JP2010216352A - Drive water receiving pipe and sand pumping device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下水処理場やポンプ場の沈砂池に設置され、その池底に沈降した沈砂を揚砂するための揚砂装置に関する。特にジェットポンプ方式の揚砂装置に関する。 The present invention relates to a sand pumping device for sanding a sand settling in a sewage treatment plant or a pumping plant and sinking to the bottom of the pond. In particular, the present invention relates to a jet pump type sand raising device.
下水処理場などの沈砂池から沈砂を揚砂するための揚砂装置としてはバケットコンベア方式のものが従来多用されていたが、近年、臭気対策・維持管理の簡略化・設備費低減対策などの観点から、ジェットポンプ方式の揚砂装置の採用が増加してきている。ジェットポンプ方式の揚砂装置とは、ノズル(駆動水噴射ノズル)から高圧で水を噴出させ、このとき生じる負圧を利用して沈砂の吸い込み・吐き出しをおこなう方式の揚砂装置のことをいう。 Bucket conveyor systems have been used frequently for sand collection from sand settling basins such as sewage treatment plants, but in recent years, odor countermeasures, simplified maintenance, and equipment cost reduction measures have been used. From the point of view, the adoption of jet pump type sand raising devices is increasing. A jet pump type sand raising device is a type of sand raising device that ejects water at a high pressure from a nozzle (driving water jet nozzle) and sucks and discharges sand using the negative pressure generated at this time. .
ここで、ジェットポンプ方式の揚砂装置に関する技術としては、例えば特許文献1に記載された技術がある。特許文献1に記載された揚砂装置(ジェットポンプ)では、砂などのポンプアップ対象物を吸い込む受管の中に、ジェット水流を噴射するジェットノズルが存在しないように、当該受管の開口端とジェットノズルの開口端とを管軸心方向において一定距離を隔てて配置している。そして特許文献1の中において、「受管の構造も簡単で、砂、夾雑物等の詰まりも少なく、受管とジェットノズルとが上記のごとく一定の間隔を隔てて対向して配設されているので装置各部の補修等を極めて容易に行うことができる」と称されている。 Here, as a technique related to the jet pump type sand raising apparatus, for example, there is a technique described in Patent Document 1. In the sand raising device (jet pump) described in Patent Document 1, the open end of the receiving pipe is arranged so that there is no jet nozzle that jets the jet water flow in the receiving pipe that sucks in an object to be pumped up such as sand. And the opening end of the jet nozzle are arranged at a certain distance in the tube axis direction. And in Patent Document 1, “the structure of the receiving tube is simple, clogging of sand, impurities, etc. is small, and the receiving tube and the jet nozzle are arranged to face each other at a constant interval as described above. Therefore, it is possible to repair each part of the apparatus very easily. "
一方、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、沈砂の吸い込み・吐き出しのために高圧のジェット水流を用いるため、このジェット水流を発生させるための駆動水ポンプが必要となる。そのため、従来のバケットコンベア方式の揚砂装置などに比して動力が大きくなってしまう。すなわち、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、駆動水ポンプの動力低減対策が非常に重要となる。 On the other hand, in a jet pump type sand raising device, a high-pressure jet water flow is used for sucking and discharging sedimentation, so that a driving water pump for generating this jet water flow is required. For this reason, the power is increased as compared with a conventional bucket conveyor type sand raising device. That is, in the jet pump type sand pumping device, power reduction measures for the driving water pump are very important.
ここで、特許文献1に記載された技術によると、たしかに、砂・夾雑物などによる受管(揚砂管の先端部に設けられる駆動水受管)の閉塞を防止できるとともに装置各部の補修を容易に行うことができる。しかしながら、特許文献1に記載のジェットポンプでは、受管の吸込口(先端部)における流れの収縮、およびその後の管径拡大部での流れの拡大により、当該受管部でのエネルギー損失(配管圧損)が大きく、これが駆動水ポンプの動力アップの一因となっている。 Here, according to the technique described in Patent Document 1, it is possible to prevent clogging of the receiving pipe (driving water receiving pipe provided at the tip of the sand-carrying pipe) due to sand, foreign substances, etc., and to repair each part of the device. It can be done easily. However, in the jet pump described in Patent Document 1, the energy loss (piping) in the receiving pipe part is caused by the contraction of the flow at the suction port (tip part) of the receiving pipe and the expansion of the flow in the pipe diameter enlarging part thereafter. (Pressure loss) is large, which contributes to the power increase of the drive water pump.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来よりも必要動力を低減させることができる駆動水受管、およびそれを備えた揚砂装置(ジェットポンプ)を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a driving water receiving pipe capable of reducing the required power as compared with the conventional one, and a sand raising device (jet pump) including the same. It is to be.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、駆動水受部の先端部を外側に湾曲させ、かつ上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部を駆動水受部の下流側に形成することで、駆動水受管部でのエネルギー損失(配管圧損)を従来よりも低く抑えることができ、これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors curved the distal end portion of the driving water receiving portion outward, and formed a widened portion whose diameter gradually increased from the upstream side toward the downstream side. It is found that the energy loss (pipe pressure loss) in the driving water receiving pipe portion can be suppressed lower than before, and the above problem can be solved by this, and the present invention is completed based on this knowledge. It came to do.
すなわち、上記課題を解決するために本発明は、沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の揚砂管の先端部に設けられる駆動水受管であって、外側に湾曲した吸込口を有する駆動水受部と、前記駆動水受部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部と、を備える駆動水受管を提供する。 That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a driving water receiving pipe provided at the tip of a sand raising pipe of a sand raising device that sucks sand in a solid-liquid mixed state and raises the sand, and is curved outward. Provided is a driving water receiving pipe comprising a driving water receiving portion having a suction port and a widening portion extending from the driving water receiving portion and gradually increasing in diameter from the upstream side toward the downstream side.
この構成によると、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ当該駆動水受部の下流側に、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部を形成することで、これらの相乗効果により、駆動水受管内部での高流速発生を抑えることができ、その結果、駆動水受管部でのエネルギー損失(配管圧損)を従来よりも低く抑えることができる。これにより、本発明の駆動水受管によると従来よりも必要動力を低減させることができる。 According to this configuration, by curving the suction port of the driving water receiving portion outward and forming a widened portion whose diameter gradually increases from the upstream side to the downstream side on the downstream side of the driving water receiving portion, these Due to this synergistic effect, it is possible to suppress the generation of a high flow velocity inside the driving water receiving pipe, and as a result, it is possible to suppress the energy loss (pipe pressure loss) in the driving water receiving pipe portion to be lower than before. Thereby, according to the drive water receiving pipe of the present invention, the required power can be reduced as compared with the conventional case.
また本発明において、前記駆動水受部の吸込口は、曲率半径Rが当該駆動水受部の径dに対して0.1d以上1d以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、駆動水受管内部での高流速発生をより抑えることができる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the suction inlet of the said drive water receiving part is formed so that the curvature radius R may be 0.1d or more and 1d or less with respect to the diameter d of the said drive water receiving part. According to this structure, generation | occurrence | production of the high flow velocity inside a drive water receiving pipe can be suppressed more.
さらに本発明において、前記広がり部は、管中心線に対して1〜10度の角度で広がっていることが好ましい。この構成によると、駆動水受管内部での高流速発生をより抑えることができる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the expanding portion expands at an angle of 1 to 10 degrees with respect to the tube center line. According to this structure, generation | occurrence | production of the high flow velocity inside a drive water receiving pipe can be suppressed more.
また本発明は、その第2の態様によれば、本発明の駆動水受管を備える揚砂装置を提供する。この揚砂装置によると、従来よりもその動力を低減することができ、従来のジェットポンプ方式の揚砂装置と比較するに、沈砂池設備、ひいては下水処理設備全体またはポンプ場設備全体の省エネ化に寄与する揚砂装置とすることができる。 Moreover, according to the 2nd aspect, this invention provides the sand raising apparatus provided with the drive water receiving pipe of this invention. According to this sand pumping device, its power can be reduced more than before, and compared with the conventional jet pump type sand pumping device, energy saving of the sand basin equipment, and consequently the entire sewage treatment facility or pump station equipment. It is possible to provide a sand raising device that contributes to
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、ジェットポンプ方式の揚砂装置のことを「ジェットポンプ」と呼ぶこととする。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a jet pump type sand pumping device is referred to as a “jet pump”.
