JP3697680B2 - 添加材注入方法および添加材注入設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送管内で、空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する土砂等の被搬送物に、固化材等の添加材を好適に添加する添加材注入方法および添加材注入設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
浚渫土砂等を埋立材料、盛土材料等として使用する場合には、高強度の土砂に改良するために、セメントミルク等の固化材(安定処理材)を添加して混合する固化処理が行われる。従来、このような固化処理は、搬送されてきた土砂を所定箇所に貯留し、バックホーを使用して土砂と固化材とを攪拌するなど、一般にバッチ処理により行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
埋立工事等においては、大量の土砂を固化処理する必要があるが、上述のようなバッチ処理では非効率的であるという問題があった。そこで、土砂の搬送管に固化材の注入器を設置して、土砂の搬送中に、搬送管内に固化材を注入し、土砂と固化材とを攪拌、混合させることが考えられる。
【0004】
この場合、土砂が圧縮空気を介して流動する搬送管内は、図5に示すように、土砂が空気部分A、A…を挾んで多数の塊状(栓状)のプラグS、S…に分断されて流動するプラグ流となり、プラグS、S…(土砂)の夫々の重量(体積)、間隔は一定ではないため、単に連続的に固化材を搬送管1内に注入するだけでは、固化材が空気部分A、A…に供給されるなど、土砂(プラグS、S…)に適切に添加することができず、土砂に対する固化材の添加量の制御が困難であるという問題が生じてくる。
【0005】
本発明は、このような問題に鑑み、搬送管内で圧縮空気を介して流動する土砂からなる被搬送物に、固化材等の添加物を好適に添加することができる添加材注入方法および添加材注入設備の提供を目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、前記添加材注入器より上流側に、前記搬送管内の圧力を計測する圧力計を設置し、前記搬送管中の前記圧力計位置を通過する際に該圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて、前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御させることを特徴としてなる添加材注入方法にある。
【0007】
また、請求項2に記載の発明の特徴は、前記請求項1の構成に加え、前記圧力計は、搬送管の上流側と下流側とに所定間隔を隔てて複数設置し、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御することにある。
【0008】
更に、請求項3に記載の発明の特徴は、前記請求項1又は2の構成に加え、添加材注入器による各プラグに対する添加材注入量を圧力計により検出される該プラグ通過時の圧力のピーク値に比例させることにある。
【0009】
更に、請求項4に記載の発明の特徴は、前記請求項1,2又は3の構成に加え、前記添加材注入器による固化材注入速度を一定にし、該添加材注入器の添加材注入時間を前記圧力計により検出される圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御することにある。
【0010】
更に、請求項5に記載の発明の特徴は、土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器が設置され、前記添加材注入器に対して上流に、前記搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計が上流側と下流側とに所定間隔で設置され、前記圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御するとともに、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する注入制御部を備えた添加材注入設備にある。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。
【0012】
図において、1は搬送管であり、搬送管1内には、圧送ポンプで切出された土砂にコンプレッサーから圧縮空気が供給され、土砂が圧縮空気の圧力により搬送管1内を流動して搬送されるようになっており、搬送管1内の土砂は、図5に示すように、空気部分A、A…を挾んで多数の不定量の塊状(栓状)のプラグS、S…に不定間隔で分断されて流動するプラグ流となる。
【0013】
なお、搬送管1内は、圧送ポンプの近くでは、圧力が高く、空気部分A、A…が短く、出口に近くなると、圧力は大気圧に近づき、空気部分A、A…が長くなり、圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、プラグS、S…の流速が増加する。
