JP5086895B2

JP5086895B2 - 水中ポンプ

Info

Publication number: JP5086895B2
Application number: JP2008137418A
Authority: JP
Inventors: 豊久保
Original assignee: System Measure Co., Ltd.
Current assignee: System Measure Co., Ltd.
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009150377A

Description

本発明は、杭や連続地中壁などを構築する際に水中掘削された孔などの底部において、沈殿しているスライムや土砂を吸い上げて孔外に排出するための水中ポンプに関するものである。

従来、水底に沈殿したスライム又は土砂を吸い上げる水中ポンプが知られている（特許文献１，２など参照）。

例えば、特許文献１に開示されたスライム処理方法は、水中ポンプの下部に装着されたスクレーパーによって水底のスライムを掻き寄せ、水中ポンプで吸い上げる構成となっている。

また、特許文献２に開示された水中ポンプは、沈殿した土砂などを撹拌する撹乱手段として、上下方向に間隔を置いた複数段の螺旋羽根を設けている。
特許第２６４０８４１号公報特開２００３−７４４８７号公報

しかしながら、前記した特許文献１の水中ポンプでは、スクレーパーで直接、堆積した土砂を掻き寄せるので、回転抵抗が大きく、スクレーパーを回転させる駆動手段が大型になる。また、特許文献２の水中ポンプも、螺旋羽根を複数段に設けるので、機械高さが高くなり、水中ポンプが大型化する要因になる。

さらに、特許文献１，２に開示された水中ポンプでは、スクレーパーや撹乱手段によって舞い上がったスライム又は土砂の上昇を抑える手段がないので、水中ポンプで吸引し損なって舞い上がったスライム等が再び水底に沈殿することになる。

そこで、本発明は、ポンプ部を直接、降ろすことができない水底に沈殿したスライム等を効率よく排出することが可能な水中ポンプを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の水中ポンプは、水底に沈殿したスライム又は土砂を吸い上げるための水中ポンプであって、前記スライム又は土砂を吸い込むポンプ部と、前記スライム又は土砂を撹拌する撹拌部と、前記ポンプ部の周囲を囲うスカート部とを備え、前記ポンプ部の下方に位置する回転機構に並列して噛み合って回転する伝達機構が設けられ、その伝達機構の回転に伴って回転する取付け部に前記撹拌部が取り付けられるとともに、前記スカート部は前記撹拌部の回転範囲及び前記ポンプ部の吸込み口を覆う形状に成形されることを特徴とする。

ここで、前記伝達機構の回転軸は、平面視で前記ポンプ部の外側に配置されるように構成することができる。

また、本発明の水中ポンプは、水底に沈殿したスライム又は土砂を吸い上げるための水中ポンプであって、前記スライム又は土砂を吸い込むポンプ部と、前記スライム又は土砂を撹拌する撹拌部と、前記ポンプ部の周囲を囲うスカート部とを備え、前記ポンプ部に並設するように隣接する位置に回転駆動機構が設けられ、その回転駆動機構の回転に伴って回転する取付け部に前記撹拌部が取り付けられるとともに、前記スカート部は前記撹拌部の回転範囲及び前記ポンプ部の吸込み口を覆う形状に成形されることを特徴とする。

また、前記スカート部は偏心した截頭円錐形状であって、截頭部に前記ポンプ部が配置されるように構成することができる。

さらに、前記撹拌部は円柱状部材によって形成することができる。

また、前記スカート部と前記ポンプ部との間には、スカート部の内外を連通させる隙間が形成されていてもよい。

さらに、前記撹拌部の底面は前記スカート部の底面より上方に位置するとともに、前記スカート部の底面開口には保護部材が架け渡されているように構成することもできる。

このように構成された本発明の水中ポンプは、ポンプ部の下方に位置する回転機構に並列する伝達機構を備え、その伝達機構の回転に伴って撹拌部が回転する。また、この撹拌部とポンプ部の吸込み口とは、スカート部によって覆われている。

