JP4927898B2 - 駆動水噴射ノズル、およびそれを備えた揚砂装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動水噴射ノズル1を備えたジェットポンプ10(揚砂装置)の側面図である。図2は、図1の駆動水噴射ノズル1まわりの拡大図である。図3は、図2のB−B矢視図およびA−A断面図である。
沈砂ピット3の中央に配置された吸込管2は、その先端の吸込口2aから沈砂ピット3に溜まった沈砂20を固液混合状態で吸引し、当該吸込管2に接続された沈砂移送管(不図示)を介して沈砂分離機(不図示)へ沈砂20を排出するためのものである。吸込管2は、ステンレス製の管であり、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット3の中央に配置されている。
図2に示すように、駆動水管5は、吸込管2の吸込口2aに向けて圧力水を噴射するためのものであり、その内部を圧力水が流れる。そして、駆動水管5は、直管11と、当該直管11に対して溶接により接続した駆動水噴射ノズル1とを備えている。直管11および駆動水噴射ノズル1は、いずれもステンレス製である。また、駆動水管5は、その上流側で圧力水ポンプ(不図示)に接続されている。なお、圧力水ポンプ(不図示)は、ジェットポンプ10を構成する機器の一つである。
直管11は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管11の下流側端部に溶接して取り付けた駆動水噴射ノズル1は、下方向への流れを水平方向に変える第1曲がり部12と、第1曲がり部12の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部13(レデューサ部)と、偏心レデューサ部13の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第2曲がり部14と、第2曲がり部14の下流側端部から延在し吸込管2の吸込口2aに対向して開口する吐出口1aを先端に形成するノズル部15とを備えている。
第1曲がり部12は、鉛直下向きの流れを水平方向に変えるエルボ部材(90°エルボ)であり、直管11の下流側端部に溶接接続されている。直管11の管径と、第1曲がり部12の管径とは等しい。なお、直管11は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め下向きなどの角度で配管されるものも含まれる。この場合、第1曲がり部12は斜め下向きの流れを水平方向に変える部材(管)であるため、当該第1曲がり部12も90°エルボに限られるものではなく、45°エルボなどとなる場合もある。
偏心レデューサ部13は、その長手方向が沈砂ピット3の底面に対して並行配置される部材であり、第1曲がり部12の下流側端部に溶接接続されている。また、偏心レデューサ部13は、第1曲がり部12の管径から、後述する第2曲がり部14の管径へ、駆動水管5の管径を縮小させている。ここで、本実施形態では、偏心レデューサ部13の側面視において、その円錐台の上側の母線13bと、水平線との間の傾斜角αは、30度とされている。なお、傾斜角αは、20度以上60度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部13を長くしなければならないので沈砂ピット3の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管5の配管圧損が大きくなってしまうからである。
第2曲がり部14は、水平方向の流れを鉛直上向きの流れに変えるエルボ部材(90°エルボ)であり、偏心レデューサ部13の下流側端部に溶接接続されている。第2曲がり部14の管径は、第1曲がり部12の管径よりも小さい。
ノズル部15は、第2曲がり部14の管径と同径の筒状部材であり、第2曲がり部14の下流側端部に溶接接続されている。ノズル部15の先端の吐出口1aから吸込管2の吸込口2aに向けて圧力水が噴射される。なお、ノズル部15と第2曲がり部14とは管の曲げ加工により一体成形することもできる。
次に、ジェットポンプ10の作動について説明する。
図4は、他の実施形態に係る駆動水噴射ノズル21まわりの側面図である。なお、図4は、前記実施形態の図2に対応する図である。以下の説明においては、前記した駆動水噴射ノズル1との相違点について主に説明することとする。前記のジェットポンプ10を構成する部材と同一の部材については同一の符号を付している。
本実施形態の偏心レデューサ部23(第1レデューサ部)と、前記の偏心レデューサ部13との相違点は、下流側端部の管径および管の長さである。本実施形態の偏心レデューサ部23は、前記の偏心レデューサ部13よりも、下流側端部の管径は大きくされており、その結果、管長さは短くなっている。なお、傾斜角αに関しては、偏心レデューサ部13と同様に30度とされている。また、偏心レデューサ部13と同様に、傾斜角αは20度以上60度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部23を長くしなければならないので沈砂ピット3の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管25の配管圧損が大きくなってしまうからである。
本実施形態の第2曲がり部24と、前記の第2曲がり部14との相違点は、管径である。本実施形態の第2曲がり部24の管径は、第1曲がり部12の管径よりも小さく、前記の第2曲がり部14の管径よりも大きい。
本実施形態の駆動水噴射ノズル21は、第2レデューサ部22をさらに備えている。第2レデューサ部22は、その軸心方向が鉛直方向に配置される部材であり、第2曲がり部24の下流側端部に溶接接続されている。また、第2レデューサ部22は、第2曲がり部24の管径から後述するノズル部25の管径へ、駆動水噴射ノズルの管径を縮小させている。ここで、第2レデューサ部22は同心のレデューサ部(同心レデューサ)である。第2レデューサ部22の側面視において、その円錐台の母線22a(22b)と軸心方向(鉛直方向)との間の傾斜角γは、25度とされている。なお、傾斜角γは、20度以上40度以下であることが好ましい。傾斜角γを小さくしすぎると、ノズル部25の位置が高くなってしまうからであり、傾斜角γを大きくしすぎると、駆動水管25の配管圧損が大きくなってしまうからである。
ノズル部25は、第2曲がり部24の下流側端部から第2レデューサ部22を介して延在し、吸込管2の吸込口2aに対向して開口する吐出口1aを先端に形成するノズル部である。また、ノズル部25は第2レデューサ部22の下流側端部の管径と同径の筒状部材であり、第2レデューサ部22の下流側端部に溶接接続されている。なお、ノズル部25と第2レデューサ部22とは絞り加工により一体成形することもできる。また、ノズル部25の先端部に、図2に示したような空気供給ノズル6を取り付けるなどして、空気を供給できる構造にしてもよい。
本実施形態に係る駆動水噴射ノズル21と比較例に係る駆動水噴射ノズルとを試作し、性能比較試験を行った。
2:吸込管
2a:吸込口
3:沈砂ピット
5:駆動水管
5a:吐出口
6:空気供給ノズル
10:ジェットポンプ(揚砂装置)
12:第1曲がり部
13:偏心レデューサ部(レデューサ部)
14:第2曲がり部
15:ノズル部
Claims (5)
- 沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルであって、
下方向への流れを水平方向に変える第1曲がり部と、
前記第1曲がり部の下流側端部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部と、
前記レデューサ部の下流側端部から延在し、水平方向への流れを上方向に変える第2曲がり部と、
前記第2曲がり部の下流側端部から延在し、吸込管の吸込口に対向して開口する吐出口を先端に形成するノズル部と、
を備えることを特徴とする、駆動水噴射ノズル。 - 前記レデューサ部は、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が下方向へずれる偏心レデューサ部であることを特徴とする、請求項1に記載の駆動水噴射ノズル。
- 前記ノズル部の先端部に取り付けられ、上方向に向かうにつれて開口径が縮小する絞り部を有する空気供給ノズルを備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の駆動水噴射ノズル。
- 前記第2曲がり部と前記ノズル部との間に配置され、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第2レデューサ部をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の駆動水噴射ノズル。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の駆動水噴射ノズルを備える揚砂装置。
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