JP3978701B2

JP3978701B2 - 土砂輸送管中への粉状改良材供給方法および装置

Info

Publication number: JP3978701B2
Application number: JP01426299A
Authority: JP
Inventors: 昌司埜村; 康裕佐々木
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000212992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浚渫工事、シールド工事等で発生した土砂を排泥地、埋立地等に空気圧送する土砂輸送管中に、固化材、含水比調整材等の改良材特に粉状改良材を供給するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土砂を空気圧送している輸送管中に粉状改良材を供給する方法、装置としては、例えば特開平９−２２８３５７号公報に記載されたものがあった。このものは、粉状改良材（粉体）を貯留する複数の圧力タンク（小型粉体サイロ）に前記輸送管中の圧力より高い圧力を有する圧縮空気を導入し、各圧力タンク下に設けた回転切出装置（ロータリーフィーダー）の交互運転により該圧力タンク内の改良材を連続に切出し、この切出した改良材を前記輸送管内と圧力タンク内との差圧を利用して輸送管中に供給するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された粉状改良材の供給方法、装置によれば、圧力タンク内の改良材を切出す回転切出装置に輸送管内と圧力タンク内との差圧が常時かかっているため、回転切出装置の回転部に振れが生じ易く、改良材の安定した切出しが困難になる虞があった。また、輸送管内と圧力タンク内との差圧を利用しているだけであるため、その圧力が不足する結果、逆流が生じ易くなって輸送管中への改良材の円滑な供給が困難で、逆にこの圧力を高めるべく前記差圧を大きくすると、前記した回転切出装置の振れが大きくなって実質その回転（運転）は不能となり、何れにしろ、輸送管中への改良材の安定した供給は困難であるという問題があった。さらに、回転切出装置により切出した改良材を各独立の経路で輸送管に供給するようにしているため、全く同じ設備が複数必要となり、設置スペースの拡大が避けられないばかりか、コスト的な無駄も多いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決することを課題としてなされたもので、その目的とするところは、空気圧送中の輸送管中へ粉状改良材を円滑にかつ効率よく供給することができる方法並びに装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の方法は、粉状改良材を貯留する複数の圧力タンクに輸送管中の平均圧力とほぼ等しい圧力を有する圧縮空気を導入し、各圧力タンク下に設けた回転切出装置の交互運転により該圧力タンク内の改良材を連続に切出し、この切出した改良材を集合管を経て噴出管に送ると共に、該噴出管内に導入した圧縮空気の圧力で前記輸送管内に噴出させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
このように構成した土砂輸送管中への粉状改良材供給方法によれば、圧力タンク内には輸送管内の平均圧力とほぼ同等の圧力が導入されているだけなので、回転切出装置に大きな差圧がかかることはなく、その安定した回転が保証される。また、噴出管に導入した圧縮空気の圧力で輸送管中に改良材を噴出させるので、その供給は確実となる。しかも、各圧力タンクに付随する回転切出装置により切出した改良材は、集合管を経て噴出管に送られるので、設備の集約化が可能になる。
【０００７】
一方、上記方法を実行するための本発明の装置は、粉状改良材を貯留する複数の圧力タンクを備え、各圧力タンク下に改良材を定量切出しする回転切出装置と開閉弁とを連設し、前記各圧力タンク下の開閉弁の出口を集合管を経て前記輸送管に結合した噴出管に接続し、前記噴出管にエアノズルを付設すると共に、該エアノズルと前記圧力タンクとを各独立のエアタンクに配管接続し、前記複数の圧力タンクには、前記輸送管内の平均圧力とほぼ等しい圧力を有する圧縮空気を導入する構成としたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成した土砂輸送管中への粉状改良材供給装置においては、改良材を貯留する圧力タンクと噴出管に設けたエアノズルとに各独立のエアタンクから所定の圧力を有する圧縮空気を送りながら、各圧力タンクに付随する回転切出装置および開閉弁を交互に作動させて、輸送管中に改良材を円滑に供給することができる。
