JPS587334B2 - 粉流体の連続混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉体と流体とを連続的に攪拌混合するための装
置に関する。

シールド工事などにおいて、現地発生の粘土系軟弱土は
圧縮強度が低いために捨られていたが、現在ではこれを
加土することにより構造土とし、裏込め材や埋戻し土と
して利用することが多くなっている。

こうした構造土は通常、粘土系軟弱土を粒子単位に破壊
して得たスラリーに、モルタルまたはセメントなどの固
結材を混練することにより得られる。

従来、上記構造土を得るのに、コンクリートモルタル系
攪拌機や各種ミキサが用いられていたが、これらはいず
れもバッチ式であるため、能力、大きさ、価格、省力化
、自動化などに問題があり、一方、連続式ミキサも、現
存するものはミキサ計量槽から連続供給されるセメント
、水、骨材を傾斜した樋によりリボンミキサへ供給し、
該ミキサにより攪拌するものとか、あるいは連続モルタ
ルプラント中に組みこんだミキサでセメントミルクをつ
くるものに止まるため、いずれも混合精度が充分でない
。

本発明は上記の問題点に鑑み、粉体と流体とが特殊な攪
拌作用により精度よくかつ連続的に混合できる装置を提
供せんとするもので、以下その構成を図示の実施例によ
り説明する。

本発萌装置の全体図を示した第１図において、１はフレ
ーム等により構成された機台、２はブラケット３，３を
介して上記機台１に支持された構造体であり、この構造
体２は後述するハウジングにより構成され、その内部に
は伝動機構が内装されているとともに該構造体２の端部
には電動機４が備えられている。

５は粉体と流体とを混合すべき縦型のコーン槽であり、
このコーン槽５はその上側部が径大、その下側部が径小
となっており、さらに該コーン槽５はその下側部が前記
構造体２と組み合わされた状態において機台１上に支持
されている。

また、このコーン槽５の上方内側には後述する流体誘導
路６が形成されており、定量式の供給ポンプ８を備えた
流体供給管７は、その流体誘導路６と連通すべくコーン
槽５の上側部に連結されている。

１０は粉体供給管であり、該管１０は上記コーン槽５の
上位に配置され、図示しない適当な手段で支持さねてい
る。

つぎに本発明装置における要部の構成につき、第２図の
断面図、第３図の略示断面図を参照して詳述する。

前述したコーン槽５は図示のごとくその周壁５′がテー
パ状となっており、その下側部５ａ′には円筒部５ａが
設けられている。

さらに該コーン槽５の上側部には、断面略コ字状の側溝
形状をなす環状の流体誘導路６が設けられているととも
に該流体誘導路６による囲繞部が上端開口部９となって
おり、そして流体誘導路６には前記流体供給管７が連結
され、上端開口部９の上位にはコーン槽５の内部を臨む
べく前記粉体供給管１０が配置されている。

一方、前述した構造体２は、筒状の横型ハウジング２ａ
と、これよりも短い筒状の縦型ハウジング２ｂとよりな
り、横型ハウジング２ａの長手方向中間において該ハウ
ジング２ａと縦型ハウジング２ｂとが縦横に交差してい
る。

上記構造体２はその横型ハウジング２ａがコーン槽５の
円筒部５ａを横方向に貫通し、かつ、縦型ハウジング２
ｂが円筒部５ａ内に介在された状態で当該円筒部５ａと
組み合わされ、その円筒部５ａ内周と縦型ハウジング２
ｂ外周との間が通路狭幅部１５となっている。

円筒部５ａ内において縦型ハウジング２ｂの上側および
下側に回転自在に配置された上部インペラ１２および下
部インペラ１３は、それぞれの外周に攪拌翼１６，１６
・・・・・・，１７，１７・・・・・・を備えており、
これら両インペラ１２，１３は上記横型ハウジング２ａ
、縦型ハウジング２ｂ内に内装された駆動用の伝動機構
と連結されるか、その具体的な態様はつぎの通りである
。

つまり上部インペラ１２および下部インペラ１３は、縦
型ハウジング２ｂ内に内装された回転縦軸１４を介して
相互に連結される一方、横型ハウジング２ａ内には前述
した電動機４により回転される回転横軸４ａが内装され
、これら回転縦軸１４、回転横軸４ａに取りつけられた
ベベルギヤなどのギヤ１８，１９が互いに噛み合わされ
て電動機４の回転が両インペラ１２，１３に伝わるよう
になっている。

つぎにバルブコーン２０について説明すると、このバル
ブコーン２０は上記円筒部５ａ内に嵌合する筒形状を有
していてその上端内周には摺鉢状のテーパ面２１が形成
されており、さらに該テーパ面２１には縦型のフイン２
６，２６・・・・・・が設けられている。

さらに当該バルブコーン２０の外周には、上記円筒部５
ａの外周に形成されたネジ部２３と螺合自在に対応する
調整ナツト２４が備えられ、該調整ナット２４はボルト
２５を介してバルブコーン２０に止着されている。

