【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湖沼や河川などで底に堆積する泥土をさらう浚渫装置に関し、特に泥土を掻き取って圧送する装置の先端に設けるカッターヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川の上流から流れ下ってきた土砂が河床に堆積すると河川の排水能力が低下して洪水の原因となる。また溜池などでは、流入する土砂や降り落ちる落ち葉などが水底に溜まると、貯水量が減少するし、あおこが発生する原因となる。また、ダムなどでも底に土砂が堆積すると所期の目的に合った貯水量を確保できなくなる。
したがって、河川湖沼などでは、適当な間隔で浚渫装置を入れて、水底の泥土等を浚渫して水深を維持する必要がある。
【０００３】
浚渫作業には、状況に応じてバケット式、グラブ式、ポンプ式など各種の浚渫船が使用される。これらのうちカッター付きポンプ船は、バージからビームを付き出し先端から浚渫装置を吊下し、浚渫装置を泥土表面で左右にスイングさせて底の土砂を削り取り、吸引管で吸い上げ船上あるいは陸上に搬送して処理するもので、泥質土や砂質土に適し比較的締まった土砂にも使用できる。
カッター付きポンプ船の浚渫装置が対象とする堆積物は、硬く締まってしまう前の比較的軟らかい土砂やヘドロ状のものであるから、港の浚渫や航路開削用の浚渫と異なり、掘削力よりむしろヘドロの拡散などに意を用いた構成を持つ装置を用いて浚渫する。また、処理コストの観点から、ポンプが水底から吸い上げるときの含泥率が高いことが好ましい。
【０００４】
特許文献１には、ポンプ式浚渫船の装備する浚渫装置の先端に設けるカッターヘッドの構造が開示されている。特許文献１に開示されたカッターヘッドは、図１０に示すように、軸に平行な縁を持つ集泥翼を多数植え込んだ回転軸を２個平行に設置して、水底で軸に垂直の方向に引きずりながら、集泥翼をそれぞれ外側から内側に回転させて水底を掃くように動かして泥土を中央部に掻き寄せ、中央部で上に向かって回転する集泥翼により吸引口に供給し、回転軸の中から噴出する空気の揚力により吸引管中を圧送して搬出するものである。
【０００５】
浚渫装置を前方に動かすときには進行方向先端のカバーを上げて、隙間から入ってくる泥土を前方の回転集泥翼が掻き込んで上方の吸引口に送ると共に、前方の集泥翼が取り残した泥土を後方の集泥翼が拾い上げて上方の吸引口に送る。２個の吸引口に供給された泥土は吸引管に集められて陸上に搬送される。
このような構造を有するカッターヘッドを用いた浚渫装置では、掻き崩した泥土はカバーの外に漏れにくいので、浚渫時にも軽量な泥土が周囲に広がって環境を汚染することなく、連続して高速に泥土を処理することができる。
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されたカッターヘッドは、集泥翼が軸に平行な先端を持つため、泥土を掘り崩すときにカッター刃の接触面積が大きくなって破砕力が低下する。特に、先端部を回転方向に多少折り曲げてあって、掻き寄せた泥土が逃げないようにして集泥能力を向上させている。したがって、集泥翼には硬く締まった泥土や水底の粘土層などを砕いて集める能力がない。なお、回転軸の中から噴出する空気や、腐泥などを扱うときに発生するメタンなどのガスも吸引管に集められるので、含泥率が低下する上、気液固混合相で管中を輸送することになり、脱気などの処理が複雑になる。また、進行方向後方の集泥翼も運転するため、エネルギ消費が大きい。
【０００７】
特許文献２には、比較的硬い泥土でも浚渫でき、またヘドロから発生するメタンなどを吸い込まないような採泥器が記載されている。特許文献２に記載された採泥器は、カッターブレードを回転軸の周囲に螺旋状に多数組み付けたカッター部により浚渫対象物を切り刻み状態に破砕して撹拌し、これを真空吸引して水上に搬送する浚渫船用の採泥器である。カッター部は箒の先と同じような上下運動と掃き寄せ運動をすることができるようになっている。細かく破砕され水と混合された泥土は、大きく開口した集泥空間に取り込まれ、吸入管の吸引力で集泥箱に吸引され、吸入管で水上に搬送する。
なお、採泥器は背中合わせに同じ構造をしたユニットを備えていて、採泥器の進行方向を変えるときには稼働するユニットを切り替えることができるようになっている。
【０００８】
取り込まれる泥土の含水率が低く粘性が高い場合などに泥土が集泥箱や吸入管の内壁に付着して、円滑な吸引移送が困難になる場合がある。特許文献２に記載の採泥器は、この問題を解決するため、吐水手段により大量の水を加えることにより、浚渫対象物の含水率が低い場合にも吸引・移送を円滑になすようにしたものである。開示された採泥器の吐水手段は、集泥箱の取込口と吸入管に設けられ、浚渫対象物の移送方向にジェット水流を供給する。また、カッター部にも吐水装置を設けて破砕した泥土に水を加えるようにしてもよい。
このように、特許文献２に開示された採泥器は、粘度が高いヘドロが集泥箱や吸入管の壁に付着することを防ぐために、複雑な吐水装置を設けている。また、船上に搬送する泥土の含泥率が低下する問題がある。
なお、破砕撹拌は集泥空間の外で行われるので、ヘドロから発生するメタンガスなどは殆ど集泥箱に吸入されることがない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１８４１６３号公報
【特許文献２】
特開平１１−１００８５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、柔らかい泥質土や砂質土ばかりでなく、硬い粘土質のヘドロでも容易に破砕して浚渫することができ、高い含泥率を維持して効率よく泥土を浚渫船上に吸い上げることができるようにしたカッターヘッドシステムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、カッター付きポンプ式浚渫船に使用する本発明の浚渫船カッターヘッドシステムは、２個の回転カッターを平行に備え、回転カッターの下面が解放されていてカッターが底土に接触できると共に、回転カッターの上を覆うケーシングを備え、２個の回転カッターの間に共通の吸入口を備える。回転カッターのそれぞれは、その周囲に刃が回転方向に向くようにナタ刃を植え込んであり、２個の回転方向は面対称になっていてそれぞれ外側で上から下の方向にナタ刃を回転させる。また、吸入口は吸泥管の開口であって、回転カッターの底面近くに設けられ、いずれの回転カッターが取り込む浚渫対象物も吸引して吸泥管に送入する共通の吸入口であることを特徴とする。
