JP3996088B2 - Sediment drilling suction device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土砂中の埋設物を損傷することなく土砂を掘削する土砂掘削吸引装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
土砂を掘削する装置としては、パワーショベルやオーガ等のように機械的に掘削するものが主に用いられているが、土砂中に埋設物がある場合には、埋設物を損傷しないで掘削するために、圧縮空気を利用した掘削方法が採用されている。
【0003】
この掘削方法は、掘削ノズルを介して圧縮空気を土砂に吹き付けてその表面を崩した後、吸引ノズルを介して土砂を吸引して掘削する方法である。従来、掘削ノズルと吸引ノズルはそれぞれ独立して別々に設けられており、圧縮空気の吹き付けと土砂の吸引は別個に行わなければならないので効率が悪いものであった。特に、遠隔で操作を行わなければならない場合には、各ノズルに対して作動装置を設ける必要があり、作業効率及び操作性の悪化を招いていた。
【0004】
そこで近年では、土砂に圧縮空気を吹き付けるための掘削ノズルと、土砂を吸引するための吸引ノズルとを一体的に設けた装置が用いられるようになってきている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
特許文献1の装置は、吸引筒の内周縁部に設けられた掘削ノズルより圧縮空気を吹き付け、吸引筒の中心側より突き崩された土砂を吸引するようにしたことによって、地中深くへ土砂を掘り下げていくものである。
【0006】
【特許文献1】
特許第2901733号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、埋設物を発掘する場合等には、水平方向に均一的に土砂を掘削するために吸引筒を横移動させながら掘削することが求められる。しかし、上述の装置では、圧縮空気を地面に吹き付けるための掘削ノズルが吸引筒の内周縁部に設けられているため、移動方向後方の掘削ノズルから吹き出される圧縮空気は、無駄になってしまうといった問題があった。
【0008】
そこで、吸引筒の内側で移動方向前方のみに掘削ノズルを設けることが考えられるが、これでは、横移動が一方向に限定されてしまうといった問題が新たに発生する。
【0009】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、横移動するのに際して自由に往復移動しながら掘削ができる土砂掘削吸引装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、その地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の外側にヘッダを設け、該ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルを接続すると共に、掘削ノズルを、上記吸引筒の断面中心まで延出してから垂下するように構成したものである。
【0011】
請求項2の発明は、上記掘削ノズルが、上記ヘッダに接続され上記吸引筒の断面中心まで延出する延出部と、その延出部の先端に繋がる所定長さの垂直部とで構成されたものである。
【0012】
請求項3の発明は、掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の下部に外側に張り出す拡径部を形成し、その拡径部の外側の上記吸引筒の移動方向前後にヘッダをそれぞれ設け、各ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルをそれぞれ接続すると共に、各掘削ノズルを、上記吸引筒内の拡径部まで延出してから垂下するように構成し、上記前後の各掘削ノズルを移動方向前方の掘削ノズルのみで圧縮空気の吹き付けを行うように構成したものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
図2に示すように、本実施の形態に係る土砂掘削吸引装置1は、地面2に臨んで設けられる空気掘削機本体3と、空気掘削機本体3で吸引された土砂と空気を分離させる土砂分離槽4と、その土砂分離槽4を通して空気掘削機本体3から空気を吸引する吸引装置5と、空気掘削機本体3に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ6とを備えている。
【0015】
空気掘削機本体3と土砂分離槽4、土砂分離槽4と吸引装置5はそれぞれ吸引ホース7を介して接続されている。空気掘削機本体3とコンプレッサ6は圧縮空気ホース8を介して接続されている。
【0016】
