JPH0331408Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、岩石、鉱石等を衝撃破砕する衝撃式
破砕機用打撃子に係り、特に打撃子の交換頻度の
低下を図つた衝撃式破砕機用打撃子に関する。

従来技術 従来の衝撃式破砕機は第８図に示す概略断面図
のように構成されている。

例えば、衝撃式破砕機１の側部上方に設置され
た原料供給口２より破砕室３内に投入された原石
は、主軸４のまわりに回転する回転ロータ５の外
周に固設された打撃子６によつて衝撃破砕され
る。

この回転ロータ５に当つて跳ね飛ばされた原石
は、破砕室３の上部に設けられた第１反発板７に
取り付けられたライナ７ａに衝突して破砕され、
跳ね返つてくる原石は、更に回転してくる次の打
撃子６によつて打撃破砕される。そして、跳ね飛
ばされた原石は、破砕室３の上部に設けられた第
２反発板８に取り付けられたライナ８ａによつて
より一層細かく破砕される。

このような従来の衝撃式破砕機の場合、一体物
として形成される打撃子６には、一般に高クロム
鋳鉄、または高マンガン鋳鋼やクロムモリブデン
鋳鋼のような硬質の金属材料が用いられている。

しかしながら、このような打撃子６では、破砕
対象となる供給原石側にも同じく硬質の鉱物等が
含まれていることによつて、硬い供給原石との間
で衝撃が繰り返されると、第９図のように順次摩
耗してゆくこととなる。

即ち、第９図イに示すように、初期形状が実線
で示すような形状であつた打撃子６の先端部６ａ
は、第９図ロに複数本の破線で示すように次第に
摩滅し、丸みを帯びた形状に変形してしまう。

従来の衝撃式破砕機では、この状態で打撃子を
廃棄するのは不経済であるとの見地から、第９図
ハに示すように打撃子６を表裏反転させて、第９
図ニに破線で示すように摩耗が進行するまで使用
を継続する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このように、従来の衝撃式破砕機では、その打
撃子の耐摩耗性が十分ではなかつたので、打撃子
先端が摩耗し丸みを帯びてくると、被破砕物が正
面衝突しにくくなり、破砕能力が低下するのと、
交換のためのコスト上昇が大きいという欠点があ
つた。また上記のような表裏反転を含めた交換頻
度は、例えば骨材用岩石の破砕において1.5〜３
ケ月に１回で、100Kg前後の打撃子を取り換える
作業は極めて過酷であつた。

また、打撃子の摩耗を軽減させるために、打撃
子先端部に硬質のセラミツクスや超硬合金等の耐
摩耗片を取り付けることも考えられるが、耐摩耗
性を考えた材料の選択と寸法形状を無視してかか
る耐摩耗片を単に取り付けるのみでは、打撃子の
寿命を打撃子の単価の上昇に比較して延ばすこと
ができないといつた問題があり、通常の重負荷の
衝撃式破砕機には実用化されていない。

従つて本考案が目的とするところは、耐摩耗性
が高く、従つて交換頻度の低下を図ることのでき
る衝撃式破砕機用打撃子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案が採用する主
たる手段は、その要旨とするところが、ケーシン
グの内側に設けられた主軸のまわりに回転する回
転ロータと、上記回転ロータの外周部に固設され
た複数の打撃子と、上記回転ロータの周囲に適当
距離隔てて設けられた反発板とを具備し、回転す
る打撃子に跳ね飛ばされた原料をこの打撃子と上
記反発板とに衝突させて破砕する衝撃式破砕機用
の打撃子において、上記打撃子又は、この打撃子
に着脱自在に取り付けられる接合台に熱溶融によ
り接合される超硬材料片の内、少なくとも最外側
の超硬材料片の回転ロータ周方向の厚みを回転ロ
ータの半径方向外側ほど厚くした点にかかる衝撃
式破砕機用打撃子である。

〔作用〕

最も衝撃の大きい打撃子先端部が超硬材料によ
り構成されているので、長期の使用によつても、
ほとんど打撃子の断面形状が変わらず、常に一定
の破砕能力が保持でき、また第８図の９に示すハ
ンマ外周とシユートの〓間が変わらないので、そ
こから原料がこぼれ落ちることもなく反発板〓間
の調整（従来は７〜10日に１回程度必要）が不要
であり、破砕をもつぱら打撃子が受持つことにな
り、破砕機への負荷（ライナの摩耗）が大幅に軽
減される。