【００１２】
本発明のカッターヘッドシステムによれば、単位面積当たりの作用力が大きいナタ刃を多数植え込んだ２軸のカッターヘッドを採用したので、硬い粘土層のヘドロでもナタ刃を食い込ませて砕いて掻き込むことができる。また、２軸のカッターヘッドの間に１本の吸泥管を配置し、カッターに挟まれカッターに近い底面位置に両カッターに共通の吸入口を設けたので、カッターと吸込管の間に集泥箱が存在しないためヘドロ類の付着が問題にならない。さらに、近くに配された吸入口が砕かれた泥土を吸い込んで高速流で搬送するので、粘度の高いヘドロ類が管壁付近に滞流して付着することがない。
なお、本明細書でナタ刃とは、反り身になったブレードで外側に刃が付いたもので回転カッターの表面に植え込んで使用するものをいう。ナタ刃を回転軸の周りに軸に対して捻れた方向に埋め込むと、刃で削り取った泥土を回転方向に掻き寄せる作用も備えるようになる。
【００１３】
特に、吸込管の吸入口の向きを切り替えることができるようにしたものでは、吸入口の向きをカッターヘッドシステムの進行方向に向けると、作動しているカッターの方向以外の方向にある泥土や水を吸入しにくくなるため、進行方向前方の作動している回転カッターから供給される泥土を吸泥管に効率よく吸い込ませることができる。なお、固定した吸入口の両側面にシャッターを設けてエアシリンダなどのアクチュエーターにより吸引方向を切り替えて使用するようにしてもよい。
【００１４】
また、カッターヘッドの上側をケーシングで覆ったうえ、さらにカッターヘッドへの取込口に可動の蓋を設けたものでは、進行方向後ろ側の蓋を閉めて作業することにより、ヘドロなどが周囲に拡散せず、また吸込管に流れ込む流線が前側の開口に集中するので泥土を効率よく吸込管に吸い込んで搬送することができる。
なお、可動蓋と吸入口の向き切り替え機構をリンクで連結して、可動蓋の開閉と吸入口の開口方向の切り替えを連動させるようにすれば、進行方向を切り替えるたびに操作する手間を省略して確実な運転ができる。
さらに、可動蓋の可動端が水底表面に倣うようにしたものは、閉鎖的な空間内で泥土の破砕撹拌を行うので、ヘドロなどによる環境汚染を有効に防止しながら浚渫を行うことができる。
また、泥土の状況によっては、吸込管の吸入口近辺にエダクターを設けて、泥土の流れを加速し、周囲に付着することを防止するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のカッターヘッドシステムは、ポンプ式浚渫船に設備して使用するためのものである。以下、本発明について図面を用い実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
【実施例１】
図１は本発明の浚渫船カッターヘッドシステムの第１の実施例を示す要部の一部断面斜視図、図２は回転カッターにおける刃の付き方を説明する図面、図３は進行方向を切り替えたときの装置の断面図、図４は装置の平面図、図５は回転カッターにおける刃の別の態様を説明する図面である。
【００１７】
本実施例のカッターヘッドシステムは、回転軸２の周りにナタ刃３が多数植えられた回転カッター１を２個備える。１個の回転カッター１には、図２に示すように、たとえば１周毎に８個のナタ刃を備えた段が数段設けられる。ナタ刃３は湾曲した厚板で形成され鋤のような形状を持ち、一端を回転軸２表面に固定される。自由端の外側縁には鋭利な刃が付けられていて、水底の泥土が多少硬くても簡単に切り取ることができる。
【００１８】
なお、ナタ刃３は回転軸２の周囲に回転軸芯に対して一定の傾きθを持って植えられていて、鋤と同様の機能を有し、回転軸２が回転することにより泥土に切り込んで掘り起こしたり掻き寄せたりする。取付角θが軸芯に対して直角に近ければ切り込み性能が高いが、混合や掻き寄せ機能が低下する。また軸芯に平行になれば平行な刃を持った鍬のようになり、泥土に突き刺さりやすいが掘り起こすことができないので、巧く機能しない。このように回転軸２に対する取付角θが異なれば切り込みや掻き寄せの性能が異なるので、試験をして適当な値を決定する。
【００１９】
２個の回転カッター１は軸を平行にして面対称に配置され、それぞれ回転軸２より外側の領域で刃が上から下の方向に運動して新しい泥土４に切り込んで破砕し掻き寄せる。面対称になった回転カッター１は、回転軸２の周りに埋め込まれたナタ刃３の向きも対称である。
２個の回転カッター１の上には、これらを覆うケーシング５が設けられている。ケーシング５にはガス抜きノズル６が設けられ、有機物起源の泥土など、破砕することによりガスが発生してもケーシング５から水中に逃がせるようにしてある。
【００２０】
また、２個の回転カッター１に挟まれた空間には浚渫船上の貯泥槽まで泥土を搬送する吸泥管７の先端部が設けられ、この吸泥管７に泥土を案内する吸入口８が設けられている。吸入口８は吸泥管７に鞘のように勘合する筒体に開けられた開口で、吸泥管７の周方向に揺動できるようになっていて、吸泥管７の開口を選択した回転カッター１の方に向けることができる。吸入口８の先端には異物が吸泥管や送泥管のなかで故障を起こさないように、異物の進入を防ぐスクリーン９が取り付けられている。
なお、吸泥管７は、船上の貯泥槽を経由しないで直接陸上の貯泥池まで搬送する送泥管に接続してもよい。
【００２１】
回転カッター１にはそれぞれ可動の蓋１０が設けられていて、カッターヘッドシステムの進行方向にある回転カッター１の前面は可動蓋１０が開けられて、ヘッドが前進するのに合わせて回転カッター１が新しい泥土４の部分に進んで泥土を切り取って手前に取り込む。一方、進行方向後方にある回転カッター１に付属する可動蓋１０は閉じて、ケーシング５内部に存在する水中に拡散した泥土をケーシング５の外に漏らさないようにして、環境の汚染を防止する。
【００２２】
