JP3969210B2 - 汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場または浄水場などで使用される汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置に係り、特にプラスチック製チェーンの歯飛びを防止し検出する場合に好適なチェーン歯飛び防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に下水処理場や浄水場においては、汚泥が混入している流入水を一旦沈澱槽に導入し、流入水に含まれている汚泥を沈澱させ分離している。沈殿した汚泥は、沈澱槽底部に設置した汚泥掻寄機によって沈澱槽底部の一側部に設けた汚泥ピット内に集泥した後、沈澱槽外へ排出し処理するようにしている。
【０００３】
汚泥掻寄機は、複数の掻寄板を一方向に移動させることにより汚泥を掻き寄せる。すなわち、沈殿槽の対面する両側面には、周回チェーンが配置されており、２条のチェーンに掻寄板の両端を取り付け、このチェーンを駆動させることにより、沈殿槽底部に沿って掻寄板を滑走させ、沈殿した汚泥を掻き寄せて汚泥ピットに送り込む。汚泥ピット内に掻き寄せられた汚泥は、ポンプによって定期的に排出される。また、汚泥を掻き寄せた掻寄板は、側面を周回するチェーンに案内されて上方に方向転換し、汚泥を掻き寄せる方向と逆進して沈殿槽水面を移動する。
【０００４】
このような汚泥掻寄機の構成部材をプラスチック材料により形成し、軽量化と耐食性を向上させたものが知られている。これは掻寄板、チェーン、およびスプロケットをプラスチック製とし、軽量化によって駆動力の軽減を図るとともに、耐食性を向上させるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、プラスチックで形成されたチェーンや掻寄板は軽量であるため、水中では浮力が生じ、沈殿槽の水面付近を移動する際に浮き易くスプロケットから外れ易い。特に、チェーンの駆動スプロケット部分の負荷が小さいチェーン出側において、チェーンとスプロケットとの巻掛け範囲からチェーンが外れて歯飛びが生じ易い状態にある。このような歯飛びが発生すると、２条のチェーンによって案内される掻寄板が、進行方向に対して斜行する状態となる。掻寄板が斜行した状態のまま滑走すると、掻寄板の両側面に配置されたチェーンに加わる負荷が均等ではなくなり、ついにはチェーンの破断に至ってしまう。チェーンが破断すると、装置の破損につながるため、これを早期に発見して、修理を行う必要がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目し、チェーンの歯飛びを防止し、さらには歯飛びの可能性を事前に検知することができるチェーン歯飛び防止装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置は、掻寄板を周回させるためのチェーンを巻き掛けるスプロケットの入り側または出側に前記チェーンに当接するチェーンガイドを設け、当該チェーンガイドは前記チェーンをスプロケットの中心方向に押圧する押さえ手段と、当該押さえ手段における押さえ高さ位置を変位可能とする位置調節手段とからなることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置は、掻寄板を周回させるためのチェーンを巻き掛けるスプロケットの入り側または出側に前記チェーンに当接するチェーンガイドを設け、当該チェーンガイドは前記チェーンをスプロケットの中心方向に押圧する押さえ手段と、当該押さえ手段を上下方向、チェーン送り方向、幅方向に対して変位可能とする第２位置調節手段とからなる構成とすることができる。
【０００９】
なお、前記チェーンガイドは、前記押さえ手段を前記チェーンに弾圧付勢する付勢手段を設けてなり、当該付勢手段により前記押さえ手段を前記押さえ位置から変位可能に取り付け、この位置変位を検出するセンサを設けることができる。
【００１０】
【作用】
