JP5618392B1 - 流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用のサンドポンプに容易に取り付けられ、スライムの処理効率が優れた流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプを提供する。【解決手段】水中サンドポンプの回転軸を延長してスクリューの駆動源とし、スクリュー近傍の水流が循環しないようにスクリュー上方に上部水流制限板を設けるとともに、スクリューと離隔された吸込パイプによりスクリューへ給水する構成とする。さらにスクリュー下方にスクリューにより生じた下方向への水流を拡散させる底部水流誘導体を配する。【選択図】図１
Description
本発明は、削孔の孔底に沈積したスライムをサンドポンプで回収する工程において使用される流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプに関するものである。
アースドリル工法に代表される場所打ち杭工法施工時には、削孔の際に生じるスライム（掘削屑、粘土、砂、シルト等）が孔底に沈積する。そして、このスライムを孔底に残したままコンクリート打設を行うと、スライムがコンクリートに混じり、杭の支持力が低下するという問題が発生する。
そのために、コンクリート打設前には必ずスライムを除去することが義務付けられ、通常はサンドポンプ等を用いてこのスライムを除去している。ところが、スライムは孔底に貼り付くように堆積しているためにサンドポンプ単体による単純な安定液の吸い上げでは、充分に除去することができない。
そこで、安定液を拡散させることによって、孔底に堆積したスライムを安定液中に浮遊させて安定液と共にサンドポンプで吸い上げる方法が提案されている
その一例として、特許第３３２３９８８号広報（以下「特許文献１」という。）が挙げられる。以下、安定液も含んで水と表現する。
このスライム処理用サンドポンプは、スクリュー下部に水流方向ガイド板を設けて、スライムの水中への浮遊を効率化し、かつ撹拌用スクリュー周囲に水流制限板を設けて、余計なスライムの循環を減少させている。
このスライム処理用サンドポンプは、スクリュー下部に水流方向ガイド板を設けて、スライムの水中への浮遊を効率化し、かつ撹拌用スクリュー周囲に水流制限板を設けて、余計なスライムの循環を減少させている。
また、特開２００５−１２０７８４号広報（以下「特許文献２」という。）が挙げられる。
このスライム処理装置は、サンドポンプの下部にサンドポンプとは別駆動のプロペラ式水中撹拌機を設けて、スライムを水中に浮遊させようとするものである。この構成によれば撹拌機を孔底に接近させることができ、スライムの処理効率が向上する。
さらに、特許第４２８９４３８号広報（以下「特許文献３」という。）には、円筒状のケーシングに設けられた噴射ノズルとサンドポンプによってスライムを破砕して除去するスライム処理装置が開示されている。このスライム処理装置では、ケーシング内の比較的強固に孔底に堆積したスライムでも除去することができる。
しかしながら、特許文献１のスライム処理用サンドポンプにおいては、スクリューへの水の供給が、サンドポンプの吸込口よりも下側で行われるため、浮遊したスライムが再度スクリューで撹拌される現象が発生し、スライムの処理効率が優れているとはいえない。
そして特許文献２のスライム処理装置においては、プロペラ式水中撹拌機の駆動源が水中ポンプとは別に必要となり、配線や構造が複雑なものとなる。また特許文献３のスライム処理装置は、噴射ノズルに高圧水を供給するための高圧水パイプが複数設置され、特許文献２の処理装置と同様に構造が複雑となる。さらに特許文献２と特許文献３のスライム処理装置はどちらも、汎用の水中サンドポンプに容易に取り付けることはできない。
そこで、本発明は、汎用のサンドポンプに容易に取り付けられ、スライムの処理効率が優れた流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、第１の本発明に係る流体撹拌装置は、水中サンドポンプの下部に容易に取り付けられるものであり、水中サンドポンプの回転軸を延長してスクリューの駆動源とし、スクリュー近傍の水流が循環しないようにスクリュー上方に上部水流制限板を設けるとともに、スクリューと離隔してスクリューへの給水口を設け、さらにスクリュー下方にスクリューにより生じた下方向への水流を拡散させる底部水流誘導体を配した構造とした。
