JP3807835B2

JP3807835B2 - 振動ふるい

Info

Publication number: JP3807835B2
Application number: JP32243597A
Authority: JP
Inventors: 卓司市川; 裕也加藤; 実青木; 二三三上
Original assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Current assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11138102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体、粉粒体と水などの液体の混合物スラリーなどをふるい分ける振動ふるいに係り、特に稼動時の低周波音を低減することができる振動ふるいに関する。
本発明は、土木工事（シールド工法）で使用される泥水の処理等に適用され、泥水中の泥分と粒状物とをふるい分ける振動ふるいに好適である。また本発明は、砂利、砂、鉱石、廃棄物、工業原料、粒状化製品などに一般的に使用する振動ふるいにも適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄等のトンネル工事、下水配管工事などの掘削工事において実施される泥水シールド工法においては、泥水中の固形分を分離するために振動ふるいが使用される。一般的に、振動ふるいは、上段スクリーンおよび下段スクリーンが枠体に取り付けられており、枠体の上部には加振体が固定されている。
【０００３】
加振体は、不釣り合いの重錘を持つ一対の偏心軸で構成され、枠体に取り付けた電動機からＶベルトなどの伝導手段を通じて、１０００ｒｐｍ程度で回転駆動される。回転により加振体およびこれに接合した枠体は水平に対して４５度程度の直線振動が与えられる。枠体は所定の支持スプリングで支持絶縁されるので、枠体の振動は、設置床には伝わらない。
【０００４】
泥水は下段スクリーンに投入され、はじめにｍｍオーダーの粗粒子が除去される。下段スクリーンの網を通過したスラリーは、ふるい下の受け槽に溜り、ポンプで上段スクリーンに投入される。上段スクリーンでは、スラリー中の固形分およびスラリーが濃縮された状態で網上に排出され、網下には液分が通過する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
投入された原水は、スクリーンを通過するが、網上に残るスラリー分は濃縮され、排出方向に移送される。排出部には堰を設け、スラリーが一定の状態で滞留することにより、脱水性能の向上を図っている。
【０００６】
網上にスラリーが堆積した状態で振動ふるいを運転するため、枠体の振動に伴い、板状のスクリーンから低周波音が発生し、気中に伝播する。伝播した振動は、振動数が２０Ｈｚ以下であるため、低周波音であって耳には聞こえないが、家屋や建具などをがたつかせたり、人体への圧迫感や振動感など不快感を与えるなどの問題点があった。
【０００７】
上述の低周波音の発生を防止するために、振動ふるいを複数台設置し、半数の振動ふるいを他の半数の振動ふるいに対して逆位相で運転する方法が提案されている（例えば、特開平７−１１６６０３号、特開平７−１２４４９５号）。
しかしながら、上述の方法では、振動ふるいの設置台数を増加させなければならず、設置面積の増加をも伴うという問題点があった。また、奇数台の振動ふるいでは不適当であるという問題点があった。
【０００８】
また振動ふるいを上下に分割し、上下の枠体にそれぞれ起振機を設け、上下の起振機を互いに逆位相で振動させる方法も提案されている（例えば、特開平７−１１６５４３号）。
しかしながら、この方法は、２つの起振機が必要となり、また２つの起振機を互いに逆位相で振動させるために複雑な制御装置が必要であるという問題点があった。
【０００９】
さらにスクリーンを取り付けた枠体と、スクリーンを通過した泥水を収集可能な板状体を取り付けた枠体と、各枠体に固定された２つの起振機とを備え、板状体とスクリーンとを互いに逆位相で振動させる方法も提案されている（例えば、特開平７−１１６６０２号、特開平７−１２４４９４号）。
しかしながら、この方法も、２つの起振機を必要とし、また２つの起振機を互いに逆位相で振動させるために複雑な制御装置が必要であるという問題点があった。さらに、板状体は網を通過した泥水の搬送を行うシュートの役割を兼ねているため、泥などが付着しやすく、付着物による板状体の質量が増加すると振幅が小さくなり、相殺作用が減少するという問題点があった。
【００１０】
さらにまた振動ふるいの振動と逆位相の振動を発生するスピーカからなる振動源を設置する方法も提案されている（例えば、特開平７−２３６８５７号、特開平８−３０９２８５号）。
しかしながら、この方法は、供給土砂の負荷によって、ふるい振動の周波数、位相が時々刻々変化するため、音源を適応制御する必要があり、複雑な制御装置が必要であり、また大きな出力の音源が必要であるという問題点があった。
