JP3749925B2 - 粉体スラリー化装置及び粉体スラリ−化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉塵として飛散しやすい粉体を、密閉された管路内でスラリ−化する装置に関する。また、本発明は水と接触することにより自硬する性質を有した粉体のスラリ−化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削工事などの支保工に適用される吹付けコンクリートあるいはモルタルには、早期硬化させてアーチとしての支保効果を得るため、種々の急結剤を添加した吹付けコンクリートが用いられている。
【０００３】
急結剤を添加する前記吹き付けコンクリートあるいはモルタルは、従来よりミキサーを用いてスラリ−化している。ミキサーでは粉体材料と水とを混合し、攪拌することによりスラリ−化するものである。
【０００４】
この急結剤のような粉体をスラリー化いわゆる懸濁液化するのに、一般的なミキサーを使用する従来の方法では、粉体材料と水との混合・撹拌工程に時間を要している。また、スラリ−に対して急結剤を添加した場合には、ミキサー内あるいは搬送管の出口付近で、スラリーの固結、凝着が起こり易く、搬送管の出口閉塞などの不都合がおきる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、前述のミキサーを用いる方法では、粉体材料と水との定量供給方式のため作業に連続性がない。また、ミキサー羽根の回転による危険、作業員による粉体材料の供給に伴う粉塵公害などの問題があった。また、作業終了の都度、ミキサーの洗浄を繰り返す必要があり、アルカリ性懸濁液が多量に発生する不都合があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、粉体材料と水とを短時間で混合すると共に、連続的に混合することができ、しかも急結剤の添加による閉塞などの不都合も生じることのない粉体スラリ−化装置及び粉体スラリ−化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の発明の粉体スラリー化装置は、圧縮空気取入口と高圧水取入口とを備え高圧霧を発生させる高圧霧発生部と、前記高圧霧発生部に連通し前記高圧霧が導入される高圧霧室と、浮遊粉体が供給されると共に、浮遊粉体の流動方向に沿う斜め方向に貫通した複数の高圧霧噴出孔が形成され、前記高圧霧室に挿通されるスラリ−パイプと、前記高圧霧噴出孔が前記高圧霧室の内部に位置するようにスラリ−パイプを前記高圧霧室に着脱自在に固定すると共に、高圧霧室を密閉する固定手段とを備え、
前記固定手段は、前記スラリーパイプの外面から突出して高圧霧室の一方の外面に当接するストッパーフランジと、高圧霧室を挿通したスラリ−パイプが貫通し高圧霧室の他方の外面に当接するフランジを有する押え板と、
その高圧霧室の前記一方の外面には、当接するストッパーフランジと密閉するためのパッキンを備え、前記他方の外面には当接する押え板と密閉するパッキンを備え、前記高圧霧室とスラリーパイプが密閉されていることを特徴とする。
【０００８】
この粉体スラリ−化装置によれば、粉体を空気流に載せて浮遊搬送する過程で、水と空気との混合流を、前記浮遊搬送の流路中に、霧状高圧水として導入し、水微粒子と粉体との混合により、粉体をスラリー化することができ、粉塵として飛散しやすい粉体を密閉管路内で加工するため作業環境の悪化を防止することができる。
【０００９】
また、霧状の水微粒子と浮遊粉体との接触となるため、粉体と水との混合が微細化され、均質なスラリ−を得ることができる。
【００１０】
また、ミキサーなどの大型のスラリ−化設備では、作業終了後の清掃などに時間がかかると共に、清掃廃液が大量に出るのに対し、本発明の粉体スラリ−化装置は、浮遊粉体の供給を止めて、高圧水と、高圧空気とによる高圧霧噴霧のみを短時間行うことで、スラリ−化粉体搬送パイプを清掃することができる。
【００１２】
また、前記高圧霧噴出孔は、高圧霧のスラリ−パイプへの噴出により前記浮遊粉体をジェット吸引する角度を有してスラリ−パイプを貫通していることを特徴とする。このような、高圧霧噴出孔は、粉体の浮遊搬送の流路に対してジェット吸引効果を発揮させることができる。このため、浮遊搬送流路をスムーズに粉体が搬送され、供給される粉体が一定量に保たれ、スラリ−の品質の均質化と共に、搬送流路を長くできることから作業性を高めることができる。