【０００９】
本装置においては、上記噴出管の先端部を絞って輸送管中に導入し、その先端開口を該輸送管中のほぼ中心位置で土砂の輸送方向へ指向させるようにするのが望ましい。このように輸送管のほぼ中心位置で改良材を噴出させることで、輸送管内を空気圧送される土砂中への改良剤の混入が確実となり、また、噴出管の先端部を絞ると共にその先端開口を土砂の輸送方向へ指向させることで、輸送管内の土砂の噴出管内への逆流が抑制され、したがって、噴出管の管壁に土砂が固化堆積することもなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１１】
図１乃至図４において、１は土砂を空気圧送する輸送管、２、３は、この輸送管１中に供給する粉状改良材を貯留する二つの圧力タンクで、二つの圧力タンク２、３は前記輸送管１の上方に左右並列する状態でフレーム構造の架台４に固定されている。各圧力タンク２、３の下部は漏斗状に絞られた絞り部２ａ，３ａとなっており、各絞り部２ａ，３ａの絞り端（下端）には、後述の回転切出装置５、６と開閉弁７、８とが連設されている。一方、前記輸送管１には、複数のエアノズル９を有する後述の噴出管１０が結合されており、この噴出管１０と前記各開閉弁７、８との間には、各開閉弁７、８の出口から延びる管路を１つに集合して噴出管１０に連通させる集合管１１が介装されている。
【００１２】
上記各圧力タンク２、３の上部蓋２ｂ、３ｂには、図１に示すように、別途設置したサイロ１２から延ばした供給管１３、１４が接続されており、各圧力タンク２、３には、各供給管１３、１４に介装した後述の開閉弁１５、１６の開閉に応じてサイロ１２から粉状改良材が給送されるようになっている。また、各圧力タンク２、３内には、別途設置したエア源１７に接続する第１のエアタンク１８からエア配管１９を通じて圧縮エアが供給されるようになっている。エア配管１９には圧力調整弁２０と開閉弁２１ａ，２１ｂとが介装されており、二つの圧力タンク２、３には、前記開閉弁２１ａ，２１ｂの操作により圧力調整弁２０で設定された所定圧の圧縮空気が選択的に供給されるようになる。一方、上記噴出管１０のエアノズル９には、前記エア源１７に対して第１のエアタンク１８と並列に設置した第２のエアタンク２２からエア配管２３を通じて圧縮空気が供給されるようになっている。このエア配管２３には圧力調整弁２４と開閉弁２５とが介装されており、エアノズル９には、開閉弁２５の操作により圧力調整弁２４で設定された所定圧の圧縮空気が供給されるようになる。なお、各圧力タンク２、３の上部蓋２ｂ、３ｂには排気弁２６、２７を有する排気管２８、２９がそれぞれ付設されている。
【００１３】
ここで、上記各回転切出装置５、６は、図５に示すように、圧力タンク２、３の軸に直交する方向に軸線を延ばした筒状のケーシング３０と、このケーシング３０の軸線上に位置して、該ケーシング３０の左右端板に回転可能に支持された回転軸３１と、この回転軸３１の周りに放射状に配置され回転軸３１と一体に回転する複数枚（ここでは、８枚）の回転翼３２とを備えている。そして、ケーシング３０から引出された回転軸３１の一端部にはスプロケット３３（図３）が取付けられており、回転軸３１は、そのスプロケット３３に別途設けたモータ（図示略）の回転をチェーン（図示略）を介して受けることで、所定の回転速度で回転するようになっている。各回転翼３２は、それぞれの先端部に接合したゴム板３４をケーシング３０の内周面に摺接させながら回転するようになっており、これによりケーシング３０内には、その内周面と相隣接する回転翼３２とで協働して断面三角形状の密閉の収納空間Ｓが画成されている。各圧力タンク２、３内の改良材は、前記収納空間Ｓが上方に開放されると同時にその中に入り込み、回転軸３１と一体に回転する回転翼３２の回転に応じて、ケーシング３０の内周に沿って上方から下方へ移送され、開閉弁７、８に向けて順次落下する。すなわち、各回転切出装置５、６は、各圧力タンク２、３内の改良材を一定量ずつ切出す定量切出しの機能を有しており、したがって、その回転翼３２（回転軸３１）の回転速度を変えることで、各圧力タンク２、３から噴出管１０側へ送る改良材の供給量（時間当り供給量）を任意制御できることになる。