(ジェットポンプの構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動水受管4を備えたジェットポンプ10(揚砂装置)の側面図である。図2は、図1に示す揚砂管2および駆動水管5の詳細図である。
(Configuration of jet pump)
FIG. 1 is a side view of a jet pump 10 (sand raising apparatus) provided with a driving water receiving pipe 4 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed view of the sand raising pipe 2 and the driving water pipe 5 shown in FIG.
図1に示すように、本実施形態のジェットポンプ10は、沈砂ピット3の中央に配置された揚砂管2と、揚砂管2の吸込口4aに対向して開口する吐出口1aを有する駆動水管5とを備えている。駆動水管5は、揚砂管2の吸込口4aに向けて高圧水を噴射するためのものであり、その先端部に駆動水噴射ノズル1が設けられている。揚砂管2は、駆動水管5からの高圧水により、沈砂ピット3に溜まった沈砂20を固液混合状態で吸引し、当該揚砂管2に接続された沈砂移送管(不図示)を介して沈砂分離機(不図示)へ沈砂20を排出するためのものである。揚砂管2の先端部には駆動水受管4が設けられている。また、ジェットポンプ10は、圧力水ポンプ(不図示)、集砂装置(不図示)なども備えている。 As shown in FIG. 1, the jet pump 10 of the present embodiment has a sand raising pipe 2 disposed in the center of the sand settling pit 3 and a discharge port 1 a that opens opposite to the suction port 4 a of the sand raising pipe 2. And a drive water pipe 5. The driving water pipe 5 is for injecting high-pressure water toward the suction port 4a of the sand raising pipe 2, and the driving water injection nozzle 1 is provided at the tip thereof. The sand raising pipe 2 sucks the sand 20 collected in the sand settling pit 3 in a solid-liquid mixed state by high-pressure water from the driving water pipe 5 and passes through a sand sediment transfer pipe (not shown) connected to the sand raising pipe 2. This is for discharging the sedimentation sand 20 to a sedimentation separator (not shown). A driving water receiving pipe 4 is provided at the tip of the sand raising pipe 2. The jet pump 10 also includes a pressure water pump (not shown), a sand collecting device (not shown), and the like.
ここで、沈砂ピット3は、下水処理場やポンプ場に設けられた沈砂池の底に形成されるものである。沈砂池とは、下水処理場やポンプ場に到達した下水が最初に流れ込むコンクリート製の池で、下水に含まれる砂および夾雑物を除去するために設けられる。水よりも比重が大きい砂は、下水をゆっくり流すことで沈砂池の底に沈み、そして集砂装置(不図示)により、沈砂ピット3に流し込まれる。 Here, the sand settling pit 3 is formed at the bottom of a sand settling pond provided in a sewage treatment plant or a pumping station. A sand basin is a concrete pond into which sewage that reaches a sewage treatment plant or a pump station flows first, and is provided to remove sand and impurities contained in the sewage. Sand having a specific gravity greater than that of water sinks to the bottom of the settling basin by slowly flowing sewage, and is poured into the settling pit 3 by a sand collecting device (not shown).
沈砂ピット3は、コンクリート製であり、断面視において、図1に示したように、上方が開口した台形状(下方に向かうにつれて狭くなる形状)となっている。なお、沈砂ピット3の形状は、図1に示したものに限られるものではない。例えば、断面視において、上方が開口した長方形状であってもよい。 The sand settling pit 3 is made of concrete, and has a trapezoidal shape with an upper opening (a shape that narrows downward) as shown in FIG. 1 in a cross-sectional view. The shape of the sand settling pit 3 is not limited to that shown in FIG. For example, it may have a rectangular shape with an open top in a cross-sectional view.
(揚砂管)
前記したように、沈砂ピット3の中央に配置された揚砂管2は、その先端の吸込口4aから沈砂ピット3に溜まった沈砂20を固液混合状態で吸引し、当該揚砂管2に接続された沈砂移送管(不図示)を介して沈砂分離機(不図示)へ沈砂20を排出するためのものである。揚砂管2は、ステンレス製の管であり(炭素鋼製の管であってもよい)、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット3の中央に配置されている。
(Deep sand pipe)
As described above, the sand raising pipe 2 arranged in the center of the sand settling pit 3 sucks the sand settling 20 accumulated in the sand settling pit 3 from the suction port 4a at the tip thereof in a solid-liquid mixed state, It is for discharging the sedimentation sand 20 to a sedimentation separator (not shown) through a connected sedimentation transfer pipe (not shown). The sand raising pipe 2 is a stainless steel pipe (may be a carbon steel pipe), and is arranged at the center of the sand settling pit 3 with its longitudinal direction aligned with the vertical direction.
図2に示すように、揚砂管2は、直管19と、当該直管19に対して溶接により接続された駆動水受管4とを備えている。 As shown in FIG. 2, the sand raising pipe 2 includes a straight pipe 19 and a drive water receiving pipe 4 connected to the straight pipe 19 by welding.
(駆動水受管)
直管19は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管19の上流側端部に溶接して取り付けた駆動水受管4は、外側に湾曲した吸込口4aを有する駆動水受部17と、駆動水受部17から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部18とを備えている。
(Drive water pipe)
The straight pipe 19 is piped with its longitudinal direction aligned with the vertical direction. The driving water receiving pipe 4 welded and attached to the upstream end of the straight pipe 19 extends from the driving water receiving part 17 having the suction port 4a curved outward and the driving water receiving part 17 to the upstream. And a widened portion 18 whose diameter gradually increases from the side toward the downstream side.
ここで、駆動水受部17、広がり部18、および直管19は、いずれも相互に溶接(突き合せ溶接)により接続(溶接接続)されている。図2において、溶接線をwで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続(フランジ接続)されてもよいし、螺合(ネジ接続)されてもよい。 Here, the drive water receiving part 17, the spreading part 18, and the straight pipe 19 are all connected (welded) to each other by welding (butt welding). In FIG. 2, the weld line is indicated by w. These members may be connected to each other via a flange (flange connection) or may be screwed (screw connection).
(駆動水受部)
駆動水受部17は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。駆動水受部17の管径(口径)は、吸込口4a部を除き一定である。すなわち、駆動水受部17は、その吸込口4a部を除き直管である。ここで、吸込口4a部を除き一定の駆動水受部17の管径(口径)をdとすると、駆動水受部17の吸込口4aは、曲率半径R=0.15dとなるように、外側に湾曲させて形成されている。なお、この曲率半径Rは、0.1d以上1d以下であることが好ましい。曲率半径Rを小さくしすぎると(0.1dよりも小さくすると)、駆動水(駆動水管5からの高圧水)や沈砂20の吸込み抵抗が大きくなってしまい、一方、曲率半径Rを大きくしすぎても(1dよりも大きくしても)吸込み抵抗低減効果はほとんど変わらないからである。
(Drive water receiver)
The drive water receiver 17 is piped with its longitudinal direction aligned with the vertical direction. The tube diameter (bore diameter) of the drive water receiving portion 17 is constant except for the suction port 4a portion. That is, the drive water receiving part 17 is a straight pipe except the suction inlet 4a part. Here, if the tube diameter (portion) of the constant driving water receiving portion 17 except for the suction port 4a portion is d, the suction opening 4a of the driving water receiving portion 17 has a curvature radius R = 0.15d. It is formed to be bent outward. In addition, it is preferable that this curvature radius R is 0.1 d or more and 1 d or less. If the radius of curvature R is too small (less than 0.1 d), the suction resistance of the driving water (high-pressure water from the driving water pipe 5) and the settling sand 20 increases, while the radius of curvature R is too large. However, the effect of reducing the suction resistance is almost the same (even if it is larger than 1d).
