JP6897959B2 - 縦型破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、地中を掘進する掘進機などより排出される土砂に含まれる礫、玉石などを破砕する縦型破砕装置に関する。

掘進機などによって排出される土砂に礫、玉石などが含まれる場合には、これらを破砕して搬出されるためにコーンクラッシャといわれる破砕装置が採用されることが多い。このような破砕装置としては、特許文献１および特許文献２のようなものがある。

特許文献１の従来技術１は、掘進機の隔壁の開口に設けられた筒状ケーシングの後端に横に設けられた横型の破砕部材である。この破砕部材は、偏心回転するコーンローターと破砕壁とで構成される破砕室を備えている。掘削された土砂の破砕室への搬送は、螺旋部材と水流によって行われる。
このような横型の破砕装置においては、比較的径の小さい掘進機などに好適であるが、掘削された土砂は、重力の影響によって破砕室の上部側よりも下部側に偏って搬送される傾向となる。これによって、閉塞や下部側の破砕壁が摩耗するおそれがある。

これに対して、縦型の破砕装置は、掘削された土砂を破砕室に均等に搬送でき、閉塞や破砕壁の偏った摩耗の問題は生じにくい。特許文献２の従来技術２は、掘進機のベルトコンベヤの後端に縦に設けられた縦型の破砕装置である。この破砕部材は、突起が設けられた偏心回転するコーンローターとコーン面とで構成される削土室を備えている。掘削された土砂は、破砕装置内に落下し、スクリューによって削土室へ搬送される。また、スクリューによって、削土室の土砂は圧密され、浮いてしまうことが防止される。

特許第５４４３９６１号公報 特開平１０−３３９０９３号公報

この従来技術２のような縦型破砕装置は、横型破砕装置の下側コーン面に比べて重力とコーン面との方向が異なるので、土砂のコーン面への押し付け力が少なくなり、礫や玉石が滑ったり、転がったりして、なかなか破砕されない場合がある。特に、水とともに土砂が排出されるような密閉式での搬出ラインでは、大量の流体が流されるので、流れによって浮き上がるような挙動も作用し、より破砕効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、礫や玉石が滑ったり転がったりすることを防止して、効率的に土砂に含まれる礫や玉石を破砕する縦型破砕装置を提供することを目的とする。

本願請求項１に係る発明は、回転軸と、インナーコーンと、アウターコーンと、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの上方に設けられ流入口を備えた流入室と、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの下方に設けられ側壁に排出口を備えた排出チャンバーと、を備える掘削土砂に含まれる礫、玉石、固結土砂、土塊などの被破砕物を破砕する縦型破砕装置であって、前記インナーコーンは、上部に向かって径が小さくなるインナーコーンテーパー面を有するとともに、前記回転軸の偏心部に対して回転自在に設けられており、前記アウターコーンは、上部に向かって径が大きくなりアウターコーン突起が設けられるとともに前記インナーコーンテーパー面に対向して設けられるアウターコーンテーパー面を有しており、前記アウターコーンテーパー面には、周方向に間隔を空けて前記アウターコーン突起とは別であって前記アウターコーンテーパー面からの高さが前記アウターコーン突起より高いブレードが複数設けられており、前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の上下方向に沿って上部に行くに従って対向する前記インナーコーンテーパー面から離れるように設けられており、前記被破砕物の前記アウターコーンテーパー面に対して滑りや転がりを防ぐことを特徴とする縦型破砕装置である。

