JP5198351B2

JP5198351B2 - 砂分級機

Info

Publication number: JP5198351B2
Application number: JP2009112103A
Authority: JP
Inventors: 伸夫土井
Original assignee: 有限会社サンド・マシナリー
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-05-01
Also published as: JP2010259995A

Description

本発明は、土砂と水との混合物から砂を分級し回収するための湿式の砂分級機に関するものである。

この種の湿式の砂分級機として、特許文献１の例のように、分級のための処理水槽を、掻き上げ用の回転バケット体を備える主水槽と、無端回動して沈殿した微砂を掻き寄せる手段を備える沈殿槽とに区分し、沈殿槽に沈殿する微砂を主水槽の側に掻き寄せ、こうして主水槽に集められる微砂を含む砂を回転バケット体により掻き上げ、槽外に排出するようにしたものが知られている。また、特許文献２の例のように、処理水槽に、掻き上げ用の回転バケット体と分級のためのスパイラル羽根車とを備える砂分級機も知られている。

しかしながら、前記いずれの砂分級機においても、極細粒径（例えば、粒径が０．０７５ｍｍ前後）の微砂を分級するために、無端回動する掻き寄せ手段や回転するスパイラル羽根車等を用いており、装置構造が大型化し、また大きな動力源が必要になる上、運転による消耗部分も多く、コスト高になり、設備費用も多大なものとなっていた。

特開２０００−６１３４６号公報特開平５−１５８０８号公報

本発明は、上記の問題を解決して、簡単な構成でありながら、土砂と水との混合物から砂（微砂を含む）を効率よく分級し回収することができ、運転による消耗部分が少なく、動力源を少なくでき、運転コスト、設備費用を低く抑えることができる砂分級機を提供するものである。

上記の課題を解決する本発明は、土砂と水との混合物を原料として砂を洗砂分離し回収するための砂分級機であって、投入される原料を貯留する槽体を有し、前記槽体は、混合物中の沈砂を掻き上げる回転バケット体を備えた主水槽と、前記回転バケット体の軸方向で前記主水槽を中間にして両側に、それぞれ前記主水槽に連接されて側方に延出し、かつ、延出端側から前記主水槽の底部側に向かって傾斜した傾斜底部を有する第１及び第２の拡張槽とよりなり、前記第１及び第２の拡張槽には、それぞれ傾斜底部の上端部近傍において該傾斜底部に向かって又は該傾斜底部に沿って洗砂のための水を噴射する噴射水量が調整可能な水噴射ノズルを備えており、前記第１の拡張槽の上方には、前記回転バケット体により掻き上げられた砂を水切りして送出する篩い装置が設けられ、前記第２の拡張槽には、延出端側の上部側壁に少なくとも一部が開口した溢水用の排水口が設けられるとともに、該第２の拡張槽内の上部において前記排水口からの溢水による水面位置を上縁にして所要深さまでの主水槽側から排水口方向への水流を規制する流れ規制板が間隔をおいて複数並設されてなることを特徴とする。

この砂分級機によれば、投入される土砂と水との混合物である原料を貯留する第１及び第２の拡張槽内においては、前記水噴射ノズルからの水噴射により、水との比重差で傾斜底部上に沈降する砂を洗砂しながら主水槽の底部の側に押し流すとともに、槽内の原料に対して傾斜底部に近い下部では該傾斜底部に沿って高位から低位の方向（主水槽側）に、また水面に近い上部では主水槽側から延出端側への水流を生じさせることになり、これにより、原料が攪拌されながら水中に浮游する砂が沈降し、前記のように水噴射ノズルからの水噴射により傾斜底部に沿って洗砂されながら主水槽の底部上に集められる。

特に、前記排水口を有する第２の拡張槽内においては、砂より細かいシルトや粘土等の不要分を含む濁水は、前記槽内の流れにより前記排水口からオーバーフローして排出されるが、該第２の拡張槽内の上部では、前記主水槽側から排水口方向への水流が流れ規制板により規制されるため、濁水中に浮游している極細粒径の微砂等の流れも規制されて、直ちに濁水と共に排水口から排出されることがなく、こうして槽内に滞留する間に水との比重差で沈降し、前記のように水噴射により洗砂されながら傾斜底部に沿って主水槽内の底部上に集められる。