また、駆動水受部17の断面形状は円形である。なお、駆動水受部17の断面形状は楕円形などであってもよい。また、駆動水受部17は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め上向きなどの角度で配管されるものも含まれる(直管19および後述の広がり部18においても同様)。 Moreover, the cross-sectional shape of the drive water receiving part 17 is circular. In addition, the cross-sectional shape of the drive water receiving part 17 may be elliptical. Further, the driving water receiving portion 17 is not limited to a pipe whose longitudinal direction is aligned with the vertical direction, and includes, for example, a pipe that is piped at an angle such as obliquely upward (a straight pipe 19 and a spreading portion described later). The same applies to 18).
(広がり部)
広がり部18は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管される部材であり、駆動水受部17の下流側端部に溶接接続されている。また、広がり部18は、駆動水受部17の管径から直管19の管径へ、揚砂管2の管径を緩やかに広げている。管径が漸増するとは、管径が緩やかに広がることを意味する。ここで、広がり部18は同心の広がり部(上流側端部の開口中心と下流側端部の開口中心とを結ぶ線が鉛直方向となる)とされている。
(Spreading part)
The spreading portion 18 is a member that is piped with its longitudinal direction aligned with the vertical direction, and is welded to the downstream end portion of the driving water receiving portion 17. Further, the expanding portion 18 gradually increases the diameter of the sand raising pipe 2 from the diameter of the driving water receiving portion 17 to the diameter of the straight pipe 19. The gradually increasing pipe diameter means that the pipe diameter gradually increases. Here, the spreading portion 18 is a concentric spreading portion (a line connecting the opening center of the upstream end and the opening center of the downstream end is in the vertical direction).
また、広がり部18の側面視において、その円錐台の母線18a(18b)と管中心線(鉛直方向)との間の傾斜角γは5度とされている。なお、傾斜角γは、1度以上10度以下であることが好ましい。傾斜角γを小さくしすぎても(1度よりも小さくしても)配管圧損低減効果はほとんど変わらず駆動水受管4が長くなるだけであり、一方、傾斜角γを大きくしすぎると(10度よりも大きくすると)広がり部18での配管圧損が大きくなってしまうからである。なお、広がり部18での配管圧損低減効果と駆動水受管4の長さとのバランスを考慮すると、より好ましくは傾斜角γを3度以上8度以下とすることである。 Further, in the side view of the spread portion 18, the inclination angle γ between the frusto-conical bus 18a (18b) and the tube center line (vertical direction) is 5 degrees. The inclination angle γ is preferably 1 degree or more and 10 degrees or less. Even if the inclination angle γ is made too small (less than 1 degree), the effect of reducing the pipe pressure loss is hardly changed, and only the driving water receiving pipe 4 is lengthened. On the other hand, if the inclination angle γ is made too large ( This is because the pipe pressure loss at the spread portion 18 becomes large (when it is larger than 10 degrees). In consideration of the balance between the effect of reducing the piping pressure loss at the spreading portion 18 and the length of the driving water receiving pipe 4, the inclination angle γ is more preferably 3 degrees or more and 8 degrees or less.
広がり部18の断面形状は円形である。なお、広がり部18の断面形状は楕円形などであってもよい。また、広がり部18は本実施形態のような同心のものに限られるものではなく、上流側端部の開口中心と下流側端部の開口中心とを結ぶ線が斜め方向などとなった偏心形態の広がり部であってもよい。 The cross-sectional shape of the spread part 18 is circular. The cross-sectional shape of the spreading portion 18 may be an ellipse. Further, the widened portion 18 is not limited to the concentric shape as in the present embodiment, and an eccentric form in which a line connecting the opening center of the upstream end and the opening center of the downstream end is in an oblique direction or the like. It may be a spread part.
(駆動水管)
次に、駆動水管5は、揚砂管2の吸込口4aに向けて圧力水を噴射するためのものであり、その内部を圧力水が流れる。そして、駆動水管5は、直管11と、当該直管11に対して溶接により接続された駆動水噴射ノズル1とを備えている。直管11および駆動水噴射ノズル1は、いずれもステンレス製である(炭素鋼製であってもよい)。また、駆動水管5は、その上流側で圧力水ポンプ(不図示)に接続されている。なお、圧力水ポンプ(不図示)は、ジェットポンプ10を構成する機器の一つである。
(Drive water pipe)
Next, the drive water pipe 5 is for injecting the pressure water toward the suction port 4a of the sand raising pipe 2, and the pressure water flows through the inside thereof. The drive water pipe 5 includes a straight pipe 11 and a drive water injection nozzle 1 connected to the straight pipe 11 by welding. The straight pipe 11 and the drive water injection nozzle 1 are both made of stainless steel (may be made of carbon steel). The drive water pipe 5 is connected to a pressure water pump (not shown) on the upstream side. The pressure water pump (not shown) is one of the devices constituting the jet pump 10.
(駆動水噴射ノズル)
直管11は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管11の下流側端部に溶接して取り付けた駆動水噴射ノズル1は、下方向への流れを水平方向に変える第1曲がり部12と、第1曲がり部12の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部13(第1レデューサ部)と、偏心レデューサ部13の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第2曲がり部14と、第2曲がり部14の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第2レデューサ部15と、第2レデューサ部15の下流側端部から延在し揚砂管2の吸込口4aに対向して開口する吐出口1aを先端に形成するノズル部16とを備えている。
(Drive water injection nozzle)
The straight pipe 11 is piped with its longitudinal direction aligned with the vertical direction. And the drive water injection nozzle 1 welded and attached to the downstream end part of the said straight pipe 11 is the 1st bending part 12 which changes the flow of a downward direction into a horizontal direction, and the downstream end of the 1st bending part 12 An eccentric reducer portion 13 (first reducer portion) that extends from the portion and decreases in diameter from the upstream side toward the downstream side, and extends from the downstream end portion of the eccentric reducer portion 13 to flow in the horizontal direction upward The second bent portion 14 to be changed into the second bent portion 14, the second reducer portion 15 extending from the downstream end portion of the second bent portion 14 and decreasing in diameter from the upstream side toward the downstream side, and the downstream side of the second reducer portion 15 The nozzle part 16 which forms from the front-end | tip the discharge port 1a which extends from the edge part and opens facing the suction port 4a of the sand pipe 2 is provided.
ここで、直管11、第1曲がり部12、偏心レデューサ部13、第2曲がり部14、第2レデューサ部15、およびノズル部16は、いずれも相互に溶接(突き合せ溶接)により接続(溶接接続)されている。図2において、溶接線をwで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続(フランジ接続)されてもよいし、螺合(ネジ接続)されてもよい(後述する他の実施形態においても同様)。 Here, the straight pipe 11, the first bent portion 12, the eccentric reducer portion 13, the second bent portion 14, the second reducer portion 15, and the nozzle portion 16 are all connected to each other by welding (butt welding) (welding). It is connected. In FIG. 2, the weld line is indicated by w. These members may be connected to each other via a flange (flange connection), or may be screwed (screw connection) (the same applies to other embodiments described later).
(第1曲がり部)
第1曲がり部12は、鉛直下向きの流れを水平方向に変えるエルボ部材(90°エルボ)であり、直管11の下流側端部に溶接接続されている。直管11の管径と、第1曲がり部12の管径とは等しい。なお、直管11は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め下向きなどの角度で配管されるものも含まれる。この場合、第1曲がり部12は斜め下向きの流れを水平方向に変える部材(管)であるため、当該第1曲がり部12も90°エルボに限られるものではなく、45°エルボなどとなる場合もある。
(First bend)
The first bent portion 12 is an elbow member (90 ° elbow) that changes the vertically downward flow to the horizontal direction, and is welded to the downstream end of the straight pipe 11. The pipe diameter of the straight pipe 11 and the pipe diameter of the first bent portion 12 are equal. The straight pipe 11 is not limited to pipes whose longitudinal direction is aligned with the vertical direction, and includes pipes that are piped at an angle such as obliquely downward. In this case, since the first bent portion 12 is a member (tube) that changes the downward flow to the horizontal direction, the first bent portion 12 is not limited to a 90 ° elbow, but a 45 ° elbow or the like. There is also.
