JP2005313021A - 土質改良機の回転式破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 破砕ロールによる被処理土の破砕処理量を規制してシュート内に破砕処理土を堆積させずに、混合装置に向けて被処理土の定量供給を可能とする。
【解決手段】 対の破砕ロール９ａ，９ｂを有している。対の破砕ロール９ａ、９ｂは、周面に被処理土に含まれる塊状物を細粒に粉砕する破砕歯を有するものであり、その回転軸心Ｘ−Ｘをコンベア５ａの搬送方向Ｌ−Ｌに直交させてコンベア５ａの上方に設置されている。破砕された被処理土Ｍは、破砕ロール９ａ、９ｂの隙間からコンベア５ａの搬送方向Ｌ−Ｌに直交する直線Ｏ−Ｏを中心に落下してシュート１９内に過剰に堆積することがなく、ゲート２０で搬送量が規制されて機外へ送り出される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、地中より掘り起こされた残土を埋め戻しが可能な土壌、土質に改良する土質改良機の回転式破砕装置に関する。

ガス管などの埋設工事、上下水道工事その他の道路工事、建設基礎工事などにおいて発生する建設残土は、リサイクル土として他の用途に利用されるときはもちろんのこと、これを埋め戻すときにも改良土に改質しなければならない。

土質改良装置としてたとえば特許文献１には、自走式の土質改質機が記載されている。この土質改質機は、改質対象となる土砂を受け入れるホッパーと、このホッパー内の土砂を土質改良材とともに搬送する搬送コンベアと、この搬送コンベアから導入された土砂及び土質改良材を混合し改良土を生成する混合装置と、この混合装置から導出された改良土を機外に排出する排出コンベアとを略水平に配設した本体フレームに設けた装置が記載されている。

自走式土質改良機によれば、工事現場に自走して工事現場内で土砂の処理ができる点で有利であるが、土質改良装置としてもっとも重要な点はその処理能力の点である。特許文献１に記載された混合装置は、２本のパドルミキサーを備えている。

パドルミキサーは、その本体の長手方向に略平行に配置された回転軸と、この回転軸に放射状に複数設けたパドルとを有し、２本のパドルミキサーは、互いのパドルの位相をほぼ９０°ずらして配置され、２本のパドルミキサーはほぼ同一回転数で互いに反対方向に回転して混合装置本体内に投入された土砂および土質改良材を攪拌し、均一に混合しつつ改良土を生成しつつ出口側に向けて搬送するものである。得られた改良土は、搬出コンベア上に導出され、改良土はこの導出コンベアによって搬送され、機外に搬出される。

ところで、特許文献１においては、被処理土としての建設残土には、礫などの異物が含まれていることが多いという問題を取り上げ、特許文献１に記載された自走式土質改良機においては、パドルの回転軸の軸線方向における取り付け間隔を小さくすることによって土塊の解砕性能を向上させることができるが、パドルの間隔を狭めると、混合装置本体の内壁面とパドルとの間に礫などの異物が噛みこみ易くなる可能性があることを指摘している。

土質改良機が扱う土砂には、礫に限らず、混入塊としてコンクリート塊、岩石などが含まれることがある。岩石のような硬質でしかも比較的大径の混入塊は、処理に先立って被処理土から予め除去しておかなければならない。もし、岩石やコンクリート塊などの混入塊が混じった被処理土がそのまま混合装置本体内に投入されたときには、これら混入塊によって混合装置が破損する恐れがあり、また、混合装置の攪拌混合処理能力を低下させる恐れがあるからである。

岩石やコンクリート塊などの混入塊は、篩などを用いて被処理土から除去することができ、土質改良機には、改質処理に先立って混入塊を被処理土から除去するための篩を装備しているのが通例である。しかし、篩を装備して被処理土に含まれる岩石やコンクリート塊を改質処理に先立って除去することができたとしても、被処理土から除去された岩石やコンクリート塊は、そのまま埋め戻しすることができず、工事現場から撤去し、産業廃棄物として処理しなければならない。また、たとえ、これらの混入塊を工事現場から撤去してとしても廃棄場所を確保することが難しい。

この様な問題を解決するため、土質改良に先立ち、被処理土を破砕装置にかけて被処理土中に含まれる異物を粉砕する試みがある。このような目的には、回転破砕方式ともいうべき破砕ロールの組を用いた破砕装置が知られている。この破砕装置は周上に破砕歯が取付けられた破砕ロールの対を平行に配列して互いに内向きに回転させ、両破砕ロール間に投入された被処理土を回転する破砕歯の噛み合わせにより噛み砕いて粉砕することができる。この方式の破砕装置は例えば特許文献２に記載されている。

