JP5860249B2 - Firewood system - Google Patents
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Description
本発明は、ダムの貯水池、湖水、河川などの水底の堆砂の浚渫に使用する浚渫システムに関する。 The present invention relates to a dredging system used for dredging sediment in the bottom of a dam reservoir, lake water, river or the like.
ダム貯水池の堆砂の進行により、貯水池容量の減少、上流河床の上昇、下流河床の低下、海岸線の後退などの問題が発生し、また、生物環境へ影響を及ぼすことが指摘されている。ダム貯水池の堆砂問題の解決を図ることは万国共通の課題であり、この問題を放置することは次世代に対する負の遺産の継承を意味する。したがって、ダム貯水池自体の機能の維持やダム及び河道の安全確保、流域管理の視点から、ダム貯水池の堆砂に関する対策を講じることが必要である。 It has been pointed out that the progress of sedimentation in the dam reservoir causes problems such as a decrease in reservoir capacity, an increase in the upstream riverbed, a decrease in the downstream riverbed, a receding shoreline, and an impact on the biological environment. Solving the sedimentation problem in the dam reservoir is an issue common to all countries. Therefore, it is necessary to take measures for sedimentation in the dam reservoir from the viewpoint of maintaining the function of the dam reservoir itself, ensuring the safety of the dam and river channel, and managing the basin.
この堆砂の対策には各種の工法があり、例えば、欧州諸国の発電用貯水池では、排砂バイパス・フラッシング排砂が多く、中国では、フラッシング排砂が多い。これに対して日本では、伝統的に掘削・浚渫が多く、特に、ダム貯水池内の水面下の堆砂の浚渫を必要とする場合、グラブ浚渫工法又はポンプ浚渫工法が一般に採用される。グラブ浚渫工法は、周知のとおり、グラブ船を用い、グラブバケットで水底に堆積した土砂を掘削する工法で、この種の工法が例えば特許文献1などに開示されている。ポンプ浚渫工法は、ポンプ船を用い、ポンプにより水底の土砂を吸い上げ、これを管路で搬送する工法で、この種の工法が例えば特許文献2などに開示されている。
There are various methods for dealing with this sedimentation. For example, in the reservoirs for power generation in European countries, there are many waste sand bypass and flushing waste sands, and in China there are many flushing waste sands. On the other hand, in Japan, traditionally, there are many excavations and dredgings, and especially when dredging of sediment below the surface of the dam reservoir is required, the grab dredging method or the pump dredging method is generally adopted. As is well known, the grab dredging method is a method of excavating earth and sand deposited on the bottom of a water with a grab bucket using a grab ship, and this type of method is disclosed in, for example, Patent Document 1. The pump dredging method uses a pump ship, sucks up sediment from the bottom of the water with a pump, and conveys it through a pipe. This type of method is disclosed in
しかしながら、従来のグラブ浚渫工法では、グラブバケットの開閉構造により、必要以上の厚さの土砂を浚渫するため、水質の汚濁を発生させるだけでなく、余分な浚渫土砂の発生を招き、作業効率が悪いという問題がある。これに対して、従来のポンプ浚渫工法においては、ポンプにより土砂を連続的に吸引するため、作業効率がよく、また吸引部に濁りの発生が少ないというメリットがあるものの、他面で、この工法に用いられるポンプが遠心力によるインペラー方式の水中ポンプであるため、このような水中ポンプでは、多くのダム貯水池の堆砂に存在する粒径200mm〜250mmの大きな礫やごみなどの異物に対する適用性が低い、という問題がある。そして、このような浚渫工法の分野では、粒径250mm程度の大きな礫を含む砂礫土砂を対象として吸引を行い、例えば400mに亘る長い距離を搬送することのできる技術がない、という問題がある。 However, in the conventional grab dredging method, the grab bucket opening and closing structure dreds more than necessary thickness of sand and sand, which not only causes water pollution but also causes extra dredged sand and work efficiency. There is a problem of being bad. On the other hand, in the conventional pump dredging method, since the soil is continuously sucked by the pump, there is a merit that the working efficiency is good and the occurrence of turbidity in the suction part is small. Since the pump used in the pump is an impeller-type submersible pump by centrifugal force, such submersible pumps are applicable to foreign matter such as large gravel and dust having a particle size of 200 mm to 250 mm present in the sediments of many dam reservoirs. There is a problem that is low. And in the field of such dredging methods, there is a problem that there is no technology capable of sucking gravel and sand containing large gravel with a particle size of about 250 mm and transporting a long distance of, for example, 400 m.
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、ダム貯水池などの水底の(例えば、粒径250mm程の)大きな礫やごみなどの異物を含む堆砂を連続的に効率よく吸引し、(例えば、400m程の)長い距離を搬送することのできる新たなポンプを用いた浚渫システムを提供すること、を目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and continuously and efficiently sucks sediments containing foreign matter such as large gravel and dust (for example, having a particle diameter of about 250 mm) at the bottom of a dam reservoir or the like. It is an object of the present invention to provide a dredge system using a new pump that can carry a long distance (for example, about 400 m).
