JP2007268522A - 洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】管路58の屈曲管部47には、土木用素材48の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面80aを有する被衝突体80を着脱自在に設けると共に、該被衝突体80の前方には、土木用素材48が滞留しにくい非滞留構造を設け、更に、前記管路58には、前記投入口59より流下する土木用素材48に圧力流体を吹きつける噴射ノズル51を設け、該噴射ノズル51には、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相74と、該気相74の周囲を取り囲む液体・気体の混合相75とから成る二相流体76によって、前記圧力流体を構成した。
【選択図】図4
Description
しかし、前記骨材用砂については、エッジ等と呼ばれる角部を有するため、その骨材を混合したコンクリートをミキサー車で運搬する場合には、回転するミキサーの内面に前記角部が当たって該内面が大きく摩耗する。特に、骨材用砂にセメント等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として多量に混入している場合、コンクリートの品質が悪化する。更に、前記再生素材についても同様であり、例えば、前記アスファルトガラは、骨材に樹脂やアスファルト等が異物として堅固に付着したり塊として多量に混入したものであって、このままでは品質が悪く、再生素材としての再利用が難しい。
そこで、このような骨材用砂、再生素材等に代表される土木用の素材(以下、「土木用素材」とする)については、骨材用砂の場合を例に挙げ、洗浄装置の管路内を洗浄水によって移送しながら、長い直管部や閉塞した排出口側端管部(以下、「屈曲管部」とする)において、土木用素材をこれらの管路の内壁に衝突させ、或いは土木用素材同士を互いに衝突させることにより角取りや異物除去を行うべく、土木用素材に連続的に洗浄や角取り処理等を施す技術が、公知となっている(例えば特許文献1参照)。
すなわち、請求項1においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設けたものである。
請求項2においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したものである。
請求項3においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、更に、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したものである。
請求項4においては、前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成するものである。
請求項5においては、前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成するものである。
請求項6においては、前記被衝突体は、土木用素材よりも高硬度の硬質部材から成るものである。
請求項7においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けるものである。
請求項8においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設するものである。
請求項9においては、前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とするものである。
請求項10においては、前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えるものである。
請求項11においては、前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とするものである。
請求項12においては、前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とするものである。
すなわち、請求項1においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設けたので、高速で移送中の土木用素材を、緩衝部を介さずに、被衝突面に向かって略垂直又は斜めに直接衝突させ、土木用素材が受ける衝撃力を著しく増加させることができ、土木用素材の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合や、多量の土木用素材を短時間で処理しなければならない場合等であっても、角取り処理を効率良く行うことができる。特に、土木用素材にセメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として土木用素材に多量に混入している場合であっても、その大きな衝撃力によって、異物を土木用素材から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、土木用素材の品質を更に向上させることができるのである。加えて、被衝突体に向かって移送中の土木用素材を、先に被衝突体に衝突して勢いよく跳ね返ってきた土木用素材とも激しく衝突させることができ、土木用素材の前記角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を強力に推し進めることができる。また、前記被衝突体は着脱自在に設けており、被衝突体の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置全体を交換せずに被衝突体のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項2においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したので、空気中への拡散が液体よりも速やかに起こる気相を圧力流体の噴射軸中心に位置させることができ、液相を主体とする従来の圧力流体とは異なり、噴射ノズルから噴出した圧力流体は、噴出直後には高速で管路内壁に向かって大きく拡がりながら、土木用素材を管路内壁まで運んで激しく衝突させるため、土木用素材が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を一層増加させ、土木用素材の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合や、多量の土木用素材を短時間で処理しなければならない場合等であっても、角取り処理を効率良く行うことができる。特に、土木用素材にセメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として土木用素材に多量に混入している場合であっても、衝撃力や衝突頻度の増加によって、異物を土木用素材から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、土木用素材の品質を更に向上させることができるのである。加えて、この圧力流体の外側面は液体・気体の混合相で取り囲んだ状態にあり、前記管路内壁は液体の層によって常に覆われるため、管路内壁が土木用素材から受ける衝撃による熱損傷を大きく抑制することができ、管路寿命を延ばして洗浄装置のメンテナンスコストの削減等を図ることができる。