このとき、進行方向後方の回転カッター１は意味のある作業を行わないので、回転を止めておけばよい。また、吸入口８は、進行方向前方の回転カッター１の方に向けて、前方の回転カッター１により取り込んだ泥土を集中的に吸引すればよい。なお、進行方向前方の回転カッター１に付属する可動蓋１０の後ろ側端面は、図１に示すように、吸入口８の縁にできるだけ近付けるようにすると、より効率的に泥土を吸引することができる。
【００２３】
このように、進行方向前方と後方の可動蓋１０と吸入口８は、カッターヘッドの進行方向に従って相互に決まった状態にする必要がある。そこで、進行方向を切り替えるたびに作業員の手を煩わせないで、リンク機構を用いて、必要な状態に自動的に切り替えるようにすることが好ましい。
本実施例のカッターヘッドシステムでは、油圧シリンダとリンクを使った機構により自動切り替えを行うようになっている。
図１に示したように、図中左右２個の可動蓋１０同士は、対称的な位置に設けたピボット１１をリンク１２で連結して、左右２個の可動蓋１０は同じ位相で運動するようにする。このリンク１２は、一端をケーシング５に対して相対的に固定した油圧シリンダ１３に連結され、２個の可動蓋１０が一緒に必要な位置まで駆動される。
【００２４】
さらに、収縮方向に付勢され伸縮可能な受動式シリンダ１４の一端がリンク１２のほぼ中央に固定され、他端が吸入口８に固定されている。この受動式シリンダ１４は、可動蓋１０の開閉方向に従って吸入口８の向きを決めるものである。図１の状態は図中右側に進行する場合で、吸入口８は図中左側から引っ張られて図中右側の回転カッター１の方に開口が向くようにされ、ケーシング５内に取り込んだ泥土を吸泥管７に供給する。
図１では、油圧シリンダ１３が縮まって、図中右の可動蓋１０が解放され、左の可動蓋１０が床まで垂れて装置外に泥土が漏れ出さないように流通を遮断する状態になっている。
【００２５】
さらに、吸入口８が図中右側の回転カッター１の方に開口を向けているから、この状態で図中右の方向に進行すると、効率よく泥土を切り取りハウジング５内に取り込むことができる。
なお、可動蓋１０が回転カッター１の取込側を解放するときは、可動蓋１０の内側の縁が吸入口８の縁にできるだけ近接する位置まで移動して、反対側の回転カッター１の部分との流通を遮断し、吸引力を進行方向前方の空間の方に集中させることが好ましい。
【００２６】
カッターヘッドシステムは浚渫船により扇状に往復運動させられるので、常時進行方向が変化する。
図１が、カッターヘッドシステムを図中右側に移動させるときの状態を示すのに対して、図３は左側に移動させるときの状態を示す。左側に移動するときは、左側の可動蓋１０が解放し、吸入口８は左側の回転カッター１の存在する空間に開口を向けている。また、左側の回転カッター１が図中反時計方向に回転し、右側の回転カッター１は停止している。このように、進行方向が変化するたびに、可動蓋１０や吸入口８の状態を切り替える必要がある。
本実施例では、図中右側に進行させるときは、油圧シリンダ１３を縮め右側回転カッター１を回転させ、左側に進行させるときは、油圧シリンダ１３を伸ばし左側回転カッター１を回転させるようにすればよい。
【００２７】
図４はカッターヘッドシステムの外形を示す平面図である。
回転カッターの回転軸２は油圧モータ１５により回転駆動される。また、ケーシング５の１端にはリンク室１６が設けられ、可動蓋１０や吸入口８を連動さえるリンク機構１２，１３，１４が収納されている。
なお、図示しないが、カッターヘッドシステムは浚渫船から突き出したビームに支持されて水底を往復動させられる。また、回転カッター油圧モータ１５や油圧シリンダ１３の駆動源も船上から供給される。
【００２８】
また、回転カッター１は、ナタ刃３を多数植え込んで形成する代わりに、図５に示すような、回転軸２にスクリュー形の刃１７を備えたものであってもよい。なお、図ではスクリュー刃１７は連続した刃が１枚で形成されているが、複数のスクリュー刃を備えてもよい。
また、可動蓋１０と吸入口７のリンク機構に使用した受動式シリンダ１４に代えて、長穴を設けたレバーとピンとの嵌合など他のリンク機構を用いてもよい。たとえば、レバーを吸入口７に固定し、ピンを２個の可動蓋１０同士を結合するリンク１４に固定して嵌合させ、リンクの左右動に連動して吸入口７の向きを変化させるようにすることができる。
【００２９】
【実施例２】
図６は本発明の第２の実施例を示す断面図、図７は進行方向を切り替えたときの装置の断面図である。
本実施例のカッターヘッドシステムは、第１実施例のものと比較して、可動蓋の構造が異なり、また吸入口の切り替え機構を省いて、全体の構成を簡易化したところが異なるのみで、その他の構成には相違がないので、第１実施例と異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３０】
本実施例のシステムでは、可動蓋２１はケーシング５の端部にヒンジ２２により蝶番結合されていて、ツメ刃３に接触しない位置に設けた図示しないストッパーまでは自由に回動することができる。図６はカッターヘッドを図中右側に進行させるとき、また、図７は図中左側に進行させるときの状態を示す図面である。可動蓋２１の先端には、泥土に沈み込まないようなフロート２３を備えているため、可動蓋２１はカッターヘッドの移動に伴って、泥土表面２４に倣って自動的に上下する。
【００３１】
回転カッタ１で削り取った泥土は、左右の可動蓋２１に囲まれて外部に漏洩しないので環境の汚染を防げる上、吸泥管７に効率よく吸入して搬出することができる。
なお、可動蓋２１により閉鎖的な空間を形成するため、吸入効率が向上して吸泥管７の開口を回転カッターにそれほど近付ける必要がないので、吸泥管７は開口２５を下向きに固定して、方向を切り替える吸入口を設けない。
また、進行方向後方の回転カッターは回転を停止してエネルギーの無駄をなくすことができるが、閉鎖空間内の流動性を確保するため回転を継続させてもよい。
本実施例では、可動蓋２１の駆動や、吸泥管７とのリンクを必要としないので機構が簡単になり、製造や運転のコストを節減することができる。
【００３２】
【実施例３】
図８は本発明の第３の実施例を示す断面図、図９は平面断面図、図１０は側面断面図である。