【００１１】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、低周波音の発生を防止するための別途の起振機等の駆動装置を必要とせず、また複雑な制御装置を必要とせず、さらに稼働中の土砂等の付着物による影響を受けることがなく、簡易に稼動中の低周波音を低減することができる振動ふるいを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、枠体と枠体内に配置されたスクリーンと枠体に固定された加振体とを備えた振動ふるいにおいて、振動ふるいの近傍に振動板を設置し、前記加振体の回転軸と前記振動板とを伝達手段を介して連結し、前記振動板に前記スクリーンの振動と逆位相の振動を付与するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明の第２の態様は、枠体と枠体内に配置されたスクリーンと枠体に固定された加振体とを備えた振動ふるいにおいて、振動ふるいの近傍に振動板を設置し、前記枠体又は加振体と前記振動板とを伝達手段を介して連結し、前記振動板に前記スクリーンの振動と逆位相の振動を付与するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、振動ふるいを運転すると、スクリーンの振動によって加振体の振動による位相と同位相の低周波音が発生するが、振動ふるいの近傍に設けた振動板には、加振体と同一周波数で、位相が逆の振動が伝達され、この振動板の振動により、低周波音が発生して、それぞれの低周波音が相殺され振動の音圧レベルが低減する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る振動ふるいの実施の形態を図１乃至図１４を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１および図２は、第１の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、図１は振動ふるいの正面図、図２は振動ふるいの側面図である。
図１および図２に示すように、振動ふるいは、枠体１と、枠体１を支持スプリング２を介して設置面Ｇに対して支持する４個の支持脚３と、枠体１内に設けられた上段スクリーン４Ａ，中段スクリーン４Ｂ，下段スクリーン４Ｃと、枠体１の上部に固定された加振体５とを備えている。
【００１６】
前記加振体５は公知の２軸不平衡重錘駆動形であり、２本の回転軸６，６の偏心部（図示せず）および該回転軸６，６の両側部に取り付けられた４個のアンバランスウエイト（図示せず）とから構成されている。２つの回転軸６，６はそれぞれベルト７，７によってモータ８，８に連結されている。モータ８，８は枠体１に固定されている。
【００１７】
上述の構成の加振体５において、モータ８，８を互いに逆方向に１０００ｒｐｍ程度で回転駆動すると、回転軸６，６の偏心部とアンバランスウエイトの合成された遠心力により、加振体５およびこれに固定された枠体１は水平に対して４５°程度傾いた方向に直線振動する。これによって、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃ上の土砂に上下成分の振動を与え所定粒径の土砂を選別しつつ、水平成分の振動によって選別土砂を排出側に移送するようになっている。
【００１８】
上述の土砂選別作業中に、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃが音波発生源となって１０００ｒｐｍ程度に相当する２０Ｈｚ程度の低周波音が発生する。
そこで、本発明においては、前記低周波音の発生を抑制する機構が設けられている。次に、この機構を詳述する。
すなわち、前記機構は、４本の支柱１１によって支持スプリング１２を介して支持された振動板１３と、加振体５の一方の回転軸６の両端部に設けられたクランク１４，１４と、振動板１３の中央部とクランク１４，１４とをそれぞれ連結する連接棒１５とから構成されている。振動板１３は加振体５の上方に設置され、振動板１３を支持する４本の支柱１１は、設置面Ｇに支持されている。
【００１９】
図３は、クランク１４の詳細を示す図であり、図３（ａ）は縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、クランク１４は、回転軸６にキー１６を介して固定された偏心輪１７と、偏心輪１７の外周側にベアリング１８を介して設けられた外輪１９とから構成されており、外輪１９の外周部に連接棒１５が固定されている。回転軸６の中心Ｏ₁と偏心輪１７の中心Ｏ₂とは、距離ｅだけ偏心している。
【００２０】
上述の構成において、加振体５の回転軸６が回転すると、偏心輪１７が回転軸６と一体に回転する。外輪１９は、回転が拘束されているため、偏心輪１７の偏心量ｅの２倍の振幅で振動をする。この振動が連接棒１５により振動板１３に伝えられ、振動板１３が振動する。図１および図２に示す実施の形態においては、連接棒１５と振動板１３とが角度θだけ傾いているため、振動板１３の垂直方向の振動の振幅Ａは、Ａ＝２ｅ sinθである。クランク１４の偏心方向は、振動板１３に加振体５によるスクリーンの振動と逆位相の振動を付与する方向であり、また偏心量ｅで振動板１３の振幅を調整するようにしている。
