JP5027077B2 - スプロケットホイール及び汚泥かき寄せ装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐食性に優れ、構造が簡易なスプロケットホイールおよび、当該スプロケットホイールを用いた汚泥かき寄せ装置に関する。

従来、上水、下水、産業排水等の水処理設備における沈殿池には、沈殿池に沈殿した汚泥等をかき集めるための汚泥かき寄せ機が使用される。汚泥かき寄せ機は、一対のチェーン間に、汚泥をかき寄せるためのフライトと呼ばれる板状部材が設けられ、フライトをチェーンによって移動させることで、沈殿池の底部の汚泥等をかき集める。

チェーンは、複数のスプロケットホイールに掛け渡される。汚泥かき寄せ機に使用されるスプロケットホイールは、通常、水中に設置されるため、高い耐食性が要求される。従って、汚泥かき寄せ機に用いられるスプロケットホイールには、樹脂製や表面処理の施された金属製のものが使用される場合がある。

しかし、表面処理は高価であり、経時劣化により表面処理の効果が消滅すると、直ちに腐食が進行する。また、樹脂製のスプロケットは耐食性の問題は無いものの、金属製のスプロケットホイールと比較すると強度が劣る。

一方、スプロケットホイールは、本体部よりもチェーンとの接触部である歯の部位の摩耗が進行する。したがって、スプロケットホイールの寿命を向上させるためには、摩耗の進行する歯部を交換可能とする方法が採られる。

このような替え歯式のスプロケットホイールとしては、歯体取付部を放射状に形成し、スプロケット本体に設けた孔を、歯体に設けた孔よりもスプロケット本体の中心方向へ偏心させ、内周がテーパ状の各縮可能なスリーブと外周テーパボルトを孔に貫通させて締め付けた替歯スプロケットがある（特許文献１）。

また、スプロケット本体と替え歯およびボルトの内少なくとも２つを非金属製または同素材とするスプロケットホイールがある（特許文献２）。

特開平８−２３３０７２号公報 特開２００７−１９８４６０号公報

しかしながら、特許文献１によるスプロケットホイールでは、替え歯のガタつきによる摩耗を防止することはできるが、水中で使用した場合には、腐食が生じるという問題がある。すなわち、通常はスプロケットホイールを鋼製とし、ボルト等は耐食性からステンレス製のものが使用される場合が多く、このように取付ボルトとスプロケットホイールとが異種金属であれば、金属の電位差による腐食が生じるという問題がある。また、すべてを鋼製とした場合には、ボルトの腐食によって取り外しが困難となる場合があり、全てをステンレス製など高価な材質とすれば、コストアップの要因となる。

また、特許文献２によるスプロケットホイールでは、ボルト等を樹脂製とするため腐食は防ぐことができるが、樹脂製のボルトは強度が弱く、取付時に破損する場合がある。また、特許文献１と同様に、全てをステンレス等で構成すれば、コストアップとなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、耐食性に優れ、構造が簡易で歯の交換が可能なスプロケットホイール及び当該スプロケットホイールを用いた汚泥かき寄せ装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、円盤状の本体と、前記本体の外周に着脱自在に設けられた合成樹脂製またはセラミック製の歯部と、前記本体に設けられた孔と、前記孔に挿入され、フランジ部を有する合成樹脂製の筒部材と、前記筒部材を貫通し、前記歯部と前記本体とを締結する締結部材と、を具備し、前記本体と前記締結部材との間には前記筒部材が設けられ、前記筒部材の前記フランジ部の外径は、前記ボルトの頭部の外接円の外径よりも大きく、前記フランジ部のボルト頭部との接触面には、複数の突起が設けられることを特徴とするスプロケットホイールである。

前記締結部材が前記筒部材に挿入された状態で、あらかじめ一体化されていてもよい。

第１の発明によれば、フランジ部を有する筒部材を用い、歯部とスプロケット本体との取付に用いられる取付部材が、筒部材を貫通し、スプロケットと締結部材が接触することがない。このため、ボルトとスプロケット本体とが異種金属であっても、電位差による腐食が生じることがない。

