JP4415354B2 - Pump for dredging - Google Patents
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Description
本発明は、水底の土砂を浚渫するためのポンプ装置に係り、特に負圧と圧縮空気とを利用して土砂を吸上げかつ排出する浚渫用ポンプ装置に関する。 The present invention relates to a pump device for dredging sediment at the bottom of the water, and more particularly to a dredge pump device for sucking up and discharging sediment using negative pressure and compressed air.
この種のポンプ装置としては、特許文献1に記載されたものがある。このものは、図6 に示されるように、密閉のポンプ本体1と水底の土砂を捕集する吸入装置2とを接続する管路3に吸入弁4を配設し、ポンプ本体1の内部から外部へ延ばした吐出管5に吐出弁6を配設し、ポンプ本体1内への負圧Aの導入と圧縮空気Bの導入との繰返しにより前記吸入弁4と吐出弁6とを交互に開弁させ、吸入装置2から管路3を経てポンプ本体1内に土砂を吸上げると共に、この吸上げた土砂を吐出管5を経て外部へ排出する構造となっている。このようなポンプ装置によれば、周囲に土砂を拡散させることなく浚渫することができるので、二次公害の発生が防止され、軟泥土の高濃度浚渫に向けて有用となる。なお、通常は、1台の吸入装置2に対してポンプ本体1を浚渫方向の前・後に並列に2台配設し、前・後のポンプ本体1に対する負圧導入と圧縮空気導入とを切換えて、連続に浚渫可能としている。また、各ポンプ本体1に対する負圧導入と圧縮空気導入との切換えは、ポンプ本体1内に配設した上限検知棒7と下限検知棒8とによる液面検知に応じて行われる。
ところで、上記した従来のポンプ装置は、ポンプ本体1と吸入装置2とを接続する管路3がポンプ本体1の底部から配管されていることもあって、吸入装置2の下面からポンプ本体1の上面までの高さ(全高)が、かなりの大きさ(例えば、5m超)となっていた。このため、浚渫域の水深が浅い場合には、同じく図6に示されるように、ポンプ本体1の上部が水面上に突出し、これによりポンプ本体1内の上限液面レベルと周辺の水面レベルとの差、いわゆる水頭差ΔHが大きくなり、ポンプ本体1内への吸泥効率が低下する、という問題があった。なお、この問題に対処するには、ポンプ本体1を小型にして全高を低くすればよいが、この場合は、浚渫能力の低下が避けられないようになる。
By the way, in the conventional pump device described above, the pipe 3 connecting the
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、浚渫能力を低下させることなく水頭差をできるだけ小さくし、もって水深の浅い浚渫域でも所望の吸泥効率を確保できる浚渫用ポンプ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to reduce the water head difference as much as possible without reducing dredging ability, and thus to achieve a desired mud absorption even in dredged areas where the water depth is shallow. An object of the present invention is to provide a dredge pump device that can ensure efficiency.
上記課題を解決するため、本発明は、密閉のポンプ本体と水底の土砂を捕集する吸入装置とを接続する管路に吸入弁を配設し、前記ポンプ本体の内部から外部へ延ばした吐出管に吐出弁を配設し、前記ポンプ本体内への負圧導入と圧縮空気導入との繰返しにより前記吸入弁と前記吐出弁とを交互に開弁させ、前記吸入装置から前記管路を経てポンプ本体内に土砂を吸上げると共に、この吸上げた土砂を前記吐出管を経て外部へ排出する浚渫用ポンプ装置において、前記管路を、前記ポンプ本体の胴体に並列に配置した函体内に配設し、吸入弁を前記函体の本体部に脱着可能に取付けた弁箱内に配設し、該弁箱を介して前記函体の本体部を前記ポンプ本体の胴体に接続すると共に、該函体に前記吸入装置を直結したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a discharge valve in which a suction valve is disposed in a pipe line connecting a sealed pump body and a suction device that collects sediment at the bottom of the water, and extends from the inside of the pump body to the outside. A discharge valve is provided in the pipe, and the suction valve and the discharge valve are alternately opened by repeating negative pressure introduction and compressed air introduction into the pump body, and from the suction device through the pipe line. In the dredging pump device that sucks up the earth and sand into the pump body and discharges the sucked up earth to the outside through the discharge pipe, the pipe is arranged in a box arranged in parallel with the body of the pump body. The suction valve is disposed in a valve box detachably attached to the main body of the box, the main body of the box is connected to the body of the pump main body through the valve box , and the The inhaler is directly connected to a box.