【００２１】
図１乃至図３に示す実施の形態においては、加振体５の回転軸６と振動板１３とをクランク１４および連接棒１５を介して連結している。このように加振体５と振動板１３とを連結した振動ふるいを運転すると、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃの振動によって加振体５の振動による位相と同位相の低周波音が発生するが、振動ふるいの近傍に設けた振動板１３には、加振体５と同一周波数で、位相が逆の振動が伝達され、この振動板１３の振動により、低周波音が発生して、それぞれの低周波音が相殺され振動の音圧レベルが低減する。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図４および図５は、第２の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、図４は振動ふるいの正面図、図５は振動ふるいの側面図である。
本実施の形態においては、振動板１３を振動させるクランクを振動板１３の中央部下方に設置し、クランクの偏心輪の偏心量がそのまま振動板１３の振幅に変換されるように構成している。即ち、振動板１３の中央部の下方に、図３に示すものと同様の構成を有するクランク１４，１４を設置している。各クランク１４は、偏心輪１７、ベアリング１８および外輪１９を備えている点は、図３に示すものと同様であるが、偏心輪１７は専用の振動板駆動軸２１にキー（図示せず）を介して固定されている。
【００２３】
前記振動板駆動軸２１は、タイミングベルト２２によって加振体５の回転軸６に連結されている。したがって、加振体５の回転軸６の回転はタイミングベルト２２を介してクランク１４に伝達され、外輪１９は偏心輪１７の偏心量ｅの２倍の振幅で振動をする。そして、この振動は、そのまま連接棒１５によって振動板１３に伝えられる。その他の構成は、第１の実施の形態のものと同様である。本実施の形態における振動ふるいの作用は、第１の実施の形態における振動ふるいと同様である。
【００２４】
（第３の実施の形態）
図６および図７は、第３の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、図６は振動ふるいの正面図、図７は振動ふるいの側面図である。
本実施の形態においては、振動板１３と加振体５の回転軸６とを連結するために、静止系の伝達機構を介して連結している。即ち、加振体５の回転軸６の端部と、静止系の第１軸３１とをユニバーサルジョイント３２によって接続し、静止系の第１軸３１と静止系の第２軸３３とをタイミングベルト３４によって連結し、静止系の第２軸３３と静止系の第３軸３５とをユニバーサルジョイント３６によって接続し、この静止系の第３軸３５の両端部にクランク１４，１４を設置している。
【００２５】
前記静止系の第１軸３１，第２軸３３，第３軸３５およびクランク１４，１４は、支柱１１に固定された支持台３８によって支持されている。本実施の形態によれば、加振体５の回転軸６の回転は、静止系の第１軸３１，第２軸３３，第３軸３５を介して静止系のクランク１４に伝達された後、クランク１４および連接棒１５によって振動板１３の振動に変換される。そのため、軸受の潤滑が容易になり、耐久性を向上させやすく、また、ふるい枠本体に取り付けないので、振動部分を軽量化することができる。本実施の形態における振動ふるいの作用は、第１の実施の形態における振動ふるいと同様である。なおフレキシブルシャフトを使用して加振体５の回転軸６と静止系の第３軸３５とを直接に結合し、静止系の第１軸及び第２軸を省略することもできる。
【００２６】
（第４の実施の形態）
図８および図９は、第４の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、図８は振動ふるいの正面図、図９は振動ふるいの側面図である。
本実施の形態は、第３の実施の形態に垂直な振動板を付加したものである。即ち、振動板１３を振動させるクランク１４の駆動軸２１とクランク４０の駆動軸４１とをタイミングベルト４２によって連結する。クランク４０は、図３に示すものと同様の構成を有する。クランク４０の外輪１９は、連接棒４３を介して垂直な振動板４５に連結されている。
【００２７】
垂直な振動板４５は、並列した２本の支柱４６（図８では１本のみ示す）によって支持スプリング４７を介して支持されている。本実施の形態によれば、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃは水平方向に対して略４５°の方向に振動する。スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃの振動によって加振体５の振動による位相と同位相の低周波音が発生するが、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃから発生する垂直方向の低周波音は、振動板１３から発生する逆位相の低周波音により相殺され、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃから発生する水平方向の低周波音は、振動板４５から発生する逆位相の低周波音により相殺される。即ち、本実施の形態においては、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃから生ずる全ての方向の低周波音が振動板１３，４５によって打ち消される。