破砕装置は、両破砕ロール間に投入された被処理土を回転する破砕歯の噛み合わせにより噛み砕いて粉砕するためのものであり、対の破砕ロール間に投入された被処理土を如何に能率よく破砕するかが問題とされる。破砕された被処理土は、コンベア上に受けてそのままいち早く機外へ搬出することが重要である。

特許文献２に記載された自走式破砕装置では、軸心を前後方向に向けて対をなす回転カッター（破砕ロール）をコンベア上に設置する例が示されている。特許文献２に記載されたようにコンベアの搬送方向に沿って軸心を前後方向に向けて対をなす回転カッター（破砕ロール）を配設すれば、破砕ロールの全長を利用して被処理土を効率よく破砕でき、破砕ロールの全長から破砕処理物をコンベア上に落下させ、破砕処理量の多寡にかかわらず、コンベアで搬送して破砕処理物そのまま機外へ搬出することができる。

しかしながら、土質改良装置においては、被処理土は、土質改良材を混合し改良土を生成する処理を行う必要から、添加された土質改良材と混合する混合装置にむけて被処理土を搬送する際には、ゲートにて被処理土の搬送量を規制して定量供給を行わなければならない。土質改良材（固化剤）は例えば被処理土に対して適正な添加量は１〜２％であるとされ、それ以下では被処理土が固化しないため、土質改良材の添加量を適正に保つには、コンベア上での被処理土の送り量を常に一定に保たなければならない。このため、コンベア上には被処理土の搬送量を一定に規制するゲートを設置するのが通例である。

もし、特許文献２に記載された破砕装置を土質改良機の被処理土の破砕用に適用して図５に示すように、コンベアの搬送方向Ｌ−Ｌに沿って軸心Ｏ−Ｏを前後方向に向けて対をなす破砕ロール２９、２９が配設したときには、破砕ロール２９、２９からコンベア２５上に落下した被処理土Ｍがゲート４０に規制され、次第にシュート３９内に堆積し、その嵩を増して終には、堆積した処理土が破砕ロールの周面に接触して終には破砕ロール２９、２９の回転が妨げられるようになり、処理土Ｍの搬送が不能に至るという問題がある。このような問題は、特許文献２のような異物の破砕だけを目的とする破砕機では全く問題にならず、土質改良機に適用するときに生ずる土質改良機に固有の問題である。なお、図５の破砕ロールには、破砕歯の図示を省略してある。
特開２００３−１１９８２１ 特許公開平１０−２４９２３１

解決しようとする問題点は、コンベアの搬送方向に沿って軸心を前後方向に向けて対をなす破砕ロールが配設されていると、破砕処理量が増大してコンベア上に落下した被処理土がシュート内に堆積し、その嵩を増して終には、堆積した処理土が破砕ロールの周面に接触して破砕ロールの回転が妨げられ、処理土の搬送不能に至るという問題である。

本発明は、破砕ロールによる被処理土の破砕処理量を規制してシュート内に破砕処理土を堆積させずに、混合装置に向けて被処理土の定量供給を可能とした点を最も主要な特徴とする。

本発明の土質改良機によれば、被処理土中に含まれる異物を破砕しつつコンベア上に落下させつつその定量を混合装置に供給でき、被処理土に対する土質改良材の混合比を一定に保ちつつ土質の改良処理を行うことができ、コンベア上への処理土の落下地点と、ゲートまでには十分な距離が確保されるため、コンベア上への被処理土が過剰に堆積することがなく、また、堆積した被処理土がロールの周面に接触することもない。

被処理土中に含まれる異物を破砕しつつコンベア上に落下させつつその定量を混合装置に供給するという目的を、回転軸心をコンベアの搬送方向に直交方向に向けて対の破砕ロールを配置することによって実現した。

図１において、本発明による回転式破砕装置を適用した土質改良機は、回転式破砕装置１と、土質改良材（固化剤）の供給装置２と、混合装置３と、振動篩装置４との組合せからなっている。

回転式破砕装置１と、混合装置３間は、第１のコンベア５で接続され、混合装置３と振動篩装置４との間は第２のコンベア６で接続され、さらに振動篩装置４には、改質処理された改良土を搬送する第３のコンベア７と、再処理用の被処理土を搬送する第４のコンベア８が設置されている。

回転式破砕装置１は、被処理土に土質改良材を添加するに先立って、被処理土中に含まれる塊状物を細粒に粉砕するものであり、図２に示すように対をなす破砕ロール９ａ、９ｂを有している。対の破砕ロール９ａ、９ｂは、図４に示すように、その回転軸心Ｘ−Ｘを回転式破砕装置１のコンベア５ａの搬送方向Ｌ−Ｌに直交させてコンベア５ａの上方で、ホッパー１７に続く機体の破砕室１８内に軸支されたものである。なお、図４の破砕ロールには、破砕歯の図示を省略している。