前記のようにして主水槽の底部上に集められた微砂を含む砂は、前記回転バケット体の回転により掻き上げられるとともに、回転バケット体の上部側で前記第１の拡張槽の上方に配置されている篩い装置上に排出され、該篩い装置で水切り脱水が行われた後、該篩い装置から排出され回収される。また、篩い装置を通過したシルトや粘土を含む水は、再び第１の拡張槽内に戻されて、投入される原料とともに混合攪拌されて前記同様の処理が行われる。

前記の砂分級機において、前記第２の拡張槽内の流れ規制板が、前記主水槽側ほど前記上下方向幅が大きく形成されてなるものとすることができる。

前記砂分級機において、前記篩い装置は、バイブレータを具備した振動篩い装置であって、送出側を低位とする傾斜状態で振動可能に支持されてなり、送出側端部の送出口より送出される砂を回収用の移送手段により受けるように設けられてなるものとすることができる。

前記砂分級機において、前記回転バケット体は、外周部において周方向所定間隔に配された掻き上げ用のバケットを支持する内方支持部材が前記槽体上で水平に支承された回転軸に連結されて回転可能に支持されてなり、前記内方支持部材が前記第２の拡張槽側の側面部にあって前記第１の拡張槽側の側面に開口部を有し、該開口部に前記篩い装置の一部が挿入されて支持され、バケットから排出される砂を受けるように設けられてなるものが好ましい。

上記したように、本発明の砂分級機によれば、簡単な構成でありながら、土砂と水との混合物中の極細粒径の微砂を含む砂を、効率よく洗砂分離し回収することができて、しかも傾斜底部と水噴射、及び流れ規制板を利用して、粒径の細かい微砂を分離回収するので、消耗部分が少なく、動力源を少なくでき、運転コスト、設備費用を低く抑えることができることになる。

本発明の一実施例を示す一部を切り欠いた略示平面図である。同上の一部を切り欠いた正面図である。排水口側の側面図である。図１のIV−IV線の略示断面図である。前図のV−V線の略示断面図である。流れ規制板部分の概略説明図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の砂分級機Ａは、土砂と水との混合物を原料として砂を洗砂分離し回収するためのものであって、下記の構成を備えている。

なお、前記原料は、通常、粒径が５ｍｍ前後以下になるように、振動篩い等を通して小石や砂利を除いて得られた土砂と水との混合物であり、ポンプを利用した搬送パイプやシュートにより搬送され砂分級機に投入される。

図中の符号１は、本発明の砂分級機Ａの主要部をなし、適宜投入される土砂と水との混合物である原料を貯留する槽体である。この槽体１は、沈降する前記原料中の砂を掻き上げる回転バケット体２を備える主水槽３と、前記回転バケット体２の軸方向で前記主水槽３を中間にして両側、すなわち前記回転バケット体２の軸方向の一方側と他方側とに、それぞれ該主水槽３に連接されて側方に延出し、かつ、それぞれ延出端側から前記主水槽３の底部３１に向かって漸次低位となるように傾斜した傾斜底部４１，５１を有する第１及び第２の拡張槽４，５とよりなる。６は前記槽体１を支持する架台である。

前記主水槽３は、回転バケット体２の回転を許容できるように、底部３１及び両側部３２が同じ曲率半径で連続して、前記回転バケット体２の回転軸心を中心とする断面半円形をなしている。また、前記第１及び第２の両拡張槽４，５は、前記傾斜底部４１，５１及び該傾斜底部に連続して断面において上拡がりのテーパ状に傾斜した両側部４２，５２は、それぞれ前記主水槽３の底部３１及び両側部３２よりやや内方位置で段差を有するように連接されており、前記底部３１及び両側部３２がピット状をなし、沈降する砂が主水槽部３の該底部３１上に集まり易くなっている。

前記第１及び第２の両拡張槽４，５は、それぞれ傾斜底部４１，５１の上端部近傍において、該傾斜底部４１，５１に向かって又は該傾斜底部４１，５１に沿って下方に洗砂のための水（主に清水）を噴射する水噴射ノズル４３，５３を備えている。

