３０（図１参照）が溶接等で固定されていることに影響されず、一体成型されている場合のように、交換するために切断等の作業をする必要がなくなるので、取り付け作業や交換作業が容易になり、コスト的にも有利となる。なお、本実施形態では、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０を２つに分割可能な構成としているが、構成パーツ数は、２つに限定されず、例えば、３つ以上のパーツに分割する構成としてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定方法の概略について、図面を使用しながら説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定方法の概略を示すフロー図である。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定方法は、撹拌翼固定構造１００を用いて撹拌翼１０を回転軸２の所望の高さ位置に取り付けて固定する。本実施形態では、ボス部１１の外周面１１ｃに撹拌羽根部１２が立設される撹拌翼１０を回転軸２に取り付ける際に、まず、ボス部１１を回転軸２に取り付けて、当該回転軸２の所定の位置にボス部１１を介して撹拌翼１０を仮固定する（工程Ｓ１１）。このとき、ボス部１１に設けられている仮止め用ボルト１６（図２参照）を用いて、回転軸２に撹拌翼１０のボス部１１を仮固定する。なお、当該仮止め用ボルト１６は、撹拌翼１０の自重との差分の力に耐えられる強度を有することが好ましい。

回転軸２に撹拌翼１０を仮固定したら、次に、回転軸２に第１の軸固定部１１０を取り付ける（工程Ｓ１２）。本実施形態では、第１の軸固定部１１０の頂部側には、撹拌翼１０のボス部１１に設けられる突起部１３に嵌合可能な溝部１１１が形成されているので、当該溝部１１１にボス部１１の突起部１３を嵌合させることによって、第１の軸固定部１１０で撹拌翼１０を支持しながら固定する。また、撹拌翼１０を支持・固定した第１の軸固定部１１０は、次工程Ｓ１３で第１の軸固定部１１０を底面側から第２の軸固定部１２０を回転軸２に取り付けるまでの間、仮止め用ボルト１１５をねじ込んで、仮止め用ボルト１１５の先端を回転軸２に当接させることによって、仮固定される。

回転軸２に第１の軸固定部１１０を取り付けたら、次に、回転軸２に第２の軸固定部１２０を取り付ける（工程Ｓ１３）。本実施形態では、回転軸２の外径と略同一の内径を有する軸孔部１２０ｄが回転軸２に嵌合可能に構成され、かつ、第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄと当接する外壁傾斜面１２０ｃが外周面側に設けられる第２の軸固定部１２０を回転軸２に取り付ける。そして、内壁傾斜面１１０ｄと外壁傾斜面１２０ｃとを嵌合させて第１の軸固定部１１０を底面側から支持しながら、第１の軸固定部１１０を介して撹拌翼１０を回転軸２に固定する。

回転軸２に第２の軸固定部１２０を取り付けたら、次に、第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃの下端側から外向きに延在するフランジ部１２１と第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂとの距離を調整可能な連結部材を介して接合する（工程Ｓ１４）。本実施形態では、ボルト１２２とナット１２３、１２５を連結部材として、第２の軸固定部１２０のフランジ部１２１と第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂとの距離を調整しながら接合している。

このため、第１の軸固定部１１０の底面１１０ｂの雌ねじ孔１１６にねじ込まれたボルト１２２に対して、下側のナット１２３を上向きに移動させることによって、第２の軸固定部１２０の外壁傾斜面１２０ｃが第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに向けて、楔のようにねじ込まれるので、第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄが絞り込まれる。これによって、第２の軸固定部１２０が回転軸２により強固に固定されるようになる。

その後、第１の軸固定部１１０の連結部材となるボルト１１３とナット１１４による接合強度を増大させる（工程Ｓ１５）。具体的には、第１の軸固定部１１０に第２の軸固定部１２０を近づける方向にボルト締めをした後に、更に、２つの部材が連結部材を介して接合して構成される第１の軸固定部１１０を一体とするためのボルト締めを増し締めする。

このようにボルトを増し締めすることによって、分割された第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄがより強固に絞られるようになる。このため、当該第１の軸固定部１１０の内壁傾斜面１１０ｄに外壁傾斜面面１２０ｃが当接する第２の軸固定部１２０の軸孔部１２０ｄが更に絞られて、撹拌翼１０をより強固に回転軸２の所望の高さ位置により確実に固定することができる。

