KR100574133B1 - Deposit conveying mechanism and deposit conveying method - Google Patents
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Abstract
효율적으로 퇴적물을 반송할 수 있는 퇴적물 반송 기구를 제공한다. 흡입구부(12), 연직관부(13), 횡방향으로 거의 수평으로 늘어나는 수평관부(14)를 가지며, 해당 수평관부(14)가 저수장소 내의 수중에 동수구배선(動水勾配線)보다도 하방이 되는 위치에 지지되고, 또한, 퇴적물의 반송시, 승강 장치(38)에 의해, 흡입구부(12)가 저수장소의 수저면에 대해 소요되는 사이클로 접리하도록 상하이동되는 반송관(10)와, 반송관(10)의 흡입구부(12)에 마련되고, 해당 흡입구부(12)가 상하 방향으로 이동 가능하게 진입하는, 하방으로 개방된 형상을 이룬 컵 형상체(60)와, 해당 컵 형상체(60) 내로 수증기를 공급하는 수증기 공급부(73)와, 컵 형상체(60) 내로 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부(74)를 구비한다.Provided is a deposit conveyance mechanism capable of efficiently conveying deposits. It has a suction port part 12, the vertical pipe part 13, and the horizontal pipe part 14 which extends substantially horizontally in the horizontal direction, and the said horizontal pipe part 14 is lower than the hydraulic water supply line in the water in a storage location. A conveying pipe 10 supported at a position to be supported and moved up and down by the elevating device 38 so that the suction port 12 folds in a cycle required with respect to the bottom surface of the reservoir, The cup-shaped body 60 formed in the downwardly open shape provided in the inlet part 12 of the conveyance pipe 10, and the said inlet part 12 movably enters in an up-down direction, and this cup-shaped object A steam supply unit 73 for supplying steam into the 60 and a compressor body supply unit 74 for supplying the compressor body into the cup-shaped body 60 are provided.
퇴적물 반송 기구, 퇴적물 반송 방법Sediment conveyance mechanism, sediment conveyance method
Description
본 발명은 퇴적물 반송 기구 및 퇴적물 반송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deposit conveyance mechanism and a deposit conveyance method.
준설(浚渫) 기구로서 일본 특허 제 3277489호에 나타내여진 기구가 있다.There is a mechanism shown in Japanese Patent No. 3277489 as a dredging mechanism.
이 준설 기구는,This dredging mechanism,
배출관을, 저수장소의 수위보다도 낮은 위치에 마련한 제방 구멍부를 관통시켜서 배치함과 함께, 그 배출관을, 저수장소에 띄운 대선(台船)에 의해, 저수장소의 수위보다도 낮은 위치에 위치하도록 잡아매달고,The discharge pipe is arranged through the dike hole provided at a position lower than the water storage level, and the discharge pipe is suspended at a position lower than the water storage level by the presidential election. ,
상기 대선에 마련된 승강 장치에 의해, 배출관을, 흡입구가 저수장소의 수저면에 대해 소요되는 사이클로 접리하도록 상하 이동시켜서, 맥동하는 흡입류인 맥동류를 얻음과 함께, 퇴적물이 높은 농도로 혼합된 흐름과 낮은 농도로 혼합된 흐름을 교대로 발생시키는 플러그 류를 얻도록 한 것이다.By the elevating device provided in the presidential election, the discharge pipe is moved up and down so that the inlet port is folded in the cycle required for the water reservoir surface of the reservoir, to obtain a pulsating flow which is a pulsating suction flow, and the sediment is mixed at a high concentration. The result is a plug that produces alternating mixed flow at low concentrations.
이 준설 기구에 의하면, 퇴적물을 배출관의 관벽에 실질적으로 저항이 되도록 접촉시키는 일 없이, 고액(固液) 이상류로서 효율적으로 배출할 수 있다.According to this dredging mechanism, the sediment can be efficiently discharged as a solid-liquid abnormal flow without contacting the pipe wall of the discharge pipe so as to be substantially resistant.
본 발명은, 상기 종래의 준설 기구에도 응용할 수 있고, 또한 효율적으로 퇴적물을 반송할 수 있는 퇴적물 반송 기구 및 퇴적물 반송 방법을 제공하는 것을 목 적으로 한다.An object of the present invention is to provide a deposit conveyance mechanism and a deposit conveyance method which can be applied to the above conventional dredging mechanism and can efficiently transport deposits.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 다음 구성을 구비한다.The present invention has the following configuration to achieve the above object.
즉, 본 발명에 관한 퇴적물 반송 기구는, 저수장소에 있어서의 퇴적물이 퇴적한 수저면(水底面)에 대향하여 개구된 흡입구부, 해당 흡입구부로부터 연직 방향으로 늘어나는 연직관부, 및 해당 연직관부 상부로부터 횡방향으로 거의 수평으로 늘어나고, 저수장소보다도 저위(低位)에 있는 방출부를 향하여 개구된 수평관부를 가지며, 해당 수평관부가 상기 저수장소의 수위보다도 낮은 위치에 마련된 구멍부를 액밀(液密)로 관통하도록 배치됨과 함께, 저수장소 내의 수중에 동수구배선(動水勾配線)보다도 하방이 되는 위치에 지지되고, 또한, 퇴적물의 반송시, 승강 장치에 의해, 상기 흡입구부가 저수장소의 수저면에 대해 소요되는 사이클로 접리하도록 상하이동되는 반송관과, 상기 반송관의 흡입구부에 마련되고, 해당 흡입구부가 상하 방향으로 이동 가능하게 진입하는, 하방으로 개방된 형상을 이룬 컵 형상체와, 해당 컵 형상체 내로 수증기를 공급하는 수증기 공급부와, 상기 컵 형상체 내로 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.That is, the deposit conveyance mechanism which concerns on this invention is an inlet port part opened toward the water reservoir surface in which the deposit in the reservoir was deposited, the vertical pipe part extended in the perpendicular direction from the said suction port part, and the said vertical pipe part upper part A horizontal tube portion extending substantially horizontally from the side to the discharge portion which is lower than the reservoir, and opened in a position lower than the water level of the reservoir. It is disposed so as to penetrate, and is supported at a position below the hydraulic water supply line in the water in the storage place, and when the deposit is conveyed, the suction port is connected to the water reservoir surface by the lifting device. It is provided in the conveyance pipe which is moved up and down in the cycle required, and the suction port part of the said conveyance pipe, and the said suction port part moves to an up-down direction A cup-shaped body formed in a downwardly open shape, a water vapor supply part for supplying water vapor into the cup-shaped body, and a compressor body supply part for supplying a compressor body into the cup-shaped body, wherein the cup-shaped body is formed to be opened. have.
