JP2005211823A - 原料の攪拌、混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 原料の性状に応じて、ミキサの回転速度を調整する。
【解決手段】搬送ベルト４の搬送面上に１または２以上のミキサ８が設置されている。搬送ベルト４は、攪拌、混合すべき原料を搬送ラインＬに沿って１方向に搬送するものであり、ミキサ８は、垂直軸９と、垂直軸９の下端に取り付けられた攪拌羽根１０とを有している。垂直軸９は、１方向に回転駆動され、攪拌羽根１０は、回転速度の大小にかかわらず、搬送ベルト４の直上で搬送面に向き合わせた状態に保持され、水平姿勢で垂直軸９と一体回転しつつ搬送ラインＬに沿って搬送されてきた原料を捏ね返しつつ攪拌する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚泥、泥土、建設発生土、堆肥など（以下原料という）を攪拌混合する装置に関するものである。

建築及び土木工事にともなって発生する建築発生土や浚渫土などの汚泥、泥土は、天日乾燥あるいはバックホウ等の建設機械を利用して軟弱な泥土に改良材を混合して土質改良が行われる。泥土が大量に発生する場合には土質改良装置のプラントを建築及び土木工事現場に設置して工事現場に発生した泥土に改良材を混合し、これを別に設けた貯蔵（養生）ヤードまで搬送するという方法が採られる。

泥土と改良材とを混合する方式を大別すると、バッチ混合方式と連続混合方式とに分類されるが、大量処理を行うには、連続混合方式によるのが望ましい。連続土質改良は、解砕・粒度調整の前処理と、改良材の混合処理とによって行われ、前処理への原泥土の搬入、前処理から混合処理への移送、混合処理からの搬出はコンベア装置によって行われる。

しかし、上記連続混合方式は土地又は床等に機器を据え付けて運転する方式であるため、複数の作業場間を移動させるには設置、分解等の作業を繰り返す必要があり、また、遠く離れた作業現場に設置するには機材運搬等の作業が必要になり使用場所に制限を受けるという課題があるとして無端キャタピラを装備した自走式車両の車体上で解砕・粒度調整の前処理と、改良材の混合処理を行うミキサ車が開発された。

たしかに自走式車両を用いて連続攪拌方式を行えば使用場所や連続処理の問題は解決できる。滞留時間を調節に関してミキサでは、上下の傾きにより調節すると、傾きの程度によっては比重の軽い泥土（水分の多い泥土）と比重の重い泥土とが分離しやすく一定品質の製品を生産することが困難であり、さらに、傾きとミキサの回転速度及び生産量（排出量）とは相互に関係し、また、泥土を攪拌する多数の混合羽根を設置した上記ミキサの混合胴は上部が開放されているために、泥土の量が部分的に偏ったり、オーバフローしたりして生産量の制御が困難になり、更に、混練装置が混練作業と移送を兼ねているため大きな駆動装置を必要とするという課題があるとして、この問題を解決するため原料の供給、製品の排出が容易で攪拌時間を自由に調整可能にすると共に、小さな駆動動力で、攪拌むらのない良質の改良土を適量だけ生産可能にし、かつ、コンパクトにして自走式車両に容易に搭載可能な半連続式混合攪拌装置を提案している。

この半連続式混合攪拌装置は、原料投入口と製品排出口とを有する函体と、前記原料投入口に投入された原料を製品排出口に搬送する搬送手段と、前記函体内部に原料の流れ方向に沿って設けられた複数台の混合攪拌機と、前記搬送手段を駆動する第１駆動手段と、前記混合攪拌機を独立に駆動する第２駆動手段と、第１駆動手段及び第２駆動手段を制御可能なコントローラとを具備し、該コントローラは投入された原料の混合攪拌時は該原料を前記函体内に滞留させて混合攪拌するように前記複数台の混合攪拌機を駆動制御するというものである（特許文献２参照）。

特許文献２に記載された半連続式混合攪拌装置によるときには、混合攪拌手段と原料搬送手段とを独立させて構成し、動力源を独立に制御可能にしていることから、個々の動力源は小さくて済み、かつ、混合攪拌の程度と出力量を独立して制御できるので良質な製品を適量得ることが容易になるという効果が強調されている。

