JP2011025112A - 二軸ミキサ - Google Patents

Abstract

【課題】混練物によるセルフライニング層の形成によってケーシングの摩耗発生を防ぎ、耐久性の大幅な向上を図ることができる二軸ミキサを提供する。
【解決手段】ケーシング１３の内部に、相反する方向に回転駆動される二本の混練軸１４を平行状態の配置で架設し、両混練軸１４のそれぞれに、先端にブレードを備えた複数の攪拌翼１７を突設した二軸ミキサであって、前記ケーシング１３の外板内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡との間に、混練物がケーシング１３の内面に付着することによって生成されるセルフライニング層Ａを形成するための隙間Ｂを設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、現地発生材を有効に利用するＣＳＧのような材料を効率よく混練する二軸ミキサ、更に詳しくは、混練物によって生成されるセルフライニングの層によって、ケーシングの摩耗発生を防ぐことができるようにした二軸ミキサに関する。

例えば、ＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ）ダムの施工においては、現場近くで入手した河床堆積物や掘削ズリ等の材料にセメントと水を加え、これを混練することによりＣＳＧを製造し、このＣＳＧを用いて台形のダムを構築するものであり、このため、現地において材料とセメント、水を混練するための設備が必要になり、この設備にミキサが組み込み使用される。

上記のようなミキサには、ドラム回転式ミキサ等の幾つかの形式があるが、連続式二軸ミキサやバッチ式二軸ミキサのような二軸ミキサを採用されることが多く、特に前者の連続式二軸ミキサは、全体がコンパクトでありながら比較的処理容量が大きくて連続的にＣＳＧを製造でき、現地への搬入が比較的容易であるという利点がある。

図８（ａ）、（ｂ）は、従来から知られている二軸ミキサとして、連続式二軸ミキサの基本的な構造を示し、一端側の上部に材料の受取り口１と他端側の下部に混練物の排出口２が設けられたケーシング３の内部に、二本の混練軸４を平行状態の配置で架設し、両混練軸４をケーシング３の外部に設けた駆動源５で相反する方向に回転駆動すると共に、両混練軸４のそれぞれに、アーム６の先端にブレード７を設けた複数の攪拌翼８を突設した構造になっている（例えば、特許文献１、２参照）。

上記した二本の混練軸４は、攪拌翼８の先端が描く回転軌跡がラップするような間隔でケーシング３の内部に配置され、その攪拌翼８が両混練軸４間で下から上向きに回転するよう駆動され、受取り口１から投入された材料をブレード７の回転によって混練軸４間に掻き上げることで攪拌混合すると共に、混練製品を排出口２に向けて送り出すことになる。

また、バッチ式二軸ミキサは、図９に断面図で示したように、基本的な構造は上記した連続式二軸ミキサと近似しており、ケーシング３内に上部受取り口３ａからバッチ毎に材料を投入し、二本の混練軸４に設けた攪拌翼８のブレード７が回転することで材料を混練し、混練終了後に混練製品をケーシング３の下部両側に開閉自在となるよう設けた排出口２ａを開くことでバッチ毎に取出すようになっている。

ところで、連続式二軸ミキサとバッチ式二軸ミキサの何れの二軸ミキサにおいても、回転する攪拌翼のブレードとケーシングは、投入された材料を回転方向に掻き上げて効率よく攪拌混合することができるよう、ケーシングの外板内周面と混練軸の位置関係が工夫されている。

具体的には、連続式二軸ミキサの例である図８（ｂ）の断面図で示したように、従来の二軸ミキサにおいては、ケーシング３の外板の両側壁から底壁における断面形状を、両側混練軸４における攪拌翼８の先端が描く回転軌跡に接近して沿う円弧状に形成し、ケーシング３の外板内面と攪拌翼８の先端が描く回転軌跡の隙間をできるだけ少なく設定し、ブレード７による材料の掻き上げ機能を向上させるようにした構造になっている。

特許第４１３２３４４号公報 実公平７−３３８６７号公報

ところで、上記のように、ケーシング３の外板内面と攪拌翼８の先端が描く回転軌跡の隙間ａを少なく設定すると、ブレード７で掻き上げられる材料は、ケーシング３の内面に対して常時摺動するため、ケーシング３の内面が摩耗することになり、特に、ＣＳＧのような砂や砂利、岩石等の硬質骨材を含む材料の混練では、材料の摺動によって短期間でケーシング３の内面が摩耗するという致命的な問題が発生する。

