JP2013053437A - 浚渫システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このシステムSは、超高圧ポンプ1、特殊エジェクター2、先端に破砕機4を有する吸引管3、流体注入装置5及び排砂管6を備え、エジェクター2を破砕機4及び流体注入装置5とともに駆動して、水底の堆砂を当該堆砂に含まれる大きな礫その他の含有物を破砕機4で破砕しながら、流体注入装置5により注入される流体と混合して、吸引管3を通してエジェクター2に吸引し、排砂管6へ圧送する。
【選択図】図1
Description
(1)破砕機は、一端に開口を有し、他端に駆動モーター取付部を有する略円筒形状をなし、外周面の前記他端側に吸引管の接続口を形成され、内周面の前記接続口よりも前記開口側の中間部に前記開口側から前記駆動モーター取付部に向けて漸次小径のテーパー面が形成されてなる外筒と、前記外筒の前記駆動モーター取付部に出力軸を前記外筒の軸芯と同芯上に配置して取り付けられる油圧式の駆動モーターと、前記油圧式の駆動モーターの出力軸に前記外筒の軸芯に対して偏芯して作動連結され、正逆回転可能に駆動可能な回転軸と、前記回転軸の少なくとも基端側に形成され、軸芯に対して直角方向の断面形状を略円形とするコーンスクリュー、及び前記回転軸の先端側から前記コーンスクリューに向けて螺旋状に形成されるオーガ式のスクリューとを具備し、前記接続口に吸引管が接続される。
(2)破砕機の外筒のテーパー面及び/又はコーンスクリューの外周面に複数の凸部を有する。
(3)破砕機は多関節アーム装置に取り付けられ、前記多関節アーム装置を介して堆砂の吸引先に向けて操作される。
(4)破砕機に水中カメラが堆砂の吸引先に向けて取り付けられ、操作側に前記水中カメラにより撮像された画像情報を表示する表示装置が設置される。
(5)流体に空気が採用され、流体注入装置は、空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーと破砕機又は吸引管との間に接続される注入管とからなる。
この破砕機4では、外筒44内周面のテーパー面43の駆動モーター取付部41側の端部に延長して当該端部と略同じ高さの段部43Eが形成されて、これらテーパー面43及び段部43Eの各面に破砕ビットもしくは肉盛溶接により複数の凸部431が設けられる。このような外筒44において、コーンスクリュー48は外筒44内のテーパー面43及び段部43Eに対応する位置に配置され、コーンスクリュー48の外周面480はテーパー面43に対向する面が所定の外形寸法の略円錐台形に形成され、段部43Eに対向する面が所定の外形寸法の略円柱形に形成され、これら略円錐台形及び略円柱形の各面に肉盛溶接により複数の凸部481が設けられる。このようにして外筒44のテーパー面43及び段部43Eとコーンスクリュー48の外周面480との間に、粒径250mm程度の大きさの石やごみでも取り込み、かつエジェクター2に吸引可能な粒径150mm以下に破砕できるように、所定の間隔の空間が設けられ、また、既述のとおり、コーンスクリュー48は軸芯に対して直角方向の断面形状が略楕円形に形成されて、外筒44内でコーンスクリュー48の回転により、外筒44内のテーパー面43及び段部43Eとコーンスクリュー48の外周面480との間の空間を拡大縮小可能になっていて、外筒44内のテーパー面43及び段部43Eの複数の凸部431とコーンスクリュー48の外周面480の複数の凸部481はそれぞれ、この間隔が可変される空間に向けて突出される。なお、オーガ式のスクリュー49の外径はコーンスクリュー48の外径よりも大きく、外筒44の開口40側の内周面の内径よりも少し小さくなっており、開口40側の内周面内に配置される。先端のウィング491は破砕機4内で詰まりそうな大きな礫などを跳ね飛ばすため、外筒44の開口40内に回転可能に配置される。このような構成からなる破砕機4は、最大粒径250mm程度の大きさの石やごみでも外筒44の開口40から内部に取り込み、外筒44の内周面のテーパー面43及び段部43Eの各面とコーンスクリュー48の外周面480との間の拡縮される空間で外筒44のテーパー面43及び段部43Eの各面とコーンスクリュー48の外周面480とにより各面の複数の凸部431、481を介して大きな衝撃力で圧接し、エジェクター2に吸引可能に粒径150mm以下に破砕可能になっている。
また、この破砕機4ですべての石を破砕しようとすると、モーターが大きくなりすぎるため、この破砕機4では、一定の硬さ以上の石は破砕せず、スクリュー48、49の逆回転により、破砕機4外に排出するものとする。この破砕機4の場合、エジェクター2の駆動中は、常に吸引力が働いているので、スクリュー48、49を逆回転しても、土砂を連続的に吸引しており、土砂吸引の効率を高めることができる。
