JP4516361B2 - 解砕分級装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造後に鋳造品と分離した鋳物砂など単粒子が凝集あるいは付着した塊状物を解砕して単粒子を分級する解砕分級装置に関する。

鋳造後の鋳型から鋳造品と分離した鋳物砂、自動車の解体で発生するシュレッダーダスト、廃棄物処理で発生する残渣などは、単粒子が凝集した塊状物、あるいは金属などの非解砕物に付着した塊状物となっており、これらの単粒子を含む被解砕物を解砕機、スクリーン、集塵機などを利用して単粒子を分離することが行われている。

例えば、自動車用鋳物工場の鋳造ラインでは、各鋳造ラインで注湯後の鋳型をばらして回収された鋳物砂が、分別されることなく回収砂ホッパー、解砕機、スクリーン、集塵機などで構成される大型再生前処理設備に搬送され、まとめて大量処理されていた。

自動車用鋳物工場では、技術の進歩により鋳造ライン毎に生産する鋳物製品に最適な鋳型、中子が使用され、異なる鋳造ライン毎に鋳物砂の異なる粒度構成で最適化されている。そのため、従来の回収された鋳物砂を分別することなく大量処理する大型再生前処理設備では次に述べる問題がある。

すなわち、解砕、分級された鋳物砂は、分別することなく処理されるため、工場全体の回収鋳物砂が平均化されて、ライン毎の鋳物砂の最適条件と異なる鋳物砂となり、この鋳物砂が条件の異なるラインに供給されるなど、各鋳造ラインの最適化を妨げる現象が生ずる。

また、生産品目により各鋳造ラインが独立して稼動するため、例えば、小容量の鋳造ラインのみ稼動して鋳物砂の発生が多くない場合でも大型再生前処理設備が運転されるため、エネルギーの無駄が生ずる。

これらの問題を解決するために、特許文献１には、自硬性鋳物砂を小さい塊状にする第１次粉砕装置、ガラと鋳物砂に分離するスクリーンなどの分離装置、さらにガラを鋳物砂単粒子に粉砕する第２次粉砕装置などを配置した自硬性鋳物砂の再生前処理装置が開示されている。
特開２００３−３４０５４５号公報

しかしながら、前記特許文献１の再生前処理装置は、１次粉砕装置、２次粉砕装置、スクリーンなどの複数の機械を配置した構成のため、装置が大型になるという問題がある。また、粉砕装置の分離用のスリット部に、回収砂に含まれるアルミニュウム片や鉄片が、スリット部に詰まる現象があり、自動で目詰まりを解消する機構を組込むことが困難という問題がある。

さらに、粉砕槽にセラミック製球状体を装入して粉砕するので、セラミック製球状体の衝撃力が単粒子に作用して単粒子自体が破砕されて体積粉砕が生じ、鋳物砂の最適粒度分布が得られなくなる場合がある。

そこで、本発明は、コンパクトな１台の装置で単粒子を含む被解砕物を解砕分級できる解砕分級装置を提供するものである。

本発明の解砕分級装置は、単粒子を含む被解砕物を振動する円筒状容器からなる解砕室で解砕して分級する解砕分級装置において、解砕室の壁から解砕室の中心に向けて張り出した、解砕室の振動により解砕物を下方から上方へ搬送する螺旋状の螺旋状搬送路が設けられ、最上段の螺旋状搬送路上に解砕室の壁から解砕室の中心に向けて搬送方向を斜めに横切るとともに、螺旋状搬送路との間でスリットを形成し、スリットを通過した単粒子を円筒状容器の外側に設けられた搬送樋へ移動させ、スリットを通過しない被解砕物を解砕室に落下させるゲートが配置されていることを特徴とする。

本発明により、ゲートが形成するスリットにより単粒子が分離されるとともに、未解砕物は解砕室に戻されて繰り返し解砕されるので、解砕と分級を同時に実施することができる。さらに、小さい処理能力（例えば、約１００ｋｇ／ｈ〜２０００ｋｇ／ｈ程度）の装置で解砕と分級を同時に行うことができるのでコンパクトな設備とすることができる。

また、解砕されることのない湯口などの金属類などの非解砕物を、ゲートを上下に手動または自動で垂直移動または回転させることでゲートを開き、装置外に排出することができる。

また、スリットが金属片などの未解砕物で目詰まり現象が生じた場合には、スリットを開いて目詰まりを解消する機構を設けることで連続的な運転が可能になる。

本発明の一実施例としてシェル鋳物砂の解砕分級について説明する。

図１は本発明の解砕分級装置を組み込んだ処理設備を示し、（ａ）は同平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。図１において、被解砕物となる鋳造後の鋳型をばらして回収されたシェル鋳物砂は、ホッパー１に投入され、ホッパー１の下部に配置された振動フィーダ２により解砕分級装置３へ投入される。ホッパー１及びフィーダ２は、コイルバネ４を介してフレーム５に支持され、シェル鋳物砂はバイブレータ６、７の振動により搬送されて解砕分級装置３に投入される。ホッパー１には解砕分級装置３の螺旋状搬送路１４に載らない塊状物が投入されるのを防止するために、スクリーン１ａが設けられている。

