特許 7425044 旋動式岩石破砕機用の油圧マントル組立システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-22

(45)【発行日】2024-01-30

(54)【発明の名称】旋動式岩石破砕機用の油圧マントル組立システム

(51)【国際特許分類】

   B02C 2/04 20060101AFI20240123BHJP

【ＦＩ】

B02C2/04 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021510918

(86)(22)【出願日】2019-09-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-12

(86)【国際出願番号】 AU2019051002

(87)【国際公開番号】W WO2020073077

(87)【国際公開日】2020-04-16

【審査請求日】2022-09-02

(31)【優先権主張番号】2018247208

(32)【優先日】2018-10-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU

(73)【特許権者】

【識別番号】509123840

【氏名又は名称】テクノファースト インダストリーズ プロプライエタリー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＥＣＨＮＯＦＡＳＴ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＰＴＹ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】バックネル、ジョン ウェントワース

(72)【発明者】

【氏名】バックネル、ロバート ウェントワース

【審査官】山田 陸翠

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４６－０１３５５３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１２／１７１７７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１５５２０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１４－５０８９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１７０２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２９２９９４０（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０２Ｃ ２／００－ ２／１０

Ｆ１６Ｂ ３１／０４

Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋動式岩石破砕機用の油圧マントルシステムであって、前記システムは、
フランジ、および、前記フランジに隣接する雄ねじを有する主軸と、
側面を有するとともに、前記主軸の前記雄ねじにねじ込まれる雌ねじを有する環状ナット本体と、
前記環状ナット本体の前記側面と摺動可能に係合する側面を有する環状油圧ピストンと、
上側ネック部および下側端部を有し、前記主軸が前記上側ネック部を通って延びる環状マントルと、
前記環状ナット本体上に配置された環状カバーと、を備え、
前記環状カバーは、前記環状ナット本体にボルトで固定され、
前記環状マントルの前記上側ネック部は、前記主軸の前記フランジと前記環状油圧ピストンとの間で圧縮され、
前記環状ナット本体の上面は、それぞれロックねじを受け入れる複数の貫通ねじ孔を含み、
前記環状油圧ピストンの上面は、それぞれロックねじの先端を受け入れる複数の止まり穴を含み、
前記環状ナット本体の上面は、充填媒体の通過を可能にする油圧アクセス穴を含む、システム。

【請求項2】

高圧内側シールおよび高圧外側シールが、前記環状ナット本体と前記環状油圧ピストンとの間に油圧シールを提供する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記環状油圧ピストンの下端は、前記環状マントルの上端を受け入れる凹部を画定する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記環状マントルの上端の外径は、前記油圧ピストンが係合する前記環状ナット本体の側面の外径よりも大きい、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記環状マントルの上端の内径は、前記油圧ピストンが係合する前記環状ナット本体の側面の外径よりも大きい、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記油圧アクセス穴はプラグで封止され、前記プラグは、油圧作動油ニップルおよびアダプタと交換可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

Ｏリングが、前記環状ナット本体および前記油圧ピストンの外側面を、前記環状カバーの内側面に対してシールする、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記環状ナット本体の上面は、スパナをボルトで固定可能とする穴を有する、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、旋動式岩石破砕機におけるマントルを組み立てるためのシステムおよび方法、特に、旋動式岩石破砕機のマントルシステムの組み立ておよび分解中に引張力（ｔｅｎｓｉｌｅ ｆｏｒｃｅ）を加えるためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

岩石破砕機は、岩石の種類および要求される最終用途に応じて、大きな岩石を小さな岩石、砂利または粉末にするために、鉱業用途で一般的に使用される。旋動式岩石破砕機は、投入した岩石を中央の穴に導く、凹面として知られる漏斗状の破砕室を採用する一般的なタイプの破砕機である。マントルシステムは、中央の穴の内側に吊り下げられており、主軸と、主軸に取り付けられたマントルと、を含む。

【0003】

主軸は、一般に、破砕室の下方の作動システムに接続され、作動システムは、ベルトまたは偏心歯車を使用することにより、破砕室の下端の近傍において、旋回運動によって主軸およびマントルを揺動させる。岩石は、凹面とマントルとの間に形成された開口部を通過する前に、徐々に小さなサイズに砕かれる。