例えば、前記第１の拡張槽４の水噴射ノズル４３は、ノズル管４４が槽上に略全幅に渡って横架されるとともに、該ノズル管４４の長さ方向所要間隔毎に下方向きに突出する噴射口４５を有し、該噴射口４５が、第２の拡張槽４中の前記傾斜底部４１の上端部近傍にまで延びて、外部のポンプ手段により供給される洗砂のための水を噴射するように設けられている。また、前記第２の拡張槽５の水噴射ノズル５３は、傾斜底部５１の略全幅に渡ってノズル管５４が横向きに配設されて、その長さ方向の所要間隔毎に噴射口５５が設けられ、槽外のポンプ手段により供給される水を噴射できるように設けられている。これらの水噴射により、各拡張槽４，５において、それぞれ沈降する砂を洗砂しながら主水槽３側に押し流すとともに、該拡張槽４，５内の原料に対して下部では主水槽３側へ、また上部では主水槽３側から延出端側への流れ、すなわち図面矢印方向の流れを生起させるように構成されている。前記水噴射ノズル４３，５３は、前記ポンプ手段により噴射水量を適宜調整できるように設けられており、これにより槽内の土砂濃度、濁水排出量を調整できるようになっている。

そして、記第１の拡張槽４の上方には後述するように前篩い装置７が配置されている。また、前記第２の拡張槽５には、前記主水槽３側とは反対側の延出端側の上部側壁５６に少なくとも一部が開口した溢水用の排水口５７が設けられており、これにより、槽体１内の水面レベルＬを略一定に保つことができるようになっている。すなわち、投入される原料及び水噴射ノズル４３，５３からの噴射水量に応じて、前記排水口５７から原料中の濁水がオーバーフローして排出されることで、水面レベルＬを略一定に保つことができるようになっている。

本発明においては、前記第２の拡張槽５には、前記水噴射ノズル５３の水噴射による槽内の原料上部での流れ、特には前記主水槽３側から前記排水口５７を有する延出端側への流れを規制する流れ規制板５８が、該主水槽３側から排水口５７側に向かって所要の間隔をおいて複数設けられており、原料中に浮游する細かい砂、特には粒径が５ｍｍ以下の砂（例えば粒径が５〜０．０７５ｍｍのもの、２〜１／１６ｍｍと規定される場合もある）のうち、粒径が０．０７５ｍｍ前後の微砂（極細粒砂）についても、水の流れに乗って排水口５７側に流れて排出されるのを規制するように設けられている。

すなわち、土砂と水との混合物である原料中の微砂等が、前記流れ規制板５８に接触することにより流れが規制されることにより比重で下方に沈降し、これより細かい泥（シルトと粘土等）は濁水となって前記流れ規制板５８を潜って、或いは該流れ規制板５８を超えて排水口５７側に流れて排出されるが、流れ規制により滞留する間に水との比重差で大部分の微砂が沈降することにより、他の粒径の大きい砂とともに、主水槽３の底部３１上に集まり、回転バケット体２により掻き上げられて回収されるようになっている。

前記の流れ規制板５７としては、図のように第２の拡張槽５の傾斜底部５１を横切る方向に全幅にわたって配設するものに限らず、流れ規制の効果が得られる他の配置による実施も可能であるが、実施上は図のように配置しておくのが、シルトや粘土等を含む濁水（泥水）に比べて比重の大きい微砂の流れを規制する効果を得る上で好ましい。

また、前記流れ規制板５８は、水槽１内の水面レベルＬの高さ若しくは僅かに高い高さ位置を上端にして、所要の流れをある程度規制できるように所要の深さ、少なくとも２００ｍｍ前後の深さ位置までの幅を有するものとするのがよい。特に、傾斜底部５１が主水槽３側に向かって深くなるように傾斜していることから、図のように、主水槽３側ほど上下方向の幅が大きいものとして、排水口５７側に向かって段階的に上下方向幅を小さくしておくのが、第２の拡張槽５内の原料の流れの変化に対応でき、水中に浮游する微砂の流れを規制して沈降させることができ、好ましい。

前記主水槽３に備える前記回転バケット体２は、外周部において周方向所定間隔に配された掻き上げ用の複数のバケット２１が内方支持部材２２により支持され、該内方支持部材２２が前記槽体上で水平に支承された回転軸２３に連結されて回転可能に支持されてなる。前記内方支持部材２２は、通常、前記第２の拡張槽５側の側面を形成する板状体で、原料が通過できる多数の開孔２２ａを有するパンチングメタル等の多孔板よりなり、該内方支持部材２２の中央部のボス部２２ｂにおいて前記回転軸２３に固定されている。２２ｃは前記ボス部２２ｂから放射状に延びる補強リブである。