上記構成により、チェーンはチェーンガイドに設けた押さえ手段によってスプロケット面に押圧されることから、チェーンをスプロケットに密着させることが可能となる。また押さえ手段の押さえ位置は、位置調節手段によって位置変位可能であり、スプロケットにチェーンを巻掛ける際に良好な位置にてチェーンを押さえることが可能となり、これによりチェーンの歯飛びを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置の具体的実施形態を、図面を参照して、詳細に説明する。図１は本実施形態に係るチェーン歯飛び装置の説明図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図、図２は、沈殿槽における汚泥掻寄機の配置を示す概略図、図３は本発明に係るスプロケットとチェーンの係合状態の説明図である。
【００１２】
下水処理場や浄水場などの水処理施設では、汚水を沈殿槽１に導入し、ここで汚泥と水とに分離させている。汚水に含まれる汚泥は、沈殿槽１の底部に沈殿し、沈殿槽１の内部に配置された汚泥掻寄機２によって汚泥ピット３に集積される。
【００１３】
図２に示すように、汚泥掻寄機２は、沈殿槽１の対面する両側面に周回チェーン４が設けられ、２条の周回チェーン４には、複数の掻寄板５が橋渡しされている。前記周回チェーン４には、スプロケット６を介して駆動力が与えられている。周回チェーン４は、沈殿槽１底部を汚泥ピット３に向かう方向に移動した後、上方に方向転換して、沈殿槽１の水面付近を底部の進行方向と逆に移動し、沈殿槽１内部を周回する。従って、掻寄板５は、沈殿槽１底部を滑走移動することによって、底部の汚泥を掻き寄せて汚泥ピット３に集積し、その後周回チェーン４に案内されて上方に周回し、沈殿槽１の水面付近に発生するスカムを掻き寄せて再び底部へと戻るサイクル運動を行う。
【００１４】
スプロケット６は、図３に示すように、２枚の円盤１０が対面するように平行に配置され、これらの円盤１０の中心同士を中心軸となるボス７で連結している。円盤１０の外周には、複数の取付孔１２が等ピッチで設けられており、それぞれの取付孔１２には送りピン１４が掛け渡されて取り付けられる。すなわち、スプロケット６の歯にあたる部分が、送りピン１４によって形成される。このようなスプロケット６は、沈殿槽１の前後上下に４箇所設けられ、これを１セットとして左右の両側面に１セットずつ配置し、合計で８箇所に設けられる。１条の周回チェーン４が巻きかけられるスプロケットの内、一箇所のスプロケット６Ａは駆動スプロケットとされ、その中心軸には駆動軸８が挿入され、モータ９により回転力が付与されている。
【００１５】
前記スプロケット６の取付孔１２は、円盤１０の外周に予備の取付孔１２Ａ、１２Ｂをセットにして穿孔しておくことにより、送りピン１４にかかる負荷によって取付孔１２が破断した際に、送りピン１４の取付位置を変更することにより円盤１０を再度利用することができる。また、本実施形態では、このようなスプロケット６をプラスチック材にて形成している。これにより、鋼材よりも軽量で耐食性に優れたスプロケット６を提供できる。
【００１６】
周回チェーン４は、複数のセグメント１８を無端状に連結した構成である。前記セグメント１８は、前記スプロケット６の送りピン１４と係合するような略Ｌ字型の係合段部１６を有し、長手方向の両端にはセグメント同士をピン連結する連結部１９が設けられている。前記係合段部１６の高さは、送りピン１４の外周半径と同程度とする。係合段部１６はセグメント１８の幅全体にわたって形成し、この時セグメント１８の幅を送りピン１４の長さと同程度かまたは多少短く形成する。セグメント１８の長手方向の長さは、セグメント１８同士を連結した時に、係合段部１６の相互距離がスプロケット６の送りピン１４のピッチ間隔と等しくなるような長さとする。このようなセグメント１８は、プラスチック材によって形成されている。
【００１７】
このような周回チェーン４には、沈殿槽１の汚泥を掻き寄せる複数の掻寄板５が等間隔に取り付けられている。掻寄板５は、プラスチック材からなり、沈殿槽１底部の横断面とほぼ等しい長さを有した断面略コの字型に形成される。図１（２）に示すように、掻寄板５は、連結材２０を介して周回チェーン４に取り付けられる。連結材２０としては、一辺の長さがチェーン幅の約１／３程度の角柱を使用している。このように、連結材２０を周回チェーン４と掻寄板５との間に取り付けることにより、両者の間に間隙ができ、後述するチェーンガイド２４を設置する際に、この間隙を活用することが可能となる。なお、連結材２０として、円柱を使用することもできる。