【0004】

旋動式岩石破砕機は、多くの場合、巨大な機械であり、毎時８０００トンを超える材料を処理することができる。したがって、マントルと破砕室とは一般に、頑丈な耐摩耗性プレートを含め、非常に頑丈でなければならない。

【0005】

マントルは、一般に、ヘッドナットとして知られる、直径１２００ｍｍを超えることもある大きなねじナットによって主軸に固定され、このねじナットは主軸にねじ込まれる。通常の使用中、凹面、マントルおよびヘッドナットが著しく摩耗し、交換が必要になる場合がある。破砕室に対する岩石の破砕作用は、一般に、マントルを塑性変形させて軸方向に長くし、ヘッドナットに大きな張力を加える。

【0006】

システムにおける塑性変形に起因して、ヘッドナットを緩めてマントルを交換することは、一般に、時間のかかる、危険で、費用のかかるプロセスである。マントルの交換プロセスの間の破砕機の関連する停止時間と生産性の損失は、多くの場合、プロセスの全体的なコストを大幅に増加させる。

【0007】

さらに、それらの大きいサイズのために、ヘッドナットを旋動式破砕機の本体内の限られた空間で締めたり緩めたりするのが通常は難しい。したがって、ナットの取り外し技術には、ヘッドナットの周囲に突起を溶接し、ハンマー、破城槌、さらには掘削機アームのロックブレーカーツールでナットを叩くことが含まれる。他のヘッドナット取り外しプロセスでは、酸素アセチレン切断トーチを使用して、ヘッドナットの下に配置された「トーチリング」を燃焼させる。これにより、リングが崩壊し、ヘッドナットへの負荷が軽減される。そのような慣行は、作業を行わなければならない条件と空間的制限のために困難で危険である。多くの場合、エポキシ硬化化合物が、マントルを内側コーンに固定するために使用される。火炎切断トーチを使用すると、化合物が発火し、火災や健康被害を引き起こす可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、旋動式岩石破砕機用の改良されたマントル組立システムが必要である。
本発明の目的は、先行技術の１つまたは複数の欠点を克服および／または軽減すること、あるいは消費者に対し有用なまたは商業的な選択を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の態様では、それが唯一または最も広い態様である必要はないが、本発明は、旋動式岩石破砕機用の油圧マントルシステムにあり、同システムは、
フランジ、および、前記フランジに隣接する雄ねじを有する主軸と、
側面を有するとともに、前記主軸の前記雄ねじにねじ込まれる雌ねじを有する環状ナット本体と、
前記環状ナット本体の前記側面と摺動可能に係合する側面を有する環状油圧ピストンと、
上側ネック部および下側端部を有し、前記主軸が前記上側ネック部を通って延びる環状マントルと、を備え、
前記環状マントルの前記上側ネック部は、前記主軸の前記フランジと前記環状油圧ピストンとの間で圧縮される。

【0010】

好ましくは、前記システムは、前記環状ナット本体上に配置された環状犠牲カバーをさらに含む。
好ましくは、前記環状ナット本体の上面は、それぞれロックねじを受け入れる複数の貫通ねじ孔を含む。

【0011】

好ましくは、前記環状油圧ピストンの上面は、それぞれロックねじの先端を受け入れる複数の止まり穴を含む。
好ましくは、高圧内側シールおよび高圧外側シールが、前記環状ナット本体と前記環状油圧ピストンとの間に油圧シールを提供する。

【0012】

好ましくは、前記環状油圧ピストンの下端は、前記環状マントルの上端を受け入れる凹部を画定する。
好ましくは、前記環状マントルの上端の外径は、前記油圧ピストンが係合する前記環状ナット本体の側面の外径よりも大きい。

【0013】

好ましくは、前記環状マントルの上端の内径は、前記油圧ピストンが係合する前記環状ナット本体の側面の外径よりも大きい。
好ましくは、前記環状ナット本体の上面は、複数の油圧作動油アクセス穴を含む。

