JPS60209431A - スラリ−輸送装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スラリー輸送装置に係り、特に高地から低地
へ固形物を水力輸送するのに好適なハイドロホイストを
用いたスラリー輸送装置に関するものである。

（発明の背景〕 従来、高い位置から低い位置へ固形物を運ぶ水力輸送と
しては、坑内用水力充填があった。これは坑内の採掘あ
との空間を充填して落盤事故を防止するため、地上から
地下坑内まで高度差を利用して、水と鉱石残液物とを混
ぜた鉱滓を送りこみ、掘ったあとの坑内を埋めるもので
あった。

この場合、水と固形物を混合した、いわゆるスラリーを
輸送管で送るには低圧スラリーポンプを利用するのが普
通であった。

このときの問題点は、スラリー流量の制御である。管内
の適正流速を保つためには、弁で絞ることが必要である
が、スラリー中で弁を絞ると、この弁が摩耗したり弁近
付で閉塞することが多く、したがって弁を付けないこと
が多い。弁を付けないと、スラリーの流量が制御できな
いので、速度が速すぎるときは輸送管の異常摩耗が発生
し、速度が遅すぎるときは曲管部等で閉塞することがあ
った。

そこで、高地から低地へ固形物を運ぶ手段として、水力
輸送装置（以下ハイドロホイストという）を利用するこ
とに着目した。

従来のハイドロホイストは、たとえば炭鉱の坑内から坑
外の選炭場までのように、低い所がら高い所へ輸送する
、あるいは、地上において水平で長距離輸送を行うなど
に用いられていた。

まず、従来のハイドロホイストについて第１図を参照し
て説明する。

第１図は、従来のハイドロホイストの略示構成図である
。

図において、１は、清液に係る清水を貯溜する清水槽、
２は補給木管、３は固形物を運ぶベルトコンベヤ、４は
清水の輸送管、１７は高圧清水ポンプ、１４は、固形物
と水を混合するスラリー混合槽、１５は低圧スラリーポ
ンプ、１６はスラリー充填管、１３は戻り清水管、１ｏ
はスラリーの輸送管である。

ハイドロホイストの中枢部には、ｍ股された複数の供給
管９−１．９−２．９−３があり、各供給管の両端に切
替弁５−１．５−２．５　３および８−１．８−２．８
−３が付設されている。また、各供給管の端部における
スラリー充填管１．６の接続部には切替弁７−１．７−
２．７−３が付設され、戻り清水管１３の接続部には切
？）’０６−１．６−２．６−３が付設されている。

清水の輸送管４には、流量検出器１８、流量調節弁１９
が配設され、戻り清水管１３には流量検出器１１、流量
調節弁１２が配設されている。

ハイドロホイストの運転は次のように行われる。

まず、切替弁５−１および８−１が閉じている状態で切
替弁７−１および６−１を開く。低圧スラリポンプ１５
からのスラリーがスラリー充填管Ｉ６を経て供給管９−
４へ充填される。スラリーが供給管９−１中へ満杯とな
ったところで、切替弁７−１および６−１を閉じる。

次に、切替弁５−１および８−１を開く。すると、高圧
清水ポンプ１７の高圧清水により、供給管８−１中のス
ラリーが輸送管１０へ圧送される。

供給管９−１中のスラリーが切替弁８−１を通過した直
後、切替弁５−１および８−１を閉じ、次に切替弁７−
１および６−１を開く。これで最初の状態に戻る。なお
、低下スラリーポンプＩ５により供給管９−１中へのス
ラリー充填中に、供帖作へ　Ｉ’ｌ　−１山　訃−七　
、屯七詔−し１４　Ｅゴ　１１　ン旬４し作ケ　１　ワ
　ナー経てスラリー混合槽１４へ供給されている。

戻り清水管１３には、流量検出器１１と流量調節弁１２
が配設されていて、低圧スラリーポンプ１５の流量が、
供給管の有効長さ部分にちょうど満杯になるように制御
している。

供給管の有効長さは、切替弁７−１のスラリー充填管部
と供給管９−１との接続点ａと、切替弁６−１の戻り清
水管部と供給管９−１との接続点すとの間の管長である
。管長が決まっており、当然管径も決まっているので、
切替弁７−１および６−１の開いている時間が決まって
いると、前記有効長さから流量が決まってくる。この流
量を常にある設定値に一定にするよう調節しているのが
流量検出器１１と流量調節弁１２である。