그리고, 상기 컵 형상체와 함께 상기 흡입구부측이 하강되고, 흡입구부가 수저면으로 파고들어가 해당 흡입구부가 급 폐색됨에 의해, 상기 반송관 내의 유체의 관성력에 의해 흡입구부측의 압력이 저하되어 팽창파가 발생하고, 반송관 내의 저농도부에 흡입구부측으로부터 순차적으로, 고체 표면의 저압부에서 발생한 수증기로 수주(水柱) 분리가 발생하고, 뒤이어 상기 컵 형상체에 대해 흡입구부가 상승되 고, 흡입구에 진입한 고농도부가 플러그로서 흡인됨과 함께, 상기 압축기체 공급부로부터 소량의 압축기체가 상기 컵 형상체 내로 공급되고, 상기 수증기 공급부로부터 압축기체보다도 대량의 수증기가 상기 컵 형상체 내로 공급됨에 의해, 수저(水底)의 고농도의 퇴적물, 컵 형상체 내의 물, 압축기체 및 수증기가 흡입구부 내로 유입하여, 고농도의 퇴적물로 이루어지는 플러그 및 압축기체와 수증기로 이루어지는 가스 플러그가 형성되어 상기 연직관부를 상승하고, 뒤이어 상기 컵 형상체가 상승되고, 상기 압축기체 및 수증기의 공급이 정지됨에 의해, 가스 플러그부의 수증기가 응축하고, 가스 플러그의 체적이 감소하고, 상기 흡입구부가 급개(急開)되고, 이로 인해 흡입구부 내로 청수(淸水)가 유입되고, 흡입구부측의 압력이 상승하여 압력파가 발생하고 수주 분리부를 응축시키는 사이클이 반복됨에 의해, 상기 반송관 내에, 고·액·기(氣)로 이루어지는 연성진동자(連成振動子) 형상 흐름을 만들어 내어 퇴적물을 상기 방출부로 반출하는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the suction port side is lowered together with the cup-shaped body, and the suction port portion penetrates into the water surface, and the suction port portion is rapidly closed, so that the pressure on the suction port side decreases due to the inertial force of the fluid in the conveying pipe, thereby generating an expansion wave. Then, water column separation occurs with water vapor generated in the low pressure portion on the solid surface sequentially from the inlet portion side to the low concentration portion in the conveying pipe, and then the suction inlet portion is raised with respect to the cup-shaped body, and the high concentration that enters the suction port is obtained. While being sucked as an additional plug, a small amount of the compressor body is supplied from the compressor body supply unit into the cup-shaped body, and a larger amount of water vapor is supplied from the steam supply unit than the compressor body into the cup-shaped body. High concentration of sediment, water in the cup-like body, compressor body and water vapor flow into the suction port, The plug of the deposit and the gas plug of the compressor body and the water vapor are formed to raise the vertical pipe portion, and then the cup-shaped body is raised, and the supply of the compressor body and the water vapor is stopped to condense the water vapor of the gas plug portion. The volume of the gas plug decreases, the suction port is supplied to the water, and fresh water flows into the suction port, and the pressure on the suction port rises to generate a pressure wave and condense the water column separator. By repeating the cycle to make, it is characterized in that the flexible oscillator shape flow which consists of solid, liquid, and gas is produced in the said conveyance pipe, and the deposit is carried out to the said discharge | release part.
고점착력이 있는 유체(빙엄 유체)의 경우, 관벽이나 고체 표면에 두꺼운 유체막이 부착하고, 흐르기 어려워지지만, 본 발명에서는, 상기 구성에 의해, 이 유체막의 점착력 발생 구조를, 수주 분리부의 캐비테이션에 의한 심한 진동에 의한 전단력으로 저하시키고(틱소트로픽 효과), 또한 유체막중에 생긴 미소 가스류(마이크로 벌룬)가 분산된 에멀젼 흐름(에멀젼 형상의 흐름)의 캐비테이션에 의한 국소적 고압력에 의해, 고체와 고체를 접촉시키는 일 없이, 고체 사이에 유체를 개재시켜서, 항상 유체막을 유체 윤활 상태의 동마찰 계수 상태로 유지하여, 고밀도, 고점착력 체적물(體積物)이라도 고효율로 반송하는 것을 가능하게 한다.In the case of a fluid having high adhesive force (bingham fluid), a thick fluid film adheres to the pipe wall or the solid surface and becomes difficult to flow. However, in the present invention, the adhesive force generating structure of the fluid film is formed by the cavitation of the water column separation part. Solid and solid by local high pressure due to the cavitation of the emulsion flow (emulsion-like flow), which is reduced to the shear force caused by severe vibration (thixotropic effect) and in which the micro gas flow (micro balloon) generated in the fluid film is dispersed. The fluid film is always kept in the state of dynamic lubrication coefficient in the state of fluid lubrication without contacting the fluid, so that even a high density and high adhesion force volume can be conveyed with high efficiency.
또한 본 발명에 관한 퇴적물 반송 방법에서는, 저수장소에 있어서의 퇴적물이 퇴적한 수저면에 대향하여 개구된 흡입구부, 해당 흡입구부로부터 연직 방향으로 늘어나는 연직관부, 및 해당 연직관부 상부로부터 횡방향으로 거의 수평으로 늘어나고, 저수장소보다도 저위에 있는 방출부를 향하여 개구된 수평관부를 가지며, 해당 수평관부가 상기 저수장소의 수위보다도 낮은 위치에 마련된 구멍부를 액밀로 관통하도록 배치됨과 함께, 저수장소 내의 수중에 동수구배선보다도 하방이 되는 위치에 지지되고, 또한, 퇴적물의 반송시, 승강 장치에 의해, 상기 흡입구부가 저수장소의 수저면에 대해 소요되는 사이클로 접리하도록 상하이동되는 반송관과, 상기 반송관의 흡입구부에 마련되고, 해당 흡입구부가 상하 방향으로 이동 가능하게 진입하는, 하방으로 개방된 형상을 이룬 컵 형상체와, 해당 컵 형상체 내로 수증기를 공급하는 수증기 공급부와, 상기 컵 형상체 내로 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부를 구비하는 퇴적물 반송 기구를 이용하고, 상기 컵 형상체와 함께 상기 흡입구부측을 하강시키고, 흡입구부를 수저면에 파고들어가게 하여 해당 흡입구부를 급 폐색함에 의해, 상기 반송관 내의 유체의 관성력에 의해 흡입구부측의 압력을 저하시켜서 팽창파를 발생시키고, 반송관 내의 저농도부에 흡입구부측으로부터 순차적으로 수주 분리를 발생시키고, 뒤이어 상기 컵 형상체에 대해 흡입구부를 상승시키고, 흡입구에 진입한 고농도부를 플러그로서 흡인시킴과 함께, 상기 압축기체 공급부로부터 소량의 압축기체를 상기 컵 형상체 내로 공급하고, 상기 수증기 공급부로부터 압축기체보다도 대량의 수증기를 상기 컵 형상체 내로 공급함에 의해, 수저의 고농도의 퇴적물, 컵 형상체 내의 물, 압축기체 및 수증기를 흡입구부 내로 유입시키고, 고농도의 퇴적물로 이루어지는 플러그 및 가스 플러그를 형성하고 상기 연직관부를 상승시키고, 뒤이어 상기 컵 형상체를 상승시키고, 상기 압축기체 및 수증기의 공급을 정지함에 의해, 가스 플러그부의 수증기를 응축시키고, 가스 플러그의 체적을 감소시키고, 상기 흡입구부를 급개하고, 이로 인해 흡입구부 내에 청수를 유입시키고, 흡입구부측의 압력을 상승시켜서 압력파를 발생시켜 수주 분리부를 응축시키는 사이클을 반복함에 의해, 상기 반송관 내에, 고·액·기로 이루어지는 연성진동자 형상 흐름을 만들어 내어 퇴적물을 상기 방출부로 반출하는 것을 특징으로 하고 있다.Moreover, in the deposit conveyance method which concerns on this invention, the suction inlet part which opened the sediment in a reservoir at the water reservoir surface which accumulated it, the vertical pipe part extended in the vertical direction from the said suction port part, and the upper part of the said vertical pipe part substantially transversely from the upper part. It extends horizontally and has the horizontal pipe part opened toward the discharge | emission part lower than a reservoir, and this horizontal pipe part is arrange | positioned so that it may penetrate through the hole provided in the position lower than the water level of the said reservoir by liquid-tightness, and is equal to the water in the reservoir. A conveying pipe which is supported at a position lower than the gradient line and is moved up and down by the elevating device so that the suction port is folded in a cycle required with respect to the bottom surface of the water storage area by a lifting device, and a suction port of the conveying pipe. It is provided in a part, and the said suction inlet part enters so that a movement to an up-down direction is possible The cup-shaped deposit conveying mechanism comprising a cup-shaped body formed into an open shape, a water vapor supply part for supplying steam into the cup-shaped body, and a compressor body supply part for supplying a compressor body into the cup-shaped body. The suction port portion is lowered together with the upper body, the suction port portion is dug into the bottom surface of the water, and the suction port portion is rapidly closed, thereby reducing the pressure on the suction port portion side by the inertial force of the fluid in the conveying tube to generate an expansion wave. In order to sequentially generate water column separation from the inlet part side in the low concentration part in the inner part, the suction inlet part is raised with respect to the cup-shaped body, and the high concentration part entering the inlet is sucked as a plug, and a small amount of the compressor body is supplied from the compressor body supply part. Supplied into the cup-shaped body, and from the steam supply unit, By supplying a large amount of water vapor into the cup-shaped body, a high concentration of sediment, water in the cup-like body, a compressor body and water vapor are introduced into the suction port portion, and a plug and a gas plug made of high concentration of sediment are formed to form the vertical By raising the pipe section, followed by raising the cup-shaped body and stopping the supply of the compressor body and the water vapor, condensing the water vapor in the gas plug part, reducing the volume of the gas plug, supplying the suction port part, thereby By injecting fresh water into the inlet port, increasing the pressure on the inlet port side, generating a pressure wave, and condensing the water column separation unit, a soft oscillator shape flow consisting of solids, liquids, and groups is formed in the conveying pipe to deposit the sediment. Is carried out to the said discharge part.