【0014】

好ましくは、前記複数の油圧作動油アクセス穴は、プラグでそれぞれ封止され、それらのプラグは、油圧作動油ニップルおよびアダプタと交換可能である。
好ましくは、Ｏリングが、前記犠牲カバーの内側面に対して、前記環状ナット本体および前記油圧ピストンの外側面を分離する。

【0015】

好ましくは、前記犠牲カバーは、前記環状ナット本体にボルトで固定される。
好ましくは、スパナが、前記環状ナット本体の上面にボルトで固定可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のいくつかの実施形態に係る、旋動式岩石破砕機用の組立済みマントルシステムの一部破断側面斜視図である。

【図2】図１の組立済みマントルシステムの一部破断側面図である。

【図3】図１のマントルシステムの油圧ナットアセンブリの上面分解斜視図である。

【図4】図１のマントルシステムの油圧ナットアセンブリの一部破断側面図である。

【図5】犠牲カバーを取り外した状態での、図１のマントルシステムの油圧ナットアセンブリの更なる一部破断側面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るスパナの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を理解するのを支援し、当業者が本発明を実用化することを可能にするために、本発明の好ましい実施形態が添付の図面を参照して、例示としてのみ以下に説明される。
本発明は、油圧式岩石破砕機用の油圧式マントルシステムに関する。本発明の要素は、図面に簡潔なアウトライン形式で示され、本発明の実施形態を理解するために必要な特定の詳細のみを示しているが、本明細書に照らして当業者には自明であろう過度の詳細によって開示が乱雑にならないようにしている。

【0018】

この特許明細書では、「第１の」および「第２の」、「左側の」および「右側の」、「上方の（ａｂｏｖｅ）」および「下方の（ｂｅｌｏｗ）」、「上部の（ｔｏｐ）」および「下部の（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上側の（ｕｐｐｅｒ）」および「下側の（ｌｏｗｅｒ）」、「後部の」、「前部の」および「側部の」などの形容詞は、１つの要素または方法ステップを別の要素または方法ステップに対して定義するためにのみ使用され、それらの形容詞によって記述される特定の相対位置またはシーケンスを必ずしも必要としない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」や「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」などの単語は、要素または方法ステップの排他的なセットを定義するためには使用されない。むしろ、そのような単語は、本発明の特定の実施形態に含まれる要素または方法ステップの最小セットを単に定義するだけである。

【0019】

一態様によれば、本発明は、旋動式岩石破砕機用の油圧マントルシステムとして定義され、このシステムは、
フランジ、および、前記フランジに隣接する雄ねじを有する主軸と、
側面を有するとともに、前記主軸の前記雄ねじにねじ込まれる雌ねじを有する環状ナット本体と、
前記環状ナット本体の前記側面と摺動可能に係合する側面を有する環状油圧ピストンと、
上側ネック部および下側端部を有し、前記主軸が前記上側ネック部を通って延びる環状マントルと、を備え、
前記環状マントルの前記上側ネック部は、前記主軸の前記フランジと前記環状油圧ピストンとの間で圧縮される。

【0020】

本発明のいくつかの実施形態の利点は、旋動式岩石破砕機の摩耗しかつ変形したマントルを安全に、迅速に、かつ効率的に交換できることを含む。作業者は、摩耗した岩石破砕機マントルを主軸に固定している損傷しかつ変形したナットを切断するために切断トーチを使用する必要がしばしばあった従来技術の「加熱および叩打」技術に頼ることなく、岩石破砕機の主軸に隣接する限られたスペースで安全に作業することができる。油圧による締め付けと緩めのプロセスを採用することにより、ひどく損傷したり変形したりしたマントルでも簡単に取り外して交換することができる。

【0021】

図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、旋動式岩石破砕機用の組立済みマントルシステム１００の一部破断側面斜視図である。システム１００は、主軸１０５、マントル１１０、および油圧ナットアセンブリ１１５を含む。

【0022】

油圧ナットアセンブリ１１５は、環状ナット本体１２５に固定された犠牲カバー１２０を備える。環状ナット本体１２５は、主軸１０５の雄ねじ１３０にねじ込まれている。環状油圧ピストン１３５は、環状ナット本体１２５と摺動可能に係合する。マントルの上側ネック部分１４０は、主軸１０５のフランジ１４５と環状油圧ピストン１３５との間で圧縮される。