もし低圧スラリーポンプ１５の流量が多いと。

スラリーは戻り清水管１３中に戻り、このとき切替弁６
−１がスラリー中で閉じることになるので弁が摩耗する
ことになる。また、流量が少ないと、輸送管１０中へ排
出されるスラリーの濃度が薄くなり、輸送効率が低下す
ることになる。

一方、高圧清水ポンプ１７の吐出管路である輸送管４に
は、流量検出管１８．流量調節弁１９が配設されていて
、供給管９−１中のスラリーが切替弁８−１を通過直後
閉弁するように流量調節している。

先に述べた供給管の有効長さａｂ間に充填されたスラリ
ーは、切替弁５−１および８−１の開＆Ｎている間、高
圧清水ポンプ１７により輸送管１０へ送り出される。

高圧清水ポンプ１７の吐出流量もある設定値に一定に保
つ必要がある。流量が調節されず流量が設定値より多い
と、スラリーが切替弁８−１を出たのち、水だけを輸送
管１０へ送ることになり、輸送管１０のスラリー濃度が
低くなり輸送効率が低下する。

一方、流量が少ないと、充填されていたスラリーが輸送
管１０中へ送り出されないうちに、すなわち、まだ供給
管中に残っている間に切替弁５−１および８−１が閉じ
ることになり、これにより切替弁８−１がスラリー中で
閉じることになるので弁が摩耗する。

また、供給管９−１中に残ったスラリーは、次に低圧ス
ラリーポンプ１５で充填されるときに切替弁６−１を通
って戻り清水管１３に戻り、二九また輸送効率を低下さ
せる。また、高圧清水ポンプ１７の流量が少ないと、輸
送管１０中でスラリーの閉塞の危険がある。したがって
、この流量は常に一定に保つ必要があるものであり、流
量検出器１８、流量調節弁１９が、その流量調節の機能
を果している。

なお、上記の説明ではハイドロホイストのスラリー輸送
の動作を供給管９−１について説明したが、供給管９−
２．９−３についても順次同じ動作が行われ、各切替弁
の開閉操作を適当なタイムサイクルで行うことにより連
続したスラリー輸送が可能である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、高地から低地へスラリーを輸送するに当
って、ハイドロホイストを利用し、輸送管中における固
形物の閉塞や、弁または輸送管の異常摩耗などのないス
ラリー輸送装置の提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係るスラリー輸送装置の構成は、高地から低地
ヘスラリ−を輸送するスラリー輸送装置であって、低地
に並設された複数本の供給管と、この供給管に交互に供
給されるスラリーと清液との充填、排出を切替える各切
替弁と、切替弁を介してスラリーを前記供給管に充填す
る高地からの下り勾配の輸送管と、前記供給管に充填さ
れたスラリーを切替弁を介して所定位置へ排出させる清
液供給ポンプおよび清液供給配管と、前記のスラリーを
供給管へ充填するときに切替弁を介して排出される戻り
清液の配管と、これら配管の前記供給管に対する清液の
流出、入管路に配設した流量調節手段とを備えたもので
ある。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

窩拙かへ柚倹へスラリーを鹸逆する場合−滴量の制御が
特に必要であり、流量制御の手段としでは流量調節弁が
適当である。そして、この流量調節弁は清水中で行う必
要がある。

従来、ハイドロホイストでは、清水中で流量調節を行っ
ており、ハイドロホイストを適用することによってスラ
リー輸送の流量制御の問題が解決できることに着目した
ものである。

従来のハイドロホイストと、本発明のスラリー輸送装置
とは、原理的に次の相違がある。

１）従来のハイドロホイストは、たとえば炭鉱の坑内か
ら坑外の選炭場までのように低地から高地へ輸送するか
、または、地上において水平で長距離輸送を行うなどに
用いられてきた。

本発明のスラリー輸送装置は、高地から低地へ輸送する
もので、従来とは輸送条件がむしろ反対である。

２）従来、ハイドロホイストは、輸送の源、すなわち大
発ステーションに設置していたが、本発明のスラリー輸
送装置に利用されるハイドロホイストは輸送の目的地、
すなわち到着ステーションに設置するものである。

３）上記の状況から、従来のハイドロホイストは、スラ
リー輸送における昇圧装置として使用されていたが、本
発明のスラリー装置に利用されるノ１イドロホイストは
、下り勾配の輸送管を流下してくるスラリーの到着ステ
ーションにおける減圧装置として機能するものである。