ここで、ケーシング３の摩耗を防ぐため、特許文献２のように、ケーシング３の外板内面に硬質のライニング材を取付けて保護することが考えられるが、ケーシング３の円弧状内面に多数のライニング材を並べて取付けた場合、構造が極めて複雑になり、二軸ミキサの製作コストを高騰させるという経済的な問題だけでなく、全体の重量が重くなって移動性が悪くなり、ＣＳＧを製造する現場への搬入、搬出に不便であるという問題も生じる。

また、従来のケーシング３は鋼製で緩衝機能がないため、材料がケーシング３の内面に直接衝突することによって細かく破損し、製造したＣＳＧの性状を低下させると共に、硬質骨材がケーシング３とブレード７間に介在したり噛み込むようなことがあると、ブレード７に摩耗が生じるだけでなく、駆動源５であるモータや減速機の破損を招くことになる。

そこで、この発明の課題は、混練物によるセルフライニング層の形成によってケーシングの摩耗発生を防ぎ、耐久性の大幅な向上を図ることができ、しかも、セルフライニング層の緩衝効果によって、材料の破損やブレードの摩耗発生及び駆動源の破損を防ぐことができ、全体の軽量化と低コスト化を図ることで、ＣＳＧの製造に適した二軸ミキサを提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、上部に材料の受取り口と下部に混練物の排出口が設けられたケーシングの内部に、相反する方向に回転駆動される二本の混練軸を平行状態の配置で架設し、両混練軸のそれぞれに、先端にブレードを備えた複数の攪拌翼を突設した二軸ミキサにおいて、前記ケーシングの内面と攪拌翼の先端が描く回転軌跡との間に、混練物がケーシングの内面に付着することによってセルフライニング層を形成するための隙間を設けたものである。

上記隙間は、攪拌翼の先端が描く回転軌跡とその半径方向の水平軸線が交わる点と、ケーシングの側壁内面で上記水平軸線上に位置する部分との間が最も狭く、それよりも下部が広くなるように設定されているようにすることができる。

また、上記ケーシングにおいて、セルフライニング層が形成される箇所の外板の一部を可撓性材料で形成したり、セルフライニング層が形成される箇所の外板に排出ゲートを形成した構造とすることができる。

更に、上記ケーシングの材料受取り口の手前の位置に、材料を予め混合するためのロックラダー又は、セメントと水を混ぜるペーストミキサ等のプレミックス装置の何れか一方又は両方を配置することができる。

ここで、二軸ミキサは、連続式二軸ミキサとバッチ式二軸ミキサの何れでもよく、上記ケーシング内に設けた二本の混練軸は、両端部が端壁で軸受けを介して回転可能に支持され、ケーシングの外部に設けた駆動源である変速機とモータを用い、各混練軸のブレードが材料を外側から混練軸間に向けて掻き上げるように、相反する方向に駆動される。

上記ケーシングは、鋼板等を用いた胴部外板が、両側に対向する起立側壁の下部に内側に向かう傾斜壁を設け、両側傾斜壁の下端間に水平の底壁を設けた断面形状を有し、前後の両端を端壁で閉鎖した上面開放状の箱形に形成され、上記二本の混練軸は、攪拌翼の先端が描く回転軌跡が一部重なり合うような間隔でケーシング内に配置され、攪拌翼の先端が描く回転軌跡と前記起立側壁と傾斜壁及び底壁の各内面との間が、セルフライニング層を形成するための隙間となる。

この隙間は、混練物が十分な厚みの層を生成することができる間隔に設定され、起立側壁の内面と攪拌翼の先端が描く回転軌跡の水平軸線上に位置する部分との間が最も狭く、傾斜壁や底壁との間ではこれよりも広く設定され、硬質骨材がケーシングとブレード間に介在したり噛み込むことのないようにしている。

請求項１の発明によると、ケーシングの内面と攪拌翼の先端が描く回転軌跡との間に隙間を設け、混練物がケーシングの内面に付着することによってセルフライニング層を形成するようにしたので、セルフライニング層によってケーシング内面の摩耗発生を防いで二軸ミキサの耐久性を向上させることができ、二軸ミキサによるＣＳＧの製造が可能になる。

また、生成されたセルフライニング層の緩衝機能により、材料の破損を防ぎ、良質の混練製品を製造できるだけでなく、硬質骨材がケーシングとブレード間に介在したり噛み込むのを防ぎ、ブレードの摩耗発生及び駆動源であるモータや減速機の破損を防ぐことができる。

更に、ケーシングにライニング材を取付ける必要がないため、二軸ミキサの軽量化と低コスト化を図ることができ、ＣＳＧ製造のような現地への搬入や搬出に便利である。

請求項２の発明によると、ケーシングの内面と攪拌翼の先端が描く回転軌跡との間に隙間を下部が広くなるように設定したので、硬質骨材がケーシングとブレード間に介在したり噛み込むのをなくし、駆動源であるモータや減速機の破損をより効果的に防ぐことができる。

