JP6970504B2

JP6970504B2 - チェーン及び汚泥掻寄機

Info

Publication number: JP6970504B2
Application number: JP2016256216A
Authority: JP
Inventors: 俊康柄澤
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2018108869A

Description

本発明は、沈殿池の池底に堆積した汚泥や、水面に浮遊するスカムを掻き寄せるための汚泥掻寄機に用いるチェーンに関するものである。また、本発明は、汚泥やスカムを掻き寄せるための汚泥掻寄機であって、部品交換等のメンテナンス作業の頻度が低減され、維持管理が容易な汚泥掻寄機に関するものである。

下水処理場、排水処理場、浄水場等では、被処理水中に含まれる粒子を沈降分離するための沈殿池が設置されている。沈殿池で沈降分離した汚泥は、沈殿池の内部に設置された汚泥掻寄機によりに掻き寄せられ、汚泥ピットに集められる。そして、汚泥ピットに集められた汚泥を排出管から沈殿池の外部へ排出する。

また、沈殿池の水面にはスカムが生じることから、汚泥と同様に水面に浮上したスカムを掻き寄せてスカム排出装置に集め、沈殿池の外部に排出することが必要となる場合もある。

矩形沈殿池で使用される汚泥掻寄機としては、例えば、特許文献１に記載されるように、沈殿池の底部及び水面を周回して移動する無端チェーンと、無端チェーンに一定の間隔で取り付けられた複数のフライトからなるチェーンフライト式の汚泥掻寄機が知られている。チェーンフライト式の汚泥掻寄機は、無端チェーンに取り付けられた複数のフライトが池底に設置されたフライトガイドレール（池底レール）に沿って移動することにより、矩形沈殿池の池底に堆積した汚泥を汚泥ピットに掻き寄せ、また、水面近傍に設置されたフライトガイドレール（リターンレール）に沿って移動することにより、水面に浮遊するスカムをスカム排出装置に掻き寄せるための装置である。

上記チェーンフライト式の汚泥掻寄機におけるフライトは、主に天然木材、合成木材及びＦＲＰなどの強化プラスチックなどで製造された矩形板であり、直接フライトガイドレールに接触すると容易に損傷や摩耗が懸念されるため、フライトガイドレールと摺接する箇所にはシューを具備する構成が広く用いられている。

特開平１１−５００５号公報

このように従来の汚泥掻寄機では、無端チェーンに固定されたフライトが、シューを介してフライトガイドレールの上を摺動するように構成されている。このシューには、フライトとチェーンの重量がかかるため、すぐに擦り減ってしまい、頻繁に交換する必要がある。そして、シューの交換の際には、その都度機械を止め、沈殿池を空にすることとなるため、従来の汚泥掻寄機は、維持管理に時間と手間を要するという問題がある。

本発明の課題は、汚泥掻寄機の維持管理において、部品交換等のメンテナンス作業の頻度を低減し、維持管理が容易な汚泥掻寄機を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、フライトに取り付けられたシューとフライドガイドレールを摺動するという従来の構成に代えて、無端チェーン用のチェーンガイドレールを設け、無端チェーンとチェーンガイドレールを直接摺動させることにより、摺動部にかかる荷重が無端チェーンに広く分散するため、摺動部の摩耗が低減することを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下のチェーン、及び当該チェーンを無端チェーンとして備えた汚泥掻寄機である。

上記課題を解決するための本発明のチェーンは、汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトを支持するチェーンであって、チェーンガイドレール上を摺動する摺動部を備えたことを特徴とする。
本発明のチェーンは、チェーンガイドレール上を摺動可能な摺動部を備えるため、チェーンに支持されたフライトをチェーンガイドレールに沿って移動させることができる。さらに、本発明のチェーンによれば、無端チェーンに設けられた摺動部によりフライトおよび無端チェーンを支えるため、従来のフライトに取り付けられたシューとフライトガイドレールを摺動させる構成に比べて、摺動部の面積あたりにかかる荷重が小さくなる。そのため、摺動部における摩耗が低減し、部品交換等のメンテナンス作業の頻度が低下するという効果を奏する。よって、本発明のチェーンを使用することにより、維持管理が容易な汚泥掻寄機を提供することができる。
また、本発明のチェーンによれば、フライトにシューを設ける必要がないため、部品点数を減らして簡素な構造物とすることができるという効果もある。