도 1은 댐호수에서의 준설 기구의 예를 도시한 설명도.1 is an explanatory diagram showing an example of a dredging mechanism in a dam lake.
도 2는 미와(美和) 댐의 구조를 도시한 설명도.2 is an explanatory diagram showing the structure of a Miwa dam;
도 3은 반송관(배출관)의 제방 구멍부에서의 고정 기구를 도시한 설명도.3 is an explanatory diagram showing a fixing mechanism in a bank hole of a conveying pipe (discharge pipe);
도 4는 대선의 설명도.4 is an explanatory diagram of a presidential election.
도 5는 흡입구 부분에 있어서의 컵 형상체의 구조를 도시한 설명도.5 is an explanatory diagram showing a structure of a cup-shaped body in a suction port portion;
도 6은 이중파이프의 구조를 도시한 설명도.6 is an explanatory diagram showing a structure of a double pipe;
도 7은 압력 흡수부의 설명도.7 is an explanatory diagram of a pressure absorbing part;
도 8는 압력 흡수부의 더욱 상세를 도시한 설명도.8 is an explanatory diagram showing further details of a pressure absorbing portion;
도 9는 관로 손실과 고상율과의 상관도.9 is a correlation diagram of pipe loss and solidity rate.
도 10는 배출관의 일예를 도시한 단면도.10 is a cross-sectional view showing an example of the discharge pipe.
이하, 본 발명의 알맞는 실시의 형태를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described in detail based on an accompanying drawing.
도 1은 퇴적물 반송 기구의 일예로서의 준설 기구를 도시한 단면도이다. 이 준설 기구는 거대한 댐호수에 적용한 예를 나타낸다.1 is a cross-sectional view showing a dredging mechanism as an example of the deposit conveyance mechanism. This dredging mechanism is an example of application to a huge dam lake.
10은 길다란 반송관인 배출관으로서, 토사 등의 퇴적물(22)이 퇴적한 댐호수 등의 저수장소(20)의 수저(호수 바닥(29))에 대향하여 개구된 흡입구부(12)와, 그 흡입구부(12)로부터 연직 상방으로 늘어나는 연직관부(13)와, 연직관부(13) 상부로부터 횡방향으로 거의 수평으로 늘어나고, 저수장소(20)보다도 저위에 있는 바이패스 터널 등의 방출부(방출 수로)(30)로 개구하는 배출구(18)를 갖는 수평관부(14)를 구비한다.10 is a discharge pipe, which is a long conveying pipe, which is an
도 2는 일본 나가노현에 있는 미와(美和) 댐에 있어서의 바이패스 터널의 기구를 도시한다. FIG. 2 shows the mechanism of the bypass tunnel in the Miwa Dam in Nagano Prefecture, Japan.
댐 제방(31)의 상류측에, 분파(分派) 제방(33)과 저사(貯砂) 댐(34)을 마련하고 있다. 저사 댐(34)과 분파 제방(33)에서는, 굵은 토사를 뚝으로 막아, 하류의 댐호수에 유입하는 고체량을 저하시키고, 또한 퇴적한 고체를 홍수 후에 취출하는 것을 용이하게 한다. 이들 굵은 토사는, 지금까지와 같이 기계적으로 운반하여 내고, 콘크리트의 재료 등에 유효 이용된다.On the upstream side of the dam levee 31, a
홍수시에서는, 분파 제방(33) 부근에 마련한 바이패스 수로(도시 생략)의 게이트(도시 생략)를 열어서, 미세한 토사(직경이 대략 0.1㎜ 정도)를 홍수와 함께 바이패스 수로를 경유하여 바이패스 터널(30)로 흐르게 하고, 미세한 토사가 댐호 수에 퇴적하지 않도록 한다. 따라서 댐호수에는 주로 워시로드라고 칭하는 극히 입경이 작은 퇴적물이 퇴적하게 된다.At the time of flooding, the gate (not shown) of the bypass channel (not shown) provided in the vicinity of the
본 실시의 형태에서는, 바이패스 터널(30)에 통하는 보조 터널(보조 수로)(32)를 이용하여, 준설한 퇴적물을 배출한다.In the present embodiment, the dredged sediment is discharged by using an auxiliary tunnel (secondary channel) 32 that passes through the
상기 배출관(10)의 배출단(杯出端)측은, 이 보조 터널(32) 내로 제방 구멍부(24)를 통과하여 도출된다.The discharge end side of the
제방 구멍부(24)는, 저수장소(20)의 수위(21)보다도 낮은 위치를 배출관(10)이 통과하도록, 저수장소(20)의 제방(25)에 개구하여 마련되어 있다.The
배출관(10)의 연직관부(13)의 상부에서 거의 직각으로 구부러지고 거의 수평 방향으로 늘어나는 수평관부(제방 구멍부(24)측이 약간 낮아지도록 설정된다)(14)는, 퇴적물의 배출시, 수중이며, 동수구배선보다도 하방이 되는 위치를 통과하도록 배치된다.The horizontal pipe portion (set so that the
이로써, 수두차(水頭差) 에너지에 의해, 배출관(10) 내를 수류(水流)가 채워진 상태에서 흘러 내리게 된다(청수의 경우).As a result, the head pipe energy flows down the
청수란, ρ(평균 밀도)가 1.044의 경우의 뉴턴 유체로 간주되는 것을 말한다(나가노현의 미와 댐호수 바닥 점토 준설의 경우).Fresh water means what is considered Newtonian fluid in the case of ρ (average density) of 1.044 (in the case of dredged bottom of Lake Miwa in Lake Nagano).
또한, 1.5 > ρ > 1.044의 경우를 고농도 유체라고 하고, 빙엄 유체적 특성을 나타낸다. 점성이 높은 것을 특히 빙엄 유체라고 한다. 또한, 고상율(固相率) 30% 이상의 경우에는, ρ가 1.5로 되고, 점토의 경우를 소성(塑性) 유체라고 하고, 고체상이 집중하고 있는 부분(플러그)이 간헐적으로 존재하고 있는 경우를 플러그 류라고 한다. 플러그 류의 경우, 플러그의 표면에 캡슐과 같은 점토의 막(유체막)이 생기는 경우가 있고, 이것을 캡슐 유체라고 한다.In addition, the case where 1.5> ρ> 1.044 is called high concentration fluid and shows Bingham fluid characteristics. High viscosity is called Bingham fluid. In the case where the solid phase ratio is 30% or more, ρ becomes 1.5, and the case of clay is called a plastic fluid, and the case where the part (plug) in which the solid phase is concentrated is intermittently present. It is called a plug. In the case of plugs, a clay film (fluid film) such as a capsule may be formed on the surface of the plug, which is called a capsule fluid.
