JP2010539359A - 土壌または岩石改良機 - Google Patents

Abstract

土壌および/または岩石改良機であって、供給ホッパーと混合チャンバーとを有する。当該供給ホッパーは、改良すべき物質を供給コンベヤーに供給する。当該混合チャンバーは、当該供給コンベヤーの端から直接に当該混合チャンバー内の傾斜面に向けて材料粒子を加速する一つ以上のローターを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、土壌または岩石の改良または処理のための土壌改良および破砕機に関する。特に、本発明は、各種の土壌型の土壌を改質または再生することに関する。このとき、この機械は破砕機としての機能をも果たすことができる。

本明細書と特許請求の範囲との全体において、土壌という言葉を使用する場合、この言葉は、すべての土壌型を含み、また当該機械で破砕される物質たとえば石および小さな岩をも含むものとする。

本明細書においては、文書、行為または情報細目を参照または考察する場合、特に明記しない限り、この参照または考察は、優先日において、これらの文書、行為もしくは情報細目またはこれらの組合せが、誰にでも利用でき、周知であり、一般的知識の一部であると考えるものとし、または、本明細書に関係のある任意の問題を解決する試みに関連することが知られていると考えるものとする。

粘土質土壌は建築産業また土工において問題を生じるものである。周知のように、土壌改良剤が粘土質の区域にまかれる。この改良剤は、たとえば、石灰、石膏、またはセメントである。比較的最近、粘土を改良するための機械が使用できるようになった。粘土は、地面から掘り出しまたはすくいとられ、この機械のコンベヤーベルトに乗せられる。粘土は改良剤とともにミキサー上に落下させられ、混合されて、送出コンベヤーに供給される。そのような機械の一例は、米国特許第5,988,937号明細書に小松製作所名義で開示されている。

本明細書は、主として、改良される土壌の供給、および物質を破砕機に供給する前の改良剤の供給に関する。破砕機の詳細については示さない。ここで説明するのは、物質をコンベヤーとフィーダーで供給して、三つの破砕ローターの第一のものに物質を落下させることが明瞭に示されている図2についてだけである。これらのローターの回転と動作については説明しない。この機械は、改良される土壌から大きな岩、石、その他を分離するためのふるいをも備えている。

もう一つの例は特開昭第54-58901号公報である。

しかし、これらの機械はどちらもやわらかい土壌にのみ適したものであり、そのためその用途は限られている。

本発明の目的は、土壌を改良する土壌改良機であって、岩石破砕機としても使用できる土壌改良機を製造することである。

本発明のもう一つの目的は、コンベヤーによって混合チャンバーに物質を供給する機械を提供することである。このチャンバーは、コンベヤーの端から直接物質を切り取りまたは取り出すように配置されている少なくとも一つの混合ローターを有する。

本発明のもう一つの目的は、ローターに隣接して調節可能なドアを配置し、ドアと回転ミキサーまたはハンマーとの間の間隙を調節できるようにすることである。

本発明のもう一つの目的は、先行技術の不利または欠点を克服または少なくとも大きく改善することである。

本発明のその他の目的と利点とは、説明と例示のために本発明の実施形態を示す添付の図面に即して行う下記の説明によって、明らかになるであろう。

本発明においては、本発明の限定を意図するものではないが、土壌および/または岩石改良機であって、供給ホッパー、土壌または岩石を混合チャンバーに供給するコンベヤー手段、当該混合チャンバー内に配置された少なくとも一つのローターを有する土壌および/または岩石改良機が提供される。当該ローターの前記一つはコンベヤーの端に配置され、それにより、当該一つのローターは、コンベヤーの端から直接土壌を切り取りまたは岩石を取り出すように、コンベヤーの端のすぐ近くに配置される。

好ましくは、当該ローターは、上向きに、土壌を切り取り、または岩石を取り出す。

好ましくは、当該ローターは、下向きに、土壌を切り取り、または岩石を取り出す。

好ましくは、二つのローターを横方向にずらして配置し、第二のローターを、コンベヤーの端にあるローターの下に間隔をとって配置して、処理される物質を第一のローターに戻すように加速する回転を行わせる。