【００１８】
ところで、前述の周回チェーン４、スプロケット６、掻寄板５は、プラスチック材で形成されているため、軽量で耐食性に優れているが、水中にこれらの部材を配置した場合に、浮力が生じて浮きやすくなる。特に、沈殿槽１の上方に配置され、垂直方向に立ち上がった周回チェーン４を水平方向へ方向転換させる駆動スプロケット６Ａにおいて、周回チェーン４が巻掛けられる出側では、チェーン４に加わる張力が急激に低減するため、スプロケット６Ａの巻掛け範囲から周回チェーン４が浮き上がり、周回チェーン４とスプロケット６Ａとの係合が外れて歯飛びが生じることが考えられる。そこで、本実施形態では、沈殿槽１上部に設けられたスプロケット６Ａに対して、周回チェーン４の歯飛びを防止し、かつ周回チェーン４が歯飛びする可能性がある場合にこれを検出可能なチェーン歯飛び防止装置２２を設けている。チェーン歯飛び防止装置２２は、上記のように浮力によって周回チェーン４の係合が外れやすい沈殿槽１の上側におけるスプロケット６Ａの出側（上部）に取り付けられる。
【００１９】
図１に示すように、チェーン歯飛び防止装置２２は、周回チェーン４がスプロケット６の巻掛け範囲に密着して係合するように、周回チェーン４をスプロケット６の中心方向（この場合は上から下）に押圧するチェーンガイド２４を設けている。チェーンガイド２４は、チェーンを押さえ位置に押圧する押さえ手段と、このチェーンガイド２４の取り付け位置を変位可能とする位置調整手段とから構成されている。押さえ手段は周回するチェーン４と接触するため、摩擦抵抗なく周回チェーン４の動きに伴って倣い運動できるような構成とすることが好ましい。具体的には、周回チェーン４の幅方向の左右両端に、それぞれ押さえ手段として円筒形状のローラ３２を線接触するように配置する。ローラ３２は、チェーン４側の掻寄板５の移動障害とならないような小さな直径に形成し、周回チェーン４と掻寄板５との間隙に挿入できるものとする。また、ローラ３２の長さは、連結材２０に干渉することなく、周回チェーン４と線接触できる程度のものとする。図１（２）では、周回チェーン４に対するローラ３２の接触範囲は、周回チェーン４の幅の約１／４程度としている。ローラ３２は、自由回転可能にローラホルダ３４に両端支持されて取り付けられる。従って、ローラ３２は、周回チェーンの動きに伴って転がり接触することができる。
【００２０】
ローラ３２は、調節フレーム３６に固定されており、調節フレーム３６にはローラ３２の押さえ位置を変位可能とする位置調節手段が設けられている。具体的には、板材で形成された調節フレーム３６に貫通孔３８を穿孔し、この上面にナット４０が固定されている。ローラホルダ３４の上面には、前記ナット４０と螺状結合可能に形成されたネジ４２を取り付ける。ネジ４２の両端にはフランジ４４を設け、ローラホルダ３４の上面に設けた鉤部４６により、このフランジ４４を保持する構成とする。これにより、ネジ４２を回転させた場合に、ローラホルダ３４はネジ４２の移動に伴ってネジ軸方向に平行移動し、調節フレーム３６に対して上下方向の位置を調整することが可能となる。このように、ネジ４２によってローラホルダ３４を移動させることにより、ローラ３２の押さえ位置を変位させることができる。
【００２１】
ローラ３２の取付位置は、上下方向の押さえ位置だけではなく周回チェーン４の送り方向や幅方向に対しても変位可能とすることが好ましい。そこで、調節フレーム３６を３次元方向に位置調節する第２位置調節手段を設け、これを後述するガイドサポート５０に取り付けている。周回チェーン４の送り方向をＸ、幅方向をＹ、上下方向をＺとすると、図１（１）に示すように、ＸＹＺのそれぞれの面に対して調節板４８Ｘ、４８Ｙ、４８Ｚを配置し、これらの調節板を利用して位置調節を行うことができる。なお、Ｚ方向は前述したネジ４２および調節フレーム３６によって位置調節が可能であるが、調節板４８Ｚを設けることによって調節幅を広げることができる。
【００２２】
