JPH0460439A - 回転ドラム式粘度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として混気圧送により含水比の高い流動化
した土砂などを圧縮空気で輸送する際に、その輸送流量
や輸送距離を事前に予測するために、その含水比の高い
流動化した土砂等の流体の粘度を測定するために用いれ
らる回転ドラム式粘度測定方法及び装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

近年、木質浄化や水深維持の目的で底泥を浚渫する際、
浚渫作業中に底泥が飛散したり、悪臭が拡散するなどの
問題を解決するため、高濃度浚渫と混気圧送方式による
浚渫埋立工法が採用され、実用化されてきている。

この工法は、底泥の浚渫部と、浚渫した底泥を、管路に
より土捨場等まで混気圧送する圧送部とからなっており
、浚渫した底泥を加圧助勢装置で排送管内へ送り込み、
管内で圧縮空気と底泥を混合し、適当なスラグ流やプラ
グ流を形成の上、土捨場へ排送するものである。

このような工法を用いて含水比の高い流動化した土砂等
の流体を混気圧送する場合、その管路内に流体を圧送す
る流量の設定や圧送距離を事前に予測するには、その土
砂を含む流体の粘度が必要となる。

そこで、従来、流体の粘度を測定するのに、例えば、石
炭・水スラリーの連続測定法に関する特開昭６１−５７
８３３の発明のごとく、石炭と水のスラリーを送る配管
の一定区間に、圧力損失測定器及び流量計を配置し、そ
の配管内にスラリーを流通することにより圧力損失測定
器で検出した圧力損失及び流量計で検出した流量を、へ
−ゲン・ポワズーユの式に当てはめてそのスラリーの粘
度を連続的に求める方法が提案されている。

また、配管から細管を備えたバイパス管を設け、細管に
圧力損失測定器と流量計を設置して、ハーゲン・ボワズ
ーユの式からスラリーの粘度を求める方法も提案されて
いる。

しかしながら、上記のいずれの方法も、敷設された管路
にスラリーを実際に流して測定するものであり、管路を
敷設する前に粘度の測定ができないという問題がある。

また、市販の粘度針には、回転式、振動式等の機械式粘
度計、気泡、落下球等のトレーサを用いた粘度計、その
他にも細管式粘度針などがあるが、いずれも−様な流体
の粘度しか測定ができないという問題がある。

一般に浚渫土砂のように砂や礫等の粒径の大きい固体を
含む流体は、現状では、実際に管路で圧送させて圧力損
失を計測し、粘度、鋳状応力を算出する方法が考えられ
るが、この場合、設備と手間が大変であるという問題が
ある。

〔発明の解決しようとする課題〕

本発明は、前記従来の問題点を解消するためになされた
ものであり、固体を含む含水比の高い流動化した浚渫土
砂等の流体の粘度を簡単で、かつコンパクトな設備で計
測できる回転ドラム式粘度測定方法及び装置を提供する
ことを解決課題としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するための手段として、本発明の回転
ドラム式粘度測定方法は、粘度を測定する流体を入れた
回転ドラムを電動機で回転させて、計測した回転ドラム
の回転トルクと回転数とによりその流体の粘度を求める
ことを特徴としたものであり、その方法を適用する回転
ドラム式粘度測定方法は、粘度を測定する流体の出し入
れ可能な口を有する回転ドラム、回転ドラムのトルク検
出器及び回転検出器及び電動機から構成されており、回
転ドラムの回転トルクが大きければ、ドラム内の流体液
面の傾きが大きく粘性が大きいことになり、回転トルク
によりその測定しようとする流体の粘度が計測できるこ
とになる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第１図
は本発明の方法に適用される回転ドラム式粘度測定装置
の一実施例における側面図、第２図は第１図の正面図で
ある。

まず、この装置は、固体を含む浚渫土砂などについて、
水を加えたり量を調整することにより、実際に管内を混
気圧送される流体の状態を作り出し、その流体の粘度を
計測するためのものであり、図示せるごとく、この測定
される流体の出し入れ可能な口２１を片側部に有する回
転ドラム２２、回転ドラム２２のトルク検出器２３及び
回転検出器２４及び電動機２５とから構成されている。