すなわち、撹拌部の回転中心は回転機構の回転中心より横にずれることになるので、ポンプ部を直接、降ろすことができない水底に沈殿したスライム等を撹拌部によって撹拌することができる。また、撹拌部で撹拌されたスライム等が舞い上がっても、スカート部によって上昇が妨げられるので、効率よくスライム等を吸引させて排出することができる。

特に、伝達機構の回転軸が、平面視でポンプ部の外側に配置されていれば、ポンプ部から離れた位置の水底に沈殿したスライム等であっても、容易に撹拌して除去することができる。

さらに、上述したような効果は、ポンプ部に隣接する位置に回転駆動機構を設け、その回転駆動機構の回転に伴って撹拌部が回転するように構成することによっても得ることができる。

また、スカート部を偏心した截頭円錐形状にすることで、撹拌部の回転に支障とならない剛性の高いスカート部を、簡単な構成で成形することができる。

さらに、撹拌部を円柱状部材とすることで、撹拌時にスライム等から受ける抵抗を小さくすることができるうえに、長さ調節が容易になる。

また、スカート部とポンプ部との間に、スカート部の内外を連通させる隙間を形成することで、容易にスカート部を備えた水中ポンプを水中に沈めることができる。

さらに、撹拌部の底面をスカート部の底面より上方に位置させることで、撹拌部を水底から離間させて回転抵抗を小さくできるうえに、スカート部の底面開口に保護部材を掛け渡すことで、土砂等によって撹拌部に下方から作用する外力を低減して撹拌部の損傷を防ぐことができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本実施の形態の水中ポンプとしてのスライムポンプ１の構成を説明する図である。

まず、構成から説明すると、このスライムポンプ１は、スライム又は土砂（以下、「スライム等」という。）を吸い込むポンプ部２と、水底に沈殿したスライム等を撹拌する撹拌部としての撹拌棒３と、ポンプ部２の周囲を囲うスカート部４とを備えている。

このポンプ部２は、底部に吸込み口２１が形成され、上部に排水ホース２３に接続する接続口２２が設けられ、電力ケーブル２４によって供給される電力によってモータ（図示せず）を駆動させてスライム等を吸い込み、排出するポンプである。また、このポンプ部２には、水中に吊り下げられるように吊り穴２２１，２２１が設けられている（図２参照）。

このポンプ部２の吸込み口２１は、図３に詳細を示すように、側面に設けられた複数の側面穴２１ａ，・・・と、底面の中央に設けられた中央穴２１ｂと、その周囲に複数設けられた底面穴２１ｃ，・・・とを備えており、それらの穴からスライム等を吸い込む。

また、このポンプ部２の中央穴２１ｂの中心には、羽根車を回転させるためのインペラ回転軸２６ａが設けられているが、本実施の形態では羽根車の代わりに回転機構としてのポンプ側歯車２６を取り付ける。

そして、このポンプ側歯車２６には、伝達機構としての減速機５が接続される。この減速機５は、円盤状の減速歯車５１と、その減速歯車５１の回転軸５２と、その回転軸５２を支持させる筒部５３と、撹拌棒３を取り付ける取付け部５５とを備えている。

この減速歯車５１は、ポンプ側歯車２６の直径より大きな歯車で、ポンプ側歯車２６に並列して配置され、互いに噛み合っている。また、この減速歯車５１の回転軸５２は、ポンプ部２の外周に沿って立設されているので、平面視で見ると回転軸５２はポンプ部２の外側に位置することになる。

また、この回転軸５２は、筒部５３に挿通されて、筒部５３から突出した上端は、取付け具２５１を介してポンプ部２に固定された軸受部２５に支持される。また、筒部５３の上部は支持材５３１を介してポンプ部２に支持され、下端はポンプ部２の底面に取り付けられる底面板５４から延出されたフランジ部５４ａに固定される。

一方、減速歯車５１は、このフランジ部５４ａによって上方への移動が規制されるとともに、下面側の中央には撹拌棒３を取り付けるための取付け部５５が設けられる。

この取付け部５５は、図３に示すように、減速歯車５１と同心円の２体の円盤によって形成されている。また、減速歯車５１には、上下方向に貫通する複数の穴部５１ａ，・・・が設けられており、水中に沈める際の抵抗や浮力が低減される。