吸引装置5は、土砂分離槽4からの空気中に残るダストを除去するフィルタ9と、空気掘削機本体3の先端から空気を吸引するためのブロワ11とを備えている。フィルタ9の下部には、除去されたダストを排出するためのスクリュコンベヤ(図示せず)が設けられている。
【0017】
図中、12は、空気掘削機本体3や吸引ホース7の内部を洗浄するための洗浄水16を溜める洗浄水回収槽を示す。洗浄水回収槽12には、空気掘削機本体3に繋がる給水ホース13が接続され、給水ホース13の途中には洗浄水16を空気掘削機本体3内に供給するためのポンプ14が設けられている。洗浄水回収槽12には、土砂分離槽4に繋がる回収ホース15が接続されており、洗浄時に空気掘削機本体3と吸引ホース7の内部を流れた洗浄水16を土砂分離槽4を通して回収するようになっている。
【0018】
図1に示すように、空気掘削機本体3は、掘削すべき地面2上に略垂直に立設される筒体状に形成した吸引筒21と、この吸引筒21内に設けられ地面2に向けて圧縮空気を吹き付ける掘削ノズル22とを備えている。空気掘削機本体3は、掘削ノズル22から吹き出された圧縮空気で地面2の土砂を崩すと共に、吸引筒21の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削するようになっている。
【0019】
吸引筒21の下部21bは、断面が例えば一辺約100mmの正方形状に形成されている。吸引筒21の上端には、ねじ込み金具23が設けられており、吸引筒21はねじ込み金具23を介して吸引ホース(図2参照)7に接続されている。なお、吸引筒21の下部21bは掘削する土砂に応じて形状を変えられるように、取替可能となっている。
【0020】
ところで、本実施の形態は、吸引筒21の側壁の外側にヘッダ24を設け、このヘッダ24に圧縮空気を吹き出すための掘削ノズル22を接続すると共に、その掘削ノズル22を、吸引筒21の断面中心まで延出してから地面2に向かって垂下するように構成したことを特徴とする。
【0021】
掘削ノズル22は、ヘッダ24に接続され吸引筒21の断面中心まで延出する延出部22bと、その延出部22bの先端に繋がる所定長さの垂直部22cとで構成されている。垂直部22cの先端には、ノズルチップ22dが設けられている。ノズルチップ22dは、内径φ8mmやφ10mm程度のものが用いられ、掘削する土砂に応じて内径を変えられるように、取替可能となっている。
【0022】
垂直部22cは少なくともノズル径の5倍以上の長さとなっている。掘削ノズル22の先端は、吸引筒21の下端と略同等の高さになるように配置されている。
【0023】
延出部22bは、吸引筒21の側壁を貫通して内部に挿入されている。延出部22bは、ヘッダ24と垂直部22c間を略直線状に結んでおり、ヘッダ24から掘削ノズル22先端までの長さが最短になるように構成されている。
【0024】
掘削ノズル22は複数(本実施の形態では3個)設けられており、複数の延出部22bが、ヘッダ24を介してコンプレッサ6から延びる圧縮空気ホース8に接続されている。各掘削ノズル22は、吸引筒21の内部でその内周面の一辺に対して平行になるように横方向に直線状に整列されている。ノズルチップ22dは、地面2に対して垂直に圧縮空気を吹き付けるように真下に向いて設けられている。
【0025】
吸引筒21には、洗浄水(図2参照)16の給水ホース13が接続され、洗浄時に吸引筒21の内部に洗浄水16を供給するようになっている。給水ホース13は、圧縮空気ホース8側にも延出して接続されており、掘削ノズル22にも洗浄水16を供給して洗浄するようになっている。給水ホース13と圧縮空気ホース8間には電磁弁25が設けられており、掘削ノズル22への圧縮空気と洗浄水16の供給を切り替えるようになっている。
【0026】
吸引筒21の側部には、マニプレータやパワーショベル等のアームの先端を接続するためのブラケット26が設けられており、マニプレータやパワーショベルを移動させることによって、空気掘削機本体3を移動させるようになっている。本実施の形態では、空気掘削機本体3は、掘削ノズル22の整列方向に対して直交する方向に横移動させる。
【0027】
吸引筒21の下端に、吸引筒21と地面2間を覆うブラシ部材31を設けられている。ブラシ部材31は、カーボン等からなる線条体32を所定の厚さになるように平面状に束ねて形成されている。線条体32は、その上端を二枚のプレート33で挟み込むことによって束ねられている。ブラシ部材31は吸引筒21の辺方向に分割して形成されている。具体的には、ブラシ部材31は、吸引筒21の一辺の長さ相当に形成され、吸引筒21下端の外周四面にプレート33を気密に当接させてボルト等を介して固定されている。
【0028】
ブラシ部材31は、高さが約100mmに形成されており、吸引筒21の下端が地面から100mmの高さより若干低くなるように、すなわちブラシ部材31の下端が常に地面2に接触するように、空気掘削機本体3が支持される。
