JP4440450B2 - 土砂輸送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧送船内のホッパに投入された土砂を圧送管路に輸送する土砂輸送装置に係り、特に含水比の高い軟弱な粘性土である浚渫土を輸送する土砂輸送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航路の増深などを目的とする浚渫作業において発生する浚渫土は、埋立工事などに利用されている。
【０００３】
この埋立工事では、土運船により搬送された土砂が、空気圧送船内のホッパに投入され、土砂輸送装置により、打設箇所（埋立領域）まで布設された圧送管路の入口まで輸送され、その圧送管路を通して圧縮空気で圧送されて、打設されている。
【０００４】
従来の土砂輸送装置としては、ロータリーフィーダタイプや加圧ポンプ付スクリューコンベアタイプなどが知られている。
【０００５】
図２にロータリーフィーダタイプの土砂輸送装置の概略図を示す。
【０００６】
図２に示すように、ロータリーフィーダタイプの土砂輸送装置は、ホッパ５１と圧送管路５３との間に上下一列に並べて設けられており、回転軸の回りに適宜間隔を隔てて配置されたフィンにより区画形成された土砂収容室５５を有する大径のフィーダ５７と、このフィーダ５７を覆うように形成されたケーシング５９とから主に構成されている。
【０００７】
この土砂輸送装置で土砂を輸送するに際しては、フィーダ５７を回転させ、上側で土砂収容室５５の中に土砂ｄを導入した後、その土砂ｄをフィーダ５７とケーシング５９で覆って移動させ、下側でその土砂ｄを圧送管路５３に順次排出することにより、ホッパ５１に投入された土砂ｄを圧送管路５３に輸送している。また、図３に加圧ポンプ付スクリューコンベアタイプの土砂輸送装置の概略図を示す。
【０００８】
図３に示すように、加圧ポンプ付スクリューコンベアタイプの土砂輸送装置は、一端部がホッパ６１内の下部に挿入されると共に他端部が圧送管路６３に接続されたスクリューコンベア６５と、このスクリューコンベア６５に搬送された土砂ｄを圧送管路６３内に押し出すと共にスクリューコンベア６５内への圧縮空気ｅの進入を防ぐ加圧ポンプ６７とから主に構成されている。
【０００９】
この土砂輸送装置で土砂を輸送するに際しては、ホッパ６１からスクリューコンベア６５内に土砂ｄを導入し、スクリュを回転させてこの土砂ｄを圧送管路６３側へと搬送した後、加圧ポンプ６７を通して圧送管路６３に輸送している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示したロータリーフィーダタイプの土砂輸送装置は、止水性（密閉性）を高めるために、フィーダ５７とケーシング５９との隙間が狭く形成されているが、フィーダ５７の外径に対して隙間が極端に小さいので、隙間を最適に形成することが困難である。さらに、フィーダ５７の下部で土砂ｄを圧送管路５３に排出した後の回転により、圧縮空気ｅが土砂収容室５５を通してホッパ５１に流れ込んでしまい、連続性が無く、圧力保持性が低いので、エネルギー損失が大きいという問題があった。
【００１１】
また、図３に示した加圧ポンプ付スクリューコンベアタイプの土砂輸送装置は、スクリューコンベア６５内に連通した空間を有するので、加圧ポンプ６７で圧縮空気ｅの流出を防止しなければならず、さらに土砂ｄの中に塊状のものが混入していると、土砂ｅが加圧ポンプ６７を通らないために輸送ができなくなるという問題があった。
【００１２】
このように、圧縮空気ｅで土砂ｄを圧送する場合、ホッパと圧送管路との間に何らかの仕切り兼供給装置が必要である。すなわち土砂輸送装置としては、止水性（密閉性）、圧力保持機能、ポンプ機能、及び連続性の機能を備えていることが要求されるが、従来はこれら全ての機能を兼ね備えた土砂輸送装置が存在しなかった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、止水性（密閉性）、圧力保持機能、ポンプ機能、及び連続性を兼ね備えた土砂輸送装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、浚渫された土砂等が投入されるホッパとその土砂を圧縮空気にて圧送する圧送管路を結び、そのホッパ内の土砂を高圧に保持された圧送管路に輸送するための土砂輸送装置であって、ホッパと圧送管路との間にスクリューコンベアを多段に接続すると共にこれらスクリューコンベア相互を結ぶ搬出端と搬入端との間に止水管路を介設した土砂輸送装置において、ホッパの搬出口に斜め上方に土砂を搬送する第１のスクリューコンベアを接続し、その第１のスクリューコンベアの搬出端に、止水管路を介して斜め上方に土砂を搬送する第２のスクリューコンベアを接続し、その第２のスクリューコンベアの搬出端に圧送管路を接続し、上記第１と第２のスクリューコンベアのケーシング径を同じに形成し、その第１のスクリューコンベアのスクリュの回転数を第２のスクリューコンベアのスクリュの回転数より高く設定し、止水管路に搬送土砂による止水層を形成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、止水管路内に充填された土砂が、スクリューコンベア間をシールすると共に加圧され、スクリューコンベア間の圧力差が維持される。また、第１及び第２のスクリューコンベアの土砂搬送量の差異に相当する土砂が、止水管路内に充填されて止水層が形成される。