この装置において、函体内部に原料の流れ方向に沿って設けられた複数台の混合攪拌機は、たとえば４個のミキサであり、各ミキサの回転軸は搬送ベルトの流れ（移動）方向と略９０度をなす角度に設けられ、表面に複数の刃物ホルダーが放射状に固設され、刃物ホルダーには、攪拌刃が脱着可能に固定されているのである。回転軸の両端が軸受けに支持され、その１端側に駆動モーターが連結されている。要するに回転軸は水平軸であり、攪拌刃は、垂直面内を正転あるいは逆転して搬送ベルト上の原料を叩打しつつ攪拌するのである。

しかしながら、このような攪拌方法によるときには、原料の性質に応じて十分に混合調整をすることが難しいのではないかと思われる。水平軸の周りを回転する攪拌刃によって原料を攪拌混合する効果は、原料を切断する作用と、原料を跳ね飛ばす作用とによって得られるから、攪拌刃を多段に設け、各刃を高速で回転させる限り、原料が細かく切断され、勢いよく飛ばされて均一混合が可能であるが、回転速度が遅いと、原料は切断されず、飛ばされないために原料は混合されにくいのである。

したがって多段のミキサを用いて軟質の原料を混合するかぎり特別に問題とならないにしても、原料が土砂や土塊のように比較的硬質で負荷が大きいために高速回転ができないときには、十分な混合は難しいものと考えられる。混合攪拌処理すべき原料の中には、比較的やわらかい汚泥、泥土や、比較的硬い砂、土砂、さらには建設発生土中に含まれるコンクリート塊、岩石のような塊状物が異物として含まれる場合があり、ミキサの攪拌刃を常に高速回転させるわけにはゆかず、原料の性状に応じてミキサの攪拌刃の回転速度を原料の性状に適した速さに調整しなければならない事情があるからである。
特開平９−５３２５５号公報 特開２００３−２３６３５６号公報

解決しようとする問題点は、上記半連続式混合攪拌装置のように搬送ベルト上を送られてきた原料を水平軸を中心に垂直面内で回転するミキサの攪拌刃を用いたのでは攪拌刃を高速回転させない限り、十分な攪拌混合効果が得られないこと、したがって、原料の性状によっては十分に攪拌混合できないという点である。

本発明は、垂直軸を中心に攪拌羽根を回転させつつ搬送ベルト上を送られてきた原料の攪拌混合を行うものであり、攪拌羽根を高速から低速まで自由に設定して原料を均一に攪拌混合できる点を主要な特徴とする。

本発明の原料攪拌装置は、搬送ベルト上を送られてくる原料の流れに対し、異物の噛込みが少なく、搬送ベルトの送り速度を制御して流量を調整するとともに攪拌羽根の回転数を制御して原料がどのような性質、性状であっても均一混合が可能であるという利点がある。

汚泥、泥土、建設発生土、堆肥などの原料を改良するために原料を均一に攪拌混合するという目的を、原料の搬送方向に沿って１軸または多軸に配置したミキサの攪拌刃根を水平姿勢で回転させつつ、搬送ベルト上を送られてきた原料を捏ね返すことによって実現した。

図１は、本発明装置をたとえば泥土に改良材を添加、混合して泥土を改質する例に適用した場合の実施例について説明する。図１（ａ）は本発明の基本的構成を示す平面図、（ｂ）は同側面図である。図２（ａ）に実機の平面図、（ｂ）に同側面図を示す。図において、装置本体１（図１，２は説明をわかりやすくするために機枠の図示を省略している）の長手方向の１端（先端）側にヘッドプーリ２、他端（基端）側にテールプーリ３を設置し、両プーリ２、３間に搬送ベルト４を掛け渡し、ヘッドプーリ２とテールプーリ３間の搬送ベルト４を複数のガイドプーリ５，５・・・によって要所を支え、駆動側となるヘッドプーリ２を駆動装置６で回転駆動して搬送ベルト４の上側行程に原料を１方向に搬送する搬送ラインＬを形成する。原料の搬送方向を矢印にて示している。