それぞれの方向に対する位置調節は、Ｘ方向の位置（送り方向位置）を調節する場合には、調節板４８Ｘに穿孔した縦長のボルト孔５２の範囲内で、調節版４８を位置調整し、周回チェーン４とスプロケット６とが良好な状態で係合する位置で、調節板４８Ｘとガイドサポート５０をボルト５４で固定すればよい。また、Ｙ方向の位置を調節する場合には、調節フレーム３６に設けた雌ネジ部５５に螺合結合したネジ５６の一端５７が、調節板４８Ｙに設けた鉤部５８で回転自在に連結している。従って、このネジ５６を回転することによって、調節フレーム３６のＹ方向位置を調節することができる。さらに、Ｚ方向の位置を調節する場合は、調節板４８Ｚに穿孔した縦長のボルト孔５２Ａの良好な位置で、ボルト５４Ａを固定することによって、調節板４８Ｙの高さを調節することができる。これにより、スプロケット６や周回チェーン４を異なったものに交換した場合にも、調整版４８Ｘ、４８Ｙ、４８Ｚをそれぞれスライドして固定し直すことにより対応することが可能となる。
【００２３】
このような位置調節機構を有するチェーンガイド２４は、沈殿槽１の側面から張り出したガイドサポート５０に取り付けられている。ガイドサポート５０は、スプロケット６の駆動軸と平行になるように片持ち梁状態で一端を沈殿槽１の側壁に固定し、他端が周回チェーン４の巻掛け範囲の出側に配置されるように取り付けられる。本実施形態では、ガイドサポート５０をコの字型に形成することにより強度を確保している。
【００２４】
上記構成により、第１の実施形態に係るチェーンガイド２４は、周回チェーン４を押圧するローラ３２の位置を位置調整手段によって変位させることが可能となる。このようにローラ３２の位置を調整して、周回チェーン４をスプロケット６の巻掛け範囲に良好に係合させる。従って、周回チェーン４は上方向に浮き上がろうとする力がローラ３２によって抑止されていることにより、スプロケット６との係合位置から外れることがなくなり歯飛びが防止される。
【００２５】
図４に第２の実施形態に係るチェーンガイドおよび位置検出手段の要部詳細図を示す。周回チェーン４を押圧するローラ３２およびローラホルダ３４は、第１の実施形態と同様に構成されている。ローラホルダ３４の上面に取り付けられた摺動軸６２が、板材で形成したフレーム６４の貫通孔６６に挿入され、フレーム６４上面に突出した摺動軸６２にバネ６０が挿入されている。摺動軸６２の少なくともフレーム６４上面から突出する部分がネジ部とされ、このネジ部にナット６８が取り付けられている。このナット６８の位置を上下に調節することによって、ナット６８とフレーム６４上面とに挟まれたバネ６０のスプリング力が変化して、ローラ３２を下方向に付勢する付勢力をコントロールすることができる。また、バネ６０の付勢力を変化させると、ローラ３２の上下位置が変位して平行移動することが可能となる。
【００２６】
なお、汚泥掻寄機２の大きさや駆動力の差などによって、周回チェーン４やスプロケット６を交換する必要が生じた場合に、１つのチェーンガイド２４によって対応できるように、ローラ３２の取付位置を３次元方向に調節可能とすることが好ましい。このような位置調節は、第１の実施形態に示したようなＸＹＺ方向に移動可能な調節版４８Ｘ、４８Ｙ、４８Ｚを設けることによって可能となる。
【００２７】
ところで、第２の実施形態では、チェーン歯飛び検出手段として、周回チェーン４の上下方向の位置を検出する変位センサ７０を設けている。すなわち、摺動軸６２の上端部に設けたフランジ７２の位置変位をフランジ７２の上方に配置した変位センサ７０によって検出する。フランジ７２の上面位置は、変位センサ７０の測距レーザによって常時計測され、この計測値が制御部７４に送信され、予め設定されたフランジの上昇限界の範囲内に収まるかが判定される。たとえば、図４（２）に示すように、スプロケット６と周回チェーン４とが良好な係合状態にある時の変位センサ７０からフランジ７２の上面までの距離をＬとした場合、上昇限界距離は１／２Ｌと定め、この範囲にフランジ７２が上昇した場合、チェーン歯飛びの発生する可能性があるとみなす。
またチェーン歯飛び発生の可能性がある場合に警報器７６が鳴るように設定しておく。なお、警報器７６に代えて、警告灯を点灯させる構成とすることも可能である。
【００２８】
