JP2019111531A - 竪型破砕混合機 - Google Patents

Abstract

【課題】装置内部への原料の付着、堆積が起こりにくい竪型破砕混合機を提供する。【解決手段】直立する回転軸３０と、前記回転軸の側面から突出した破砕手段３５と、前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられ、間隔を空けて吊り下げられた複数の棒状体４１からなるカーテン４０と、前記破砕手段および前記カーテンの全体を収容するケーシング２０とを有する竪型破砕混合機１０。【選択図】図１

Description

本発明は、各種土石類の破砕、改質に用いられる竪型破砕混合機に関する。

竪型破砕混合機が土石類の破砕や改質などに広く使用されている。例えば、廃コンクリートを再生利用するためにコンクリート塊を一定の大きさ以下に破砕する場合や、水分を含む建設発生土の運搬や埋戻しのために固化剤等を混合して改質する場合などである。

竪型破砕混合機は、上部から投入された原料を、直立する回転軸から放射状に突出する回転刃等によって破砕・混合して、下部から排出する装置である。原料は装置内に滞留することなく、重力に従って上から下へと通過する。そのため、竪型破砕混合機では装置内で原料を移動・搬送するためのスクリューやパドルといった機構が不要で、比較的単純な構造で耐久性や保守性に優れた装置を実現しやすい。

しかし、原料の種類によっては、湿気を含んで粘着性を帯びたコンクリート粉や粘土質の土砂等が回転刃等に弾き飛ばされてケーシング内壁面に付着堆積して、回転刃等の摩耗や回転動力の過負荷といった問題が生じることがある。この問題に対して、特許文献１には、直立する回転軸に設けられた攪拌羽根を有する竪型粉砕機において、機函の内面に敷設した可動ライナーを上下方向に摺動させることにより、泥土等の付着物を近接して高速回転する攪拌羽根によって剥離除去する付着物除去装置が記載されている。また、特許文献２には、破砕混合機の容器内壁に沿って当接する螺旋状部材を容器と相対的に回転させることによって付着土砂を除去する付着土砂除去装置が記載されている。

特開２０１３−１２８８９１号公報 特開２０１２−０１６６９８号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された装置は、いずれも可動ライナーや螺旋状部材を動作させるために大掛かりな機構を必要とするし、可動部分の耐久性にも不安があった。また、一旦堆積した付着物を掻き落とすため、堆積物が塊のまま落下して、処理品質が維持できない虞があった。

本発明は上記を考慮してなされたものであり、装置内部への原料の付着、堆積による問題が発生しにくい竪型破砕混合機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の竪型破砕混合機は、破砕手段とケーシング内壁の間に、吊り下げられた複数の棒状体からなるカーテンを設ける。

具体的には、本発明の竪型破砕混合機は、直立する回転軸と、前記回転軸の側面から突出した破砕手段と、前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられ、間隔を空けて吊り下げられた複数の棒状体からなるカーテンと、前記破砕手段および前記カーテンの全体を収容するケーシングとを有する。

好ましくは、上記竪型破砕混合機は、前記棒状体の下部側方の前記回転軸側に配設され、該棒状体の前記旋回軌道内への侵入を規制するストッパーをさらに有する。

好ましくは、上記竪型破砕混合機は、前記棒状体の表面を清掃するために、前記破砕手段の旋回方向の後方側に設けられた清掃手段をさらに有する。

本発明の竪型破砕混合機によれば、旋回する破砕手段に弾き飛ばされた原料が棒状体からなるカーテンに衝突したときに、棒状体が振動および揺動することによって衝撃を緩和するので、原料がカーテンに付着、堆積しにくい。また、一部の原料がカーテンを抜けてケーシング内壁面に達しても、カーテンとの衝突によって勢いを削がれているので、ケーシング内壁面に付着、堆積しにくい。

本発明の一実施形態の竪型破砕混合機の正面断面図である。 本発明の一実施形態の竪型破砕混合機の中ほどの高さにおける平面断面図である。 本発明の一実施形態の竪型破砕混合機の回転刃の、Ａ：平面図、Ｂ：右側面図である。 本発明の一実施形態のカーテンを懸垂支持する支持枠の平面図である。 本発明の一実施形態の、Ａ：カーテンを構成する棒状体の側面図、Ｂ：カーテンの一部の斜視図である。 本発明の一実施形態のストッパーの平面図である。 本発明の他の実施形態の竪型破砕混合機の回転刃の、Ａ：平面図、Ｂ：右側面図である。