本願請求項２に係る発明は、回転軸と、インナーコーンと、アウターコーンと、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの上方に設けられ流入口を備えた流入室と、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの下方に設けられ側壁に排出口を備えた排出チャンバーと、を備える掘進機の後方に設けられ掘削土砂に含まれる礫、玉石、固結土砂、土塊などの被破砕物を破砕する密閉式の縦型破砕装置であって、前記流入口は、前記流入室の側壁に設けられており、前記インナーコーンは、上部に向かって径が小さくなるインナーコーンテーパー面を有するとともに、前記回転軸の偏心部に対して回転自在に設けられており、前記アウターコーンは、上部に向かって径が大きくなりアウターコーン突起が設けられるとともに前記インナーコーンテーパー面に対向して設けられるアウターコーンテーパー面を有しており、前記アウターコーンテーパー面には、周方向に間隔を空けて前記アウターコーン突起とは別であって前記アウターコーンテーパー面からの高さが前記アウターコーン突起より高いブレードが複数設けられており、前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の下部から上部に沿う方向であって上部に行くに従って対向する前記インナーコーンテーパー面から離れるように設けられており、前記被破砕物の前記アウターコーンテーパー面に対して滑りや転がりを防ぐことを特徴とする縦型破砕装置である。
本願請求項３に係る発明は、前記アウターコーンと前記インナーコーンとの隙間の下方には、所定の大きさの前記被破砕物が前記排出チャンバーに通過するのを防止する格子が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項４に係る発明は、前記ブレードは、平面視において下部が上部に対して前記回転軸の回転方向側に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項５に係る発明は、前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の少なくとも下部には設けられていないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項６に係る発明は、前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面から上部では高く、下部では低く設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項７に係る発明は、前記排出チャンバー内には、前記回転軸によって回転する排出羽根が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項８に係る発明は、前記排出口から排出チャンバーの接線方向に排出管が設けられており、前記排出羽根は、前記排出管の排出方向に対して、排出チャンバー内の排出口付近において排出口から離れる方向に回転するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の縦型破砕装置である。

本願請求項９に係る発明は、前記排出口から排出チャンバーの接線方向に排出管が設けられており、前記排出羽根は、前記排出管の排出方向に対して、排出チャンバー内の排出口付近において排出口に向う方向に回転するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の縦型破砕装置である。

請求項１乃至請求項９に係る構成により、礫や玉石が滑ったり転がったりすることを防止して、効率的に土砂に含まれる礫や玉石を破砕することができる。

本発明の実施形態に係る縦型破砕装置をトンネル坑内に配置した側面図である。 本発明の実施形態に係る縦型破砕装置をトンネル坑内に配置した平面図である。 本発明の実施形態に係る縦型破砕装置をトンネル坑内に配置した背面図である。 本発明の実施形態に係る縦型破砕装置の断面図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置の押込み板および破砕攪拌羽根の説明図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置の平面図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置のアウターコーンおよび下部ケーシングの平面図である。 図７におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置の破砕する状況を示す説明図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置の破砕する状況を示す説明図である。 本発明の実施形態の係る縦型破砕装置の破砕する状況を示す説明図である。 図８におけるブレードの変形例を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面の図１乃至図１２と共に説明する。
本実施形態は、本発明に係る縦型破砕装置を図示しないトンネル掘進機の後方の坑内に配置したものである。
図１は、トンネル内周面１で構成される坑内に配置された縦型破砕装置１０の一部を断面図とした側面図である。縦型破砕装置１０は、トンネル掘進機が掘削した掘削土砂をトンネル外に排出する排泥管の途中に設けられている。排泥管は、縦型破砕装置１０に掘削土砂が流入させる流入管２と、縦型破砕装置１０から掘削土砂を排出する排出管３を備えている。掘削土砂が流入管２によって縦型破砕装置１０に供給されて、掘削土砂に含まれる礫、玉石が破砕されて排出管３によって排出される。

礫や玉石が縦型破砕装置１０によって破砕されるため、排出管３の管径は、流入管２の管径より小さくなっている。
排泥管によって搬送される掘削土砂は、泥水とともに搬送されるものであっても、加泥材とともに搬送されるものであってもよい。すなわち、泥水式掘進機によるものであっても泥土圧式掘進機によるものであってもよい。
トンネル内周面１は、トンネル掘進機の後胴で形成される内面であってもセグメントで形成される内面であってもよい。

