JP3965998B2 - ツインスクリュー型搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内の雄ロータと雌ロータとを回転させて土砂等のスラリー状物質を搬送するツインスクリュー型搬送装置に係り、特に、礫等の異物を噛み込んでロータの回転がロックしたときにそれを解消できるツインスクリュー型搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、先に、一端に土砂導入口が他端に土砂排出口が形成されたケーシング内に、雄ネジ形状の雄ロータとこれに噛み合う雌ネジ形状の雌ロータとを収容し、各ロータの回転軸を駆動手段により相互に逆回転させてスラリー状の土砂を圧送するツインスクリュー型搬送装置を開発した。この搬送装置の概要を図１および図２を用いて説明する。
【０００３】
ケーシング１内に収容された雄ロータ２および雌ロータ３の回転軸２ａ、３ａは、その両端側が軸受４を介してケーシング１に支持されており、回転自在となっている。各回転軸２ａ、３ａの一端部には、同期ギヤ５がそれぞれキー６を介して装着されており、一方の同期ギヤ５には、駆動ギヤ７が連結されている。そして、駆動ギヤ７は、モータ８（駆動手段）のピニオン９に噛合されている。
【０００４】
この構成によれば、モータ８を駆動することで、各ロータ２、３が同期して相互に逆回転する。これにより、土砂導入口１０からケーシング１内に導かれたスラリー状の土砂が、ロータ２、３とケーシング１内面とで区画される空間１１内をネジ送りされ、土砂排出口１２から排出されることになる。
【０００５】
ところで、かかるツインスクリュー型土砂搬送装置においては、土砂中の礫等の硬質異物が雄ロータ２と雌ロータ３との間隙や各ロータ２、３とケーシング１内面との間隙に噛み込み、ロータ２、３の回転がロックすることがある。そして、モータ８の装備トルクでは、各ロータ２、３を正逆回転させることが不可能となる事態が発生する。
【０００６】
そこで、この対策として、▲１▼モータ８のトルク発生値を変更し、より大きなトルクで各ロータ２、３を正逆回転させ、硬質異物の噛み込み解除を試みる方式や、▲２▼ケーシング１を分解し、ロックの原因となった硬質異物を取り除いた後、再組立して運転を再開する方式が考えられた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲１▼のモータトルク変更方式では、モータ８（電気モータ、油圧ポンプ等）のトルクアップには実際には電源容量やポンプ容量等から決定される上限があり、硬質異物の噛み込みを解除できるトルクが得られない場合がある上、設定変更に時間がかかる。
【０００８】
また、モータ８から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達の経路がモータ８→駆動ギヤ７→同期ギヤ５→キー６→回転軸２ａ、３ａとなっているため、モータ８のトルクアップによってトルク伝達機械部品の負荷荷重が設定値を超えると、各種ギヤ５、７およびキー６等の機械部品の破損を招く。
【０００９】
他方、▲２▼のケーシング分解方式では、ケーシング１の分解作業に時間がかかり、分解のための作業員も必要なためコストが嵩む。また、分解後に、ロータ２、３の回転をロックさせている異物、即ち噛み込み停止の原因となっている異物の発見・特定が困難である。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、機械部品に過負荷をかけることなく且つ短時間・低コストで、異物の噛み込みを解除できるツインスクリュー型搬送装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、一端に導入口が他端に排出口が形成されたケーシング内に、雄ネジ形状の雄ロータとこれに噛み合う雌ネジ形状の雌ロータとを収容し、各ロータの回転軸の一端部に設けられた駆動手段によりこれらロータを相互に逆回転させてスラリー状の物質を搬送するツインスクリュー型搬送装置において、上記各ロータの回転軸の他端部を上記ケーシング外に延出させ、これら回転軸の他端部に、ロータがスラリー状物質中の異物を噛み込んでロックしたときに、上記駆動手段とは別に回転力を与える補助駆動手段をそれぞれ設け、これら補助駆動手段が、延出された回転軸の他端部に固設される回転板と、該回転板の近傍に上記回転軸に対して回転自在に設けられた静止板と、これら静止板と回転板にそれぞれ周方向に所定間隔を隔てて複数設けられた穴と、これら静止板と回転板とを連結・分離すべく上記穴に挿抜されるロックピンと、上記静止板に設けられ径方向外方に延びるアーム部と、このアーム部に設けられ静止板を介して回転板を回動させるためのジャッキとを備えたものである。