また、打撃子が回転ロータ半径方向外側ほどそ
の厚さが厚くなつているので、使用できないよう
に摩耗が進むまでの期間（交換周期）が長くな
る。特に摩耗の激しい外周部程、超硬材料片の厚
さを厚くし、逆に摩耗の少ない部分の厚さを減少
させたので、超硬材料片の使用量を少なくし、材
料費当りの寿命を増長させることに成功した。

〔実施例〕

続いて添付した図面を参照して本考案を具体化
した実施例に付き説明し、本考案の理解に供す
る。

ここに第１図は本考案の一実施例に係る打撃子
に関するもので、同図ａはその側断面図、同図ｂ
はその正面図（右半分のみ）、第２図ａ，ｂ，ｃ
はそれぞれ同打撃子の変形例を示す第１図ａ相当
図である。

尚、以下の実施例は本考案実施の具体的例示に
すぎず、本考案の技術的範囲を限定する性格のも
のではない。

第１図ａ及びｂにおいて、打撃子１０は打撃子
本体１１と、この打撃子本体１１の段部１２に形
成されたインロー部１３，１３…に装着された複
数の接合台１４，１４，…と、各接合台１４，１
４，…にそれぞれ鑞付けにより固着された超硬チ
ツプ１５，１５，…とにより構成されており、各
接合台１４，１４，…はボルト１７，１７，…に
よつて打撃子本体１１に着脱自在に固着されてい
る。

上記超硬チツプ１５の接合台１４への接合は、
サンドイツチ鑞（銅板を２枚の銀鑞で挟んだクラ
ツド材）を用いて鑞付けしてある。この他、HIP
を用いた加圧溶融接合、電子ビーム、レーザ等に
よる溶接方法その他熱溶融により接合を行つても
よい。

上記超硬チツプ１５は超硬材料片の一例であ
り、上記インロー部１３，１３，…は衝撃による
接合台１４，１４，…の緩みを防止すると共に、
遠心力による大きい負荷がボルト１７にかからな
いようにするためのものである。

上記超硬チツプ１５，１５，…及びこれを取り
付けた接合台１４，１４，…は回転ロータ５の半
径方向及びその主軸４の方向にそれぞれ複数に分
割されている。第１図、第２図の例では、接合台
１個に１個の超硬チツプが取り付けられている
が、１個の接合台に２以上の超硬チツプを取り付
けてもよく、これらの超硬チツプや接合台を回転
ロータの半径方向及び又は主軸方向に分割しない
場合も考えられる。

また、超硬チツプ１５，１５，…は回転ロータ
５の最外周部側の超硬チツプ１５ｂの回転ロータ
５の円周方向の厚みが回転ロータ５の半径方向外
側ほど厚くなるように、超硬チツプ１５ｂが全体
として楔状に形成されている。尚内周部側の超硬
チツプ１５ａの厚さは図示の例では一定である
が、超硬チツプ１５ｂと同様に楔状に形成しても
よい（第２図ａ）。

超硬チツプ１５ｂ，１５ｂ，…はその先端部が
図に破線Ｘで示したように摩耗する傾向がある
が、上記のように超硬チツプ１５ｂが楔状である
ことから、摩耗の最も激しい先端部（厚肉部）の
耐用期間が延び、長期に使用することが可能とな
つた。

超硬チツプ１５の形状は、図示の如く正面視で
四角形とすることができるほか、円形とすること
も可能であり、岩石破砕時の角縁部への応力集中
を防止するため、4R程度の面取りを施すことが
望ましい。これは接合面角部の残留歪除去にも効
果を発揮する。

超硬チツプ１５の材質としては、いわゆる超硬
合金の全てを含むものである。このような超硬合
金は、例えばタングステンカーバイドWCが母体
となつて、これにチタンカーバイドTiC、タンタ
ルカーバイドTaC、ニオビウムカーバイドNbC、
バナジウムカーバイドVC、モリブデンカーバイ
ドMo₂C、窒化チタニウムTiNなどが適量に混合
されたものが含まれ、結合剤としては、コバルト
Coがもつとも多く使用されている。