上記目的を達成するために、本発明は、水底に沈殿する堆砂をポンプで吸引し、排砂管へ送り出す浚渫システムにおいて、前記ポンプは、高圧の動力水を送給する超高圧ポンプ
と、噴射口、吸引口、及び吐出口を有し、前記超高圧ポンプから送給される動力水により駆動され、堆砂を吸引、圧送するエジェクターと、先端にスクリュー式の破砕機を有し、堆砂を前記エジェクターに吸引搬送する吸引管と、前記破砕機又は前記吸引管に接続され、前記破砕機と前記吸引管との接続付近に流体を注入する流体注入装置とを備え、前記スクリュー式の破砕機は、一端に開口を有し、他端に駆動モーター取付部を有する略円筒形状をなし、外周面の前記他端側に前記吸引管の接続口を形成され、内周面の前記接続口よりも前記開口側の中間部に前記開口側から前記駆動モーター取付部に向けて漸次小径の、堆砂に含まれる吸引、圧送の対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕するためのテーパー面が形成されてなる外筒と、前記外筒の前記駆動モーター取付部に出力軸を前記外筒の軸芯と同芯上に配置して取り付けられる油圧式の駆動モーターと、前記油圧式の駆動モーターの出力軸に前記外筒の軸芯に対して偏芯して作動連結され、正逆回転可能に駆動可能な回転軸と、前記回転軸の少なくとも基端側に形成され、軸芯に対して直角方向の断面形状を略円形とし、外周面は略円錐台形で前記外筒の内周面のテーパー面に対向し当該テーパー面との間で、堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を前記エジェクターにより吸引、圧送可能に所定の大きさまで小さく破砕し取り込み可能なコーンスクリュー、及び前記回転軸の先端側から前記コーンスクリューに向けて当該コーンスクリューの外径よりも大きく前記外筒の内径よりも小さい螺旋状に形成され、前記外筒の開口側の内周面内に配置されて、堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕し取り込み可能なオーガ式のスクリューとを具備し、前記エジェクターの噴射口、吐出口にそれぞれ、前記超高圧ポンプ、前記排砂管が接続され、前記エジェクターの吸引口と前記破砕機の接続口との間に前記吸引管が接続されるとともに、前記破砕機又は前記吸引管に前記流体注入装置が接続されて構成され、前記エジェクターを前記破砕機及び前記流体注入装置とともに駆動して、前記破砕機の前記オーガ式のスクリューの正回転と前記エジェクターの真空吸引力とにより水底の堆砂を当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物とともに前記外筒の開口から内部へ取り込み、当該堆砂に含まれる一定以上の硬さの礫は前記オーガ式のスクリューの逆回転により前記外筒の開口の外部へ排出し、前記外筒の内部に取り込まれた堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物を前記オーガ式のスクリューで破砕し、これを前記外筒の前記テーパー面と前記コーンスクリューの前記外周面との間で前記エジェクターにより吸引、圧送可能な大きさに破砕しながら、前記流体注入装置により注入される前記流体と混合して、前記吸引管を通して前記エジェクターに吸引し、前記排砂管へ圧送する、ことを要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention is a dredging system that sucks sediment deposited on the bottom of the water with a pump and sends it to a sand discharge pipe, wherein the pump is an ultra-high pressure pump for supplying high-pressure power water; It has an ejection port, a suction port, and a discharge port, and is driven by power water fed from the ultrahigh pressure pump, and has an ejector that sucks and pumps sediment and a screw crusher at the tip. A suction pipe that sucks and conveys sand to the ejector; and a fluid injection device that is connected to the crusher or the suction pipe and injects fluid in the vicinity of the connection between the crusher and the suction pipe. The crusher has a substantially cylindrical shape having an opening at one end and a drive motor mounting portion at the other end, a connection port of the suction pipe is formed on the other end side of the outer peripheral surface, and the connection on the inner peripheral surface The intermediate part on the opening side of the mouth An outer surface formed with a tapered surface for crushing gravel and other inclusions having a gradually smaller diameter from the mouth side toward the drive motor mounting portion up to a predetermined size to be sucked and pumped in the sediment. A cylinder, a hydraulic drive motor attached to the drive motor mounting portion of the outer cylinder with an output shaft disposed concentrically with the axis of the outer cylinder, and the output shaft of the hydraulic drive motor to the output shaft A rotary shaft that is operatively connected eccentrically with respect to the axial center of the outer cylinder and that can be driven to rotate forward and backward, and is formed on at least the base end side of the rotary shaft, and a cross-sectional shape perpendicular to the axial center The outer peripheral surface is substantially frustoconical and faces the tapered surface of the inner peripheral surface of the outer cylinder, and the gravel up to a predetermined size to be sucked and pumped in the sediment between the tapered surface. Other contents can be sucked and pumped by the ejector. A cone screw that can be crushed and taken down to a predetermined size, and formed in a spiral shape that is larger than the outer diameter of the cone screw and smaller than the inner diameter of the outer cylinder toward the cone screw from the tip side of the rotating shaft, An auger-type screw that is arranged in the inner peripheral surface on the opening side of the outer cylinder and is capable of crushing and taking up gravel and other contents up to a predetermined size to be sucked and pumped into the sediment; The super-high pressure pump and the sand discharge pipe are connected to the ejection port and discharge port of the ejector, respectively, and the suction tube is connected between the suction port of the ejector and the connection port of the crusher. The fluid injection device is connected to the crusher or the suction pipe, and the ejector is driven together with the crusher and the fluid injection device, so that the crusher Opening of the outer cylinder together with gravel and other contents up to a predetermined size to be sucked and pumped into the sediment by the positive rotation of the auger screw and the vacuum suction force of the ejector Gravel having a certain hardness or more contained in the sediment is discharged to the outside of the opening of the outer cylinder by reverse rotation of the auger-type screw, and is accumulated in the outer cylinder. The gravel and other inclusions up to a predetermined size to be sucked and pumped are crushed with the auger type screw, and this is broken between the tapered surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the cone screw. While being crushed into a size that can be sucked and pumped by an ejector, mixed with the fluid injected by the fluid injection device, sucked into the ejector through the suction pipe, and the sand discharge pipe Pumping, it is summarized in that.