【００１４】
一方、上記各開閉弁７、８は、図３に示すように、球形をなすケーシング３５と、両端部に一体成形した口金３６を介して該ケーシング３５内に嵌合固定されたゴムスリーブ３７とを備えている。ケーシング３５とゴムスリーブ３７との間は圧力室３８として構成されており、この圧力室３８にはケーシング３５に設けたエアポート３９を通じてエアタンク（図示略）から圧縮空気が給排されるようになっている。このような開閉弁７、８においては、エアポート３９を通じてケーシング３５内に所定圧の圧縮空気を供給すると、前記ゴムスリーブ３７が、図３に破線にて示すように縮径して、前記切出装置５、６と集合管１１とを結ぶ管路を完全に遮断する。なお、このようなゴム伸縮式の開閉弁７、８は、一般に市販されており、本実施の形態においては、上記サイロ１２と各圧力タンク２、３とを接続する供給管１３、１４中の開閉弁１５、１６にも、これを同じものを用いている。
【００１５】
さらに、上記噴出管１０は、図３に示すように、前記エアノズル９を設けた本体部４０と、Ｌ字形の噴出ノズル４１を内装したノズル部４２とからなっている。本体部４０とノズル部４２とは相互に連結されて、前記集合管１１と輸送管１との間に介装されている。噴出ノズル４１は、その先端部が絞られて輸送管１の中心部まで深く挿入されると共に、その噴出口を輸送管１内における土砂の輸送方向Ａへ指向させている。
【００１６】
本実施の形態において、各圧力タンク２、３には、図１に示すように、改良材がほぼ満杯になっていることを検知する上限センサ４３と、改良材がほぼ空になったことを検知する下限センサ４４とが設置されている。また、各圧力タンク２、３にはタンク内圧力を検出する圧力センサ４５が、輸送管１にはその内部圧力を検出する圧力センサ４６がそれぞれ設置されており、これらセンサ４３、４４、４５、４６の信号は、図示を略す制御装置へ送出されるようになっている。前記制御装置は、各センサ４３〜４６からの信号に基いて、上記各配管系の各種弁７，８、１５，１６、２１ａ，２１ｂ、２５、２６，２７の作動、回転切出装置５、６の運転並びにその回転数を制御するようになっている。
【００１７】
以下、上記のように構成した装置による輸送管１中への改良材の供給方法について説明する。
輸送管１内を空気圧送される土砂はプラグ流を形成しており、このプラグ流によって輸送管１内の圧力は、図６に示すようにパルス状に変化している。そこで、本実施の形態においては、この輸送管１内の圧力変化を圧力センサ４６により検出し、この検出信号を制御装置に取込んでその平均圧力にほぼ等しい圧力Ｐ_S の圧縮空気を各圧力タンク２、３に導入するようにしている。また、改良材としては、セメント系固化材を用いるものとするが、これに代えて石灰系固化材や石炭灰などの含水比調整材を用い、また、必要に応じてこれら固化材や含水比調整材に減水剤、軽量化剤等を混入してもよい。
【００１８】
輸送管１中への改良材の供給に際しては、予めサイロ１２から二つの圧力タンク２、３に改良材を供給してこれらを満杯とし、供給管１３、１４中の開閉弁１５、１６を閉じておく。また、エア配管１９中の開閉弁２１ａ，２１ｂを開いて、第１のエアタンク１８から二つの圧力タンク２、３に、上記した輸送管１内の平均圧力にほぼ等しい圧力Ｐ_S の圧縮空気を供給し、圧力タンク２、３内を加圧状態としておく。そして、噴出管１０に付設したエアノズル９に第２のエアタンク２２から圧縮空気を圧送し、この状態のもと、先ず二つの圧力タンク２、３のうちの一方、例えば左側（Ｌ側）の圧力タンク２下の回転切出装置５を運転させる。なお、この時、右側（Ｒ側）の圧力タンク３下の開閉弁８は閉じておく。この回転切出装置５の運転開始によりＬ側の圧力タンク２内の改良材は回転翼３２によって連続に切出され、その下方の開閉弁７から集合管１１を経て噴出管１０内に落下し、エアノズル９からの圧縮空気の圧力を受けて噴出管１０の噴出ノズル４１から輸送管１内に高速高圧で噴出する。
【００１９】
この時、改良材は、輸送管１の中心付近に噴出するので、輸送管１内を空気圧送されている土砂に効率よく混入する。しかも、噴出管１０は、その噴出ノズル４１の先端側を絞っているので、その先端開口部内の圧力がより一層高まり、その先端開口が土砂の輸送方向Ａへ指向していることと相まって、輸送管１内の土砂の噴出管１０内への逆流が抑制され、噴出管１０の管壁に土砂が固化堆積することもなく、噴出管１０の恒久的な使用が保証される。