〔発明の実施例〕′ 以下、本発明の各実施例を第２図ないし第４図を参照し
て説明する。

まず、第２図は、本発明の一実施例に係るスラリー輸送
装置の略示構成図であり、第１図と同一符号のものは、
従来技術と同等構成のものを示している。

第２図において、２０は、高地に設置されたスラリー混
合槽、２１は、高地か°ら低地へスラリーを運ぶ下り勾
配の輸送管、２２はスラリーの排出管である。

２４は、清液に係る清水を貯溜する清水槽、２３は補給
木管、２５は清液供給ポンプに係る低圧清水ポンプ、２
６は清液供給配管に係る清水管、１３は戻り清液の配管
に係る戻り清水管である。

低地に設置されたハイドロホイストの中枢部は、第１図
で先に説明したものと同一構成の装置で、並設された複
数の供給管９−１．９−２．９−３があり、各供給管の
両端に切替弁５−１．５−２゜５−３および８−１．８
−２．８−３が付設されている。また、各供給管の端部
における清水管２６の接続部には切替弁７−１．７−２
．７−３が付設され、戻り清水管１３の接続部には切替
弁６−１．６−２．６−３が付設されている。

清水管２６には、流量検出器１８Ａ、流量調節弁１９Ａ
が配設され、戻り清水管１３には、流量検出器１１Ａ、
流量調節弁１２Ａが配設されている。

このような構成のスラリー輸送装置の運転動作を次に説
明する。

スラリー混合槽２０では、ベルトコンベアから固形物、
補給木管から水が供給されスラリーがつくらｉｃる。こ
のスラリーは、下り勾配の輸送管２１を通って輸送目的
地の低地まで送られる。この輸送管２１の末端の低地に
はハイドロホイストが設置されてあり、例えば切替弁５
−１および６−１が開いていて供給管９−１へスラリー
が充填される。このとき、供給管９−１にあった清水は
切替弁６−１を通って戻り清水管１３から清水槽２４へ
排出される。スラリーがちょうど供給管９−１に充満し
たところで切替弁５−１と６−１を閉じる。次に切替弁
７−１と８−１を開く。そうすると、低圧清水ポンプ２
５により供給管９−１内にあったスラリーが排出管２２
を通って外部へ排出される。

この繰返しを３本の供給管９−１．９−２．９−３で順
次行い、連続したスラリー輸送が行われる。

戻り清水管１３の途中には、流量検出器１１Ａと流量調
整弁１２Ａが配設されており、常にもつとも適正な流速
になるように流量制御される。

戻り清水量が多いと、スラリーの流れの先端は切替弁６
−１を通過してしまい、切替弁６−１はスラリー中で閉
弁することになり、弁に摩耗が発生する。また、清水槽
２４にスラリーが入ることになり、低圧清水ポンプ２５
が摩耗してしまう。

一方、流量が少ないと、供給管９−１中でスラリーの濃
度がうずまり、輸送の能率が低下する欠点がある。

このことを更に詳細に次に説明する。

スラリー混合槽２０とハイドロホイストとの高低差によ
って輸送管２１内の流速は異るもので、管内流速が速す
ぎると管の摩耗が著しく増加する。

流速の変化は、高低差のみでなくスラリー濃度、粒度分
布、固体比重などによっても変化する。そこで、管を摩
耗させず、管内でスラリーを閉塞させないためには、流
速を一定に保つ必要がある。

このために、流量検出器１１Ａで流量を検出し、この検
出流量と、予め設計上管の摩耗やスラリーの閉塞のない
最適流量として設定した設定流量とを比較し、流量調節
弁１２Ａの開度を調節することによって常に設定流量に
なるよう自動制御している。また、この設定流量に合わ
せて、切替弁５−１および６−１の開いている時間、つ
まりタイムスケジュールを決めている。

一方、清水管２６には、流量検出器１８Ａと流量調節弁
１９Ａが配設されており、低圧清水ポンプ２５の吐出量
によって、供給管９−１中のスラリーが切替弁８−１を
通過した直後に閉弁するように流量を調節している。

低圧清水ポンプ２５の吐出流量が調節されず、適正な設
定値より多いと、スラリーが切替弁８−１を出たのち、
余分な水が排出管２２に排出されることになる。

一方、低圧清水ポンプ２５の吐出流量が少ないと、充填
されていたスラリーが排出管２２へ排出されないうちに
、切替弁７−１および８−１がスラリー中で閉じること
になり切替弁が摩耗する。

また、供給管９−１中に残ったスラリーは、次に輸送管
２１からスラリーが充填されるときに、切替弁６−１を
通って戻り清水管１３に清水に混入して流出することに
なる。