また、この浚渫システムは次の各部に次のような構成を有することが好ましい。
(1)コーンスクリューは、軸芯に対して直角方向の断面形状が略楕円形に形成されて、前記コーンスクリューの回転により、外筒のテーパー面と前記コーンスクリューの外周面との間の空間が拡大縮小可能に構成される。
(2)破砕機の外筒のテーパー面及び/又はコーンスクリューの外周面に肉盛構造の複数の凸部を有する。
(3)破砕機は多関節アーム装置に取り付けられ、前記多関節アーム装置を介して堆砂の吸引先に向けて操作される。
(4)破砕機に水中カメラが堆砂の吸引先に向けて取り付けられ、操作側に前記水中カメラにより撮像された画像情報を表示する表示装置が設置される。
(5)流体に空気が採用され、流体注入装置は、空気を供給するコンプレッサーと、前記
コンプレッサーと破砕機又は吸引管との間に接続される注入管とからなり、前記破砕機内又は前記吸引管内に空気を注入することにより、前記破砕機と前記吸引管との接続付近で土砂濃度を低下させ、併せて前記破砕機と前記吸引管との接続付近に振動を発生させて、前記破砕機内又は前記吸引管内の閉塞を防止する。
In addition, this dredging system preferably has the following configuration in each of the following parts.
(1) The cone screw has a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial center that is substantially elliptical, and a space between the tapered surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the cone screw by the rotation of the cone screw. Is configured to be scalable.
(2) A plurality of convex portions having a built-up structure are provided on the tapered surface of the outer cylinder of the crusher and / or the outer peripheral surface of the cone screw.
(3) The crusher is attached to the articulated arm device, and is operated toward the suction destination of the sediment through the articulated arm device.
(4) An underwater camera is attached to the crusher toward the suction destination of the sediment, and a display device that displays image information captured by the underwater camera is installed on the operation side.
(5) Air is adopted as the fluid, and the fluid injection device includes a compressor for supplying air and an injection pipe connected between the compressor and the crusher or the suction pipe, and the inside of the crusher or the suction pipe By injecting air into the crusher, the sediment concentration is reduced in the vicinity of the connection between the crusher and the suction pipe, and vibration is generated in the vicinity of the connection between the crusher and the suction pipe. Blockage in the suction tube is prevented.
本発明の浚渫システムによれば、上記の構成により、エジェクターを破砕機及び流体注入装置とともに駆動して、破砕機のオーガ式のスクリューの正回転とエジェクターの真空吸引力とにより水底の堆砂を当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物とともに外筒の開口から内部へ取り込み、当該堆砂に含まれる一定以上の硬さの礫はオーガ式のスクリューの逆回転により外筒の開口の外部へ排出し、外筒の内部に取り込まれた堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物をオーガ式のスクリューで破砕し、これを外筒のテーパー面とコーンスクリューの外周面との間でエジェクターにより吸引、圧送可能な大きさに破砕しながら、流体注入装置により注入される流体と混合して、吸引管を通してエジェクターに吸引し、排砂管へ圧送するようにしたので、ダム貯水池などの水底の大きな礫やごみなどの異物を含む堆砂でも連続的に効率よく吸引することができ、特に、この破砕機の場合、例えば、最大粒径250mm程度の大きさの石やごみでもオーガ式のスクリューにより外筒の開口から内部に取り込み破砕し、これを外筒のテーパー面とコーンスクリューの外周面との間で大きな衝撃力で圧接し、エジェクターに吸引可能に例えば粒径150mm以下に破砕することができ、また他面で、この破砕機ですべての石を破砕しようとすると、モーターが大きくなりすぎるため、この破砕機では、一定の硬さ以上の礫は破砕せず、スクリューの逆回転により、破砕機外に排出することができ、しかも、エジェクターの駆動中は、常に吸引力が働いているので、スクリューを逆回転しても、土砂を連続的に吸引することができ、土砂吸引の効率を高めることができる、という格別な効果を奏する。 According to the dredging system of the present invention, with the above configuration, the ejector is driven together with the crusher and the fluid injection device, and the sediment at the bottom of the water is removed by the forward rotation of the auger type screw of the crusher and the vacuum suction force of the ejector. The suction and pressure contained in the sediment is taken into the inside from the opening of the outer cylinder together with gravel and other inclusions up to a predetermined size, and gravel with a certain level of hardness is contained in the sediment by the auger type screw. It is discharged to the outside of the opening of the outer cylinder by reverse rotation, and the gravel and other contents up to a predetermined size to be pumped are crushed with an auger-type screw. This sucked by ejector between the tapered surface and the outer circumferential surface of the cone screw of the outer tube, while crushed to pumpable size, and mixed with the fluid to be injected by the fluid injection device, intake Since it is sucked into the ejector through the pipe and pumped to the sand discharge pipe, even sediments containing foreign matter such as large gravel at the bottom of the dam reservoir and foreign matter such as garbage can be sucked continuously and efficiently. In the case of a crusher, for example, even stones and dust having a maximum particle size of about 250 mm are taken in from the opening of the outer cylinder by an auger type screw and crushed, and this is divided into a tapered surface of the outer cylinder and an outer peripheral surface of the cone screw. Can be crushed to a particle size of 150 mm or less so that it can be sucked by the ejector. On the other side, if all the stones are crushed with this crusher, the motor becomes too large. Therefore, in this crusher, gravel with a certain hardness or higher cannot be crushed and can be discharged out of the crusher by reverse rotation of the screw. Always since suction force is working, even if the reverse rotation of the screw, it is possible to continuously suck the sand, it is possible to increase the efficiency of soil suction achieves exceptional effect that.