제방 구멍부(24)는, 수밀(水密) 구조로 할 필요가 있는데, 이 구조를 도 3에 의해 설명한다.The
42는 롤러 형상의 받침 부재로서, 제방 구멍부(24) 내에 복수개 배설되고, 배출관(10)을 축선(軸線) 방향으로 원활하게 이동 가능하게 받치고 있다.42 is a roller-shaped support member, which is disposed in a plurality of bank holes 24 and supports the
50은 실 부재로서, 예를 들면 고무재로 에어백 형상으로 형성되어 있고, 내부에 공기가 주입되어 있다. 이 실 부재(50)는, 제방 구멍부(24)와 배출관(10)과의 사이(배출관(10)의 상하)에 배설되고, 제방 구멍부(24)와 배출관(10)과의 사이를 액밀로 실 한다.50 is a seal | sticker member, For example, it is formed in the airbag shape with the rubber material, and air is inject | poured inside. The
실 부재(50) 내의 공기를 뺌으로써, 배출관(10)에의 체결이 해제되고, 배출관(10)은 축방향으로 이동 가능해진다.By releasing the air in the
상기 받침 부재(42)는, 제방의 구체(柩體)(44)상에, 실 부재(50)를 끼우는 양측에 배설되어 있다.The supporting
52는 수문판이다. 수문판(52)은, 제방부(25)(도 1)에 상하 방향으로 마련한 홈부(53)(도 1) 내에 이동 가능하게 배설되고, 동력에 의해 상하 구동되고, 수문(제방 구멍부(24))을 개폐할 수 있게 되어 있다.52 is the sluice plate. The
수문판(52)을 하강시키고, 실 부재(50)를 통하여 배출관(10)을 끼음으로써 제방 구멍부(24)를 액밀로 실 한다.The
다음에, 36은 대선(台船)으로서(도 1), 크레인(37)이 배설되고, 크레인(37) 에 의해, 배출관(10)을 연직관부(13)가 연직으로 되도록, 또한 수평관부(14)가 동수구배보다도 하방이 되도록 매달고 있다. 연직관부(13)와 수평관부(14)와의 사이의 곡절부도 수중에 위치한다. 크레인(37)에 의해, 자유롭게 배출관(10)의 매다는 위치를 변경할 수 있다.Next, 36 is a presidential ship (FIG. 1), the
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 대선(36)상에는, 연직관부(13), 따라서 흡입구부(12)를 상하이동시키는 승강 장치(38)를 구비한다. 승강 장치는, 연직관부(13)에 연결한 체인(62)를 상하이동시키도록, 예를 들면 크랭크 장치로 구성되고, 크레인(37)에 의해 매달려 있는 배출관(10)을, 해당 연직관부(13)를 약 2m 정도 끌어올리고 후에, 연직관부(13)를 자연 낙하시키도록 구성되어 있다.In addition, as shown in FIG. 4, on the
승강 장치는 크랭크 장치로 한정되지 않고, 연직관부(13)를 상하이동시킬 수 있는 것이라면 좋다. 승강 장치의 구동부(도시 생략)는, 모터나 실린더 장치 등을 채용할 수 있다.The lifting device is not limited to the crank device, and any lifting device may be used as long as it can move the
또한, 크레인(37)이 아니라도, 배출관(10)을 상기한 바와 같이 매달 수 있는 것이면 좋다.Moreover, what is necessary is just to be able to suspend the
또한, 대선(36)이 아니라, 경우에 따라서는 댐호수 내에, 지지대(도시 생략)를 세워 설치하고, 이 지지대에 의해 배출관(10)을 지지하거나, 지지대상에 승강 장치를 마련하여도 좋다.In addition, instead of the
이 배출관(10)을 지지하는 지지대로서는, 수중에 뜨는 플로트(도시 생략)로 구성하여도 좋다. 플로트 내에 에어를 급배(給排)하여 배출관(10)의 높이 조절을 할 수 있도록 한다. 또한, 이 경우에, 플로트에 수밀의 전동 모터(도시 생략)를 부 착하고, 이 전동 모터에 의해 연직관부(13)를 상하이동시키도록 한다. 전동 모터에의 전기의 공급은 누전을 피하기 위해 플로트에의 에어 공급관(도시 생략)의 속을 따르게 하여 마련한 배선(도시 생략)에 의해 행하도록 한다.The support for supporting the
다음에, 도 5는 흡입구(12) 부분의 일예를 상세히 도시한 설명도이다.Next, FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a part of the
도 5에 도시된 바와 같이, 흡입구부(12)는 내통(배출관(10))과 컵 형상체(60)와의 이중통 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 5, the
컵 형상체(60)는 상단측이 뚜껑(61)에 의해 폐색되어 컵 형상을 이루고, 배출관(10)의 하단부(이하 내통이라고 말하는 일이 있다)가, 이 뚜껑(61)을 상하이동 자유롭게, 액밀, 또한 기밀로 관통하고, 컵 형상체(60) 내로 진입하고 있다. 컵 형상체(60)의 약간 상방이 되는 배출관(10)의 부위에 연결기구(62)가 고정되어 있고, 이 연결기구(62)에 체인(63)이 연결되고, 체인(63)이 상기 승강 장치에 연계됨에 의해, 배출관(10)이 승강 가능하게 되어 있다.As for the
컵 형상체(60)는, 액밀 상태에서, 내통(10)에 대해 상대적으로 상하이동 자유롭게 되어 있다. 컵 형상체(60)의 뚜껑(61)과 연결기구(62)와의 사이가 코일 스프링(65)으로 연결되고, 이 코일 스프링(65)의 신축하는 범위에서 컵 형상체(60)가 내통(10)에 대해 이동한다. 따라서 내통(10)이 수저보다도 상방으로 끌어올려저 있는 때는, 컵 형상체(60)는 코일 스프링(65)이 늘어난 상태에서 연결기구(62)로부터 매달린 상태로 된다.The cup-shaped
컵 형상체(60) 내는, 구멍 뚫린 판(66)에 의해 구획되고, 이 구멍 뚫린 판(66)을 내통(10)이 이동 자유롭게 관통하고 있다.
The inside of the cup-shaped
구멍 뚫린 판(66)보다도 하방의 내통(10)상의 부위에는 스토퍼(67)가 고정되고, 이 스토퍼(67)와 구멍 뚫린 판(66)과의 사이에는, 휠를 떼어낸 타이어로 이루어지는 쿠션재(68)가 사이에 끼워져 있다. 스토퍼(67)에 의해, 컵 형상체(60)는, 내통(10)상에 빠짐 방지되어 지지된다.The
컵 형상체(60)의 하단측에는, 위로 볼록한 단면 반원형상을 이룬 그레이팅 판(구멍 뚫린 판)(70)이 고정되어 있다. 내통(10)의 하단측은, 이 그레이팅 판(70)의 중앙에 마련된 구멍을 관통하여 상하이동 가능하게 되어 있다.On the lower end side of the cup-shaped
컵 형상체(60)의 구멍 뚫린 판(66)상, 및 그레이팅 판(70)상에는, 적절히 중량 조절용의 구체(球體)가 수납되어 있다. 이 구체는 컵 형상체(60) 내에서 굴러서, 점토 덩어리를 부수고, 슬러리화 하는 작용도 한다. 점토 덩어리 중에 미소 가스가 포함되는 때는, 이 미소 가스가 방출되고, 후기하는 마이크로 벌룬으로서 기능한다.On the
컵 형상체(60)의 외주상에는, 둘레 방향으로 등간격을 두고 3개의 치즐(72)이 배설되어 있다(도면에서는 1개만 도시).On the outer circumference of the cup-shaped
치즐(72)은, 내통(10), 컵 형상체(60)가 낙하한 때, 수저면에 꽂히도록, 하단이 끝이 뾰족하게 형성되어 있다. 또한, 이 치즐(72)에도, 적절히 인상용의 체인이 연결되고, 대선(36)상에서 이 체인을 조작할 수 있게 되어 있다.As for the
대선(36)상에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수증기 공급부(수증기 발생 장치 : 보일러)(73)와, 압축기체 공급부인 압축공기 공급부(콤프레서)(74)가 배설되어 있다.