図１乃至図３に示すように、縦型破砕装置１０に掘削土砂を送らないようにするために流入管２と排出管３とを直接連結するバイパス管４が設けられている。これは、掘削土砂に礫や玉石が含まれない場合には、縦型破砕装置１０を使用する必要がないので、バイパス管４を介して掘削土砂が排出される。このため流入管２のバイパス管４との分岐する部分と縦型破砕装置１０との間には、流入バルブ２ａが設けられ、バイパス管４には、バイパスバルブ４ａが設けられている。
掘削土砂に礫や玉石が含まれる場合には、流入バルブ２ａが開かれるとともにバイパスバルブ４ａが閉じられる。また、掘削土砂に礫や玉石が含まれない場合には、流入バルブ２ａが閉じられるとともにバイパスバルブ４ａが開かれる。

図１に示すように、縦型破砕装置１０は、回転軸１１、インナーコーン１２、アウターコーン１３を有している。また、上部回転軸１１ａに押込み板１４および攪拌羽根１５を、下部回転軸１１ｃに排出羽根１６を有している。
インナーコーン１２およびアウターコーン１３との間であって、押込み板１４の下方に破砕室１７が形成される。掘削土砂が供給される流入室１８は、押込み板１４の上方であって、上部ケーシング２０、点検蓋２１および上部軸受け部材２２に囲まれて形成される。破砕室１７で破砕された礫や玉石を含む掘削土砂は、排出チャンバー１９に落下する。排出チャンバー１９は、下部ケーシング２３および下部回転軸１１ｃの間に形成される。
掘削土砂は、流入管２の流入口２ｂ（図４）から流入室１８に流入し、破砕室１７および排出チャンバー１９を経由して排出管３の図示しない排出口から排出される。

図１に示すように、縦型破砕装置１０は、回転軸１１を回転させる駆動モータ２４、架台２５および架台２５に取り付けられた車輪２６を有しており、図示しない連結部材でトンネル掘進機と連結されており、掘進とともに移動することができるようになっている。

図１乃至図４および図６に示すように、上部ケーシング２０の上壁部２０ａの中心部とその周囲四箇所には開口が形成されており、中心部の開口には回転軸点検蓋２１ａが、周囲四箇所の開口には破砕室点検蓋２１ｂが着脱可能に設けられている。回転軸点検蓋２１ａおよび破砕室点検蓋２１ｂを取り外すことで、回転軸１１、上壁部２０ａに取り付けられた上部軸受け部材２２および破砕室１７を点検およびメンテナンスすることができる。

縦型破砕装置１０の内部の構造を図４乃至図８に基づいて説明する。
回転軸１１は、上部回転軸１１ａ、クランク軸１１ｂおよび下部回転軸１１ｃで構成されている。上部回転軸１１ａおよび下部回転軸１１ｃは、回転軸が同一であり、クランク軸１１ｂは、上部回転軸１１ａおよび下部回転軸１１ｃに対して偏心して設けられている偏心部である。よって、上部回転軸１１ａおよび下部回転軸１１ｃが回転することで、クランク軸１１ｂは偏心して回転することになる。
上部回転軸１１ａに設けられる押込み板１４と攪拌羽根１５は、上部回転軸１１ａとともに、下部回転軸１１ｃに設けられる排出羽根１６は、下部回転軸１１ｃとともに回転する。

上部回転軸１１ａは、その上部に凸部１１ａ１が形成されており、上部軸受け部材２２によって回転可能に支持されている。上部軸受け部材２２は、ベアリング２２ａを備えており、上部ケーシング２０の上壁部２０ａに着脱可能に固定されており、回転軸点検蓋２１ａを取り外して点検や交換が可能となっている。このように回転軸１１が上部でも軸受けされるため、回転軸１１がブレずに安定した回転を確保することができる。なお、上部軸受け部材２２は、上壁部２０ａに着脱可能でなく固定するようにしてもよい。
上部回転軸１１ａには、その下部に凹部１１ａ２が偏心して形成されており、クランク軸１１ｂの上部に形成された凸部１１ｂ１とキー溝接合されている。クランク軸１１ｂは、下部回転軸１１ｃに偏心して設けられている。下部回転軸１１ｃは、拡大部１１ｃ１が形成され排出羽根１６が設けられている。