本実施例のカッターヘッドは、吸泥管の吸入口切り替えに揺動機構を使用する代わりにゲートプレートを用いた点、可動蓋を用いず泥土の取込み口は常時開口しているようにした点、また泥土を切り取り掻き寄せをする領域から切り取った泥土を吸入口に集めるために設けたレデューサ板の表面にエダクターを設置して泥土の粘着を防止するようにした点に特徴を有する。
以下、これら特徴点を取り出して説明する。
【００３３】
図８から図１０を参照すると、吸泥管７はヘッド内に設置される吸泥箱３１に接続され、吸泥箱３１はヘッド内の回転カッター１が泥土を掻き込む領域と流通する開口３２を両側面に設けている。２カ所の開口３２それぞれの前面にはゲート板３３が設備され、それぞれゲート駆動用油圧シリンダ３４により上下に駆動される。ゲート板３３が上がると開口３２が開いて外の泥土が吸泥箱３１に吸入され吸泥管７を通って浚渫船上に搬送され、ゲート板３３が下がると開口３２が塞がって吸泥箱３１に泥土が吸入できなくなる。
【００３４】
吸泥箱３１の開口３２が余り大きいと吸入力が減退して効率が低下するので、開口３２の両側にレデューサ板３５を設けて径が徐々に小さくなるようにして泥土を開口３２に集めるようにする。レデューサ板３５の外側端部にはそれぞれエダクター３６を設けて、レデューサ板３５の表面に水の流れを生成し、泥土が開口３２に向かって流れるようにする。エダクター３６は、装置から圧力水を供給すると、周囲の水を誘い込んで増幅し、大容量の水流を発生する道具である。
【００３５】
エダクター３６のため、レデューサ板３５の表面はいつも洗われているので、泥土の粘度が高くてもレデューサ板３５の表面に粘着して堆積することはない。また、ケーシング３７は回転カッター１のナタ刃３が泥土を削り取る位置を十分覆う位置まで延伸して、泥土がカッターヘッドシステムの外に拡散することを防止している。ただし、装置の簡便のため、可動蓋のようなものは設置しない。
【００３６】
本実施例のカッターヘッドシステムは、進行方向のゲート板３３を上げて開口を開通させ、進行方向前方の回転カッター１を回転させると、前方の泥土を囓り取って吸入し、船上に搬送する。このとき、エダクター３６の働きにより中心から離れた脇の領域で切り取られた泥土も中央の開口３２に集められると共に、レデューサ板３５の表面に泥土が付着して堆積することを防止することができる。カッターヘッドシステムの進行方向を変更するときは、駆動するゲート板３３と回転カッター１とエダクター３６を切り替えればよい。また、複雑なリンク機構を用いないので、調整が容易である。
【００３７】
【実施例４】
図１１は本発明の第４の実施例を示す断面図である。
本実施例のカッターヘッドシステムは、吸泥管の開口に揺動する吸入口を設けてロータリーアクチュエータなどにより開口方向の切り替えを行うようにしたものである。
図１１を参照すると、１対の回転カッター１の間に吸泥管７が設けられ、吸泥管７の開口に吸入口８が揺動できるように設備され、進行方向が変化すると、吸入口８の端に設けられた図外のロータリーアクチュエータにより、進行方向前方に開口が向くように切り替えられる。
【００３８】
吸泥管７は軸に沿って長い開口を有し、回転カッター１の幅をカバーできるので、第３実施例に利用したレデューサ板は使用しない。
なお、ケーシング５には、可動蓋を備えないので、いつも前面が開口しているが、ナタ刃３の動く範囲に沿って案内板４１を設けて、吸引領域を限ることにより吸引能率の低下を防いでいる。
本実施例のカッターヘッドシステムは、さらに構造が単純なため、安価に製造することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の浚渫船カッターヘッドシステムによって、河川や池沼、ダム、航路、港湾などにおいて、特に粘土質のヘドロなど硬い堆積物を浚渫するときに、高い含泥率を維持して集泥箱や送泥管などの閉塞を回避し効率よく浚渫することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浚渫船カッターヘッドシステムの第１実施例の要部を示す断面図である。
【図２】第１実施例における回転カッターの刃の状態を示す側面図である。
【図３】第１実施例において進行方向を切り替えた状態を示す装置の断面図である。
【図４】第１実施例のカッターヘッドの平面図である。
【図５】第１実施例における回転カッターの刃の別の形態を示す側面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図７】第２実施例において進行方向を切り替えた状態を示す装置の断面図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図９】第３実施例のカッターヘッドの平面断面図である。
【図１０】第３実施例のカッターヘッドの側面断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図１２】従来技術の浚渫船カッターヘッドシステムの１例を示す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転カッター
２ 回転軸
３ ナタ刃
４ 泥土
５ ケーシング
６ ガス抜きノズル
７ 吸泥管
８ 吸入口
９ スクリーン
１０ 可動蓋
１１ ピボット
１２ リンク
１３ 油圧シリンダ
１４ 受動式シリンダ
１５ 油圧モータ
１６ リンク室
１７ スクリュー刃
２１ 可動蓋
２２ ヒンジ
２３ フロート
２４ 泥土表面
２５ 開口
３１ 吸泥箱
３２ 開口
３３ ゲート板
３４ ゲート駆動用油圧シリンダ
３５ レデューサ板
３６ エダクター
３７ ケーシング
４１ 案内板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dredging device for exposing mud accumulated on the bottom of a lake or a river, and more particularly to a cutter head provided at a tip of a device for scraping and pumping mud.