機械が主としてミキサーとして使用されるか破砕機として使用されるかに応じて、使用される一つまたは複数のローターが変えられる。

ミキサーとして使用する場合、好ましくは、ローターの一つまたは両方をミキサーローターとする。

破砕機として使用する場合、好ましくは、ローターの一つまたは両方をハンマーローターとする。

好ましくは、混合チャンバーは、当該一つのローターまたは各ローターに隣接して調節可能なドアを有し、それにより、処理される物質に応じて、ローターとドアとの間の間隔を調節することができる。

好ましくは、当該調節可能なドアは、当該調節可能な一つまたは複数のドアを当該一つまたは複数のローターに近づけることにより、清掃される。

好ましくは、切断ローターを供給ホッパー内に配置して、凝集性の土壌を切断して、コンベヤー上の均一のマットまたは層の形成が容易になるようにする。

好ましくは、鋸歯状の切刃をコンベヤー上の物質の上方に配置して、凝集性の土壌の切断を助けるようにする。

好ましくは、鋸歯状切刃はコンベヤーを横断する方向に振動させる。

好ましくは、各ローターの回転速度が調節できるようにする。

以下、本発明をさらに詳しく説明するために、本発明の一つの応用例について、添付の図面を参照しつつ、説明する。

以下では、図面に示す好ましい実施形態に即して、本発明を詳しく説明する。

図1に示す土壌改良または破砕機1は、牽引棒3と車輪ボギー(wheel bogie)4を有するトレーラーシャシー2上に取り付けられている。そのため、この機械は現場から現場へ簡単に移送することができる。

機械1は、土壌を混合チャンバー7に運ぶコンベヤー6に供給する供給ホッパー5を有する。改良剤を収容したホッパー8は、改良剤の量を調節して、土壌が混合チャンバーにはいる前に改良剤が土壌に混合されるようにすることができる。改良されつつある土壌は、混合チャンバー7を下向きに通り、当該チャンバー内で、後で述べるように、ローター9と10により、混合されて、改良され、送出コンベヤー21上に送られる。この機械は、油圧ポンプを駆動する内燃機関11によって駆動される。コンベヤーとローターは、可変速度の油圧モーター、油圧開路、および制御弁によって駆動される。この駆動系は、通常のものであるので、これらについては説明または図示はしない。

次に、図2を参照すると、ここには、混合チャンバー7がもっと詳しく示されており、当該チャンバーは前壁7aと後壁7bを有している。この実施形態のローター9と10は、同じ向きに回る混合ローターとして示されている。ローター9は、大体コンベヤー6の高さに回転の中心を有し、ピック12はコンベヤー6の端のごく近くを通過する。この混合チャンバーはドア13と14を有し、これらのドアに対して、切断土壌塊が投げつけられる。ドア13は、斜め下に延びる部分15と曲げられた部分16および土壌塊をローター10に向かうように偏向させる偏向部分17を有する。同様に、ドア14は、下方に延びる部分18と土壌部分を出口20に向かうように偏向させる部分19とを有する。

どちらのローターも、時計回りに回転し、ローター9は、コンベヤーの端から直接に土壌を切り取り、ドア13に向かって土壌塊を加速する。ドア13は、この土壌部分をローター10の上昇してくるピック12上にくるように偏向させる。土壌部分の一部は、ローター9に戻るように加速され、工程に投入されるせん断(sheer)(エネルギー)の量が最大化される。

前述のように、この改良機は主として土壌の改良のためのものであるが、この改良機は破砕機としても使用することができ、その場合、ピックを有する混合ローターの一つまたは両方をハンマーローターで置き換えることができる。

図2aは、本発明のもう一つの実施形態を示す、図2と同様の図である。この例の場合、混合チャンバーは、ただ一つの混合ローター12のみを収容しており、このローターは、回転して、コンベヤーの端から上向きに土壌をかきとって、土壌をドア13に向けて加速し、ドア13から改良された土壌が送出コンベヤー21に向かって落下する。