すなわち、第１の本発明は、サンドポンプの下部に取り付けられる流体撹拌装置であって、陣笠状の上部水流制限板と、前記上部水流制限板の中央を貫通して、前記サンドポンプの回転駆動軸の下端に連結される撹拌用スクリュー回転軸と、前記上部水流制限板の下方中央に配置され、かつ、前記撹拌用スクリュー回転軸に固定された撹拌用スクリューと、前記上部水流制限板の上方に設けられた平座金状の上部取付用円板と、前記上部取付用円板と前記上部水流制限板との間に配置されかつ両端が前記上部取付用円板と前記上部水流制限板を貫通して開口部を形成する複数の吸込パイプと、前記撹拌用スクリューの下方に配置された底部水流誘導体と、前記上部取付用円板とサンドポンプ本体とを連結する第１の連結部材と、前記上部水流制限板と前記底部水流誘導体とを連結する第２の連結部材とから構成され、前記底部水流誘導体は、底部円板と前記底部円板の中心に設けられた水流噴射孔と前記底部円板の上面に立設された複数枚の隔壁とからなり、前記隔壁は前記水流噴射孔の周囲に放射状に配置され、前記吸込パイプの中心線が前記撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡が描く円に接し、かつ前記撹拌用スクリューの下方において前記撹拌用スクリュー回転軸の中心線と交差する位置に、前記吸込パイプが配置されたことを特徴とする流体撹拌装置である。
第1の本発明の流体撹拌装置は、撹拌用スクリューの駆動源をサンドポンプの回転軸とすることで、容易に汎用のサンドポンプを利用することができる。また、上部水流制限板と吸込パイプにより、スクリューの上方近傍からの水流を制限して、スクリューと離れた箇所からスクリューに給水することになる。その結果スクリュー近傍でのスライムの無駄な循環を防ぐことができるとともに、撹拌用スクリューによるサンドポンプの吸い込み作用への影響を低減させることができる。
さらに吸込パイプの中心線が撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡が描く円に接し、かつ撹拌用スクリューの下方において撹拌用スクリュー回転軸の中心線と交差する位置に、吸込パイプが配置されていることで、スライムの少ないサンドポンプ吸込口上方の水を、スクリュー近傍に効率的に供給することができる。
なお、第１の本発明における底部水流誘導体の隔壁を同一方向に弓なりに湾曲させれば、この弓なりに湾曲した隔壁により、平面視方向において渦巻き状の水流が形成される。
そして第２の本発明は、第１の発明に係る流体撹拌装置を下部に備えたサンドポンプである。
本発明の流体撹拌装置によれば、汎用のサンドポンプに容易に取り付けられ、スライム処理効率において優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１〜図８は発明の一実施例を示すものであって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
先ず、図１を用いて、本発明に係る流体撹拌装置とこれを用いたサンドポンプの一実施例の構成を説明する。図１の撹拌用スクリュー回転軸２４および撹拌用スクリュー２６は便宜上、上部水流制限板２２を透視して描かれている。
サンドポンプ１０の底面にはサンドポンプ１０の吸込口よりも大きな開口部を有し、外径がサンドポンプ１０の底面径よりも大きい平座金状の上部取付用円板２８が、第1の連結部材５０である数本のボルトによって取り付けられている。そして上部取付用円板２８には、サンドポンプ１０の底面外周よりも外側に４本の吸込パイプ３０の上端が溶接されている。吸込パイプ３０は上部取付用円板２８を貫通して、上部取付用円板２８の上側に開口部を形成している。吸込パイプ３０の下端には、溶接により陣笠状の上部水流制限板２２が取り付けられ、上部水流制限板２２の中心部にはサンドポンプの回転駆動軸１２に連結された撹拌用スクリュー回転軸２４が貫通する穴が設けられている。また、吸込パイプ３０は上部水流制限板２２を貫通して、上部水流制限板２２の下側に開口部を形成している。
すなわち、吸込パイプ３０は、上部取付用円板２８の上側から取水して上部水流制限板２２の下側に給水する機能と、上部水流制限板２２を上部取付用円板２８の下方に支持する機能とを併せもっている。なお、吸込パイプ３０は複数本であればよく、本実施例に限定されるものではない。