請求項３の発明によると、ケーシングの一部でセルフライニング層が形成される箇所の外板を可撓性材料で形成したので、可撓性材料の部分からセルフライニング層に外圧を加えることで、セルフライニング層の剥離作業が容易に行え、混練時にケーシングが外側に変形して逃げることで、ブレードの摩耗を防ぐことができ、しかも、セルフライニング層が成長する前の段階においても、ケーシングに直撃する材料の破損を防ぐことができる。

請求項４の発明によると、セルフライニング層が形成される箇所の外板に排出ゲートを形成したので、剥離したセルフライニング層をすばやく容易に排出できる。

請求項５の発明によると、材料受取り口の手前の位置に、材料を混合するためのロックラダー又はペーストミキサ等のプレミックス装置を配置したので、材料を事前に混ぜることで、二軸ミキサの混練効率を向上させることができ、ロックラダーは骨材等の落下速度の減速効果により、骨材の破壊発生を防ぐことができる。

この発明に係る二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの例を示す第１の実施の形態の要部切欠き正面図 同上の平面図 同上の拡大した縦断側面図 （ａ）はこの発明に係る二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの例を示す第２の実施の形態の正面図、（ｂ）は同縦断側面図 この発明に係る二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの例を示す第３の実施の形態であり、（ａ）乃至（ｄ）のそれぞれは排出ゲートを設ける位置の異なる例を示す縦断側面図 この発明に係る二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの例を示す第３の実施の形態であり、（ａ）乃至（ｃ）のそれぞれは排出ゲートを設ける位置の更に異なる例を示す一部切り欠き正面図 この発明に係る二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの例を示す第４の実施の形態の正面図 （ａ）は従来の二軸ミキサとして連続式二軸ミキサの構造を示す一部切欠き正面図、（ｂ）は同縦断側面図 従来の二軸ミキサとしてバッチ式二軸ミキサの構造を示す縦断側面図

以下、この発明の実施の形態を添付画面に基づいて説明する。

この発明の二軸ミキサは、連続式二軸ミキサとバッチ式二軸ミキサの何れでもよいが、図１乃至図３は、二軸ミキサの第１の実施の形態として、連続式二軸ミキサの例を示し、一端側の上部に材料の受取り口１１と他端側の下部に混練物の排出口１２が設けられたケーシング１３の内部に、二本の混練軸１４を平行状態の配置で架設し、両混練軸１４のそれぞれに、アーム１５の先端にブレード１６を備えた複数の攪拌翼１７を突設すると共に、前記二本の混練軸１４は、ケーシング１３の外部に設けた駆動源１８となる変速機とモータで相反する方向に回転駆動されるようになっている。

上記ケーシング１３は、鋼板等を用いた胴部外板が、両側に対向起立する側壁１３ａの下部に内側に向かう傾斜壁１３ｂを設け、両側傾斜壁１３ｂの下端間に水平の底壁１３ｃを設けた断面形状を有し、この胴部外板の前後両端を端壁１３ｄと１３ｅで閉鎖した上面開放状の箱形に形成され、受取り口１１を除く上面が開閉可能なハッチを備えた蓋壁１９によって閉鎖されている。

上記二本の混練軸１４は、攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡が一部重なり合うような間隔でケーシング１３内に配置され、図３に矢印で示すように、攪拌翼１７が投入された材料を側壁１３ａの側から混練軸１４間に掻き上げることによって混練するように駆動され、前記攪拌翼１７は混練軸１４の周方向に対して複数が放射状の配置で突出すると共に、軸方向に所定の間隔で多数が設けられ、この攪拌翼１７は回転方向に対してブレード１６に角度を持たせ、材料を混練しながら受取り口１１から排出口１２に送るようになっている。

上記ケーシング１３は、胴部外板の内面に、付着した混練物によるセルフライニング層Ａが形成されるよう、側壁１３ａと傾斜壁１３ｂ及び底壁１３ｃの内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡との間に、前記セルフライニング層Ａを形成するための隙間（間隔）Ｂが設けられている。

この隙間Ｂの間隔は、混練物の付着によって生成されたセルフライニング層Ａが、ケーシング１３の内面に摩耗が発生するのを防ぎ、かつ、硬質骨材に対する緩衝機能が生じる厚みになるように適宜設定すればよく、また、この隙間Ｂは、図３のように、側壁１３ａの内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡の水平軸線上に位置する部分との間隔ａが最も狭く、それよりも下部となる傾斜壁１３ｂと回転軌跡の間隔ｂと、底壁１３ｃと回転軌跡の間隔ｃは間隔ａよりも広く設定され、材料に含まれた硬質骨材がケーシング１３とブレード１６間に介在したり噛み込むことのないようにしている。