本発明の竪型破砕混合機の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１および図２を参照して、本実施形態の竪型破砕混合機１０は直立する４本の回転軸３０と、回転軸の側面から突出した破砕手段である回転刃３５と、回転刃の旋回軌道Ｃの外側に設けられ、間隔を空けて吊り下げられた複数の棒状体４１からなるカーテン４０と、回転刃およびカーテンの全体を収容するケーシング２０とを有する。

ケーシング２０は、筒状の胴部２１と上蓋２２からなり、回転刃３５およびカーテン４０の全体を収容して、原料が外部に飛散することを防止する。上蓋の中央部には原料の投入口２３が設けられ、図１では投入口の上に投入シュート２４が設けられている。ケーシングの下部は開放されて排出口２５を形成している。排出口の下にはホッパー等を設けてもよい。また、ケーシング２０は縦に半分に分割して、左右どちらかの半分を水平にスライドさせて開放できるようすれば、内部の保守、点検、補修作業が容易となる。

回転軸３０は上軸受３１と下軸受３３によって支持されて直立して設けられ、鉛直な軸心の周りに回転可能である。上軸受はケーシング２０の上蓋２２に固定されている。上軸受から上方に突出した回転軸の上端部にはプーリー３２が設けられ、図示しないモータによってベルト駆動される。下軸受は排出口を横切って架け渡された支持部材３４に固定されている。４本の回転軸は、平面視において、それぞれが正方形の４隅を占めるように配置されている。

回転刃３５は、回転軸３０の側面から水平に放射状に突出して設けられ、回転軸の回転に伴って軸心の周りを旋回可能である。回転刃は４本の回転軸のそれぞれに上下３段に設けられ、各段には２本の回転刃が反対方向に突出している。隣り合う回転軸から突出する回転刃は平面視において旋回軌道Ｃが重なるが、互いに異なる高さに設けられており、ぶつかることがない。隣り合う回転軸に取り付けられた回転刃の旋回軌道Ｃが重なることにより、また回転刃を多段に設けることにより、原料を打撃する確率を上げ、破砕効率および混合効率を上げることができる。

回転刃３５は、図３を参照して、ブレード３６と、ブレードの先端に固定された硬度の高いチップ３７からなる。ブレードは断面が略長方形で、上下方向に薄く旋回の径方向に長い板状の部材である。チップは断面が逆Ｕ字状で、ブレード先端部の上面および両側面を覆うようにブレードに固定されている。回転刃は例えば、回転軸３０の側面を構成するスリーブ３８に固定される。

図１および図２を参照して、カーテン４０は、回転刃３５の旋回軌道Ｃの外側、すなわち旋回軌道とケーシングの間に、旋回軌道Ｃを囲って設けられる。カーテンは、間隔を空けて１列に並んだ複数の棒状体４１からなる。図４および図５を参照して、棒状体は環状の支持枠４３から吊り下げられる。支持枠には１列に並んだ穴４４が形成されており、その穴に棒状体４１を挿通して、穴径より大きな外径を有する棒状体頭部４２を引っ掛けることにより、棒状体が支持枠に懸垂支持される。棒状体の頭部は、例えば、ねじ加工された上端部にナットを嵌めて緩み止めのピン等で固定することによって形成できる。支持枠は外側に突出した支持片４５によってケーシング２０に固定されている。この構造により、棒状体は上端部で支持され、下端が揺動自在となるので、原料が衝突したときに振動、揺動することで衝撃を吸収する。その結果、衝突した原料が棒状体に付着、堆積しにくい。

棒状体４１は、原料の衝突によって変形しない程度の強度を有する。棒状体は好ましくは鋼製である。

棒状体４１の断面形状は特に限定されないが、好ましくは正方形その他の凸多角形、円、楕円、卵型などの外に凸な図形とする。棒状体の断面形状は、特に好ましくは円である。原料が付着しにくいからである。