サンドポンプ１０の底面にはサンドポンプ１０の吸込口よりも大きな開口部を有し、外径がサンドポンプ１０の底面径よりも大きい平座金状の上部取付用円板２８が、第1の連結部材５０である数本のボルトによって取り付けられている。そして上部取付用円板２８には、サンドポンプ１０の底面外周よりも外側に４本の吸込パイプ３０の上端が溶接されている。吸込パイプ３０は上部取付用円板２８を貫通して、上部取付用円板２８の上側に開口部を形成している。吸込パイプ３０の下端には、溶接により陣笠状の上部水流制限板２２が取り付けられ、上部水流制限板２２の中心部にはサンドポンプの回転駆動軸１２に連結された撹拌用スクリュー回転軸２４が貫通する穴が設けられている。また、吸込パイプ３０は上部水流制限板２２を貫通して、上部水流制限板２２の下側に開口部を形成している。
すなわち、吸込パイプ３０は、上部取付用円板２８の上側から取水して上部水流制限板２２の下側に給水する機能と、上部水流制限板２２を上部取付用円板２８の下方に支持する機能とを併せもっている。なお、吸込パイプ３０は複数本であればよく、本実施例に限定されるものではない。
撹拌用スクリュー回転軸２４は上端に形成されたソケット形状の雌ネジにより、下端に雄ネジが形成されたサンドポンプの回転駆動軸１２に接続され、上部水流制限板２２を貫通している。そして、撹拌用スクリュー回転軸２４の下端には撹拌用スクリュー２６が固定されている。
次に、図２〜図５を用いて、本発明に係る流体撹拌装置の一実施例の構成を説明する。
上部水流制限板２２の下部には、第２の連結部材５２である数本の吊パイプによって底部水流誘導体４０が配置され、底部水流誘導体４０は、底部円板４２とその上面に中心から放射状に立設された８牧の板状の隔壁４４で構成されている。また、底部水流誘導体４０の中央部には水流噴射孔４６が開けられている。隔壁４４は、本実施例では、図３のように同一方向に弓なりに湾曲している。
上部水流制限板２２の下部には、第２の連結部材５２である数本の吊パイプによって底部水流誘導体４０が配置され、底部水流誘導体４０は、底部円板４２とその上面に中心から放射状に立設された８牧の板状の隔壁４４で構成されている。また、底部水流誘導体４０の中央部には水流噴射孔４６が開けられている。隔壁４４は、本実施例では、図３のように同一方向に弓なりに湾曲している。
次に、図６を用いて、本発明に係る流体撹拌装置の一実施例の吸込パイプ３０と撹拌用スクリュー２６の好適な位置関係を説明する。
吸込パイプ３０は、上部取付用円板２８と上部水流制限板２２の間に配置されている。そして吸込パイプ３０は、吸込パイプの中心線６０が撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡６２に接した後、撹拌用スクリュー回転軸の中心線６４と交差する位置に傾斜角を有して各々４本が等間隔に配置されている。吸込パイプ３０が上述の位置に配置されていることにより、効率的に水Ｗを撹拌用スクリュー２６に供給することができる。
吸込パイプ３０は、上部取付用円板２８と上部水流制限板２２の間に配置されている。そして吸込パイプ３０は、吸込パイプの中心線６０が撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡６２に接した後、撹拌用スクリュー回転軸の中心線６４と交差する位置に傾斜角を有して各々４本が等間隔に配置されている。吸込パイプ３０が上述の位置に配置されていることにより、効率的に水Ｗを撹拌用スクリュー２６に供給することができる。
次に、上記の実施例の作動について図７を用いて説明する。
サンドポンプ１０が起動すると、撹拌用スクリュー回転軸２４とその下端の撹拌用スクリュー２６が回転する。すると、撹拌用スクリュー２６は、上部水流制限板２２の内側の水Ｗを底部水流誘導体４０に向けて圧送する。そして底部水流誘導体４０に向けて圧送された水Ｗは、隔壁４４の作用により、平面視において渦巻きを形成しながら水平方向に拡散するとともに、底部円板４２の中心に設けられた水流噴射孔４６から垂直方向に噴射される。
サンドポンプ１０が起動すると、撹拌用スクリュー回転軸２４とその下端の撹拌用スクリュー２６が回転する。すると、撹拌用スクリュー２６は、上部水流制限板２２の内側の水Ｗを底部水流誘導体４０に向けて圧送する。そして底部水流誘導体４０に向けて圧送された水Ｗは、隔壁４４の作用により、平面視において渦巻きを形成しながら水平方向に拡散するとともに、底部円板４２の中心に設けられた水流噴射孔４６から垂直方向に噴射される。