[0002]
[Prior art]
When sediment that flows down from the upstream of the river accumulates on the riverbed, the drainage capacity of the river decreases, causing flooding. In addition, in a pond or the like, if the inflowing sediment or falling leaves fall on the bottom of the water, the amount of stored water decreases, which causes a fire. Also, if sediment accumulates on the bottom of a dam, it will not be possible to secure a sufficient amount of water for the intended purpose.
Therefore, in rivers and lakes, it is necessary to maintain a water depth by dredging mud and the like at the bottom with dredging equipment at appropriate intervals.
[0003]
Various dredgers such as a bucket type, a grab type, and a pump type are used for the dredging operation according to the situation. Of these, pump ships with cutters take out beams from the barge, suspend the dredging device from the tip, swing the dredging device left and right on the mud surface to scrape the bottom soil, suck it up with a suction pipe and transport it on the ship or on land It is suitable for muddy or sandy soil and can be used for relatively tight soil.
The sediment targeted by the dredging device of the pump ship with cutter is relatively soft earth and sand or sludge before it is hardened, so unlike port dredging and dredging for channel opening, rather than excavating power Dredging is performed using a device that has a configuration that takes care of the spread of sludge. Further, from the viewpoint of processing cost, it is preferable that the mud content when the pump sucks water from the bottom is high.
[0004]
Patent Literature 1 discloses a structure of a cutter head provided at a tip of a dredging device equipped on a pump-type dredger. As shown in FIG. 10, the cutter head disclosed in Patent Literature 1 has two rotating shafts in which a large number of mud collector blades having edges parallel to the shaft are implanted, and is installed in parallel to the water floor in a direction perpendicular to the shaft. While dragging, the mud collecting wings are rotated from the outside to the inside to sweep the bottom of the water, and the mud is scraped to the center, and supplied to the suction port by the mud collecting wing rotating upward at the center. The air is ejected from the rotary shaft, and the air is ejected from the suction pipe by the lift of the air to be carried out.
[0005]
When moving the dredging device forward, raise the cover at the tip of the traveling direction, and the mud coming in from the gap is swept by the front rotating mud collecting blade and sent to the upper suction port, and the mud left by the front mud collecting blade Is picked up by the rear collecting wing and sent to the upper suction port. The mud supplied to the two suction ports is collected in a suction pipe and transported on land.
In a dredging device using a cutter head with such a structure, the scraped mud is unlikely to leak out of the cover, so even during dredging, lightweight mud spreads around and does not pollute the environment, so it can be continuously operated at high speed. Mud can be treated.
[0006]
However, in the cutter head disclosed in Patent Literature 1, since the mud collecting blade has a tip parallel to the axis, the contact area of the cutter blade increases when digging muddy soil, and the crushing force decreases. In particular, the tip portion is slightly bent in the rotating direction to prevent the muddy soil that has come up from escaping, thereby improving the mud collecting ability. Accordingly, the collecting wing does not have the ability to crush and collect hard compacted mud or a clay layer at the bottom of the water. In addition, since the gas ejected from the rotating shaft and the gas such as methane generated when handling sludge are collected in the suction pipe, the mud content decreases and the gas-liquid solid mixed phase flows through the pipe. The transportation is required, and processing such as degassing is complicated. In addition, since the mud collecting wing behind the traveling direction is also operated, energy consumption is large.
[0007]
Patent Document 2 describes a mud extractor that can dredge even relatively hard mud and does not suck in methane generated from sludge. The mud extractor described in Patent Literature 2 crushes a dredged object in a chopped state by a cutter unit in which a large number of cutter blades are spirally assembled around a rotating shaft and stirs the mixture. It is a mud extractor for dredgers to be transported. The cutter unit can perform the same vertical movement and sweeping movement as the tip of the broom. The mud finely crushed and mixed with water is taken into a large open mud collecting space, sucked into the mud collecting box by the suction force of the suction pipe, and conveyed to the water by the suction pipe.
It should be noted that the mud sampler has units having the same structure back to back, and the unit to be operated can be switched when changing the traveling direction of the mud sampler.
[0008]
When the water content of the mud taken in is low and the viscosity is high, the mud adheres to the inner wall of the mud collecting box or the suction pipe, and smooth suction transfer may be difficult. In order to solve this problem, the mud extractor described in Patent Literature 2 uses a water discharging means to add a large amount of water to smoothly suction and transfer even when the water content of the object to be dredged is low. Things. The disclosed water discharging means of the mud sampler is provided in the intake port and the suction pipe of the mud collecting box, and supplies the jet water flow in the transfer direction of the object to be dredged. Further, a water discharging device may be provided in the cutter unit to add water to the crushed mud.
As described above, the mud sampling device disclosed in Patent Document 2 is provided with a complicated water discharging device in order to prevent sludge having high viscosity from adhering to the wall of the mud collecting box or the suction pipe. In addition, there is a problem that the mud content of the mud conveyed on board is reduced.