このように構成した浚渫用ポンプ装置においては、ポンプ本体と吸入装置とを接続する管路を、ポンプ本体の胴体に並列に配置した函体内に配設し、吸入弁を前記函体の本体部に脱着可能に取付けた弁箱内に配設し、該弁箱を介して前記函体の本体部を前記ポンプ本体の胴体に接続すると共に、該函体に吸入装置を直結したので、ポンプ本体と吸入装置との相対的な位置関係が接近し、その分、全高が低くなって水頭差が小さくなる。 In the soot pump device configured as described above, a pipe line connecting the pump main body and the suction device is disposed in a box disposed in parallel with the body of the pump main body, and the suction valve is disposed in the main body portion of the box body. Since the main body of the box is connected to the body of the pump main body through the valve box and the suction device is directly connected to the box , the pump main body The relative positional relationship between the inhaler and the inhaler approaches, and the total height decreases and the head difference decreases.
本発明に係る浚渫用ポンプ装置によれば、ポンプ本体の大きさを変更しなくても全高が低くなるので、浚渫能力を低下させることなく水頭差を小さくすることができ、水深の浅い浚渫域でも所望の吸泥効率を確保できて、その利用価値が高まるようになる。 According to the dredging pump device according to the present invention, the overall height is reduced without changing the size of the pump body, so that the water head difference can be reduced without lowering the dredging ability, and the dredged area having a shallow water depth. However, the desired mud absorption efficiency can be ensured and its utility value is increased.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は、本発明の1つの実施形態である浚渫用ポンプ装置の全体構造を示したものである。本ポンプ装置は、前記図6に示した従来のポンプ装置と同様に、並列に配置された2台のポンプ本体10A,10Bと1台の吸入装置30とを備えており、2台のポンプ本体10A,10Bと1台の吸入装置30との間は、2台のポンプ本体10A,10B間に配置された、後に詳述する函体50を介して連結されている。各ポンプ本体10A,10Bは、円筒状の胴体11の上・下開口を蓋板12、13で覆った密閉構造となっており、2台のポンプ本体10A,10Bは、それぞれの胴体11の上部間に橋架した一対の主連結フレーム14により剛結、一体化されている。また、2台のポンプ本体10A,10Bの胴体11の下部間には一対の副連結フレーム15が橋架されており、この一対の副連結フレーム15に前記函体50が支持されている。
FIG. 1 and FIG. 2 show the overall structure of a bag pump device that is one embodiment of the present invention. Similar to the conventional pump device shown in FIG. 6, the present pump device includes two
上記一対の主連結フレーム14の中間位置には、該主連結フレーム14と直交する配置で軸(トラニオン軸)16が取付けられており、この軸16の両端部に、図示を略す船体から延ばしたラダー17(図2)の先端部が軸受18を介して連結されるようになっている。また、2台のポンプ本体10A,10Bの上側蓋板12間には補助フレーム19が橋架されており、この補助フレーム19の中間位置には、船体から前記ラダー17と平行に延ばしたリンクバー(図示略)の先端部を軸着するためのヒンジブラケット20が突設されている。すなわち、ポンプ装置の全体は、ラダー17および前記リンクバーを含む平行四辺形リンクを介して船体に支持され、該ラダー17の動きに応じて一定姿勢で上下移動および水平移動(スイング)するようになっている。