特に筒部材が樹脂製であれば、筒部材とボルトまたはスプロケット本体との接触部での腐食が生じることもない。また、フランジ部の外形が締結部材であるボルトの頭部の外接円外径よりも大きければ、ボルトの頭部がスプロケット本体に接触することを確実に防ぐことができる。また、筒部材とボルトとを一体化しておけば、歯部の交換時にボルトや筒部材を落としたり、筒部材を取り付け忘れたりすることがない。また、フランジ部表面に突起を設けておけば、ボルトを締めこんだ際に突起が座金の機能を発揮し、ボルトの緩みを防止することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかるスプロケットホイールを用い、前記スプロケットホイールに掛け渡されるチェーンと、前記チェーンに設けられるフライトと、を具備することを特徴とする汚泥かき寄せ装置である。

第２の発明によれば、簡単な構造で腐食を防止することができ、摩耗した歯部を交換可能な汚泥かき寄せ装置を提供することができる。

本発明によれば、耐食性に優れ、構造が簡易で歯の交換が可能なスプロケットホイール及び当該スプロケットホイールを用いた汚泥かき寄せ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施の形態に係るスプロケット１を用いた、汚泥かき寄せ機Ａを示す図である。汚泥かき寄せ機Ａは、沈殿池５内に設置され、主にスプロケット１、チェーン３、フライト７等から構成される。チェーン３は、沈殿池５の幅方向（図１の奥行き方向）の両側壁近傍にそれぞれ設けられる。すなわち、図１に示すチェーン３およびスプロケット１（片側４個）は、それぞれ沈殿池５の幅方向の両側壁近傍に計２組設けられる。

スプロケット１のいずれかひとつは図示しないモータによって回転駆動される。それぞれのスプロケット１にはチェーン３が掛け渡される。チェーン３には、図示を省略したアタッチメントにより、長板状のフライト７が一定間隔で複数設けられる。フライト７は、沈殿池５の幅と略同長さの板状部材であり、沈殿池５の幅方向に一対設けられたチェーン３を連結して、沈殿池５の幅方向略全長に渡るように設けられる。

スプロケット１は、チェーン３に設けられたフライト７が、沈殿池５の底部に沿って移動可能なように沈殿池５へ配置され、フライト７は沈殿池５内でチェーン３の移動に伴い、スプロケット１の周囲を循環移動する。

スプロケット１を図示しないモータによって矢印Ｂ方向へ回転駆動させると、スプロケット１と噛み合うチェーン３は、スプロケット１の回転に応じて、スプロケット１間を矢印Ｃ方向で移動する。チェーン３の移動に応じてフライト７も沈殿池５内を回転移動する。沈殿池５の底部に沿って移動するフライト７は、沈殿池５底部に沈殿した汚泥９等をかき寄せる。沈殿池５の端部にはピット１１が設けられており、フライト７によりかき寄せられた汚泥９等はピット１１に廃棄される。

図２は図１のＤ部拡大図である。汚泥かき寄せ機Ａのスプロケットには、本発明の実施の形態にかかるスプロケット１が使用される。スプロケット１は、主に円盤状の本体部１６および歯部１９等から構成される。本体部１６の周囲には複数の切り欠き部１５が設けられる。切り欠き部１５には、それぞれ歯部１９が設けられる。

前述の通り、スプロケット１は、図示しないモータによって回転力を与えられる。モータと連結されたシャフト１７が回転すると、スプロケット１は矢印Ｅ方向へ回転する。スプロケット１の外周部にはチェーン３が掛けられており、チェーン３のブシュ１３とスプロケット１の歯部１９とが噛み合っている。スプロケット１が矢印Ｅ方向へ回転すると、歯部１９より、歯部１９と噛み合うチェーン３へ駆動力が伝達される。