回転軸１１の回転力は、駆動モータ２４によって与えられる。駆動モータ２４の出力は、減速機２４ａ、ピニオンギア２８、アイドルギア２９、下部回転軸１１ｃに取り付けられたメインギア３０の順で伝達され、回転軸１１が回転する。ピニオンギア２８、アイドルギア２９およびメインギア３０は、架台２５のフレーム枠内部に設けられているので、回転部が露出しておらず安全である。
図４および図８に示すように、下部ケーシング２３には張出部２３ａが形成されており下部軸受け部材２７が設けられている。下部軸受け部材２７の開口２７ａに下部回転軸１１ｃが貫通して、回転軸１１が軸受けされている。

インナーコーン１２は、クランク軸１１ｂに回転自在に設けられている。インナーコーン１２は、上部に向って径が小さくなるインナーコーンテーパー面１２ａと、インナーコーンテーパー面１２ａに設けられ礫や玉石を破砕しやすくする複数のインナーコーン突起１２ｂを有している。また、インナーコーンテーパー面１２ａの下方にはインナーコーン垂直面１２ｃを有している。
インナーコーン１２は、クランク軸１１ｂに対して回転可能に設けられているため、回転軸１１が回転すると、クランク軸１１ｂによって公転するとともに、礫や玉石によってインナーコーン１２に抵抗が生じるとクランク軸１１ｂに対して自転することになる。よって、クランク軸１１ｂと一体に回転するものと異なり、破砕による摩耗や負荷も少ないものとなっている。

アウターコーン１３は、上部ケーシング２０と下部ケーシング２３との間に設けられている。アウターコーン１３は、上部に向って径が大きくなるアウターコーンテーパー面１３ａとアウターコーンテーパー面１３ａに設けられた礫や玉石を破砕しやすくする複数のアウターコーン突起１３ｂを有している。また、アウターコーンテーパー面１３ａの下方にはアウターコーン垂直面１３ｃを有している。アウターコーンテーパー面１３ａはインナーコーンテーパー面１２ａに対向し、アウターコーン垂直面１３ｃはインナーコーン垂直面１２ｃに対向している。
回転軸１１が回転すると、インナーコーン１２の公転と自転によりアウターコーン１３との間に圧縮力が働き礫や玉石が破砕される。
アウターコーンテーパー面１３ａには、後述するブレード３１が設けられている。

図５（Ａ）は、押込み板１４および攪拌羽根１５が設けられた上部回転軸１１ａの平面図、図５（Ｂ）は、その側面図である。
押込み板１４は、上部回転軸１１ａの外周方向に間隔を空けて二枚同じ高さに設けられている。そして、平面視においてインナーコーン１２にもアウターコーン１３にも重なるように設けられている。本実施形態では、図１および図４から明らかなように、アウターコーン１３には一部（アウターコーンテーパー面１３ａの下部付近）重なるようになっているが、すべて（アウターコーンテーパー面１３ａの上部）まで重なるようにしてもよい。
押込み板１４は、その下面１４ａおよび上面１４ｂが、図５に矢印で示された上部回転軸１１ａの回転方向の前側より後側がインナーコーンテーパー面１２ａに近くなるように傾斜した形状となっている。換言すると、上部回転軸１１ａの回転に伴い押込み板１４の下面１４ａおよび上面１４ｂはインナーコーンテーパー面１２ａに近づくようになっている。

攪拌羽根１５は、上部回転軸１１ａの外周方向の二枚設けられた押込み板１４の間に間隔を空けて取り付けられている。攪拌羽根１５は、側面視において、押込み板１４と重なる位置に設けられている。このように押込み板１４の間に配置することができるので、押込み板１４と攪拌羽根１５を設けても高さ方向のスペースを抑えることができる。また、押込み板１４と攪拌羽根１５とが独立して配置できるので、破砕室１７との両者の位置関係の設定の自由度が高まる。
攪拌羽根１５は、上部回転軸１１ａに取り付けられる攪拌羽根アーム部１５ａと攪拌羽根アーム部１５ａから下方に延びる攪拌羽根攪拌部１５ｂとを有する。図５（Ｂ）に示すように、攪拌羽根攪拌部１５ｂの下端は細くなっている。
攪拌羽根１５によって、破砕室１７を攪拌して礫や玉石などを滞留させず破砕して閉塞させないようにしている。