図2bは、図2aと同様の図であり、この場合、混合ローターは、土壌を下向きに切り取るように回転し、改良された物質は壁7bによって送出コンベヤー21に向かって偏向させられる。

図3においては、ローター9は、ハンマーローター22で置き換えられ、このローターも、土壌、砂利、石または岩をコンベヤー6の端から切り取りまたは取り出す。

図3aには、単一のハンマーローター22が示されており、このローターは、コンベヤー6の端からこのコンベヤーに対して上向きに土壌または粒状物質を切り取りまたは取り出して、送出コンベヤー21上に落下するようにこの物質をドア13に向けて加速する。

図3bは、図3aと同様の図であるが、この場合、ハンマーローター22は、物質を下向きに壁7bに向けて加速して、送出コンベヤー21に落下させる。

炭化水素汚染物で汚染された物質の場合、後壁7bを通して出口20に圧縮空気34を吹き出すことにより、混合土壌、ペレットまたは小球がコンベヤー21上に落下するとき、炭化水素物質の揮発過程を促進することができる。この過程は図4に示されている。図4は、コンベヤー6に隣接するハンマーローター22と下部取り上げローター10とを有する実施形態を示す。

図4aは、もう一つの実施形態であり、ここでは、物質を上向きにドア13に向けて切り取る単一の混合ローター9から落下する物質に供給される圧縮空気34が示されている。また、図4bは、コンベヤー6から下向きに物質を切り取る混合ローター9から落下する物質に圧縮空気を供給する実施形態を示す。

ドア13と14は位置調節ができる。図5は、開いた位置にあるドアを示し、図6は、閉じた位置にあるドアを示す。ドア13は、丁番23と油圧ラム24によって支えられ、ドア14は、丁番25と油圧ラム26によって支えられている。

この場合、これらのドアが最大に閉じた位置にあるとき、ローターはドアに付着した土壌を除去するので、混合チャンバーは効率的に自己清掃され、ドア上には薄い土壌層しか残らない。

ドアに対する清掃サイクルは、物質の種類に応じて変えることができる。ドアは、それぞれの物質の粘っこさの程度に応じて、いろいろな間隔で清掃することが必要になる。ドアの稼動位置は、改良される物質に応じて決められる。ドアの位置ならびに清掃のために閉じることおよび稼動位置に戻すことは、好ましくはコンピュータ制御することができる。清掃の頻度と各清掃の時間の長さとは、清掃が自動的にはじまり、そのあとドアが所定の位置に戻るように、決定し、プログラムすることができる。

清掃作業は、機械稼働中に実施することができ、あるいは、清掃作業が行われている間、供給コンベヤーを停止させることができる。

何らかの理由で機械を停止させる必要がある場合、自動停止シーケンスを組み込むことができる。これにより、機械停止の少し前に、ベルト6を停止させ、逆進させる。それにより、ベルト6の端にある物質がローター上に落下することがなく、したがってローターの機能停止および再始動の失敗がない。

この実施形態の場合、ローターが横方向にずらしてあり、下部ローターは上部ローターの下に片側にずらして配置してある。

しかし、下部ローターは、混合チャンバー7の部分断面を示す図7と8に示すように、上部ローターの真下に配置することもできる。

ローター9は、コンベヤーの端から粘土物質を切り取り、切り取られた粘土塊を粘土塊がローター27に向けられるようにドア13に向けて加速するように配置されている。ローター27は、反時計回りに回転して、粘土塊をローター9に戻るように加速する。混合チャンバー7は、バッフル28を有し、このバッフルは、粘土塊の向きを変え、出口20に出ていくのを防ぐために、ローター27に対してわずかな隙間しか残していない。

ドア29は、粘土塊を偏向させて出口20に向ける。このドアは、前記実施形態と異なり、混合チャンバーの反対側にある。このドアも、同様に曲げられており、30においてチャンバーに丁番付けされ、下端において、油圧ラム31によって支持されている。