即ち、スプロケット１の歯部１９は、チェーン３のブシュ１３への駆動力の伝達のため、ブシュ１３と接触し、ブシュ１３との間に大きな力が作用する。したがって、歯部１９は他の部位よりも摩耗が進行する。スプロケット１は、摩耗が進行する歯部１９が着脱可能であり、必要に応じて歯部１９のみを交換することができる。

歯部１９の材質は、例えば合成樹脂、セラミックスが使用できる。合成樹脂は耐摩耗性に優れ、成形、加工が容易であるものが好ましい。このような材料としては、例えばポリアセタール、ナイロン、ポリエステル、ＵＨＭＷ−ＰＥ（Ultra High Molecular Weight Polyethylene、超高分子ポリエチレン）等が挙げられる。また、合成樹脂にガラス繊維等を添加した材料を用いてもよい。このような材料を用いることにより、耐摩耗性がより向上する。

図３はチェーン３の斜視図である。チェーン３は、主に外プレート７１、内プレート７３、ブッシュ１３、ピン７７等から構成される。

外プレート７１は板状部材であり、外プレート７１の両端付近には、ピン孔７５が設けられる。内プレート７３も同様に板状部材であり、内プレート７３の両端付近には、ブシュ孔７６が設けられる。ブシュ１３は内部に貫通孔を有する円筒状の部材である。また、ブシュ１３の孔にはピン７７が挿入可能である。ピン７７は棒状の部材である。

一対の外プレート７１ａ、７１ｂが互いに向かい合わせに設けられ、外プレート７１ａ、７１ｂの内側には内プレート７３ａ、７３ｂが、互いに向かい合わせに設けられる。内プレート７３ａ、７３ｂの間には、ブシュ１３が設けられ、ブシュ１３の両端は内プレート７３ａ、７３ｂのブシュ孔７６にそれぞれ嵌合される。外プレート７１ａ、７１ｂ、内プレート７３ａ、７３ｂのピン孔７５とブシュ１３の貫通孔とは直線状に配置され、ピン７７が挿入される。

ピン７７は、外プレート７１ｂのピン孔７５、ブシュ１３の貫通孔、外プレート７１ａのピン孔７５の順に貫通し、ピン７７はピン孔７５に嵌合される。ピン７７により、外プレート７１ａ、７１ｂ、内プレート７３ａ、７３ｂ、ブシュ１３が連結され、チェーン３は、ピン７７を中心に、外プレート７１（７１ａ、７１ｂ）、内プレート７３（７３ａ、７３ｂ）が回転可能に連結される。

なお、外プレート７１、内プレート７３、ブシュ１３、ピン７７の材質は特定しないが、樹脂製、金属製が使用でき、樹脂製であれば、例えば、ポリアセタール、ナイロン、超高分子ポリエチレン、金属製であれば、ステンレス、アルミニウム等が使用できる。ここで、外プレート７１、内プレート７３、ブシュ１３等の接触電位による腐食を防止するためには、外プレート７１、内プレート７３、ブッシュ１３等を同じ材質の金属製とするか、又は樹脂製とすることが望ましい。

また、図３に示すストレート型のチェーン３に対して、さらにローラ７８を設けたチェーン３’を用いることもできる。図４はチェーン３’を示す図である。チェーン３’は、チェーン３のブシュ１３の外周に円筒状のローラ７８が設けられる。ブシュ１３はローラ７８の筒部を貫通し、ローラ７８はブシュ１３に対して回転可能である。ローラ７８が樹脂製等の非金属であれば、ローラ７８とスプロケットとが接触しても電位差による腐食を生じることがない。

また、ストレート型のチェーン３、３’に代えて、図５に示すようなオフセット型のチェーン３’’を用いることもできる。チェーン３’’は、主にオフセットプレート７９、ブシュ１３、ピン８３等から構成される。オフセットプレート７９は板状部材であり、一方の端部は外プレート部８１、他方の端部が内プレート部８３である。外プレート部８１にはピン孔８９が設けられる。内プレート部８３にはブシュ孔８８が設けられる。外プレート部８１と内プレート部８３との間には、段差８５が設けられる。外プレート部８１と内プレート部８３は段差８５によって同一平面状にはないが、外プレート部８１と内プレート部８３は略平行な面である。