【００１２】
本発明によれば、回転軸に、通常運転時に各ロータを回転駆動する駆動手段とは別に、異物の噛み込みを解除するための補助駆動手段を設けたので、噛込解除のための十分なトルクを発生できる。また、通常の駆動手段のトルクを大きくしているわけではないので、その通常の駆動手段から回転軸へのトルク伝達機械部品に、過負荷が加わることはない。また、ケーシングを分解する必要がないので、短時間・低コストで異物の噛み込みを解消できる。
【００１４】
また、通常運転時には、ロックピンを穴から抜き取っておく。これにより、回転板が静止板から切り離された状態で通常の駆動手段によって回転され、スラリー状物質が搬送される。そして、異物を噛み込んでロータの回転がロックしたときには、ロックピンを穴に挿入して、静止板と回転板とを連結し、補助駆動手段によって静止板を回動させる。これにより、異物の噛み込みを解消できる。
【００１６】
また、これら各補助駆動手段が、同期して作動されるものであってもよい。各ロータの噛み合いを適正に保ちつつ、異物の噛み込みを解除できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１８】
図６は、本実施形態に係るツインスクリュー型（土砂）搬送装置ＴＳを二機備えた風力（土砂）搬送機の説明図であり、図６(a)は平面図、図６(b) は側面図である。この風力搬送機は、ツインスクリュー型搬送装置ＴＳの土砂排出圧力およびエアを利用し、浚渫土を埋立地まで搬送するものである。図示するように、ツインスクリュー型搬送装置ＴＳの導入口１０には、浚渫土などの泥状土砂（スラリー状物質）が投入されるホッパ１３が設けられている。ホッパ１３から導入口１０に投入された土砂は、ケーシング１内の後述する雄ロータ２と雌ロータ３とによって軸方向に圧送され、排出口１２から輸送管１４内に排出される。
【００１９】
輸送管１４内に排出された土砂は、ツインスクリュー型搬送装置ＴＳの排出圧力によって圧送され、エアー供給管１５から供給された高圧エアと混合される。この結果、以降、輸送管１４内の土砂は、自然と管長手方向にエア部分と土砂部分とが交互に配置された状態となって、その土砂部分が栓となって搬送装置ＴＳの排出圧力で圧送され、埋立地まで搬送される。このため、搬送装置ＴＳの排出圧力が小さくとも、土砂を遠くまで搬送できるのである。また、土砂は、固化剤注入管１６から注入された固化剤（コンクリート等）がエアによって混合されるため、搬送先にて時効固化する。
【００２０】
上記ツインスクリュー型搬送装置ＴＳについて説明する。図１は平断面図、図２は側断面図、図３は正面図、図４は横断面図である。図１および図２に示すように、このツインスクリュー型搬送装置ＴＳは、一端に導入口１０が他端に排出口１２が形成されたケーシング１を有する。導入口１０には、浚渫土等の泥状土砂（スラリー状物質）が投入されるホッパ１３が取り付けられ、排出口１２には、輸送管１４が接続される。ケーシング１は、上面に導入口１０が設けられた入口ヘッダ室１ａと、側面に排出口１２が設けられた出口ヘッダ室１ｂと、入口ヘッダ室１ａと出口ヘッダ室１ｂとの間に配置された圧送室１ｃと、圧送室１ｃ内のロータ２、３を駆動するためのギヤ収容室１ｄとを有する。ギヤ収容室１ｄと入口ヘッダ室１ａとは、隔壁１７によって仕切られている。
【００２１】
