JPS58899B2 - 連続粘土スラリ−製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 地下構造物を構築するシールド工事において、裏込め注
入材に現地発生土を利用することが多く行われている。

ところが上述発生土が砂等の粒子単位のものはそのまゝ
裏込め注入材として使用できるが、粘土等の粘性土は一
軸圧縮強度が極めて低い為、そのまゝ裏込め注入材とし
て使用できるものではないから、不良上として捨てられ
るか、または裏込め注入材として使用する場合は粒子単
位に粉砕して粘土スラリーとし、モルタル、セメント等
の固結剤を混合することで使用に耐え得るものであるが
、かゝる粘性土の粒子単位の粉砕は非常に困難とされて
いる。

従来上述粘性土の粉砕装置としては、 ■、粘土溶解装置 ２、ニューグラマシン ３、セメントミルクミキサー ４、粉砕ミキサー ５、タービンポンプ様式の自由粉砕機 その他ボールミン、バイブロ式が試験的に使用されたこ
とが報告されている。

しかも、上記１乃至４のものはバッチ式の粉砕機である
為、能力、大きさ、価格、省力化、自動化等の点で問題
があり、また、上記５のものは連続式であるが粘性土用
としては不適格であった。

そこで本発明は上述従来の事情に鑑みて検討の結果、現
地発生粘性土を裏込め注入材とすべく当該粘性土の粉砕
に適用される新規な連続粘土スラリー製造装置を提唱す
るものであって、粉砕槽内の材料通路を適当に形成して
、該通路部分に粉砕翼、ステータ、フィルタを適当に配
設することによって、適度の含水比を有する粘土スラリ
ーを連続加工できて、小形で加工単位容量を大ならしめ
ることを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を示した図面について詳述すれば
、第１図において、１はフレーム、２はフレーム１上に
立設した粉砕槽、３はフレーム１に内装した電動機を示
している。

上記粉砕槽２は、上端の投入口４から下端に至るに従っ
て内径を徐々に拡大したテーパを有していて、粘性土が
内壁に付着し難く形成しであると共に、上側部及び下側
部にはそれぞれ注水口５゜５を備え、スラリーの含水比
を調整可能としである。

また、上記注水口５，５は、小孔６ａ・・・・・・を適
宜間隔に多数細膜けである注水管６を粉砕槽２の内壁面
に沿って周設して、粉砕槽２内部に対し注水を均等に、
また、上部注水口５は粘性土の壁面付着を防止する役目
をも兼ねている。

上記粉砕槽２の下側部中心には回転軸７が、上記フレー
ム１０図示しない軸承部に支持して突設されていて、そ
の粉砕槽２内に突出する部分をコーン部８に形成して、
該コーン部８と粉砕槽２の周壁面間に断面略Ｖ字形状で
平面環状の狭幅通路部９を形成してあり、該狭幅通路部
９において、上記コーン部８から半径方向へ突出する複
数個の粉砕翼１０・・・・・・を上下二段に適宜間隔に
配設しであると共に、最上部にはカッティング翼１１・
・・・・・を配設してあり、一方上記粉砕翼１０・・・
・・・とカッティング翼１１・・・・・・との間に配置
して複数個のステータ１２・・・・・・が粉砕槽２の周
壁内面に固定して配設させである。

また、上記狭幅通路部９の下端最狭幅を下方から閉鎖す
るように、フィルタ１３が粉砕槽２の周壁に適宜に固定
して配設してあり、その下側部における粉砕槽２の下底
に配設したレーキ１４を介してスラリー排出口１５と連
通させである。

また、上記粉砕槽２は、その少なくとも下側部は複数個
の短筒２ａ・・・・・・を同軸的にフランジ２′ａ・・
・・・・をボルト１６止めして形成され、各短筒２ａ。

２ａ間に挟着して一体にボルト１６止めし、上記ステー
タ１２・・・・・・及びフィルタ１３は粉砕槽２に脱着
可能に装着しである。

また、上記フィルタ１３は、第２図Ａ、Ｂにそれぞれ示
した如く、孔明き板１３ａとメツシュ板１３ｂの２種類
が用意されており、粉砕土の性状やスラリー仕様によっ
て交換して使用される。

