JP2896194B2 - 砕石の粒形改善方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、砕石、特にコンクリート用骨材として好適
な砕石の粒形改善方法とその装置に係り、より詳しくは
河川で自然に生産された砂利のように砕石表面を鋭角突
起部が少ない形状に改善する方法とその装置に関する。

〔従来の技術〕

河川で自然に生産された砂利は、その表面に鋭角突起
部が少なくコンクリート用骨材としてその粒形が理想的
であり、このような骨材を使用することによりコンクリ
ートの強度を高め、セメントの使用量を少なくすること
ができる。

しかしながら、近時河川で自然に生産された砂利の入
手が困難になってきており、これに代るものとして、岩
石を採掘しそれを粉砕分粒した砕石を骨材に使用してい
る。しかし、このようにして製造された骨材は、第５図
に示すように、形状的に鋭角突起部や偏平のものなどが
多く、このため河川で自然に生産された砂利に比べコン
クリートの強度やセメントの使用量などの面で問題があ
る。

このように、河川で自然に生産された砂利はその粒形
が理想的なので、河川の流下による摩擦に近い方法とし
て、砕石をドラム状の容器に入れ、回転して相互に撹拌
する方法がある。しかし、この方法は、砕石表面の鋭角
突起部を除去する大きなエネルギーを短時間に砕石に与
えることが困難で、目的を達成するには長時間を必要と
し、実用的でない。

そこで、現在実際に用いられているものには、次の各
方法がある。

砕石の層のそれぞれの部分に、異なった方向の運動
を強制的に与え、層の中に強い剪断力を発生させ、砕石
表面の突起部を破砕し、除去する方法、 砕石に軽度の衝撃を与え、その表面の突起部を除去
する方法、 圧縮型破砕機の破砕室に砕石を互いに接触するよう
に充填し、圧縮に際して表面の突起部を破砕する方法。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法については、実用機としては密閉した砕
石の中でスクリューを回転させるものと、回転方向の異
なる二重円筒の中間に砕石を入れたものがある。しかし
ながら、これらはいずれもエネルギーを砥石に伝達する
スクリュー又は円筒の襞の部分と砕石との間に強い摩擦
が生じ、装置の摩耗のため粒形改善の費用が大きく、経
済的でないという問題がある。

また上記の方法については、実用機としては垂直又
は水平な軸に取り付けられた回転子を有するインパクト
クラッシャが用いられ、砕石の回転子への衝突や加速さ
れた砕石が他の砕石に衝突することで、砕石表面の突起
部を除去するが、これらの衝突は場合によっては砕石表
面の突起部だけでなく、砕石自身を破壊してしまうこと
がある。その際には、砥石の大きさが目的の寸法より小
さくなるだけでなく、砕石原料の特性により、砕石の形
状が偏平で突起部のあるものに再生される恐れがあり、
粒形改善の効果に限度がある。また、高速の回転子が砕
石に接触することにより、回転子の摩耗が大きく、経済
的でないなどの問題がある。

さらに、上記の方法については、実用機としてジョ
ークラッシャやコーンクラッシャがある。しかし、この
方法は破砕を主目的で行う際、破砕産物の粒子形状をよ
り改善する方法として用いられるが、粒形改善だけを目
的にするときには殆ど用いられない。すなわち、圧縮面
が揺動する破砕室では場所により圧縮比が異なり、発生
する圧縮力に大きな差がでてくること、また一度圧縮さ
れた層は、余り解砕されずに再度圧縮されるので、砕石
内部の破砕を伴わずに表面の突起部のみを優先的に破砕
することは困難であり、従って粒形改善の効果も少ない
ことなどの問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、砕石の粒形改善を最も経済的な圧縮の方法
を用いて、効率的、確実かつ容易に行うことのできる粒
形改善方法とその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明に従い、砕石の粒形改善方法を、
対面する二つの圧縮面間に砕石を供給し、それら圧縮面
間の距離を減少させることによって圧縮するにあたり、
前記砕石を自由落下もしくは飛行させた状態で供給して
堆積させる供給工程と、堆積した砕石の層をその各個所
がほぼ一定の圧縮比となるよう圧縮面を移動させて、砕
石相互の表面接触部のみ主として破砕するよう制限した
圧縮力で圧縮する圧縮工程と、圧縮された砕石の層を解
砕させるとともに堆積させる解砕工程とを有し、前記圧
縮工程と解砕構成を所定回数繰り返して、砕石表面を突
起部が少ない形状に改善したのち排出する方法により達
成される。