一方、撹拌用スクリュー２６が回転すると、上部水流制限板２２の内側へは吸込パイプ３０の上部開口から水Ｗが吸い込まれる。このとき吸込パイプ３０に吸い込まれる水Ｗは、上部取付用円板２８の作用により、水中サンドポンプ１０の吸込口付近の水を含まないものであるため、本来サンドポンプ１０の吸込口から外部へ排出されるべき浮遊したスライム７０を再度吸込パイプ３０から吸い込んで循環させるということが少ない。
以後の本実施例の作動については、図８を用いて説明する。
図８は、削孔現場での本発明に係る流体撹拌装置を具備するサンドポンプの一実施例の使用状態を示す模式的断面図である。削孔の中に本実施例に係る流体撹拌装置２０を具備したサンドポンプ１０が挿入されている。
図８は、削孔現場での本発明に係る流体撹拌装置を具備するサンドポンプの一実施例の使用状態を示す模式的断面図である。削孔の中に本実施例に係る流体撹拌装置２０を具備したサンドポンプ１０が挿入されている。
サンドポンプ１０の上部には排出管８２が接続され、排出管８２は地上の受ベッセルに挿入された排水ホース８３に連結されている。またサンドポンプ１０の上部にはキャプタイヤケーブル８６が接続され、地上から電源が供給されている。また削孔には、泥水７２が充填されており底部にはスライム７０が沈殿している。そして削孔内にはサンドポンプ１０の排水量に応じて供給管８０から泥水７２が供給されている。なお、排出管８２の上部はワイヤー（図示省略）を介してクレーンから吊下げられている。
前述のように流体撹拌装置２０により撹拌された泥水７２は、削孔の底に沈殿したスライム７０を泥水中に浮遊させる。そして浮遊したスライム７０は、泥水７２とともにサンドポンプ１０により排出管８２を通して地上に排出される。
次に実験結果を示す。表１の実験は、直径１８００ｍｍ、高さ２０００ｍｍの円筒形テスト用タンクに２立方メートルの左官砂を投入後に水を充填して、サンドポンプを５分間運転した後の左官砂の残量を計測したものである。
実験に使用した流体撹拌装置とサンドポンプは、タイプＡ（吸込パイプ３本、底部水流誘導体の隔壁６枚）及びタイプＢ（吸込パイプ４本、底部水流誘導体の隔壁８枚）の２種である。タイプＢは前述の実施例と同一のものである。
なお、テストタンク内の水は、一定量を確保するために排出量に応じて外部から供給される仕組みである。
実験に使用した流体撹拌装置とサンドポンプは、タイプＡ（吸込パイプ３本、底部水流誘導体の隔壁６枚）及びタイプＢ（吸込パイプ４本、底部水流誘導体の隔壁８枚）の２種である。タイプＢは前述の実施例と同一のものである。
なお、テストタンク内の水は、一定量を確保するために排出量に応じて外部から供給される仕組みである。
本実験で使用した装置の仕様は以下のとおりである。
サンドポンプは、ツルミＫＲＳ−１５０、上部取付用円板は外径５５０ｍｍ、吸込パイプは４０Ａの鋼管パイプ、上部水流制限板は外径５５０ｍｍ、底部水流誘導体は外径５５０ｍｍである。なお、タイプＢの形状は図１〜図５のとおりである。
サンドポンプは、ツルミＫＲＳ−１５０、上部取付用円板は外径５５０ｍｍ、吸込パイプは４０Ａの鋼管パイプ、上部水流制限板は外径５５０ｍｍ、底部水流誘導体は外径５５０ｍｍである。なお、タイプＢの形状は図１〜図５のとおりである。
この実験結果から分かるように、タイプＢを堆積した左官砂の上方１００ｍｍ〜３００ｍｍの位置になるように水中に浮かした場合が砂の排出効率が一番よく、５分間の運転で１立方メートルの左官砂を排出している。
なお、サンドポンプのみを左官砂の上に設置した実験も行ったが、この場合は過負荷により１分３０秒後にサンドポンプの電源が遮断された。
なお、サンドポンプのみを左官砂の上に設置した実験も行ったが、この場合は過負荷により１分３０秒後にサンドポンプの電源が遮断された。
以上の実験結果から、安定液または泥水が充填された削孔に左官砂に比べて比重の小さいスライムが沈殿する削孔現場では、本発明に係る流体撹拌装置およびこれを用いたサンドポンプは、より優れた処理能力を発揮するものと考えられる。
本発明の流体撹拌装置は、海底や川底のヘドロ処理及び浚渫にも利用することができる。
Ｗ 水
１０ サンドポンプ
１２ サンドポンプの回転駆動軸
２０ 流体撹拌装置
２２ 上部水流制限板
２４ 撹拌用スクリュー回転軸
２６ 撹拌用スクリュー