ケーシング１内には、雄ネジ形状の雄ロータ２とこれに噛み合う雌ネジ形状の雌ロータ３とが回転自在に収容されている。雄ロータ２は、回転軸２ａの中央に設けられた太径部２ｃに螺旋状に取り付けられた薄肉フライト２ｂを有し、回転軸２ａの両端側が軸受４を介してケーシング１に支持されている。雌ロータ３は、回転軸３ａの中央に螺旋状に取り付けられた厚肉フライト３ｂを有し、回転軸３ａの両端側が軸受４を介してケーシング１に支持されている。上記薄肉フライト２ｂは、その先端が回転軸３ａまで延出されて厚肉フライト３ｂの間に噛み合い、上記厚肉フライト３ｂは、その先端が太径部２ｃまで延出されて薄肉フライト２ｂの間に噛み合っている。
【００２２】
各ロータ２、３は、ケーシング１の圧送室１ｃ内に位置している。圧送室１ｃは、図４に示すように、各ロータ２、３のフライト２ｂ、３ｂを囲繞する断面瓢箪型の筒体からなり、各フライト２ｂ、３ｂとの間に土砂の圧送空間１１（図１参照）を形成する。従って、図１および図２において、各ロータ２、３の回転軸２ａ、３ａを相互に逆回転すると、圧送空間１１内の土砂がフライト２ｂ、３ｂの先端と圧送室１ｃの内面との間で圧力（土砂圧送圧力）がシールされつつ軸方向に圧送される。各ロータ２、３の回転軸２ａ、３ａは、駆動手段１８によって同期して相互に逆回転される。
【００２３】
駆動手段１８は、図１および図２に示すように、隔壁１７を貫通した各回転軸２ａ、３ａの端部にそれぞれキー６を介して取り付けられ相互に噛合する同期ギヤ５と、一方の同期ギヤ５に固設された駆動ギヤ７と、駆動ギヤ７に噛合されたピニオン９と、ピニオン９を回転駆動するモータ８とを有する。同期ギヤ５、駆動ギヤ７およびピニオン９は、ギヤ収容室１ｄ内に収容されている。モータ８は、各ロータ２、３が土砂を搬送するのに必要な回転トルクに応じて、適宜複数設けられている。
【００２４】
この構成によれば、モータ８を駆動すると、ピニオン９→駆動ギヤ７→同期ギヤ５→キー６を介して各回転軸２ａ、３ａが相互に逆回転され、導入口１０から入口ヘッダ室１ａに投入された泥状土砂が各ロータ２、３によって圧送室１ｃ内を圧送され、出口ヘッダ１ｂの排出口１２から図６に示す輸送管１４内へ排出される。その後、土砂は、既述のようにケーシング１の圧送室１ｃ内において保たれる排出圧力によって輸送管１４内を圧送され、エアー供給管１５の高圧エアおよび固化剤注入管１６の固化剤と混合され、搬送先（埋立地）まで搬送される。
【００２５】
ところで、上記ツインスクリュー型搬送装置ＴＳにおいては、ケーシング１の圧送室１ｃ内における土砂圧送中に、土砂中の礫等の硬質異物が雄ロータ２と雌ロータ３との間隙や各ロータ２、３とケーシング１内面との間隙に噛み込んでロータ２、３の回転がロックし、モータ８の装備トルクでは各ロータ２、３を正逆回転させることが不可能となる事態が発生し得る。
【００２６】
そこで、本実施形態では、各ロータ２、３の回転軸２ａ、３ａに上記駆動手段１８（モータ８等）とは別に回転力を与える補助駆動手段１９を設け、この補助駆動手段１９によって異物の噛み込みによりロックした各ロータ２、３を適宜正逆回転させ、噛み込みロックを解消するようにしている。
【００２７】
補助駆動手段１９は、図１乃至図３に示すように、各ロータ２、３の回転軸２ａ、３ａに、上記駆動手段１８（モータ８等）とは反対側の端部に位置して装備されており、回転軸２ａ、３ａに固設された回転板２０と、回転板２０の近傍にその回転とは切り離して配置され回転軸２ａ、３ａに枢支された静止板２１と、これら静止板２１と回転板２０とを連結・分離すべく静止板２１および回転板２０に穿たれた穴２２、２３に挿抜されるロックピン２４と、ロックピン２４が挿入された状態で静止板２３を回動させるジャッキ２５（回転手段）とを有する。
【００２８】
回転板２０は、図５にも示すように、各回転軸２ａ、３ａの端部に形成された縮径部２ｘ、３ｘに被嵌される円筒部２０ａと、円筒部２０ａの外周に固設された円板部２０ｂとからなる。かかる回転板２０は、固定板２６に挿通されたボルト２７を縮径部２ｘ、３ｘの端面にネジ込むことで、円筒部２０ａが固定板２６と段差部との間に挟持され、回転軸２ａ、３ａに固定される。回転板２０の円筒部２０ａの外周には、滑り軸受２８を介して静止板２１が回転自在に支持されている。
【００２９】