【００１６】
請求項２の発明は、上記止水管路を略垂直としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１に本発明にかかる土砂輸送装置の概略図を示す。
【００２２】
図１に示すように、本発明にかかる土砂輸送装置は、土運船により搬送された土砂ｄが投入される、空気圧送船内に設けられたホッパ１と、内部に圧縮空気ｅが導入されて土砂ｄを打設箇所（埋立領域）まで圧送する圧送管路３との間を結んで設けられている。
【００２３】
そして、この土砂輸送装置は、ホッパ１の搬出口に接続されたホッパ側スクリューコンベア１０と、圧送管路３に接続された圧送管路側スクリューコンベア２０とが、内部に土砂が充填されて止水層が形成される止水管路３０を挟んで直列に設けられて主に構成されている。
【００２４】
ホッパ側スクリューコンベア１０は、一端部に形成された土砂搬入口１４が下方に傾斜されてホッパ１の下部に形成された搬出口に挿入されていると共に、他端部に形成された土砂搬出口１５が止水管路３０の上側開口端３１とほぼ直角に接続されている。また、圧送管路側スクリューコンベア２０は、一端部に形成された土砂搬入口２４が下方に傾斜されて止水管路３０の下側開口端３２とほぼ直角に接続されていると共に、他端部に形成された土砂搬出口２５が圧送管路３に接続されている。この圧送管路側スクリューコンベア２０の傾斜についてさらに言えば、止水管路３０の圧力Ｐ_A が土砂の充填により上昇しやすくするために、止水管路３０は略垂直に設けられていると共に、土砂搬出口２５の高さよりも止水管路３０の下側開口端３２の高さが低くなる角度に傾斜されている。
【００２５】
これら２台のスクリューコンベア１０，２０は、同径のケーシング１２，２２内に、それぞれ、螺旋状に形成されたスクリュ１１，２１が回転自在に支持されて設けられており、そのスクリュ１１，２１の軸の上部に、スクリュ１１，２１を所定の速度で回転させる駆動手段としてのモータ１３，２３を備えている。
【００２６】
止水管路３０は、ホッパ側スクリューコンベア１０内と圧送管路側スクリューコンベア２０内との間を、内部に充填される土砂でシールできるように、輸送される土砂の粘性や粒子の大きさに応じて、その内径及び長さが形成されている。また、ホッパ１の下部には、土砂ｄの投入により発生する圧力Ｐ₀ を検出して信号を出力する圧力センサ４１が設けられており、止水管路３０の下部には、土砂の充填により発生する圧力Ｐ_A を検出して信号を出力する圧力センサ４２が設けられており、圧送管路３には、圧縮空気ｅの圧力に依存する圧力Ｐ₂ を検出して信号を出力する圧力センサ４３が設けられている。
【００２７】
さらに、ホッパ側スクリューコンベア１０のモータ１３と、圧送管路側スクリューコンベア２０のモータ２３との間には、それぞれの圧力センサ４１，４２，４３と接続され、これら圧力センサ４１，４２，４３から入力された信号により各モータ１３，２３の回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ を制御して止水管路３０内に土砂を充填するための制御手段としての制御盤４０が設けられている。
【００２８】
この制御盤４０は、圧力Ｐ₀ が一定以上あり、かつ圧力Ｐ_A が圧力Ｐ₀ よりも小さければＰ₀ ＜Ｐ_A となるまでホッパ側スクリューコンベア１０のスクリュ１１を所定の回転数Ｎ₁ で回転させ、さらに、圧力Ｐ_A が所定値を越えていれば圧送管路側スクリューコンベア２０のスクリュ２１をＮ₁ ＞Ｎ₂ となる回転数Ｎ₂ で回転させる。すなわち、圧力Ｐ₀ 、Ｐ₁ 、Ｐ₂ がＰ₀ ＜Ｐ_A ＜Ｐ₂ となる関係を維持するように、各モータ１３，２３に信号を出力するようになっている。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
この土砂輸送装置で土砂を輸送するに際しては、運転開始時には、ホッパ１内に土砂ｄが投入される。これにより圧力Ｐ₀ が発生する。この圧力Ｐ₀ の信号が制御盤４０に入力されると、制御盤４０は、圧力Ｐ_A が圧力Ｐ₀ よりも大きくなり一定値（制御上のある設定値）を越えるところまでホッパ側スクリューコンベア１０のスクリュ１１を回転数Ｎ₁ で回転させて、土砂を搬送させる。そして、圧力Ｐ_A が一定値を越えると圧送管路側スクリューコンベア２０のスクリュ２１を所定の回転数Ｎ₂ （Ｎ１＞Ｎ２）で回転させて、土砂を搬送する。