A shaft (trunnion shaft) 16 is attached at an intermediate position between the pair of
また、各ポンプ本体10A,10Bの上側蓋板12には、圧縮空気兼負圧供給管21A、21Bが接続されている。各圧縮空気兼負圧供給管21A、21Bは、前記一対の主連結フレーム14上に固設した受台22に支承されており、これらには、図示を略すエアコンプレッサおよび真空ポンプに対して切換弁を介して接続する配管が取り回されるようになっている。また、各ポンプ本体10A、10Bには、中間部に排出口(排泥口)23を有する外部吐出管24が接続されている。この外部吐出管24の両端部は、各ポンプ本体10A,10Bの内部に配設した内部吐出管70(図3)と連絡しているが、この内部吐出管70については後に詳述する。また、各ポンプ本体10A、10Bの上側蓋板12には上限検知棒25と下限検知棒26とが取付けられているが、これらについても、後に詳述する。
Further, compressed air / negative
上記吸入装置30は、2つの吸入通路31を内部に有する装置本体32と、装置本体32の上端に一体化され、前記2つの吸入通路31が集合する排出通路を内部に有する管継手部材33と、装置本体32の、スイング方向F−F´(図2)に交差する方向の両側に垂設された一対の捕集板34と、装置本体32と捕集板34とで囲まれた捕集路Sの前後入口をそれぞれ開閉する前・後シャッタ35、36と、前記捕集路S内に配置され、両端部が前記一対の捕集板34に回動可能に支持された回転カッタ37と、この回転カッタ37を回転駆動するモータ(油圧モータ)38とを備えている。
The
ここで、前・後シャッタ35、36は、L字形をなしており、それぞれの屈曲部がピン39により装置本体32に回動可能に支持されている。また、前・後シャッタ35、36の上端の中央には、それぞれ操作レバー40が突設されており、各操作レバー40には、捕集板34に取付けた滑車41を迂回して船上の駆動手段(図示略)から延ばされた操作ワイヤ42の両端が連結されている。また、前・後シャッタ35、36の上端の両端側には、同期レバー43(図1)が各一対突設されており、前・後シャッタ35、36の相互間において前記同期レバー43の相互間には同期ワイヤ44が掛け渡されている。前・後シャッタ35、36は、操作ワイヤ42の移動に応じて同期して開閉動作し、例えば、図2に示すように前側シャッタ35が捕集路Sを開く開放位置へ位置決めされる際には、後側シャッタ36が該捕集路Sを閉じる閉鎖位置に位置決めされる。
Here, the front and
上記函体50は、2台のポンプ本体10A、10Bの間に横置された状態で前記副連結フレーム15に固定された函本体51と、この函本体51の前・後端部の上面に連設された2つの弁箱52A、52Bと、各弁箱52A、52Bを各ポンプ本体10A、10Bの胴体11に接続する接続管53A、53Bとからなっている。函本体51の下面中央には吸込口54(図3)が設けられており、函体50には、前記吸込口54に管継手部材33を合せて前記吸入装置30が連結(直結)されている。
The
上記函体50を構成する各弁箱52A、52B内には、図3によく示されるように吸入弁55が配設されている。吸入弁55は、函本体51の上板に固定されたリング状台板56の上面に重ね合されたリング状弁座板57と、この弁座板57の上面側内周縁部に形成された座面(斜面)に離着座するボール(弁体)58とからなっている。各弁箱52A、52B内にはまた、ボール58の離座方向への移動を規制するリングストッパ59が配設されている。
As shown in FIG. 3, a
本実施形態において、上記弁座板57は、弁箱52A(52B)の口径よりも十分大きな外径を有しており、一方、弁箱52Aの開口端には前記弁座板57に整合するフランジ60が設けられている。弁座板57と弁箱52Aのフランジ60とは相互に重ね合せて前記台板56上に載置され、この状態で複数のボルト61を用いて台板56に締付け固定されている。なお、リングストッパ59が傾斜して配置されているが、これは、各弁箱52A、52Bの側壁に接続された各接続管53A、53Bの開口に向けて斜めに移動するボール58を円滑に停止させるためである。また、弁座板57の上面には、ボール58が不用意に横移動するのを防止するガイド部材62が突設されている。
In the present embodiment, the
各ポンプ本体10A、10Bの内部に配設された内部吐出管70は、図3によく示されるように、各ポンプ本体10A、10Bの上側蓋板12に固定され、上端部を該蓋板12の外側へわずか突出させた主管部71とこの主管部71から下側蓋板13の近傍まで延長された延長管部72とからなっている。主管部71と延長管部72とは、主管部71の下端に設けたフランジ73と延長管部72の上端に設けたフランジ74との合せ部を複数のボルト75で締付け固定することにより一体化されている。前記下限検知棒26は、延長管部72の下端開口付近まで挿入され、一方、上限検知棒25は主管部71の中間部位まで挿入されている。