破砕室１８には、シュート１９が接続され、シュート１９は、コンベア５ａの直上に開口し、送出側のシュート１９の端面には、高さ調節可能にゲート２０が設置されている。ゲート２０は、その下縁にエッジを有し、エッジの高さを調整してコンベア５a上に落下した余分の被処理土Ｍを掻き取って第１のコンベア５への被処理土Ｍの供給量を一定に規制するものである。一方、各ロール９ａ、９ｂの周上には破砕歯１０（図示を略すが、被処理土を投打するバーおよび被処理土Ｍを噛み砕くビットを含む）が植えつけられている。

図２では、１組の対のロール９ａ、９ｂを並列に配列した例を示しているが、２組の対のロールを用いることもある。ロールを１組用いるか、２組を用いるかは処理能力に応じて選定される。破砕歯１０は、被処理土Ｍに土質改良材を添加するに先立って、被処理土Ｍ中に含まれる塊状物を細粒に粉砕するものであり、破砕ロール９ａ（９ｂ）の周面に２列以上並列に設けられている。

この実施例においては、破砕ロールの破砕歯１０の列間に向けて破砕ロール９ａ。９ｂの下方にスクレーパ１１を設置している。スクレーパ１１は、破砕ロール９ａ、９ｂの破砕歯１０の列間に付着して堆積した付着物を掻きとって破砕歯１０の列間から除去する歯型であり、各破砕ロール９ａ、９ｂの直下の位置で破砕歯１０の列間に向き合わせて破砕ロール９ａ、９ｂのロール軸と並行に配置された枠体１６上に設置されたものである。

各スクレーパ１１の立ち上がり高さは、破砕歯１０の高さの範囲内に受け入れられる高さに設定されている。なお、図中、１２は破砕室の両側壁に設けられた固定破砕歯である。固定破砕歯１２は、ホッパー１７内に投下された被処理土Ｍが破砕されずに落下するのを阻止するとともに、破砕ロール９ａ、９ｂの逆転時に被処理土Ｍを破砕するためのものであり、スクレーパとは区別している。

図１において、土質改良材の供給装置２は、回転式破砕装置１と、混合装置３間をつなぐ第１のコンベア５の途中に設置され、回転式破砕装置１から送り出されて搬送途中の被処理土に土質改良材を添加するものである。

土質改質材は、供給装置２より適量づつ第１のコンベア５上に取り出される。混合装置３は、土質改良材が添加された被処理土を第１のコンベア５から本体内に受け入れ、本体内で攪拌して被処理土に土質改良材を混合して改質するものであり、装置本体内には図示を略すが２本のパドルミキサーがほぼ同一回転数で互いに反対方向に回転して土質改良材が添加された被処理土を攪拌混合しつつ被処理土を改質する。

振動篩装置４は、改質された被処理土を粒径分離するものである。なお、この実施形態では、磁選機１５をさらに設置した例を示している。磁選機１５は、回転式破砕装置１から第１のコンベア５上に落下した被処理土中に含まれる磁性体を除去するためのものである。

例えば工事現場に発生した建設残土は、ビルディングのような構造物を解体、破壊した際に発生する塊状物に比べるとその粒径ははるかに小さいが、粘土、泥などの粘着物質や岩石、コンクリート塊が含まれることがある。このような建設残土を被処理土としてまず、回転式破砕装置１のホッパー１７内に投入する。

回転式破砕装置１の各組の対の破砕ロール９ａ、９ｂは内側に向けて互いに逆方向に内側に向けて回転（正回転）しており、ホッパー１７より破砕室１８内に受け入れられた被処理土は、両破砕ロール９ａ、９ｂ間に導入され、両破砕歯のかみ合わせによって叩打され、且つ噛み砕かれて粉砕され、シュート１９を通って下方のコンベア５ａ上に落下するが、被処理土Ｍ中に含まれた粘土、泥その他の粘性物質は、スクレーパ１１に掻き取られ、掻き取られた粘性物質はそのまま下方のコンベア５ａ上に落下する。

図４において、被処理土Ｍは、一定速度で回転する破砕ロール９ａ、９ｂ間に供給されるため、第１のコンベア５への被処理土供給量は、自ずから一定量に規制され、しかも、対の破砕ロール９ａ、９ｂは、その回転軸心Ｘ−Ｘをコンベア７の搬送方向Ｌ−Ｌに直交させてコンベア７の上方に設置されているため、被処理土はコンベア５ａの搬送方向Ｌ−Ｌと直交する対の破砕ロール９ａ、９ｂの隙間の直線Ｏ−Ｏを中心としてコンベア５ａ上に落下し、コンベア５ａの送り移動に伴って、ゲート２０側に送られて行くが、被処理土Ｍが落下する位置は破砕ロール９ａ、９ｂの隙間内の直線Ｏ−Ｏを中心とする位置に限られるため、被処理土が落下する位置を破砕ロールの隙間内の直線を中心とする位置を規制し、被処理土が落下するコンベア５ａ上のＯ−Ｏの位置から、ゲート２０に達するまでの時間的余裕が常に確保される。