一対のオフセットプレート７９ａ、７９ｂが、それぞれの外プレート部８１ａ、８１ｂが互いに外側に広がるように配置され、同様に配置された、隣接する一対のオフセットプレート７９ｃ、７９ｄの内プレート部８３ｃ、８３ｄが、外プレート部８１ａ、８１ｂの内側に来るようにオフセットプレート７９（７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄ）が配置される。

内プレート部８３ｃ、８３ｄの内側には内部に貫通孔を有するブシュ１３が設けられ、ブシュ１３は、内プレート部８３ｃ、８３ｄのそれぞれのブシュ孔８８へ嵌合される。外プレート部８１ａ、８１ｂのピン孔８９とブシュ１３とは略直線状に設けられ、ピン孔８９へピン８７が挿入される。

ピン８７は、外プレート部８１ｂのピン孔８９、内プレート部８３ｄのブシュ孔８８、ブシュ１３の貫通孔、内プレート部８３ｃのブシュ孔８８、外プレート部８１ａのピン孔８９を順に貫通して挿入される。ピン８７はピン孔８９に嵌合され、チェーン３’’は、ピン８７を中心に、外プレート部８１、内プレート部８３が回転可能に連結される。

なお、オフセットプレート７９、ブシュ１３、ピン８７の材質は特定しないが、樹脂製、金属製が使用でき、樹脂製であれば、例えば、ポリアセタール、ナイロン、超高分子ポリエチレン、金属製であれば、ステンレス、アルミニウム等が使用できる。ここで、オフセットプレート７９、ブシュ１３等の接触電位による腐食を防止するためには、オフセットプレート７９、ブシュ１３等を同じ材質の金属製とするか、又は樹脂製とすることが望ましい。また、チェーン３’’に対してもローラ７８を設けることもできる。

次に、歯部１９について説明する。図６は、歯部１９および周辺を示す斜視図である。歯部１９は凹形状を有する胴部２１と、胴部２１の両端に設けられたフランジ部２３ａ、２３ｂを有する。フランジ部２３ａ、２３ｂは、胴部２１の両端において互いに反対側の側面に設けられる。フランジ部２３ａ、２３ｂにはボルト挿通孔２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられている。ボルト挿通孔２５ａ、２５ｂの内周には図示しない雌ネジが設けられている。

歯部１９と本体部１６との接合には締結部材であるボルト３５が用いられる。ボルト３５とボルト挿通孔２５ａ、２５ｂとの間には、筒部材であるフランジ付きブシュ２７が設けられる。

フランジ付きブシュ２７は、ボルト挿通孔３１が貫通した筒部３３と、筒部３３の一方の端部に設けられたフランジ部２９等から構成される。フランジ部２９の外径は筒部３３の外径よりも大きい。筒部３３およびフランジ部２９を貫通するボルト挿通孔３１には、ボルト３５が貫通可能である。

フランジ部２９の外径はボルト３５の頭部の外接円よりも径が大きい。また、筒部３３の外径はボルト挿通孔２５ａ、２５ｂよりも大きい。したがって、筒部３３はボルト挿通孔２５ａ、２５ｂへ挿入されることはない。ボルト３５はフランジ付きブシュ２７のボルト挿通孔３１を貫通し、ボルト挿通孔２５ａ、２５ｂに設けられた雌ネジと螺合し接合される。フランジ付きブシュ２７は例えば合成樹脂製のものが使用できる。

次に、歯部１９と本体部１６との取り付け方法について説明する。図７は、本体部１６への歯部１９の取付状態を示す図である。前述の通り、本体部１６の外周には所定間隔で切り欠き部１５が設けられる。歯部１９の外形は切り欠き部１５の形状に対応している。したがって歯部１９は切り欠き部１５へ取付が可能である。切り欠き部１５の近傍にはブシュ挿通孔３７が設けられる。