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図1に浚渫システムの構成を示している。図1に示すように、浚渫システムSは、水底に沈殿する堆砂をポンプで吸引し、排砂管6へ送り出す形式のシステムで、このシステムSのポンプは、高圧の動力水を送給する超高圧ポンプ1と、噴射口、吸引口、及び吐出口を有し、超高圧ポンプ1から送給される動力水により駆動され、堆砂を吸引、圧送するエジェクター2と、先端にスクリュー式の破砕機4を有し、堆砂をエジェクター2に吸引搬送する吸引管3と、破砕機4又は吸引管3に接続され、破砕機4と吸引管3との接続付近に流体を注入する流体注入装置5とを備え、エジェクター2の噴射口、吸引口、吐出口にそれぞれ、超高圧ポンプ1、吸引管3、排砂管6が接続され、破砕機4又は吸引管3に流体注入装置5が接続されて構成される。
Next, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the bag system. As shown in FIG. 1, the dredging system S is a system in which the sediment deposited on the bottom of the water is sucked by a pump and sent to the
この浚渫システムSでは、最大粒径(直径)250mm程度までの大きさの石やごみを含む砂礫土砂を吸引、圧送対象として、超高圧ポンプ他各ポンプ機器が製作され、これらのポンプ機器がユニットフロートを用いた台船上に配置されて組み立てられる(図4参照)。 In this dredging system S, ultrahigh pressure pumps and other pump devices are manufactured for suctioning and pumping gravel and sand containing stones and debris with a maximum particle size (diameter) of about 250 mm. It is arranged and assembled on a trolley using a float (see FIG. 4).
超高圧ポンプ1は、エジェクター2で最大粒径150mm程度の石などを含む砂礫土砂を吸引、圧送するのに必要な高い圧力で大容量の動力水をエジェクター2に供給可能に、ポンプ性能として1800回転/分で揚程1.5MPa、流量5m3/分程度の送水が可能な大型の両吸込渦巻ポンプ11、12が2台使用され、これらのポンプ11、12が並列に連結されて、揚程1.5MPa、流量10m3/分程度の能力を有する。この場合、両吸込渦巻ポンプ11、12の動力はモーターでもよいが、エンジンが採用され、220kw相当のエンジンが取り付けられる。なお、エンジン式の超高圧ポンプにしたことで全体がコンパクトになる利点がある。
The super high pressure pump 1 is capable of supplying a large volume of power water to the
エジェクター2は、図2に示すように、一端にノズル接続口211、他端に内管接続口212をそれぞれ有し、周面に吸引管接続口(吸引口)213を有するエジェクター本体をなす外管21と、外管21のノズル接続口211に嵌め込み固定されて、高圧水(ジェット水)を発生させるため噴射口をなすノズル22と、外管21の内管接続口212に嵌め込み固定されて、高圧水を受ける吐出口をなす内管23とからなり、このエジェクター2内に最大粒径150mm程度の礫などを含む砂礫土砂を吸引、圧送可能に、ノズル22の直径を60mm以上、内管22の直径を200mm以上(例えば、300mm)とし、ノズル22から内管23までの距離を150mm〜450mmの範囲、内管23の長さを500mm〜2000mmの範囲とする。なお、このエジェクター2は大型の超高圧ポンプ1に対応する大型のもので、自動制御された最適空気を外部から導入する点、絞りのない内管23を用いて真空を発生させる点で通常のエジェクターと異なり、その他管の磨耗に強い、管の閉塞や詰まりに強い、高濃度で吸引できる、吸引部の汚濁発生がない、などの利点がある。
As shown in FIG. 2, the
吸引管3は、フレキシブルホース又は鋼管が使用され、この吸引管3内に最大粒径150mm程度の礫などを含む砂礫土砂を吸引搬送可能に、直径を200mm以上とし、長さを閉塞防止のため20m以下とする。この吸引管3はエジェクター2の外管21の吸引管接続口213に連結固定される。
The
破砕機4は、図3に示すように、一端に開口40を有し、他端に駆動モーター取付部41を有する略円筒形状をなし、外周面の他端側に吸引管3の接続口42を形成され、内周面の接続口42よりも開口40側の中間部に開口40側から駆動モーター取付部41に向けて漸次小径のテーパー面43が形成されてなる外筒44と、外筒44の駆動モーター取付部41に出力軸45を外筒44の軸芯と同芯上に配置して取り付けられる油圧式の駆動モーター46と、油圧式の駆動モーター46の出力軸45に外筒44の軸芯に対して偏芯して作動連結され、正逆回転可能に駆動可能な回転軸47と、回転軸47の少なくとも基端側に形成され、軸芯に対して直角方向の断面形状を略楕円形とするコーンスクリュー48、回転軸47の先端側からコーンスクリュー48に向けて螺旋状に形成されるオーガ式のスクリュー49、及び回転軸47の先端に取り付けられるウィング491とを具備し、外筒44の外周面の接続口42に吸引管3(の先端)が接続される。
この破砕機4では、外筒44内周面のテーパー面43の駆動モーター取付部41側の端部に延長して当該端部と略同じ高さの段部43Eが形成されて、これらテーパー面43及び段部43Eの各面に破砕ビットもしくは肉盛溶接により複数の凸部431が設けられる。このような外筒44において、コーンスクリュー48は外筒44内のテーパー面43及び段部43Eに対応する位置に配置され、コーンスクリュー48の外周面480はテーパー面43に対向する面が所定の外形寸法の略円錐台形に形成され、段部43Eに対向する面が所定の外形寸法の略円柱形に形成され、これら略円錐台形及び略円柱形の各面に肉盛溶接により複数の凸部481が設けられる。このようにして外筒44のテーパー面43及び段部43Eとコーンスクリュー48の外周面480との間に、粒径250mm程度の大きさの石やごみでも取り込み、かつエジェクター2に吸引可能な粒径150mm以下に破砕できるように、所定の間隔の空間が設けられ、また、既述のとおり、コーンスクリュー48は軸芯に対して直角方向の断面形状が略楕円形に形成されて、外筒44内でコーンスクリュー48の回転により、外筒44内のテーパー面43及び段部43Eとコーンスクリュー48の外周面480との間の空間を拡大縮小可能になっていて、外筒44内のテーパー面43及び段部43Eの複数の凸部431とコーンスクリュー48の外周面480の複数の凸部481はそれぞれ、この間隔が可変される空間に向けて突出される。なお、オーガ式のスクリュー49の外径はコーンスクリュー48の外径よりも大きく、外筒44の開口40側の内周面の内径よりも少し小さくなっており、開口40側の内周面内に配置される。先端のウィング491は破砕機4内で詰まりそうな大きな礫などを跳ね飛ばすため、外筒44の開口40内に回転可能に配置される。このような構成からなる破砕機4は、最大粒径250mm程度の大きさの石やごみでも外筒44の開口40から内部に取り込み、外筒44の内周面のテーパー面43及び段部43Eの各面とコーンスクリュー48の外周面480との間の拡縮される空間で外筒44のテーパー面43及び段部43Eの各面とコーンスクリュー48の外周面480とにより各面の複数の凸部431、481を介して大きな衝撃力で圧接し、エジェクター2に吸引可能に粒径150mm以下に破砕可能になっている。