請求項3においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、更に、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したので、空気中への拡散が液体よりも速やかに起こる気相を圧力流体の噴射軸中心に位置させることができ、液相を主体とする従来の圧力流体とは異なり、噴射ノズルから噴出した圧力流体は、噴出直後には高速で管路内壁に向かって大きく拡がりながら、土木用素材を管路内壁まで運んで激しく衝突させるため、土木用素材が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を一層増加させることができ、更に、このような圧力流体によって移送される土木用素材を、緩衝部を介さずに、被衝突面に向かって略垂直又は斜めに直接衝突させ、土木用素材が受ける衝撃力を著しく増加させることができ、これにより、土木用素材の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合や、多量の土木用素材を短時間で処理しなければならない場合等であっても、非常に角取り処理を効率良く行うことができる。特に、土木用素材にセメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として土木用素材に多量に混入している場合であっても、衝撃力や衝突頻度の増加によって、異物を土木用素材から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、土木用素材の品質を更に一層向上させることができるのである。また、前記被衝突体によって、被衝突体に向かって移送中の土木用素材を、先に被衝突体に衝突して勢いよく跳ね返ってきた土木用素材とも激しく衝突させることができ、土木用素材の前記角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を強力に推し進めることができる。更に、前記被衝突体は着脱自在に設けており、被衝突体の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置全体を交換せずに被衝突体のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上を図ることができる。また、前記噴射ノズルによって、圧力流体の外側面は液体・気体の混合相で取り囲んだ状態にあり、前記管路内壁は液体の層によって常に覆われるため、管路内壁が土木用素材から受ける衝撃による熱損傷を大きく抑制することができ、管路寿命を延ばして洗浄装置のメンテナンスコストの削減等を図ることができる。
請求項4においては、前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成するので、被衝突体において、圧力流体で流速が最も速くなる噴流中心が衝突する部分を特に厚く構成することができ、被衝突面の略中央部の損耗が早くて早期に被衝突体が貫通されて寿命に達するという問題が解消され、被衝突体の長寿命化によるメンテナンスコストの削減を図ることができる。
請求項5においては、前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成するので、被衝突面の実質表面積を増加させると共に被衝突面上に激しい乱流渦を発生させることができ、土木用素材が被衝突面に衝突する量や頻度を著しく増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の効率を更に向上させることができる。
請求項6においては、前記被衝突体は、土木用素材よりも高硬度の硬質部材から成るので、土木用素材が被衝突面から受ける衝撃力が更に増加し、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができ、加えて、被衝突体の損耗速度を遅くしてその寿命を長くし、メンテナンスコストの削減等を図ることができる。
請求項7においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けるので、液体によって減速されることなく気体を噴射軸中心に高速で供給することができ、噴出直後における圧力流体の大きな拡がりを確保して、土木用素材が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を確実に増加させることができる。
請求項8においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設するので、気体を液体中に細かく分散させ、気泡の微細化や液体への気体の溶存を促進させてキャビテーション気泡の量を増加させることができ、これにより、多量のキャビテーション気泡の崩壊によって、土木用素材が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
請求項9においては、前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から供給される気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とするので、複雑な構造を別途設けることなく、内流管を流れる気体に近接して液体を外部から供給することができると共に、供給した液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように気体を合流させることができ、噴射ノズルの小型軽量化が可能となり、部品コストの削減、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項10においては、前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えるので、初期混合相を整流化してカルマン渦の発生を抑制することができ、圧力損失を減少させて圧力流体の噴出速度を増加させ、土木用素材を一層高速で移送させて、土木用素材が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
請求項11においては、前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とするので、投入口を土木用素材と補助流体によって閉塞した状態とすることができ、噴射ノズルから噴出する圧力流体による吸引力が、ホッパ内の土木用素材に有効に作用して土木用素材を管路内に強力に吸引し、土木用素材の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。
請求項12においては、前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とするので、圧力流体が通過面積の小さな絞り管部を通過する際に、土木用素材を絞り管部内壁に又は互いに激しく衝突させたり、土木用素材にキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力を与えることができ、土木用素材の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。更に、洗浄装置全体を交換することなく損傷を受けた部分だけを交換すればよく、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