歯部１９を本体部１６へ取り付けるためには、まず、図８（ａ）に示すように、切り欠き部１５へ取り付け予定の歯部１９を準備し、図８（ｂ）に示すように切り欠き部１５へ歯部１５をはめ込む。この際、一方のフランジ部２３ａは本体部１６の前面（図面手前側）に位置し、他方のフランジ部２３ｂが本体部１６の後面（図面奥側）に位置する。すなわち、フランジ部２３ａ、２３ｂとで本体部１６を挟み込むように取り付けられる。また、図８（ｂ）に示すように、歯部１９が切り欠き部１５へ完全にはめ込まれると、ボルト挿通孔２５ａ、２５ｂのそれぞれの位置はブシュ挿通孔３７の位置とほぼ一致する。

次に、図９に示すように、ブシュ挿通孔３７へフランジ付きブシュ２７の筒部３３を挿入する。図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。ブシュ挿通孔３７の径はフランジ付きブシュ２７の筒部３３の外径よりもわずかに大きい。したがって、筒部３３は本体部１６のブシュ挿通孔３７へ挿入可能である。また、筒部３３のフランジ部２９下の長さは、本体部１６の厚さとほぼ同等である。したがって、フランジ付きブシュ２７を本体部１６へ完全に挿入した状態では、フランジ部２９が本体部１６の表面に接触し、筒部３３の端部が本体部１６の他方側の面と略一致する。

次に、図１０に示すように、ボルト３５をフランジ付きブシュ２７のボルト挿通孔３１へ挿入し、ボルト挿通孔２５ａ、２５ｂへねじ込み固定する。図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。

ボルト３５はフランジ付きブシュ２７を貫通して歯部１９と接合される。以上により歯部１９の取り付け作業が完了する。なお、歯部１９を取り外すには、以上の工程を逆に行えばよい。

このように、本実施の形態にかかるスプロケット１によれば、耐食性に優れ、構造が簡単で着脱作業に優れるスプロケット１を得ることができる。ボルト３５の本体部１６の貫通部は、フランジ付きブシュ２７の筒部３３で覆われており、また、フランジ部２９の外径がボルト３５の頭部の外接円よりも大きいため、ボルト３５は本体部１６と接触することがない。

したがって、例えば金属であるステンレス製のボルト３５を用いても、ボルト３５と鋼製の本体部１６との間で異種金属の接触による腐食の進行がない。このため、水中で使用される汚泥かき寄せ機に特に適したスプロケットを得ることができる。

また、ボルト３５が金属製であるため、樹脂製のボルトのように取付時等に折損したりすることがない。また、本体部１６とボルト３５の材質を同じものにしなくてもよいため、よりコストや加工性に優れる材質を選定することができる。また、フランジ付きブシュを取り付けるのみであるため、歯部１９の着脱作業性が優れる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、フランジ付きブシュ２７とボルト３５とは別部材としたが、あらかじめ一体化してもよい。図１１はフランジ付きブシュ２７とボルト３５とが一体化された部材を示す。ボルト３５とフランジ付きブシュ２７との接合は、接着や直接射出成型等によって一体化される。ボルト３５は例えばステンレス製であり、フランジ付きブシュ２７は合成樹脂製である。

一体化されたフランジ付きブシュ２７およびボルト３５を用いることで、フランジ付きブシュ２７の取り付けとボルト３５の取り付けを同時に行うことができる。また、作業中に、フランジ付きブシュ２７やボルト３５を落下させることが少なく、例えば、フランジ付きブシュ２７の取り付け忘れなどの恐れもない。したがって、特に歯部１９の着脱作業性に優れるスプロケットを得ることができる。