さらに本発明のチェーンの一実施態様としては、チェーン単体における摺動部の前端から後端までの長さが、チェーンピッチの５０％以上であるという特徴を有する。
この特徴によれば、摺動部にかかる荷重がより一層分散され、メンテナンス作業の頻度がさらに低下するという効果を奏する。また、チェーンがチェーンガイドレール上を移動中に、スロッシング（比較的長周期な振動により液体が揺動する現象）等が生じた場合でも、フライトの揺れを抑え、安定した移動が可能である。

本発明の汚泥掻寄機は、沈殿池の池底に堆積した汚泥又は沈殿池の水面付近に浮遊するスカムを掻き寄せる汚泥掻寄機であって、上記の本発明のチェーンからなる無端チェーンと、前記無端チェーンに支持され、汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、前記無端チェーンと前記摺動部を介して摺動し、前記無端チェーンを略水平方向に移動するチェーンガイドレールと、を備えたことを特徴とする。
この汚泥掻寄機によれば、上述した本発明のチェーンの効果が発揮されるため、メンテナンス作業の頻度が低下し、維持管理が容易な汚泥掻寄機を提供することができる。

本発明によると、汚泥掻寄機の維持管理において、部品交換等のメンテナンス作業の頻度を低減され、維持管理が容易な汚泥掻寄機を提供することができる。

本発明の実施態様の無端チェーンを備えた汚泥掻寄機の構造を示す概略説明図である。本発明の実施態様のチェーンガイドレール及び無端チェーンの構造を示す概略説明図である。図２（Ａ）は、水面付近に設けられたチェーンガイドレールの構造を示す概略説明図である（図１のＩ−Ｉ矢視図）。図２（Ｂ）は、池底付近に設けられたチェーンガイドレールの構造を示す概略説明図である（図１のＩＩ−ＩＩ矢視図）。本発明の実施態様の無端チェーンを構成するチェーン単体の構造を示す概略説明図である。図３（Ａ）は、チェーン単体の平面図である。図３（Ｂ）は、チェーン単体の側面図である。図３（Ｃ）は、チェーン単体の底面図である。本発明の実施態様のチェーン単体における各部の寸法を説明する概略説明図である。

本願発明のチェーンは、汚泥及び／又はスカムの掻き寄せを行うフライトを支持する無端チェーンであって、チェーンガイドレール上を摺動する摺動部を備えたことを特徴とするものである。

また、本願発明の汚泥掻寄機は、駆動軸及び従動軸に掛け回され周回移動可能な無端チェーンとして上記記載のチェーンを一対備え、無端チェーンに支持される汚泥及び／又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、無端チェーンを水平状態に支持するチェーンガイドレールと、を備えたことを特徴とするものである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るチェーン及び汚泥掻寄機の実施態様を詳細に説明する。なお、実施態様に記載する沈殿池、チェーン及び汚泥掻寄機の構造については、本発明に係るチェーン及び汚泥掻寄機を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［汚泥掻寄機の実施態様］
図１は、本発明の実施態様のチェーンを備えた汚泥掻寄機１の構造を示す概略説明図である。
図１に示すように、実施態様の汚泥掻寄機１は、下水処理場や浄水場等の沈殿池１０の内部に設置されている。

沈殿池１０は、横長に構成され、図１の左側から汚水等の被処理水が供給される。沈殿地１０の池底１０ａの被処理水供給側の端部には、汚泥ピット１０ｂが設けられ、この汚泥ピット１０ｂには、汚泥を外部に排出するための排出管１０ｃが設けられている。

また、沈殿池１０の略中央部の水面１０ｄ付近には、軸回りに回転可能なスカムパイプからなるスカム排出装置６が、沈殿池１０の幅方向（紙面垂直方向）の全幅に亘って設けられている。このスカムパイプの上方の周面には軸線方向に延びる開口部が形成され、断面形状がＣ字状を成している。そして、スカムパイプは水面１０ｄに浮遊する浮遊物（スカム）を回収すべく、開口部が水面１０ｄの下に位置するように図１の反時計回りに回動し、その後戻る動作を繰り返す。

汚泥掻寄機１は、沈殿池１０内を長手方向に周回移動する無端チェーン３ａを備えている。無端チェーン３ａは、沈殿池１０の幅方向（紙面垂直方向）に対向して一対が設置されており、この一対の無端チェーン３ａには、沈殿池１０の幅方向に延びるフライト（掻き寄せ羽根）４が周回方向に沿って複数懸架されている。