【００１３】
また、前記スラリ−パイプは、浮遊粉体の供給側に位置する浮遊粉体搬送用パイプの連結ネジを備えると共に、浮遊粉体の排出側に位置しスラリ−状となった粉体を搬送する搬送パイプを連結する連結ネジを備えていることを特徴とする。これらの連結ネジにより、スラリ−化された粉体を吹き付け、または流し込みが必要な任意の場所の近くで浮遊粉体搬送用パイプおよびスラリ−状となった粉体を搬送する搬送パイプを連結することができる。
【００１４】
本発明の粉体スラリ−化方法は、圧縮空気取入口と高圧水取入口とを備え高圧霧を発生させる高圧霧発生部と、前記高圧霧発生部に連通し前記高圧霧が導入される高圧霧室と、急結材の浮遊粉体が供給されると共に、浮遊粉体の流動方向に沿う斜め方向に貫通した複数の高圧霧噴出孔が形成され前記高圧霧室に挿通されるスラリ−パイプとを少なくとも備え、
前記高圧霧発生部内で圧縮空気と、高圧水とを混合して高圧霧とし、連通している前記高圧霧室にこの高圧霧を導入し、
前記スラリーパイプに形成された前記高圧霧噴出孔から前記浮遊粉体の流動方向に沿って斜め方向へ前記高圧霧を噴出させ、粉体を排出側へ吸引して浮遊粉体に混合し、スラリ−化することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、浮遊粉体と、高圧水と、高圧空気とを供給することにより、連続的に大量のスラリ−化された粉体を供給することができる。このため、連続して大量にスラリ−化粉体を必要とするあらゆる用途で、ミキサーなどの大型のスラリ−化設備を用意する必要がなく、設備投資、設備据付けなどの費用がかからない経済効果を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図１ないし図３を参照して具体的に説明する。図１は本発明の粉体スラリ−化装置の側面図。図２は図１の分解側面図であり、（ａ）はスラリ−パイプの側面図、（ｂ）は高圧霧発生部及び高圧霧室の側面図、（ｃ）は固定手段の押え板の側面図である。図３は、コンクリート吹き付けシステムに適用した実施の形態の模式図である。
【００１７】
図１に示す実施の形態の粉体スラリ−化装置１は、圧縮空気取入口２ａと高圧水取入口２ｂとを備え高圧霧を発生させる高圧霧発生部２と、前記高圧霧発生部２に連通し前記高圧霧が導入される高圧霧室３と、浮遊粉体Ｓが供給されると共に、浮遊粉体Ｓの流動方向に沿う斜め方向に貫通した複数の高圧霧噴出孔４１が形成され、前記高圧霧室３に挿通されるスラリ−パイプ４と、前記高圧霧噴出孔４１が前記高圧霧室３の内部に位置するようにスラリ−パイプ４を前記高圧霧室３に着脱自在に固定されると共に、高圧霧室３を密閉する固定手段５とを備えている。
【００１８】
前記固定手段５は、前記スラリーパイプ４の外面から突出して高圧霧室３の一方の外面に当接するストッパーフランジ５ａと、高圧霧室３を挿通したスラリ−パイプ４が貫通し高圧霧室３の他方の外面に当接するフランジを有する押え板５ｂとを備えている。これにより、装置の分解再組立てが容易にできる。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、スラリ−パイプ４は、高圧霧噴出孔４１が、浮遊粉体の流動方向に向かって４５度以下の角度で貫通している。このように、高圧霧噴出孔４１が下流に向けて開口させてあることから、粉体の浮遊搬送の流路に対してジェット吸引効果を発揮させることができる。このため、浮遊搬送流路をスムーズに浮遊粉体Ｓが搬送され、品質の均質化と共に、搬送流路を長くできることから作業性を高めることができる。
【００２０】
また、スラリ−パイプ４は、浮遊粉体Ｓの供給側に位置する浮遊粉体搬送用パイプの連結ネジ６を備えると共に、浮遊粉体Ｓの排出側に位置しスラリ−状となった粉体Ｓを搬送する搬送パイプを連結する連結ネジ７を備えている。これらの連結ネジ６，７により、スラリ−化された粉体Ｓを吹き付け、または流し込みが必要な任意の場所の近くで浮遊粉体搬送用パイプおよび搬送パイプを連結することができる。
【００２１】
図２（ｂ）は、高圧霧発生部２と、高圧霧発生部２に連通し高圧霧が導入される高圧霧室３を示す。この、高圧霧室３の一方の外面には、当接するストッパーフランジ５ａと密閉するためのパッキン３１を備え、他方の外面には、当接する押え板５ｂと密閉するためのパッキン３１を備え固定手段５ａ、５ｂによって高圧霧室３と、スラリ−パイプ４が密閉されている。