超硬チツプ１５の材質として例えばK20（JIS
Ｂ 4104）を選択することにより寿命比／コスト
比＞１を達成することができた。

この実施例に示した打撃子１０の場合、摩耗寿
命は従来の27Cr鋳鉄製打撃子の６倍以上を得た。

ただし、超硬チツプ１５は脆性材料である限り
絶対破損しないという保証はないので、あらかじ
め岩石強度、超硬チツプ強度のワイブル分布を考
慮した破損確率計算で処理量に対する破損数を予
想し、負荷試験などのプルーフテストにより破損
するであろうチツプを前もつて取り除くようにし
た。

これにより、使用中にチツプが不定期に破損す
るという不都合を回避できたが、取り除いた超硬
チツプの数は数個と極めて少数であることも判つ
た。

一方産物の粒度分布は超硬チツプ初期形状時、
超硬チツプ摩耗時共に一定しており、破砕能力の
低下もないことが判つた。

第２図に示した変形例は、超硬チツプの使用量
をできるだけ減らして、摩耗寿命を延ばす工夫を
したもので、より経済的となる。

第２図ａに示した打撃子１０ａは上段の超硬チ
ツプ１５ｃと下段の超硬チツプ１５ｄとを上下対
称形状に形成し、上段の超硬チツプ１５ｂが摩耗
した時、上下反転させて、寿命を倍増させるよう
にしたものである。

また同図ｂに示した打撃子１０ｂは、更に摩耗
形状に沿わせるよう上段チツプの１５ｅの接合面
の傾斜を大きくしたものである。このように接合
面の傾斜を大きくすると、摩耗が進んだ時、摩耗
面と接合面とのなす角度が第１図や第２図ａに比
べ、より鋭角となりやすく、欠けを招く恐れがあ
る。そこでこの例では頂面側に面取りを設ける配
慮をしたものである。

また、同図ｃに示した打撃子１０ｃは、打撃子
本体１１に直接超硬チツプ１５ｇ，１５ｈを接合
し、接合台１４に要する費用分だけコストダウン
を図つたものであが、超硬チツプの損傷の心配の
ない供給物が小さい粒形調整用又は製砂用の衝撃
式破砕機に適した打撃子である。

上記のように打撃子本体１１に超硬チツプを直
接接合したものの変形例として、第３図及び第４
図に示したものが揚げられる。第３図に示した打
撃子１０ｄでは、打撃子本体１１ｄの先端部に分
割しない横一文字状の超硬チツプ２１ｄを鑞付け
したものである。打撃子と原料との衝突は、ほと
んど打撃子の最外周部に集中して起こるので、上
記のような打撃子１０ｄは衝撃の少ない粒形調整
用又は製砂用の衝撃式破砕機に用いる打撃子に適
している。但しこの場合、第３図ａに示すよう
に、回転ロータ外周部ほど超硬チツプの幅が広く
なつている点は、第１図及び第２図に示した実施
例と同様である。

また、第４図ａ及びｂに示した打撃子１０ｅ及
び１０ｆでは、打撃子本体１１ｅ及び１１ｆの先
端打撃面部を多少回転方向へ突出させ、その部分
に側断面楔形の超硬チツプ２１ｅ及び２１ｆを鑞
付けしたものである。

上記のように本考案では、超硬チツプの形状が
回転ロータ外周ほどこの回転ロータの円周方向の
幅を広くした断面楔状となつているが、かかる構
造では衝撃による超硬チツプの割れや欠けの面か
ら許容される限界形状がある。この点に着き第５
図乃至第７図を参照して、以下に説明する。

即ち、実際に衝撃式破砕機を運転した場合の超
硬チツプや接合台における摩耗は、第５図に示す
ように進行する。即ち、使用の初期の段階では超
硬チツプ２１ｇの先端角部が摩耗面ａのように摩
耗し、それと共に接合台２０ｇの頂部２２ｇも
徐々に摩耗していく。更に使用状態が継続される
と、超硬チツプ２１ｇの先端部は、ｂ，ｃのよう
に摩耗して行き、やがてｄで示すように摩耗面が
接合台２０ｇとの接合面２３ｇにまで達する。こ
の時、接合台２０ｇの頂部２２ｇは、d′のように
元の頂部２２ｇに対して約15゜内側に入つた面ま
で摩耗する。これより更に使用が継続されると摩
耗面はｅ及びe′へと進行していく。

第６図は原料の打撃頻度分布と粒度分布を考慮
して、原料が超硬チツプに衝突した時に滑りによ
つて失われる運動エネルギーが摩耗速度に比例す
るものとして理論的に摩耗形状の変化をシミユレ
ーシヨンによつて計算して得たもので、第５図に
示した実際の摩耗形状の変化と良く合致してい
る。