さらに、粉砕槽２における周壁２′の上部内面には邪魔
板１７が適当数脱着自在に装着してあって、粉砕土の粉
砕槽２内回転を阻止するようにしである。

また、上記回転軸７は、その粉砕槽２内への突出部７ａ
に、同軸７と別部材からなるコーン部材８ａを冠着一体
化して形成される。

このようにすると、上記突出部７ａとコーン部材８ａを
分離して粉砕翼１０・・・・・・の修理、交換等を便利
に行うことができる。

そしてまた、上記フィルタ１３は、最下部粉砕翼１０の
下面に近接して配設されるもので、このようにフィルタ
１３を設けると、フィルタ１３にステータの機能を兼備
できるから、未粉砕の塊りがあった場合に、１時期せき
止め、粉砕翼１０との間で破壊することができる。

さらに、前記排出口１５には、開口面を無段階に変え得
るバルブ１５ａが組込まれていて、排出スラリー量を所
望量に調節することによって、粉砕土の粉砕槽２内滞留
時間を任意に調整し、粉砕度合を選択できるようにしで
ある。

尚第１図において１８は、粉砕槽２の底部に設けられた
スラリーの溜室、１９は電動機軸３ａと回転軸７を連動
連結する巻掛は伝達機構、２０は電源切換スイッチを示
す。

而して上記構成において、これを用いてスラリーを製造
する時は、電動機３を始動して回転軸７を駆動回転させ
た状態で、投入口４から粉砕土を連続的に粉砕槽２内に
投入しながら、注水口５゜５から水を所望量供給する。

図示例においては、上記粉砕の投入は重力を利用するこ
とになる。

投入された粉砕土は、まずカッティング翼１１・・・・
・・により塊りを大まかに切断、破壊して、粉砕土が粉
砕槽２内の上部に詰まるのを防止し、このことにおいて
、適当な大きさに破壊した粉砕土は回転部、すなわら、
狭幅通路部９に降下する。

狭幅通路部９に降下した粉砕土は、その降下中に、高速
で回転する粉砕翼１０・・・・・・によって破壊される
。

この時、粉砕翼１０・・・・・・とカッティング翼１１
間に配置しであるステータ１２・・・・・・は、粉砕槽
２内における粉砕土が粉砕翼１０・・・・・・の回転と
共に回流するのを阻止することになるので、上記狭幅通
路部９内を粉砕土は所望の速度で一定方向へ降下するこ
とゝなって、上記破壊は均一に行われるのである。

また、狭幅通路部９は、回転軸７をコーン部８として、
該コーン部８と粉砕槽２における周壁２′内面間に形成
しであるので、粉砕翼１０・・・・・・の周速度の高い
ところで粉砕土を破壊する為、その破壊は効率良く行わ
れる。

このようにして粉砕土が粒子単位に破壊されてできたス
ラリーは、フィルタ１３を通して溜室１８に流出し、該
溜室１８内のスラリーはレーキ１４によって排出口１５
に円滑に送り出されて所定の位置に取り出される。

また、バルブ１５ａを任意に操作して排出口１５からの
排出スラリー量を調節することで、粉砕槽２内での粉砕
土滞留時間を調整できるので、粉砕度を所望値に選定す
ることができる。

勿論、スラリーとしての含水比は、注水口５゜５の操作
によって、注水量を増減することで任意に調節できる。

つぎに本発明装置を表−１、表−２の条件下でフィルタ
１３を孔明き板１３ａとメツシュ板１３ｂの場合におい
て粉砕翼１００回転数を変えて行った実験による測定値
を別表に示す。