また、本実施形態では、前述したように、回転軸２の上方から撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、第２の軸固定部１２０の順に組み立てることにより、撹拌翼１０は、自重で第１の軸固定部１１０側に押し付けられるので、同様に撹拌翼１０の突起部１３も溝部１１１に押し付けられて嵌合される。このため、撹拌翼１０が回転軸２から外れることや、空転するリスクが低減される。なお、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０の材質として、鋼材、ライニングを施した鋼材、チタン材、耐食性のオーステナイト系ステンレス材等を使用することができる。

さらに、本実施形態では、前述したように、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０は、２つに分割可能な構成であり、撹拌翼１０と第１の軸固定部１１０の分割面が互いに直交し、かつ、第１の軸固定部１１０と第２の軸固定部１２０の分割面が互いに直交するように、回転軸２に取り付けられている。このように、撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０の分割面がそれぞれ互いに直交するように、取り付けることによって、これら撹拌翼１０、第１の軸固定部１１０、及び第２の軸固定部１２０を回転軸２に取り付ける際に加わる圧力を分散させることができる。

上述したように、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定方法は、撹拌翼１０を回転軸２に取付ける際に、溶接することなく、回転軸２にキー溝を施さず、撹拌翼１０の空転や脱落が無く取り付けられ、しかも、回転軸２への撹拌翼１０の取付け位置を所望の高さ位置に変えられるので、その工業的価値は極めて大きい。

次に、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造及び撹拌翼固定方法について実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造及び撹拌翼固定方法に係る試験条件として、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造を適用した実施例と、当該撹拌翼固定構造を適用しない比較例を所定の期間、操業させた後における撹拌翼の不具合の有無をモーター負荷の変動に基づいて確認した。

実施例及び比較例において、撹拌翼、第１の軸固定部、及び第２の軸固定部は、それぞれ２分割のタイプのものを使用し、回転軸の径が１５４．４ｍｍ（１５０．０ｍｍφの鋼棒に腐食防止のためのライニング溶射材料であるサーフェロイの厚みが１ｍｍ以上）のものを共通して使用した。一方、比較例では、第１の軸固定部の内壁面がテーパーの無い部材を使用し、回転軸への固定は、第１の軸固定部を一体化するためのボルト締めで兼用して、第２の軸固定部を使用しなかった。

実施例では、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造を適用した撹拌装置を使用して、溶融撹拌槽で１８カ月操業したが、撹拌翼の脱落、空転等の不具合は、特に観察されなかった。これに対して、比較例では、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造を適用せずに、溶融撹拌槽で操業したが、１カ月後にモーターの負荷が急激に低下し、撹拌翼の脱落あるいは空転の兆候が観察された。このため、操業を停止し、撹拌翼を確認したところ、撹拌翼が所定の位置から脱落していた。これらの実施例及び比較例から、本発明の一実施形態に係る撹拌翼固定構造を用いて撹拌翼を回転軸に固定することによって、撹拌翼の脱落、空転等の不具合を解消されることが分かった。

なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、撹拌翼及び撹拌翼固定構造の構成、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１ 混合撹拌層、２ 回転軸、３ モーター、４ 溶融層、１０ 撹拌翼、１１ ボス部、１１ｃ 外周面、１２ 撹拌羽根部、１３ 突起部、１４ ボルト（連結部材）、１５ ナット（連結部材）、１６ 仮止め用ボルト、１７ 座金、１７ａ 係止部、１００ 撹拌翼固定構造、１１０ 第１の軸固定部、１１０ａ （第１の軸固定部の）頂部、１１０ｂ （第１の軸固定部の）底面、１１０ｃ （第１の軸固定部の）外周面、１１０ｄ 内壁傾斜面、１１１ 溝部、１１２ フランジ部、１１３ ボルト（連結部材）、１１４ ナット（連結部材）、１１５ 仮止め用ボルト、１１６ 雌ねじ孔、１１７ 座金、１１７ａ 係止部、１２０ 第２の軸固定部、１２０ａ （第２の軸固定部の）頂部、１２０ｂ （第２の軸固定部の）底面、１２０ｃ 外壁傾斜面、１２０ｄ 軸孔部、１２１ フランジ部、１２２ ボルト（連結部材）、１２３ ナット（連結部材）、１２４ ボルト孔、１２５ ナット（連結部材）、Ｓ１１ 撹拌翼を回転軸に固定する工程、Ｓ１２ 第１の軸固定部を回転軸に取り付ける工程、Ｓ１３ 第２の軸固定部を回転軸に取り付ける工程、Ｓ１４ 第１の軸固定部と第２の軸固定部を接合する工程、Ｓ１５ 第１の軸固定部の連結部材による接合強度を増大させる工程