このバルブコーン２０は上記ネジ部２３、調整ナット２
４を上下動機構としており、そして該バルブコーン２０
は、テーパ面２１およびフイン２６，２６・・・・・・
を備えてその上端部が円筒部５ａ内周と下部インペラ１
３外周との間すなわち吐出空間部２２内に介入自在なる
よう、その円筒体５ａの下端内周に嵌合されるとともに
該嵌合状態において調整ナット２４が円周部５ａ外周の
ネジ部２３に螺合され、したがって当該バルブコーン２
０は調整ナット２４を回動することにより上下動でき、
これにより吐出空間部２２の開閉度が調整できるように
なっている。

上記実施例により具体化できる本発明装置において、所
望の流体（例えば粘土スラリー）と粉体（例えばセメン
トなどの固結材）とを混合する場合、はじめ定量式の供
給ポンプ８から流体供給管７を通じて所定の流体を環状
の流体誘導路６へ圧送するのであり、これによりコーン
槽５の上部に供給された流体はその流体誘導路６を伝っ
て周方向に均一にいきわたり、かつ、コーン槽５の周壁
５′に沿ってその内部を流下する。

これと同期して上部インペラ１２および下部インペラ１
３には回転横軸４ａ，ギヤ１９，１８、回転縦軸１４な
どを介して電動機４の回転が伝えられる。

こうして流体がコーン槽５内を沿面流下していてこれに
両インペラ１２，１３の回転力が下方から加えられると
、該コーン槽５内の流体は第２図、第３図のごとき凹状
開水面１１を呈するようになる。

一方、粉体供給管１０から所定量ずつコーン槽５内へ連
続供給される粉体は、上記凹状開水面１１により被包さ
れる状態でその底部１１ａへと巻きこまれていき、この
際、該粉体は上記凹状開水面１１ａの水流により流体と
大まかに混合される。

以下、粉体を包みこんだ流体はコーン槽５の下部すなわ
ち通路狭幅部１５へと流下していくが、この通路狭幅部
１５はいわゆるベンチュリ形状であるから上記粉流体（
粉体と流体）は高流速をともなって同部１５を通流する
こととなり、このとき、上部インペラ１２はその通路狭
幅部１５の入口側で粉流体を強力に攪拌し、かつ、下部
インペラ１３は該部１５の出口側で粉流体を強力に攪拌
する。

また、粉流体が通路狭幅部１５を通過するとき、該部１
５には横型ハウジング２ａがあり、これがステータ（固
定子）の働きをするので、上部インペラ１２により攪拌
された粉流体は横型ハウジング２ａと衝突攪拌されるこ
とになる。

このように、粉体、流体相互は、上記凹状開水面１１に
よる流体の粉体被包と該被包状態における粗混合、およ
び通路狭幅部１５を高速通流するときの両インペラ１２
，１３による強力混合と、該通路狭幅部１５の途中にお
ける横型ハウジング２ａを介した衝突混合など、多様な
攪拌混合作用を受けることになるので、充分均質な混合
状態となる。

かくして得られた混合物は、吐出空間部２２から外部へ
排出されるが、この際、上下動自在なバルブコーン２０
により上記吐出空間部２２を絞り調整すれば、混合物の
吐出量、コーン槽５内における粉流体の滞溜時間が調整
でき、また、凹状開水面１１の底部１１ａも適当な高さ
に設定できる。

こうしてバルブコーン２０により吐出空間部２２が調整
できる結果、流体、粉体の物性、状態に応じ、得べき混
合物の混合精度が確保できる。

なお、上記バルブコーン２０のテーパ面２１に縦型のフ
ィン２６，２６・・・・・・が設けられている場合、周
方向の回転流をともなって吐出空間部２２から流下しよ
うとする混合物がステータとしての上記フィン２６，２
６・・・・・・に衝突してここでも衝突攪拌が生じるこ
ととなり、しかもこれらフィン２６，２６・・・・・・
により上記回転流が阻止されるので下向きの吐出整流作
用も生じる。

また、図示や実施例ではコーン槽５の上側部に環状の流
体誘導路６を設け、ここから流体をコーン槽５の内周に
沿って流下させるようにしたが、その他の手段として、
コーン槽５の上側部に複数本の流体供給ノズルを円周方
向に向けて配置してもよく、こうした場合も、各ノズル
から噴射される流体はコーン槽５の上側部内周から環状
に沿面流下することとなり、これにインペラの回転が加
わると流体は凹状開水面１１を呈する。