基端側の装置本体１には、搬送ベルト４の搬送面上に原料の第１投入口７ａ、第２投入口７ｂが、搬送ラインＬの上流側から順に設けられている。第１投入口７ａは、この実施例の場合原料、たとえば工事現場に発生した泥土の投入口であり、第２投入口７ｂは泥土を改質する改良材の投入口である。泥土の投入口となる第１投入口７ａは、必ずしも図１に示すようなホッパの形でなくてもよく、図２のように実質的に搬送ベルト４の搬送面が機外に開放され、工事現場に発生した泥土を原料として前段コンベア（図示略）などから搬送ベルト４上に搬入できればよい。

第２投入口７ｂの下流の機体１には、原料を攪拌混合するミキサ８が１〜多段に設置される。この実施例においてはミキサ８を４段に設置した例を示している。なお図１においては、ミキサ８を上流側から順に８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄとして区別している。各ミキサ８は、垂直軸９と、垂直軸９の下端に脱着可能に取り付けられた攪拌羽根１０とを有し、垂直軸９は、駆動装置１１に駆動されて１方向に回転し、攪拌羽根１０は、垂直軸９と一体回転し、搬送ベルト４の搬送面に向き合わされて水平姿勢で回転する羽根である。

攪拌羽根１０は垂直軸から放射方向に水平に張り出した少なくとも２枚あるいはそれ以上の枚数の羽根を有するものであり、羽根の数は混合すべき原料の種類、攪拌能力の大小に応じて選定する。また各ミキサ８の攪拌羽根１０を支える垂直軸９は、搬送ラインＬの中心線Ｏ―Ｏから交互に一定距離だけ左右にずれた位置に配列されている。

図２は、本発明装置の実機の外観、図３は図２のＡ−Ａ線断面、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図を示している。搬送ラインＬに沿って上流側から下流側に向けて搬送ラインの要所に配列された各段のミキサ８は、図４に明らかにしているとおり、ヘッドプーリ２と、テールプーリ３間で搬送ベルトを支える前後のガイドプーリ５，５の間隔内に配置されている。

図３に示すように搬送ベルト４は、装置本体１の機枠１２内に囲まれた空間に設置されたものであり、搬送ベルト４の上方は、機枠１２に開閉可能に支持された蓋体１３に覆われ、各段のミキサ８は、各ミキサ８ごとに蓋体１３に吊り下げられているものである。蓋体１３には昇降駆動装置（油圧シリンダ）１４が取り付けられ、昇降駆動装置１４の駆動により図５に示すように蓋体１３は、ヒンジ１５を中心に上方へ回動し、ミキサ８を上方に持ち上げて各段のミキサ毎に機枠１２を開閉する。

なお、装置本体１の内壁となる搬送ベルト４の左右側縁の機枠１２，１２およびミキサ８を吊り下げた蓋体１３の下面には、搬送ラインＬ上での原料の攪拌、混合時の騒音、振動の低減と、原料の付着による防食、さらには付着物の剥離を容易にするためゴム板などの緩衝性を有するライナー１６を張り付け、搬送ベルトの両側縁をガイドシール１７で支えて搬送ベルト４の両側のライナー１６を搬送ベルト４の搬送面に圧接し、ライナー１６と搬送ベルト４間からの原料の漏れを防止する。

次に本発明装置を用いて原料を攪拌混合する要領を図１，２を用いて説明する。蓋体１３を閉じ、各段のミキサ８の攪拌羽根１０を搬送ベルト４の直上で搬送面に向き合わせて水平姿勢に保持させ、搬送ベルト４の駆動装置６の電源を投入して搬送ベルト４を１方向に移動させ、且つ各段のミキサ８を駆動する駆動装置１１の電源を投入してミキサ８の攪拌羽根１０を回転させる。各ミキサ８の攪拌羽根１０を回転させるに際しては、隣接相互のミキサ８間で攪拌羽根１０の回転方向を互いに異ならせる。

隣接相互のミキサ８間で攪拌羽根１０の回転方向を互いに異ならせるとは、たとえば、図１において、第１段のミキサ８ａを左回転（正回転）させたときには、第２段のミキサ８ｂを右回転（逆回転）、第３段のミキサ８ｃを正回転させ、以下同様の要領で第４段のミキサ８ｄを逆回転させることである。