Claims (7)

1. ボス部の外周面に撹拌羽根部が立設される撹拌翼を回転軸に取り付ける撹拌翼固定構造であって、
   前記ボス部の前記外周面に少なくとも１つ設けられる突起部に嵌合可能な溝部が頂部側に形成され、該突起部と該溝部を嵌合させて前記撹拌翼を支持しながら固定する第１の軸固定部と、
   前記回転軸の外径と略同一の内径を有する軸孔部が該回転軸に嵌合可能に構成され、前記第１の軸固定部を底面側から支持しながら該第１の軸固定部を介して前記撹拌翼を前記回転軸に固定する第２の軸固定部と、を備え、
   前記第１の軸固定部の内周面側には、頂部側に向けて縮径するように形成される内壁傾斜面が設けられ、
   前記第２の軸固定部の外周面側には、頂部側に向けて縮径するように形成されて前記内壁傾斜面と当接する外壁傾斜面と、該外壁傾斜面の下端側から外向きに延在するフランジ部が設けられ、
   前記第１の軸固定部の底面と前記フランジ部は、該底面と該フランジ部との距離を調整可能な連結部材を介して接合されることを特徴とする撹拌翼固定構造。
2. 前記第２の軸固定部の前記フランジ部には、ボルト孔が設けられ、
   前記第１の軸固定部の前記底面には、前記ボルト孔に対向する位置に雌ねじ孔が設けられ、
   前記連結部材となるボルト及びナットを介して、前記第１の軸固定部の前記底面に設けられる前記雌ねじ孔と前記第２の軸固定部の前記フランジ部の前記ボルト孔を連結して、前記底面と前記フランジ部との距離を調整しながら、前記第１の軸固定部と前記第２の軸固定部を接合することを特徴とする請求項１に記載の撹拌翼固定構造。
3. 前記内壁傾斜面の傾斜角と前記外壁傾斜面の傾斜角は、略同一の大きさであり、かつ、前記外壁傾斜面の長さは、少なくとも前記内壁傾斜面の長さ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌翼固定構造。
4. 前記ボス部は、前記回転軸の中心線を含み、前記突起部の重心を通過する面で２つに分割され、連結部材を介して前記突起部が接合されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撹拌翼固定構造。
5. 前記第１の軸固定部及び前記第２の軸固定部の少なくとも何れか一方は、前記回転軸の中心線を含む面で２つに分割され、連結部材を介して接合可能な構成となっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撹拌翼固定構造。
6. ボス部の外周面に撹拌羽根部が立設される撹拌翼を回転軸に取り付ける撹拌翼固定方法であって、
   前記ボス部を前記回転軸に取り付けて、該回転軸の所定の位置に前記ボス部を介して前記撹拌翼を仮固定する工程と、
   前記ボス部の前記外周面に少なくとも１つ設けられる突起部に嵌合可能な溝部が頂部側に形成され、かつ、頂部側に向けて縮径するように形成される内壁傾斜面が内周面側に設けられる第１の軸固定部を前記回転軸に取り付けて、前記溝部を前記突起部と嵌合させて該第１の軸固定部で前記撹拌翼を支持しながら固定する工程と、
   前記回転軸の外径と略同一の内径を有する軸孔部が該回転軸に嵌合可能に構成され、かつ、頂部側に向けて縮径するように形成されて前記内壁傾斜面と当接する外壁傾斜面が外周面側に設けられる第２の軸固定部を前記回転軸に取り付けて、前記内壁傾斜面と前記外壁傾斜面とを嵌合させて前記第１の軸固定部を底面側から支持しながら該第１の軸固定部を介して前記撹拌翼を前記回転軸に固定する工程と、
   前記第２の軸固定部の前記外壁傾斜面の下端側から外向きに延在するフランジ部と前記第１の軸固定部の底面との距離を調整可能な連結部材を介して接合する工程と、を含むことを特徴とする撹拌翼固定方法。
7. 前記第１の軸固定部は、前記回転軸の中心線を含む面で２つに分割され、連結部材を介して接合可能な構成となっており、
   前記第２の軸固定部の前記フランジ部と前記第１の軸固定部の前記底面とを前記連結部材を介して接合した後に、前記第１の軸固定部の前記連結部材による接合強度を増大させる工程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の撹拌翼固定方法。

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