また、フランジ付きブシュ２７の形状も本実施の形態に限られない。図１２は、フランジ部２９に突起部が設けられた例を示す。なお、図１２の各例においては、図６に示すフランジ付きブシュ２７と同一の機能を果たす構成要素には、図６と同一番号を付し、重複した説明を避ける。

図１２（ａ）に示すフランジ付きブシュ４０は、フランジ部２９の上面に放射状に直線の突起４１が複数設けられる。突起４１は座金としての機能を有する。すなわち、ボルト３５を締めこんだ際に、突起４１が座金として機能し、ボルト３５の緩みが抑制される。

同様に、図１２（ｂ）に示すフランジ付きブシュ５０は、フランジ部２９の上面に、円柱状の突起５１がフランジ部２９の同心円状に複数設けられる。突起５１も座金としての機能を有し、ボルト３５を締めこんだ際にボルト３５の緩みが抑制される。同様に、図１２（ｃ）に示すフランジ付きブシュ６０は、フランジ部２９の上面に、円状の突起６１がフランジ部２９と同心円上に設けられる。突起６１も座金としての機能を有し、ボルト３５を締めこんだ際にボルト３５の緩みが抑制される。同様に、図１２（ｄ）に示すフランジ付きブシュ６５は、フランジ部２９の上面略全面に、ローレット状の突起６７が設けられる。突起６７も座金としての機能を有し、ボルト３５を締めこんだ際にボルト３５の緩みが抑制される。

汚泥かき寄せ機Ａを示す図。 図１のＤ部拡大図で、スプロケット１近傍を示す図。 チェーン３を示す斜視図。 チェーン３’を示す斜視図。 チェーン３’’を示す斜視図。 歯部１９を示す斜視図。 本体部１６への歯部１９の取付状態を示す図。 本体部１６への歯部１９の取付方法を示す図。 本体部１６への歯部１９の取付方法を示す図。 本体部１６への歯部１９の取付方法を示す図。 ボルト３５とフランジ付きブシュ２７とが一体化された状態を示す図。 フランジ部２９上面に突起が設けられた例を示す図。

符号の説明

Ａ………汚泥かき寄せ機
１………スプロケット
３………チェーン
５………沈殿池
７………フライト
９………汚泥
１１………ピット
１３………ブシュ
１５………切り欠き部
１６………本体部
１７………シャフト
１９………歯部
２１………同部
２３ａ、２３ｂ………フランジ部
２５ａ、２５ｂ………ボルト挿通孔
２７………フランジ付きブシュ
２９………フランジ部
３１………ボルト挿通孔
３３………筒部
３５………ボルト
３７………ブシュ挿通孔
４０、５０、６０、６５………フランジ付きブシュ
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ………外プレート
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ………内プレート
７５………ピン孔
７６………ブシュ孔
７７………ピン
７８………ローラ
７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄ………オフセットプレート
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ………外プレート部
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ………内プレート部
８５………段差
８７………ピン
８８………ブシュ孔
８９………ピン孔

Claims (3)

1. 円盤状の本体と、
   前記本体の外周に着脱自在に設けられた合成樹脂製またはセラミック製の歯部と、
   前記本体に設けられた孔と、
   前記孔に挿入され、フランジ部を有する合成樹脂製の筒部材と、
   前記筒部材を貫通し、前記歯部と前記本体とを締結する締結部材と、
   を具備し、前記本体と前記締結部材との間には前記筒部材が設けられ、
   前記締結部材はボルトであり、前記筒部材の前記フランジ部の外径は、前記ボルトの頭部の外接円の外径よりも大きく、前記フランジ部のボルト頭部との接触面には、複数の突起が設けられることを特徴とするスプロケットホイール。
2. 前記締結部材が前記筒部材に挿入された状態で、あらかじめ一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のスプロケットホイール。
3. 請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のスプロケットホイールを用い、
   前記スプロケットホイールに掛け渡されるチェーンと、
   前記チェーンに設けられるフライトと、
   を具備することを特徴とする汚泥かき寄せ装置。
   

Images