JP2008036703A

JP2008036703A - 縦型スクリュープレス

Info

Publication number: JP2008036703A
Application number: JP2006217703A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Tozawa; 清浩戸澤; Koichi Hiura; 光一日浦
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: JP4636559B2

Abstract

【課題】上下方向に長手の円筒状の濾過体２内に投入される被圧搾物を濾過体内のスクリューの回転で下方から上方搬送しつつ圧搾する縦型スクリュープレスにより一定強度のケーキを得られるようにする。
【解決手段】濾過体２の上端に連設される排出室５に、濾過体２の上端の吐出口２２に対向する、ばね６３で下方に付勢される邪魔板６を設ける。吐出口２２から押し出されるケーキによる邪魔板６の上方への移動量を検知手段７で検知し、この移動量に応じてスクリューの回転速度を調節する。また、放射状に複数のブレード８１を有する回転体８でケーキを排出室５の外部に掻き出す。更に、吐出口２２を囲う、排出室５の底面より上方に突出するガイド筒２３を設け、邪魔板６がガイド筒２３の上端に当接した状態で邪魔板６と排出室５の底面との間に確保される空間にブレード８１が収まるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、主としてダム湖の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する泥土を脱水処理する際に使用する縦型スクリュープレスに関する。

スクリュープレスは、円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に投入される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の一端側から他端側に搬送しつつ圧搾するように構成されている。そして、スクリュープレスには、濾過体を水平方向に長手とした横型のものと、濾過体を上下方向に長手とした縦型のものとがある。ダム湖の浚渫工事、トンネル掘削工事等の現場となる山間地では、スクリュープレスの設置スペースを広く確保することが困難であるため、狭い場所にも設置できる縦型スクリュープレスを使用するのが一般的である。

縦型スクリュープレスでは、濾過体の上端に連設される排出室を設け、濾過体内に投入される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の下方から上方に搬送しつつ圧搾し、濾過体の上端の吐出口から上方に押し出される被圧搾物(ケーキ)を排出室を介して外部に排出するようにしている(例えば、特許文献１参照)。

ところで、ダム湖の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する含水率の高い泥土（以下、発生泥土という）をスクリュープレスで脱水処理して得られたケーキは、その強度に応じて、盛土や埋め戻し土として再利用される。再利用するにあたり強度が要求されるのは、上載物を支持し得る程度の強度（地耐力）が必要になるためである。尚、強度はＪＩＳＡ１２２８で規定されるコーン指数で評価され、コーン指数が８００ｋＮ／ｍ^２以上のものは第２種建設発生土、４００ｋＮ／ｍ^２以上のものは第３種建設発生土、２００ｋＮ／ｍ^２以上のものは第４種建設発生土に分類され、夫々再利用の用途が定められる。

ところで、スクリュープレスでは、スクリューの回転速度を低くするほど被圧搾物の圧搾処理時間が長くなって、ケーキの含水率が低くなる。そこで、吐出口から押し出されるケーキの含水率を検出し、この検出値に応じてスクリューの回転速度を調節して、一定の低含水率のケーキを得るようにしたものも知られている。然し、ケーキの強度は含水率が同じでも土質（粒度組成）によって異なる。例えば、砂混じりの土はそうでない粘性土に比較して強度が低くなる。そして、ダム湖の浚渫土の土質は浚渫場所によって変化し（ダム堤体に近い場所では土粒子が小さく、ダム堤体から離れるに従って土粒子が大きくなる）、トンネル掘削土も掘削場所の地質によって変化する。そのため、これらの泥土をスクリュープレスで脱水処理する際に、ケーキの含水率を一定に管理できても、ケーキの強度を一定に管理することはできず、盛土や埋め戻し土として再利用する上で問題になっている。
特開２００６−２６７０８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、吐出口から押し出される被圧搾物（ケーキ）の強度を一定に管理できるようにした縦型スクリュープレスを提供することをその課題としている。