また、この破砕機4ですべての石を破砕しようとすると、モーターが大きくなりすぎるため、この破砕機4では、一定の硬さ以上の石は破砕せず、スクリュー48、49の逆回転により、破砕機4外に排出するものとする。この破砕機4の場合、エジェクター2の駆動中は、常に吸引力が働いているので、スクリュー48、49を逆回転しても、土砂を連続的に吸引しており、土砂吸引の効率を高めることができる。
かかる破砕機4は多関節アーム装置に取り付けられ、多関節アーム装置を介して堆砂の吸引先に向けて操作される。この場合、多関節アーム装置に、図4に示すように、ロングアームバックホウBが利用され、破砕機4はバックホウBのロングアームaの先端に取り付けられる。なお、破砕機4の油圧ユニットは破砕機専用のものでもよいが、破砕機4の操作にバックホウBを使用するので、バックホウBに搭載された油圧ユニットを使用してもよい。バックホウBの油圧ユニットを用いることで、破砕機4の回転数を例えば20rpm〜100rpmの範囲で自由に変えることができ、オペレーターはバックホウBの油圧メーターを見ながら破砕機4を操作することができる。
また、この場合、破砕機4には水中カメラ70が堆砂の吸引先に向けて取り付けられ、操作側、この場合、バックホウBの運転席に水中カメラ70により撮像された画像情報を表示するモニター(表示装置)71が設置される。このようにしてオペレーターはモニター71を使って堆砂の吸引先の状態を確認しながら作業を行うことができ、堆砂の吸引効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, the
In this
In addition, if the
The
In this case, an
破砕機4又は吸引管3に注入する流体は空気が採用される。流体注入装置5は空気注入装置で、図1に示すように、空気を供給するコンプレッサー50と、コンプレッサー50と破砕機4又は吸引管3との間に接続される注入管51とからなる。この場合、コンプレッサー50に接続された注入管51は、破砕機4外周面の吸引管の接続口42に形成された空気注入口に注入管51の吹出し口が土砂の吸引方向に向けて接続される。空気量は1気圧換算で5m3/分以下とする。吸引管3の長さが15m程度を超える場合、吸引管3内の土砂濃度は5〜8パーセント以上と濃くなって、吸引管3が閉塞する恐れがあるが、破砕機4の内部で破砕機4と吸引管3との接続付近に空気を注入することにより、吸引管3の閉塞を防止することができる。
Air is used as the fluid injected into the
排砂管6は、鋼管が使用され、この排砂管6内に最大粒径150mm程度の礫などを含む砂礫土砂を排送可能に、1本の鋼管の直径を400mm又はそれ以上、長さを6mとし、複数の鋼管をそれぞれ、ゴムジョイントを介して、各鋼管のフランジをボルト止めすることにより連結して、延長を200m〜400mとする。また、この排砂管6を水に浮かせて配管するため、鋼管1本につき2個のフロートを設置して貯水池に配管する。なお、この排砂管6で距離400m以上の砂礫土砂の輸送を行う場合は、図1に示すように、排砂管6に流体を挿入する。この場合、流体は空気とし、空気注入装置8により空気を注入する。空気注入装置8は空気を供給するコンプレッサー81と、コンプレッサー81と排砂管6との間に接続される注入管82とからなり、注入管82がエジェクター2の吐出口の先0〜20mの位置で排砂管6の一部に配管された空気挿入管80に接続され、排砂管6内に空気を供給する。空気量は1気圧換算で20m3/分以下とする。
The
この浚渫システムSはこのような超高圧ポンプ1、エジェクター2、吸引管3、破砕機4、流体注入装置5及び排砂管6を備え、エジェクター2の噴出口のノズル22に超高圧ポンプ1を接続し、吸引口213に吸引管3を接続し、吐出口の内管23に排砂管6を接続し、破砕機4に流体注入装置5を接続して構成され、エジェクター2を破砕機4及び流体注入装置5とともに駆動して、水底の堆砂を、当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕機4で所定の粒径以下の大きさに破砕しながら、流体注入装置5により注入される空気と混合して、吸引管3を通してエジェクター2に吸引し、排砂管6へ圧送するようになっている。
This dredging system S includes such an ultrahigh pressure pump 1, an
続いて、この浚渫システムSを用いた浚渫施工について説明する。図4に示すように、バックホウBのロングアームaの先端に取り付けられた破砕機4をロングアームaの操作によりダム貯水池の水底に向けて降ろし、破砕機4の先端開口40を堆砂面に対して適宜の距離にセットする。この場合の作業は、破砕機4に取り付けられた水中カメラ70及び操作側に設置されたモニター71により、水底の堆砂面の状態を確認することにより、効率よく行うことができる。そして、超高圧ポンプ1を駆動してエジェクター2を作動させるとともに、破砕機4及び流体注入装置5を駆動する。
図1、図2及び図3において、超高圧ポンプ1の駆動によりこの超高圧ポンプ1から高圧の大容量の動力水がエジェクター2に送給され、この動力水がエジェクター2のノズル22で絞られて秒速50mを超える流速でエジェクター2の内部に内管23に向けて噴射され、これによってエジェクター2の内部に高い負圧が発生し、エジェクター2の吸引口213を介してエジェクター2の外部から内部に向けて真空吸引力が働く。この真空吸引力により、水底の堆砂が破砕機4の開口40から連続的に吸入され、吸引管3、吸引口213を通してエジェクター2内部に連続的に吸引され、内管23を通じて排砂管6へ圧送される。
また、このとき、破砕機4の駆動により破砕機4の各スクリュー48、49が回転され、併せて、空気注入装置5の駆動により破砕機4内部の破砕機4と吸引管3との接続付近に空気が砂礫土砂の吸引方向に注入されるので、堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物が破砕機4内で所定の粒径又は大きさ以下に破砕され、これらの礫その他の含有物を含む砂礫土砂に空気が混合されて、吸引管3に吸引される。
この場合、既述のとおり、超高圧ポンプ1による高い圧力と大容量の動力水の送給能力と、これに対応可能な大口径の内管23を有する大型の特殊エジェクター2とにより、エジェクター2は粒径150mm程度の石を吸引、圧送することができ、また、破砕機4は直径250mm程度の大きさの石を取り込み、150mm程度以下に破砕する能力を有するので、破砕機4から吸入される砂礫土砂の中に直径250mm程度の大きさの石が含まれていても、この石は破砕機4で150mm程度以下に破砕されて、砂礫土砂とともに、吸引管3を通じてエジェクター2内部へ送られ、内管23を通して排砂管6へ排送される。
また、この場合、吸引管3内の土砂濃度が濃い場合、吸引管3の長さが15mを超えると、閉塞する可能性が高まるが、破砕機4内部で破砕機4と吸引管3との接続付近に空気が注入され、砂礫土砂に混合されるので、吸引管3内の砂礫土砂の見かけの流速が速くなって、土砂濃度が低くなり、併せて、この空気の注入により破砕機4と吸引管3との接続付近に適度の振動が発生し、この振動により砂礫土砂が流動しやすくなり、吸引管3内が砂礫土砂により閉塞されるのを防止される。
このようにして最大粒径250mm程度の石を含む砂礫土砂であっても、エジェクター2に連続的に吸引され、排砂管6に圧送される。
なお、エジェクター2の内管23の先0〜20mの位置で排砂管6の一部に配管された空気挿入管80に空気注入装置8により空気が供給され、排砂管6内に排送される砂礫土砂に空気が混合されるので、排砂管6内の土砂濃度が低くなり、排砂管6内が砂礫土砂により閉塞されるのを防ぎ、所定の排送先まで確実に排送されることになる。