Since the crushing and stirring are performed outside the mud collecting space, methane gas generated from sludge is hardly sucked into the mud collecting box.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-184163 [Patent Document 2]
JP-A-11-100859
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that not only soft muddy soil and sandy soil, but also hard clayey sludge can be easily crushed and dredged, and a high mud content is maintained and efficiency is improved. It is an object of the present invention to provide a cutter head system capable of sucking mud onto a dredger.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the dredge cutter head system of the present invention used for a pump-type dredger with a cutter includes two rotating cutters in parallel, the lower surface of the rotating cutter is released, and the cutter can contact the bottom soil. , A casing over the rotary cutter, and a common inlet between the two rotary cutters. Each of the rotary cutters has a nata blade implanted around its periphery so that the blade is oriented in the direction of rotation, and the two rotation directions are plane-symmetric and rotate the nata blade outward from top to bottom. . In addition, the suction port is an opening of the mud suction pipe, is provided near the bottom of the rotary cutter, and is a common suction port for sucking the dredging object taken in by any rotary cutter and sending it to the mud pipe. It is characterized by.
[0012]
According to the cutter head system of the present invention, since the biaxial cutter head in which a large number of nata blades having a large acting force per unit area are implanted is employed, even a hard clay layer sludge is cut into the nata blade and crushed. be able to. In addition, one mud suction pipe is placed between the two-axis cutter heads, and a common suction port is provided between both cutters at the bottom position close to the cutters between the cutters. Since there is no mud box, adhesion of sludge is not a problem. Furthermore, since the suction port arranged nearby sucks the crushed mud and conveys it with a high-speed flow, sludge with high viscosity does not stay near the pipe wall and adhere.
In addition, in this specification, the nata blade refers to a warped blade having a blade on the outside and used by being implanted on the surface of a rotary cutter. By embedding the nata blade around the rotation axis in a direction twisted with respect to the axis, it also has an action of scraping mud shaved by the blade in the rotation direction.
[0013]
In particular, in the case where the direction of the suction port of the suction pipe can be switched, if the direction of the suction port is oriented in the direction of travel of the cutter head system, mud or water in a direction other than the direction of the operating cutter is changed. Therefore, it is possible to efficiently suck the mud supplied from the rotating cutter operating in front of the traveling direction into the mud suction pipe. Note that shutters may be provided on both sides of the fixed suction port, and the suction direction may be switched by an actuator such as an air cylinder.
[0014]
In addition, if the upper side of the cutter head is covered with a casing and a movable lid is provided at the inlet to the cutter head, the lid on the rear side in the traveling direction is closed, and the sludge etc. Since the streamlines that do not diffuse and flow into the suction pipe are concentrated at the front opening, the mud can be efficiently sucked into the suction pipe and transported.
If the movable lid and the suction port direction switching mechanism are linked by a link so that the opening and closing of the movable lid and the switching of the opening direction of the suction port are linked, the trouble of operating each time the traveling direction is switched is omitted. And reliable operation.
Furthermore, in the case where the movable end of the movable lid follows the surface of the water bottom, since the mud is crushed and stirred in a closed space, dredging can be performed while effectively preventing environmental pollution due to sludge or the like.
Depending on the condition of the mud, an eductor may be provided near the suction port of the suction pipe to accelerate the flow of the mud and prevent the mud from adhering to the surroundings.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The cutter head system of the present invention is intended to be installed and used in a pump dredge. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on embodiments.
[0016]
Embodiment 1
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a main part of a dredger cutter head system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating how a blade is attached to a rotary cutter, and FIG. FIG. 4 is a plan view of the device, and FIG. 5 is a diagram illustrating another mode of the blade in the rotary cutter.
[0017]
The cutter head system according to the present embodiment includes two rotary cutters 1 each having a large number of nata blades 3 planted around a rotary shaft 2. As shown in FIG. 2, one rotary cutter 1 is provided with several steps each having, for example, eight nata blades per revolution. The nata blade 3 is formed of a curved thick plate, has a shape like a plow, and has one end fixed to the surface of the rotating shaft 2. The free edge has a sharp edge on its outer edge, which makes it easy to cut off mud at the bottom of the water, even if it is somewhat hard.
[0018]
In addition, the nata blade 3 is planted around the rotating shaft 2 with a certain inclination θ with respect to the rotating shaft center, has the same function as a plow, and cuts into mud by rotating the rotating shaft 2. Digging up and scraping. If the mounting angle θ is close to a right angle to the axis, the cutting performance is high, but the mixing and scraping functions are reduced. Also, if it is parallel to the axis, it will be like a hoe with parallel blades, it will easily penetrate mud, but it will not be able to dig up, so it will not work well. If the mounting angle θ with respect to the rotating shaft 2 is different as described above, the cutting and scraping performances are different, so that an appropriate value is determined by performing a test.
[0019]
The two rotary cutters 1 are arranged in plane symmetry with their axes parallel to each other, and the blades move from top to bottom in a region outside the rotary shaft 2, cut into new mud 4, crush and scrape. In the plane-symmetric rotary cutter 1, the direction of the nata blade 3 embedded around the rotation axis 2 is also symmetric.
On the two rotary cutters 1, a casing 5 that covers them is provided. The casing 5 is provided with a degassing nozzle 6 so that even if gas is generated by crushing mud such as organic matter-derived mud, the gas can escape from the casing 5 into the water.
[0020]
In the space between the two rotary cutters 1 is provided a tip end of a mud suction pipe 7 for conveying mud to a mud storage tank on the dredger, and an inlet 8 for guiding mud to the mud suction pipe 7. Is provided. The suction port 8 is an opening formed in a cylindrical body that fits like a sheath on the mud suction pipe 7 so that it can swing in the circumferential direction of the mud suction pipe 7. It can be turned to the rotary cutter 1. At the end of the suction port 8, a screen 9 for preventing foreign matter from entering is attached so that foreign matter does not cause a failure in the mud suction pipe or the mud feeding pipe.
It should be noted that the mud suction pipe 7 may be connected to a mud feed pipe that directly conveys to a mud reservoir on land without passing through a mud storage tank on board.