以上の粉砕実験の結果、粉砕スラリー製造能力は、毎分
６０１（スラリー比重１．１７〜１．２７）程度であっ
たが、最大能力としては、毎分８０１以上あると思われ
る。

また、粉砕スラリーの粉砕状態（残留率）等においては
、次の様なことが明らかになった。

第３図乃至第７図において、粉砕翼回転数と残留率は、 （１）回転数４２Ｏｒｐｍでの２ｍｍオーバー残留率は
１６％（孔明き板フィルタ）以下であり充分な能力であ
る。

（２）回転数７２０．１．００Ｏｒｐｍでの２ｍｍオー
バー残留率はほとんどＯである。

（３）回転数４２Ｏｒｐｍと７２Ｏｒｐｍとの間に粉砕
の分岐点がある。

粉砕土投入量の違いによる粉砕状態は、投入量。

３０ｋｇ／ｍｖｔｉｎ（粉砕スラリー比重１．２０前後
）と、４０ｋｇ／ｍｉｎ （粉砕スラリー比重１．２５
前後）でほとんど変わらない。

また、フィルタ１３の違いによる残留率は、（１）孔明
き板フィルタ１３ａとメッシュ板フィルタ１３ｂを比較
すると、４２０ｒｐｍにおいて、残留率が１５％と３％
で１０％以上の差がある。

（２）回転数７２０．１．００Ｏｒｐｍでは回転数によ
る影響が大きく、フィルタ１３の違いによる残留率の差
はほとんどない。

第８図において、回転数と電流値及び負荷率は回転数４
２０，７２０，１１００Ｏｒｐで電流１０゜１５．１８
Ａ程度であり、定格４４Ａ（ＩＩＫＷモータ）に対し負
荷率４０，３４．２３％程度であった。

但し瞬間最大電流は回転数４２０，７２０゜１．００Ｏ
ｒｐｍで１３，２０，２５Ａであった。

また、粉砕土投入量の違いによる電流値は、回転数１．
００Ｏｒｐｍにおいて、投入量３０ｋｇ／ｍｉｎと４０
ｋｇ／ｍｉｎとでは２Ａ程度の差しかない。

また、回転数が少なくなるにしたがって電流値の差は少
ない。

以上の連続粘土粉砕実験結果から粉砕状態（残留率）を
見ると、役人材料条件、一軸圧縮強度ｑｕ２．５ｔ／ｍ
２．粘着力Ｃ２ｔ／ｍ２の粘土では、回転数４２Ｏｒｐ
ｍと７２Ｏｒｐｍとの間に完全粉砕状態になる分岐点が
ある。

このことから回転数は７００ｒｐｍ程度で充分に粉砕が
出来ることを確認した。

また実験と平行しての現場施工での粘土粉砕でもｑｕ
３．５ｔ／ｍ２程度の粘土を多少の切込みの悪さはあっ
たが充分の粉砕を確認した。

また、フィルタ１３の違いによる粉砕状態（残留率）は
回転数４２Ｏｒｐｍではメッシュ板フィルタ１３ｂの方
が孔明き板フィルタ１３ａに比べて良いが、回転数７２
Ｏｒｐｍ以上ではほとんど差がないことゝ、摩耗等によ
るフィルタ寿命を考えると孔明き板フィルタ１３ａが良
いと思われる。

上述実験装置では、余裕をもって電動機（１１ＫＷ）を
使用したが、電動負荷率は３５％程度（回転数７２Ｏｒ
ｐｍ）であることから、出カフ、５ＫＷの電動機で充分
と思われる。