【００２８】
（第５の実施の形態）
図１０および図１１は、第５の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、図１０は振動ふるいの正面図であり、図１１は振動ふるいの側面図である。
本実施の形態においては、加振体５の振動をリンクを介して振動板１３に伝達するようにしている。即ち、加振体５の両端部に隣接して２本のサポート５１，５１が設置され、サポート５１，５１にリンク５２，５２が回転可能に支持されている。そして、リンク５２，５２の下端は加振体５又は枠体１に連結され、リンク５２，５２の上端はスプリング５３，５３を介して振動板１３に連結されている。
【００２９】
本実施の形態においては、加振体５が矢印方向に振動すると、この振動がリンク５２，５２を介して振動板１３を振動させる。リンク５２，５２の中央部がサポート５１，５１により支持されているため、振動板１３には、加振体５と同一周波数で、位相が逆の振動が伝達され、この振動板１３の振動により、低周波音が発生して、スクリーン４Ａ，４Ｂ，４Ｃの振動により発生する低周波音が相殺される。この場合、振動板１３の重量、スプリング５３のバネ定数、リンク５２の長さおよび支点位置を調整することにより、振動板１３の振動数、振幅、位相を最適な状態に調整することができる。
【００３０】
（第６の実施の形態）
図１２は、第６の実施の形態に係る振動ふるいを示す図であり、振動ふるいの側面図である。
本実施の形態においては、振動板１３を上下のスプリングを介して枠体１に支持させ、振動板１３を枠体１の振動に同調させて逆位相で振動させるようにしている。即ち、枠体１より上方に延びる４本の支持体６１を立設する（図１２においては２本のみ示す）。そして、支持体６１の上部に設けられた上部スプリング６２と下部スプリング６３とで振動板１３を挟持する。
【００３１】
上述の構成によって、加振体５の振動は上下部スプリング６２，６３を介して振動板１３に伝達される。この場合、上下部スプリング６２，６３のバネ定数および振動板１３の重量を調整することにより、振動板１３の固有振動数ｆ₀ をスクリーンの振動周波数に実質的に一致させ、かつ振動板１３の振動の位相をスクリーンの振動の位相の逆位相とする。これにより、スクリーンから発生する低周波音は振動板１３から発生する低周波音により相殺される。
【００３２】
（第７の実施の形態）
図１３は、第７の実施の形態に係る振動ふるいを示す模式図である。
本実施の形態は、第５の実施の形態の振動板に、さらに直交する振動板を付加したものである。即ち、門形のサポート７０にはリンク５２，５２が回転可能に支持されている。リンク５２，５２の下端は加振体５又は枠体１に連結され、リンク５２，５２の上端は振動板７１に連結されている。振動板７１は略水平方向に延びる振動板７１Ａと略垂直方向に延びる振動板７１Ｂとから構成されている。
【００３３】
本実施の形態によれば、振動ふるいが矢印方向に振動すると、振動板７１も同一周波数でかつ逆位相で矢印方向に振動する。スクリーンから発生する垂直方向の低周波音は、振動板７１Ａから発生する逆位相の低周波音により相殺され、スクリーンから発生する水平方向の低周波音は、振動板７１Ｂから発生する逆位相の低周波音により相殺される。
図１３に示す例においては、振動の伝達は、リンク方式を示したが、クランク方式、スプリング方式など第１乃至第６の実施形態のいずれであってもよい。
【００３４】
（振動板の実施の形態）
図１４は、第１乃至第６の実施の形態に使用される振動板の斜視図である。
振動板１００は、複数の角形断面を有する部材によって格子状に形成された剛性を有する構造体１０１と、構造体１０１の１面に接合された板状体１０２とから構成されている。構造体１０１は、木材や、アルミニウム等の軽量金属から形成され、板状体１０２は、アルミニウム等の軽金属の薄板、又は紙、樹脂、織布等のフィルム状材料から形成されている。この場合、フィルム状材料は、太鼓の皮のように張力を与えて用いるのが好ましい。
本発明では、振動板は、純粋に振動を発生するだけの機能があればよく、処理物の集積、搬送には兼用していない。すなわち、空気に振動を与えるだけの作用があればよく、このため振動板を軽量化することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は以下に列挙する効果を奏する。
▲１▼振動板を設置し、該振動板を加振体の回転軸又は振動ふるい本体に伝達手段を介して連結したため、低周波音を抑制するためのみに使用される別途の起振機等の駆動装置を設置する必要がない。