【００２２】
図２（ａ）の矢印Ｓは、浮遊搬送されて供給される浮遊粉体を示し、矢印Ｋは、高圧霧状の水と混合され、スラリ−化された粉体を示す。また、矢印Ｈは、高圧霧室３から高圧霧噴出孔４１を通り、浮遊粉体の流路に噴出される高圧霧の進路を示す。浮遊粉体の進路Ｓと高圧霧の進路Ｈとの交差する管路内の場所で粉体と水微粒子が接触して均質なスラリ−が連続的に形成され、流動性を有するスラリ−化された粉体Ｋとなって排出側に送出される。
【００２３】
このとき、高圧霧の進路Ｈが浮遊粉体の進路Ｓの進む方向に向かって４５度以下の角度で噴出されるため、スラリ−化された粉体Ｋの排出側に浮遊粉体を吸引する。このため、浮遊搬送流路をスムーズに粉体が搬送され、供給される粉体が一定量に保たれ、スラリ−の品質の均質化と共に、搬送流路を長くできることから作業性を高めることができる。
【００２４】
図３は、山岳トンネルの内壁面である地山面に、一次覆工として、コンクリートライニングするコンクリート吹き付けシステムに本発明の粉体スラリ−化装置１を適用した事例を示す側面図である。この実施の形態では、粉体スラリ−化装置１でコンクリートの固化を早める急結剤をスラリ−化して混練コンクリートに混合している。
【００２５】
図３に示す粉体スラリ−化装置１は、急結剤が浮遊粉体として供給される浮遊粉体搬送パイプ８と、圧縮空気パイプ１０と、高圧水パイプ９が連結されると共に、スラリ−化された急結剤が送出されるスラリ−搬送パイプ２０が連結されている。
【００２６】
前記浮遊粉体搬送パイプ８は、粉体の急結剤が貯溜される貯溜槽１２と、貯溜槽１２と連通して、エアーコンプレッサー１６からの圧縮空気を取り入れて、急結剤を浮遊粉体として供給する粉体供給装置１１と接続され、急結剤の浮遊粉体を連続的に粉体スラリ−化装置１に供給する。
【００２７】
前記圧縮空気パイプ１０は、エアーコンプレッサー１６と接続され
粉体スラリ−化装置１の高圧霧発生部２の圧縮空気取入口２ａに高圧空気を供給し、前記高圧水パイプ９は、水貯溜槽１３と連通されたポンプ１４と接続され、高圧霧発生部２の高圧水取入口２ｂに高圧水を供給し、高圧霧発生部２で高圧霧を発生させる。この、発生した高圧霧は高圧霧室３に導入され、高圧霧室３の内部に位置する高圧霧噴出孔４１からスラリ−パイプ４の流路内に噴出される。
【００２８】
スラリ−パイプ４の流路内に噴出された高圧霧は、浮遊粉体搬送パイプ８からスラリ−パイプ４の流路内に供給される急結剤の浮遊粉体と接触混合されスラリ−化され、スラリ−搬送パイプ２０に送られる。
【００２９】
前記スラリ−搬送パイプ２０は、コンクリート混合部１９に接続され、コンクリートポンプ１７から混練コンクリート搬送パイプ１８で供給されるコンクリートまたはモルタルに混合され、急結剤を含む吹付けコンクリートとされ、吹付けコンクリート搬送パイプ２１を経て噴射ノズル２２の先端から噴射吹き付けされる。
【００３０】
なお、この実施の形態では、粉体スラリー化装置を、粉体状の急結剤のスラリー化に適用したが、粉体の対象は、これに限るものではなく、広く、一般の粉体のスラリー化において、適用できる。また、流動（浮遊）化した粉体に供給する霧状高圧水の水分量、空気との混合割合などは、対象となる粉体の性質、用途などに応じて、適宜に選択することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、粉体を空気流に載せて浮遊搬送する過程で、水と空気との混合流を、前記浮遊搬送の流路中に、霧状高圧水として導入し、水微粒子と粉体との混合により、粉体をスラリー化することができ、粉塵として飛散しやすい粉体を密閉管路内で加工するため作業環境の悪化を防止することができる。また、霧状の水微粒子と浮遊粉体との接触となるため、粉体と水との混合が微細化され、均質なスラリ−を得ることができる。
【００３２】
また、固定手段が、スラリーパイプの外面から突出して高圧霧室の一方の外面に当接するストッパーフランジと、高圧霧室を挿通したスラリ−パイプが貫通し高圧霧室の他方の外面に当接するフランジを有する押え板とを備えていることから、装置の分解再組立てが容易で、用済後の清掃や、現場への運搬組立ての作業段取りの効率が向上する。
【００３３】