更に本発明は、上記目的を達成するための砕石の粒形
改善装置として、中心線が水平面に対し傾斜して横設さ
れた中空ドラムと、該ドラムの中空部を貫通し該ドラム
の中心線から偏移した軸線を有する回転可能なローラ
と、前記中空ドラム内面とローラ表面との間にある砕石
への圧力を調節する手段と、前記中空ドラムを回転させ
る駆動手段とを備え、前記中空ドラムの一方及び他方の
端面側にそれぞれ砕石の供給手段及び排出手段を配した
構成を提案する。

〔作 用〕

上述の構成においては、まず自然落下状態で供給され
る砕石を圧密されない状態で堆積させ、その堆積した層
を砕石内部の破砕が生じない程度の圧縮力の範囲で圧縮
して表面突起部のみを選択的に破砕し、生じた砕石の圧
密層を再び自然落下させて解砕させ圧密されない状態で
堆積させる。これが所定回数繰り返されて砕石表面が突
起部の少ない形状に改善され、排出手段により排出され
る。したがって、最も経済的な圧縮の方法を用いて、効
率的、確実かつ容易に粒形改善を行うことができる。

なお、本発明の上記構成とその作用は、以下の説明か
ら一層明確に理解されよう。

第４図は、ほぼ平行に位置している二つの圧縮面の間
に砕石を置き、これを圧縮した場合、圧縮面の移動距離
を砕石の当初の厚さで除した値（圧縮比）と、圧縮面へ
の反力（圧縮力）の関係を示す線図である。

図中、曲線ｉと曲線iiはそれぞれ異なった種類の砕石
を示し、砕石の圧縮破壊強度と、初期の粒形によって異
なった曲線になるが、いずれも同じような傾向をもって
いる。

自由落下の状態で圧縮面上に置かれた砕石は、比較的
に少ない表面突起部で相互に接触している（図のＡ点に
対応、第５図参照）。圧縮を開始したとき、圧縮面への
反力は小さくても、砕石表面突起部では容易に大きな応
力となり、接触部が破砕される。圧縮の進行により砕石
の密度が増加してくると、接触個所も増加し、一つの砕
石表面突起部が破砕される応力は一定でも、層としての
砕石全体の反力は増加し、図のＢ点（B₁,B₂）に近ず
く。さらに圧縮を続けＢ点より右側に達すると、砕石接
触個所に作用する力の合力は、場所によっては砕石内部
を貫通する破砕を行うに十分な大きさに達し、部分的に
内部貫通破砕が開始される。その際には、表面突起部の
破砕時に比べて圧縮比の増加に対する反力の増加の割合
は急激になる。

本発明は、砕石の内部貫通破砕をできるだけ発生させ
ず、しかも表面突起部を効果的に破砕する条件で圧縮破
砕を実施しようとするものであり、その条件は、図のＢ
点を越えない範囲で破砕を実施することで満たすことが
できる。第４図によれば、Ｂ点付近の条件で破砕を実施
するためには、圧縮比をＣ点（C₁,C₂）にする方法と、
圧縮力をＤ点（D₁,D₂）にする方法が考えられる。しか
しながら、Ｂ点から圧縮面を後退させても、砕石の層厚
は、もとのＡ点には戻らず、砕石の弾性によりＥ点
（E₁,E₂）にとどまるのみであり、その層を解砕しない
で再び圧縮するときには、急激に反力が増大するので、
圧縮比のみで破砕をコントロールすることは困難であ
り、圧縮力を直接コントロールする方が容易である。そ
れにも拘わらず、効率的に粒形改善を行うためには、圧
縮面の広い範囲にほぼ均等な圧縮力を発生させる必要が
あり、そのためには、一度圧縮された層をその都度解砕
し、そしてほぼ均等な圧縮比で圧縮することが必要であ
る。

したがって、砕石の内部ではなく、表面突起部のみの
破砕を行うには、まず自由落下又はそれと類似の状態で
飛行してきた砕石を、圧密されない状態で堆積させ、そ
の層にほぼ均等の圧縮力を発生させるために、ほぼ均等
の圧縮比で圧縮し、砕石内部の破砕が生じないように油
圧シリンダ等を使用して圧縮力を一定に制限し、そこで
生じた砕石の圧密層を、再び砕石表面突起部のみで接触
するように自由落下させて解砕して堆積させ、この操作
を繰返すことで実施される。

因に、表１は本発明による粒形改善の効果の一例を示
すもので、実績率は粒形改善の程度を表している。圧縮
力を用いる方法では、従来60以上の実績率にすることは
困難と見なされていたが、本発明の方法によれば、岩石
の種類や粒度分布によって異なるが、圧縮力と圧縮回数
を適度に選択することにより、必ず60以上にすることが
できる。