これら回転板２０および静止板２１には、図３に示すように、周方向に所定間隔を隔てて、それぞれ複数の穴２２、２３が穿たれている。いくつかの穴２２、２３には、ロックピン２４が挿抜される。ロックピン２４の本数は、補助駆動手段１９の必要回転トルクに応じて適宜設定される（例えば２本）。各ロックピン２４は、回転軸２ａ、３ａをバランスよく回動させるため、回転軸２ａ、３ａの中心に対して対称に配置される。
【００３０】
静止板２１には、図３に示すように、アーム部２１ａが設けられている。アーム部２１ａとケーシング１の基台２９との間には、静止板２１を回動させる回転手段としてジャッキ２５が介設されている。ジャッキ２５の設置位置は、ジャッキ２５を伸長させたとき静止板２１が回転軸２ａ、３ａの通常回転方向（ロータ２、３で土砂を圧送する方向）と逆方向に回動するように、設定されている。すなわち、各回転軸２ａ、３ａは、通常運転時、図３に実線矢印Ａで示す方向に回転され、ジャッキ２５の伸長によって破線矢印方向Ｂに回転させる。
【００３１】
本実施形態の作用を述べる。
【００３２】
ツインスクリュー型搬送装置ＴＳの通常運転時には、ロックピン２４を穴２２、２３から引き抜き、静止板２１を回転板２０から切り離しておく。すると、静止板２１がジャッキ２５によって回転止された状態で、回転板２０の図３の実線矢印方向Ａへの回転が許容され、駆動手段１８により回転される各ロータ２、３によって土砂が搬送される。このとき、図５に示すように回転板２０の円筒部２０ａに軸受２８を介して支持された静止板２１は、回転板２０の回転に引き摺られて図３の実線矢印方向Ａに回転しようとするが、アーム部２１ａがジャッキ２５に押し付けられて静止されるため、連れ回ることはない。また、この静止板２１は、回転板２０の防護カバーとしても機能する。
【００３３】
運転中、ケーシング１の圧送室１ｃ内にて礫等の硬質異物を噛み込んでロータ２、３の回転がロックしたときには、駆動手段１８のモータ８を一旦停止し、ロックピン２４を各板の穴２２、２３に挿入し、静止板２１と回転板２０とを連結する。そして、ジャッキ２５を伸長させ、静止板２１を回転軸２０の通常回転方向（実線矢印方向Ａ）と逆方向（破線矢印方向Ｂ）に回動させる。すると、ロックピン２４および回転板２０を介して、回転軸２ａ、３ｂが通常回転方向と逆方向に回動し、異物の噛み込みを解除できる。
【００３４】
各ジャッキ２５は同期して伸長させることが好ましい。各ロータ２、３の薄肉フライト２ｂと厚肉フライト３ｂとの適正な噛み合いを保つためである。また、各ジャッキ２５を小刻みに伸縮させて回転軸２ａ、３ａを周方向に揺するようにしてもよい。異物を効果的に噛み合い箇所から外すためである。また、噛み込み解除の発生トルクの増大を図るべく、ジャッキ２５の作動と同期させてモータ８を作動させてもよい。
【００３５】
このように、異物の噛み込みを解除するための補助駆動手段１９（ジャッキ２５等）を、通常運転時に各ロータ２、３を回転駆動する駆動手段１８（モータ８等）とは別に設けたので、モータ８の設定トルクを一切変更することなく、ジャッキ２５によって異物噛込解除のために十分なトルクを発生できる。よって、モータ８の設定トルク変更のための時間を省略できる。また、異物を除去するためにケーシング１を分解する必要がないので、短時間・低コストで異物の噛み込みを解消できる。
【００３６】
また、通常の駆動手段１８のモータ８のトルクを大きくしているわけではないので、そのモータ８から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達機械部品（キー６や各ギヤ５、７等）に、設計荷重を超える過負荷が加わることはない。よって、それらトルク伝達機械部品（キー６や各ギヤ５、７等）の破損を回避できる。
【００３７】
すなわち、回転軸２ａ、３ａの一端に通常の駆動手段１８（モータ８等）を設けると共に他端に補助駆動手段１９（ジャッキ２５等）を設けて、モータ８から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達経路と、ジャッキ２５から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達経路とを別個に設定しているため、ジャッキ２５から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達経路のトルク伝達機械部品（各ギヤ２０、２１、ピン２４等）の強度を、モータ８から回転軸２ａ、３ａへのトルク伝達経路のトルク伝達機械部品（キー６や各ギヤ５、７等）とは別に強度設計できる。