Then, the dredging construction using this dredging system S will be described. As shown in FIG. 4, the
1, 2, and 3, by driving the ultrahigh pressure pump 1, a large volume of high-pressure power water is supplied from the ultrahigh pressure pump 1 to the
At this time, the
In this case, as described above, the
In this case, if the sediment concentration in the
Thus, even gravel earth and sand containing stones having a maximum particle size of about 250 mm is continuously sucked into the
In addition, air is supplied by an
以上説明したように、この浚渫システムSによれば、超高圧ポンプ1、エジェクター2、吸引管3、破砕機4、流体注入装置5及び排砂管6を備え、エジェクター2の噴出口のノズル22に超高圧ポンプ1を接続し、吸引口213に吸引管3を接続し、吐出口の内管23に排砂管6を接続し、破砕機4に流体注入装置5を接続して構成され、エジェクター2を破砕機4及び流体注入装置5とともに駆動して、水底の堆砂を、当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕機4で所定の粒径又は大きさ以下に破砕しながら、流体注入装置5により注入される空気と混合して、吸引管3を通してエジェクター2に吸引し、排砂管6へ圧送するので、ダム貯水池などの水底の大きな礫やごみなどの異物を含む堆砂でも連続的に効率よく吸引することができる。
この浚渫システムSの場合、特に、超高圧ポンプ1による高い圧力と大容量の動力水の送給能力と、これに対応可能な大口径の内管23を有する大型特殊のエジェクター2とにより、エジェクター2は粒径150mm程度の石を吸引、圧送することができ、また、破砕機4は直径250mm程度の大きさの石を取り込み、150mm程度以下に破砕する能力を有するので、破砕機4から吸入される砂礫土砂の中に直径250mm程度の大きさの石が含まれていても、この石を破砕機4で150mm程度以下に破砕して、砂礫土砂とともに、吸引管3を通じてエジェクター2内部へ連続的に吸引し、排砂管6へ圧送することができる。
また、この浚渫システムSの場合、吸引管3の長さが15m程度を超えるものであっても、破砕機4内部で破砕機4と吸引管3との接続付近に空気を注入し、砂礫土砂に混合するので、吸引管3内の土砂濃度を低くすることができ、さらに、この空気の注入により破砕機4と吸引管3との接続付近に適度の振動を発生し、この振動により砂礫土砂を流動しやすくすることができ、これらの作用により、吸引管3内が砂礫土砂により閉塞されるのを防止することができる。
As described above, according to the dredging system S, the super high pressure pump 1, the
In the case of this dredging system S, in particular, an ejector is provided by a high-pressure and high-capacity power water supply capability by the ultra-high pressure pump 1 and a large
Further, in the case of this dredging system S, even if the length of the
(この浚渫システムSによる砂礫土砂の吸引、輸送、陸揚げの試験施工の結果)
この浚渫システムSを用いて、水深4〜9mの貯水池で堆積砂礫を大きな玉石は破砕機4で破砕又は除去しながら吸引を行い、最大400mの距離を輸送し陸揚げしたところ、河床の状況にもよるが、吸引、輸送した砂礫土砂は1時間当たり35m3程度であり、吸引された土砂の中に粒径200mm程度の石、長さ500mm程度の木片、自動車のタイヤなどが混ざっており、この浚渫システムSが、貯水池内の粒径の大きな石や長い木片、ごみなどの異物に対する適応性が高いことを確認できた。
この浚渫システムSによれば、水中に堆積した土砂を、貯水池運用に大きく制約を与えることなしに、効果的に採取、輸送することができ、ダム貯水池の堆砂対策として有効で、採取した土砂をダム下流河川に供給することにより河川の環境改善にも資する新たな工法として今後の発展を期待することができる。
(Results of test construction of gravel and sand suction, transportation and landing by this dredging system S)
Using this dredging system S, a large cobblestone was aspirated while crushing or removing it with a
According to this dredging system S, sediment accumulated in water can be collected and transported effectively without greatly restricting the operation of the reservoir, and it is effective as a countermeasure for sedimentation in dam reservoirs. The future development can be expected as a new construction method that contributes to the improvement of the river environment by supplying to the river downstream of the dam.
なお、この実施の形態では、破砕機の外筒のテーパー面及び段部の各面とコーンスクリューの外周面に複数の凸部を設けたが、破砕機の外筒のテーパー面及び段部又はコーンスクリューの外周面のいずれか一方にのみ複数の凸部を設けるようにしてもよい。
また、この実施の形態では、流体に空気を採用し、流体注入装置を、空気を供給するコンプレッサーと、コンプレッサーと破砕機又は吸引管との間に接続する注入管とにより構成したが、流体に水その他の液体を採用し、流体注入装置を水その他の液体を供給する供給装置と、この供給装置と破砕機又は吸引管との間に接続する注入管とにより構成してもよい。
このようにしても上記実施の形態と略同様の作用効果を得ることができる。
さらに、エジェクターは水中エジェクターとして水中に設置するようにしてもよい。水深の深い箇所を浚渫する場合には、吸引管を長くするよりもエジェクターを水中に設置して吸引管を短くした方が有利となる。
In this embodiment, a plurality of convex portions are provided on each of the tapered surface and the stepped portion of the outer cylinder of the crusher and the outer peripheral surface of the cone screw, but the tapered surface and the stepped portion of the outer cylinder of the crusher or You may make it provide a some convex part only in either one of the outer peripheral surfaces of a cone screw.