【0029】
ブラシ部材31の外周側には、掘削して低下した土砂とブラシ部材31の下端間の隙間を覆いつつ所定量の空気を通過させる延長被覆部材34が上下移動自在に設けられている。
【0030】
延長被覆部材34は、吸引筒21の辺方向に分割して形成されている。具体的には、延長被覆部材34は、吸引筒21の一辺の長さ相当に形成されて、吸引筒21の4つの各面毎に設けられることとなる。
【0031】
延長被覆部材34は、例えば厚さ10mm程度の天然ゴムのゴム板35にて構成され、下端に縦方向に延びるスリット(図示せず)が所定ピッチで形成されている。ゴム板35は、スリット間部分が適度に吸引筒21の内側に捲れることによって、所定量の空気を吸引筒21の内部に流れ込ませることができる。
【0032】
ゴム板35の上部にはこれを把持する把持部37が形成され、その上部に上下方向に延びるロッド38が設けられている。
【0033】
吸引筒21の側面には、ロッド38が摺動自在に挿通する穴を有する把持部41が設けられており、ロッド38を上下移動自在に支持するようになっている。
【0034】
ロッド38の上部には、延長被覆部材34を上下移動させるための伸縮シリンダ45が設けられている。伸縮シリンダ45は吸引筒21の側面にブラケット46を介して支持されている。吸引筒21の各面に設けられた伸縮シリンダ45はそれぞれ個別に伸縮可能であり、各延長被覆部材34は個別に上下動自在となっている。
【0035】
掘削ノズル22に圧縮空気を送る圧縮空気ホース8には、ダイヤフラムバルブ47が設けられており、このダイヤフラムバルブ47の開閉時間を設定することによって、圧縮空気の吹き出し時間を調整するようになっている(例えば1sec毎に0.1sec吹き出す)。
【0036】
上記構成の土砂掘削吸引装置1で、土砂を掘削するには、まず、延長被覆部材34を上昇させて、延長被覆部材34の下端とブラシ部材31の下端とを同じ高さにしておき、ブラシ部材31の下端が掘削すべき地面2に接するように空気掘削機本体3をマニプレータやパワーショベル等で移動させてセットする。
【0037】
そして、吸引装置5及びコンプレッサ6を駆動させて、地面2の掘削を開始する。吸引筒21の吸引流量は60m3/minで掘削ノズル22の掘削圧力は0.7MPaに設定されている。このとき、本実施の形態では、ヘッダ24を吸引筒21の外側に設けたことによって、吸引筒21内の吸引断面の減少を最小限(掘削ノズル22の断面のみ)に抑えることができるので、ヘッダ24が吸引筒21内部にある場合と比較して、吸引力の低下を大幅に抑えることができる。また、吸引された土砂が掘削ノズル22等に当たって落下するのを最小限に抑えることができる。
【0038】
さらに、ヘッダ24と掘削ノズル22の垂直部22cを延出部22bで略直線状に結んでいるので、ヘッダ24と掘削ノズル22先端間の距離を最短とすることができ、地面2に吹き付ける圧縮空気の圧力低下を最小限に抑えられる。
【0039】
ブラシ部材31は、吸引筒21と地面2の隙間を覆いつつ所定量の空気を通過させるので、ブラシ部材31が地面2に接していれば、効率的に土砂が吸引されることとなり、従来のように吸引筒21と地面2との高さ調整をシビアに行わなくても吸引効率が低下することはなく、マニプレータやパワーショベル等の操作も簡単なものになる。さらに、掘削ノズル22から吹き出された圧縮空気によって土砂が吸引筒21の外部に吹き飛ばされるのをブラシ部材31によって防止できるので、吸引効率が向上する。
【0040】
また、ダイヤフラムバルブ47によって掘削ノズル22から圧縮空気は間欠的に吹き出されるので、吹き上げられた土砂が効率的に吸引筒21から吸引される。これは、間欠的に吹き出すことによって、地面2表面から上方に巻き上がった土砂が周囲や下方に吹き飛ばされなることがなく、吸引筒21の吸引口に近づくためである。
【0041】
そして、マニプレータやパワーショベル等を作動させて、空気掘削機本体3を掘削ノズル22の整列に対して直交する方向に横移動させる。このとき、掘削ノズル22が進行方向に対して幅広に地面2を掘削するので、掘削残しが発生せず、地面2を均一的に掘削できる。また、掘削ノズル22が吸引筒21の内部に一体的に収容されているので、操作性が良く、遠隔操作であっても容易に作業を行うことができる。
【0042】
掘削が進行すると、図1に示すように、横移動した後方に溝48が形成されるので、ブラシ部材31の下部には隙間が発生するが、ここで、その部分の延長被覆部材34を下降させて隙間を塞ぐ。延長被覆部材34は、下部にスリットが所定ピッチで設けられているので、隙間を塞ぎつつも、スリット間のゴム板35が適度に捲れ、所定量の空気を吸引筒21の内部に取り込むことができ、効率的な土砂の吸引が可能となる。