(第1レデューサ部)
偏心レデューサ部13は、その長手方向が沈砂ピット3の底面に対して並行配置される部材であり、第1曲がり部12の下流側端部に溶接接続されている。また、偏心レデューサ部13は、第1曲がり部12の管径から、後述する第2曲がり部14の管径へ、駆動水管5の管径を縮小させている。ここで、本実施形態では、偏心レデューサ部13の側面視において、その円錐台の上側の母線13bと、水平線との間の傾斜角αは、30度とされている。なお、傾斜角αは、20度以上60度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると(20度よりも小さくすると)、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部13を長くしなければならないので沈砂ピット3の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると(60度よりも大きくすると)、駆動水管5の配管圧損が大きくなってしまうからである。
(First reducer part)
The eccentric reducer portion 13 is a member whose longitudinal direction is arranged in parallel with the bottom surface of the sand settling pit 3, and is welded to the downstream end portion of the first bent portion 12. Moreover, the eccentric reducer part 13 is reducing the pipe diameter of the drive water pipe 5 from the pipe diameter of the 1st bending part 12 to the pipe diameter of the 2nd bending part 14 mentioned later. Here, in the present embodiment, in the side view of the eccentric reducer portion 13, the inclination angle α between the busbar 13b on the upper side of the truncated cone and the horizontal line is 30 degrees. The inclination angle α is preferably 20 degrees or more and 60 degrees or less. If the inclination angle α is made too small (less than 20 degrees), the eccentric reducer 13 must be lengthened to lower the level of the pipe, so the bottom surface of the sand settling pit 3 needs to be widened. This is because if the angle α is made too large (greater than 60 degrees), the pipe pressure loss of the drive water pipe 5 becomes large.
また、偏心レデューサ部13の断面形状は円形であり、その開口中心は、上流側から下流側へ向かうにつれて下方向へずれている。ここで、図2において、偏心レデューサ部13の開口中心を結ぶ線を開口中心線Cとして示している。開口中心線Cは、右下がりの線となっている。また、本実施形態では、偏心レデューサ部13の側面視において、その円錐台の下側の母線13aが水平(沈砂ピット3の底面と平行)となる状態を維持するように、第1曲がり部12の管径から、後述する第2曲がり部14の管径へその管径を縮小させている。 Moreover, the cross-sectional shape of the eccentric reducer part 13 is circular, and the opening center is shifted downward as it goes from the upstream side to the downstream side. Here, in FIG. 2, a line connecting the opening centers of the eccentric reducer portions 13 is shown as an opening center line C. The opening center line C is a downward-sloping line. Further, in the present embodiment, in the side view of the eccentric reducer portion 13, the first bent portion 12 is maintained so that the lower busbar 13 a of the truncated cone is horizontal (parallel to the bottom surface of the sand settling pit 3). The tube diameter is reduced from the tube diameter to the tube diameter of the second bent portion 14 described later.
なお、開口中心線Cは、水平であってもよい。すなわち、レデューサ部13は必ずしも偏心している必要はなく、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が同じ高さの同心のレデューサ部(同心レデューサ部)であってもよい。また、偏心レデューサ部13の断面形状は楕円形などであってもよい(後述する他の実施形態においても同様)。 The opening center line C may be horizontal. That is, the reducer portion 13 is not necessarily eccentric, and may be a concentric reducer portion (concentric reducer portion) whose opening center is the same height from the upstream side toward the downstream side. Moreover, the cross-sectional shape of the eccentric reducer portion 13 may be an ellipse or the like (the same applies to other embodiments described later).
(第2曲がり部)
第2曲がり部14は、水平方向の流れを鉛直上向きの流れに変えるエルボ部材(90°エルボ)であり、偏心レデューサ部13の下流側端部に溶接接続されている。第2曲がり部14の管径は、第1曲がり部12の管径よりも小さい。
(Second bend)
The second bent portion 14 is an elbow member (90 ° elbow) that changes the flow in the horizontal direction into a vertically upward flow, and is welded to the downstream end of the eccentric reducer portion 13. The tube diameter of the second bent portion 14 is smaller than the tube diameter of the first bent portion 12.
(第2レデューサ部)
第2レデューサ部15は、その軸心方向が鉛直方向に配置される部材であり、第2曲がり部14の下流側端部に溶接接続されている。また、第2レデューサ部15は、第2曲がり部14の管径から後述するノズル部16の管径へ、駆動水噴射ノズル1の管径を縮小させている。ここで、第2レデューサ部15は同心のレデューサ部(同心レデューサ部)である。第2レデューサ部15の側面視において、その円錐台の母線15a(15b)と軸心方向(鉛直方向)との間の傾斜角βは、25度とされている。なお、傾斜角βは、20度以上40度以下であることが好ましい。傾斜角βを小さくしすぎると、ノズル部16の位置が高くなってしまうからであり、傾斜角βを大きくしすぎると、駆動水管5の配管圧損が大きくなってしまうからである。
(Second reducer part)
The second reducer portion 15 is a member whose axial center direction is arranged in the vertical direction, and is welded to the downstream end portion of the second bent portion 14. Moreover, the 2nd reducer part 15 is reducing the pipe diameter of the drive water injection nozzle 1 from the pipe diameter of the 2nd bending part 14 to the pipe diameter of the nozzle part 16 mentioned later. Here, the 2nd reducer part 15 is a concentric reducer part (concentric reducer part). In a side view of the second reducer portion 15, the inclination angle β between the generatrix 15a (15b) of the truncated cone and the axial direction (vertical direction) is set to 25 degrees. In addition, it is preferable that inclination | tilt angle (beta) is 20 to 40 degree | times. This is because if the inclination angle β is too small, the position of the nozzle portion 16 becomes high, and if the inclination angle β is too large, the pipe pressure loss of the drive water pipe 5 becomes large.
なお、第2レデューサ部15は、同心レデューサではなく偏心レデューサ(第2偏心レデューサ部)であってもよい。この場合、駆動水噴射ノズル1の外側に位置する側の母線15bを鉛直方向に合わせ、内側に位置する側の母線15aを傾斜させることが好ましい。この場合、内側に位置する側の母線15aの鉛直方向に対する傾斜角βは、25度以上55度以下とすることが好ましい。これにより、第2レデューサ部の水の流れがよりスムーズになって配管圧損をより低く抑えることができる。 The second reducer unit 15 may be an eccentric reducer (second eccentric reducer unit) instead of the concentric reducer. In this case, it is preferable that the busbar 15b on the side located on the outer side of the driving water spray nozzle 1 is aligned with the vertical direction and the busbar 15a on the side located on the inner side is inclined. In this case, the inclination angle β with respect to the vertical direction of the bus 15a on the inner side is preferably 25 degrees or more and 55 degrees or less. Thereby, the flow of the water of a 2nd reducer part becomes smoother, and it can suppress piping pressure loss lower.
(ノズル部)
ノズル部16は、第2曲がり部14の下流側端部から第2レデューサ部15を介して延在するノズル部である。また、ノズル部16は第2レデューサ部15の下流側端部の管径と同径の筒状部材であり、第2レデューサ部15の下流側端部に溶接接続されている。ノズル部16の先端の吐出口1aから揚砂管2の吸込口4aに向けて圧力水が噴射される。なお、ノズル部16と第2レデューサ部15とは絞り加工により一体成形することもできる。また、ノズル部16の先端部に、図8に示したような空気供給ノズル6を取り付けるなどして、空気を供給できる構造にしてもよい(詳しくは後述する)。
(Nozzle part)
The nozzle portion 16 is a nozzle portion that extends from the downstream end portion of the second bent portion 14 via the second reducer portion 15. The nozzle portion 16 is a cylindrical member having the same diameter as the tube diameter of the downstream end portion of the second reducer portion 15 and is welded to the downstream end portion of the second reducer portion 15. Pressure water is jetted from the discharge port 1 a at the tip of the nozzle portion 16 toward the suction port 4 a of the sand pipe 2. The nozzle portion 16 and the second reducer portion 15 can be integrally formed by drawing. Further, a structure in which air can be supplied by attaching the air supply nozzle 6 as shown in FIG. 8 to the tip of the nozzle portion 16 may be used (details will be described later).
(ジェットポンプの作動)
次に、ジェットポンプ10の作動について説明する。
(Jet pump operation)
Next, the operation of the jet pump 10 will be described.