On the
수증기 공급부(73)에서 발생한 수증기 및 압축공기 공급부(74)에서 조정된 압축공기는, 플렉시블한 이중(二重)파이프(75)를 통과하여, 컵 형상체(60) 내 상부에 공급 가능하게 되어 있다.The steam generated by the
이중파이프(75)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 외통(76)과 내통(77)으로 이루어진다. 이 이중파이프(75)의 일단측으로부터 이중파이프 내로 압축공기와 수증기가 공급된다. 즉, 외통(76) 내에는, 접속구(78)로부터 파이프(79)를 통과하여 압축공기가 도입되고, 내통(77) 내에는 접속구(80a)로부터 파이프(81a)를 통과하여 수증기가 도입된다.As shown in FIG. 6, the
이중파이프(75)는, 양 관단(管端)을 제외한 중도부가, 장척이며, 또한 플렉시블한, 고무 등의 기밀한 소재로 형성된 이중파이프를 이루고, 저수장소의 호수 바닥에 충분히 도달 가능한 길이를 가지며, 또한 굴곡 가능하게 되어 있다.The
이중파이프(75)의 타단측은, 컵 형상체(60)의 뚜껑(61)에 연결되고, 컵 형상체(60) 내로 압축공기, 수증기가 도입되는 것이다.The other end side of the
또한, 외통(76) 내로는, 단열성에 우수한 압축공기가 도입되고, 수증기는 내통(77) 내로 도입되기 때문에, 수증기의 냉각에 의한 응결은 극력 방지된다.In addition, since compressed air excellent in thermal insulation is introduced into the
또한, 압축기체 공급부(74)로부터는, 이중파이프(75)를 통하여 탄산가스를 컵 형상체(60) 내로 공급하도록 하여도 좋다. 탄산가스는, 고압 상태일 때는 물에 잘 용해하고, 저압으로 되면 발포한다. 이로 인해 슬러리로 이루어지는 유체막중에 잘 분산된 마이크로 벌룬이 만들어 내여지고, 유체의 마찰 저항을 저감시킨다.In addition, the compressor
다음에 준설 작업에 관해 설명한다. Next, the dredging operation will be described.
준설 시작 전은, 흡입구부(12)가 수저보다 약 2m 정도의 높이가 되도록 끌어올려 둔다. 배출관(10)은, 동수구배보다도 하방이 되도록 배설되어 있기 때문에, 물(청수)은, 수두차 5.0m 이상이면 L/D=1000이라도 배출관(10) 내를 가득 차게 되어 흘러 내리고, 초속 3.6m 이상의 충분한 유속, 따라서 충분한 관성력을 갖는 것으로 된다.Before the start of dredging, the
본 실시의 형태에서, 기본적으로는, 배출관(10)을 상기한 바와 같이 동수구배보다도 하방이 되도록 배설함에 의해, 수두차에 의해 준설이 가능하게 된다. 그리고, 이하에 기술하는 조작을 가함에 의해, 및 이 조작에 의해 생기는 현상에 의해, 점토질의 퇴적물이나, 단경(短徑)이 관 단면(斷面)의 70% 정도인 돌(石) 등의 중량의 큰 것라도 반송, 배출을 보다 효과적으로 행할 수 있는 것이다. 실제로, 보통의 상태에서는 침강하여 버리고 흐르지 않는, 철(ρ=7.4)로 만들어진 볼트 등도 반송, 반출된 것이 확인되었다.In the present embodiment, basically, the
상기한 바와 같이, 배출관(10) 내에 충분한 유속의 수류가 얻어지고 나서 준설을 시작한다.As mentioned above, dredging is started after the water flow of sufficient flow velocity is obtained in the
즉, 우선, 승강 장치(38)를 풀음에 의해, 흡입구부(12)를 컵 형상체(60)와 함께 자연 낙하시킨다. 수저까지의 거리가 2m인 경우에는, 약 3초에서 흡입구부(12)가 수저에 도달하고, 워시로드 등의 상당히 입경이 미세한, 눌려 치밀하게(壓密) 된 굳은 점토 상태의 퇴적물의 경우에는, 흡입구부(12)가 0.1초 정도에서 약 30㎝ 정도 수저의 점토층을 파고들어간다.That is, by first unwinding the
이로써, 흡입구부(12)가 급 폐색되게 되고, 한편, 배출관(10) 내의 물은 관 성력에 의해 여전히 흐를려고 하기 때문에, 고농도 부분과의 경계부에 저압 부분이 생기고, 팽창파로 되어 하류측으로 전파된다. 이 소밀파의 전파 속도는, 파이프라인을 탄성 계수가 E=4GPa의 경질 고무제라고 하면, 약 200m/sec로 된다. 또한, 저압 부분이 생김으로써, 수중에 용해하여 있던 기체가 분리하고, 때로는, 압력이 강하하여 그 수온(水溫)의 포화 증기압으로 되어 물이 증발하는, 수증기로 이루어지는 공포(空泡), 즉 수주 분리가 일어난다. 이 경우 캐비테이션(공포의 부서짐)도 일부에서 일어난다. 즉 공포(캐비티)의 발생과 분쇄가 동시에 일어난다.As a result, the
수주 분리상태의 하류부의 곳에서는, 수증기의 발생과 부서짐이 동시에 심하게 일어나고 있다. 이 수주 분리는, 배출관(10) 내의 고농도부분의 바로 아래의 하류에서 순차적으로 연속하여 일어나는 것이고, 이 수주 분리의 하류로의 전파 속도는 거의 20m/sec로 된다. 이 수주 분리의 전파는, 고압부, 저압부가 교대로 발생하여 전파되는 것으로, 마치 로프의 끝을 쥐고 로프 끝을 상하로 흔듬에 의해 로프에 로프의 횡파가 전해는 바와 같이, 수평관부(14)에, 로프와 마찬가지로, 관의 축선 방향과 교차하는 방향으로의 물결치는 현상을 발생시킨다. 이 물결치는 현상에 의한 외부 에너지는, 배출관(10)(파이프라인) 내를, 유체를 하류로 운반하는 에너지의 하나로 된다. 또한, 이와 같이 수평관부(14)가 크게 물결침에 의해, 관저(管底)에 중력 침강하려고 하는 고체를 부상시키고, 이로써 고체를 먼 쪽까지 반송하는 효과도 생긴다.In the downstream part of the water column separation state, the generation and breakage of water vapor occurs at the same time. This water column separation occurs sequentially continuously downstream just below the high concentration portion in the
이 상태에서, 내통(컵 형상체(60) 내의 연직관부(13)의 부위)(10)을 컵 형상체(60)에 대해 끌어올리면서 컵 형상체(60) 내로 압축공기 또는 탄산가스를 보내 넣고, 뒤이어 수증기를 보내 넣는다. 이로써, 또한 하류측이 부압(負壓)으로 되어 있는 것과 서로 어울려서, 흡입구부(12) 내로 파여 들어가 있던, 점토가 높은 농도로 혼합된 부분(고농도부분, 즉 플러그)이 내통(10) 내를 급상승한다. 동시에, 컵 형상체(60) 내의 슬러리(경우에 따라서는 청수)가 내통(10) 내로 들어감과 함께, 내통(10) 내로 압축공기, 뒤이어 수증기가 들어간다. 이로 인해, 가스 플러그가 형성되고, 밀도차에 의한 에어 리프트 상태가 만들어 내여지기 때문에, 점성이 높은 점토 플러그라도, 연직관부(13) 내를 간단하게 상승하는 것이다.In this state, compressed air or carbon dioxide is sent into the
연직관부(13)를 지나서 수평관부(14)로 유입되면, 수증기가 응축되고, 주변의 밀도가 커지기 때문에, 에어나 탄산가스는 압축되고, 작은 알갱이로 되어 슬러리 중으로 분산된다. 이와 같이 에어 등이 작은 알갱이로 되로 분산됨에 의해, 에어 록 상태의 발생도 방지할 수 있다. 그런데, 에어 록 상태란, 수평관부(14)에 위로 볼록한 굴곡부가 생긴 경우, 이 볼록한 부분에 에어가 고이면, 유동압(流動壓)이 에어의 팽창, 수축 작용으로 흡수되어, 흐르지 않게 되는 상태를 말한다.When it flows into the
상기 에어나 탄산가스의 작은 알갱이가, 다음에 팽창파가 발생하면, 물의 표면장력을 파괴하는 원천으로 되고, 간단하게 수주 분리상태를 만들어 내는 것이다.The small grains of air or carbon dioxide gas are the source of destroying the surface tension of water the next time an expansion wave is generated, which simply creates a water column separation state.