このため、本発明によるときには、図５の例に比べてコンベア上には被処理土が過剰にたまることがなく、したがって、コンベア５ａ上に堆積した被処理土は破砕ロール、特にゲート側の破砕ロール９ａの周面に接触することがなく、破砕ロール９ａ、９ｂの回転が妨げられることがない。コンベア５a上の被処理土Ｍは、ゲート２０で層を一定厚みにならされ、そのまま、コンベア５ａ上を送られ、まず、磁選機１５によって、被処理土中に含まれる磁性体が除去されたあと、第１のコンベア５上に送り込まれる。第１のコンベア５は、引き続き被処理土を搬送し、土質改良材の供給装置２から、土質改良材をフィーダから定量づつ落下させて搬送途中の被処理土に供給される。

被処理土は、引き続き第１コンベア５上を搬送され、その送り終端から落下して混合装置３に供給され、混合装置３内で攪拌され、被処理土は、土質改良材と均一に混合されて第２コンベア６上に取り出され、第２コンベア６上を搬送されて振動篩装置４に送りこまれる。振動篩装置４では、供給された被処理土中に含まれる混入塊を篩にかけて粒径選別し、一定粒度以下（例えば２０ｍｍ以下または４０ｍｍ以下）を改良土として第３コンベア７上に取り出され、一定粒度以上（例えば２０ｍｍ以上または４０ｍｍ以上）の混入塊は、再処理用として第４コンベア８上に取り出される。

第３コンベア７上に取り出された改良土は工事現場の穴に埋め戻し、第４コンベア上に取り出された一定粒度以上の処理土は、再度回転式破砕装置１に供給して再処理され、細かく粉砕されて最終的に改良土として処理される。

本発明において、回転式破砕装置１は、被処理土と土質改良材との混合処理に先立って被処理土の粒度を調整しつつ、被処理土の供給量を一定に保ちつつ搬送し、搬送途中で被処理土に供給される土質改良材と、被処理土との混合割合を常に一定に保ちつつ土質の改良を適正に実行することが可能となる。

本発明は、ガス管などの埋設工事、上下水道工事その他の道路工事、建設基礎工事などに発生する建設残土を埋め戻しが可能な土壌に改良するものであり、回転式破砕装置と、土質改良材の供給装置と、混合装置と、振動篩装置との組合せを１台の車体に搭載し、各装置間をコンベアでつなぐことによって自走式の土質改良機に構成することもできる。

（ａ）は本発明の回転式破砕装置を搭載した土質改良機の１実施形態を示す平面図、（ｂ）は同側面図である。 回転式破砕装置の構造を示す図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の構成を略示的に示す平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は回転式破砕機を土質改良機に用いたときの問題点を略示的に示す平面図、（ｂ）は同側面図である。

符号の説明

１ 回転式破砕装置
２ 土質改良材の供給装置
３ 混合装置
４ 振動篩装置
５ 第１のコンベア
６ 第２のコンベア
７ 第３のコンベア
８ 第４のコンベア
９ａ、９ｂ 破砕ロール
１０ 破砕歯
１１ スクレーパ
１２ 固定破砕歯
１５ 磁選機
１６ 枠体
１７ ホッパー
１８ 破砕室
１９ シュート
２０ ゲート
Ｍ 被処理土

Claims (2)

1. 地中より掘り起こされた残土を被処理土とし、被処理土に定量の土質改良材を混合して埋め戻しが可能な土壌、土質に改良するに先立ち、被処理土に含まれる異物を破砕する土質改良機の回転式破砕装置であって、対の破砕ロールと、シュートと、ゲートと、コンベアとを有し、
   対の破砕ロールは、正逆方向に回転駆動されるものであり、その回転軸心をコンベアの搬送方向に直交させてコンベアの上方に設置され、周面に被処理土に含まれる塊状物を細粒に粉砕する破砕歯を有し、
   シュートは、破砕ロールから落下した被処理土をコンベア上に誘導するものであり、
   コンベアは、シュートから供給された被処理土を一方向に搬送するものであり、
   ゲートは、コンベアへの被処理土の供給量を一定に規制するものであることを特徴とする土質改良機の回転式破砕装置。
2. 対の破砕ロールの隙間は、コンベアの搬送方向と直交する直線上にあり、被処理土が落下する位置を破砕ロールの隙間内の直線を中心とする位置を規制し、被処理土の落下位置から、被処理土がコンベア上を搬送されてゲートに達するまでの時間的余裕を確保させるものであることを特徴とする請求項１に記載の土質改良機の回転式破砕装置。

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