前記回転軸２３は、前記第２の拡張槽５の延出側端部と、第１の拡張槽４側から延設されたフレーム６１上の軸受２５により回転自在に支承されるとともに、槽体外部に備える駆動用モータＭの出力軸２６と、該出力軸２６上のスプロケット２７ａ、該回転軸２３上のスプロケット２７ｂ、及び両スプロケット２７ａ，２７ｂ間に架渡されたチェーン２７ｃ等の回転伝達部材２７を介して連結されており、モータＭの回転駆動により該回転軸２３が回転し、前記回転バケット体２が回転するように設けられている。前記回転バケット体２は、前記の回転により主水槽３の底部３１に溜まった砂を水と共に掻き上げることになる。

前記回転バケット体２の前記内方支持部材２２が前記第２の拡張槽５側の側面部にあって、前記第１の拡張槽４側の側面には開口部２８を有し、該開口部２８に前記第１の拡張槽４の上方に配置された篩い装置７の一部が挿入されて支持され、バケット２１から排出され落下する砂を受けることができるように設けられている。

また。前記篩い装置７は、バイブレータ７１を具備した振動篩い装置であって、粒径が０．０７５ｍｍ前後の比較的細かい微砂も選別できるメッシュ状の網７２を平面矩形の枠部材７３に張設してなる平面矩形の篩い用の網体７４が、前記拡張槽５の上部に配置されたフレーム６１上に、前記回転バケット体２の開放口２８への挿入側が高く、送出側になる他端側が低位となるように傾斜して、スプリング等のバネ手段７５により振動可能に支持されており、前記バイブレータ７１の作動により網体７４に対して水切り脱水作用のための振動を付与することができるように設けられている。

前記の篩い装置７の低位となる送出側端部には、前記の振動により水切り脱水されながら低位側へ順次移動する砂の送出口７６が設けられている。通常、前記送出口７６の下方に該送出口７６から送出される砂を受けて移送するコンベア等の移送手段８が設けられ、送出される砂を回収できるように構成される。前記篩い装置７の網体７４より落下する砂より細かい土を含む水は、下方の循環用水槽としての第１の拡張槽４に入り、再度原料として混合されて分級処理される。

上記の構成による砂分級機Ａによる分級動作について説明する。

原料となる土砂と水との混合物、例えば粒径が５ｍｍ前後以下になるように、振動篩いを通した混合物をポンプを備える搬送パイプやシュートにより槽体１に投入して、第１及び第２の拡張槽４，５に備える水噴射ノズル４３，５３から水を噴射するとともに、回転バケット体２を回転させ、同時に篩い装置７を作動させて運転を行う。図１の一点鎖線９は、原料の投入口の位置を示す。

前記砂分級機Ａの運転において、前記原料中の砂が第１及び第２の拡張槽４，５内では、前記水噴射ノズル４３，５３による水噴射により、水との比重差で傾斜底部４１，５１上に沈降する砂を洗砂しながら主水槽３の底部３１の側に押し流すとともに、同時に、槽内の原料に対して傾斜底部４１，５１に近い下部では該傾斜底部４１，５１に沿って高位から低位の方向（主水槽３側）に、また水面に近い上部では主水槽３側から延出端側への水流を生じさせることになり、これにより槽内の原料が攪拌されるとともに、水中に浮游する砂が沈降し、前記のように水噴射ノズル４３，５３からの水噴射により、傾斜底部４１，５１に沿って洗砂されながら押し流され、主水槽３の底部３１上に集められる。

特に、前記排水口５７を有する第２の拡張槽５内においては、砂より細かいシルトや粘土等の不要分を含む濁水が前記排水口５７からオーバーフローして排出されるが、該第２の拡張槽５内の上部では、前記主水槽３側から排水口５７方向への原料の水流が前記流れ規制板５８により規制されるため、濁水中に浮游している極細粒径の微砂等の流れも規制され、濁水が流れ規制板５８を潜って排水口５７側に流れ手排出されるとしても、水と比重差のある粒径が０．０７５ｍｍ前後の微砂等は直ちに濁水と共に排水口５７から排出されることはなく、槽内に滞留する間に水との比重差で沈降することになって、前記の水噴射により洗砂されながら傾斜底部５１に沿って主水槽３内の底部３１上に効率よく集められる。

また、主水槽３においては、底部３１に沿って回転バケット体２が回転しており、前記底部３１上に集められた砂は、該回転バケット体２のバケット２１により水と共に掻き上げられるとともに、回転バケット体２の回転により上部側の位置にきたとき前記バケット２１より排出されて、篩い装置７の網体７４上に落下する。