뒤이어 컵 형상체(60)가 끌어올려진다(내통(10)이 소요 높이까지 끌어올려지면 스토퍼(67)에 의해 컵 형상체(60)도 끌어올려진다). 컵 형상체(60) 내가 수증기와 압축공기로 채워지는 상태로 되어 있기 때문에, 부력이 작용하여, 컵 형상체(60)는 용이하게 끌어올려지고, 초기의 상태로 되돌아온다.Subsequently, the cup-shaped
컵 형상체(60)를 끌어올린 직후에 수증기와 압축공기의 불어넣음을 중단하 면, 수증기가 응축되어 급격하게 0.5기압 이하의 저압으로 되기 때문에, 1.5기압 이상의 흡입구 주위의 고압의 청수가 급격하게 흘러 들어간다. 즉, 밸브의 급개 상태로 되고, 이로 인해, 배출관(10) 내에 압력파가 발생한다. 이것이 배출관(10) 내를 전파한다.If the blowing of the steam and compressed air is stopped immediately after the cup-shaped
압력파가 발생함에 의해, 가스 플러그는 급격하게 압축되게 되고, 또한, 가스 플러그 중의 수증기가 응결하여 물로 받아들여지는 것과 서로 어울려서, 유체 사이에 충돌이 일어나고, 가스 플러그는 더욱 압축되고, 급격하게 압력이 높아진다. 이 때에는, 체적의 탄성 변화를 수반하는 수격(水擊) 현상이 생기는 동시에, 플러그와 가스 플러그 및 액체와의 사이에서, 상대 속도차가 초속 100m나 되는 물체 사이의 비탄성 충돌 상태가 출현되고, 배출관(10)중에, 고·액·기의 삼상으로 이루어지는, 가속도의 급변화를 갖는 연성진동자 형상의 흐름이 생기고, 플러그의 수송이 효율적으로 이루어진다.By the generation of pressure waves, the gas plugs are compressed rapidly, and also match with the condensation of water vapor in the gas plugs into water, causing a collision between the fluids, the gas plugs being more compressed, and suddenly pressured. Is higher. At this time, a water hammer phenomenon with a change in the elasticity of the volume occurs, and an inelastic collision state between an object having a relative speed difference of 100 m / s appears between the plug, the gas plug, and the liquid, and the discharge pipe ( 10), a soft oscillator shape flow having a sudden change in acceleration, which consists of three phases of solid, liquid, and group, is generated, and the plug is transported efficiently.
특히, 관성 유체중의 물체에 밀도차가 있고, 충돌이라고 표현되는 가속도의 급변(급발진, 급정지)은 물체 사이에 압력차를 발생시키고, 철괴(鐵塊)와 같은 것의 수송까지 가능하게 하는 것이다.In particular, there is a difference in density in an object in an inertial fluid, and sudden changes in acceleration (rapid start and stop), which are expressed as collisions, generate a pressure difference between the objects and allow transportation of things such as iron ingots.
그런데, 수격 현상이란 워터 해머 현상에 관한 것을 말하고, 물이라도 압축되어, 체적이 작아지는 것을 무시할 수 없는 충돌 현상을 말한다.By the way, the water hammer phenomenon refers to the water hammer phenomenon and refers to the collision phenomenon which cannot ignore that even water compresses and volume becomes small.
상기한 흡입구부(12)의 낙하, 상승 사이클이 반복됨에 의해, 배출관(10) 내를 흐르는 유체는, 점토가 높은 농도로 혼합하고 있는 플러그부(고농도부)와, 낮은 농도로 혼합하고 있는 부분(상기 청수 부분 및 가스 플러그 부분. 수증기 가스 플 러그 부분은 하류측으로 가면 외부의 물에 의해 냉각되어 소실하고, 상류부를 진공 흡인한다)이 교대로 발생하는 플러그 류로 된다.By repeating the above-described falling and rising cycles of the
또한, 상기한 바와 같이, 고농도부와 고농도부와의 사이의 저농도부에 팽창파(진공파 : 팽창하는 파)와 압력파(조밀파)가 교대로 생기는 상황으로 되어, 유체는 배출관(10) 내에서 심하게 진동하는 진동류 상태로 흐르고, 높은 농도의 점토가, 배출관(10)의 관벽에 거의 접촉하는 일 없이, 즉, 관로 저항이 낮은 상태로 흐르기 때문에, 배출관(10)이 길더라도 양호하게 점토(토사)의 운반이 이루어진다. L(길이)/D(직경)가, 1000 내지 1500 정도의 길다란 관로라도, 평균 유속 1.3m/sec로 충분히 양호하게 고농도의 토사의 배출을 할 수 있는 것이 확인된 것으로도 알 수 있다. 그와 관련하여, 수두차가 5.0m이고, CV=7vol%, ρ=1.1의 점토 슬러리를 L/D=100로 흐르게 한 때, 슬러리의 관 내벽 부착과 슬러리 자신의 점성에 의해 관 폐색이 일어나고, 유속이 0으로 되었다.In addition, as described above, an expansion wave (vacuum wave: a wave that expands) and a pressure wave (dense wave) alternately occur in a low concentration portion between the high concentration portion and the high concentration portion, and the fluid is
또한, 유체가 배출관(10) 내에서 심하게 진동하면서 흐르는 상황은, 배출관(10)의 일부를 투명하게 하여 관찰한 결과, 각처의 수주 분리 길이가 50㎝까지도 달하고, 그 부압에 의해 수초간의 역류 현상이 생기고, 다음에 상류부로부터의 압력 회복에 의해 수주 분리가 소실하고, 길이가 0㎝으로 되는 때, 초속 100m까지도 미치는 급가속된 유체가 하류부에 충돌한다. 이와 같이 관 내를 심하게 진동하면서 흘러 내리는 것이 확인되었다.In addition, the situation in which the fluid flows while vibrating violently in the
도 9에 관로(管路) 손실과 진체적(眞體積) 농도(고상율)와의 상관도를 도시 한다. λ는 시스템 전체의 저항 계수를 나타낸다. 또한, 계산식에서, 유동에 관한 계수가 수십개나 되어, 해답이 발산하기 때문에, 실용상 문제가 없는 λ로 정리하였다. 도 9는, 배출관에, 직경 15㎝, 길이 150m의 것을 이용하고, 수두차 5.0m, 동수구배(i)=0.033으로, 여러가지의 고상율의 유체의 반송(준설)을 행한 결과를 나타내는 것이다.9 shows the correlation between the pipe loss and the solid concentration (solid phase rate). λ represents the resistance coefficient of the entire system. In addition, in the formula, dozens of coefficients related to the flow were generated, and the solution diverged, so that the results were summarized as λ having no practical problem. Fig. 9 shows the result of carrying out various types of solid phase-rate fluid conveyance (drilling) with a head difference of 5.0 m and a hydraulic gradient (i) = 0.033, using a
유체가 뉴톤 유체인 경우에는, 유속 3.6m/sec에서 지장없이 흐른다.If the fluid is a Newtonian fluid, it flows smoothly at a flow rate of 3.6 m / sec.
빙엄 유체인 경우에는, 본 실시의 형태와 같은 조작(연직관부(13)의 승강 조작 등)을 행하지 않으면(도면에서 맥동 없음 조건으로 하고 있다), 곧 관 폐색이 생기고, 흐르지 않게 된다.In the case of Bingham fluid, if the same operation (rising operation of the
본 실시의 형태의 상기 조작을 행함에 의해, 저항 계수는 그다지 증대하지 않고, 빙엄 유체는 물론, 고상율이 30% 정도의 소성 유체라도, 배출, 반송할 수가 있었다.By performing the above-described operation of the present embodiment, the resistance coefficient did not increase so much, and even a plastic fluid having a solid phase rate of about 30% as well as a bingham fluid could be discharged and conveyed.
상기한 바와 같이, 배출관(10) 내에 간격을 두고 발생하고 있는 플러그부 사이의 저농도부에, 팽창파(액상 또는 기체 상태), 압력파(액상)가 교대로 발생하고, 고·액. 기(수주 분리를 포함한다)의 삼상 상태로 흐르는 것은, 마치, 길다란 내리막길을 중력으로 강하중의, 연결기(連結器)(저농도부)로 연결된 다수 차량의 화차(고농도부)가 기관차에 의해 비탈길의 도중에 급발진, 급정차된 때의 상황과 유사하고, 다수의 연결기의 늘어남, 줄어듬의 작용에 의해, 적은 에너지로, 발진 또는 정차할 수 있는 것과 마찬가지로, 적은 에너지, 즉 비탈길의 구배에 의한 중력의 수평 분력과 작은 관성력의 시너지 효과(상승 효과)로, 고농도, 고점성 유체가 배출 관(10) 내를, 침강, 퇴적하는 일 없이 평균 1.3m/sec의 저속으로 배출구로 흐르는 것이다.As described above, expansion waves (liquid or gaseous state) and pressure waves (liquid phase) are alternately generated at low concentrations between the plug portions generated at intervals in the
관의 마모량은, 유속의 2승에 비례하는 실측치로부터 판단하더라도, 시스템 전체의 내구성이 수배 향상하고 있는 것은 분명하다.Even if the amount of abrasion of the pipe is judged from the measured value proportional to the square of the flow rate, it is clear that the durability of the whole system is increased several times.