解砕分級装置３の円筒状容器８は、上部が開放された鋳物砂を投入する投入口９が形成され、円筒状容器８の内部空間が解砕室１０となる。

円筒状容器８の外側の下部には２基のバイブレータ１１が対向して配置され、解砕室１０を、例えば振動投射角度約３０〜６０度で振動させ、かつ解砕室円周部で振動強度を約１０Ｇ以上の振動力を与える。円筒状容器８は、バイブレータ１１により振動させるので架台１２にコイルバネ１３を介して弾性支持される。

解砕室１０の壁１０ａの内周面には、解砕室１０の中心に向けて水平ないしは内周面側にやや下向きに傾斜させて張り出した連続した螺旋状の鍔が高さ方向に設けられ、この螺旋状の鍔により螺旋状搬送路１４が形成される。螺旋状搬送路１４の張り出し量は、例えば、円筒状容器１０の内径が約８００ｍｍの場合、約１００ｍｍ程度にする。図１では、３段の螺旋状搬送路１４が形成されている。

バイブレータ１１により円筒状容器８が振動することにより、シェルガラ及びシェル砂は解砕室１０の壁面１０ａに押し付けられながら、螺旋状搬送路１４に載って下から上に向けて矢印で示す方向に輸送されていく。この時、シェルガラは相互に、またシェルガラと螺旋状搬送路１４及び解砕室１０の壁１０ａとの間で相互に擦りもみ作用を受け、シェルガラは表面粉砕作用を受けながらシェル砂の単粒子に解砕される。なお、本発明の解砕分級装置３は、解砕室１０には、セラミックスボールなどの粉砕媒体を使用する必要がないので、衝撃力が単粒子に作用せず、単粒子自体が半分に破砕されるなどの体積粉砕が生じない。したがって、処理完了した単粒子は、使用前の鋳造ラインのシェル砂とほぼ同等の粒度分布のものを得ることができる。

図２は本発明の解砕分級装置の分級部及びスリットを通過したシェル砂の搬送樋を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はゲートの斜視図、（ｃ）は搬送樋の斜視図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）において、螺旋状搬送路１４の最上段には、螺旋状搬送路１４上に解砕室１０の壁１０ａから解砕室１０の中心に向け、且つ矢印で示す搬送方向を斜めに横切るゲート１５が配置される。ゲート１５の下縁と螺旋状搬送路１４との間でシェル砂を通過させるスリット１６を形成する。ゲート１５は、手動あるいは自動で上下動あるいは回動可能に設けてスリット１６の高さを調整可能にする。

ゲート１５は搬送方向の上流側の端部は解砕室１０の壁１０ａに当接させる。ゲート１５の搬送方向下流側の端部は、解砕室側を螺旋状搬送路１４の縁に位置させ、搬送されてくるシェルガラを解砕室１０に落下させる落下壁１５ａを形成するとともに、解砕室１０の外側を壁１０ａ側に曲げて当接させることによりスリット１６を通過したシェル砂が螺旋状搬送路１４に戻らず後述の搬送樋１７へ案内させる案内壁１５ｂを形成する。

ゲート１５により、解砕作用を受けながら螺旋状搬送路１４を搬送されてきたシェルガラ及びシェル砂はゲート１５に達すると、小さい粒径のシェル砂はスリット１６を通過して矢印で示すように外側の搬送樋１７へ排出され、スリット１６を通過することのできない未解砕のシェルガラはゲート１５に沿って搬送され落下壁１５ａにより解砕室１０へ落下して繰返し解砕作用を受けることができる。

ゲート１５は螺旋状搬送路１４との間にシェル砂の粒径に応じて約１．５〜１０．０ｍｍのスリット幅を持つが、シェル砂が螺旋状搬送路１４上を振動で飛び上がりながら移動してスリット１６を通過するため、例えばスリット高さが約３ｍｍであるにもかかわらず、スリットを通過したシェル砂は、約５００μｍ以上の粒子割合は約０．５質量％程度であり、ほとんどが約５００μｍ未満である。

また、鋳造後に回収した鋳物砂に含まれる鋳物のアルミニュウム片などがスリット１６に詰まって目詰まりした場合には、ゲート１５を手動あるいは自動で開くことにより簡単に目詰まりを解消することができる。

図２（ｃ）、（ｅ）において、解砕室１０の壁１０ａの外周には最上部の螺旋状搬送路１４のレベルにスリット１６に通じる約半周の搬送樋１７が設けられる。搬送樋１７にはスリット１６を通過した約５００μｍ以上の粗粒子を分離するために、シェル砂の粒径、３２メッシュ（５００μｍ）の目開きのスクリーン１８を設け、このスクリーン１８で約５００μｍ以上の粗粒子を分離し、スクリーン１８を通過した約５００μｍ未満のシェル砂を搬送して砂取出口１９より取り出す。