このようにして、流量検出器１８Ａと流量調節弁１９Ａ
も、前記流量検出器１１Ａと流量調節弁１２Ａと同様の
関係で流量を最適流量に調節し、スラリー輸送を円滑確
実にし、装置の信頼性、寿命を保証するものである。

本実施例によれば、従来、輸送源すなわち出発ステーシ
ョンに設置してスラリー輸送の昇圧装置として使用して
いたハイドロホイストを、輸送先すなわち到着ステーシ
ョンに設置してスラリー輸送の減圧装置として利用する
ようにしたので、次の効果がある。

ｌ）従来のハイドロホイストの第１図に示した低圧スラ
リーポンプ１５が不要となり、また高圧清水ポンプ１７
の代りに第２図に示す低圧清水ポンプ２５となり、これ
により、低圧スラリーポンプ１５が必要としていた動力
が低減され、低圧スラリーポンプ１５を含む前後の配管
の摩耗の問題がなくなった。

２）高低差が大きく位置のエネルギーが十分ある場合は
、そのエネルギーを後述するように補助動力手段として
利用でき省エネルギー効果が大きい。

３）従来、鉱山等の坑内充填手段として実施され低圧ス
ラリーポンプによる管輸送では、管内の流速調節に弁を
使用すると弁摩耗が激しく、弁を使用しなければ管内流
速が速ければ管の摩耗を生じ、管内流速が遅ければ閉塞
の問題が生じて、その保守に苦労していた。

本実施例のスラリー輸送装置では、ハイドロホイストを
利用することにより、容易に流量調節が可能となり、輸
送管の摩耗や、管中でのスラリー閉塞などの問題が解消
された。

次に、本発明の他の実施例を第３図を参照して説明する
。

第３図は、本発明の他の実施例に係るスラリー輸送装置
の略示構成図であり、図中第２図と同一符号のものは、
先の実施例と同等部分であるから。

その説明を省略する。

第３図において、３０は、高地に設置されたスラリー混
合槽で、スラリーの濃度、流量調整手段を備えたもので
ある。

このスラリー混合槽３０は、混合槽３０ａと、これに付
属した清水槽３０ｂとからなり、補給水管２は、前記各
種に枝管２ａ、２ｂをもって清水を補給している。３０
ｃは、スラリーを輸送管２１に流出させる開口部を調節
するゲートである。

図において、ＡＨは、混合槽３０ａの水位と清水槽３０
ｂの水位との差で、一般には清水槽３０ｂの方が水位が
低い。ＡＬは混合槽３０ａ下部のゲート３０ｃによる開
口部の長さである。

実験結果によれば、ｌＪＨが大きくなるとスラリー濃度
は高くなる傾向があり、ＡＨを同じにして、ｄＬを変え
れば、ＡＬが大きくなるとスラリー濃度は高くなるもの
である。

このように、このスラリー混合槽３０は、固形物と水の
混合度すなわちスラリー濃度を、一定の割合で取り出せ
るように７ｆｆＬおよびＡＨによって調整されている。

下り勾配を有する輸送管２１を流下する流量は、管径、
管長、管の勾配、スラリー濃度で決まり、取扱物が同じ
比重２粒径分布２粒形のものであれば流量も同じになる
ものであるから、流量は前記、１ｆＩＬおよびΔＨの調
整で決まると考えてよい。

次に第３図において、３１は、供給管に対する清液供給
配管と戻り清液の配管とを同−清水管で循環回路を構成
した清水管である。

２４Ｂは清水槽、２５Ｂは低圧清水ポンプ、２６Ｂは、
前記清水管３１に接続される補給清液管路に係る清水管
である。

清水管３１の清水戻り側には流量検出器１１Ｂが配設さ
れ、清水管２６Ｂには流量検出器１８Ｂおよび流量調節
弁１９Ｂが配設されている。

このような構成のスラリー輸送装置では、スラリー混合
槽３０によって、輸送管２１を流下するスラリーの濃度
および流量を所定の状態に制御できる。

混合槽３０設置部とハイドロホイスト設置部との高低差
による位置のエネルギーが十分にある場合には、清水管
３１の戻り水の位置で、スラリーを排出管２２に排出す
るまでの管路抵抗より大きい残圧台があれば、第３図の
例のように循環回路の浄水管３１によって、戻り水を用
いて供給管内のスラリーを排出管２２に送り出すことが
できる。