請求項２の発明によれば、高圧霧噴出孔が浮遊粉体をジェット吸引する角度を有してスラリ−パイプを貫通していることから、粉体の浮遊搬送の流路に対してジェット吸引効果を発揮させることができる。このため、浮遊搬送流路をスムーズに粉体が搬送され、供給される粉体が一定量に保たれ、スラリ−の品質の均質化と共に、搬送流路を長くできることから作業性を高めることができる。
【００３４】
請求項３の発明によれば、スラリ−パイプは、浮遊粉体の供給側に位置する浮遊粉体搬送用パイプの連結ネジを備えると共に、浮遊粉体の排出側に位置しスラリ−状となった粉体を搬送する搬送パイプを連結する連結ネジを備えていることから、スラリ−化された粉体を吹き付け、または流し込みが必要な任意の場所の近くで浮遊粉体搬送用パイプおよびスラリ−状となった粉体を搬送する搬送パイプを連結することができる。
【００３５】
請求項４の発明によれば、連続的に大量のスラリ−化された粉体を供給することができ、ミキサーなどの大型のスラリ−化設備を用意する必要がなく、設備投資、設備据付けなどの費用がかからない経済効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の粉体スラリ−化装置の側面図である。
【図２】図１の分解断面図であり、（ａ）はスラリ−パイプの断面図、（ｂ）は高圧霧発生部及び高圧霧室の断面図、（ｃ）は固定手段の押え板の断面図である。
【図３】コンクリート吹付けシステムに適用した実施の形態の側面図である。
【符号の説明】
１ 粉体スラリ−化装置
２ 高圧霧発生部
２ａ 圧縮空気取入口
２ｂ 高圧水取入口
３ 高圧霧室
４ スラリ−パイプ
５ 固定手段
５ａ ストッパーフランジ
５ｂ 押え板
６ 連結ネジ
７ 連結ネジ
８ 浮遊粉体搬送パイプ
９ 高圧水パイプ
１０ 圧縮空気パイプ
１１ 粉体圧送装置
１２ 貯溜槽
１３ 水貯溜槽
１４ ポンプ
１６ エアーコンプレッサー
１７ コンクリートポンプ
１８ 混練コンクリート搬送パイプ
１９ コンクリート混合部
２０ スラリ−搬送パイプ
２１ 吹付けコンクリート搬送パイプ
２２ 噴射ノズル

Claims (4)

1. 圧縮空気取入口と高圧水取入口とを備え高圧霧を発生させる高圧霧発生部と、前記高圧霧発生部に連通し前記高圧霧が導入される高圧霧室と、浮遊粉体が供給されると共に、浮遊粉体の流動方向に沿う斜め方向に貫通した複数の高圧霧噴出孔が形成され、前記高圧霧室に挿通されるスラリ−パイプと、前記高圧霧噴出孔が前記高圧霧室の内部に位置するようにスラリ−パイプを前記高圧霧室に着脱自在に固定すると共に、高圧霧室を密閉する固定手段とを備え、
   前記固定手段は、前記スラリーパイプの外面から突出して高圧霧室の一方の外面に当接するストッパーフランジと、高圧霧室を挿通したスラリ−パイプが貫通し高圧霧室の他方の外面に当接するフランジを有する押え板と、
   その高圧霧室の前記一方の外面には、当接するストッパーフランジと密閉するためのパッキンを備え、前記他方の外面には当接する押え板と密閉するパッキンを備え、前記高圧霧室とスラリーパイプが密閉されていることを特徴とする粉体スラリ−化装置。
2. 前記高圧霧噴出孔は、高圧霧のスラリ−パイプへの噴出により前記浮遊粉体をジェット吸引する角度を有してスラリ−パイプを貫通していることを特徴とする請求項１記載の粉体スラリ−化装置。
3. 前記スラリ−パイプは、浮遊粉体の供給側に位置する浮遊粉体搬送用パイプの連結ネジを備えると共に、浮遊粉体の排出側に位置しスラリ−状となった粉体を搬送する搬送パイプを連結する連結ネジを備えていることを特徴とする請求項１記載の粉体スラリ−化装置。
4. 圧縮空気取入口と高圧水取入口とを備え高圧霧を発生させる高圧霧発生部と、前記高圧霧発生部に連通し前記高圧霧が導入される高圧霧室と、急結材の浮遊粉体が供給されると共に、浮遊粉体の流動方向に沿う斜め方向に貫通した複数の高圧霧噴出孔が形成され前記高圧霧室に挿通されるスラリ−パイプとを少なくとも備え、
   前記高圧霧発生部内で圧縮空気と、高圧水とを混合して高圧霧とし、連通している前記高圧霧室にこの高圧霧を導入し、
   前記スラリーパイプに形成された前記高圧霧噴出孔から前記浮遊粉体の流動方向に沿って斜め方向へ前記高圧霧を噴出させ、粉体を排出側へ吸引して浮遊粉体に混合し、スラリ−化することを特徴とする粉体スラリ−化方法。

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