【００３８】
また、図３に示すように、ロックピン２４が挿入される穴２２、２３を、静止板２１および回転板２０の周方向に所定間隔を隔ててそれぞれ複数設定したので、異物の任意の噛み込み位置（ロータ２、３の任意のロック位置）に対応でき、またジャッキ２５のストロークも短くできる。
【００３９】
なお、ロックピン２４は、シリンダ等のアクチュエータ（図示せず）によって遠隔操作で穴２２、２３に挿入するようにしてもよい。この場合、ジャッキ２５を遠隔操作で適宜伸縮させつつ、アクチュエータでピン２４を押し込むようにし、穴２２、２３のずれに対応する。
【００４０】
また、上記補助駆動手段１９は、静止板２１と回転板２０とをロックピン２４で係脱するものに限られることはなく、静止板２１と回転板２０との間にこれらを係脱するクラッチ（ドグクラッチ等）を介設したものであってもよい。また、上記ジャッキ２５の代わりに静止板２１を回転させるモータを設け、これを回転手段としてもよい。
【００４１】
また、上記ツインスクリュー型搬送装置ＴＳの被搬送物質は、浚渫土（泥状土砂）に限られず、空気や水等の流体に礫や金属片等の硬質異物が混合されたスラリー状物質であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るツインスクリュー型搬送装置によれば、機械部品に過負荷をかけることなく且つ短時間・低コストで、異物の噛み込みを解除できる十分なトルクを回転軸に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るツインスクリュー型搬送装置の平断面図である。
【図２】上記ツインスクリュー型搬送装置の側断面図（図１のII-II線断面図）である。
【図３】上記ツインスクリュー型搬送装置の正面図（図２のIII-III線矢示図）である。
【図４】上記ツインスクリュー型搬送装置の横断面図（図１のIV-IV線断面図）である。
【図５】上記回転補助装置の平断面図である。
【図６】上記ツインスクリュー型搬送装置を備えたた風力搬送機の説明図であり、図６(a)は平面図、図６(b)は側面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 雄ロータ
２ａ 回転軸
３ 雌ロータ
３ａ 回転軸
１０ 導入口
１２ 排出口
１８ 駆動手段
１９ 補助駆動手段
２０ 回転板
２１ 静止板
２２ 穴
２３ 穴
２４ ロックピン
２５ ジャッキ
ＴＳ ツインスクリュー型搬送装置

Claims (2)

1. 一端に導入口が他端に排出口が形成されたケーシング内に、雄ネジ形状の雄ロータとこれに噛み合う雌ネジ形状の雌ロータとを収容し、各ロータの回転軸の一端部に設けられた駆動手段によりこれらロータを相互に逆回転させてスラリー状の物質を搬送するツインスクリュー型搬送装置において、上記各ロータの回転軸の他端部を上記ケーシング外に延出させ、これら回転軸の他端部に、ロータがスラリー状物質中の異物を噛み込んでロックしたときに、上記駆動手段とは別に回転力を与える補助駆動手段をそれぞれ設け、これら補助駆動手段が、延出された回転軸の他端部に固設される回転板と、該回転板の近傍に上記回転軸に対して回転自在に設けられた静止板と、これら静止板と回転板にそれぞれ周方向に所定間隔を隔てて複数設けられた穴と、これら静止板と回転板とを連結・分離すべく上記穴に挿抜されるロックピンと、上記静止板に設けられ径方向外方に延びるアーム部と、このアーム部に設けられ静止板を介して回転板を回動させるためのジャッキとを備えたことを特徴とするツインスクリュー型搬送装置。
2. 上記各補助駆動手段が、同期して作動される請求項１記載のツインスクリュー型搬送装置。

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