本発明は、上下方向に長手の円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューと、濾過体の上端に連設される排出室とを備え、濾過体内に投入される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の下方から上方に搬送しつつ圧搾し、濾過体の上端の吐出口から上方に押し出される被圧搾物を排出室を介して外部に排出するようにした縦型スクリュープレスにおいて、上記課題を解決するために、排出室に、吐出口に対向して上下動自在に、且つ、ばねで下方に付勢して設けられ、吐出口から押し出される被圧搾物に押されてばねの付勢力に抗して上方に移動する邪魔板と、排出室に回転自在に設けられ、吐出口と邪魔板との間の隙間から外方に押し出される被圧搾物を排出室の外部に掻き出す、吐出口の周囲に放射状に配置された複数のブレードを有する回転体と、邪魔板の移動量を検知する検知手段とを備え、検知手段で検知した邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度を調節することを特徴とする。

邪魔板は吐出口から押し出される被圧搾物（ケーキ）によりばねの付勢力に抗して押し上げられる。ケーキの強度が低いと、邪魔板が吐出口から左程離れないうちにケーキが座屈して崩れ、それ以上邪魔板が押し上げられなくなり、一方、ケーキの強度が高ければ、吐出口から比較的離れた位置までケーキが座屈することなくのびて邪魔板の上方への移動量が大きくなる。従って、邪魔板の移動量はケーキの強度と相関性を持つ。また、スクリューの回転速度により被圧搾物の圧搾処理時間を変化させることでケーキの強度は変化する。そして、本発明によれば、邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度が調節されるため、被圧搾物たる発生泥土の土質に拘わりなくケーキの強度を一定に管理することができる。

尚、検知手段で検知した邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度を手動調節することも可能であるが、ケーキの強度をより高精度に管理するには、スクリューの回転速度の調節を自動化すべきである。

この場合、吐出口から押し出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を設定する設定手段と、検知手段で検知した邪魔板の移動量が設定手段で設定された目標範囲内になるようにスクリューの回転速度を調節する制御手段とを備えていれば、要求強度のケーキを確実に得ることができる。

尚、吐出口から押し出されるケーキは、その強度に対応する位置まで邪魔板を押し上げたところで、吐出口と邪魔板との間の隙間から外方に押し出されて、排出室の底面に堆積する。そして、排出室の底面上にうず高くケーキが堆積すると、堆積したケーキにより邪魔板が押し上げられて、邪魔板の移動量とケーキの強度との間に相関関係が成立しなくなり、ケーキの強度を一定に管理できなくなる。然し、本発明では、吐出口と邪魔板との間の隙間から外方に押し出されるケーキが回転体のブレードにより排出室の外部に掻き出される。そのため、排出室の底面上にケーキがうず高く堆積することはなく、上記の不具合は生じない。

但し、ブレードによるケーキの掻き出しを行うと、吐出口から上方に押し出されるケーキがブレードからの力を受けて座屈しやすくなる。その結果、邪魔板がケーキの本来の強度に対応する位置まで押し上げられなくなり、邪魔板の移動量とケーキの強度との間の相関関係が狂う可能性がある。

そのため、本発明においては、吐出口を囲うガイド筒が排出室の底面より上方に突出するように設けられ、邪魔板がガイド筒の上端に当接する状態で邪魔板と排出室の底面との間に確保される空間に収まるように回転体のブレードが形成されていることが望ましい。これによれば、ガイド筒の上方に邪魔板を押し上げつつ伸びるケーキにブレードからの力は作用せず、邪魔板の移動量とケーキの強度との間の相関関係が正しく保たれる。従って、ケーキの強度管理の精度が向上する。

また、この場合、回転体は、複数のブレードの径方向内端を固定する、径方向外方に向かって斜め下方に傾斜するテーパー状の内筒を備えることが望ましい。これによれば、ガイド筒と邪魔板との間の隙間から外方に押し出されて落下するケーキが内筒の傾斜により外方に導かれる。そのため、ガイド筒の外周近傍にケーキが堆積せず、排出室からケーキを効率良く排出することができる。