そして、この取付け部５５の下面には、撹拌棒３が取り付けられる。この撹拌棒３は、図３に詳細を示すように、取付け部５５に固定する取付け管３１と、その両端に挿し込まれる挿込み棒３２，３２とによって主に構成される。

この撹拌棒３は、円柱状部材であって、回転時にスライム等から受ける抵抗が少ないので、インペラ回転軸２６ａの駆動力が大きくなくても容易に撹拌棒３を回転させることができる。なお、この撹拌棒３の形状は、円柱状に限定されるものではなく、三角柱状など抵抗の少ない形状を任意に選択することができる。

また、取付け管３１に挿し込む挿込み棒３２，３２の長さを調節することで、撹拌棒３の長さを変えて回転範囲を任意に調整することができる。

そして、この撹拌棒３の回転範囲とポンプ部２の吸込み口２１を覆うスカート部４は、図１に示すように、偏心した截頭円錐形状に形成される。すなわち、底面開口４ｂの中心と、上面の截頭部４ａの中心がずれており、図１の断面図で見ると、ポンプ部２はスカート部４の一方の端に配置され、スカート部４はポンプ部２とは反対方向に広がる形状となっている。

このスカート部４は、図２に示すように、底部の骨組みとなる２段のリング材４３１，４３１と、その上縁からポンプ部２の外周に向けて斜め上方に架け渡される骨格材４３，・・・と、そのリング材４３１，４３１及び骨格材４３，・・・の外周を覆う外殻部４４とから主に構成される。このリング材４３１、骨格材４３、外殻部４４は、鉄骨や鋼板などの鋼材によって成形することができる。

また、このスカート部４の底面開口４ｂには、図１，２に示すように、下段のリング材４３１の内周に架け渡される横架材４２ａと、その横架材４２ａと直交してリング材４３１の内周に取り付けられる固定材４２ｂ，４２ｂとによって、柵状に形成された保護部材４２が設けられる。

ここで、撹拌棒３は、図１に示すように、その底面がこの保護部材４２の上面より離隔した位置に配置されており、保護部材４２が撹拌棒３の回転の支障となることはない。また、撹拌棒３の両端は、保護部材４２によって保護されることになるので、スライムや土砂が下方から撹拌棒３に衝突する前に保護部材４２で阻止され、撹拌棒３の端部が反り上がるなどして変形してしまうことがない。

また、スカート部４の截頭部４ａにおいて、ポンプ部２の外周と外殻部４４の上縁との間には隙間４１が設けられており、スカート部４の内外に自由に水が移動できるようになっている。

次に、本実施の形態のスライムポンプ１の使用方法の一例について、図４を参照しながら説明する。

この図４は、拡底杭を構築する工程を説明する図である。まず、拡底杭を構築するには、掘削孔にベントナイト泥水などの孔壁安定用の流体を満たしながら、円柱状の軸部６０と、その軸部６０の直径を下方に向けて徐々に広げた截頭円錐形状の拡幅部６１とを備えた杭孔６を掘削する。

この杭孔６の孔底６２には、掘削によって発生した土砂やスライムなどが時間の経過とともに沈降して沈殿物６３となっている。そして、このような沈殿物６３を堆積させたままコンクリートを打設すると、コンクリートが孔底６２まで充填できなかったり、コンクリートの品質が劣化したりして、所望する強度及び品質の拡底杭を構築できなくなるおそれがある。

そこで、孔底６２の沈殿物６３を除去することになるが、沈殿物６３の量が多い最初のうちは、底浚いバケットなどを杭孔６に投入して効率よく沈殿物６３を除去することができる。

しかし、図４に二点鎖線で示すように、鉄筋籠７を杭孔６に投入した後は、鉄筋籠７が支障になるので底浚いバケットを投入することができない。他方、通常の水中ポンプを投入したのでは、軸部６０の真下の孔底６２の沈殿物６３は除去できても、拡幅部６１の孔底６２の沈殿物６３を除去することはできない。