以上説明したように本発明のスラリー製造装置は、上端
に投入口４、下端にスラリー排出口１５を有する粉砕槽
２は、その上端近傍から下端近傍に至る部分の内周が下
向きに拡大するテーパ形状となっており、当該粉砕槽２
の上記テーパ内面は上下方向の邪魔板１７を備えており
、上記粉砕槽２の底面中心よりその内部上方へ突出した
回転軸７の内端にはコーン部８を設けて、当該コーン部
８とこれの周囲をとり囲う粉砕槽２下側部内壁面との間
に狭幅通路部９を形成し、該通路部９には、コーン部８
及び粉砕槽２内壁面から夫々半径方向へ突出する粉砕翼
１０及びステータ１２を相互に変位させて配設すると共
に、狭幅通路部９下端最狭部にはフィルタ１３を上記ス
ラリー排出口１５と連通可能に配設し、該コーン部８の
最上部にはカッティング翼１１を、同最下部には上記フ
ィルタの上部に近接して最下位の粉砕翼１０を配設し、
上記粉砕槽２のテーパ上端内周面には注水口５を設け、
さらにコーン部８の上下方向中間部と対応する粉砕層２
下側部の内壁面にも注水口５を設けてなるので同装置に
よれば、粉砕槽２内部に設けた平面環状をなす狭幅通路
９部分において、粉砕翼１０・・・・・・の周速度の高
いところで粘性土を粒子単位に効率良く破壊することが
できて、しかも、連続してスラリー加工ができるから、
装置を小形としながら単位容量を大きくできるものであ
り、従って、シールド裏込め作業等を、現場作業方式に
よって、現地発生粘性土を粘土スラリーに加工して裏込
め作業を効率良く、経済的に実施できる利点がある。

特に本発明の場合、粉砕槽２の上記所定部内周を下向き
に拡大するテーパ状としたので、その内部へ投入された
粘性土は拡散しやすく、かつ、この状態において上位の
注水口から注水を受けるのでその拡散は助長され、それ
に上記テーパ部内周には上下方向の邪魔板１７による切
砕作用もあるので、これら３つの相乗作用によりかなり
程度の進んだ１次粉砕を受けることになる。

もちろんこの際、粉砕槽２の上記内壁はテーパ状であり
邪魔板１７もあるので、当該内壁に粘性土が付着するこ
とはない。

したがって上記１次粉砕後の粘性土がカッティング翼１
１によって前段の粉砕を受け、その後粉砕翼１０とステ
ータ１２によって後段の粉砕混練を受けるとき、これの
スラリー化か高速化されることとなり、しかもこの際の
２次粉砕を行なうとき、その粉砕混練部にも注水口５か
ら注水できるので、当該注水により２次粉砕の能率も高
められ、水分のみ流下してしまって適度の含水率が得難
いといったことがないのはもちろん、当該注水によって
ステータ１２等への粘土の付着も防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る連続粘土スラリー製造装置の一実
施例を示した生新正面図、第２図Ａ、Ｂは同装置におけ
るフィルタの変形例をそれぞれ示した各平面図、第３図
乃至第７図は同装置の実験値に基き回転数と残留率との
関係をそれぞれ示した各グラフ、第８図は同装置の実験
値に基き回転数と電流値との関係を示したグラフである
。 ２・・・・・・粉砕槽、４・・・・・・投入口、５・・
・・・・注水口、７・・・・・・回転軸、８・・・・・
・コーン部、８ａ・・・・・・コーン部材、９・・・・
・・狭幅通路部、１０・・・・・・粉砕翼、１１・・・
・・・カッティング翼、１２・・・・・・ステータ、１
３・・・・・・フィルタ、１５・・・・・・スラリー排
出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上端に投入口、下端にスラリー排出口を有する粉砕
   槽は、その上端近傍から下端近傍に至る部分の内周が下
   向き拡大するテーパ形状となっており、当該粉砕槽の上
   記テーパ内面は上下方向の邪魔板を備えており、上記粉
   砕槽の底面中心よりその内部上方へ突出している回転軸
   の内端にはコーン部を設けて、当該コーン部とこれの周
   囲をとり囲う粉砕槽下側部内壁面との間に狭幅通路部を
   形成し、該通路部には、コーン部及び粉砕槽内壁面から
   夫々半径方向へ突出する粉砕翼及びステータを相互に変
   位させて配設すると共に、狭幅通路部下端量狭部にはフ
   ィルタを上記スラリー排出口と連通可能に配設し、該コ
   ーン部の最上部にはカッティング翼を、同最下部には上
   記フィルタの上部に近接して最下位の粉砕翼を配設し、
   上記粉砕槽のテーパ上端内周面には注水口を設け、さら
   にコーン部の上下方向中間部と対応する粉砕層下側部の
   内壁面にも注水口を設けてなることを特徴とする連続粘
   土スラリー製造装置。