一例として、上記隙間Ｂは、硬質骨材を最大８０ｍｍ径と想定した場合、側壁１３ａの内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡の水平軸線上に位置する部分との間隔ａが８０〜１００ｍｍ、傾斜壁１３ｂの内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡の間隔ｂが１１０ｍｍ、底壁１３ｃの内面と攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡の間隔ｃが１２０ｍｍに設定されている。

第１の実施の形態の連続式二軸ミキサは、上記のような構成であり、例えば、ＣＳＧを製造する場合、現場近くで入手した河床堆積物や掘削ズリ等の材料にセメントと水を加えたものを受取り口１１からケーシング１３内に投入し、二本の混練軸１４を回転駆動すると、材料は回転する各混練軸１４のブレード１６で外側から混練軸１４間に向けて掻き上げられることで均一に混練され、軸方向への送り機能により排出口１２に向けて移動し、完成した混練物であるＣＳＧは排出口１２から連続的に取り出されることになる。

上記のようなＣＳＧの製造において、材料は攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡内で攪拌と送りが加えられ、この攪拌翼１７の先端が描く回転軌跡とケーシング１３における外板の内面の間に隙間Ｂが設けられているので、図３のように、混練物が外板の内面に付着して積層していくことで前記隙間Ｂを埋めるセルフライニング層Ａが形成される。

このように、混練物によるセルフライニング層Ａが形成されると、ケーシング１３の内面に対する混練物の直接的な摺動発生がなくなり、ケーシング１３の摩耗を防ぐことができると共に、ＣＳＧによって形成されたセルフライニング層Ａは緩衝機能を有し、攪拌時に材料がケーシング１３の外板に直接衝突して破壊するのを防ぐことができ、良質の混練物を製造できると共に、硬質骨材がケーシング１３とブレード１６間に介在したり噛み込むのを防ぎ、ブレード１６の摩耗発生及び駆動源１８の破損を防ぐことができる。

混練作業の終了後は、ケーシング１３の内面に残ったセルフライニング層Ａをハツリ除去して排出口１２から取り出せばよく、このように、セルフライニング層Ａの形成により、ケーシング１３の内面にライニング材を別途取付ける必要がなくなり、二軸式ミキサの耐久性向上と軽量化及び低コスト化を図ることができ、ＣＳＧ製造のような現地への搬入や搬出に便利である。

図４（ａ）と（ｂ）は、二軸ミキサの第２の実施の形態を示している。なお、上述した第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付すことにより説明に代える。それ以降の実施の形態も同様である。

この第２の実施の形態の二軸ミキサは、上記した連続式二軸ミキサにおいて、上記ケーシング１３の、セルフライニング層Ａが形成される箇所の外板の一部を可撓性材料で形成したものであり、具体的には、外板の一部に設けた窓孔２０にゴム等のラバーシート２１を張設してラバーケーシング部２２とした構造になっている。

上記ラバーケーシング部２２を設ける位置は、ケーシング１３の側壁１３ａ又は底壁１３ｃの何れか一方又は両方に設定することができ、図示の場合、ラバーケーシング部２２は、側壁１３ａと底壁１３ｃの両方で前後方向三箇所の位置に設けた例を示し、このラバーケーシング部２２は、硬化したセルフライニング層Ａと柔軟なラバーシート２１の剥離性のよさを利用し、混練作業の終了後にセルフライニング層Ａを除去する際、ラバーシート２１の部分に外部からハンマーにて衝撃を与えるようにすれば、硬化したセルフライニング層Ａを簡単容易に剥離させることができることになる。

また、ラバーケーシング部２２は、ケーシング１３の外板に弾性を付与することになり、混練時にラバーケーシング部２２が外側に変形して逃げることで、ブレード１６の摩耗を防ぐことができ、しかも、セルフライニング層Ａが成長する前の段階においても、ケーシング１３に直撃する材料の破損を防ぐことができることになる。

この第２の実施の形態の二軸ミキサにおいて、剥離させたセルフライニング層Ａを外部へ簡単に取出すことができるよう、図４（ｂ）のように、ケーシング１３の外板で、セルフライニング層Ａが形成される箇所、一例として、傾斜壁１３ｂの位置に開閉自在となる排出ゲート２３を設け、剥離させたセルフライニング層Ａを開いた排出ゲート２３から外部に取り出すことができるようにしてもよい。