なお、表１は、20〜5mmの粒度分布を持った砕石を投
入して実施したものである。それ故に、粒形改善後5mm
以上の粒径を保持した砕石の割合を歩留とした。実績率
を向上させようとすれば、条件によって程度の差はある
が歩留は低下する。本発明の方法によれば、骨材需要の
状況に応じて圧縮力や圧縮回数を設定し、実績率と歩留
の組み合わせにおいて、最も経済的な条件を選択するこ
とができる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図および第２図に示す砕石の粒形改善装置におい
て、中空ドラム１は、その内部にライナ２が取り付けら
れ、該中空ドラム１外周のタイヤ３を介して、受ローラ
６で回転可能に支持されている。４は、中空ドラム１の
外周に設けられたリブである。また該中空ドラム１は、
その外周にチェンホイール５が取り付けられ、該チェン
ホイール５に係合するローラチェン21を介して駆動電動
機19により回転される。なお、中空ドラム１の回転はこ
れに限定されるものではなく、このほか例えば中空ドラ
ム１の周辺に取り付けた歯車や、摩擦車などを用いて行
なうこともできる。また該中空ドラム１は、その両端が
開放され、一方の開放端側には給鉱シュート９が配置さ
れ、他方の開放端側には中空ドラム１の周面に沿って多
数の排出口８が穿設され、該排出口８が位置する中空ド
ラム１の外周下部には排鉱ホッパ10が配置されている。

前記受ローラ６や駆動電動機19は傾動フレーム11に取
り付けられ、該傾動フレーム11は、傾動シリンダー13に
よってベッド12から給鉱シュート９のあるフイード側が
持ち上げられ、中空ドラム１を水平面に対し所定角度傾
斜させることが可能である。また前記中空ドラム１の中
空部には、圧下ローラ17とローラ軸18が貫通しており、
該ローラ軸18の両端には摺動可能なローラ軸受14が取り
付けられ、軸受ブラケット16を介して傾動フレーム11に
固定されている。なお前記ローラ軸受14は、圧下シリン
ダ15により押し上げ可能である。

次に、上記装置を用いた粒形改善方法について説明す
る。

まず、中空シリンダ１をその中心線が水平面に対し所
定角度傾斜するようにセットする。この操作は、傾動フ
レーム11を傾動シリンダ13によってベッド12から持ち上
げ、フイード側を高くすることによって行われる。

そして、砕石は中空ドラム１の一方の開放端側から給
鉱シユート９を用いて供給され、他方の開放端側の排出
口８から排鉱ホッパ10に排出される。ここで、給鉱シュ
ート９から供給された砕石は、中空ドラム１のライナ２
と圧下ローラ17との間で圧縮され、引き続き中空ドラム
１の回転で持ち上げられ、中途から落下することにより
排出側に進行する。このように中空ドラム１が回転する
ことにより、ライナ２と圧下ローラ17の間に挟み込まれ
た砕石はライナ２と共に移動し、砕石の移動と共に、圧
下ローラ17とローラ軸18も回転する。

ここで、中空ドラム１の回転数を適宜選択することに
より、砕石の中空ドラム１内の軌跡を第３図のようにす
ることができる。なお、第３図において、ａは圧縮ゾー
ン、ｂは持ち上げゾーン、ｃは落下ゾーン、ｄは堆積ゾ
ーンである。

供給された砕石は、中空ドラム１内に落下堆積し（堆
積ゾーンｄ）、中空ドラム１の回転とともに移動して中
空ドラム１と圧下ローラ17との間で圧縮される（圧縮ゾ
ーンａ）。圧縮された砕石は、中空ドラム１の回転によ
る遠心力で中空ドラム１内面に押し上げられた状態で持
ち上げられ（持ち上げゾーンｂ）、その遠心力の影響よ
りも重力の影響の方が大きくなった時点で中空ドラム１
内面より解放され、その点の初期条件に規制されながら
放射線を描いて落下し（落下ゾーンｃ）、中空ドラム１
内面又は圧下ローラ17表面に衝突するか、もしくは既に
堆積している砕石に衝突し、最終的には圧密されない状
態で堆積する（堆積ゾーンｄ）。堆積した砕石は、中空
ドラム１の回転により、該ドラム１の中心線より下方に
軸線を持った圧下ローラ17との間に入り、再び圧縮され
る。