尚、後述する実施形態において、邪魔板の移動量の目標範囲を設定する上記設定手段に相当するのは図４のＳ４のステップである。

図１は、本発明の実施形態の縦型スクリュープレスを示している。このスクリュープレスは、上下方向に長手の機枠１を備えており、機枠１の下部に受け台１１が横設されている。受け台１１には、パンチングメタル等で形成される上下方向に長手の円筒状の濾過体２と、濾過体２を隙間を空けて囲う上下方向に長手のシールド筒３とが立設されている。シールド筒３の下部には濾過体２の内部に臨む投入口３１が開設されており、発生泥土等から成る被圧搾物が投入口３１から濾過体２内に投入される。尚、濾過体２の外周面には補強枠２１が設けられている。また、被圧搾物たる発生泥土は適宜凝集剤を混入した状態で投入口３１に投入される。

濾過体２内にはスクリュー４が回転自在に挿通されている。スクリュー４は、濾過体２の下端側から上端側に向けて次第に拡径するテーパー状のスクリュー軸４１と、スクリュー軸４１の外周面に固定した螺旋状のスクリュー羽根４２とで構成される。スクリュー軸４１には、濾過体２の上端より上方位置で駆動軸４３が連結されている。また、機枠１の上部側方にはブラケット１２を介して駆動モータ４４が設置されている。そして、駆動モータ４４で駆動される駆動スプロケット４４ａと、駆動軸４３に固定される従動スプロケット４４ｂとを設けて、両スプロケット４４ａ，４４ｂをチェーン４４ｃを介して連結している。かくして、駆動モータ４４により駆動軸４３を介してスクリュー４が回転駆動される。

スクリュー４を回転させると、投入口３１から投入された被圧搾物がスクリュー羽根４２による送り作用で濾過体２の下方から上方に搬送される。ここで、濾過体２とスクリュー軸４１との間の空間は上方に向けて次第に狭くなっている。そのため、被圧搾物は濾過体２の上端の吐出口２２に向けて搬送されつつ圧搾される。被圧搾物中の水等の液体は濾過体２を通して搾り出され、濾過体２とシールド筒３との間の隙間を落下して、シールド筒３の下端部に接続した排液管３２から排出される。

濾過体２の上端には排出室５が連設されている。図２に示されているように、排出室５の底面には排出口５１が開設されており、吐出口２２から排出室５に押し出された被圧搾物(以下、ケーキという)は排出口５１から外部に排出される。

また、排出室５には、吐出口２２に対向する邪魔板６が設けられている。邪魔板６は、吐出口２２から突出するスクリュー軸４１の部分に外挿されるコーン形の環状板で構成されている。また、邪魔板６には、駆動軸４３用の軸受４５を取り付けた排出室５の上板５２に向けて上方にのびる一対のロッド６１，６１が固定されている。そして、上板５２に、ロッド６１，６１を挿通する一対のガイドスリーブ６２，６２を取り付け、両ガイドスリーブ６２，６２により邪魔板６を上下方向に移動自在に支持している。

各ガイドスリーブ６２にはコイルスプリングから成るばね６３が内挿されており、このばね６３によりロッド６１を介して邪魔板６が下方に付勢される。また、ガイドスリーブ６２の上方に突出するロッド６１の上端に反射板７１を固定すると共に、ガイドスリーブ６２に反射板７１より上方に伸びるブラケット７２を固定して、ブラケット７２の上端に、反射板７１までの距離を計測する超音波式の距離計７を取付けている。邪魔板６が上方に移動すると、距離計７で計測される反射板７１までの距離が変化し、これにより邪魔板６の移動量Ｌを検知できる。

図２、図３を参照して、排出室５には、吐出口２２の周囲に放射状に配置された複数のブレード８１を有する回転体８が設けられている。回転体８は、ブレード８１の径方向外端を固定した外筒８２を備えている。そして、排出室５の上部に配置した軸受８３に回転体８を外筒８２において回転自在に軸支させている。また、排出室５の外側に回転体８用の駆動モータ８４を設置している。そして、駆動モータ８４で駆動される駆動スプロケット８４ａと、外筒８２の外周に固定される従動スプロケット８４ｂとを設けて、両スプロケット８４ａ，８４ｂをチェーン８４ｃを介して連結している。かくして、駆動モータ８４により回転体８が回転駆動される。図中８４ｄはガイドスプロケットである。