ジェットポンプ1の圧力水ポンプ(不図示)を起動させて、駆動水管5に圧力水(駆動水)を供給し、その吐出口1aから揚砂管2の吸込口4aに向けて圧力水を噴射させる。噴射された圧力水は、沈砂ピット3内の沈砂20とともに吸込口4aから揚砂管2内に吸引される。このようにして揚砂管2内に吸引された沈砂20は、当該揚砂管2に接続された沈砂移送管(不図示)を経由して沈砂分離機(不図示)へ排出される。 The pressure water pump (not shown) of the jet pump 1 is activated to supply the pressure water (driving water) to the driving water pipe 5 and inject the pressure water from the discharge port 1a toward the suction port 4a of the sand lifting pipe 2. Let The jetted pressure water is sucked into the sand raising pipe 2 from the suction port 4 a together with the sand settling 20 in the sand settling pit 3. Thus, the sand settling 20 sucked into the sand raising pipe 2 is discharged to a sand settling machine (not shown) via a sand settling transfer pipe (not shown) connected to the sand raising pipe 2.
(駆動水受管の効果検証)
φ80タイプの2種類の駆動水受管を例として、本発明の一実施形態である駆動水受管4によるエネルギー損失低減効果について検証した。
(Verification of the effect of the driving water receiving pipe)
Using two types of φ80 type driving water receiving pipes as examples, the energy loss reduction effect by the driving water receiving pipe 4 according to one embodiment of the present invention was verified.
(シミュレーション)
駆動水受管4は、駆動水受部17と広がり部18とを具備してなる。駆動水受部17は、80A直管の本体でその吸込口4aの曲率半径Rを12mm(0.15d)とし、広がり部18は、80A−150Aの同心の広がり管(傾斜角γ:5度)とした。一方、比較例とした駆動水受管54を図3に示す。図3に示したように、従来技術に係る揚砂管52は、直管55と駆動水受管54とを備えている。そして、駆動水受管54は、駆動水受部53と広がり部56とを具備してなる。駆動水受部53は、80A直管(吸込口に丸み(外側への湾曲)なし)とし、広がり部56は、80A−150Aの同心の広がり管(規格品、傾斜角D:20度)とした(後述する揚水実験においても同様)。
(simulation)
The driving water receiving tube 4 includes a driving water receiving portion 17 and a spreading portion 18. The driving water receiving portion 17 is a main body of an 80A straight pipe, and the radius of curvature R of the suction port 4a is 12 mm (0.15d). ). On the other hand, a driving water receiving pipe 54 as a comparative example is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the sand raising pipe 52 according to the prior art includes a straight pipe 55 and a driving water receiving pipe 54. The driving water receiving tube 54 includes a driving water receiving portion 53 and a spreading portion 56. The driving water receiving portion 53 is a 80A straight pipe (the inlet is not rounded (curved outward)), and the widening portion 56 is a concentric spreading tube of 80A-150A (standard product, tilt angle D: 20 degrees). (The same applies to the pumping experiment described later).
また、揚砂管の吸込口に向けて噴射する駆動水量(圧力水量)は2.1m3/分という条件とした。表1に流速分布のシミュレーション結果を示す。図4は、流速分布のシミュレーション結果を示すコンター図である。図4(a)は本実施形態の駆動水受管4のシミュレーション結果を示し、図4(b)は比較例の駆動水受管54のシミュレーション結果を示す。なお、駆動水管は、図4(a)・(b)とも本実施形態の駆動水管5とした。 Moreover, the amount of driving water (pressure water amount) sprayed toward the suction port of the sand pipe is set to 2.1 m 3 / min. Table 1 shows the simulation results of the flow velocity distribution. FIG. 4 is a contour diagram showing the simulation result of the flow velocity distribution. FIG. 4A shows a simulation result of the driving water receiving pipe 4 of the present embodiment, and FIG. 4B shows a simulation result of the driving water receiving pipe 54 of the comparative example. In addition, the drive water pipe is the drive water pipe 5 of this embodiment in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
表1に示したシミュレーション結果から明らかなように、本実施形態の駆動水受管54によると、比較例の駆動水受管54に対して揚水量比が46%向上することが確認できた。 As is clear from the simulation results shown in Table 1, according to the driving water receiving pipe 54 of the present embodiment, it was confirmed that the pumping amount ratio was improved by 46% with respect to the driving water receiving pipe 54 of the comparative example.
また、図4(a)と図4(b)とを比較するに、図4(b)に示した比較例では、駆動水受管54内部に流速の高いところが多く存在する。これは、駆動水受部、及び、広がり部において、流れが急激に収縮、及び、拡大するため、流れが駆動水受管内壁から剥離し、渦が発生することにより、実質的に流路が縮小するためである。この流路の縮小は配管圧損を増加させる結果となる。一方、図4(a)に示した本発明の一実施形態では、剥離渦による流路の縮小が抑えられているため、駆動水受管54の場合に比して、駆動水受管4内部の流速の高いところは少ない。 4 (a) and 4 (b) are compared, in the comparative example shown in FIG. 4 (b), there are many places where the flow velocity is high in the drive water receiving pipe 54. This is because the flow suddenly contracts and expands at the driving water receiving portion and the expanding portion, so that the flow is separated from the inner wall of the driving water receiving tube and a vortex is generated, so that the flow path is substantially reduced. This is to reduce the size. This reduction of the flow path results in an increase in pipe pressure loss. On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A, since the reduction of the flow path due to the separation vortex is suppressed, the inside of the driving water receiving pipe 4 is compared with the case of the driving water receiving pipe 54. There are few places with high flow velocity.
(揚水実験)
次に、前記したφ80タイプの2種類の駆動水受管(駆動水受管4および駆動水受管54)を実際に試作して揚水実験を行った。図5は、揚水実験に用いた揚砂管および駆動水管を示す側面図である。図5(a)は本実施形態の駆動水受管4に係るものであり、図5(b)は比較例の駆動水受管54に係るものである。なお、図5に示したように、駆動水を供給するための駆動水管65は、いずれも150Aの管の先端にノズル66を設けたものとした。
(Pumping experiment)
Next, two types of φ80 type driving water receiving pipes (the driving water receiving pipe 4 and the driving water receiving pipe 54) were actually made on a trial basis and a pumping experiment was conducted. FIG. 5 is a side view showing a sand raising pipe and a driving water pipe used in the water pumping experiment. FIG. 5A relates to the driving water receiving pipe 4 of the present embodiment, and FIG. 5B relates to the driving water receiving pipe 54 of the comparative example. As shown in FIG. 5, each of the driving water pipes 65 for supplying the driving water is provided with a nozzle 66 at the tip of a 150A pipe.
図6は、揚水実験結果を示すグラフである。揚水実験のデータから揚水量0.6m3/分を得るのに必要な駆動水ポンプ(圧力水ポンプ)の理論動力P[kW]を算出して、当該理論動力Pを縦軸に、そのときの全揚程[m]を横軸にとりグラフ化した。図6中の○印は駆動水受管4に係るものであり、▲印は比較例の駆動水受管54に係るものである。なお、理論動力P[kW]は、駆動水量[m3/s]×駆動水ポンプ揚程[m]×密度[kg/m3]×重力加速度[m/s2]で求まる。 FIG. 6 is a graph showing the results of the pumping experiment. Calculate the theoretical power P [kW] of the driving water pump (pressure water pump) necessary to obtain the pumping amount 0.6 m 3 / min from the data of the pumping experiment. The total lift [m] was plotted on the horizontal axis. The circles in FIG. 6 relate to the drive water receiving pipe 4, and the ▲ marks relate to the drive water receiving pipe 54 of the comparative example. The theoretical power P [kW] is obtained by the following formula: driving water amount [m 3 / s] × driving water pump head [m] × density [kg / m 3 ] × gravity acceleration [m / s 2 ].