一方、供給管内の固形物の流れは、一般にスラリーの平
均流速より遅れるので、たとえば供給管９−１のスラリ
ーを排出管２２に排出させるに当って、切替弁８−１を
固形物が全て通過したのち切替弁７−１．８−１を閉じ
るようにするため、清水管３１に配設した流量検出器１
１１３によって供給管９−１に対するスラリー充填時の
流速を測定している。さらに、これに固形物の後尾の清
水速度が、固形物を切替弁８−１から排出管２２へ排出
するのに適正であるよう、清水管２６Ｂの流量検出器１
８Ｂ、流量調節弁１９Ｂで調整しながら低圧清水ポンプ
２５Ｂによって流量を追加するようにしている。

なお、清水管２６Ｂにより追加補給する流量は、清水管
３１の流量の約１０〜２０％程度でよいことが実験によ
り確かめられている。

このように、第３図の実施例によれば、先に第２図の実
施例で説明した効果が期待できるほか、特に位置のエネ
ルギーによって、低圧清水ポンプ２５Ｂの動力の省エネ
ルギーがなされ、低圧清水ポンプ２５Ｂを小形にするこ
とができる。

次に、本発明のさらに他の実施例を第４図を参照して説
明する。

第４図は、本発明のさらに他の実施例に係るスラリー輸
送装置の略示構成図であり、図中、第２図と同一符号の
ものは、第２図と同等部分を示している。第４図では、
ハイドロホイスト中枢部の供給管、各切替弁および清液
配管系における流量検出器、流量調節弁等の図示を省略
している。

第４図において、４０は、戻り清水管１３に配設した水
車で、下り勾配の輸送管２１の位置のエネルギーを利用
する補助動力手段として機能するものである。

本実施例によれば、戻り清水管１３に配設した水車４０
で、余った位置のエネルギーを回収して発電し、たとえ
ばハイドロホイストの切替弁用油圧装置の油圧ポンプの
動力源に供したり、低圧清水ポンプの動力源として使用
することが可能で、省エネルギー効果が大きい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、高地から低地へス
ラリーを輸送するに当って、ハイドロホイストを利用し
、輸送管中における固形物の閉塞や、弁または輸送管の
異常摩耗などのないスラリー輸送装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のハイドロホイストの略示構成図、第２
図は、本発明の一実施例に係るスラリー輸送装置の略示
構成図、第３図は、本発明の他の実施例に係るスラリー
輸送装置の略示構成図、第４図は、本発明のさらに他の
実施例に係るスラリー輸送装置の略示構成図である。 ２・・・補給木管、３・・・ベルトコンベア、５−１．
５−２．５−３・・・切替弁、６−１．６−２．６−３
・・・切替弁、７−１．７−２．７−３・・・切替弁、
８−１．８−２．８−３・・・切替弁、９−１．９−２
゜９−３・・・供給管、ＩＩＡ、ＩＩＢ・・・流量検出
器、１２Ａ・・・流量調節弁、１３・・・戻り清水管、
１８Ａ。 １８Ｂ・・・流量検出器、１９Ａ、１９Ｂ・・・流量調
節弁、２０，３０・・・スラリー混合槽、２１・・・輸
送管、２２・・・排出管、２３・・・補給水管、２４．
２４Ｂ・・・清水槽、２５．２５Ｂ・・・低圧清水ポン
プ、４０・・・水車。 代理人　弁理士　高橋明夫 第　１　図 箒２図 万　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高地から低地ヘスラリ−を輸送するスラリー輸送装
   置であって、低地に並設された複数本の供給管と、この
   供給管に交互に供給されるスラリーと清液との充填、排
   出を切替える各切替弁と、切替弁を介してスラリーを前
   記供給管に充填する高地からの下り勾配の輸送管と、前
   記供給管に充填されたスラリーを切替弁を介して所定位
   置へ排出させる清液供給ポンプおよび清液供給配管と、
   前記のスラリーを供給管へ充填するときに切替弁を介し
   て排出される戻り清液の配管と、これら配管の前記供給
   管に対する清流の流出、入管路に配設した流量調節手段
   とを備えたことを特徴とするスラリー輸送装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、下り勾
   配の輸送管の高地側に、スラリーの濃度、流量調整手段
   を備えたスラリー混合槽を配設したものであるスラリー
   輸送装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載のもののい
   ずれかにおいて、供給管に対する清液供給配管と戻り清
   液の配管とを循環回路に構成し、当該循環回路に、清液
   供給ポンプを備えた補給清液管路を接続したものである
   スラリー輸送装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、戻り清
   液の配管に、下り勾配の輸送管の位置のエネルギーを利
   用する補助動力手段を設けたものであるスラリー輸送装
   置。