２８ 上部取付用円板
３０ 吸込パイプ
４０ 底部水流誘導体
４２ 底部円板
４４ 隔壁
４６ 水流噴射孔
５０ 第1の連結部材
５２ 第２の連結部材
６０ 吸込パイプの中心線
６２ 撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡
６４ 撹拌用スクリュー回転軸の中心線
７０ スライム
７２ 泥水
８０ 供給管
８２ 排出管
８３ 排水ホース
８４ 受ベッセル
８６ キャプタイヤケーブル
８８ ケーシング
１０ サンドポンプ
１２ サンドポンプの回転駆動軸
２０ 流体撹拌装置
２２ 上部水流制限板
２４ 撹拌用スクリュー回転軸
２６ 撹拌用スクリュー
２８ 上部取付用円板
３０ 吸込パイプ
４０ 底部水流誘導体
４２ 底部円板
４４ 隔壁
４６ 水流噴射孔
５０ 第1の連結部材
５２ 第２の連結部材
６０ 吸込パイプの中心線
６２ 撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡
６４ 撹拌用スクリュー回転軸の中心線
７０ スライム
７２ 泥水
８０ 供給管
８２ 排出管
８３ 排水ホース
８４ 受ベッセル
８６ キャプタイヤケーブル
８８ ケーシング
Claims (2)
- サンドポンプの下部に取り付けられる流体撹拌装置であって、陣笠状の上部水流制限板と、前記上部水流制限板の中央を貫通して前記サンドポンプの回転駆動軸の下端に連結される撹拌用スクリュー回転軸と、前記上部水流制限板の下方中央に配置されかつ前記撹拌用スクリュー回転軸に固定された撹拌用スクリューと、前記上部水流制限板の上方に設けられた平座金状の上部取付用円板と、前記上部取付用円板と前記上部水流制限板との間に配置されかつ両端が前記上部取付用円板と前記上部水流制限板を貫通して開口部を形成する複数の吸込パイプと、前記撹拌用スクリューの下方に配置された底部水流誘導体と、前記上部取付用円板とサンドポンプ本体とを連結する第１の連結部材と、前記上部水流制限板と前記底部水流誘導体とを連結する第２の連結部材とから構成され、前記底部水流誘導体は底部円板と前記底部円板の中心に設けられた水流噴射孔と前記底部円板の上面に立設された複数枚の隔壁とからなり、前記隔壁は前記水流噴射孔の周囲に放射状に配置され、前記吸込パイプの中心線が前記撹拌用スクリューの最外端の回転軌跡が描く円に接し、かつ前記撹拌用スクリューの下方において前記撹拌用スクリュー回転軸の中心線と交差する位置に、前記吸込パイプが配置されたことを特徴とする流体撹拌装置。
- 請求項１に記載の流体撹拌装置を下部に備えたサンドポンプ。
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|---|---|---|---|
| JP2013178894A JP5618392B1 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2013178894A JP5618392B1 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプ |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2013178894A Active JP5618392B1 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 流体撹拌装置及びこれを用いたサンドポンプ |
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Cited By (2)
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| CN105582843A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-05-18 | 浙江达峰汽车技术有限公司 | 机动车尾气净化催化器贵金属高分散配料装置 |
| CN115636533A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-24 | 无锡海拓环保装备科技有限公司 | 一种低能耗电镀废水高效处理工艺 |
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