棒状体４１の太さは、棒状体が円柱状である場合はその直径が好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であり、棒状体が角柱状等の円柱状以外の形状を有する場合はその断面の外接円の直径が好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上である。棒状体が細すぎると、原料の衝突により大きく振れてケーシング２０にぶつかり、騒音の原因となるからである。一方、棒状体が円柱状である場合はその直径が好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下であり、棒状体が円柱状以外の形状を有する場合はその断面の外接円の直径が好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上である。棒状体が重すぎると、支持枠４３等の強度を上げる必要があり、装置が大型化するし、コスト面で不利だからである。

棒状体４１同士の間隔は、棒状体が円柱状である場合はその直径以下であることが好ましく、棒状体が円柱状以外の形状を有する場合はその断面の外接円の直径以下であることが好ましい。棒状体同士の間隔が広すぎると原料が塊のままカーテン４０を通過する確率が高まるからである。また、原料は回転刃によって旋回軌道Ｃの接線方向に飛ばされるので、平面視において、旋回軌道Ｃのカーテンに近接する部分の接線（図２のＴ）が棒状体と交差せずにカーテンを通過しないことが好ましい。一方、棒状体同士の間隔が狭くても特に問題はないが、隣り合う棒状体同士が接触した状態では、棒状体の揺動が妨げられて原料衝突時の衝撃を十分に吸収できないことがあるので、棒状体同士の間隔は好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。

図１および図５Ａを参照して、好ましくは、棒状体４１の下部側方の回転軸３０側、すなわち回転刃３５の旋回軌道側にストッパー４６を設ける。ストッパーがあると、棒状体が大きく揺動して回転刃の旋回軌道内に侵入しようとしても、棒状体の下部がストッパーに当たって制止され、棒状体の旋回軌道内への侵入が規制される。ストッパーを設けることによって、カーテン４０を旋回軌道Ｃの外周に接近して配置することができるので、装置１０全体を小型化することができる。

図６を参照して、ストッパー４６はカーテン４０下端の回転軸３０側に沿って環状に設けられている。ストッパーは外側に突出したストッパー支持部材４７を介してケーシング２０に固定されている。この構造により、カーテン４０を抜けた原料もストッパー支持部材の間を抜けて、排出口２５に向かって落下することができる。

次に、本実施形態の竪型破砕混合機１０の使用方法を説明する。

まず、４本の回転軸３０を同じ方向、例えば時計回りに回転させて、回転刃３５を旋回させる。装置１０上部の投入口２３から原料となる土石類を投入する。水分を含む建設発生土等の改質を目的とする場合は、破砕原料とともに固化剤等の各種改質剤を同時に投入する。原料は、回転刃によって破砕され、あるいは固化剤等と混合されながら、重力に従って装置内を降下する。一部の原料は回転刃によって弾き飛ばされて、大小の塊状でカーテン４０に衝突する。このとき衝突の反動によって棒状体４１が振動および揺動することで衝撃を吸収するので、衝突した原料はカーテンに付着しにくく、下方に落下し、または回転刃の旋回軌道内に戻されてさらに破砕・混合される。また、カーテンを通過したケーシング２０内壁面に達しても、カーテンとの衝突によって勢いを削がれているので、ケーシング内壁面に付着しにくく、下方に落下する。

以上のとおり、本実施形態の竪型破砕混合機１０によれば、粘土質の土砂を破砕する場合や、水分を含む土砂に固化剤を混合する場合でも、土砂がカーテン４０およびケーシング２０内壁面に付着、堆積しにくい。また、土砂等の付着防止のための付加的な動力が不要である。

本発明の竪型破砕混合機の他の実施形態を図７に基づいて説明する。本実施形態の竪型破砕混合機は、カーテンを構成する棒状体の表面を清掃するための清掃手段をさらに有する点で、上記実施形態と異なる。

図７を参照して、本実施形態の回転刃５５は、ブレード３６およびブレードの先端に固定されたチップ３７を有し、さらに清掃手段として弾性片５８を有する。弾性片５８は、チップ３７の旋回方向Ｒの後方側に設けられる。弾性片はブレードまたはチップに固定され、例えば押さえ部材５９とビスを利用してチップに固定される。竪型破砕混合機の作動時には、弾性片が棒状体をなぞるように旋回して、棒状体の表面に付着した土砂等を除去する。