【0043】
掘削が進行して、吸引筒21がマニプレータまたはパワーショベルの移動端まで進むと、掘削した溝48の幅分、吸引筒21を進行方向の直交方向へとずらして、逆方向へと横移動を始める。このとき、本実施の形態によれば、掘削ノズル22が吸引筒21の断面中央に位置しているので、掘削時の横移動の方向性を有しない。従って、吸引筒21を回転させなくても往復移動が可能となり、作業性が非常に向上する。また、掘削ノズル22が吸引筒21の断面中央に設けられたことによって、圧縮空気によって吹き飛ばされた土砂が吸引筒21外部へと飛び出すことはない。
【0044】
延長被覆部材34は、横移動される方向の側面側にも設けられているので、逆方向へと移動しながら既に溝状に掘削された部分の横を掘削するときに、側面側に発生する隙間を塞ぐことができるので、常に効率的な土砂の吸引を行うことができる。
【0045】
なお、上記実施の形態では、延長被覆部材34をゴム板35で構成しているが、これに限られるものではなく、ブラシ部材や他の可撓性を有する材料で形成してもよい。
【0046】
また、上記実施の形態では、吸引筒21に固定されたブラシ部材31の外側に延長被覆部材34を設けているが、ブラシ部材自体を上下移動可能に設けて、延長被覆部材を設けない構造としてもよい。
【0047】
さらに、延長被覆部材34を上下移動させる伸縮シリンダ45の代わりに、延長被覆部材34を下方に付勢するバネ部材をロッド38に設けて、延長被覆部材34の下端が地面2に常に接するようにしてもよい。
【0048】
また、延長被覆部材34を、錘または自重により下降させ、地面2に追従させるようにしてもよい。
【0049】
図3は、本発明に係る土砂掘削吸引装置の好適な他の実施の形態を示した側面図である。
【0050】
本実施の形態では、吸引筒21の下部21bに、外側に張り出す拡径部51が形成されている。拡径部51は、吸引筒21の移動方向前後両側に張り出している。その拡径部51の外側の移動方向前後には、ヘッダ24がそれぞれ設けられている。各ヘッダ24には、圧縮空気を吹き出すための掘削ノズル22がそれぞれ接続されている。各掘削ノズル22は、吸引筒21の側壁を貫通して吸引筒21内の拡径部51まで延出してから垂下するように構成されている。
【0051】
掘削ノズル22は、移動方向前方の掘削ノズル22のみで圧縮空気の吹き付けを行うように構成されている。
【0052】
本実施の形態によれば、掘削移動時には前方の掘削ノズル22で圧縮空気の吹き付けを行うため、横移動の方向性を有することとなるが、移動方向前後に掘削ノズル22を設けて、吹き付けの切替を行うので、吸引筒21の往復移動が可能となる。
【0053】
また、拡径部51内に、掘削ノズル22を設けたことによって、吸引筒21の上部の吸引流路52の延長線上には、障害物が無くなるため、土砂と掘削ノズル22との干渉を低減させることができ、吸引効率が向上する。
【0054】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、横移動するのに際して自由に往復移動しながら掘削ができるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る土砂掘削吸引装置の空気掘削機本体を示した(a)は側面図、(b)は一部断面側面図、(c)は水平方向断面図である。
【図2】本発明に係る土砂掘削吸引装置を示した全体構成図である。
【図3】本発明に係る土砂掘削吸引装置の好適な他の実施の形態を示した側面図である。
【符号の説明】
1 土砂掘削吸引装置
2 地面
21 吸引筒
22 掘削ノズル
22b 延出部
22c 垂直部
24 ヘッダ
51 拡径部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sediment excavation and suction device for excavating sediment without damaging buried objects in the sediment.
[0002]
[Prior art]
As equipment for excavating earth and sand, equipment that excavates mechanically, such as excavators and augers, is mainly used, but when there is an embedded object in the earth and sand, it is excavated without damaging the embedded object. Therefore, a drilling method using compressed air is adopted.