したがって流体の環状沿面流下機構としては図示した以
外に上述のようなものも採用される。

以上説明した通り、本発明装置によれば縦型のコーン槽
はその上側が径大、その下側が径小となっており、該コ
ーン槽の上端開口部内周には、コーン槽の内周に沿って
流体を環状に流下させるための環状沿面流下機構が流体
供給系を備えて設けられており、その上端開口部の上位
にはコーン槽内に臨む粉体供給管が配置され、上記コー
ン槽の下側部には円筒部が設けられ、該円筒部よりも小
径の横型ハウジングと縦型ハウジングとを備えてこれら
両ハウジングが縦横に交差している構造体は、その横型
ハウジングが上記円筒部を横方向に貫通し、かつ、縦型
ハウジンクが円筒部内に介在された状態で当該円筒部と
組み合わされ、かつ、その円筒部内周と縦型ハウジング
外周との間が通路狭幅部となっており、上記円筒部内に
おいて縦型ハウジングの上側および下側に回転自在に配
置された上部インペラおよび下部インペラは、それぞれ
の外周に攪拌翼が設けられており、これら両イソペラは
上記横型ハウジング、縦型ハウジング内に内装された駆
動用の伝動機構と連結され、上記円筒部内周と下部イン
ペラ外周との間にある吐出空間部を開閉調整自在な筒形
のバルブコーンは、その上端内周に摺鉢状のテーパ面を
有し、該バルブコーンは上下動機構を介して円筒部の下
端内周に上下動自在に装着されていることを特徴として
いる。

したがって本発明装置の場合、上記の構成において流体
をコーン槽の内周に沿い環状に沿面流下させることがで
き、かつ、この状態で上部インペラ、下部インペラを回
転させることにより上記コーン槽内に流体の凹状開水面
が形成できるから、この凹状開水面内へ粉体を供給する
ことにより該粉体は他所へ付着することなく流体により
被包され、当該被包状態において粉体、流体の粗混合状
態が得られる。

さらに粗混合された粉流体はベンチュリ形状の通路狭幅
部により高流速化でき、この高流速化段階での粉流体は
上部インペラ、下部インペラにより強力攪拌されるとと
もに該通路狭幅部の途中では横型ハウジングとの衝突に
より衝突攪拌をも奏することとなり、こうした多様な攪
拌作用を受けた粉流体は充分均質に混合されることとな
る。

一方、バルブコーンは吐出空間部を絞り調整できるもの
であり、この調整により混合物の吐出量、コーン槽内に
おける粉流体の滞溜時間、さらには凹状開水面の底部高
さも任意に設定できるから、流体、粉体の物性、状態に
応じ、得べき混合物の混合精度も確保できる。

もちろん上記の混合は所定部から粉体、流体をコーン槽
内へ単純に供給するだけで機械的にかつ連続的に実施で
きるのであり、コーン槽の上部構成、下部構成のみを特
殊にする改良範囲内で所期の目的が達成できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明装置の１実施例を示したもので、第１図は
その装置全体の正面図、第２図、第３図は同装置の要部
拡大断面図とその略示断面図である。 ２・・・・・・構造物、２ａ・・・・・・横型ハウジン
グ、２ｂ・・・・・・縦型ハウジング、４ａ・・・・・
・回転横軸（伝動機構）、５・・・・・・コーン槽、５
ａ・・・・・・円筒部、５ａ′・・・・・・コーン槽の
下側部、６・・・・・・環状の流体誘導路（環状沿面流
下機構）、７・・・・・・流体供給管（流体供給系）、
９・・・・・・上端開口部、１０・・・・・・粉体供給
管、１２・・・・・・上部インペラ、１３・・・・・・
下部インペララ、１４・・・・・・回転縦軸（伝動機構
）、１５・・・・・・通路狭幅部、１６，１７・・・・
・・攪拌翼、１８，１９・・・・・・ギヤ（伝動機構）
、２０・・・・・・バルブコーン、２１・・・・・・テ
ーパ面、２２・・・・・・吐出空間部、２３・・・・・
・ネジ部（上下動機構）、２４・・・・・・調整ナット
（上下動機構）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 縦型のコーン槽はその上側が径大、その下側が径小
   となっており、該コーン槽の上端開口部内周には、コー
   ン槽の内周に沿って流体を環状に流下させるための環状
   沿面流下機構が流体供給系を備えて設けられており、そ
   の上端開口部の上位にはコーン槽内に臨む粉体供給管が
   配置され、上記コーン槽の下側部には円筒部が設けられ
   、該円筒部よりも小径の横型ハウジングと縦型ハウジン
   グとを備えてこれら両ハウジングが縦横に交差している
   構造体は、その横型ハウジングが上記円筒部を横方向に
   貫通し、かつ、縦型ハウジングが円筒部内に介在された
   状態で当該円筒部と組み合わされ、かつ、その円筒部内
   周と縦型ハウジング外周との間が通路狭幅部となってお
   り、上記円筒部内において縦型ハウジングの上側および
   下側に回転自在に配置された上部インペラおよび下部イ
   ンペラは、それぞれの外周に攪拌翼が設けられており、
   これら両インペラは上記横型ハウジング、縦型ハウジン
   グ内に内装された駆動用の伝動機構と連結され、上記円
   筒部内周と下部インペラ外周との間にある吐出空間部を
   開閉調整自在な筒形のバルブコーンは、その上端内周に
   摺鉢状のテーパ面を有し、該バルブコーンは上下動機構
   を介して円筒部の下端内周に上下動自在に装着されてい
   る粉流体の連続混合装置。