[0021]
Each of the rotary cutters 1 is provided with a movable lid 10. The movable lid 10 is opened on the front surface of the rotary cutter 1 in the direction of travel of the cutter head system, and the rotary cutter 1 is moved as the head advances. Proceed to the new mud 4 and cut off the mud and take it in front. On the other hand, the movable lid 10 attached to the rotary cutter 1 at the rear in the traveling direction is closed to prevent the mud, which is present inside the casing 5, from diffusing into the water from leaking out of the casing 5, thereby preventing environmental pollution.
[0022]
At this time, the rotary cutter 1 behind the traveling direction does not perform any meaningful operation, so that the rotation may be stopped. In addition, the suction port 8 may intensively suck the mud taken in by the front rotary cutter 1 toward the front rotary cutter 1 in the traveling direction. In addition, as shown in FIG. 1, when the rear end face of the movable lid 10 attached to the rotary cutter 1 in the traveling direction is made as close as possible to the edge of the suction port 8, mud can be sucked more efficiently. it can.
[0023]
As described above, the movable lid 10 and the suction port 8 at the front and rear in the traveling direction need to be mutually determined according to the traveling direction of the cutter head. Therefore, it is preferable to automatically switch to a required state by using a link mechanism without bothering the worker every time the traveling direction is switched.
In the cutter head system of the present embodiment, automatic switching is performed by a mechanism using a hydraulic cylinder and a link.
As shown in FIG. 1, two left and right movable lids 10 in the figure are connected to a pivot 11 provided at a symmetrical position by a link 12, and the two left and right movable lids 10 move in the same phase. To do. The link 12 is connected to a hydraulic cylinder 13 having one end fixed relatively to the casing 5, and the two movable lids 10 are driven together to a required position.
[0024]
Further, one end of a passive cylinder 14 which is urged in the contraction direction and can be extended and contracted is fixed substantially at the center of the link 12, and the other end is fixed to the suction port 8. The passive cylinder 14 determines the direction of the suction port 8 according to the opening / closing direction of the movable lid 10. The state shown in FIG. 1 is a case where the advancing to the right side in the figure, and the suction port 8 is pulled from the left side in the figure so that the opening is directed toward the rotary cutter 1 on the right side in the figure. Supply to the suction pipe 7.
In FIG. 1, the hydraulic cylinder 13 is contracted, the right movable lid 10 in the figure is released, and the left movable lid 10 hangs down to the floor to shut off the flow so that mud does not leak out of the apparatus. I have.
[0025]
Furthermore, since the suction port 8 faces the opening toward the rotary cutter 1 on the right side in the figure, if the state proceeds in the right direction in the figure, the mud can be efficiently cut off and taken into the housing 5.
When the movable lid 10 releases the intake side of the rotary cutter 1, the inner edge of the movable lid 10 moves to a position as close as possible to the edge of the suction port 8, and the portion of the rotary cutter 1 on the opposite side is moved. It is preferable to shut off the circulation of the air and concentrate the suction force toward the space in front of the traveling direction.
[0026]
Since the cutter head system is reciprocated in a fan shape by the dredger, the traveling direction constantly changes.
FIG. 1 shows a state when the cutter head system is moved to the right side in the figure, whereas FIG. 3 shows a state when the cutter head system is moved to the left side. When moving to the left, the left movable lid 10 is released, and the suction port 8 is directed to the space where the left rotary cutter 1 exists. Further, the left rotary cutter 1 rotates counterclockwise in the drawing, and the right rotary cutter 1 stops. Thus, every time the traveling direction changes, it is necessary to switch the state of the movable lid 10 and the suction port 8.
In this embodiment, the hydraulic cylinder 13 is contracted to rotate the right-hand rotary cutter 1 when moving to the right in the figure, and the hydraulic cylinder 13 is extended and the left-side rotary cutter 1 is rotated when moving to the left. Good.
[0027]
FIG. 4 is a plan view showing the outer shape of the cutter head system.
The rotary shaft 2 of the rotary cutter is driven to rotate by a hydraulic motor 15. A link chamber 16 is provided at one end of the casing 5 and accommodates link mechanisms 12, 13, and 14 for linking the movable lid 10 and the suction port 8.
Although not shown, the cutter head system is supported by a beam protruding from the dredger and reciprocated on the water bottom. Further, a driving source for the rotary cutter hydraulic motor 15 and the hydraulic cylinder 13 is also supplied from the ship.
[0028]
Further, the rotary cutter 1 may be provided with a screw-shaped blade 17 on the rotary shaft 2 as shown in FIG. In the figure, the screw blade 17 has a single continuous blade, but may have a plurality of screw blades.
Also, instead of the passive cylinder 14 used for the link mechanism between the movable lid 10 and the suction port 7, another link mechanism such as fitting of a lever having a long hole and a pin may be used. For example, the lever is fixed to the suction port 7, the pin is fixed to and fitted to the link 14 connecting the two movable lids 10, and the direction of the suction port 7 is changed in conjunction with the lateral movement of the link. Can be
[0029]
Embodiment 2
FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view of the device when the traveling direction is switched.
The cutter head system of this embodiment differs from that of the first embodiment only in that the structure of the movable lid is different, and the only difference is that the overall configuration is simplified by omitting the switching mechanism of the suction port. Since there is no difference in the configuration, only the parts different from the first embodiment will be described in detail.
[0030]
In the system of the present embodiment, the movable lid 21 is hinged to the end of the casing 5 by a hinge 22 and can freely rotate to a stopper (not shown) provided at a position not in contact with the claw blade 3. FIG. 6 shows a state where the cutter head advances to the right side in the figure, and FIG. 7 shows a state where the cutter head advances to the left side in the figure. Since the movable lid 21 is provided with a float 23 at the tip of the movable lid 21 so as not to sink into the mud, the movable lid 21 automatically moves up and down following the mud surface 24 as the cutter head moves.