また、吐出口２２を囲うガイド筒２３が排出室５の底面より上方に突出するように設けられている。そして、邪魔板６がガイド筒２３の上端に当接した状態で邪魔板６と排出室５の底面との間に確保される空間に収まるように回転体８の複数のブレード８１が形成されている。尚、邪魔板６がコーン形であることから、各ブレード８１の上縁を、邪魔板６の下面と平行になるように、径方向外方に向かって上方に傾斜させている。

邪魔板６の下降端位置は、回転体８が若干浮いても邪魔板６とブレード８１との干渉を生じないように、ガイド筒２３の上端から邪魔板６が若干離れた図２に仮想線で示す位置になっている。この下降端位置は、反射板７１のロッド６１に対する固定部がガイドスリーブ６２の上端に当接することで規定される。

また、回転体８は、複数のブレード８１の径方向内端を固定する、径方向外方に向かって下方に傾斜するテーパー状の内筒８５を備えている。内筒８５は、ガイド筒２３に回転自在に外嵌する内枠８６により補強されている。

スクリュー４の回転により濾過体２の上端の吐出口２２からガイド筒２３を通して上方に押し出されるケーキは、後述するようにケーキの強度に対応する位置まで邪魔板６を押し上げたところで、ガイド筒２３と邪魔板６との間の隙間から外方に押し出されて落下する。落下したケーキは回転体８の各ブレード８１の間に入り、回転体８の回転で排出口５１に掻き出される。更に、ガイド筒２３と邪魔板６との間の隙間から外方に落下するケーキは内筒８５の傾斜により外方に導かれる。そのため、ガイド筒２３の外周近傍にケーキが堆積せず、排出室５からケーキを効率良く排出することができる。

邪魔板６は吐出口２２からガイド筒２３を通して上方に押し出されるケーキによりばね６３の付勢力に抗して押し上げられる。この場合、ケーキの強度が低いと、邪魔板６がガイド筒２３から左程離れないうちにケーキが座屈して崩れ、それ以上邪魔板６が押し上げられなくなる。一方、ケーキの強度が高ければ、ガイド筒２３から比較的離れた位置までケーキが座屈することなくのびて邪魔板６の上方への移動量が大きくなる。従って、邪魔板６の下降端位置からの上方への移動量Ｌはケーキの強度と相関性を持つ。

この相関性を調べるため、上記縦型スクリュープレスにより種々の土質の発生泥土の脱水処理を行い下記表１の結果を得た。

また、表１の邪魔板６の移動量Ｌとケーキのコーン指数との関係を図５にグラフで示した。同図から明らかなように、邪魔板６の移動量Ｌとケーキのコーン指数との間には高い相関関係が成立する。図５のａ線は近似曲線である。尚、＃３と＃４のケーキは含水率が同一であるがコーン指数は大きく異なっている。これはケーキに含まれる砂分の割合が異なるためであり、含水率でケーキの強度を推定できないことが分かる。

ここで、発生泥土を脱水処理したケーキを盛土として再利用するには、ケーキのコーン指数を第４種建設発生土に相当する２００ｋＮ／ｍ^２以上にすることが要求される。邪魔板６の移動量Ｌが４７ｍｍ以上になるようにスクリュー４の回転速度を調節すれば、土質に関係なく２００ｋＮ／ｍ^２以上のコーン指数のケーキを得ることができる。この場合、距離計７で検知された邪魔板６の移動量Ｌを表示器に表示し、表示された移動量Ｌが４７ｍｍ以上になるようにスクリュー３の回転速度を手動調節することも可能である。但し、ケーキの強度をより高精度に管理するには、スクリュー４の回転速度を自動調節することが望まれる。

そこで、本実施形態では、距離計７の検出信号を制御手段たるコントローラ９に入力して、コントローラ９により邪魔板６の移動量Ｌに応じてスクリュー４の回転速度を自動調節するようにしている。