次に工事現場に発生した改良すべき汚泥、泥土あるいは建設発生土を原料として第１投入口７ａより、その定量ずつを搬送ベルト４上に投下し、続いて第２投入口７ｂより定量の改良材を連続的に投下する。図１において、搬送ベルト４上に投下された原料及び改良材は、搬送ラインＬに沿って装置本体１の基端側から先端側に搬送され、まず第１段のミキサ８ａの位置において攪拌羽根１０の正回転によって原料は攪拌され、改良材と混合される。原料は、以下同様に逆回転する第２段のミキサ８ｂ、正回転する第３段のミキサ８ｃ、逆回転する第４段のミキサ８ｄの順にそれぞれの攪拌羽根１０によって原料と改良材とが攪拌、混合され、改良土に改質されて搬送ベルト４の先端より次工程へ送り出される。

本発明において、隣接するミキサ８の攪拌羽根１０の回転方向を互いに異ならせたため、原料は正方向、逆方向の攪拌力を交互に受け、この結果、原料は捏ね返され、１〜数段のミキサ８を経由する間に改良材と均一に混合される。また、各段のミキサ８の攪拌羽根１０の回転中心となる垂直軸の軸心を、搬送ラインの中心線にから一定距離だけ左右に交互にずらせたため、原料中に、もしコンクリート塊、岩石などの異物が含まれていたときには、その異物は各段のミキサの攪拌羽根に叩打されつつ攪拌羽根の外周に押し出され、攪拌羽根１０と、内壁のライナー１６間に形成される隙間を通して順次後段に送り出され、攪拌羽根の損傷は回避される。

また、攪拌羽根１０と、搬送ベルト４間に形成される隙間内に異物Ｒを噛みこんだときには、図４に示すように前後のガイドロープーリ５，５間で搬送ベルトが４‘のように撓み、搬送ベルト４と、攪拌羽根１０との間に異物Ｒの収納空間が形成されて攪拌羽根１０の破損は回避される。

なお、原料は各段のミキサ８の攪拌羽根１０の回転による剪断力、叩打力を受け、その勢いで原料の一部は円周方向あるいは上方に飛散するが、搬送ベルト４の両側は機枠のライナー１６で塞がれ、上方は蓋体のライナー１６の面で塞がれているため、原料が外部に漏れることがなく、飛散した原料は両側及び上方のライナー１６に衝突して騒音や振動は低減される。

搬送ベルト上に投下された原料の攪拌混合作業終了後、図５に示すように蓋体１３を開き、ミキサ８を上方に持ち上げて搬送面の清掃、ミキサ８の清掃を行う。搬送面から飛散してライナー面に付着している原料はライナー面を払拭して容易に剥離でき、ミキサ８は、蓋体１３と一体に持ち上げられて装置本体１外に取り出されるためにその清掃は容易である。

図６は、搬送ラインの要所の同一円周上の位置に配列した１組をなす２以上のガイドプーリ２５、２５、・・・に搬送ベルト２４を支えて搬送ベルト２４の搬送面を曲面に変形させて保形させた例である。各段のミキサ２８には、垂直軸２９の下端に搬送面の曲面に沿う形状に湾曲させた攪拌羽根４０を取り付けている。各段のミキサ２８の垂直軸２９を搬送ラインの中心線から交互に左右に位置をずらせて設置し、搬送ベルト２４は各段のミキサ２８の設置位置をはずして各組のガイドプーリに支持させる点は先の例と同じである。

この例によれば、各段のミキサの攪拌羽根の回転により周方向に跳ね飛ばされた原料は、重力によって自ずから搬送面の曲面に沿って搬送ラインの中心線上に戻され、原料を有効に捏ね返すことができる。以上実施例においては、泥土に改良材を添加、混合して泥土を改質する例について説明したが２以上の原料を混合する場合、たとえば２以上の堆肥を混合する場合にもまったく同様に適用できるのは言うまでもない。