粗粒子を搬送する搬送樋１７のスクリーン１８上の粗粒子搬送路１７ａは解砕室１０の壁１０ａに形成された開口２０に連通し、粗粒子は解砕室１０へ戻される。

表１は本実施例の結果を示す図である。本実施例では、スリット１６の高さを３ｍｍにして解砕分級した結果を示ものである。

表１より、本発明により新シェル砂と同等の粒度分布のシェル砂を回収できることが分かる。

鋳造後の鋳型をばらして回収したシェル鋳物砂には、湯口や鋳物の破片が混在する。これらは解砕されずに解砕室に残留する。したがって、解砕室にレベル計を設置し、一定以上のレベルまでこれらが滞留した場合にはレベル計により検知し、シェル鋳物砂の供給を止め、残留する有効なシェル砂の塊状物の解砕時間を経過した後、螺旋状搬送路上に設けた残留非有効塊状物の排出口を開いて排出する。

図３（ａ）は非解砕物の排出構造を示す平面図、（ｂ）は同断面図である。図２と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。

図３において、解砕室１０の壁１０ａには螺旋状搬送路１４に通じる開口からなる払出口２１が設けられ、この払出口２１の外側には払出シュート２２が設けられる。払出口２１には、回動により払出口２１を開閉する払出用ダンパ２１ａが設けられ、払出用ダンパ２１ａは駆動用シリンダ２３により開閉する。さらに、払出口２１の上流側の縁に螺旋状搬送路１４を遮断する回動可能な遮断用ダンパ２４が設けられ、遮断用ダンパ２４は駆動用シリンダ２５により回動する。

前記構成において、シェル鋳物砂の解砕が終わり、湯口や鋳物の破片などの残留する非解砕物を払い出す際には、払出用ダンパ２１ａを駆動用シリンダ２３で回動させて払出口２１を開くとともに、遮断用ダンパ２４を駆動用シリンダ２５で回動させて螺旋状搬送路１４を遮断する。その結果、螺旋状搬送路１４を搬送されてくる塊状物は遮断用ダンパ２４で遮られ払出口２１から払出シュートへ落下する。

本発明は、鋳造後の鋳型をばらして回収したシェル鋳物砂を解砕し、単粒子の分級に利用できる。

また、都市ごみなどの廃棄物を溶融処理するガス化溶融炉から排出される、未燃物や熱分解残渣などを解砕後分離する工程、非解砕物に付着する残渣を解砕作用で分離する工程に使用できる。

また、自動車シュレッダーダストなど、針金や電線屑（ワイヤーハーネス）が多く含まれる被解砕物の中から小粒子を目詰まり防止しながら分級する工程に使用することができる。

本発明の解砕分級装置を組み込んだ処理設備を示し、（ａ）は同平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。 本発明の解砕分級装置の分級部及びスリットを通過したシェル砂の搬送樋を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はゲートの斜視図、（ｃ）は搬送樋の斜視図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は非解砕物の排出構造を示す平面図、（ｂ）は同断面図である。

符号の説明

１：ホッパー
１ａ：スクリーン
２：振動フィーダ
３：解砕分級装置
４：コイルバネ
５：フレーム
６．７：バイブレータ
８：円筒状容器
９：投入口
１０：解砕室
１０ａ：壁
１１：バイブレータ
１２：架台
１３：コイルバネ
１４：螺旋状搬送路
１５：ゲート
１５ａ：シェルガラ落下壁
１５ｂ：案内壁
１６：スリット
１７：搬送樋
１７ａ：粗粒子搬送路
１８：スクリーン
１９：砂取出口
２０：開口
２１：払出口
２１ａ：払出用ダンパ
２２：シュート
２３：駆動用シリンダ
２４：遮断用ダンパ
２５：駆動用シリンダ

Claims (4)

1. 単粒子を含む被解砕物を振動する円筒状容器からなる解砕室で解砕して分級する解砕分級装置において、
   解砕室の壁から解砕室の中心に向けて張り出した、解砕室の振動により解砕物を下方から上方へ搬送する螺旋状の螺旋状搬送路が設けられ、最上段の螺旋状搬送路上に解砕室の壁から解砕室の中心に向けて搬送方向を斜めに横切るとともに、螺旋状搬送路との間でスリットを形成し、スリットを通過した単粒子を円筒状容器の外側に設けられた搬送樋へ移動させ、スリットを通過しない被解砕物を解砕室に落下させるゲートが配置されていることを特徴とする解砕分級装置。
2. ゲートの下端が上下動によりスリット高さ調節可能であることを特徴とする請求項１記載の解砕分級装置。
3. 搬送樋に単粒子を分離するスクリーンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の解砕分級装置。
4. 解砕室の壁に螺旋状搬送路に通じる、未解砕物を払い出す払出口が設けられ、この払出口を開閉する払出ダンパを設けるとともに、払出口の上流側に螺旋状搬送路を遮断可能な遮断用ダンパが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の解砕分級装置。

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