また、無端チェーン３ａは、図１に示すように、駆動軸としての駆動スプロケット２ａ及び従動軸としての３つの従動スプロケット２ｂに掛け回され、沈殿池１０内を周回移動するように取り付けられている。更に、無端チェーン３ｂが、駆動スプロケット２ａと、モータ５に設けられたモータ用スプロケット５ａに掛け回されており、モータ５の動力を無端チェーン３ａに伝達する。

駆動スプロケット２ａ及び１つの従動スプロケット２ｂは水面１０ｄ付近に設置されており、これらの間には、無端チェーン３ａを水面１０ｄに沿って略水平に移動させるためのチェーンガイドレール７ａが設置されている。そして、無端チェーン３ａに取り付けられたフライト４により、水面１０ｄに浮遊するスカムが上述したスカム排出装置６に向けて掻き寄せられる。

また、残る２つの従動スプロケット２ｂは池底１０ａ付近に設置されており、この間にも、無端チェーン３ａを池底１０ａに沿って略水平に移動させるためのチェーンガイドレール７ｂが設置されている。そして、無端チェーン３ａに取り付けられたフライト４により、池底１０ａに堆積した汚泥が汚泥ピット１０ｂに掻き寄せられる。汚泥ピッチ１０ｂに集められた汚泥は、排出管１０ｃから沈殿池１０の外部に排出される。

無端チェーン３ａ、３ｂの形状は、公知の形状を用いることが可能である。無端チェーン３ａ、３ｂの形状としては、例えば、ブッシュドチェーン、ローラチェーン、ノッチ式チェーン等が挙げられる。フライト４を取り付けるためのアタッチメント４ａを設置しやすいという観点から、ノッチ式チェーンが好ましい。

また、無端チェーン３ａ、３ｂの材質は、公知の材質を用いることが可能である。無端チェーン３ａ、３ｂの材質としては、例えば、金属製チェーンや樹脂製チェーンが挙げられる。樹脂製チェーンは、軽量であるため、組み立て作業や交換作業が容易になるという利点だけでなく、チェーンガイドレール７ａ、７ｂとの摺動による摩耗が抑制されるという利点もある。そのため、本発明において、無端チェーン３ａの材質としては、樹脂製チェーンが好ましい。また、耐腐食性に優れるため、交換頻度が低下するという利点もある。

チェーンガイドレール７ａ、７ｂの材質は、特に制限されないが、例えば、ステンレス等の金属や、超高分子量ポリエチレン等の樹脂等を使用することができる。無端チェーン３ａと同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。ただし、チェーンガイドレール７ａ、７ｂと無端チェーン３ａが当接して摺動することを考慮して材質を選択することが好ましい。強度を考慮してステンレス等の金属製のチェーンガイドレールとし、無端チェーン３ａとの摺動部に超高分子量ポリエチレン等の樹脂製の摺動部を設けることが好ましい。

なお、本発明の第１の実施態様の汚泥掻寄機においては、駆動軸として駆動スプロケット２ａ、従動軸として従動スプロケット２ｂを用いたが、駆動軸および従動軸の形状は、チェーンの形状に応じて適宜設定することができる。例えば、ノッチ式チェーンを用いる場合には、駆動軸をピンホイール、従動軸をシーブホイール等としてもよい。

次に、フライト４と無端チェーン３ａの構造について詳述する。図２は、本発明の第１の実施態様のチェーンガイドレール７ａと、フライト４を支持する無端チェーン３ａの構造を示す概略説明図である。図２（Ａ）は、水面１０ｄ付近に設けられたチェーンガイドレール７ａの構造を示す概略説明図である（図１中のＩ−Ｉ矢視図）。図２（Ｂ）は、池底１０ａ付近に設けられたチェーンガイドレール７ｂの構造を示す概略説明図である（図１中のＩＩ−ＩＩ矢視図）。フライト４は、短手方向（上下方向）端部に設けられたアタッチメント４ａを介して、無端チェーン３ａに取り付けられている。なお、フライト４における無端チェーン３ａの取付位置は、特に制限されず、フライト４の長手方向（横方向）端部に取り付けてもよい。