【００３１】
これにより、止水管路３０内に確実に土砂が充填されて止水層が形成されると共に、止水管路３０内の圧力Ｐ_A が所定の範囲に確保されるので、止水性（密閉性）が得られる。
【００３２】
また、定常運転時には、ホッパ側スクリューコンベア１０のスクリュ１１と圧送管路側スクリューコンベア２０のスクリュ２１は、Ｎ₁ ＞Ｎ₂ となる回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ で回転され、Ｐ₀ ＜Ｐ_A ＜Ｐ₂ となる圧力関係が維持される。そして、この状態で、ホッパ側スクリューコンベア１０により止水管路３０内に充填された土砂が、圧送管路側スクリューコンベア２０により圧送管路３に順次輸送される。
【００３３】
これにより、圧送管路３の入口付近の圧力Ｐ₂ が圧送管路側スクリューコンベア２０を通って止水管路３０内に流出せず、圧力Ｐ₂ が保持され、エネルギーが損失しない。
【００３４】
そして、圧送管路３内に輸送された土砂は、圧縮空気ｅにより、この圧送管路３を通して打設箇所まで圧送される。
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、止水性（密閉性）、圧力保持機能、ポンプ機能、連続性の機能を兼ね備えた土砂輸送装置を提供できる。
【００３６】
さらに、本発明は、構造を簡略化できるので、低コスト化が図れる。
【００３７】
また、本発明は、圧力保持機能及びポンプ機能を備えているので、従来の土砂輸送装置に設けられているような加圧ポンプを必要とせず、土砂に塊状のものが含まれていても輸送することができる。
【００３８】
尚、本実施の形態にあっては、各スクリューコンベア１０，２０の土砂搬送量をスクリュ１１，２１の回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ で制御して、止水管路３０内に土砂を充填するようにしたが、スクリュ１１，２１の駆動手段として回転速度が可変のモータを用い、このモータに回転速度を検出して制御盤４０に信号を出力する速度センサを設け、スクリュ１１，２１の回転速度を制御して、止水管路３０内に土砂を充填するようにしても良い。
【００３９】
また、第１と第２のスクリューコンベアのケーシング径が異なる場合でも同様の考え方より、第１のスクリューコンベアの搬送量と第２のスクリューコンベアの搬送量を制御することにより、同様の効果が得られることは容易に想像できる。
【００４０】
また、本実施の形態ではスクリューコンベア１０，２０を２台直列に設けたが、３台以上直列に設けることにより、さらに止水性（密閉性）を高めることができることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮する。
（１）止水性（密閉性）、圧力保持機能、ポンプ機能、連続性の機能を兼ね備えた土砂輸送装置を提供できる。
（２）構造を簡略化できるので、低コスト化が図れる。
（３）圧力保持機能及びポンプ機能を備えているので、従来の土砂輸送装置に設けられているような加圧ポンプを必要とせず、土砂に塊状のものが含まれていても輸送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す土砂輸送装置の概略図である。
【図２】従来の土砂輸送装置の概略図である。
【図３】従来の土砂輸送装置の概略図である。
【符号の説明】
１ ホッパ
３ 圧送管路
１０，２０ スクリューコンベア
１１，２１ スクリュ
１２，２２ ケーシング
１３，２３ モータ（駆動手段）
３０ 止水管路
４０ 制御盤（制御手段）
４１，４２，４３ 圧力センサ

Claims (2)

1. 浚渫された土砂等が投入されるホッパとその土砂を圧縮空気にて圧送する圧送管路を結び、そのホッパ内の土砂を高圧に保持された圧送管路に輸送するための土砂輸送装置であって、ホッパと圧送管路との間にスクリューコンベアを多段に接続すると共にこれらスクリューコンベア相互を結ぶ搬出端と搬入端との間に止水管路を介設した土砂輸送装置において、ホッパの搬出口に斜め上方に土砂を搬送する第１のスクリューコンベアを接続し、その第１のスクリューコンベアの搬出端に、止水管路を介して斜め上方に土砂を搬送する第２のスクリューコンベアを接続し、その第２のスクリューコンベアの搬出端に圧送管路を接続し、上記第１と第２のスクリューコンベアのケーシング径を同じに形成し、その第１のスクリューコンベアのスクリュの回転数を第２のスクリューコンベアのスクリュの回転数より高く設定し、止水管路に搬送土砂による止水層を形成したことを特徴とする土砂輸送装置。
2. 上記止水管路を略垂直とした請求項１記載の土砂輸送装置。

Images