図1は本発明に係わる洗浄装置を用いた骨材用砂分級システムの全体構成図、図2は湿式分級装置の側面一部断面図、図3は微砂調整装置の側面一部断面、図4は洗浄装置の側面一部断面図、図5は洗浄装置の噴射ノズルの側面一部断面図、図6は洗浄装置の屈曲管部の側面一部断面図、図7は円錐形の被衝突面を有する被衝突体の斜視図、図8は円錐形の被衝突面上に同心円状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図8(a)は側面断面図、図8(b)は正面図、図9は平坦な被衝突面上に縞状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図9(a)は側面断面図、図9(b)は正面図、図10は平坦な被衝突面上に格子状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図10(a)は側面断面図、図10(b)は正面図、図11は平坦な被衝突面上に複数の突起を設けた被衝突体の説明図であって図11(a)は側面断面図、図11(b)は正面図、図12は別形態の噴射ノズルの側面断面図、図13は同じく側面拡大断面図、図14は別形態の噴射ノズルにおける内流管の全体側面断面図、図15は内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ千鳥状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図15(a)は内流管先部の側面図、図15(b)は図15(a)のA−A矢視断面図、図15(c)は図15(a)のB−B矢視断面図、図16は内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ螺旋状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図16(a)は内流管先部の側面図、図16(b)は図16(a)のC−C矢視断面図、図17は内流管先部の外周面に周方向に配置されたスリット型気体供給孔の説明図であって、図17(a)は内流管先部の側面図、図17(b)は図17(a)のD−D矢視断面図である。
図1に示すように、該骨材用砂分級システム1には、骨材用砂48の投入装置たるベルトコンベヤ2と、該ベルトコンベヤ2により投入された骨材用砂48の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置3と、該洗浄装置3から排出された骨材用砂48を洗浄後の洗浄水から分離すると共に所定の大きさで分級する湿式分級装置4と、該湿式分級装置4から洗浄水と一緒に排出される微小な角部や骨材用砂等から成る細粒物(以下、「微砂」とする)を回収して骨材用砂48の粒度分布を調整する微砂調整装置5と、該微砂調整装置5に近接して配置される沈殿槽6とを備えている。このうち本発明に係わる前記洗浄装置3は、圧送管7を介して湿式分級装置4の入口に接続されており、骨材用砂48、洗浄水等の混合物が、洗浄装置3から湿式分級装置4まで圧送されるようにしている。
図4に示すように、該洗浄装置3は、圧力流体を噴射する噴射ノズル51、骨材用砂48を投入する搬入管部45、管路を細くした絞り管部46、及び噴射直後の圧力流体の流れを略直角方向に変える屈曲管部47から成り、これらのうちの管部45・46・47によって連続した管路58が構成されている。なお、以下においては、圧力流体が噴射ノズル51に供給される側を左(図4に向かって左側)、圧力流体が洗浄装置3から湿式分級装置4に排出される方を右(図4に向かって右側)とする。
図4、図6に示すように、前記屈曲管部47は、絞り管部46の右端、すなわち前記後テーパ管57右端と略同径の直管81を有し、該直管81の左端は、前述したように、フランジ57b・81aを介して前記絞り管部46と着脱可能に接続されている。そして、直管81の右端は、右に拡管するテーパ管82を介して本管部83に接続され、該本管部83の途中部には、噴射ノズル51から噴射される圧力流体の噴射方向に略垂直方向で上向きの分岐管85が形成され、該分岐管85は前記圧送管7に接続されており、洗浄装置3で洗浄や角取り処理等された骨材用砂48が、洗浄水等と一緒に、この圧送管7を介して前記湿式分級装置4の投入管8まで圧送されるようにしている。
該噴射ノズル140は、前記噴射ノズル51で内流管60の構造を変更したものであり、図12中で図5と同じ符号を付した部材については、同様の構成となっているため、説明を省略する。
図16に示す細孔型の気体供給孔146は、内流管141の直管長部141cの外周に螺旋状に配置されており、これにより、同一円周上に開口する数を、千鳥状に配置した気体供給孔143の場合よりも減らし、直管長部141cの強度低下を更に抑制できるようにしている。加えて、加圧空気を螺旋状に噴射させることによって、略垂直に交わって合流してできた前記初期混合相に回転力を与え、圧力流体の拡がり性を更に向上させることができる。
36 ホッパ
46 絞り管部
47 屈曲管部
48 土木用素材
51・140 噴射ノズル
58 管路
59 投入口
60・141 内流管
61 外流管
62 噴射管
74 気相
75 混合相
76 二相流体
80 被衝突体
80a・89c・90a・91a・92a・93a 被衝突面
87 移送方向
90b・90c・90d・90e・91b・92b 凹部
93b 凸部
67・142 縦孔構造
143・146・147 横孔構造・気体供給孔
144 液体供給路
145 整流部
Claims (12)
- 管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設けたことを特徴とする洗浄装置。
- 管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したことを特徴とする洗浄装置。
- 管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路の屈曲管部には、土木用素材の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、更に、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成したことを特徴とする洗浄装置。
- 前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成することを特徴とする請求項1又は請求項3記載の洗浄装置。
- 前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成することを特徴とする請求項1又は請求項3又は請求項4記載の洗浄装置。
- 前記被衝突体は、土木用素材よりも高硬度の硬質部材から成ることを特徴とする請求項1、請求項3乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
- 前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の洗浄装置。
- 前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設することを特徴とする請求項7記載の洗浄装置。
- 前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から供給される気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とすることを特徴とする請求項8記載の洗浄装置。
- 前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えることを特徴とする請求項9記載の洗浄装置。
- 前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とすることを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
- 前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とすることを特徴とする請求項1乃至請求項11のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
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