図6に示した実験結果より、本実施形態の駆動水受管4を用いることで、駆動水受管54の場合に比して、駆動水ポンプの理論動力を12%程度(平均)低減できることがわかった。なお、駆動水ポンプの電動機出力[kW]は、30/37/45/55/75/90kWのように2割程度の動力毎にランク分けされているため、本発明によって1割程度必要動力が低下すれば、ジェットポンプの仕様によっては、駆動水ポンプの動力を従来よりもワンランク下げることが可能となる。 From the experimental results shown in FIG. 6, by using the driving water receiving pipe 4 of this embodiment, the theoretical power of the driving water pump can be reduced by about 12% (average) compared to the case of the driving water receiving pipe 54. I understood. The motor output [kW] of the driving water pump is ranked for every 20% of power, such as 30/37/45/55/75/90 kW. If it decreases, depending on the specifications of the jet pump, the power of the drive water pump can be lowered by one rank than before.
また、駆動水受部17の吸込口の丸み(曲率半径R(=0.15d))と、広がり部18の径漸増(傾斜角γ:5度)との低圧損化効果(エネルギー損失低減効果)に対する寄与度を小型装置実験(1/3サイズ)にて調べた。 Further, the low pressure loss effect (energy loss reduction effect) between the roundness of the suction port of the driving water receiving portion 17 (curvature radius R (= 0.15 d)) and the gradual increase in the diameter of the spread portion 18 (inclination angle γ: 5 degrees). ) Was examined by a small device experiment (1/3 size).
図7は、小型実験装置による揚水実験結果を示すグラフである。ここで、図6中の○印は、駆動水受部17の吸込口に曲率半径R=0.15dの丸み(外側に湾曲)をつけ、広がり部は規格品(傾斜角D:20度)とした駆動水受管による実験結果である。図7中の□印は、駆動水受部の吸込口に丸みなし、広がり部18の傾斜角γ:5度とした駆動水受管による実験結果である。また、図7中の▲印は、駆動水受部の吸込口に丸みなし、広がり部は規格品(傾斜角D:20度)とした従来型の駆動水受管による実験結果である。 FIG. 7 is a graph showing the results of a pumping experiment by a small experimental device. Here, a circle in FIG. 6 indicates that the suction port of the driving water receiving portion 17 is rounded (curved outward) with a radius of curvature R = 0.15d, and the widened portion is a standard product (inclination angle D: 20 degrees). It is an experimental result by the driven water receiving pipe. The squares in FIG. 7 are the results of an experiment using a drive water receiving tube that is rounded at the suction port of the drive water receiving portion and has an inclination angle γ of the widened portion 18 of 5 degrees. Moreover, the ▲ mark in FIG. 7 is the result of an experiment using a conventional driving water receiving pipe in which the suction port of the driving water receiving portion is rounded and the widened portion is a standard product (inclination angle D: 20 degrees).
図7に示した実験結果より、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させた(丸みをつけた)形状とすることで、駆動水ポンプの理論動力を約5%(平均)低減できることがわかった。また、広がり部の口径を漸増させる(管口径を緩やかに広げる)ことで、駆動水ポンプの理論動力を約5%(平均)低減できることがわかった。また、この図7の実験結果と、前記した図6の実験結果とを比較するに、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ、広がり部の口径を漸増させる(管口径を緩やかに広げる)こと(図6の実験結果)で、それぞれを単独で行った場合(図7の実験結果)に比して、2%程度のよい結果が得られた。すなわち、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ、広がり部の口径を漸増させる(管口径を緩やかに広げる)ことで相乗効果があることがわかる。 From the experimental results shown in FIG. 7, the theoretical power of the drive water pump can be reduced by about 5% (average) by making the suction port of the drive water receiving portion curved outward (rounded). all right. In addition, it was found that the theoretical power of the drive water pump can be reduced by about 5% (average) by gradually increasing the diameter of the expanded portion (gradually increasing the diameter of the pipe). Further, in order to compare the experimental result of FIG. 7 with the experimental result of FIG. 6 described above, the suction port of the driving water receiving part is curved outward and the diameter of the widened part is gradually increased (the pipe diameter is gradually reduced). (Experimental results in FIG. 6), a good result of about 2% was obtained as compared with the case where each was performed alone (experimental results in FIG. 7). That is, it can be seen that there is a synergistic effect by curving the suction port of the driving water receiving portion outward and gradually increasing the diameter of the expanding portion (gradually widening the tube diameter).
以上、説明したように、駆動水受部17の吸込口4aを外側に湾曲させ、かつ当該駆動水受部17の下流側に、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部18を形成させた駆動水受管4とすることで、これらの相乗効果により、駆動水受管4内部での高流速発生をより抑えることができ、その結果、駆動水受管部でのエネルギー損失(配管圧損)を従来よりも低く抑えることができる。これにより、本発明の駆動水受管によると従来よりも駆動水ポンプの動力を低減させることができる。 As described above, the expanding portion 18 whose diameter is gradually increased from the upstream side to the downstream side is curved to the outside of the suction port 4a of the driving water receiving portion 17 and downstream of the driving water receiving portion 17. By forming the driving water receiving pipe 4 to be formed, these synergistic effects can further suppress the generation of a high flow velocity inside the driving water receiving pipe 4, and as a result, energy loss ( Pipe pressure loss) can be kept lower than before. Thereby, according to the drive water receiving pipe of the present invention, the power of the drive water pump can be reduced as compared with the conventional case.
なお、駆動水受部17の吸込口4aを外側に湾曲させたことで、吸込面積が大きくなり、その結果、駆動水ポンプの運転時間を短縮できるという効果もある。 In addition, by curving the suction port 4a of the drive water receiving part 17 to the outside, the suction area is increased, and as a result, there is an effect that the operation time of the drive water pump can be shortened.
(駆動水噴射ノズルの効果検証)
本実施形態に係る駆動水噴射ノズル1と比較例に係る駆動水噴射ノズルとを試作し、駆動水噴射ノズルの性能比較試験を行った。
(Verification of the effect of the driving water injection nozzle)
The drive water injection nozzle 1 according to the present embodiment and the drive water injection nozzle according to the comparative example were prototyped, and a performance comparison test of the drive water injection nozzle was performed.
(実験結果)
駆動水噴射ノズル1は、上流側から順に、150Aの直管11(鉛直管)、150A・90°エルボの第1曲がり部12、150A−80Aの偏心レデューサ部13、80A・90°エルボの第2曲がり部14、80A−36mmの第2レデューサ部15、および口径36mmのノズル部16からなるノズルとした。
(Experimental result)
The driving water jet nozzle 1 is, in order from the upstream side, 150A straight pipe 11 (vertical pipe), 150A / 90 ° elbow first bent portion 12, 150A-80A eccentric reducer portion 13, 80A / 90 ° elbow first. It was set as the nozzle which consists of the 2 bending part 14, the 2nd reducer part 15 of 80A-36mm, and the nozzle part 16 of 36 mm in diameter.
これに対し、比較例に係る駆動水噴射ノズルは、上流側から順に、150Aの直管(鉛直管)、150A・90°エルボ、150Aの直管(水平配置の短管)、150A・90°エルボ、150A−36mmの同心レデューサ、および口径36mmのノズル部からなるノズルとした。 On the other hand, the driving water injection nozzle according to the comparative example has a 150A straight pipe (vertical pipe), a 150A / 90 ° elbow, a 150A straight pipe (horizontally arranged short pipe), 150A / 90 ° in order from the upstream side. The nozzle was composed of an elbow, a 150A-36 mm concentric reducer, and a nozzle part having a diameter of 36 mm.
そして、試作した上記2種類の駆動水噴射ノズルの圧力損失を測定した。その結果、駆動水噴射ノズル1によると、その圧力損失を十分に低く保つことができることがわかった。なお、本実施形態の駆動水噴射ノズル1によると、比較例に係る駆動水噴射ノズルよりも、その吐出口1aのレベルを少なくとも100mm低くすることができる。 And the pressure loss of the above-mentioned two types of drive water jet nozzles was measured. As a result, it was found that the pressure loss can be kept sufficiently low according to the drive water jet nozzle 1. In addition, according to the drive water spray nozzle 1 of this embodiment, the level of the discharge port 1a can be made at least 100 mm lower than the drive water spray nozzle according to the comparative example.
すなわち、本実施形態のように駆動水噴射ノズル1の径を二段階で縮小する(絞る)ことにより、その吐出口1aのレベルを低くしつつも駆動水管の配管圧損を十分に低く保つことができる。 That is, by reducing (squeezing) the diameter of the drive water jet nozzle 1 in two steps as in the present embodiment, the pipe pressure loss of the drive water pipe can be kept sufficiently low while reducing the level of the discharge port 1a. it can.