かかる破砕機4は多関節アーム装置に取り付けられ、多関節アーム装置を介して堆砂の吸引先に向けて操作される。この場合、多関節アーム装置に、図4に示すように、ロングアームバックホウBが利用され、破砕機4はバックホウBのロングアームaの先端に取り付けられる。なお、破砕機4の油圧ユニットは破砕機専用のものでもよいが、破砕機4の操作にバックホウBを使用するので、バックホウBに搭載された油圧ユニットを使用してもよい。バックホウBの油圧ユニットを用いることで、破砕機4の回転数を例えば20rpm〜100rpmの範囲で自由に変えることができ、オペレーターはバックホウBの油圧メーターを見ながら破砕機4を操作することができる。
また、この場合、破砕機4には水中カメラ70が堆砂の吸引先に向けて取り付けられ、操作側、この場合、バックホウBの運転席に水中カメラ70により撮像された画像情報を表示するモニター(表示装置)71が設置される。このようにしてオペレーターはモニター71を使って堆砂の吸引先の状態を確認しながら作業を行うことができ、堆砂の吸引効率を向上させることができる。
図1、図2及び図3において、超高圧ポンプ1の駆動によりこの超高圧ポンプ1から高圧の大容量の動力水がエジェクター2に送給され、この動力水がエジェクター2のノズル22で絞られて秒速50mを超える流速でエジェクター2の内部に内管23に向けて噴射され、これによってエジェクター2の内部に高い負圧が発生し、エジェクター2の吸引口213を介してエジェクター2の外部から内部に向けて真空吸引力が働く。この真空吸引力により、水底の堆砂が破砕機4の開口40から連続的に吸入され、吸引管3、吸引口213を通してエジェクター2内部に連続的に吸引され、内管23を通じて排砂管6へ圧送される。
また、このとき、破砕機4の駆動により破砕機4の各スクリュー48、49が回転され、併せて、空気注入装置5の駆動により破砕機4内部の破砕機4と吸引管3との接続付近に空気が砂礫土砂の吸引方向に注入されるので、堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物が破砕機4内で所定の粒径又は大きさ以下に破砕され、これらの礫その他の含有物を含む砂礫土砂に空気が混合されて、吸引管3に吸引される。
この場合、既述のとおり、超高圧ポンプ1による高い圧力と大容量の動力水の送給能力と、これに対応可能な大口径の内管23を有する大型の特殊エジェクター2とにより、エジェクター2は粒径150mm程度の石を吸引、圧送することができ、また、破砕機4は直径250mm程度の大きさの石を取り込み、150mm程度以下に破砕する能力を有するので、破砕機4から吸入される砂礫土砂の中に直径250mm程度の大きさの石が含まれていても、この石は破砕機4で150mm程度以下に破砕されて、砂礫土砂とともに、吸引管3を通じてエジェクター2内部へ送られ、内管23を通して排砂管6へ排送される。
また、この場合、吸引管3内の土砂濃度が濃い場合、吸引管3の長さが15mを超えると、閉塞する可能性が高まるが、破砕機4内部で破砕機4と吸引管3との接続付近に空気が注入され、砂礫土砂に混合されるので、吸引管3内の砂礫土砂の見かけの流速が速くなって、土砂濃度が低くなり、併せて、この空気の注入により破砕機4と吸引管3との接続付近に適度の振動が発生し、この振動により砂礫土砂が流動しやすくなり、吸引管3内が砂礫土砂により閉塞されるのを防止される。
このようにして最大粒径250mm程度の石を含む砂礫土砂であっても、エジェクター2に連続的に吸引され、排砂管6に圧送される。
なお、エジェクター2の内管23の先0〜20mの位置で排砂管6の一部に配管された空気挿入管80に空気注入装置8により空気が供給され、排砂管6内に排送される砂礫土砂に空気が混合されるので、排砂管6内の土砂濃度が低くなり、排砂管6内が砂礫土砂により閉塞されるのを防ぎ、所定の排送先まで確実に排送されることになる。
この浚渫システムSの場合、特に、超高圧ポンプ1による高い圧力と大容量の動力水の送給能力と、これに対応可能な大口径の内管23を有する大型特殊のエジェクター2とにより、エジェクター2は粒径150mm程度の石を吸引、圧送することができ、また、破砕機4は直径250mm程度の大きさの石を取り込み、150mm程度以下に破砕する能力を有するので、破砕機4から吸入される砂礫土砂の中に直径250mm程度の大きさの石が含まれていても、この石を破砕機4で150mm程度以下に破砕して、砂礫土砂とともに、吸引管3を通じてエジェクター2内部へ連続的に吸引し、排砂管6へ圧送することができる。
また、この浚渫システムSの場合、吸引管3の長さが15m程度を超えるものであっても、破砕機4内部で破砕機4と吸引管3との接続付近に空気を注入し、砂礫土砂に混合するので、吸引管3内の土砂濃度を低くすることができ、さらに、この空気の注入により破砕機4と吸引管3との接続付近に適度の振動を発生し、この振動により砂礫土砂を流動しやすくすることができ、これらの作用により、吸引管3内が砂礫土砂により閉塞されるのを防止することができる。