또한, 상기한 바와 같이, 수증기는 응결하여 수중으로 받아들여진다. 한편 불어넣어진 압축공기는, 일부는 수중에 용해하지만, 대부분은 배출관(10)의 관벽과 고체와의 사이의 유체막중에 소립자(마이크로 벌룬)로 되어 분산되고, 유체와 함께 배출된다. 이와 같이 공기가 배출관(10)의 관벽에 부착하는 유체막중으로 분산됨에 의해, 점점 유체의 관로 저항을 줄이고, 유체가 양호하게 배출되는 하나의 요인으로 된다. 압축기체로서 탄산가스를 이용하면, 고압일 때는 물에 용해하고, 저압일 때는 발포하기 때문에, 상기한 연성진동자 상태의 흐름을 보다 만들기 쉬워진다.In addition, as described above, water vapor condenses and is accepted in water. On the other hand, the blown compressed air is partially dissolved in water, but most of it is dispersed as small particles (microballoons) in the fluid film between the pipe wall of the
이와 같이 하여, 고상율이 30% 정도의 고농도 워시로드가 눌려 치밀하게 된 굳고, 또한 상당히 점성이 높은 퇴적물이라도 양호하게 배출할 수 있다.In this way, it is possible to satisfactorily discharge even the hardened and highly viscous deposits of which the high-density wash rod having a solid phase rate of about 30% is pressed.
또한, 압축기체 공급부(74), 수증기 공급부(73)로부터, 압축기체 및 수증기를 공급 또는 차단하는 것은 도시하지 않은 전자 밸브에 의해 행하고, 이 전자 밸브의 개폐의 타이밍은, 상기 흡입구부(12)의 승강의 타이밍, 즉, 크랭크 기구 등에 의해 구성되는 상기 승강 장치(38)의 구동의 타이밍에 맞추어 행하여지도록 제어된다.In addition, the supply or blocking of the compressor body and water vapor from the compressor
또한 도시하지 않지만, 배출관(10)의 내면에 스파이럴 형상의 돌기를 마련하여, 리브렛을 형성함에 의해(홈부와 돌기가 교대로 나선형상으로 연속한다), 라이 플 소총의 총알이 회전하면서 발사되어 보다 저항이 적어지는 것과 마찬가지로 하여, 파이프라인 내의 플러그 및 유체가 회전함에 의해 플러그의 저항이 더욱 감소하고, 퇴적물이 보다 스무스하게 배출된다. 또한, 팽창파 발생에 의해, 관 단면(斷面)이 증감하는데, 이 관 단면 증감이 상기한 회전을 한층 높이는(스핀 효과) 것으로 된다(관 단면 감소에 의해, 플러그의 회전 속도가 증가하고, 유체막 사이의 전단 속도차가 커진다).In addition, although not shown, by forming a spiral projection on the inner surface of the
그런데, 상기한 바와 같이, 유체중에 캐비테이션이나 수격 현상이 생기고, 배출관(10)에 작용한 파괴력이 커진다. 이것에 의한 배출관(10)의 손상을 방지하고, 시스템의 내구성을 높이기 위한 기구의 일예를 도 7 및 도 8에 의해 설명한다.However, as described above, cavitation and water hammer occur in the fluid, and the breaking force applied to the
우선, 기본적으로는, 배출관(10)에 작용하는 파괴력을 배출관(10) 스스로에 의해 흡수할 수 있도록, 배출관(10)으로는, 유기물질이며 탄성 계수(E)가, E=4GPa 정도의 고무 등의 탄력성이 큰 재료의 것을 이용하면 좋다.First, basically, the
또한, 관지름이 100㎝ 이상이 되는 대경의 배출관(10)을 사용하는 경우에는, 철판으로 보강한 단면 사다리꼴 령상의 고무판을 철판측을 외측으로 하여 스파이럴 형상으로 감아서 접합한 플렉시블한 파이프 구조로 형성한 것을 이용하면 좋다(도 10 참조).In the case of using a large
도 7에서, 80은 플로트로서, 배출관(10)의 연직관부(13)와 수평관부(14)와의 사이의 굴곡부에 위치하여 배치되고, 배출관(10)에 부력을 부여하고 있다. 플로트(80)는, 파이프(81)에 의해, 대선(36)상의 상기 압축공기 공급부(74)에 접속되고, 압축공기의 급배가 이루어진다.
In FIG. 7, 80 is a float and is arrange | positioned in the bending part between the
82는 압력 흡수부로서, 배출관(10) 내와 연통하고, 배출관(10) 내의 증압, 감압을 흡수하고, 배출관(10)에 가하여지는 상기 파괴력을 경감하도록 되어 있다. 압력 흡수부(82)는, 배출관(10)의 수평관부(14)의 적절한 개소에 마련된 것으로, 도시한 예에서는 3기(基) 연결되어 있다.82 denotes a pressure absorbing portion, which communicates with the inside of the
도 8은 압력 흡수부(82)의 구체적인 예를 도시한다.8 shows a specific example of the
이 예에서는, 압력 흡수부(82)는 차의 타이어에 유사한 구조를 이용하고 있다.In this example, the
84는 알루미늄, 철 등의 금속으로 이루어지는 지지 링으로서, 이 지지 링(84) 내를 배출관(10)이 삽통하고 있다. 이 지지 링(84)은 적절한 수단에 의해 배출관(10) 외주상에 고정되어 있다. 또한 지지 링(84)은, 구멍(85)을 통하여, 배출관(10) 내와 액밀, 기밀로 연통하고 있다.84 denotes a support ring made of metal such as aluminum or iron, and the
86은 외(外)튜브로서, 차의 타이어와 마찬가지로, 지지 링(84) 외주에 끼워 넣어져서, 지지 링(84)과 함께, 밀폐한 튜브 공간을 구성한다. 87은 내(內)튜브로서, 외튜브(86) 내에 배설되어 있다.86 is an outer tube, like the tire of a car, it fits in the outer periphery of the
외튜브(86) 내에는, 지지 링(86)에 마련한 밸브(88), 연결 호스(89)를 통과하여 압축공기 및 수증기가 공급된다. 3기의 압력 흡수부(82)의 외튜브(86) 사이는 연결 호스(89)에 의해 연통되고, 최단부(最端部)의 압력 흡수부(82)의 외튜브(86) 내에는, 도 6에 도시한 것과 동일한 구조의 이중파이프(75)를 통과하여 압축공기 및 수증기가 공급된다. 이중파이프(75)는, 대선(90)(도 7)상에 마련된 압축공기 공급부(74) 및 수증기 공급부(73)에 접속 파이프를 통하여 접속된다.