【0014】
搬送管1の途中の所定位置には、図1に示すように、添加材注入器を構成する注入管10が備えられており、注入管10は、注入制御部を構成する制御用コンピューター20により制御され、供給装置11(タンク、ポンプ等)から供給されたセメントミルク等の固化材を、所定時期に、所定量だけ、搬送管1内に注入するようになっている。
【0015】
そして、搬送管1には、注入管10よりも上流の距離dの位置に、2つの圧力計21、22が上流側と下流側とに所定(数十cm程度)の間隔eで設置されており、圧力計21、22は、それぞれ搬送管1内の圧力を連続的に計測するようになっている。そして、圧力計21、22の計測値は、制御用コンピューター20に、信号線23を介して即座に伝達され、記録される。
【0016】
なお、圧力計21、22を搬送管1の比較的出口に近い箇所に設置するなど、圧力計21、22の設置間隔eを空気部分A、Aの長さ(プラグS、S…の間隔)と比較して短くし、圧力計21、22の間には1つのプラグSしか存在しないようにすることが好ましいが、圧力計21、22の間には複数のプラグSが存在してもよい。
【0017】
そして、制御用コンピューター20は、圧力計21、22により検出されるピーク値pに基づいて搬送管1内の各プラグSの重量(又は長さ)を算出し、2つの圧力計21、22のピーク値pの検出時間差tに基づいて各プラグS(土砂)の流速を算出し、各プラグSの重量及び流速に対応して添加材注入器10による固化材の注入量(又は注入時間)及び注入時期を制御する。
【0018】
即ち、搬送管1内では各プラグSが通過する際に圧力が上昇することが実験により確認されており、図2に実線で示すように、プラグSの先端が圧力計21の設置箇所を通過する時刻t0に、圧力計21の計測値が上昇しはじめて、時刻t0から稍遅れた時刻t1に、圧力計21でピーク値pが検出される。そして、図中破線で示すように、同一のプラグSが下流側の圧力計22の設置箇所を通過する際に、上流側の検出時刻t1より遅い時刻t2に、圧力計22でピーク値pが検出される。
【0019】
そして、圧力計21、22の設置間隔eと圧力計21、22のピーク値pの検出時間差t(t=t2−t1)とから、プラグSの流速v(v=e/t)を算出することができ、プラグSの流速vと圧力計22と注入管10との距離dとから、このプラグSの先端が注入管10の設置箇所を通過する時刻t3(t3=d/v+t0)を算出することができる。
【0020】
従って、多数のプラグS、S…の夫々の先端が注入管10を通過する際に、注入管10による搬送管1内への固化材の注入を開始することができ、これによって、多数のプラグS、S…の間隔が一定でなくても、空気部分A、A…に固化材を供給することなく、プラグS、S…の夫々に固化材を確実に添加することができる。
【0021】
なお、圧力計21、22の設置間隔eが比較的狭く、圧力計21、22の間に1つのプラグSしか存在しない場合には、同一のプラグSに関して上流側の圧力計21により検出された直後に下流側の圧力計22により検出されるので、2つの圧力計21、22の検出結果を容易に対応させることができる。また、圧力計21、22により検出されるピーク値p又は波形はプラグS、S…毎に特徴を有するため、ピーク値p又は波形に基づいて、同一のプラグSに関する2つの圧力計21、22の検出結果を対応させてもよい。
【0022】
そして、圧力計22により検出されるピーク値pは、各プラグSの重量wに略比例する(w=ap+b(a、bは定数)となる)ことが、実験により確認されている。なお、各プラグSの長さ(体積)は、その重量wに比例し、従って圧力計22のピーク値pに比例する。
【0023】
従って、多数のプラグS、S…の夫々が注入管10を通過する際、搬送管1内へ注入管10により固化材を注入するときに、固化材の注入量を、各プラグSが圧力計22の設置箇所を通過した際の圧力計22のピーク値pに比例させることによって、プラグS、S…の重量(又は長さ)が異なっていても、プラグS、S…の夫々に固化材を一定比率(濃度)で添加することができる。
【0024】
なお、注入管10による固化材の注入速度が一定である場合には、注入時間を圧力計22のピーク値pに比例させる形で制御することによって、固化材の注入量をピーク値pに比例させることができる。この場合、プラグSの後端が注入管10の設置位置を通過する際に固化材の注入時間が丁度終了するように固化材の注入速度を調整しておくことができ、これによって、プラグSが長い場合でも、プラグSの前端から後端まで固化材を偏らずに均等に添加することができる。
【0025】
また、注入管10は、比較的(搬送管1と比較して)小径の直線形に形成されており、図4に示すように、搬送管1の内側空間を直径方向に横切るように固定されている。そして、注入管10の外周部分には、多数の吐出孔10a,10a…が、長手方向に並列して両側面(後面でもよい)に穿設されており、各吐出孔10aから固化材Cが吐出するようになっている。
【0026】