以下、コントローラ９によるスクリュー４の回転制御について図４を参照して説明する。先ず、Ｓ１のステップにおいてスクリュー用駆動モータ４４を起動して、スクリュー４を所定の初期設定速度で回転させ、Ｓ２のステップで距離計７からの信号により邪魔板６の移動量Ｌを計測する。また、Ｓ３のステップでケーキの要求コーン指数が図外の入力手段で指示されると、Ｓ４のステップで要求コーン指数に対応する邪魔板６の移動量の目標範囲Ａを設定する。ここで、コントローラ９には、予め実験で求めたケーキのコーン指数と邪魔板６の移動量Ｌとの相関関係を表す図５のａ線で示すようなデータテーブルが格納されており、Ｓ４のステップにおいて、このデータテーブルを検索して要求コーン指数に対応する邪魔板６の移動量の目標範囲Ａを設定する。

次に、Ｓ５のステップにおいて、計測された邪魔板６の移動量Ｌが目標範囲Ａ内に入っているか否かを判別し、目標範囲Ａ内に入っていなければ、Ｓ６のステップで排出ケーキをスクリュープレスでの脱水処理の前工程に戻す指令を出した後、Ｓ７のステップで邪魔板６の移動量Ｌが目標範囲Ａを上回っているか否かを判別する。そして、Ｌ＞Ａであれば、Ｓ８のステップでスクリュー４の回転速度を一段階段上げてＳ２のステップに戻る。スクリュー４の回転速度を上げると、被圧搾物の圧搾処理時間が短くなってケーキの強度が低下し、Ｓ２のステップからＳ８のステップまでの処理の繰り返しで邪魔板６の移動量Ｌが減少して目標範囲Ａ内に入るようになる。また、Ｓ７のステップでＬ＜Ａであると判別されたときは、Ｓ９のステップでスクリュー４の回転速度を一段階下げてＳ２のステップに戻る。スクリュー４の回転速度を下げると、被圧搾物の圧搾処理時間が長くなってケーキの強度が上がり、Ｓ２のステップからＳ９のステップまでの処理の繰り返しで邪魔板６の移動量Ｌが増加して目標範囲Ａ内に入るようになる。

邪魔板６の移動量Ｌが目標範囲Ａ内に入っているときは、Ｓ５のステップからＳ１０のステップに進んでスクリュープレスの停止指示の有無を判別する。そして、停止指示が出されるまではＳ２のステップに戻って上述の処理を繰り返し、停止指示が出されたときは、Ｓ１１のステップでスクリュー４を停止する。

尚、Ｓ８、Ｓ９のステップにおいてスクリュー４の回転速度を上げ下げする際、邪魔板６の移動量Ｌの目標範囲Ａからの逸脱量を算出し、この逸脱量に応じてスクリュー４の回転速度の変化幅を可変するようにしても良い。

ところで、ガイド筒２３と邪魔板６との間の隙間から外方に押し出されたケーキが排出室５の底面上にうず高く堆積すると、堆積したケーキにより邪魔板６が押し上げられる。これでは、邪魔板６の移動量Ｌとケーキのコーン指数と間の相関関係が成立しなくなり、所望のコーン指数のケーキが得られなくなる。然し、本実施形態では、ガイド筒２３と邪魔板６との間の隙間から外方に押し出されたケーキは回転体８のブレード８１により排出室５の外部に掻き出されるため、排出室５の底面上に堆積するケーキで邪魔板６が押し上げられることはない。