本考案では、例えば第５図に示した接合面２３
ｇを２３g′（10゜）や、２３g″（20゜）のように傾斜
させたり、又は第４図ｂに示すように超硬チツプ
２１ｆの打撃面を傾斜させることにより、超硬チ
ツプの回転ロータ円周方向の幅を回転ロータ外周
程広くするようにしたものであるが、例えば上記
第５図のように摩耗面がｄの位置まで進行した状
態を考えた場合、上記摩耗面ｄの先端部から当該
摩耗面ｄに接して引いた接線ｆと、前記接合面と
のなす角φは接合面２３を２３ｇ→２３g′→２３
g″（0゜→10゜→20゜）のように変化させた時、前記接
線ｆと接合面とのなす角度は、φ₀→φ₁→φ₂のよ
うに減少し、超硬チツプの先端が鋭角となつて接
合面との接触部に応力集中による欠けを生じやす
くなる。

このように超硬材料の使用量を節約するために
設定する接合面の角度（第７図におけるθ）は、
超硬チツプの欠けや割れの発生に大きく影響を与
える。

また、厚さｔのチツプに衝撃力Ｐで原料が衝突
した際、超硬チツプの表面に発生する引張力応力
σは有限要素法の解析にすれば σ＝ｋ（Ｐ／t²） で表されるので、超硬チツプの最小厚みｔ（第７
図）をある程度以上に薄くすると、超硬チツプの
割れが頻発することになる。

このような点から上記最小厚さｔを２mm〜10mm
の範囲で、また接合面の傾斜角θを0゜〜30゜の範
囲で種々変化させたものの組み合わせにより超硬
チツプの試作品を作り、これによつて超硬チツプ
の欠け具合を実験してまとめたのが第７図であ
る。この時の実験状件は、回転ロータの周速を
28m／ｓ、原料寸法を50〜０mm、生産量を140t／
ｈとした。

上記第７図において●は超硬チツプに使用に耐
えない割れを生じたことを示し、△は超硬チツプ
の端部に実際の破砕運転には支障のない程度の欠
けを生じたことを示している。また〇は欠け及び
割れの全く生じない条件を示している。

第７図から明らかに理解されるように接合面の
傾斜角度θを3゜〜25゜に設定すると共に、超硬チ
ツプの最小厚みｔを３mm程度に設定すると、境界
部分で多少の欠けが生じるものの十分に長期の使
用に耐え得るような超硬チツプが得られることが
わかつた。

上記第７図に示された結果を更に分析すると、
最小厚さｔが３mmの場合には、接合面の傾斜角θ
を3゜から25゜まで変化させた場合、いずれも多少
の欠けが生じている。これは超硬チツプの厚さ限
界に基づくもので、これらの場合の全ての欠けは
破砕面側に生じたものであつた。

また、接合面の傾斜角θが25゜の場合には、超
硬チツプの厚さを３mmから７mmまで変化させてた
場合、いずれも多少の欠けが発生した。これは前
記第５図に示した接線ｆと接合面とのなす角度φ
が鋭角となり、超硬チツプ上段の接合面２３との
接点に応力集中が生じ、この部分に欠けが生じる
ためである。

更に、最小の厚みを確保する限り接合面の傾斜
角θを多少傾けた方が超硬チツプの最外周部の厚
みが大きくなるため、割れや欠けに対して有利で
ある。接合面の傾斜角θを3゜した場合、最小厚さ
ｔが３mm及び５mmで欠けを生じ、７mmで欠けを生
じなくなり、また上記傾斜角θが5゜の場合、最小
厚さｔ＝３mmで欠けを生じ、５mm以上では欠けを
生じないのはこのような理由によるものと思われ
る。

従つて、以上の実験例から割れや欠けを全く生
じないのは最小厚さｔが５mm以上で、且つ接合面
の傾斜角θが5゜〜20゜の範囲であることが明らか
となつた。

尚、上記実験において使用した超硬チツプの材
質はK20であつた。

本考案の場合、超硬チツプの断面形状を回転ロ
ータの中心側から外周側に向かつてその円周方向
の厚みを大きくする方法としては、大別して第４
図ａのように接合面を傾斜させる場合と、同図ｂ
のように衝撃面を傾斜させる場合が考えられる。