そこで、本実施の形態のスライムポンプ１を使用することになる。すなわち、図４に示すように、杭孔６の鉄筋籠７の内側にスライムポンプ１を投入して、鉄筋籠７の端までスライムポンプ１を寄せると、ポンプ部２は鉄筋籠７の端の真下に配置されるが、そこからスカート部４が拡幅部６１に向けて広がることになる。

このため、軸部６０の真上からは見えない拡幅部６１の隠れた箇所にも、スライムポンプ１のスカート部４の広がっている部分を差し込むことができる。そして、スカート部４の内側で撹拌棒３を回転させると、沈殿物６３が舞い上がってスカート部４の内部にスライム等が充満し、効率よくポンプ部２の吸込み口２１からスライム等を吸い込ませて、排水ホース２３の内部を搬送して杭孔６の外部に排出することができる。

このスライムポンプ１によるスライム等の排出は、鉄筋籠７の有無に関わらずいつでもおこなうことができるので、コンクリートを打設する直前までスライムポンプ１を稼働させることで、高品質の拡底杭を構築することができる。

次に、本実施の形態のスライムポンプ１の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態のスライムポンプ１は、ポンプ部２の下方に位置するポンプ側歯車２６に並列する減速機５を備え、その減速機５の回転に伴って撹拌棒３が回転する。すなわち、撹拌棒３の回転中心はポンプ側歯車２６の回転中心より横にずれることになるので、ポンプ部２を直接、降ろすことができない杭孔６の拡幅部６１の孔底６２に沈殿した沈殿物６３を、撹拌棒３によって撹拌することができる。

特に、減速機５の回転軸５２が、平面視でポンプ部２の外側に配置されていれば、ポンプ部２から離れた位置の水底に沈殿したスライム等であっても、容易に撹拌して排出することができる。

また、減速歯車５１のように一枚の歯車で伝達機構を構成すれば、スカート部４やスライムポンプ１全体の高さを低く抑えることができるので、取り扱いが容易な簡素な構成のポンプで広い範囲の沈殿物６３を除去することができる。

さらに、減速歯車５１の直径を大きくすることで、撹拌棒３の回転中心をポンプ部２からより離れた位置にできるので、拡幅部６１が広くなっても対応させることが可能である。また、伝達機構は複数の歯車を組み合わせた構成とすることで、撹拌棒３の回転中心の位置を調整したり、回転速度や回転負荷の調整をしたりすることが容易にできる。

また、この撹拌棒３とポンプ部２の吸込み口２１は、スカート部４によって覆われている。このため、撹拌棒３で沈殿物６３が撹拌されてスライム等が舞い上がっても、スカート部４によって上昇が妨げられるので、効率よくスライム等を吸引させて排出することができる。

また、スカート部４を偏心した截頭円錐形状にすることで、撹拌棒３の回転に支障とならない剛性の高いスカート部４を、簡単な構成で成形することができる。

さらに、スカート部４とポンプ部２との間に、スカート部４の内外を連通させる隙間４１を形成することで、スカート部４を備えたスライムポンプ１を容易に水中に沈めることができる。すなわち、スカート部４の外殻部４４の上部開口縁がポンプ部２に密着して隙間がなければ、スカート部４の内部に空気が溜まって水中に沈めることが難しくなるが、隙間４１を形成しておくことで空気が溜まらなくなるので、スライムポンプ１を容易に水中に沈めることができる。また、隙間４１がポンプ部２の周囲に設けられるだけであれば、撹拌棒３で撹拌されて上昇するスライム等は、スカート部４の内側で漂っている間に大半がポンプ部２に吸い込まれることになる。