図５（Ｂ）の上部回転軸１１ａの凸部１１ａ１の外周には、上部軸受け部材２２との軸受け部をシールするためのシール溝１１ａ３とグリースが供給されるグリース溝１１ａ４が設けられている。

図６は、流入管２と押込み板１４および攪拌羽根１５の回転方向の関係を示したものである。流入管２の流入口２ｂは、上部ケーシング２０の側面であって掘削土砂が接線方向から流入室１８に流入するように設けられている。また、押込み板１４は図６において矢印に示すように反時計回りに回転する。よって、流入口２ｂから流入する掘削土砂の流入方向に対して、流入口近傍において押込み板が反対方向へと移動するように回転することになる。
このような構成によって、流入した掘削土砂は押込み板によって良く攪拌されるようになり流入室１８内で礫や玉石が偏らず、閉塞や局所的な負荷が起こりにくい。
また、上部回転軸１１ａの回転に伴い押込み板１４の上面１４ｂは、インナーコーンテーパー面１２ａに近づくようになっているため、掘削土砂に含まれる礫や玉石が押込み板１４の上面１４ｂに乗ったとしても転がり落下しやすくなるので、スムーズな破砕が行われる。

アウターコーン１３に設けられるブレード３１について、図７および図８により説明する。ブレード３１は、断面が矩形の棒状でアウターコーンテーパー面１３ａに下部から上部に沿う方向にわたって設けられている。図７に示すように、ブレード３１は、アウターコーンテーパー面１３ａの周方向に間隔を空けて六箇所に設けられている。ブレード３１のアウターコーンテーパー面１３ａからの高さは、図８に示すように、アウターコーン突起１３ｂより高くなっている。図７に示すように、ブレード３１は、平面視において下部が上部に対して図中の点線矢印で示された回転軸１１の回転方向に位置している。すなわち、ブレード３１の上部側が回転軸１１の回転方向の反対側に傾いている。これによって、より礫や玉石に抵抗が加わりアウターコーンテーパー面１３ａに対して滑りや転がったりすることが発生しづらくなり破砕効果が高くなる。
なお、本実施形態ではブレード３１は、平面視において下部が上部に対して図中の点線矢印で示された回転軸１１の回転方向に位置するようにしたが、平面視において下部と上部が回転軸１１の回転方向にずれていない、すなわち、ブレード３１の上部側が回転軸１１の回転方向の反対側に傾かないようにしてもよい。この場合でも、礫や玉石に抵抗が加わりアウターコーンテーパー面１３ａに対して滑りや転がったりすることが発生しづらくなり破砕効果が高くなる。

図８に示すようにブレード３１は、アウターコーンテーパー面１３ａの下部には設けられていない。これは、アウターコーンテーパー面１３ａの下部は、インナーコーン１２による圧密が有効に作用するからである。換言すると、アウターコーンテーパー面１３ａの上部はインナーコーンテーパー面１２ａとの間隔が広くなり、インナーコーン１２の圧密があまり作用せず、礫や玉石が上部に逃げる傾向となり滑りや転がりが生じやすくなるので、上部にブレード３１を設ける必要がある。
また、ブレード３１をアウターコーンテーパー面１３ａの下部には設けないようにすると、攪拌羽根１５の攪拌羽根攪拌部１５ｂを下方にさらに延長したとしても、接触を避けることができる。

図７および図８に示すように、アウターコーン垂直面１３ｃの下方には、格子３２が設けられている。格子３２は、破砕室１７から排出チャンバー１９に大きな礫や玉石が通過するのを防止するもので、開口３２ａを備えている。格子３２を通過しなかった大きな礫や玉石は、格子３２上に留まり、破砕室１７内でももっとも圧密が作用するインナーコーン垂直面１２ｃとアウターコーン垂直面１３ｃとの間で破砕される。