図7は、二つの混合ローターの使用を示し、図8は、二つのハンマーローター32と33の使用を示している。

しかし、非常に凝集性の高い土壌を供給コンベヤー6に供給する場合、好ましくは、この物質を、供給コンベヤーベルト6の上方に配置された鋸歯状切刃32を通過させ、ベルト上をやってくる物質の切断を助けるようにする。この切刃は、特に、非常に凝集性の高い土壌を処理する場合に、重要である。というのは、この切刃は、土壌がコンベヤー6の端から切り取られる前に、土壌を長さ方向に切断するからである。鋸歯状切刃32は、好ましくは、物質を横断するように振動させ、非常に凝集性の高い土壌を処理するときの機械の能力をさらに高めるようにする。

さらに、非常に湿った凝集性の土壌の場合、好ましくは、切断ローター33をホッパー8内に配置して、物質を十分に切断して細かくし、切刃が割合に均一な物質の層またはマットを処理できるようにする。これにより、鋸歯状切刃32に加わる圧力が減少し、したがって、この場合、非常に湿った凝集性の土壌を、鋸歯状切刃だけでは処理できないときでも、このホッパーを用いることにより処理することができる。ローター33の形は、示されているものとは異なったものとすることができる。カッター33は、ホッパー8の壁内の軸受け36に収容されている軸35に丁番付けされたアーム34に取り付けられている。カッター33の位置は、処理される物質に応じて変えることができ、あるいは、粒状物質が油圧ラム37によって改良されている場合、ホッパー8からから完全に取りはずすことができる。

したがって、容易にわかるように、本発明により、汎用土壌改良機を提供することができる。すなわち、この機械を、混合ローターの一つまたは両方をハンマーローターで置き換えることにより、破砕機として使用することができる。このとき、混合ローターとハンマーローターは任意の構成することができ、ミキサーローターとハンマーローター、あるいはハンマーローターとミキサーローターとすることができる。ローターは、短時間で一つのタイプのものから別のタイプのものに変えることができるので、機械の汎用性が高まる。

2ローター構成を用いると、粒子を他のローターの経路に向けて加速して混合過程に加えられるせん断(エネルギー)の量を最大化することにより、粘土と石灰またはセメント改良剤との効率的な混合が行われる。やってくる物質は、混合チャンバー内に落下するのではなく、コンベヤーの端から直接上部ローターによって切り取られて、ドアに向かって加速され、このドアが物質を第二のローターに向け移動させる。混合チャンバーへの圧縮空気の吹き込みにより、あらゆる炭化水素物質の揮発が促進される。この空気は、粉末化土壌がローターを離れるときにこの土壌を通過し、空気による物質の吹き上げ過程により、圧縮空気と土壌粒子との接触が最大になり、炭化水素汚染物が取り去られる。

各ローターのためのドアが調節可能であるため、間隙は、それぞれの改良される土壌の種類に対して調節され、また、ドアは自己清掃のためにも調節される。油圧モーターの使用により、土壌種類および/または行われる作業たとえば混合または破砕に応じて無段階(infinite)速度調節たとえば200〜500 rpmでの混合、800〜1000 rpmでの破砕ができる。

以上、本発明をもっとも実用的で好ましい実施形態であると考えられるものを図示し説明したが、明らかに、本発明の範囲を逸脱することなく、変形することができる。この変形は、ここで述べた細目のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲の全体にわたるすべての機器および装置の同等のものへ変形が含まれる。

土壌改良機の横断面図である。 同じ向きに回転する二つの混合ローターを示す、混合チャンバーの一つの実施形態の横断面図である。 上向きに切り取りまたは取り出しを行う混合ローターを示す横断面図である。 下向きに切り取りまたは取り出しを行う混合ローターを示す横断面図である。 同じ向きに回転する混合ローターとハンマーローターを示す、混合チャンバーのもう一つの実施形態の横断面図である。 上向きに取り出しを行うハンマーローターを示す横断面図である。 下向きに取り出しを行うハンマーローターを示す横断面図である。 二つのローターと処理される物質を横断する空気流とを使用する本発明のもう一つの実施形態を示す横断面図である。 上向きに取り出しを行う単一の取り出しローターを示す同様の図である。 下向きに取り出しを行う単一の取り出しローターを示す同様の図である。 開いた位置にある調節できるドアを示す、混合チャンバーの部分図である。 閉じた位置にある調節できるドアを示す、図5と同様の図である。 異なるドア構成を有し、反対向きに回転する垂直配置の混合ローターを示す、混合チャンバーの横断面図である。 図7と同様の図であるが、異なるドア構成を有し、反対向きに回転する垂直配置のハンマーローターを示す図である。 供給ホッパー内の鋸歯状切刃の縦断面図および横断面図である。 供給ホッパー内に調節可能に配置されている切断ローターの三つの横断面図である。