さらに、撹拌棒３を円柱状部材とすることで、撹拌時にスライム等から受ける抵抗を小さくすることができるうえに、長さ調節が容易になる。すなわち、撹拌棒３が受ける抵抗が大きくなると、それを回転させるためにインペラ回転軸２６ａのトルクを上げたり、伝達機構を複数の歯車を組み合わせた複雑な構成にしたりしなければならなくなるが、スクレーパーのように沈殿物６３を掻き寄せることを目的にするのではなく、沈殿物６３の撹拌を目的にするのであれば、撹拌棒３を抵抗の少ない形状にして回転機構や伝達機構の構成を簡素な構成にすることできる。

さらに、撹拌棒３の底面をスカート部４の底面より上方に位置させることで、撹拌棒３を水底から離隔させて回転抵抗を小さくできるうえに、スカート部４の底面開口４ｂに保護部材４２を掛け渡すことで、土砂等によって撹拌棒３に下方から作用する外力を低減して撹拌棒３の損傷を防ぐことができる。すなわち、スライムポンプ１を孔底６２に着底させた際に、スカート部４の外縁底面及び保護部材４２が先に沈殿物６３に衝突するので、その後に沈殿物６３が撹拌棒３に接触しても、撹拌棒３が変形したり、損傷したりすることがほとんど起きない。

以下、この実施例では、前記実施の形態で説明した形態とは別の水中ポンプについて、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例で説明する水中ポンプとしてのスライムポンプ１Ａは、前記実施の形態で説明したスライムポンプ１の減速機５に代えて、回転駆動機構８を備えている。

すなわち、このスライムポンプ１Ａは、スライム等を吸い込むポンプ部２と、水底に沈殿したスライム等を撹拌する撹拌部としての撹拌棒３Ａと、その撹拌棒３Ａを回転させる回転駆動機構８と、ポンプ部２の周囲を囲うスカート部４とを備えている。

このポンプ部２は、底部に吸込み口２１が形成され、上部に排水ホース２３に接続する接続口２２が設けられ、電力ケーブル２４によって供給される電力によってモータ（図示せず）を駆動させてスライム等を吸い込み、排出するポンプである。

また、前記実施の形態では、ポンプ部２の下端の底面板５４からフランジ部５４ａが延出されていたが、この実施例の底面板２７はフランジ部を備えておらず、円板状に成形されている。

また、回転駆動機構８は、駆動原となる水中モータ８１と、その水中モータ８１の駆動によって回転するモータ回転軸８２と、水中モータ８１を駆動させる電力を供給する電力ケーブル８４とを備えている。

この水中モータ８１は、ポンプ部２に隣接する位置に並設され、ポンプ部２に取り付けられた支持材８３，８３によってポンプ部２に支持される。

また、この水中モータ８１のモータ回転軸８２が取付け部となって、このモータ回転軸８２の下端に撹拌棒３Ａが取り付けられる。

この撹拌棒３Ａは、モータ回転軸８２を中心に両側に同じ長さだけ延伸されるとともに、スカート部４の内面に接触することのない範囲で、スカート部４の広がった内部空間を可能な限り広範囲に撹拌可能な長さに形成される。

このように構成された実施例のスライムポンプ１Ａは、ポンプ部２に隣接する位置に回転駆動機構８が設けられており、その回転駆動機構８によって撹拌棒３Ａが回転する。すなわち、撹拌棒３Ａの回転中心はポンプ部２の中心より横にずれることになるので、ポンプ部２を直接、降ろすことができない杭孔６の拡幅部６１の孔底６２に沈殿した沈殿物６３を、撹拌棒３Ａによって撹拌することができる。

また、水中モータ８１をポンプ部２に並設させれば、スカート部４やスライムポンプ１Ａ全体の高さを低く抑えることができるので、取り扱いが容易な簡素な構成のポンプで広い範囲の沈殿物６３を除去することができる。