▲２▼振動板と加振体の回転軸又は振動ふるい本体とを、クランクやスプリング等の機械的な伝達手段を介して連結しているため、振動板の振動数はスクリーンの振動数と完全に一致し、しかも容易に振動板をスクリーンに対して逆位相で振動させることができる。したがって、複雑な制御装置を設ける必要がない、
▲３▼振動板は、逆位相の低周波で振動するだけの役割であり、他のシュートなどの機能を兼用していないので、それ自体が振動に耐えるだけの強度があればよい。したがって、振動板を軽量化することができる。
▲４▼振動板の軽量化とともに、別途の駆動装置を必要としないこと、それを駆動する制御装置を必要としないことなどにより、振動ふるいのトータル消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動ふるいの第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る振動ふるいの第１の実施の形態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるクランクの詳細を示す図である。
【図４】本発明に係る振動ふるいの第２の実施の形態を示す正面図である。
【図５】本発明に係る振動ふるいの第２の実施の形態を示す側面図である。
【図６】本発明に係る振動ふるいの第３の実施の形態を示す正面図である。
【図７】本発明に係る振動ふるいの第３の実施の形態を示す側面図である。
【図８】本発明に係る振動ふるいの第４の実施の形態を示す正面図である。
【図９】本発明に係る振動ふるいの第４の実施の形態を示す側面図である。
【図１０】本発明に係る振動ふるいの第５の実施の形態を示す正面図である。
【図１１】本発明に係る振動ふるいの第５の実施の形態を示す側面図である。
【図１２】本発明に係る振動ふるいの第６の実施の形態を示す側面図である。
【図１３】本発明に係る振動ふるいの第７の実施の形態を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１乃至第６の実施の形態に使用される振動板の斜視図である。
【符号の説明】
１枠体
２支持スプリング
３支持脚
４Ａ，４Ｂ，４Ｃスクリーン
５加振体
６回転軸
７ベルト
８モータ
１１，４６支柱
１２，４７支持スプリング
１３，４５，７１，１００振動板
１４，４０クランク
１５，４３連接棒
１７偏心輪
１９外輪
２１，４１駆動軸
２２，４２タイミングベルト
３１第１軸
３３第２軸
３５第３軸
３２，３６ユニバーサルジョイント
５１サポート
５２リンク
５３，６２，６３スプリング
６１支持体
１０１構造体
１０２板状体

Claims

枠体と枠体内に配置されたスクリーンと枠体に固定された加振体とを備えた振動ふるいにおいて、振動ふるいの近傍に振動板を設置し、前記加振体の回転軸と前記振動板とを伝達手段を介して連結し、前記振動板に前記スクリーンの振動と逆位相の振動を付与するようにしたことを特徴とする振動ふるい。
前記伝達手段は、前記加振体の回転軸の回転を往復動に変換するクランクと連接棒とからなることを特徴とする請求項１記載の振動ふるい。
前記クランクは、前記加振体の回転軸に設けられていることを特徴とする請求項２記載の振動ふるい。
前記クランクは、前記加振体の回転軸とは別の振動板駆動軸に設けられ、前記振動板駆動軸と加振体の回転軸とはタイミングベルトにより連結されていることを特徴とする請求項２記載の振動ふるい。
前記伝達手段は、前記加振体の回転軸に継ぎ手を介して結合された静止系の第１軸と、該第１軸とタイミングベルトで結合された静止系の第２軸と、該第２軸に継ぎ手を介して結合された静止系の第３軸と、該第３軸に設けられたクランクと、該クランクと前記振動板とを結合する連接棒とからなることを特徴とする請求項１記載の振動ふるい。
枠体と枠体内に配置されたスクリーンと枠体に固定された加振体とを備えた振動ふるいにおいて、振動ふるいの近傍に振動板を設置し、前記枠体又は加振体と前記振動板とを伝達手段を介して連結し、前記振動板に前記スクリーンの振動と逆位相の振動を付与するようにしたことを特徴とする振動ふるい。
前記伝達手段は、リンクからなることを特徴とする請求項６記載の振動ふるい。
前記伝達手段は、スプリングからなることを特徴とする請求項６記載の振動ふるい。
前記振動板は、略水平方向に延びる板状体から構成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動ふるい。
前記振動板は、略垂直方向に延びる板状体から構成されることを特徴とする請求項９記載の振動ふるい。
前記振動板は、略水平方向に延びる部分と略垂直方向に延びる部分とを有した板状体から構成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動ふるい。
前記振動板は、剛性のある構造体と、構造体に接合された板状体とからなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の振動ふるい。
前記板状体は、張力を与えたフィルム状材料からなることを特徴とする請求項１２記載の振動ふるい。