弾性片５８は、好ましくはゴムなどのエラストマーからなる。弾性片が硬すぎると土石等との衝突によって割れやすいし、繊維質であると繊維が切れて損傷を受けやすい。また、本実施形態の竪型破砕混合機では、棒状体４１が搖動自在であることによって破砕された原料が棒状体に強固に付着することがないので、エラストマーからなる弾性片を用いても、棒状体の表面を清掃できる。

弾性片５８のカーテンに面した先端５８ａは、棒状体４１に均一に接触するように直線に形成されている。

弾性片５８の先端５８ａは、回転軸３０側に搖動した棒状体４１に接触する位置より外側（回転軸より遠い側）にあることが好ましい。竪型破砕混合機がストッパー４６を備える場合は、弾性片の先端５８ａは、ストッパーに当接した棒状体４１に接触する位置より外側にあることが好ましい。弾性片５８が棒状体４１と常時接触している必要はないが、これにより弾性片が断続的に棒状体に接触することが保証されるからである。

一方、弾性片５８の先端５８ａは、鉛直に垂下した状態の棒状体に接触する位置より内側（回転軸に近い側）にあることが好ましい。弾性片が旋回したときに、棒状体と激しく当たり過ぎないためである。弾性片の先端５８ａが鉛直に垂下した状態の棒状体に接触する位置より外側まで延びていても、使用に伴う摩耗によって、やがて先端５８ａは上記の好ましい位置まで後退する。しかし、弾性片が摩耗する際には、弾性片と棒状体に挟まれた土砂等によって、棒状体も幾分かは摩耗することになる。

弾性片５８の先端５８ａの縦方向の長さは、図７Ｂに示したようにチップ５７と同じくらいであってもよいし、チップ下面からさらに下方に延びていてもよい。その場合、弾性片の旋回起動と隣接する回転刃の旋回起動とが干渉しないようにする。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態の竪型破砕混合機１０は、回転軸を４本の回転軸を備えた４軸の装置であったが、回転軸の数はこれには限定されず、例えば１本や３本であってもよい。

また、例えば、上記実施形態の竪型破砕混合機１０は破砕手段として回転刃３５を備えたが、破砕手段としてアームの先端部に回動可能に取り付けられたハンマーを有するものや、チェーンを用いてもよい。

本発明の竪型破砕混合機は、土石類の破砕や改質などに広く用いることができる。用途例としては、破砕コンクリート等の建設廃棄物を再生利用するために一定の大きさ以下に破砕して粒度調整する場合、建設現場や地盤掘削等で発生する水分を含む発生土等に対し、セメント系、高分子系等を固化材を混合し改質してハンドリングを改善する場合、掘削された人工または自然由来の重金属等を含む土壌に対し、有害物質の溶出等を抑制する不溶化剤などを混合して安定化する場合が挙げられる。また、本発明の竪型破砕混合機は、ケーシング内壁面への付着、堆積が問題とならない原料に対しても、従来の竪型破砕混合機と同様に、問題なく利用することができる。

１０ 竪型破砕混合機
２０ ケーシング
２１ ケーシング胴部
２２ ケーシング上蓋
２３ 投入口
２４ 投入シュート
２５ 排出口
３０ 回転軸
３１ 上軸受
３２ プーリー
３３ 下軸受
３４ 支持部材
３５ 回転刃
３６ ブレード
３７ チップ
３８ スリーブ
４０ カーテン
４１ 棒状体
４２ 棒状体頭部
４３ 支持枠
４４ 穴
４５ 支持片
４６ ストッパー
４７ ストッパー支持部材
５５ 回転刃
５８ 弾性片（清掃手段）
５８ａ 弾性片の先端
５９ 押さえ部材
Ｃ 回転刃の旋回軌道
Ｒ 回転刃の旋回方向
Ｔ 回転刃の旋回軌道の接線

Claims (3)

1. 直立する回転軸と、
   前記回転軸の側面から突出した破砕手段と、
   前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられ、間隔を空けて吊り下げられた複数の棒状体からなるカーテンと、
   前記破砕手段および前記カーテンの全体を収容するケーシングと、
   を有する竪型破砕混合機。
2. 前記棒状体の下部側方の前記回転軸側に配設され、該棒状体の前記旋回軌道内への侵入を規制するストッパーをさらに有する、
   請求項１に記載の竪型破砕混合機。
3. 前記破砕手段の旋回方向の後方側に設けられた清掃手段をさらに有する、
   請求項１または２に記載の竪型破砕混合機。

Images