[0031]
The mud removed by the rotary cutter 1 is surrounded by the left and right movable lids 21 and does not leak to the outside, so that environmental pollution can be prevented, and the mud can be efficiently sucked into the mud suction pipe 7 and carried out.
Since the closed space is formed by the movable lid 21, the suction efficiency is improved and the opening of the mud suction pipe 7 does not need to be so close to the rotary cutter. Therefore, the mud suction pipe 7 fixes the opening 25 downward. Therefore, there is no suction port for switching the direction.
In addition, although the rotation of the rotary cutter rearward in the traveling direction can be stopped to avoid waste of energy, the rotation may be continued to ensure fluidity in the closed space.
In the present embodiment, since the drive of the movable lid 21 and the link to the mud suction pipe 7 are not required, the mechanism is simplified, and the manufacturing and operation costs can be reduced.
[0032]
Embodiment 3
8 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a plan sectional view, and FIG. 10 is a side sectional view.
The cutter head of the present embodiment uses a gate plate instead of using a swinging mechanism for switching the suction port of a mud suction pipe, and a point in which a mud intake port is always open without using a movable lid. Further, the present invention is characterized in that an eductor is provided on the surface of a reducer plate provided for collecting the mud cut from the area where the mud is cut and scraped and collected at the suction port to prevent the mud from sticking.
Hereinafter, these feature points will be extracted and described.
[0033]
Referring to FIGS. 8 to 10, the mud suction pipe 7 is connected to a mud suction box 31 installed in the head, and the mud suction box 31 has an opening 32 through which the rotary cutter 1 in the head rubs the mud. Are provided on both sides. A gate plate 33 is provided on the front surface of each of the two openings 32, and is driven up and down by a gate driving hydraulic cylinder 34. When the gate plate 33 is raised, the opening 32 is opened, and mud outside is sucked into the mud suction box 31 and conveyed through the mud suction pipe 7 onto the dredger. When the gate plate 33 is lowered, the opening 32 is closed and the mud suction box 31 is closed. Mud cannot be inhaled.
[0034]
If the opening 32 of the suction box 31 is too large, the suction force decreases and the efficiency decreases. Therefore, reducers 35 are provided on both sides of the opening 32 so that the diameter is gradually reduced so that the mud is collected in the opening 32. To An eductor 36 is provided at each outer end of the reducer plate 35 to generate a flow of water on the surface of the reducer plate 35 so that mud flows toward the opening 32. The eductor 36 is a tool that, when supplied with pressurized water from the device, draws in surrounding water and amplifies it to generate a large-volume water flow.
[0035]
Because of the eductor 36, the surface of the reducer plate 35 is always washed, so that even if the viscosity of the mud is high, it does not stick to and accumulate on the surface of the reducer plate 35. Further, the casing 37 extends to a position sufficiently covering the position where the free blade 3 of the rotary cutter 1 scrapes the mud to prevent the mud from diffusing out of the cutter head system. However, for simplicity of the device, something like a movable lid is not installed.
[0036]
The cutter head system of the present embodiment raises the gate plate 33 in the traveling direction to open the opening, and rotates the rotary cutter 1 in the forward direction, scrapes the mud in front, sucks the mud, and conveys it on the ship. . At this time, the mud soil cut off in the side region away from the center by the action of the eductor 36 is also collected in the central opening 32, and the mud soil can be prevented from adhering and accumulating on the surface of the reducer plate 35. . When changing the traveling direction of the cutter head system, the gate plate 33 to be driven, the rotary cutter 1 and the eductor 36 may be switched. Further, since a complicated link mechanism is not used, adjustment is easy.
[0037]
Embodiment 4
FIG. 11 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
In the cutter head system of this embodiment, a swinging suction port is provided at the opening of the mud suction pipe, and the opening direction is switched by a rotary actuator or the like.
Referring to FIG. 11, a mud suction pipe 7 is provided between a pair of rotary cutters 1, and a suction port 8 is provided at an opening of the mud suction pipe 7 so as to be swingable. 8 is switched by an unillustrated rotary actuator provided at the end of the opening 8 so that the opening faces forward in the traveling direction.
[0038]
Since the suction pipe 7 has a long opening along the axis and can cover the width of the rotary cutter 1, the reducer plate used in the third embodiment is not used.
Since the casing 5 does not have a movable lid, the front surface is always open. However, a guide plate 41 is provided along the range in which the nata blade 3 moves to reduce the suction efficiency by limiting the suction area. I'm preventing.
The cutter head system of this embodiment can be manufactured at a low cost because the structure is simpler.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the dredger cutter head system of the present invention maintains a high mud content in rivers, ponds, dams, sea routes, ports, and the like, particularly when dredging hard sediments such as clayey sludge. It is now possible to efficiently block dredging by avoiding blockage of the mud collection box and mud pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a first embodiment of a dredger cutter head system of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a state of a blade of a rotary cutter in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the device showing a state in which the traveling direction is switched in the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view of the cutter head according to the first embodiment.
FIG. 5 is a side view showing another embodiment of the blade of the rotary cutter in the first embodiment.
FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the device showing a state where the traveling direction is switched in the second embodiment.
FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan sectional view of a cutter head according to a third embodiment.
FIG. 10 is a side sectional view of a cutter head according to a third embodiment.
FIG. 11 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of a conventional dredger cutter head system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary cutter 2 Rotary shaft 3 Nata blade 4 Mud 5 Casing 6 Gas release nozzle 7 Mud suction pipe 8 Inlet 9 Screen 10 Movable lid 11 Pivot 12 Link 13 Hydraulic cylinder 14 Passive cylinder 15 Hydraulic motor 16 Link chamber 17 Screw blade 21 Movable lid 22 Hinge 23 Float 24 Mud surface 25 Opening 31 Suction box 32 Opening 33 Gate plate 34 Gate driving hydraulic cylinder 35 Reducer plate 36 Eductor 37 Casing 41 Guide plate