また、ブレード８１によるケーキの掻き出しを行う場合、吐出口２２から邪魔板６を押し上げつつ上方にのびるケーキの部分にブレード８１からの力が作用すると、ケーキが座屈しやすくなり、邪魔板６の移動量Ｌとケーキのコーン指数と間の相関関係が狂う可能性がある。ここで、本実施形態では、上述したように排出室５の底面より上方に突出するガイド筒２３を設けて、邪魔板６がガイド筒２３の上端に当接する状態で邪魔板６と排出室５の底面との間に確保される空間にブレード８１が収まるようにしている。そのため、邪魔板６を押し上げつつ上方にのびるケーキの部分にブレードからの力が作用することをガイド筒２３で防止することができる。従って、邪魔板６の移動量Ｌとケーキのコーン指数と間の相関関係が正しく保たれ、所望のコーン指数のケーキが得られる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、排出室５の底面に排出口５１を開設したが、排出室５の周壁部を円筒状に形成して、この周壁部に排出口を開設しても良い。この場合、回転体８の外筒８２の下部をカットすると共に、ブレード８１を周方向にある程度傾け、ブレード８１の回転でケーキが径方向外方に押されて、排出口に掻き出されるようにする。このものにおいても、回転体８にテーパー状の内筒８５を設けておけば、ケーキを効率良く排出することができる。

また、上記実施形態では、邪魔板６としてコーン形の環状板を用いたが、平板状の環状板で邪魔板を構成しても良い。但し、コーン形の邪魔板６を用いれば、ケーキが径方向に押し広げられて崩れやすくなり、強度の高いケーキでも邪魔板６の移動量Ｌが極端に大きくならない。従って、邪魔板６のストロークを左程長く確保する必要がなく、スクリュープレスの大型化を回避することができる。

更に、上記実施形態では、邪魔板６の移動量Ｌを検知する検知手段として超音波式の距離計７を用いているが、光波距離計を用いることも可能であり、更には、邪魔板７に連動する測定子を有するポテンショメータを用いることも可能である。また、上記実施形態では、邪魔板６を下方に付勢するばね６３としてコイルスプリングを用いているが、ウレタンゴムやエアばね等を用いることも可能である。

本発明の実施形態の縦型スクリュープレスの正面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した拡大切断側面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した切断平面図。スクリューの回転制御プログラムを示すフロー図。邪魔板の移動量とケーキのコーン指数との関係を示すグラフ。

符号の説明

２…濾過体、２２…吐出口、２３…ガイド筒、４…スクリュー、５…排出室、６…邪魔板、６３…ばね、７…距離計(検知手段)、８…回転体８、８１…ブレード、８５…内筒、９…コントローラ(制御手段)。

Claims

上下方向に長手の円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューと、濾過体の上端に連設される排出室とを備え、濾過体内に投入される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の下方から上方に搬送しつつ圧搾し、濾過体の上端の吐出口から上方に押し出される被圧搾物を排出室を介して外部に排出するようにした縦型スクリュープレスにおいて、
排出室に、吐出口に対向して上下動自在に、且つ、ばねで下方に付勢して設けられ、吐出口から押し出される被圧搾物に押されてばねの付勢力に抗して上方に移動する邪魔板と、
排出室に回転自在に設けられ、吐出口と邪魔板との間の隙間から外方に押し出される被圧搾物を排出室の外部に掻き出す、吐出口の周囲に放射状に配置された複数のブレードを有する回転体と、
邪魔板の移動量を検知する検知手段とを備え、
検知手段で検知した邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度を調節することを特徴とする縦型スクリュープレス。
請求項１記載の縦型スクリュープレスであって、前記吐出口から押し出される被圧搾物の強度と前記邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を設定する設定手段と、前記検知手段で検知した邪魔板の移動量が設定手段で設定された目標範囲内になるように前記スクリューの回転速度を調節する制御手段とを備えることを特徴とする縦型スクリュープレス。
請求項１又は２記載の縦型スクリュープレスであって、前記吐出口を囲うガイド筒が前記排出室の底面より上方に突出するように設けられ、前記邪魔板がガイド筒の上端に当接した状態で邪魔板と排出室の底面との間に確保される空間に収まるように前記複数のブレードが形成されていることを特徴とする縦型スクリュープレス。
請求項３記載の縦型スクリュープレスであって、前記回転体は、前記複数のブレードの径方向内端を固定する、径方向外方に向かって下方に傾斜するテーパー状の内筒を備えることを特徴とする縦型スクリュープレス。