As shown in FIG. 3, the
上記した内部吐出管70において、その主管部71の側壁には前記外部吐出管24の端部が接続され、また、主管部71と延長管部72との間には吐出弁76が配設されている。吐出弁76は、前記延長管部72のフランジ74に固定されたリング状の弁座板77と、この弁座板77の上部側内周縁部に形成された座面(斜面)に離着座するボール(弁体)78とからなっている。また、主管部71内には、ボール78の離座方向の移動を規制する二種類のストッパ板79a、79bが配設されている。前記ストッパ板のうち、一方のストッパ板79aは、主管部71の内面に複数固定され、他方のストッパ板79bは、前記上側蓋板14の外側に延在する主管部71の上端開口を閉じる蓋板71´に固定されている。このように他方のストッパ板79bを蓋板71´に固定することで、該蓋板71´を取外して他方のストッパ板79bを抜取れば、主管部71を通してボール78を外部へ抜取ることができる。
In the
以下、上記のように構成した浚渫用ポンプ装置の作用を説明する。
浚渫に際しては、船上からのラダー17の操作により本ポンプ装置を水中に沈め、その吸入装置30の底部を水底の土砂層内部に浸漬させる。この時、浚渫方向(ここでは、図2のF方向)の前側シャッタ35を開き位置に、後側シャッタ36を閉じ位置にそれぞれ位置決めする。そして、例えば、一方の圧縮空気兼負圧供給管21Aを通して一方のポンプ本体10Aへ負圧を、他方の圧縮空気兼負圧供給管21Bを通して他方のポンプ本体10Bへ圧縮空気をそれぞれ供給し、この状態を維持しながらラダー17をスイングさせて、本ポンプ装置の全体を浚渫方向Fへ水平移動させる。すると、負圧が供給された側のポンプ本体10Aに接続された弁箱52A内の吸入弁55が負圧を受けて開弁し、前記スイングに応じて吸入装置30の底部の捕集路S内に連続に取込まれた(掻込まれた)土砂が、吸入装置30内の吸引通路31、函本体51、弁箱52Aおよび接続管53Aを通してポンプ本体10A内に吸上げられる。ここで、水底の土砂層が比較的硬質である場合は、事前にモータ38を起動して回転カッタ37を回転させる。これにより硬質の土砂層が回転カッタ37により解され、土砂は効率よくポンプ本体10Aに吸上げられる。なお、この回転カッタ37は、スイング途中で硬質層に突当たった場合にのみ回転させるようにしてもよい。
The operation of the soot pump device configured as described above will be described below.
In dredging, the pump device is submerged in the water by operating the
上記のように一方のポンプ本体10A内に吸上げられた土砂は次第にその嵩を増し、遂には上限検知棒25に接触するレベルに到達する。すると、図示を略す切換弁が切換わり、一方の圧縮空気兼負圧供給管21Aを通して一方のポンプ本体10Aへ圧縮空気が、他方の圧縮空気兼負圧供給管21Bを通して他方のポンプ本体10Bへ負圧がそれぞれ供給される。すると、一方のポンプ本体10Aに接続された弁箱52A内の吸入弁55が閉弁する一方で、内部吐出管70内の吐出弁76が開弁し、ポンプ本体10A内の土砂は、延長管部72および主管部71から外部吐出管24へ押出され、外部吐出管24の排出口23から外部(例えば、船上の貯泥槽)へ排出される。一方、負圧が供給されたポンプ本体10Bに接続された弁箱52B内の吸入弁55は負圧を受けて開弁し、これにより吸入装置30の底部の捕集路S内に取込まれた土砂が、吸入装置30内の吸引通路31、函本体51、弁箱52Bおよび接続管53Bを通してポンプ本体10B内に吸上げられる。このようにして一方のポンプ本体10A側では土砂の吐出行程が、他方のポンプ本体10B側では土砂の吸入行程がそれぞれ行われ、これら行程は、上限検知棒25による土砂検知に応じてポンプ本体10Aと10Bとの間で交互に行われ、外部吐出管24の排出口23からは土砂が連続に排出される。
As described above, the earth and sand sucked up in the one
しかして、浚渫域の水深が浅い場合は、図6に示したように、ポンプ本体10A、10Bの上部が水面上に突出する。しかしながら、本実施形態においては、並列に配置した2台のポンプ本体10A、10Bの間に函体50を配置し、この函体50に吸入装置30を直結しているので、本ポンプ本体の全高は、ポンプ本体1と吸入装置2とを接続する管路3がポンプ本体1の底部から配管されている従来のポンプ装置(図6)よりも低くなる。この結果、ポンプ本体10A、10B内の上限液面レベルと周辺の水面レベルとの差、いわゆる水頭差ΔHが小さくなり、ポンプ本体10A、10B内への吸泥効率が向上する。
Therefore, when the water depth of the dredged area is shallow, as shown in FIG. 6, the upper parts of the