本発明による砕石の粒形改善方法とその装置は概ね上
記のように構成される。

なお、上記実施例の装置を用いれば、中空ドラム１内
面と圧下ローラ17表面は、回転によって相互の距離を減
少し、圧縮破砕を行う破砕機構を構成し、かつその作用
も、砕石は、自由落下して圧密されない状態に堆積する
こと、中空ドラム１の中心線を水平面に対して傾斜させ
ることにより、砕石は給鉱シュート９側より排出口８側
に逐次移動すること、中空ドラム１の中心線の傾斜を給
鉱量に応じて変化させることにより、砕石の堆積層の厚
さをほぼ均等に制御することができること、その際中空
ドラム１の中心線と圧下ローラ17の軸線をほぼ平行に維
持すれば、中空ドラム１内各部に於ける圧縮比はほぼ均
等になること、圧下ローラ17は圧下シリンダ15により圧
下力を制御されるので、砕石の内部を貫通する破砕が生
じないような圧縮力に制限されること、圧縮された砕石
は中空ドラム１で持ち上げられ、落下を開始するが、砕
石の層は位置によって速度が異なり、落下軌跡が異なる
上に異なった位置で衝突するので、解砕されること、し
たがって砕石は給鉱シュート９側より排出口８側に移動
する間にその粒形が改善されることなど顕著なものがあ
り、本発明の方法を実施する装置として好適である。し
かし本発明は、この実施例のものに限定されるものでは
なく、本発明の所期の目的を達成し得る範囲で変形が可
能である。

因に、例えば、圧縮面が揺動するジョークラッシャや
コーンクラッシャにおいても、揺動面の傾斜を砕石の安
息角に近い値とし、揺動の下死点に於ける揺動圧縮面
と、堆積した砕石の安息角によって構成される表面と、
揺動圧縮面に対応する上部圧縮面の３つの面が、それぞ
れ揺動の中心を通るようにすることで、圧縮比をほぼ一
定にすることができる。更に圧縮面を油圧シリンダ等で
支持して圧縮力を制限すると共に、揺動の加速度の垂直
方向の成分を重力以上にすることで砕石の圧縮層を解砕
し、自由落下もしくは飛行衝突の状態で揺動圧縮面上に
堆積させることができる。又、偏心駆動または偏心荷重
の回転による振動によって各部がほぼ同一の振動をする
圧縮面と、その面に平行に位置して対応する圧縮面との
間に、砕石を一定の層厚になるように一定の速度で移送
させ、圧縮面を油圧シリンダ等で支持し、振動の加速度
の垂直方向の成分を重力以上にすることによっても実施
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように本発明は、以下
の効果を奏するものである。

砕石の粒形改善方法の発明においては、砕石の粒形改
善を最も経済的な圧縮の方法を用いて、効率的、確実か
つ容易に行うことができ、またこの粒形改善された砕石
をコンクリート用骨材として使用することにより、コン
クリートの強度を高め、セメントの使用量を少なくする
ことができる。

砕石の粒形改善装置の発明においては、請求項２に記
載の構成の組み合わせにより、上記方法を効率よく実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による砕石の粒形改善を行う装置の一部
を断面にて示す側面図、第２図は第１図のII−II矢視部
分断面図、第３図は砕石の中空ドラム内での移動状態を
示す説明図、第４図は圧縮比と圧縮力の関係を示す線
図、第５図は粒形改善すべき砕石が圧縮されないで堆積
した状態を示す図である。 １……中空ドラム、２……ライナ ３……タイヤ、４……リブ ５……チェンホイール、６……受ローラ ７……スラスト受ローラ、８……排出口 ９……給鉱シュート、10……排鉱ホッパ 11……傾動フレーム、12……ベッド 13……傾動シリンダ、14……ローラ軸受 15……圧下シリンダ、16……軸受ブラケット 17……圧下ローラ、18……ローラ軸 19……駆動電動機、20……駆動チェンホイール 21……ローラチェン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−73355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−119466（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−174943（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−124242（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−190340（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B02C 1/00 - 7/18 B02C 15/00 - 17/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対面する二つの圧縮面間に砕石を供給し、
   それら圧縮面間の距離を減少させることによって圧縮す
   るにあたり、前記砕石を自由落下もしくは飛行させた状
   態で供給して堆積させる供給工程と、堆積した砕石の層
   をその各個所がほぼ一定の圧縮比となるよう圧縮面を移
   動させて、砕石相互の表面接触部のみ主として破砕する
   よう制限した圧縮力で圧縮する圧縮工程と、圧縮された
   砕石の層を解砕させるとともに堆積させる解砕工程とを
   有し、前記圧縮工程と解砕構成を所定回数繰り返して砕
   石表面を突起部が少ない形状に改善したのち排出するこ
   とを特徴とする砕石の粒形改善方法。
2. 【請求項２】中心線が水平面に対し傾斜して横設された
   中空ドラムと、該ドラムの中空部を貫通し該ドラムの中
   心線から偏移した軸線を有する回転可能なローラと、前
   記中空ドラム内面とローラ表面との間にある砕石への圧
   力を調節する手段と、前記中空ドラムを回転させる駆動
   手段とを備え、前記中空ドラムの一方及び他方の端面側
   にそれぞれ砕石の供給手段及び排出手段を配したことを
   特徴とする砕石の粒形改善装置。