従って、搬送管1内のプラグS(土砂)が注入管10により分割され、分割されたプラグSの間に吐出孔10a、10a…から固化材が広範囲に添加されるので、土砂が高粘性の場合や搬送管1が大口径の場合でも、偏らずに好適に固化材を土砂(プラグS)に添加することができ、下流での比較的簡易な装置での攪拌により土砂と固化剤とを十分に混合することができる。
【0027】
なお、上述の実施の形態では、圧力計により検出されるピーク値及びピーク値の検出時間差から各プラグの重量及び流速を算出して、注入管からの固化材の注入量(又は注入時間)及び注入時期を判定する場合について述べたが、圧力計のピーク値及び検出時間差と固化材の注入量(又は注入時間)及び注入時期との対応関係を予め定めておけば、各プラグの重量及び流速は必ずしも算出しなくもよい。
【0028】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る添加物注入方法および添加物注入設備は、土砂等の被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、固化材等の添加材を搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、添加材注入器に対して上流に、搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計を上流側と下流側とに所定間隔で設置し、圧力計により検出されるピーク値及びピーク値の検出時間差に基づいて、各プラグが添加材注入器の設置位置を通過する際に各プラグに対応した量の添加材が搬送管内に注入されるように、添加材注入器による添加材の注入量又は注入時間及び注入時期を制御することによって、添加材を、空気部分ではなく各プラグ(被搬送物)に確実に添加することができ、各プラグに対して一定比率で添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る添加物注入方法および添加材注入設備の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】 図1中の圧力計により計測される搬送管内の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図3】 図2中のピーク値に対応する搬送管内のプラグの状態を示す縦断面図である。
【図4】 図1中の注入管付近の横断面図である。
【図5】 搬送管内を流動する土砂と圧縮空気の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
A 空気部分(圧縮空気)
S プラグ(土砂(被搬送物))
d 注入管から圧力計までの距離
e 圧力計の相互の設置間隔
p 搬送管内の圧力のピーク値
t ピーク値の検出時間差(t=t1−t2)
1 搬送管
10 注入管(添加材注入器)
10a 吐出孔
11 供給装置
20 制御用コンピューター(注入制御部)
21、22 圧力計
23 信号線
Claims (5)
- 土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器を設置し、前記添加材注入器より上流側に、前記搬送管内の圧力を計測する圧力計を設置し、前記搬送管中の前記圧力計位置を通過する際に該圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて、前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御させることを特徴としてなる添加材注入方法。
- 前記圧力計は、搬送管の上流側と下流側とに所定間隔を隔てて複数設置し、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する請求項1に記載の添加材注入方法。
- 添加材注入器による各プラグに対する添加材注入量を圧力計により検出される該プラグ通過時の圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御する請求項1又は2に記載の添加材注入方法。
- 前記添加材注入器による固化材注入速度を一定にし、該添加材注入器の添加材注入時間を前記圧力計により検出される圧力のピーク値に比例させることによって各プラグに対する添加材注入量を制御する請求項1,2又は3に記載の添加材注入方法。
- 土砂からなる被搬送物が空気部分を挾んで多数の塊状のプラグに分断されて流動する搬送管の途中の所定位置に、前記土砂を固化させるための添加材を前記搬送管内に注入する添加材注入器が設置され、前記添加材注入器に対して上流に、前記搬送管内の圧力を計測する複数の圧力計が上流側と下流側とに所定間隔で設置され、前記圧力計により検出される圧力のピーク値に基づいて前記添加材注入器による各プラグに対する添加材の注入量を制御するとともに、各プラグが前記両圧力計位置を通過する際に各圧力計により検出される圧力のピーク値の時間差に基いて前記添加材注入器による前記添加材の注入時期を制御する注入制御部を備えたことを特徴としてなる添加材注入設備。
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