そこで、この回転ドラム２２を電動機２５により定回転
数で回転させ、トルク検出器２３で回転ドラム２２の回
転トルクを計測することにより、その粘度を測定しよう
とする試料である流体の粘度を算出により求めることが
できる。

次に、この装置の原理について説明すると、第３図のご
とき測定試料である流体Ｆを入れた回転ドラム２２の静
止状態から、第４図のごとく矢印Ｒ方向に回転すると、
流体Ｆの液面ｆ！の変化が表われる。

この液面ｆｆは、実際には複雑な形状になると思われる
が、図面上では筒略化して示しており、これら液面ｆｌ
の変化は、回転ドラム２２の壁面と試料である流体の粘
度によって生じるものであり、回転数が一定の場合、粘
度の大小により液面ｆＩｌは次のように変化する。

すなわち、粘度が小の場合は第５図のごとく、粘度が中
位では第６図のごとく、そして粘度が大の場合は第７図
のごとく変化する。

また、この場合、回転ドラム２２の回転トルクと液面ｆ
１の形状の関係は、回転ドラムの回転トルクをＴ、試料
である流体の片寄り部重量をＷ、そして流体の片寄り部
重心距離を！とすると、第７図のように示され、Ｔ＝Ｗ
−ｆｆｉで表わされる。

したがって、回転ドラム２２の回転トルクが大きければ
、液面ｆｆの傾きが大きく、粘性が大きいことになり、
回転トルクで粘度が計測できることになる。

次に、上記の回転ドラム式粘度測定装置の回転ドラム２
２の回転トルクと回転数とにより、その測定しようとす
る流体の粘度を求めるために、本発明者等は、別に開発
した密閉空気圧式細管粘度針に、上記回転ドラム式粘度
測定装置で測定しようとする同じ試料の流体を適用して
、これら両粘度測定装置による粘度測定時の相関関係の
存在につき実験を行った。

その際に使用した密閉空気圧式細管粘度計は、第９図の
側面図に示すごとく、粘度を測定する試料を入れる密閉
型の２基の容器１１．１２を配設し、これらの容器１１
と１２との間を、内径りの１００倍から２００倍程度以
上の長さｌを有する細管Ｉ３で連通している。

次に、この細管１３の両端の各端部からの影響のない位
置、すなわち、各端部から細管１３の内径りの約６０倍
以上離れた位置にそれぞれ圧力計１４Ａ、１４Ｂを、そ
してこれら圧力計１４Ａ、　１４Ｂの間にドツプラー型
などの流速計１５または流量計を配設している。

さらに、各容器１１と１２のそれぞれの上部に、圧縮空
気注入バルブ３．４及び圧縮空気排出バルブ５，６を設
けると共に、細管１３の両端部に、開閉パルプ１．２及
び圧縮空気注入バルブ７゜８を設けている。

上記の各圧縮空気注入バルブ３，４及び７゜８は管路９
を介してそれぞれコンプレッサーなどの圧縮空気供給源
ｌＯに連絡されているが、細管１３の両端に設けた圧縮
空気注入バルブ７．８を開けて細管１３内に注入される
圧縮空気は容器１１、１２及び細管１３内の試料を攪拌
する機能をする。

次に、上記の密閉空気圧式細管粘度計の使用手順につい
て説明すると、まず全てのバルブ、即ち、開閉パルプ１
．２と圧縮空気注入バルブ３．４と圧縮空気排出バルブ
５，６ならびに圧縮空気注入バルブ７．８を閉じて、容
器１１内に゛粘度を測定する土砂などの試料を入れ、両
方の容器１１．１２ともにそれぞれの蓋１１Ａ、ＩＩＢ
をして密閉する。