【0023】

当業者によって理解されるように、いくつかの実施形態によれば、フランジ１４５は、マントルの上側ネック部分が圧縮される様々な形状または構成要素を含むことができる。たとえば、一部の破砕機の主軸は通しボルトと複数のテーパ構成要素とを含み、テーパ構成要素は、それらの重量とヘッドナットの張力とによって保持される。

【0024】

図２は、組み立てられたマントルシステム１００の、一部破断側面図である。示されるように、マントル１１０の上端（ｕｐｐｅｒ ｅｄｇｅ）２０５は、油圧ピストン２１５の下側凹部２１０に受け入れられる。

【0025】

図３は、油圧ナットアセンブリ１１５の上面分解斜視図である。犠牲カバー１２０を所定の位置に固定するために、ソケットねじ３０５が、犠牲カバー１２０の孔３１０を通って延在するとともに、環状ナット本体１２５の上面３２０の穴３１５にねじ込まれる。

【0026】

上面３２０はまた、例えばプラグによって封止される油圧アクセス穴３３０を含む。アクセス穴３３０は、組み立ておよび分解中に充填媒体（ｃｈａｒｇｉｎｉｇ ｍｅｄｉｕｍ）（通常は油）の通過を可能にする。穴３３０は、破砕機の操作中は塞がれる。さらに、複数のロックねじ３３５が、上面３２０を通ってねじ込まれるとともに、上面３２０の周囲に配置される。

【0027】

図４は、油圧ナットアセンブリ１１５の一部破断側面図である。油圧ピストン２１５の下側凹部２１０が明確に示されている。また、ロックねじ３３５用の環状ナット本体１２５のねじ孔４１５、およびロックねじ３３５の先端を受け入れる油圧ピストン１３５の止まり穴も示されている。

【0028】

上側Ｏリング４０５は、犠牲カバー１２０の内側面に対して環状ナット本体の外側面をシールする。そして、下側Ｏリング４１０は、犠牲カバー１２０の内側面に対して油圧ピストン２１５の外側面をシールする。

【0029】

また、高圧内側シール４２５および高圧外側シール４３０は、環状ナット本体１２５と環状油圧ピストン１３５との間に油圧シールを提供する。内側シール４２５は、環状ナット本体１２５に固定されており、油圧ピストン１３５の軸方向変位中に油圧ピストン１３５の内面に摺動するように係合する。一方、外側シール４３０は、油圧ピストンに固定されており、油圧ピストン１３５の軸方向変位中に環状ナット本体１２５の外面に摺動するように係合する。油圧ピストン１３５の内面と係合する環状ナット本体１２５の外面の軸方向高さは、油圧ナットアセンブリ１１５の最大ストロークを規定し、この最大ストロークは、例えば、いくつかの実施形態では１２ｍｍに制限される。

【0030】

油圧ピストン１３５は、図４においてはゼロストロークで示されている。使用中、ピストン１３５が環状ナット本体１２５から軸方向に離れるように移動すると、高圧内側シール４２５および外側シール４３０は、トロイダル形ピストンキャビティ内の油圧流体を封止する。

【0031】

図５は、犠牲カバー１２０を取り外した状態での、油圧ナットアセンブリ１１５の更なる一部破断側面図である。アダプタ５０５が、環状ナット本体１２５にねじ込まれていることが示され、油圧作動油ニップル５１０が、アダプタ５０５にねじ込まれていることが示されている。

【0032】

いくつかの実施形態によれば、環状マントル１１０の上端２０５の外径は、油圧ピストン１３５が係合する環状ナット本体１２５の側面の外径よりも大きい。
さらに、いくつかの実施形態によれば、環状マントル１１０の上端２０５の内径は、油圧ピストン１３５が係合する環状ナット本体１２５の側面の外径よりも大きい。これは、例えば、図５に示されている。ここで、環状ナット本体１２５の外側側面の半径ｒ’は、環状油圧ピストン１３５の内側側面と係合し、油圧ピストン２１５の下側凹部２１０の外側側面の半径ｒ”は、環状マントル１１０の上端２０５の内側面と係合し、ここで、ｒ”＞ｒ’である。