In this embodiment, air is used as the fluid, and the fluid injecting device is configured by a compressor that supplies air and an injecting tube that is connected between the compressor and the crusher or the suction tube. You may employ | adopt water and other liquids, and you may comprise a fluid injection apparatus with the supply apparatus which supplies water and other liquids, and the injection pipe connected between this supply apparatus and a crusher or a suction pipe.
In this way, substantially the same effect as the above embodiment can be obtained.
Further, the ejector may be installed underwater as an underwater ejector. When dripping a deep part of the water, it is advantageous to install the ejector in water and shorten the suction pipe rather than lengthening the suction pipe.
S 浚渫システム
1 超高圧ポンプ
2 エジェクター
211 ノズル接続口
212 内管接続口
213 吸引管接続口(吸引口)
21 外管
22 ノズル(噴射口)
23 内管(吐出口)
3 吸引管
4 破砕機
40 開口
41 駆動モーター取付部
42 吸引管の接続口
43 テーパー面
43E 段部
431 凸部
44 外筒
45 出力軸
46 油圧式の駆動モーター
47 回転軸
48 コーンスクリュー
480 外周面
481 凸部
49 オーガ式のスクリュー
491 ウィング
5 流体注入装置(空気注入装置)
50 コンプレッサー
51 注入管
6 排砂管
70 水中カメラ
71 モニター(表示装置)
8 空気注入装置
80 空気挿入管
81 コンプレッサー
82 注入管
S 浚 渫 system 1 Super
21 Outer tube 22 Nozzle (spout)
23 Inner pipe (discharge port)
DESCRIPTION OF
50
8
Claims (6)
前記ポンプは、
高圧の動力水を送給する超高圧ポンプと、
噴射口、吸引口、及び吐出口を有し、前記超高圧ポンプから送給される動力水により駆動され、堆砂を吸引、圧送するエジェクターと、
先端にスクリュー式の破砕機を有し、堆砂を前記エジェクターに吸引搬送する吸引管と、
前記破砕機又は前記吸引管に接続され、前記破砕機と前記吸引管との接続付近に流体を注入する流体注入装置と、
を備え、
前記スクリュー式の破砕機は、
一端に開口を有し、他端に駆動モーター取付部を有する略円筒形状をなし、外周面の前記他端側に前記吸引管の接続口を形成され、内周面の前記接続口よりも前記開口側の中間部に前記開口側から前記駆動モーター取付部に向けて漸次小径の、堆砂に含まれる吸引、圧送の対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕するためのテーパー面が形成されてなる外筒と、
前記外筒の前記駆動モーター取付部に出力軸を前記外筒の軸芯と同芯上に配置して取り付けられる油圧式の駆動モーターと、
前記油圧式の駆動モーターの出力軸に前記外筒の軸芯に対して偏芯して作動連結され、正逆回転可能に駆動可能な回転軸と、
前記回転軸の少なくとも基端側に形成され、軸芯に対して直角方向の断面形状を略円形とし、外周面は略円錐台形で前記外筒の内周面のテーパー面に対向し当該テーパー面との間で、堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を前記
エジェクターにより吸引、圧送可能に所定の大きさまで小さく破砕し取り込み可能なコーンスクリュー、及び前記回転軸の先端側から前記コーンスクリューに向けて当該コーンスクリューの外径よりも大きく前記外筒の内径よりも小さい螺旋状に形成され、前記外筒の開口側の内周面内に配置されて、堆砂に含まれる吸引、圧送対象とする所定の大きさまでの礫その他の含有物を破砕し取り込み可能なオーガ式のスクリューと、
を具備し、
前記エジェクターの噴射口、吐出口にそれぞれ、前記超高圧ポンプ、前記排砂管が接続され、前記エジェクターの吸引口と前記破砕機の接続口との間に前記吸引管が接続されるとともに、前記破砕機又は前記吸引管に前記流体注入装置が接続されて構成され、
前記エジェクターを前記破砕機及び前記流体注入装置とともに駆動して、前記破砕機の前記オーガ式のスクリューの正回転と前記エジェクターの真空吸引力とにより水底の堆砂を当該堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物とともに前記外筒の開口から内部へ取り込み、当該堆砂に含まれる一定以上の硬さの礫は前記オーガ式のスクリューの逆回転により前記外筒の開口の外部へ排出し、前記外筒の内部に取り込まれた堆砂に含まれる吸引、圧送対象の所定の大きさまでの礫その他の含有物を前記オーガ式のスクリューで破砕し、これを前記外筒の前記テーパー面と前記コーンスクリューの前記外周面との間で前記エジェクターにより吸引、圧送可能な大きさに破砕しながら、前記流体注入装置により注入される前記流体と混合して、前記吸引管を通して前記エジェクターに吸引し、前記排砂管へ圧送する、
ことを特徴とする浚渫システム。 In a dredging system that sucks sediment deposited on the bottom of the water with a pump and sends it to a sand pipe,
The pump is
An ultra-high pressure pump that delivers high-pressure power water;
An ejector having an ejection port, a suction port, and a discharge port, driven by power water fed from the ultrahigh pressure pump, and sucking and feeding sediment;
A suction pipe that has a screw-type crusher at the tip, and sucks and conveys the sediment to the ejector;
A fluid injection device that is connected to the crusher or the suction pipe and injects a fluid in the vicinity of the connection between the crusher and the suction pipe;