そこで、圧縮空気注入バルブ３と開閉バルブ１．２とを
開けると、試料は細管１３を経由して容器１１から容器
１２へと移動するが、試料が細管１３を流れている間の
流速を流速計１５で、そして細管１３の両端側の２点の
圧力を各圧力計１４Ａ。

１４Ｂで測定し、ペンレコーダ等に記録し、それらの流
速と圧力損失をハーゲン・ポワズーユの式に当てはめて
粘度を算出する。

次に、開閉パルプ２と圧縮空気注入バルブ３を閉じて、
圧縮空気排出バルブ５，６を開けて容器１１．１２及び
細管１３内の圧縮空気を矢印Ａのごとく排出する。

さらに、圧縮空気排出パルプ５．６を閉じ、開閉パルプ
２と圧縮空気注入バルブ４とを開けて、試料を容器１２
から細管１３を経由して容器１１に移動する。

そこで、試料が細管１３を流れている間の流速を流速計
１５で、そして２点の圧力を圧力計１４Ａ。

１４Ｂでそれぞれ測定し、ペンレコーダ等に記録し、そ
れらの流速と圧力損失から前記と同様に粘度を算出する
。

以上の操作を、試料の粘度が定常化するまで繰り返して
行なうことで、その試料の流体粘度を求める。

そこで、本発明者等は、本発明の回転ドラム式粘度測定
装置において、回転ドラム２２の回転トルクと回転数の
関係は、粘度の変化により変化し、これらをトルク検出
器２３と回転検出器２４で得られた曲線から、トルクの
最大値、トルク最大時の回転数、またはトルク降下時の
回転数を読み取った。

同様に、前記第９図の密閉空気圧式細管粘度計を用いて
、上記回転ドラム式粘度測定装置に適用したのと同じ３
種類の試料の流体の粘度、降伏応力を求め、これらの値
を下記の表にまとめた。

（本頁以下余白） これにより、密閉空気圧式細管粘度計の粘度と、回転ド
ラム式粘度計測装置の最大トルク、最大トルク時の回転
数及びトルク膝下時の回転数との相関関係を第１０図に
表わしており、この結果、回転ドラム式粘度計測装置で
回転ドラム２２の最大トルク、最大トルク時の回転数ま
たはトルク降下時の回転数を計測すれば、その試料であ
る流体の粘度が求められることが確認された。

（発明の効果〕 以上に説明したごとく、本発明の回転ドラム式粘度計測
装置によれば、粘度を測定しようとする試料である流体
を、コンパクトで、かつ簡単設備の回転ドラムに投入し
て、その回転ドラムのトルクと回転数とからその粘度が
容易に求められるという効果がある。

その結果、特に浚渫土砂等の流体を混気圧送する場合に
、その管路内を圧送する流体流量の設定や、圧送距離を
、その圧送管路の配設前に事前に予測でき、そのための
設備費や手間を大幅に削減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に適用される回転ドラム式粘度測
定装置の一実施例における側面図、第２図は第１図の正
面図、第３図及び第４図は第１図の回転ドラムの液面の
変化を示す斜視図、第５図、第６図及び第７図は第１図
の回転ドラム内の流体の粘度の大小による液面変化を示
す説明図、第８図は第１図の回転ドラムの回転トルクと
液面の形状の関係を示す説明図、第９図は別に開発され
た密閉空気圧式細管粘度計の側面図、第１０図は第９図
の細管粘度計の粘度と、回転ドラム式粘度計測装置の最
大トルク、最大トルク時の回転数及びトルク降下時の回
転数との相関関係を示す線図である。 ２２・・・回転ドラム、２３・・・トルク検出器、２４
・・・回転検出器、２５・・・電動機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粘度を測定する流体を入れた回転ドラムを回転させ
   て、計測した回転ドラムの回転トルクと回転数とにより
   その流体の粘度を求める回転ドラム式粘度測定方法。 ２、粘度を測定する流体の出し入れ可能な回転ドラム、
   回転ドラムのトルク検出器と回転検出器及び電動機から
   なる回転ドラム式粘度測定装置。