さらに、ポンプ部２とは別個の水中モータ８１を使用するため、汎用のポンプ部２を利用してスライムポンプ１Ａを製作することができる。また、駆動原が別になるので、撹拌棒３Ａを回転させる負荷によってポンプ部２の吸込み力が低減したりすることがない。さらに、撹拌棒３Ａの回転速度や回転負荷の調整も、水中モータ８１の規格や出力を調整することによって回転駆動機構８独自におこなうことができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、本実施の形態では、通常のポンプ部２に備えられている土砂送り用の羽根車のインペラ回転軸２６ａを回転機構の駆動源に使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、別途、回転駆動装置を設けて回転機構を形成してもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では截頭円錐形状のスカート部４について説明したが、これに限定されるものではなく、截頭四角錐や截頭六角錐など、撹拌棒３（３Ａ）の回転の支障にならない形状であれば任意の形状を選択することができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、保護部材４２として柵状部材を使用したが、これに限定されるものではなく、帯状や網状など、スカート部４内部への沈殿物６３の侵入を妨げるものでなければ任意の形態にすることができる。

また、前記実施例では、取付け部としてのモータ回転軸８２の下端に直接、撹拌棒３Ａを取り付けたが、これに限定されるものではなく、モータ回転軸８２に歯車（図示せず、図１のポンプ側歯車２６参照）を取り付け、その歯車に並列させた減速歯車（図示せず、図１の減速歯車５１参照）を噛み合わせて、その減速歯車の回転軸（図示せず）の下端を取付け部とすることもできる。

また、前記実施の形態及び実施例では、スライムポンプ１（１Ａ）で拡底杭の孔底６２に沈殿した沈殿物６３を除去する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、流体の底部に沈殿したスライムや土砂を排出するあらゆる場面で本発明を適用することができる。

本発明の最良の実施の形態のスライムポンプの構成を説明する断面図である。本発明の最良の実施の形態のスライムポンプの構成を外殻部の一部を破断して説明する斜視図である。ポンプ部と減速機と撹拌棒との取り付け関係を説明する斜視図である。スライムポンプの使用形態を説明する説明図である。実施例のスライムポンプの構成を説明する断面図である。

符号の説明

１，１Ａスライムポンプ（水中ポンプ）
２ポンプ部
２１吸込み口
２６ポンプ側歯車（回転機構）
２６ａインペラ回転軸（回転機構）
３，３Ａ撹拌棒（撹拌部）
４スカート部
４ａ截頭部
４ｂ底面開口
４１隙間
４２保護部材
５減速機（伝達機構）
５２回転軸
５５取付け部
６３沈殿物（スライム又は土砂）
８回転駆動機構
８２モータ回転軸（取付け部）

Claims

水底に沈殿したスライム又は土砂を吸い上げるための水中ポンプであって、
前記スライム又は土砂を吸い込むポンプ部と、
前記スライム又は土砂を撹拌する撹拌部と、
前記ポンプ部の周囲を囲うスカート部とを備え、
前記ポンプ部の下方に位置する回転機構に並列して噛み合って回転する伝達機構が設けられ、その伝達機構の回転に伴って回転する取付け部に前記撹拌部が取り付けられるとともに、前記スカート部は前記撹拌部の回転範囲及び前記ポンプ部の吸込み口を覆う形状に成形されることを特徴とする水中ポンプ。
前記伝達機構の回転軸は、平面視で前記ポンプ部の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
水底に沈殿したスライム又は土砂を吸い上げるための水中ポンプであって、
前記スライム又は土砂を吸い込むポンプ部と、
前記スライム又は土砂を撹拌する撹拌部と、
前記ポンプ部の周囲を囲うスカート部とを備え、
前記ポンプ部に並設するように隣接する位置に回転駆動機構が設けられ、その回転駆動機構の回転に伴って回転する取付け部に前記撹拌部が取り付けられるとともに、前記スカート部は前記撹拌部の回転範囲及び前記ポンプ部の吸込み口を覆う形状に成形されることを特徴とする水中ポンプ。
前記スカート部は偏心した截頭円錐形状であって、截頭部に前記ポンプ部が配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水中ポンプ。
前記撹拌部は円柱状部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水中ポンプ。
前記スカート部と前記ポンプ部との間には、スカート部の内外を連通させる隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水中ポンプ。
前記撹拌部の底面は前記スカート部の底面より上方に位置するとともに、前記スカート部の底面開口には保護部材が架け渡されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水中ポンプ。