本実施形態においては特に、吸入弁55を構成する弁座板57が、弁箱52A、52Bの外側で、該弁箱52A、52Bのフランジ60と共に函本体51の台板56にボルト61により脱着可能に固定されているので、ボルト61を取外すことで、該弁座板57を簡単に交換することができる。
In this embodiment, in particular, the
なお、上記実施形態においては、1台の吸入装置30に対して2台のポンプ本体10A、10Bを配した構造としたが、本発明は、1台の吸入装置30に対して1台のポンプ本体を配した構造としてもよいことはもちろんで、この場合は、函体50の他端に吸入装置30が直結されることになる。
In the above embodiment, the structure is such that two
ここで、上記実施形態においては、吐出弁76を、弁座板77にボール78を離着座させる球弁構造としたが、この吐出弁76は、図4、5に示されるようなポペット弁80とすることができる。なお、図4、5において前記図3に示した部分と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。このポペット弁80は、延長管部72の上端のフランジ74の上面側内周縁部に固定されたリング状弁座部材81と、この弁座部材81の上面に離着座する板状の弁体(組立体)82とから概略構成されている。また、前記フランジ74の上方には、前記弁体82をガイドする複数のガイド部材83と、弁体82の、離座方向への移動を規制する板状のストッパ(組立体)84とが配設されている。
Here, in the above embodiment, the
より詳しくは、ポペット弁80を構成する弁体82は、ゴム板等の弾性体からなる弁本体85をバックプレート86と補助プレート87とで挟むと共に、これらを複数のボルト88により締結した組立構造となっている。また、ガイド部材83は、前記弁座部材81の外周面に設けた凹部89を利用して該弁座部材81に固定された支持板90上に配置されている。ガイド部材83は、ここでは円周方向に90度間隔で4個設けられており、弁体82は、このガイド部材83に案内されながら弁座部材81から垂直方向へ移動し、その弁本体85が弁座部材81に面接触するようになっている。一方、ストッパ84も、前記弁体82と同様にゴム板等の弾性体からなるプレート91をバックプレート92と補助プレート93とで挟むと共に、これらを複数のボルト94により締結した組立構造となっている。ストッパ84は、その外周側に形成した半径方向溝95(図4)に前記ガイド部材83を圧入させることにより該ガイド部材83に支持されている。一方、ガイド部材83の上端には半径内方へ突出する爪片96が設けられており、ストッパ84は、この爪片96によりガイド部材83からの抜けが規制されている。なお、吐出管70は、ここではその主管部71と延長管部72との間にボルト97、98を用いて短尺の継目管99を介在させた構造となっており、前記ポペット弁80はこの継目管99内に配設されている。
More specifically, the
上記のように構成したポペット弁(吐出弁)80においては、ポンプ本体10Aまたは10B内への圧縮空気の供給に応じて開弁する際、弁体82がガイド部材83に案内されながら一定姿勢で上動すると共に、その後に、ポンプ本体10Aまたは10B内への負圧の供給に応じて閉弁する際、弁体82が円滑に弁座部材81の上面に着座し、この結果、吐出弁の作動が安定する。また、閉弁時には、弾性体からなる弁本体85が弁座部材81に着座し、一方、開弁時には、弾性体からなるプレート91がサンドイッチ状に配されたストッパ84に弁体82が衝突するので、閉弁時および開弁時の衝撃が緩和され、弁体82の寿命は大幅に延長する。
In the poppet valve (discharge valve) 80 configured as described above, the
なお、函体50の弁箱52A,52B内に配設した吸入弁55(図3)についても、上記したポペット80と同様のポペット弁としてもよく、この場合も、上記吐出弁と同様に吸入弁の作動が安定し、かつその寿命が延長する。
The suction valve 55 (FIG. 3) disposed in the
10A、10B ポンプ本体
11 ポンプ本体の胴体
14 主連結フレーム
17 ラダー
21A、21B 圧縮空気兼負圧供給管
24 外部吐出管
30 吸入装置
37 回転カッタ
50 函体
51 函本体(本体部)
52A、52B 弁箱
53A、53B 接続管
55 吸入弁
70 内部吐出管
76 吐出弁
80 ポペット弁(吐出弁)
81 弁座部材(弁座)
82 弁体
83 ガイド部材
85 弾性体からなる弁本体
10A,
52A,
81 Valve seat member (valve seat)
82
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