なお、駆動水噴射ノズルの径を三段階以上に分けて縮小する(絞る)ことも検討したが、本実施形態のように二段階で縮小する(絞る)場合に比して配管圧損の大きな低下は認められなかった。一方、径の絞り回数を増加させていくと吐出口1aのレベルは徐々に高くなる傾向にある。すなわち、吐出口1aのレベルを低くすることも考慮すると、複数段階で径を縮小させる場合は、駆動水噴射ノズルの径を二段階で縮小させる(絞る)ことが好ましい。 Although the reduction of the diameter of the drive water injection nozzle in three stages or more (squeezing) was also considered, the pipe pressure loss is greatly reduced as compared to the case of reducing (squeezing) in two stages as in this embodiment. Was not recognized. On the other hand, as the number of diameters is increased, the level of the discharge port 1a tends to gradually increase. That is, in consideration of lowering the level of the discharge port 1a, when reducing the diameter in a plurality of stages, it is preferable to reduce (squeeze) the diameter of the drive water spray nozzle in two stages.
また、揚砂管2の吸込口4aに対向して開口する吐出口1aとなるように、揚砂管2の下方に駆動水管5を配設することにより、沈砂ピットの底部(駆動水管5の下など)にデッドスペース(沈砂が溜まりやすい場所)が形成されてしまう。しかしながら、本実施形態の駆動水噴射ノズル1(ジェットポンプ10)によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部13により、駆動水管5の配管圧損を低く保ったままで吐出口1aの位置(レベル)を低くできる。ここで、駆動水管5の配管圧損を低く保てることで、その吐出口1aから揚砂管2の吸込口4aへ向けて噴射する駆動水管5からのジェット水流の勢いは落ちない(勢いを高く保つことができる)。別の観点からは、駆動水ポンプの動力を低く抑えることが可能となる。 Further, by disposing the drive water pipe 5 below the sand pumping pipe 2 so as to be the discharge port 1a opening facing the suction port 4a of the sand pumping pipe 2, the bottom of the sand pit (the driving water pipe 5 A dead space (a place where sedimentation tends to accumulate) is formed in the bottom). However, according to the drive water jet nozzle 1 (jet pump 10) of the present embodiment, the discharge port with the pipe pressure loss of the drive water pipe 5 kept low by the eccentric reducer portion 13 whose diameter decreases from the upstream side toward the downstream side. The position (level) of 1a can be lowered. Here, by keeping the pipe pressure loss of the driving water pipe 5 low, the momentum of the jet water flow from the driving water pipe 5 injected from the discharge port 1a toward the suction port 4a of the sand raising pipe 2 does not drop (keep the momentum high). be able to). From another point of view, the power of the drive water pump can be kept low.
また、駆動水管5の吐出口1aの位置(レベル)を低くできることで、揚砂管2の吸込口4aの位置(レベル)も低くすることができ、これにより、沈砂ピット3の底面と揚砂管2の吸込口4aとの間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管5を揚砂管2の下方に配設して沈砂ピット3の底部にデッドスペース(沈砂が溜まりやすい場所)が形成されたとしても、沈砂20の揚砂効率低下を防止することができる。 In addition, since the position (level) of the discharge port 1a of the driving water pipe 5 can be lowered, the position (level) of the suction port 4a of the sand pumping pipe 2 can also be lowered. The distance between the inlet 2a of the pipe 2 can be shortened. Accordingly, even if the driving water pipe 5 is disposed below the sand raising pipe 2 and a dead space (a place where the sand is easily collected) is formed at the bottom of the sand settling pit 3, a decrease in the sand raising efficiency of the sand settling 20 is prevented. be able to.
なお、沈砂ピット3の底面と揚砂管2の吸込口4aとの間の距離を短くすることにより沈砂ピット3のより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピット3の底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂20を吸い込むことができる(ジェットポンプ1運転後の沈砂20の吸い残しを少なくできる)。 In addition, since the suction force extends to a deeper position of the sand settling pit 3 by shortening the distance between the bottom surface of the sand settling pit 3 and the suction port 4a of the sand raising pipe 2, there is a dead space at the bottom of the sand settling pit 3. Even if it is not, it can suck in more sand settling 20 (it can reduce the unsucked sand set 20 after operation of jet pump 1).
また、本実施形態では、偏心レデューサ部13の側面視において、その円錐台の下側の母線13aが水平とるように径を縮小させているので、駆動水管5の吐出口1aの位置(レベル)をより低くすることができている。 In the present embodiment, in the side view of the eccentric reducer 13, the diameter is reduced so that the lower generatrix 13a of the truncated cone is horizontal, so the position (level) of the discharge port 1a of the drive water pipe 5 Can be lowered.
(駆動水噴射ノズルの他の実施形態)
図8は、他の実施形態に係る駆動水噴射ノズル21まわりの詳細側面図である。図9は、図8のB−B矢視図およびA−A断面図である。以下の説明においては、前記した駆動水噴射ノズル1との相違点について主に説明することとする。前記したジェットポンプ10を構成する部材と同一の部材については同一の符号を付している。本実施形態のように、駆動水噴射ノズルの径を一段階で縮小させても(絞っても)よい。
(Another embodiment of the driving water jet nozzle)
FIG. 8 is a detailed side view around the drive water jet nozzle 21 according to another embodiment. 9 is a BB arrow view and an AA cross-sectional view of FIG. In the following description, differences from the above-described drive water injection nozzle 1 will be mainly described. The same members as those constituting the jet pump 10 are denoted by the same reference numerals. As in this embodiment, the diameter of the drive water spray nozzle may be reduced (throttle) in one step.
図8に示すように、本実施形態の駆動水管7は、直管11と、当該直管11に対して溶接により接続された駆動水噴射ノズル21とを備えている。 As shown in FIG. 8, the drive water pipe 7 of this embodiment includes a straight pipe 11 and a drive water injection nozzle 21 connected to the straight pipe 11 by welding.
(偏心レデューサ部)
本実施形態の偏心レデューサ部23と、前記の偏心レデューサ部13との相違点は、下流側端部の管径および管の長さである。本実施形態の偏心レデューサ部23は、前記の偏心レデューサ部13よりも、下流側端部の管径は小さくされており、その結果、管長さは長くなっている。なお、傾斜角αに関しては、偏心レデューサ部13と同様に30度とされている。また、偏心レデューサ部13と同様に、傾斜角αは20度以上60度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部23を長くしなければならないので沈砂ピット3の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管25の配管圧損が大きくなってしまうからである。
(Eccentric reducer)
The difference between the eccentric reducer portion 23 of the present embodiment and the eccentric reducer portion 13 is the tube diameter and the tube length of the downstream end portion. The eccentric reducer portion 23 of the present embodiment has a tube diameter at the downstream end smaller than that of the eccentric reducer portion 13, and as a result, the tube length is longer. The inclination angle α is set to 30 degrees as in the case of the eccentric reducer 13. Further, similarly to the eccentric reducer portion 13, the inclination angle α is preferably not less than 20 degrees and not more than 60 degrees. If the inclination angle α is too small, the eccentric reducer 23 must be lengthened to lower the level of the tube, so the bottom surface of the sand pit 3 needs to be widened. On the other hand, if the inclination angle α is too large, This is because the pipe pressure loss of the drive water pipe 25 becomes large.
また、図9(a)に、図8のB−B矢視図を示したように、偏心レデューサ部23の平面視において、その円錐台の両側の母線23c・23dは、当該偏心レデューサ部13の軸線に対して左右対称となっている(前記の偏心レデューサ部13においても同様)。 Further, as shown in FIG. 9A as viewed from the direction indicated by arrows BB in FIG. 8, the bus bars 23 c and 23 d on both sides of the truncated cone in the plan view of the eccentric reducer 23 are the eccentric reducer 13. (The same applies to the eccentric reducer 13).