In the
내튜브(87)에는, 지지 링(84)에 마련한 밸브(91), 내튜브(87)에 마련한 밸브(92), 이들을 연결하는 호스, 나아가서는 호스(93)을 통하여 압축공기가 공급된다. 호스(93)는, 대선(90)상에 마련한 압축공기 공급부(95)에 접속된다. 또한 3기의 압력 흡수부(82)의 내튜브(87) 사이는, 연결 호스(96)에 의해 연통되어 있다.Compressed air is supplied to the
압력 흡수부(82)는 상기한 바와 같이 구성되어 있다.The
내튜브(87) 내의 압력은, 외튜브(86) 내 공간의 압력과 평형 상태로 되고, 외튜브(87)을 찌브러지지 않도록 지지하는 역할을 하지만, 경우에 따라서는 내튜브(87)는 마련하지 않아도 좋다.The pressure in the
배출관(10) 내에 팽창파가 발생하고, 압력이 저하된 경우에는, 외튜브(86) 내로부터 구멍(85)를 통과하여 압축공기 및 수증기가 배출관(10) 내로 유입하고, 이로 인해 배출관(10)의 급한 변형이 방지된다. 또한, 배출관(10) 내를 비교적 큰 돌(97) 등이 흐르는 경우에는, 배출관(10) 내로 공급되는 수증기가 깨저서 압력 저하됨에 의해, 돌(97)의 흐름 방향측으로 저압의 수주 분리부(98)가 형성되기 쉬워지고, 상기 고·액·기의 삼상으로 이루어지는 연성진동자 형상의 흐름이 생기는 것을 조장하고, 플러그나 돌 등의 수송이 더욱 효율적으로 이루어진다.When an expansion wave is generated in the
배출관(10) 내에 압력파가 발생하고, 압력이 상승한 경우에는, 외튜브(86) 내로 물이 유입하고, 배출관(10) 내의 압력의 돌발적인 상승을 흡수하기 때문에 배출관(10)의 급격한 변형을 방지할 수 있다.When a pressure wave is generated in the
이와 같이, 압력 흡수부(82)를 마련함에 의해, 유체중에 캐비테이션이나 수격 현상이 생기더라도, 압력 흡수부(82)에 의해 압력 변화를 흡수할 수 있고, 고체 수송에 필요한 맥동 상태를 유지할 수 있고, 또한 배출관(10)의 손상을 극력 방지할 수 있다.Thus, by providing the
상기 압력 흡수부(82)는, 플로트의 역할도 하기 때문에, 수평관부(14)의 알맞은 곳에 적절히 간격을 두고 배설함으로써, 수평관부(14)를 동수구배 이하의 곳에 용이하게 배치할 수 있게 된다.Since the
또한, 압력 흡수부(82)는 상기 구성으로는 한정되지 않는다. 예를 들면, 단지 플로트 형상으로 형성하고, 배출관(10) 내와 구멍 또는 적절히 파이프를 통하여 연통하고, 배출관(10) 내의 압력 변화를 흡수하도록 하여도 좋다.In addition, the
댐호수 등에 있어서의 준설의 경우, 대홍수시에는, 댐호수 내에도 3m/sec 이상의 급격한 수류가 발생하고, 배출관(10)에도 극히 큰 힘이 작용하고, 배출관(10)이 큰 데미지를 받을 우려가 있다.In the case of dredging in dam lakes and the like, during flooding, rapid water flow of 3 m / sec or more also occurs in the dam lake, and extremely large force acts on the
이와 같은 대홍수의 경우에는, 배출관(10) 전체를 호수 바닥에 가라앉히도록 하면 좋다.In the case of such a great flood, the
그를 위해서는, 대선(36)으로부터가 매다는 와이어 등을 풀고, 또한 이중파이프(75)나 파이프(81, 93) 등을 풀고, 나아가서는, 플로트(80)나 압력 흡수부(82) 내의 기체를 배출하여, 배출관(10)을 호수 바닥에 가라앉히도록 한다. 호수 바닥은 수류의 유속이 작아지기 때문에, 배출관(10)에의 데미지를 작게 할 수 있다.To this end, the wires hanging from the
상기 실시의 형태에서는, 댐호수에 퇴적한 퇴적물의 준설을 예로 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 연못이나 호소(湖沼) 등의 저수장소나 바다에 있어서의 준설에도 흡입측과 배출측에 수위차(압력차)를 부여함에 의해 당연히 이 용할 수 있다.In the said embodiment, although dredging of the deposit deposited in the dam lake was demonstrated as an example, it is not limited to this. Of course, it can be used by providing a water level difference (pressure difference) on the suction side and the discharge side even for dredging in a storage place such as a pond or a lake or at sea.
또는, 탱커 내의 짐인 예를 들면 석탄이나 철광석을 탱커 내로부터 배출하는 경우에도, 탱커 내에 물을 주입한 후, 상기 실시의 형태와 마찬가지 구조로서 수류와 함께 석탄이나 철광석을 외부로 배출하는 등, 저수장소 내에 퇴적한 퇴적물을 외부로 반송하는, 퇴적물의 반송 기구에도 응용할 수 있는 것이다.Alternatively, even in the case of discharging coal or iron ore, which is a load in the tanker, from inside the tanker, water is injected into the tanker, and then, as in the above embodiment, the coal or iron ore is discharged to the outside together with water flow. It is applicable also to the conveyance mechanism of the deposit which conveys the deposit deposited in the place to the outside.
또한, ρ=7.4의 철괴를 준설한 사실로부터, 파이프라인 내의 급격한 압력차에 의한 급격한 가속도의 변화를 주는 상기한 기구는, 심해의 유용 물질의 채취나 메탄 하이드레이트의 채취 기구로서도 응용할 수 있다.In addition, since the dredging of the steel ingot of rho = 7.4 drove, the above-mentioned mechanism which gives a sudden change of acceleration due to a sudden pressure difference in the pipeline can be applied also as a mechanism for collecting useful substances in the deep sea and collecting mechanism of methane hydrate.
또한, 고, 액, 기의 연성진동자 형상 흐름이 생기기 때문에, 원유의 장거리 수송에도 매우 적합하다.In addition, since a soft oscillator-like flow of solids, liquids and groups is generated, it is also very suitable for long distance transportation of crude oil.
특히, 파이프라인의 흡입구에서의 밸브의 급폐, 급개에 의한 파이프라인 내의 급격한 압력의 변화는 심장의 맥동에도 통하고, 흡입구에서의 팽창파의 발생 기구는, 인공 심장의 혈액중의 적혈구나 혈소판의 수송에 응용할 수 있고, 그 때, 적혈구의 변형능이나 혈소판의 응집능의 활성화(자극)에도 기여한다.In particular, the sudden change of pressure in the pipeline due to the rapid closing and closing of the valve at the inlet of the pipeline is caused by the pulsation of the heart, and the mechanism for generating the expansion wave at the inlet is based on the red blood or platelet in the blood of the artificial heart. It can be applied to transport, and at that time, it also contributes to the activation (stimulation) of the deforming ability of erythrocytes and the aggregation ability of platelets.
이상 본 발명에 대해 알맞는 실시 예를 들어서 여러가지 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것이 아니라, 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위 내에서 많은 개변을 행할 수 있음은 물론이다.Although various examples have been described with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments, and many modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 반송관 내에 간격을 두고 발생하고 있는 플러그부 사이의 저농도부에, 팽창파(액상 또는 기체상에 발생하는 저압부 : 진 공파), 압력파(액상)가 교대로 발생하고, 고·액·기(수주 분리를 포함한다)의 삼상으로 이루어지는 연성진동자 형상의 흐름이 생기고, 마치, 연결기(저농도부)로 연결된 화차(고농도부)가 기관차에 의해 급발진, 급정차된 때의 상황과 유사하고, 스프링으로 이루어진 연결기의 늘어남, 줄어듬의 작용에 의해, 적은 에너지로, 발진 또는 정차할 수 있는 것과 마찬가지로, 적은 에너지, 즉 작은 관성력으로도, 중력(수두차 ; 압력차)과의 상승 효과로, 고농도, 고점토의 유체가 반송관 내를 장거리 흐른다는 효과를 이룬다.According to the present invention, an expansion wave (low pressure portion generated in a liquid phase or a gas phase: a vacuum wave) and a pressure wave (liquid phase) are formed at low concentrations between the plug portions generated at intervals in the carrier tube as described above. It occurs alternately, and a soft oscillator-like flow consisting of three phases of solid, liquid, and gas (including order separation) is generated, and a wagon (high concentration part) connected by a coupling machine (low concentration part) is suddenly started and dropped by a locomotive. Similar to the situation when it is stopped, and by the action of stretching and contraction of the spring-coupled connector, the gravity (water head) pressure can be reduced with a small amount of energy, that is, a small inertia force, just as it can start or stop with less energy. The synergistic effect with D) produces the effect that the fluid of high concentration and high clay flows in the conveying pipe for a long distance.
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