第２の実施形態に係るチェーン歯飛び防止装置の作用は以下の通りである。周回チェーン４をスプロケット６の巻掛け範囲に係合するようにチェーンガイド２４のローラ３２の位置調整を行う。周回チェーン４は、ローラ３２によってスプロケット６に密着するように弾圧付勢され、良好な係合状態が確保されている。この時、変位センサ７０によりチェーンガイド２４に設けられた摺動軸６２のフランジ７２上面の位置を測定し、チェーン歯飛び発生の可能性が生じる位置を設定して制御部７４に記憶させておく。汚泥掻寄機２の駆動中には、摺動軸６２のフランジ７２上面位置は常時計測されている。ここで周回チェーン４がスプロケット６から外れ気味に上昇すると、これに伴ってフランジ上面の位置が上昇する。フランジ７２上面の位置が、予め設定された距離まで上昇すると、警報器７６が作動して作業者にこれを警告する。これにより作業者は、チェーン歯飛び発生を事前に察知することができ、これに対処することでチェーン歯飛びを防止することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は周回チェーンをスプロケットに密着させて巻掛け範囲に係合させるためにチェーンガイドを設けている。チェーンガイドは、周回チェーンをスプロケットの中心に向かう方向に押さえる構成であり、このチェーンガイドにより周回チェーンの浮き上がりが抑止され、チェーン歯飛びの発生を防止することが可能となる。また、付勢手段によりチェーンガイドを周回チェーンに当接させておき、周回チェーンの浮き上がりを位置検出手段によって検出することにより、チェーン歯飛びの生じる可能性を検知することが可能となる。これにより、事前にチェーンガイドの位置調節などの対処をすることができ、チェーン歯飛びの防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態に係るチェーン歯飛び防止装置の説明図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図である。
【図２】 汚泥沈殿槽における汚泥掻寄機およびチェーン歯飛び防止装置の配置を示す概略図である。
【図３】 本発明に係るスプロケットとチェーンの係合状態の説明図である。
【図４】 第２の実施形態に係るチェーン歯飛び防止装置の要部詳細図である。
【符号の説明】
１………沈殿槽、２………汚泥掻寄機、３………汚泥ピット、４………周回チェーン、５………掻寄板、６………スプロケット、７………ボス、８………駆動軸、９………モータ、１０………円盤、１２………取付孔、１４………送りピン、１６………係合段部、１８………セグメント、１９………連結部、２０………連結材、２２………チェーン歯飛び防止装置、２４………チェーンガイド、３２………ローラ、３４………ローラホルダ、３６………調節フレーム、３８、６６………貫通孔、４０、６８………ナット、４２………ネジ、４４、７２………フランジ、４６………鉤部、４８………調節板、５０………ガイドサポート、５２………ボルト孔、５４………ボルト、５５………雌ネジ部、５７………ネジの一端、６０………バネ、６２………摺動軸、６４………フレーム、７０………変位センサ、７４………制御部、７６………警報器。

Claims (3)

1. 掻寄板を周回させるためのチェーンを巻き掛けるスプロケットの入り側または出側に前記チェーンに当接するチェーンガイドを設け、当該チェーンガイドは前記チェーンをスプロケットの中心方向に押圧する押さえ手段と、当該押さえ手段における押さえ高さ位置を変位可能とする位置調節手段とからなることを特徴とする汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置。
2. 掻寄板を周回させるためのチェーンを巻き掛けるスプロケットの入り側または出側に前記チェーンに当接するチェーンガイドを設け、当該チェーンガイドは前記チェーンをスプロケットの中心方向に押圧する押さえ手段と、当該押さえ手段を上下方向、チェーン送り方向、幅方向に対して変位可能とする第２位置調節手段とからなることを特徴とする汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置。
3. 前記チェーンガイドは、前記押さえ手段を前記チェーンに弾圧付勢する付勢手段を設けてなり、当該付勢手段により前記押さえ手段を前記押さえ位置から変位可能に取り付け、この位置変位を検出するセンサを設けたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥掻寄機のチェーン歯飛び防止装置。

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