フライト４、アタッチメント４ａの材質は、特に制限されないが、例えば、ステンレス等の金属や、繊維強化プラスチック等の樹脂等を使用することができる。アタッチメント４ａは、強度等の観点から、ステンレス製等の金属を使用することが好ましい。また、フライト４とアタッチメント４ａの材質として同じものを使用する場合には、装置の簡素化の観点から、フライト４とアタッチメント４ａを一体として構成することが好ましい。フライト４とアタッチメント４ａの具体的な構成例としては、ステンレス製フライトとステンレス製アタッチメントの一体型のものや、繊維強化プラスチック製フライトにステンレス製アタッチメントを取り付けたもの等が挙げられる。

図２（Ａ）に示すように、無端チェーン３ａは、チェーンガイドレール７ａと摺動部３０ａを介して摺接し、略水平方向に移動するように構成されている。また、水面１０ｄ付近に設けられたチェーンガイドレール７ａは、断面略コの字状に形成され、無端チェーン３ａは、断面略コの字状のチェーンガイドレール７ａによって上下方向の移動が制限されている。この構成により、無端チェーン３ａの上下方向の大きな振動が抑制されるため、スロッシング等によるフライトの揺れを抑えることができる。

また、図２（Ｂ）に示すように、池底１０ａ付近に設けられたチェーンガイドレール７ｂは、池底１０ａに固定され、その上面に、無端チェーン３ａが摺動するように構成されている。この構成によれば、チェーンガイドレールに無端チェーンを乗せるだけで設置することができるため、部品交換等のメンテナンス作業が容易になるという効果がある。

なお、チェーンガイドレール７ａ、７ｂは、無端チェーン３ａの脱線を防止するために、横方向の移動を制限する構成としてもよい。

［チェーンの実施態様］
本実施態様の無端チェーン３ａは、複数の同一形状のチェーン単体３１を多数連ねて無端状に連結したチェーンであり、各チェーン単体３１は両隣のチェーン単体３１に対して樹脂製の連結ピン３２により回動可能に連結される。

図３には、無端チェーン３ａを構成する部品の概略説明図が図示されている。図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図、図３（Ｃ）は底面図である。なお、図３（Ｃ）の底面図は、複数のチェーン単体３１を連結した状態を示す。

チェーン単体３１は、その長手方向（図示左右方向）の両側の端部に、当該チェーン単体３１の幅方向（図３（Ａ）、図３（Ｃ）の上下方向）に沿って凹凸が繰り返す凹凸部をそれぞれ備え、この凹凸部中の凸部３１ａは、片側の端部につき２個以上設けられている。ここでは、一方側の端部（図示左側の端部）には凸部３１ａが３個、他方側の端部（図示右側の端部）には凸部３１ａが２個設けられている。これらの両側の凸部３１ａは全体が、平面視において幅方向に沿って千鳥状に配列される（図３（Ａ）、図３（Ｃ）参照）。そして、各凸部３１ａには、連結ピン３２を通すためのピン孔３１ｂが幅方向に貫通し同軸にそれぞれ設けられる。

両側の凸部３１ａ、３１ａ間の中間部は、これらの凸部３１ａを繋ぐブロック体であり、上方に突出し幅方向に延びる山型部３１ｃを長手方向に３個並設したものを主体として備える。この山型部３１ｃの幅方向両側には、平板部３１ｄがチェーン単体３１の側面を構成するようにそれぞれ設けられると共に、山型部３１ｃの幅方向中央側には、平板部３１ｄが山型部３１ｃの幅方向の途中に３箇所介在するように並設されている。これらの平板部３１ｄは山型部３１ｃを補強するものである。そして、これらの山型部３１ｃ及び平板部３１ｄには、フライト４を支持するためのボルトが挿通するボルト孔３１ｅが、幅方向に貫通してそれぞれ設けられる。

また、チェーン単体３１の底面には、下方に開放され奥側に凹むノッチ３１ｆが長手方向に離間して２個設けられる。

チェーン単体３１の上部には摺動部３０ｂを備え、底部には摺動部３０ａを備えている。底部側の摺動部３０ａは、水面１０ｄの近傍を移動する際にチェーンガイドレール７ａと摺動する構成であり、上部側の摺動部３０ｂは、池底１０ａの近傍を移動する際にチェーンガイドレール７ｂと摺動する構成である。