1 土壌改良機または破砕機
2 トレーラーシャシー
3 牽引棒
4 車輪ボギー
5 供給ホッパー
6 コンベヤー
7 混合チャンバー
7a 前壁
7b 後壁
8 ホッパー
9 ローター
10 ローター
11 内燃機関
12 ピック
13 ドア
14 ドア
15 斜め下に延びる部分
16 曲げられた部分
17 偏向部分
18 下方に延びる部分
19 偏向させる部分
20 出口
21 送出コンベヤー
22 ハンマーローター
23 丁番
24 油圧ラム
25 丁番
26 油圧ラム
27 ローター
28 バッフル
29 ドア
30 丁番
31 油圧ラム
32 ハンマーローター
32 鋸歯状切刃
33 ハンマーローター
33 切断ローター
34 圧縮空気
34 アーム
35 軸
36 軸受け
37 油圧ラム

Claims (11)

1. 土壌および/または岩石改良機であって、
   供給ホッパー、混合チャンバーに土壌または岩石を供給するためのコンベヤー、当該コンベヤー上の土壌に改良剤を供給する手段、当該混合チャンバー内の少なくとも一つのローター、および改良済み土壌を出口から送出する手段を有し、当該ローターのうちの一つが当該コンベヤーの端から土壌を切り取りまたは岩石を取り出すために当該コンベヤーの端に隣接して配置されていて、当該土壌または岩石を当該出口への偏向手段に向かって加速すること、
   を特徴とする土壌および/または岩石改良機。
2. 混合チャンバー内に二つのローターを有し、第二のローターがコンベヤーの端に隣接するローターの下に真下からずらして配置されることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
3. 混合チャンバー内に二つのローターを有し、第二のローターがコンベヤーの端に隣接するローターの真下に配置されることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
4. ローターが所定の向きに回転して、物質を隣接ローターに向かって加速することを特徴とする請求項2または3に記載の土壌および/または岩石改良機。
5. 各偏向手段が、一端で混合チャンバーに丁番付けされたドアであり、当該ドアが当該ドアの他端を支持する調節手段に丁番付けされており、それにより、各ドアに対して隣接ローターに近づけたり該ローターから離したりする調節ができることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
6. 各ドアが自己清掃位置に来るように調節され、それによって、隣接ローターがドア面から余計な土を除去することを特徴とする請求項5に記載の土壌および/または岩石改良機。
7. 出口を通して混合チャンバー内に空気を吹き込んで、粒子がローターを離れて出口を通って落下する時に、粒子に空気を吹き込み、物質から揮発成分を除去する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
8. 当該ローターを、土壌を処理する混合ローター、または砂利もしくは岩石を処理するハンマーローターとすることができることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
9. 供給ホッパー内に調節可能に配置された切断ローターを有し、当該ローターが、湿った凝集性土壌を切断して十分に細かくし、コンベヤー上に均一な厚さの層が形成されるようにし、また当該切断ローターが回転軸に取り付けられて、供給ホッパーからの取り外しができるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
10. コンベヤーの端の前に供給コンベヤーを横断する鋸歯状切刃を有し、コンベヤーの端から切り取られる前に、物質を長さ方向に切断するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の土壌および/または岩石改良機。
11. 当該鋸歯状切刃が、当該切刃を供給コンベヤーを横断する方向に振動させる振動手段を有することを特徴とする請求項10に記載の土壌および/または岩石改良機。

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