篩い装置７では、網体７４に対しバイブレータ７１により振動が付与されており、該網体７４上に落下した砂は、該網体７４の振動により水切り脱水されながら低位側に移動し、送出口７６から送出され、コンベア等の移送手段８により回収される。また、前記網体７４を通過したシルトや粘土を含む水はそのまま第１の拡張槽４内に入って原料と攪拌されて再度処理される。

回収する砂の粒径については、外部のポンプ手段により水噴射ノズル４３，５３からの噴射水量を調整して、槽内の土砂濃度、及び排水口５７からの濁水排出量を調整することにより、調整可能である。例えば、噴射水量を多くして濁水排出量を多くすると、微砂の中でも比較的大きい粒径の砂も濁水ととも排出されることになるため、回収される砂の最小粒径が大きくなり、また、噴射水量を少なくして濁水排出量を少なくすると、比較的小さい粒径の微砂も濁水とともに排出されずに沈降することになるため、回収される砂の最小粒径が小さくなる。

上記したように、本発明によれば、極めて極細粒径の微砂についても、簡単な構造でかつ効率よく確実に洗砂分離し回収することができる。また、流れ規制板により、溢水用の排水口への原料中の濁水等の流れを規制することで、該水中に浮游する微砂についても、流れ規制を利用して効率よく沈降させて分離回収できる。しかも、水噴射と固定配置した流れ規制板を利用することで、可動部分つまりは消耗品が少なくて済み、コスト安価に処理でき、設備費用を大幅に低減できる。

なお、上記した実施例においては、第２の拡張槽５にのみ、溢水用の排水口５７および流れ規制板５８を設けた場合を示したが、第１の拡張槽４の側にも、上記同様の溢水用の排水口及び流れ規制板を第２の拡張槽と同様に設けて実施することもできる。

Ａ…砂分級機、１…槽体、２…回転バケット体、３…主水槽、４…第１の拡張槽、２…第２の拡張槽、６…架台、７…篩い装置、８…移送手段、２１…バケット、２２…内方支持部材、２２ａ…開孔、２２ｂ…ボス部、２３…回転軸、２５…軸受、２７…回転伝達部材、２８…開口部、３１…底部、３２…側部、４１，５１…傾斜底部、４２，５２…側部、４３，５３…水噴射ノズル、４４，５４…ノズル管，４５，５５…噴射口、５６…上部側壁、５７…排水口、５８…流れ規制板、６１…フレーム、７１…バイブレータ、７２…網、７４…網体、７６…送出口、Ｍ…モータ。

Claims

土砂と水との混合物を原料として砂を洗砂分離し回収するための砂分級機であって、
投入される原料を貯留する槽体を有し、前記槽体は、混合物中の沈砂を掻き上げる回転バケット体を備えた主水槽と、前記回転バケット体の軸方向で前記主水槽を中間にして両側に、それぞれ前記主水槽に連接されて側方に延出し、かつ、延出端側から前記主水槽の底部側に向かって傾斜した傾斜底部を有する第１及び第２の拡張槽よりなり、
前記第１及び第２の拡張槽には、それぞれ傾斜底部の上端部近傍において該傾斜底部に向かって又は該傾斜底部に沿って洗砂のための水を噴射する噴射水量が調整可能な水噴射ノズルを備えており、前記第１の拡張槽の上方には、前記回転バケット体により掻き上げられた砂を水切りして送出する篩い装置が設けられ、前記第２の拡張槽には、延出端側の上部側壁に少なくとも一部が開口した溢水用の排水口が設けられるとともに、該第２の拡張槽内の上部において前記排水口からの溢水による水面位置を上縁にして所要深さまでの主水槽側から排水口方向への水流を規制する流れ規制板が間隔をおいて複数並設されてなることを特徴とする砂分級機。
前記第２の拡張槽内の流れ規制板が、前記主水槽側ほど前記上下方向幅が大きく形成されてなる請求項１に記載の砂分級機。
前記篩い装置は、バイブレータを具備した振動篩い装置であって、送出側を低位とする傾斜状態で振動可能に支持されてなり、送出側端部の送出口より送出される砂を回収用の移送手段により受けるように設けられてなる請求項１又は２に記載の砂分級機。
前記回転バケット体は、外周部において周方向所定間隔に配された掻き上げ用のバケットを支持する内方支持部材が前記槽体上で水平に支承された回転軸に連結されて回転可能に支持されてなり、前記内方支持部材が前記第２の拡張槽側の側面部にあって前記第１の拡張槽側の側面に開口部を有し、該開口部に前記篩い装置の一部が挿入されて支持され、バケットから排出される砂を受けるように設けられてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の砂分級機。