掘削土砂は破砕室１７から排出チャンバー１９に落下するが、排出チャンバー１９を構成する下部ケーシング２３の側面に排出管３の図示しない排出口が設けられている。側面に排出口を設けることで縦型破砕装置１０の高さを制限している。
また、排出チャンバー１９から側面に掘削土砂を排出するため、排出羽根１６を設けている。
排出羽根１６は、下部回転軸１１ｃの拡大部１１ｃ１の外周に間隔をあけて複数設けられている。排出羽根１６は、排出羽根１６は回転軸１１が回転するとともに排出チャンバー１９内を回転し、排出チャンバー１９内の掘削土砂に含まれる破砕後の礫や玉石を排出管３から排出するのを補助する。特に、排出チャンバー１９内では、流速も低下し、礫や玉石が滞留することもあるので、効果的である。
排出羽根１６を回転させる回転軸を、クランク軸１１ｂ、押込み板１４および攪拌羽根１５を回転させる回転軸１１で共通としているため、回転させる駆動系の構造をシンプルにすることができる。

本実施形態では、図６および図８の排出管３の下部ケーシング２３への取付け位置（図３における下部ケーシング２３の右側）から明らかなように、排出管３は、下部ケーシング２３の側壁から接線方向に設けられ、排出羽根１６は、排出管３の排出方向に対して、排出チャンバー内の排出口付近において排出口から離れる方向に回転するように設けられている。このように構成することで、排出口手前付近で閉塞が生じた場合には、閉塞物を除去する効果がある。
なお、排出管の下部ケーシング２３への取付け位置を反対側（図３における下部ケーシング２３の左側）に取り付けるようにして、排出管を、排出管の排出方向に対して、排出羽根１６が、排出チャンバー１９内の排出口付近において排出口に向う方向に回転するように設けるようにしてもよい。このように構成すると、排出チャンバー１９内の掘削土砂を積極的に排出管３に送り込むようにすることができる。
また、両者のどちらの効果も得られるようにするために、排出管を下部ケーシング２３の左右のどちら側にも取り付けられるよう下部ケーシング２３に排出管の取付部を複数設けるようにしてもよい。

縦型破砕装置１０による破砕作用を図９乃至図１１とともに説明する。
図９は、縦型破砕装置１０の上部ケーシング２０の上壁部２０ａおよび上部軸受け部材２２を取り除いたものである。破砕される礫や玉石である被破砕物Ｓは、便宜上球体で示している。
掘削土砂は、流入管２によって図９における右方向から左方向に運ばれ、流入口２ｂから流入室１８に流入する。流入室１８に流入した掘削土砂は、上部ケーシング２０の側壁に沿って流れる。この流れは図９において時計方向の流れである。また、上部回転軸１１ａは、図９における矢印の方向の反時計方向に回転し、押込み板１４も回転し、掘削土砂の流れに対向することになる。よって、流入した掘削土砂の攪拌が積極的に行われることになる。

従来技術のようなスクリューでは、回転全周方向すべてにわたって羽根が存在するため、流入した掘削土砂の流れを阻害し、また被破砕物Ｓの自由な落下を阻害し、下方への移動はスクリューの回転に依存することになってしまう。特に、水とともに土砂が排出されるような密閉式での搬出ラインでは、大量の流体が流されるので、より流れが阻害されるおそれがある。
これに対して、押込み板１４と押込み板１４とが間隔を空けて設けられているので、流入した被破砕物Ｓの落下が押込み板１４によって阻害されない。
また、押込み板が間隔を空けて設けられているので、スクリューを回転させるよりも必要な回転トルクを小さくすることができる。

図１０は、縦型破砕装置１０からさらにアウターコーン１３を除いたものである。
破砕室１７に落下した被破砕物Ｓは、インナーコーン１２とアウターコーン１３によって破砕される。
押込み板１４の回転により、被破砕物Ｓは破砕室１７の下方に押込まれるので破砕が効率的に行われる。
また、破砕室１７に過剰に被破砕物Ｓが存在した状態で押込まれると、必要以上に圧密され破砕室１７が閉塞してしまうおそれもあるが、押込み板１４と押込み板１４とが間隔を空けて設けられているので、被破砕物Ｓの圧密も緩和されることになり、閉塞し難くなっている。