本発明によれば、各段のミキサの攪拌羽根は垂直軸に支えられ、搬送ベルトの搬送面に近接して水平姿勢で回転させるため、垂直姿勢で回転させる攪拌羽根とは異なり、搬送面を送られてきた原料の層内で攪拌羽根を回転させつつ攪拌混合を行うため、低速で回転させても攪拌混合機能が低下することがない。したがって本発明によれば、原料の種類に応じて必要な回転速度を設定し、また、搬送ベルトの送り速度を自由に設定して原料を連続的に効率よく混合することができる。

本発明は連続式の原料攪拌、混合装置であり、車両に搭載することも可能であり、建設現場に多量に発生する汚泥、泥土、建設発生土に改良材を添加して改良土に改質する作業、２種類以上の堆肥を混合する用途その他の原料を攪拌、混合する用途に用いて能率よく処理できる。

（ａ）は本発明装置の基本構成を示す平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は本発明装置の実施例の外観を示す平面図、（ｂ）は同側面図である。 図２（ａ）のＡ―Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 蓋体を開いた状態を示す図である。 搬送ベルトの搬送面を曲面とした場合の例を示す図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ ヘッドプーリ
３ テールプーリ
４ 搬送ベルト
５ ガイドプーリ
６ 駆動装置
７ａ 第１投入口
７ｂ 第２投入口
８ ミキサ
９ 垂直軸
１０ 攪拌羽根
１１ 駆動装置
１２ 機枠
１３ 蓋体
１４ 昇降駆動装置
１５ ヒンジ
１６ ライナー
１７ ガイドレール
２５ ガイドプーリ
Ｌ 搬送ライン

Claims (8)

1. 搬送ベルトの搬送面上に１または２以上のミキサを設置した原料の攪拌、混合装置であって、
   搬送ベルトは、攪拌、混合すべき原料を搬送ラインに沿って１方向に搬送するものであり、
   ミキサは、垂直軸と、垂直軸の下端に取り付けられた攪拌羽根とを有し、
   垂直軸は、１方向に回転駆動され、
   攪拌羽根は、搬送ベルトの直上で搬送面に向き合わせた状態に保持され、垂直軸に駆動され、水平姿勢で回転しつつ搬送ラインに沿って搬送されてきた原料を捏ね返しつつ攪拌するものであることを特徴とする原料の攪拌、混合装置。
2. 攪拌羽根は、放射方向に張り出した少なくとも２枚あるいはそれ以上の枚数の羽根を有し、混合すべき原料の種類、攪拌能力の大小に応じて垂直軸に脱着可能に取り付けられるものであることを特徴とする請求項１に記載の原料の攪拌、混合装置。
3. ミキサは、搬送ラインの上流側から下流側に向けて少なくとも２段以上設置され、各段のミキサの攪拌羽根を支える垂直軸は、搬送ラインの中心線上から交互に左右にずれた位置に配列されているものであることを特徴とする請求項１に記載の原料の攪拌、混合装置。
4. 互いに隣接する上流側ミキサの攪拌羽根の回転方向と下流側ミキサの攪拌羽根の回転方向とは、互いに異ならせたことを特徴とする請求項３に記載の原料の攪拌、混合装置。
5. 各段のミキサは、ヘッドプーリと、テールプーリ間で搬送ベルトを支える前後のガイドプーリの間隔内に配置されているものであることを特徴とする請求項３に記載の原料の攪拌、混合装置。
6. 搬送ベルトの上方は、機枠の一方に開閉可能に支持された蓋体に覆われ、各段のミキサは、各ミキサごとに蓋体に吊り下げられ、蓋体を開くことによりミキサは搬送ベルトの上方に持ち上げられるものであることを特徴とする請求項１または３に記載の原料の攪拌、混合装置。
7. 装置本体の内壁となる搬送ベルトの左右側縁の機枠およびミキサを吊り下げた蓋体の下面には、搬送ライン上での原料の攪拌、混合時の騒音、振動の低減と、原料の付着による防食、さらには付着物の剥離を容易にするためゴム板などの緩衝性を有するライナーが張り付けられていることを特徴とする請求項１または３に記載の原料の攪拌、混合装置。
8. 搬送ベルトは、円周方向に配列した１組のガイドプーリに支えられて搬送面に曲面が形成され、
   ミキサは、垂直軸の下端には搬送面の曲面に沿う形状に湾曲させた攪拌羽根を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の原料の攪拌、混合装置。

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