(第2曲がり部)
本実施形態の第2曲がり部24と、前記の第2曲がり部14との相違点は、管径である。本実施形態の第2曲がり部24の管径は、第1曲がり部12の管径よりも小さく、かつ前記の第2曲がり部14の管径よりも小さい。
(Second bend)
The difference between the second bent portion 24 of the present embodiment and the second bent portion 14 is the pipe diameter. The tube diameter of the second bent portion 24 of the present embodiment is smaller than the tube diameter of the first bent portion 12 and smaller than the tube diameter of the second bent portion 14.
(ノズル部)
本実施形態のノズル部25は、第2曲がり部24の下流側端部に直接、溶接接続されている。なお、ノズル部25と第2曲がり部14とは管の曲げ加工により一体成形することもできる。
(Nozzle part)
The nozzle portion 25 of this embodiment is directly welded to the downstream end portion of the second bent portion 24. In addition, the nozzle part 25 and the 2nd bending part 14 can also be integrally molded by the bending process of a pipe | tube.
ここで、ノズル部25の先端部には、空気供給ノズル6がネジ込みまたは溶接により取り付けられている。図9(b)に示したように、この空気供給ノズル6は、筒状部6aと絞り部6bとを有している。筒状部6aの内径は、ノズル部25の外径よりも大きく、絞り部6bは、上方向に向かうにつれてその開口径が絞られている。また、絞り部6bの上端は、吐出口1aの上端よりも上方に位置する。また、筒状部6aの側面には、空気供給管8の下流側端部が接続されている。空気供給管8には、その上流側において図示しない空気供給装置(空気圧縮機)が接続されている。空気供給ノズル6はステンレス製(炭素鋼製であってもよい)である。また、空気供給ノズル6の外径は、揚砂管2の吸込口4aの内径よりも小さい。また、空気供給管8は、駆動水管7に沿わせて配管されている。なお、空気供給管8に空気供給装置が接続されておらず、空気供給管8の上流側端部が大気開放されていてもよい。 Here, the air supply nozzle 6 is attached to the tip of the nozzle portion 25 by screwing or welding. As shown in FIG. 9B, the air supply nozzle 6 has a cylindrical portion 6a and a throttle portion 6b. The inner diameter of the cylindrical portion 6a is larger than the outer diameter of the nozzle portion 25, and the aperture diameter of the throttle portion 6b is reduced as it goes upward. Further, the upper end of the throttle portion 6b is located above the upper end of the discharge port 1a. The downstream end of the air supply pipe 8 is connected to the side surface of the cylindrical portion 6a. An air supply device (air compressor) (not shown) is connected to the air supply pipe 8 on the upstream side. The air supply nozzle 6 is made of stainless steel (may be made of carbon steel). Further, the outer diameter of the air supply nozzle 6 is smaller than the inner diameter of the suction port 4a of the sand pipe 2. The air supply pipe 8 is piped along the drive water pipe 7. Note that an air supply device may not be connected to the air supply pipe 8, and the upstream end of the air supply pipe 8 may be open to the atmosphere.
(空気供給ノズルについて)
駆動水ポンプ(不図示)を起動させて、駆動水管7に圧力水(駆動水)を供給し、その吐出口1aから揚砂管2の吸込口4aに向けて圧力水を噴射させると、噴射された圧力水は、沈砂ピット3内の沈砂20とともに揚砂管2内に吸引される。
(About air supply nozzle)
When a driving water pump (not shown) is activated, pressure water (driving water) is supplied to the driving water pipe 7, and when the pressure water is injected from the discharge port 1a toward the suction port 4a of the sand pipe 2, The pressurized water is sucked into the sand raising pipe 2 together with the sand settling 20 in the sand settling pit 3.
ここで、駆動水管7の吐出口1aから揚砂管2の吸込口4aに向けて圧力水を噴射させるとともに、空気供給装置(不図示)を起動させて、空気供給ノズル6から揚砂管2の吸込口4aに向けて空気を供給する。空気供給ノズル6からの空気の供給により、吐出口1aと吸込口4aとの間およびその周辺の沈砂20の層が崩されやすくなって、起動初期の揚砂の助けとなる。空気供給ノズル6からの空気の供給は、駆動水ポンプ(圧力水ポンプ(不図示))の起動初期だけでもよいし、駆動水ポンプ(不図示)の運転中、連続して行ってもよい。図9(b)に示したように、空気供給ノズル6の先端を絞っているので(絞り部6b)、当該空気供給ノズル6から上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、揚砂管2の吸込口4a中心に集中するような流れで上昇するので、吐出口1aと吸込口4aとの間およびその周辺の沈砂20の層を崩しやすく、すなわち沈砂20の揚砂効率低下を防止することができる。 Here, pressure water is jetted from the discharge port 1a of the drive water pipe 7 toward the suction port 4a of the sand pumping pipe 2, and an air supply device (not shown) is activated, and the sand pumping pipe 2 from the air supply nozzle 6 is activated. Air is supplied toward the suction port 4a. By supplying air from the air supply nozzle 6, the layer of the sand settling 20 between the discharge port 1a and the suction port 4a and in the vicinity thereof is easily broken, which helps sanding at the initial stage of startup. The supply of air from the air supply nozzle 6 may be performed only at the start of the driving water pump (pressure water pump (not shown)) or continuously during the operation of the driving water pump (not shown). As shown in FIG. 9B, the tip of the air supply nozzle 6 is squeezed (throttle portion 6b), so that the air jetted upward from the air supply nozzle 6 is prevented from spreading obliquely upward, Since it rises with a flow that concentrates in the center of the suction port 4a of the sand pumping pipe 2, the layer of the sand settling 20 between the discharge port 1a and the suction port 4a and the vicinity thereof is easily broken, that is, the sand pumping efficiency of the sand settling 20 decreases. Can be prevented.
また、空気供給ノズル6から揚砂管2への空気の供給により、揚砂管2に吸引され沈砂移送管内を移送される沈砂20は洗浄される。また、揚砂管2および沈砂移送管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上するという効果もある。 In addition, by supplying air from the air supply nozzle 6 to the sand raising pipe 2, the sand settling 20 sucked into the sand raising pipe 2 and transferred through the sand settling transfer pipe is washed. In addition, there is an effect that the resistance in the pipe in the sand raising pipe 2 and the sand settling pipe is reduced and the sand raising efficiency is improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
例えば、上記実施形態では、駆動水受管4の吸込口4aの径を一段階で(広がり部18のみで)漸増させた例を示したが、2段階以上の複数段階で駆動水受管の吸込口の径を漸増させてもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the diameter of the suction port 4a of the driving water receiving pipe 4 is gradually increased in one stage (only by the widened portion 18) has been shown, but the driving water receiving pipe is divided into two or more stages. The diameter of the suction port may be gradually increased.
また、駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置(レベル)を低くできるのであり、すなわち、三段階以上の複数段階で駆動水噴射ノズルの径を縮小させても(絞っても)よい。 In addition, among the driving water jet nozzles provided at the tip of the driving water pipe, the portion parallel to the bottom surface of the sand settling pit is a reducer part whose diameter decreases from the upstream side toward the downstream side. The position (level) of the discharge port of the drive water pipe can be lowered while keeping the pipe pressure loss at a low level. That is, the diameter of the drive water injection nozzle may be reduced (throttle) in multiple stages of three or more stages. .
1:駆動水噴射ノズル
1a:吐出口
2:揚砂管
4a:吸込口
3:沈砂ピット
4:駆動水受管
10:ジェットポンプ(揚砂装置)
17:駆動水受部
18:広がり部
1: Drive water jet nozzle 1a: Discharge port 2: Sand pumping pipe 4a: Suction port 3: Sedimentation pit 4: Drive water receiving pipe 10: Jet pump (sand pumping device)
17: Drive water receiving part 18: Spreading part
Claims (4)
外側に湾曲した吸込口を有する駆動水受部と、
前記駆動水受部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部と、
を備えることを特徴とする、駆動水受管。 A driving water receiving pipe provided at the tip of a sand raising pipe of a sand raising device that sucks sand in a solid-liquid mixed state and raises the sand,
A driving water receiver having a suction port curved outward;
An extended portion extending from the driving water receiving portion and gradually increasing in diameter from the upstream side toward the downstream side,
A drive water receiving tube comprising:
A sand raising device comprising the drive water receiving pipe according to any one of claims 1 to 3.
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