縦型破砕装置では、横型破砕装置の下側コーン面に比べて重力とコーン面との方向が異なるので、掘削土砂のコーン面への押し付け力が少なくなり、すなわち重力で被破砕物Ｓを一定の位置にとどめておく力が働かず、被破砕物Ｓが滑ったり、転がったりして、なかなか破砕されない場合がある。特に、水とともに土砂が排出されるような密閉式での搬出ラインでは、大量の流体が流されるので、流れによって浮き上がるような挙動も作用し、より破砕効率が低下するおそれがある。
被破砕物Ｓのコーン面に対する滑りや転がりを防止するために、アウターコーンテーパー面１３ａにブレード３１が設けられており、破砕効率の低下を防止している。

インナーコーン１２、押込み板１４および攪拌羽根１５などの回転によって、被破砕物Ｓが、インナーコーンテーパー面１２ａおよびアウターコーンテーパー面１３ａに対して滑ったり転がったりした場合に、ブレード３１に接触することでこれを防止する。
また、図９乃至図１１に示すように、ブレード３１の上部側が上部回転軸１１ａの矢印で示された回転方向の反対側に傾いているので、ブレード３１に接触した被破砕物Ｓは、下方に移動するようになる。そして、インナーコーン１２の圧縮力がより作用することになり、破砕効率が向上する。

図１１は、図１０の状態から縦型破砕装置１０の上部回転軸１１ａが回転して、攪拌羽根１５が正面に移動したときの状態を示したものである。
攪拌羽根１５の攪拌羽根攪拌部１５ｂによって、破砕室１７内の被破砕物Ｓが攪拌される。これによって、閉塞も防止される。本実施形態では、攪拌羽根攪拌部１５ｂの下部は、掘削土砂に接触してもスムーズに回転するように傾斜させている。また、この傾斜により被破砕物Ｓを下方に移動させる。
なお、本実施形態において攪拌羽根攪拌部１５ｂの下端部は、インナーコーンテーパー面１２ａの中程まで届く程度の位置である。攪拌を破砕室１７の下部までさせるような場合には、ブレード３１がアウターコーンテーパー面１３ａの下部まで設けられていないので、ブレード３１に干渉させないで、攪拌羽根攪拌部１５ｂの下端部をインナーコーンテーパー面１２ａの下部程まで届く程度の長さにすることができる。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
図１２は、ブレードの変形例を示す。ブレード３１１は、ブレード３１１のアウターコーンテーパー面１３ａからの高さについて、上部では大きく下部では小さく設定したものである。これは、上部になればなるほど被破砕物Ｓに転がりや滑りが生じやすくなるからである。

本願の実施形態では、掘進機の後方のトンネル坑内に設ける縦型破砕装置で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トンネル坑内に設けないものであってもよい。

本願の実施形態では、被破砕物として掘削土砂に含まれる礫や玉石の破砕で説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、土砂が固結したものや土塊を被破砕物として適用してもよい。

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。

１ トンネル内周面
２ 流入管
２ａ 流入バルブ
２ｂ 流入口
３ 排出管
４ バイパス管
４ａ バイパスバルブ
１０ 縦型破砕装置
１１ 回転軸
１１ａ 上部回転軸
１１ｂ クランク軸（偏心部）
１１ｃ 下部回転軸
１２ インナーコーン
１２ａ インナーコーンテーパー面
１２ｂ インナーコーン突起
１２ｃ インナーコーン垂直面
１３ アウターコーン
１３ａ アウターコーンテーパー面
１３ｂ アウターコーン突起
１３ｃ アウターコーン垂直面
１４ 押込み板
１５ 攪拌羽根
１５ａ 攪拌羽根アーム部
１５ｂ 攪拌羽根攪拌部
１６ 排出羽根
１７ 破砕室
１８ 流入室
１９ 排出チャンバー
２０ 上部ケーシング
２１ａ 回転軸点検蓋
２１ｂ 破砕室点検蓋
２２ 上部軸受け部材
２３ 下部ケーシング
２４ 駆動モータ
２５ 架台
２６ 車輪
２７ 下部軸受け部材
２８ ピニオンギア
２９ アイドルギア
３０ メインギア
３１、３１１ ブレード
３２ 格子