【0033】

上記の相対寸法は、ロックねじ３３５から環状マントル１１０の上端２０５への荷重の直接伝達を提供するのを助け、マントル１１０が著しい摩耗および変形を受けた後でも、マントルシステム１００の容易な分解を助ける。

【0034】

図６は、本発明の一実施形態に係るスパナ６００の上面図である。ボルト（図示せず）は、スパナ６００の孔６０５を通って配置され、環状ナット本体１２５の上面３２０の穴３１５にねじ込まれることができる。これにより、スパナ６００のハンドル６１０に力を加えることにより、環状ナット本体１２５を容易に回転させることができる。

【0035】

マントルシステム１００の組み立て中、マントル１１０は、最初に、主軸１０５上でかつフランジ１４５に対して配置される。次に、環状ナット本体１２５へのアクセスを提供して同環状ナット本体１２５の回転を可能にするために、環状ナット本体１２５からソケットねじ３０５を外してカバー１２０を上方にスライドさせることによって、犠牲カバー１２０が油圧ナットアセンブリ１１５から取り外される。

【0036】

次に、スパナ６００が、環状ナット本体１２５の上面３２０にボルトで固定される。スパナ６００のハンドル６１０に力を加えることにより、ナット本体１２が、主軸１０５の雄ねじ１３０にしっかりとねじ込まれて、油圧ピストン１３５をマントル１１０の上端２０５に押し付ける。次に、ナット本体１２５は、油圧ナットアセンブリ１１５の油圧ロックを防ぐために、１／４から１／２回転だけ後退させられる。

【0037】

次に、プラグが油圧アクセス穴３３０から取り外され、アダプタ５５０および油圧作動油ニップル５１０が上面３２０に取り付けられる。次に、スパナ６００が取り外され、スパナ６００の着座を可能にするために以前に取り外されたすべてのロックねじ３３５が交換される。

【0038】

次に、油圧作動油ニップル５１０が、油圧ポンプ（図示せず）に接続される。次に、ポンプを操作して、油圧ナットアセンブリ１１５を適切な圧力、例えば７００ｂａｒ（１０，０００ｐｓｉ）までゆっくりと油圧充填する。

【0039】

適切な圧力に達した後、ロックねじ３３５が手動で油圧ピストン１３５にねじ込まれる。次に、ポンプのリリーフバルブがゆっくりと開かれることによって、油圧ナットアセンブリ１１５内の油圧が低下し、油圧によって生成された引張力がロックねじ３３５に伝達される。次に、ポンプが油圧作動油ニップル５１０から切り離され、アダプタ５０５およびニップル５１０が取り外され、油圧アクセス穴３３０が適切なねじ付きプラグで封止される。

【0040】

最後に、犠牲カバー１２０が、油圧ナットアセンブリ１１５に対して再度組み付けられ、環状ナット本体１２５にボルトで固定される。
マントルシステム１００の分解は、本質的に上記の逆であり、油圧装置の接続を可能にするよう犠牲カバー１２０が取り外され、そしてロックねじ３３５への負荷を解放するように油圧充填される。ロックねじ３３５を後退させると、充填圧力が解放されて、アセンブリに対する張力が解除される。油圧装置が何らかの理由で故障した場合、ロックねじ３３５を段階的に後退させて手動で負荷を解放することができ、したがって、さらなる安全性および確実な機能を提供する。

【0041】

当業者は、本発明の実施形態の様々な構成要素が、鋼、鋼合金および他の金属合金を含む様々な高強度材料で作製され得ることを理解するであろう。
本発明の様々な実施形態の上記の説明は、関連技術の当業者に説明する目的で提供される。網羅的であること、または本発明を単一の開示された実施形態に限定することを意図するものではない。本発明に対する多数の代替例および変形例は、上記の教示の当業者には明らかであろう。したがって、いくつかの代替の実施形態が具体的に議論されてきたが、他の実施形態は、当業者によって明らかであるか、または比較的容易に展開されるであろう。したがって、この特許明細書は、ここで論じられた本発明のすべての代替、修正、および変形、ならびに上記の発明の精神および範囲内にある他の実施形態を包含することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】