第４図ａに示したものについては、既に述べた
ものであるが、第４図ｂに示した例では、接合面
２３ｆが回転ロータの半径方向と一致しているの
で、超硬チツプの断面形状を第４図ａと同じよう
に扇型にした場合でも、破線で示す摩耗面の接線
と接合面２３ｆとのなす角φが第４図ａに示すも
のよりも大きくなり、その分欠けの生じる可能性
が減少する。但し上記のように衝撃面を回転ロー
タ中心方向に向けて傾斜させたために、この衝撃
面に当つて跳ね飛ばされた岩石が回転ロータに取
り付けられた隣の打撃子頂部母材に衝突する可能
性があり、その面から上記衝撃面の傾斜角度には
制限がある。このような衝撃面の前傾角度は実験
によれば、例えば20゜程度までは問題ないが、25゜
を越えると隣接する打撃子の背面母材に摩耗が観
察され、25゜程度が限度であることがわかつた。

〔考案の効果〕

本考案は以上述べたように、ケーシングの内側
に設けられた主軸のまわりに回転する回転ロータ
と、上記回転ロータの外周部に固設された複数の
打撃子と、上記回転ロータの周囲に適当距離隔て
て設けられた反発板とを具備し、回転する打撃子
に跳ね飛ばされた原料をこの打撃子と上記反発板
とに衝突させて破砕する衝撃式破砕機用の打撃子
において、上記打撃子又は、この打撃子に着脱自
在に取り付けられる接合台に熱溶融接合される超
硬材料片の内、少なくとも最外側の超硬材料片の
回転ロータ周方向の厚みを回転ロータの半径方向
外側ほど厚くしたことを特徴とする衝撃式破砕機
用打撃子であるから、超硬チツプの有害な割れの
生じない範囲で、その材料使用量を最小限に節約
でき、その分打撃子のコスト当りの寿命を延長す
ることができ、結果的に従来の高クロム鋳鉄等を
用いた衝撃式破砕機と比べ、ランニングコストを
大幅に低減することに成功したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る打撃子に関す
るもので、同図ａはその側断面図、同図ｂはその
正面図（右半分のみ）、第２図ａ，ｂ，ｃはそれ
ぞれ同打撃子の変形例を示す第１図ａ相当図であ
る。第３図ａ及びｂは本考案の他の実施例に係る
打撃子に関するもので、同図ａ及びｂは第１図ａ
及びｂに相当する図、第４図は第３図に示した打
撃子の変形例を示し、同図ａ及びｂは第３図ａ相
当図、第５図は実験により得られた打撃子先端部
の摩耗状況を示す部分側面図、第６図は計算によ
り得られた超硬チツプの摩耗状況を示す概念図、
第７図は超硬チツプの最小厚さと接合面の傾斜角
度を種々変更させた組み合わせにより得られる超
硬チツプにおける割れ欠けの発生状況を示すグラ
フである。また第８図は従来の衝撃式破砕機の一
例を示す側断面図、第９図は従来の打撃子の摩耗
の進行状態を示す説明図である。 符号の説明、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，
１０ｄ，２１ｄ，２１ｇ……打撃子、１１，１１
ｄ……打撃子本体、１３……インロー部、１４，
２０ｇ……接合台、１５，１５ａ〜１５ｈ，２１
ｄ，２１ｇ……超硬チツプ（超硬材料片）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ケーシングの内側に設けられた主軸のまわり
   に回転する回転ロータと、上記回転ロータの外
   周部に固設された複数の打撃子と、上記回転ロ
   ータの周囲に適当距離隔てて設けられた反発板
   とを具備し、 回転する打撃子に跳ね飛ばされた原料をこの
   打撃子と上記反発板とに衝突させて破砕する衝
   撃式破砕機用の打撃子において、 上記打撃子又は、この打撃子に着脱自在に取
   り付けられる接合台に熱溶融により接合される
   超硬材料片の内、少なくとも最外側の超硬材料
   片の回転ロータ周方向の厚みを回転ロータの半
   径方向外側ほど厚くしたことを特徴とする衝撃
   式破砕機用打撃子。 ２ 超硬材料片の回転ロータ半径方向の厚みを少
   なくとも３mmとし、超硬材料片の破砕面と接合
   台への接合面とのなす角度を３〜25゜とした実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の衝撃式破砕
   機用打撃子。