[0003]
In this excavation method, compressed air is blown onto the earth and sand through the excavation nozzle to break the surface, and then the earth and sand are sucked and excavated through the suction nozzle. Conventionally, the excavation nozzle and the suction nozzle are provided separately and separately, and since the blowing of compressed air and the suction of earth and sand must be performed separately, the efficiency is poor. In particular, when the operation has to be performed remotely, it is necessary to provide an actuating device for each nozzle, leading to deterioration in work efficiency and operability.
[0004]
Therefore, in recent years, an apparatus in which an excavation nozzle for blowing compressed air to earth and sand and a suction nozzle for sucking earth and sand is provided integrally has been used (for example, see Patent Document 1).
[0005]
The apparatus of Patent Document 1 blows compressed air from an excavation nozzle provided at the inner peripheral edge of the suction cylinder, and sucks the earth and sand that has collapsed from the center side of the suction cylinder. It is something that delves into.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2901733 gazette
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when excavating a buried object, it is required to excavate while moving the suction cylinder laterally in order to excavate the earth and sand uniformly in the horizontal direction. However, in the above-described apparatus, since the drilling nozzle for blowing the compressed air to the ground is provided at the inner peripheral edge of the suction cylinder, the compressed air blown from the drilling nozzle behind the moving direction is wasted. There was a problem.
[0008]
Therefore, it is conceivable to provide the excavation nozzle only in the moving direction inside the suction cylinder. However, this causes a new problem that the lateral movement is limited to one direction.
[0009]
Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide a sediment excavation and suction device capable of excavation while freely reciprocating during lateral movement.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that compressed air is blown toward the ground surface in a suction cylinder formed in a cylindrical shape provided to stand substantially vertically on the ground to be excavated. The excavation nozzle is provided, and the earth and sand on the ground are destroyed by the compressed air blown from the excavation nozzle, and the excavation sediment is sucked together with the suction air from the lower end of the suction cylinder while the suction cylinder is moved laterally. In the excavation and suction device, a header is provided outside the suction cylinder, a drilling nozzle for blowing compressed air is connected to the header, and the drilling nozzle extends to the center of the cross section of the suction cylinder and then hangs down. It is composed.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, the excavation nozzle includes an extension part connected to the header and extending to the center of the cross section of the suction cylinder, and a vertical part having a predetermined length connected to the tip of the extension part. It is a thing.
[0012]
The invention of
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
As shown in FIG. 2, the earth and sand excavation and suction device 1 according to the present embodiment includes an air excavator
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
In the figure,
[0018]
As shown in FIG. 1, the air excavator
[0019]
The
[0020]
By the way, in the present embodiment, a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The extending
[0024]
A plurality of excavation nozzles 22 (three in this embodiment) are provided, and a plurality of extending
[0025]
A
[0026]
A bracket 26 for connecting the tip of an arm such as a manipulator or a power shovel is provided on the side of the
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
On the outer peripheral side of the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
A grip portion 37 for gripping the
[0033]
A gripping
[0034]
An
[0035]
The
[0036]
In order to excavate earth and sand with the earth and sand excavation and suction device 1 having the above-described configuration, first, the
[0037]
Then, the
[0038]
Further, since the
[0039]
Since the
[0040]
Moreover, since the compressed air is intermittently blown from the
[0041]
And a manipulator, a power shovel, etc. are operated, and the air excavator
[0042]
As the excavation progresses, as shown in FIG. 1, a
[0043]
When excavation progresses and the
[0044]
Since the
[0045]
In the above-described embodiment, the
[0046]
In the above embodiment, the
[0047]
Furthermore, instead of the
[0048]
Further, the
[0049]
FIG. 3 is a side view showing another preferred embodiment of the earth excavation and suction device according to the present invention.
[0050]
In the present embodiment, an enlarged diameter portion 51 is formed on the
[0051]
The
[0052]
According to this embodiment, since the compressed air is sprayed by the
[0053]
Further, by providing the
[0054]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, an excellent effect that excavation can be performed while reciprocating freely during lateral movement is exhibited.
[Brief description of the drawings]
1A is a side view, FIG. 1B is a partial cross-sectional side view, and FIG. 1C is a horizontal cross-sectional view showing an air excavator body of a sediment excavation and suction device according to the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram illustrating a sediment excavation and suction device according to the present invention.
FIG. 3 is a side view showing another preferred embodiment of the earth excavation and suction device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sediment
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