With
The screw-type crusher is
It has an opening at one end and a substantially cylindrical shape having a drive motor mounting portion at the other end, a connection port of the suction pipe is formed on the other end side of the outer peripheral surface, and the connection port of the inner peripheral surface is more than the connection port. A taper for crushing gravel and other inclusions that are gradually reduced in diameter from the opening side toward the drive motor mounting portion, up to a predetermined size to be sucked and pumped, included in the sediment, at the opening side intermediate portion An outer cylinder formed with a surface;
A hydraulic drive motor attached to the drive motor mounting portion of the outer cylinder by placing an output shaft concentrically with the axis of the outer cylinder; and
A rotary shaft that is operatively connected to the output shaft of the hydraulic drive motor in an eccentric manner with respect to the axis of the outer cylinder, and that can be driven to rotate forward and reverse;
The rotary shaft is formed at least on the base end side, and has a substantially circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the shaft center. The outer peripheral surface is substantially frustoconical and faces the tapered surface of the inner peripheral surface of the outer cylinder. A cone screw capable of crushing and taking in gravel and other inclusions up to a predetermined size to be sucked and pumped by the ejector between and to a predetermined size so that they can be pumped, and It is formed in a spiral shape that is larger than the outer diameter of the cone screw and smaller than the inner diameter of the outer cylinder from the tip end side of the rotating shaft toward the cone screw, and is arranged in the inner peripheral surface on the opening side of the outer cylinder. An auger-type screw capable of crushing and taking in gravel and other contents up to a predetermined size to be sucked and pumped into the sediment;
Comprising
The super-high pressure pump and the sand discharge pipe are connected to the ejection port and the discharge port of the ejector, and the suction tube is connected between the suction port of the ejector and the connection port of the crusher, and The fluid injection device is connected to the crusher or the suction tube,
The ejector is driven together with the crusher and the fluid injection device, and the bottom sediment is sucked into the sediment by the positive rotation of the auger type screw of the crusher and the vacuum suction force of the ejector, Gravel and other inclusions up to a predetermined size to be pumped are taken into the inside of the outer cylinder from the opening of the outer cylinder, and the gravel having a certain hardness or more contained in the sediment is transferred to the outer cylinder by reverse rotation of the auger screw. The gravel and other contents up to a predetermined size to be sucked and pumped in the sediment deposited inside the outer cylinder are crushed with the auger type screw, suction by the ejector between said tapered surface of the outer tube and the outer peripheral surface of the cone screw, while crushed to pumpable size, is injected by the fluid injection device It is mixed with the fluid, sucked into the ejector through the suction pipe, pumped to the sediment tube,
浚 渫 system characterized by that.
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