Claims (9)

1. 回転軸と、インナーコーンと、アウターコーンと、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの上方に設けられ流入口を備えた流入室と、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの下方に設けられ側壁に排出口を備えた排出チャンバーと、を備える掘削土砂に含まれる礫、玉石、固結土砂、土塊などの被破砕物を破砕する縦型破砕装置であって、
   前記インナーコーンは、上部に向かって径が小さくなるインナーコーンテーパー面を有するとともに、前記回転軸の偏心部に対して回転自在に設けられており、
   前記アウターコーンは、上部に向かって径が大きくなりアウターコーン突起が設けられるとともに前記インナーコーンテーパー面に対向して設けられるアウターコーンテーパー面を有しており、
   前記アウターコーンテーパー面には、周方向に間隔を空けて前記アウターコーン突起とは別であって前記アウターコーンテーパー面からの高さが前記アウターコーン突起より高いブレードが複数設けられており、
   前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の上下方向に沿って上部に行くに従って対向する前記インナーコーンテーパー面から離れるように設けられており、前記被破砕物の前記アウターコーンテーパー面に対して滑りや転がりを防ぐ
   ことを特徴とする縦型破砕装置。
2. 回転軸と、インナーコーンと、アウターコーンと、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの上方に設けられ流入口を備えた流入室と、前記インナーコーン及び前記アウターコーンの下方に設けられ側壁に排出口を備えた排出チャンバーと、を備える掘進機の後方に設けられ掘削土砂に含まれる礫、玉石、固結土砂、土塊などの被破砕物を破砕する密閉式の縦型破砕装置であって、
   前記流入口は、前記流入室の側壁に設けられており、
   前記インナーコーンは、上部に向かって径が小さくなるインナーコーンテーパー面を有するとともに、前記回転軸の偏心部に対して回転自在に設けられており、
   前記アウターコーンは、上部に向かって径が大きくなりアウターコーン突起が設けられるとともに前記インナーコーンテーパー面に対向して設けられるアウターコーンテーパー面を有しており、
   前記アウターコーンテーパー面には、周方向に間隔を空けて前記アウターコーン突起とは別であって前記アウターコーンテーパー面からの高さが前記アウターコーン突起より高いブレードが複数設けられており、
   前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の下部から上部に沿う方向であって上部に行くに従って対向する前記インナーコーンテーパー面から離れるように設けられており、前記被破砕物の前記アウターコーンテーパー面に対して滑りや転がりを防ぐ
   ことを特徴とする縦型破砕装置。
3. 前記アウターコーンと前記インナーコーンとの隙間の下方には、所定の大きさの前記被破砕物が前記排出チャンバーに通過するのを防止する格子が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の縦型破砕装置。
4. 前記ブレードは、平面視において下部が上部に対して前記回転軸の回転方向側に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置。
5. 前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面の少なくとも下部には設けられていないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置。
6. 前記ブレードは、前記アウターコーンテーパー面から上部では高く、下部では低く設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置。
7. 前記排出チャンバー内には、前記回転軸によって回転する排出羽根が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の縦型破砕装置。
8. 前記排出口から排出チャンバーの接線方向に排出管が設けられており、
   前記排出羽根は、前記排出管の排出方向に対して、排出チャンバー内の排出口付近において排出口から離れる方向に回転するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の縦型破砕装置。
9. 前記排出口から排出チャンバーの接線方向に排出管が設けられており、
   前記排出羽根は、前記排出管の排出方向に対して、排出チャンバー内の排出口付近において排出口に向う方向に回転するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の縦型破砕装置。

Images