図５と図６は、二軸ミキサの第３の実施の形態を示し、上述した第１の実施の形態の連続式二軸ミキサにおいて、ケーシング１３の外板で、セルフライニング層Ａが形成される箇所に、積層したセルフライニング層Ａを剥離、排出させるための開閉自在となる排出ゲート２４を設けたものである。

上記排出ゲート２４の設ける位置や数及び大きさは、任意に設定することができ、図５（ａ）の例は、両側傾斜壁１３ｂの位置に、ケーシング１３の幅方向に対して開閉自在となる排出ゲート２４を設け、図５（ｂ）と（ｃ）の例は、外板の両側で傾斜壁１３ｂから底壁１３ｃの中間位置に、ケーシング１３の幅方向に対して開閉自在となる排出ゲート２４を設け、図５（ｄ）の例は、底壁１３ｃの中央位置に回転式の開閉自在となる排出ゲート２４を設け、図６（ａ）乃至（ｃ）の例は、底壁１３ｃに、ケーシング１３の前後長さ方向に対して開閉自在となる排出ゲート２４を設けたものである。

このような排出ゲート２４を設けることにより、混練作業の終了後にセルフライニング層Ａを除去する際、排出ゲート２４の開口部を大きく開け、固着したセルフライニング層Ａのハツリ及び排出を容易にすることができ、セルフライニング層Ａを翌日に残してはいけない現場などに効果的である。

図示省略したが、上記排出ゲート２４の開閉機構には、緩衝装置や開閉駆動装置などを設けるようにすることができる。

図７は、二軸ミキサの第４の実施の形態を示し、上述した第１乃至第３の何れかの実施の形態の連続式二軸ミキサにおいて、ケーシング１３の材料受取り口１１の手前の位置に、材料を混合するためのロックラダー２５又はペーストミキサ等のプレミックス装置２６の何れか一方又は両方を配置するようにしたものである。

上記ロックラダー２５は、受取り口１１の直上に起立状に配置され、角筒体２５ａの内部に傾斜板２５ｂを交互の配置で多段に設け、材料投入コンベア２７で上端から投入された材料を、各傾斜板２５ｂ上を交互に滑って落下していく間に混合してケーシング１３内に供給するものであり、予め、材料を混合して供給することで、二軸ミキサの混練効率を向上させることができると共に、材料の落下速度の減速効果により、骨材の破損を防ぐことができる。

上記プレミックス装置２６は、材料に加えるセメントと水を予め混合したペーストを練るためのミキサであり、セメントと水を予め混合して材料に供給すれば、混練効率が向上して均質な混練物を効率よく得ることができることになる。

ここで、上記した各実施の形態においては、二軸ミキサとして連続式二軸ミキサを例示したが、この発明の構造を図９に断面図で示したようなバッチ式二軸ミキサにも当然ながら適用することができる。

また、混練する材料はＣＳＧを例示したが、これに限定されるものではなく、各種材料の混練に使用することができる。

１１ 受取り口
１２ 排出口
１３ ケーシング
１４ 混練軸
１５ アーム
１６ ブレード
１７ 攪拌翼
１８ 駆動源
１９ 蓋壁
２０ 窓孔
２１ ラバーシート
２２ ラバーケーシング部
２３ 排出ゲート
２４ 排出ゲート
２５ ロックラダー
２６ プレミックス装置
２７ 材料投入コンベア
Ａ セルフライニング層
Ｂ 隙間

Claims (5)

1. 上部に材料の受取り口と下部に混練物の排出口が設けられたケーシングの内部に、相反する方向に回転駆動される二本の混練軸を平行状態の配置で架設し、両混練軸のそれぞれに、先端にブレードを備えた複数の攪拌翼を突設した二軸ミキサにおいて、
   前記ケーシングの内面と攪拌翼の先端が描く回転軌跡との間に、混練物がケーシングの内面に付着することによってセルフライニング層を形成するための隙間を設けたことを特徴とする二軸ミキサ。
2. 上記隙間は、攪拌翼の先端が描く回転軌跡とその半径方向の水平軸線が交わる点と、ケーシングの側壁内面で上記水平軸線上に位置する部分との間が最も狭く、それよりも下部が広くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の二軸ミキサ。
3. 上記ケーシングにおいて、セルフライニング層が形成される箇所の外板の一部を可撓性材料で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の二軸ミキサ。
4. 上記ケーシングにおいて、セルフライニング層が形成される箇所の外板に排出ゲートを形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二軸ミキサ。
5. 上記ケーシングの材料受取り口の手前の位置に、材料を混合するためのロックラダー又はペーストミキサ等のプレミックス装置を配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の二軸ミキサ。

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