チェーン単体３１の上端、下端に設けられた摺動部３０ｂ及び３０ａは、図３（Ｂ）に示すように、略水平方向に向かって直線状に形成されており、更に、複数の平板部３１の摺動部３０ｂ又は３０ａ（斜線で示した領域）により摺接面を構成している。なお、摺接面とは、図３（Ａ）の破線及び図３（Ｃ）の破線で示したように、複数の平板部３１ｄの摺動部３０ｂ又は３０ａにより形成された仮想平面である。また、チェーン単体３１の上部及び底部に板状部材等を当接して摺接面を構成してもよい。摺接面を設けることにより、摺動部３０ａ、３０ｂにかかる荷重が分散し、摺動部３０ａ、３０ｂの摩耗を低減することができる。また、チェーンがチェーンガイドレールを移動中に、スロッシング等が生じた場合でも、フライトの揺れを抑え、安定した移動が可能となる。
なお、実施態様では、摺接面が設けられているが、摺接面を有しない構成（チェーン単体３１の上端及び下端が円弧状である構成）としてもよい。

また、チェーン単体３１における摺動部３０ａ及び３０ｂの前端から後端までの長さは、チェーンピッチの５０％以上であることがより好ましい。摺動部の前端から後端までの長さとは、図４に示すように、チェーン単体３１の長手方向における摺動部の最長の長さであり、摺動部３０ｂは、図中のＸ₁で示す寸法であり、摺動部３０ａは、図中のＸ₂で示す寸法である。なお、摺動部３０ａのように、摺動部が複数に分割されていてもよい。チェーンピッチとは、図中のＹで示す寸法である。摺動部３０ａ及び３０ｂの前端から後端までの長さをチェーンピッチの５０％以上とすることにより、チェーン単体３１はチェーンガイドレールの上に安定して載置されるため、スロッシング等が生じた場合でも、フライトの揺れが抑制され、安定した移動が可能となる。

さらに、チェーン単体３１の上端の摺動部３０ｂ（図３（Ａ）の斜線領域）の長手方向の長さの総長（なお、本実施態様においては、上記「摺動部３０ｂの前端から後端までの長さ（Ｘ₁）」と同じである。）は、チェーンピッチの５０％以上であることが特に好ましい。摺動部３０ｂの長手方向の長さの総長を大きくすると、摺動部３０ｂにかかる荷重が分散し、摩耗を低減することができる。

一方、チェーン単体３１の下端の摺動部３０ａにおいては、スプロケット等と噛合する構成が必要であることから摺動部３０ａの形成に一定の制限はあるが、チェーン単体３１の下端の摺動部３０ａの長手方向の長さの総長は、チェーンピッチの１０％以上であることが好ましい。

本発明の汚泥掻寄機は、例えば、下水処理場、廃水処理場、浄水場等の沈殿池において、池底に堆積した汚泥や、水面に浮遊するスカムを掻き寄せるために利用される。

１汚泥掻寄機、２ａ駆動スプロケット、２ｂ従動スプロケット、３ａ，３ｂ無端チェーン、４フライト、４ａアタッチメント、５モータ、５ａモータ用スプロケット、６スカム排出装置、７ａ，７ｂチェーンガイドレール、８チェーンガイドサポート、１０沈殿池、１０ａ池底、１０ｂ汚泥ピット、１０ｃ排出管、１０ｄ水面、３０ａ，３０ｂ摺動部、３１チェーン単体、３１ａ凸部、３１ｂピン孔、３１ｃ山型部、３１ｄ平板部、３１ｅボルト孔、３１ｆノッチ、３２連結ピン

Claims

汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトを支持するチェーンであって、
チェーンガイドレール上を摺動する摺動部を備え、
前記摺動部は、チェーン単体の上端部又は下端部に３以上、かつ上端部と下端部の両方に少なくとも１以上設けられ、略水平方向に向かって直線的に形成されていることを特徴とする、チェーン。
前記チェーン単体における摺動部の前端から後端までの長さは、チェーンピッチの５０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載のチェーン。
沈殿池の池底に堆積した汚泥又は沈殿池の水面付近に浮遊するスカムを掻き寄せる汚泥掻寄機であって、
請求項１又は２に記載のチェーンからなる無端チェーンと、
前記無端チェーンに支持され、汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、
前記無端チェーンと前記摺動部を介して摺動し、前記無端チェーンを略水平方向に移動するチェーンガイドレールと、
を備えたことを特徴とする汚泥掻寄機。