この浚渫システムSを用いて、水深4〜9mの貯水池で堆積砂礫を大きな玉石は破砕機4で破砕又は除去しながら吸引を行い、最大400mの距離を輸送し陸揚げしたところ、河床の状況にもよるが、吸引、輸送した砂礫土砂は1時間当たり35m3程度であり、吸引された土砂の中に粒径200mm程度の石、長さ500mm程度の木片、自動車のタイヤなどが混ざっており、この浚渫システムSが、貯水池内の粒径の大きな石や長い木片、ごみなどの異物に対する適応性が高いことを確認できた。
この浚渫システムSによれば、水中に堆積した土砂を、貯水池運用に大きく制約を与えることなしに、効果的に採取、輸送することができ、ダム貯水池の堆砂対策として有効で、採取した土砂をダム下流河川に供給することにより河川の環境改善にも資する新たな工法として今後の発展を期待することができる。
また、この実施の形態では、流体に空気を採用し、流体注入装置を、空気を供給するコンプレッサーと、コンプレッサーと破砕機又は吸引管との間に接続する注入管とにより構成したが、流体に水その他の液体を採用し、流体注入装置を水その他の液体を供給する供給装置と、この供給装置と破砕機又は吸引管との間に接続する注入管とにより構成してもよい。
このようにしても上記実施の形態と略同様の作用効果を得ることができる。
さらに、エジェクターは水中エジェクターとして水中に設置するようにしてもよい。水深の深い箇所を浚渫する場合には、吸引管を長くするよりもエジェクターを水中に設置して吸引管を短くした方が有利となる。
1 超高圧ポンプ
2 エジェクター
211 ノズル接続口
212 内管接続口
213 吸引管接続口(吸引口)
21 外管
22 ノズル(噴射口)
23 内管(吐出口)
3 吸引管
4 破砕機
40 開口
41 駆動モーター取付部
42 吸引管の接続口
43 テーパー面
43E 段部
431 凸部
44 外筒
45 出力軸
46 油圧式の駆動モーター
47 回転軸
48 コーンスクリュー
480 外周面
481 凸部
49 オーガ式のスクリュー
491 ウィング
5 流体注入装置(空気注入装置)
50 コンプレッサー
51 注入管
6 排砂管
70 水中カメラ
71 モニター(表示装置)
8 空気注入装置
80 空気挿入管
81 コンプレッサー
82 注入管
Claims (6)
- 水底に沈殿する堆砂をポンプで吸引し、排砂管へ送り出す浚渫システムにおいて、
前記ポンプは、
高圧の動力水を送給する超高圧ポンプと、
噴射口、吸引口、及び吐出口を有し、前記超高圧ポンプから送給される動力水により駆動され、堆砂を吸引、圧送するエジェクターと、
先端にスクリュー式の破砕機を有し、堆砂を前記エジェクターに吸引搬送する吸引管と、
前記破砕機又は前記吸引管に接続され、前記破砕機と前記吸引管との接続付近に流体を注入する流体注入装置と、
を備え、
前記エジェクターの噴射口、吸引口、吐出口にそれぞれ、前記超高圧ポンプ、前記吸引管、前記排砂管が接続され、前記破砕機又は前記吸引管に前記流体注入装置が接続されて構成され、
前記エジェクターを前記破砕機及び前記流体注入装置とともに駆動して、水底の堆砂を、当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を前記破砕機で前記エジェクターに吸引、圧送可能な大きさに破砕しながら、前記流体注入装置により注入される前記流体と混合して、前記吸引管を通して前記エジェクターに吸引し、前記排砂管へ圧送する、
ことを特徴とする浚渫システム。 - 破砕機は、一端に開口を有し、他端に駆動モーター取付部を有する略円筒形状をなし、外周面の前記他端側に吸引管の接続口を形成され、内周面の前記接続口よりも前記開口側の中間部に前記開口側から前記駆動モーター取付部に向けて漸次小径のテーパー面が形成されてなる外筒と、前記外筒の前記駆動モーター取付部に出力軸を前記外筒の軸芯と同芯上に配置して取り付けられる油圧式の駆動モーターと、前記油圧式の駆動モーターの出力軸に前記外筒の軸芯に対して偏芯して作動連結され、正逆回転可能に駆動可能な回転軸と、前記回転軸の少なくとも基端側に形成され、軸芯に対して直角方向の断面形状を略円形とするコーンスクリュー、及び前記回転軸の先端側から前記コーンスクリューに向けて螺旋状に形成されるオーガ式のスクリューとを具備し、前記接続口に吸引管が接続される請求項1に記載の浚渫システム。
- 破砕機の外筒のテーパー面及び/又はコーンスクリューの外周面に複数の凸部を有する請求項1又は2に記載の浚渫システム。
- 破砕機は多関節アーム装置に取り付けられ、前記多関節アーム装置を介して堆砂の吸引先に向けて操作される請求項1乃至3のいずれかに記載の浚渫システム。
- 破砕機に水中カメラが堆砂の吸引先に向けて取り付けられ、操作側に前記水中カメラにより撮像された画像情報を表示する表示装置が設置される請求項1乃至4のいずれかに記載の浚渫システム。
- 流体に空気が採用され、流体注入装置は、空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーと破砕機又は吸引管との間に接続される注入管とからなる請求項1乃至5のいずれかに記載の浚渫システム。
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