【００２０】
このようにして、輸送管１内を空気圧送される土砂に改良材が連続に供給され、Ｌ側の圧力タンク２内の改良材が次第に減少する。そして、下限センサ４４により該圧力タンク２内が空になったことが検出されると、該圧力タンク２下の回転切出装置５の運転が停止されると共に、その下の開閉弁７が閉じられる。これと同時に、Ｒ側の圧力タンク３下の回転切出装置６が運転を開始すると共にその下の開閉弁８が開く。これにより、今度は、Ｒ側の圧力タンク３内の改良材が回転切出装置６により連続に切出され、その下方の開閉弁８から集合管１１を経て噴出管１０内に落下し、エアノズル９からの圧縮空気の圧力を受けて噴出管１０の噴出ノズル４１から輸送管１内に高速高圧で噴出する。
【００２１】
一方、改良材の供給がＬ側の圧力タンク２からＲ側の圧力タンク３に移ると同時に、エア配管１９中の開閉弁２１ａが閉じると共にＬ側の圧力タンク２の排気管２８中の排気弁２６が開き、Ｌ側の圧力タンク２内の圧縮空気が外部に排出される。そして、このＬ側の圧力タンク２内の圧力が解放されると、これに通じる供給管１３中の開閉弁１５が開き、サイロ１２からＬ側の圧力タンク２内に新たな改良材が供給され、該圧力タンク２内は再び満杯となる。その後、開閉弁１５が閉じると同時にエア配管１９中の開閉弁２１ａが開き、Ｌ側の圧力タンク２には上記圧力Ｐ_S の圧縮空気が導入されて、該圧力タンク２は待機状態となる。以降、上記Ｒ側の圧力タンク３が空になると、再びＬ側の圧力タンク２下の回転切出装置５が運転を開始し、このようにして、左右の圧力タンク２、３下の回転切出装置５、６の交互運転により、輸送管１内を空気圧送されている土砂に連続に改良材が供給される。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、圧力タンク２、３を二つ設けて、これらを切換え使用するようにしたが、この圧力タンクの数は任意であり、三つ以上設けてもよいことはもちろんである。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る土砂輸送管中への粉状改良材の供給方法および装置によれば、回転切出装置に大きな差圧がかかることがないので、その安定した回転が保証されると共に、噴出管に圧縮空気を直接供給して改良材を高圧高速で噴出させるので、その輸送管中への供給は確実となり、空気圧送中の土砂を確実に改良できる効果がある。
また、複数の圧力タンクから切出した改良材を一つの管路に集合させて、一箇所から噴出させるので、設備の集約化が可能になり、設置スペースの削減はもとより設備コストの低減を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る土砂輸送管中への粉状改良材供給装置の実施形態を模式図である。
【図２】本粉状改良材供給装置の全体構造を具体的に示す正面図である。
【図３】本粉状改良材供給装置の要部構造を具体的に示す断面図である。
【図４】本粉状改良材供給装置の全体構造を具体的に示す平面図である。
【図５】本粉状改良材供給装置の構成要素である回転切出装置の構造を示す断面図である。
【図６】輸送管内の圧力変化と圧力タンク内の圧力設定条件を示すグラフである。
【符号の説明】
１輸送管
２，３圧力タンク
４架台
５，６回転切出装置
７，８開閉弁
９エアノズル
１０噴出管
１１集合管
１２サイロ
１７エア源
１８圧力タンク用エアタンク
２０，２４圧力調整弁
２２エアノズル用エアタンク
４１噴出ノズル
４５圧力タンク内圧力センサ
４６輸送管内圧力センサ

Claims

土砂を空気圧送している輸送管中に粉状改良材を供給する方法において、前記改良材を貯留する複数の圧力タンクに前記輸送管内の平均圧力とほぼ等しい圧力を有する圧縮空気を導入し、各圧力タンク下に設けた回転切出装置の交互運転により該圧力タンク内の改良材を連続に切出し、この切出した改良材を集合管を経て噴出管に送ると共に、該噴出管内に導入した圧縮空気の圧力で前記輸送管内に噴出させることを特徴とする土砂輸送管中への粉状改良材供給方法。
土砂を空気圧送している輸送管中に粉状改良材を供給する装置において、前記改良材を貯留する複数の圧力タンクを備え、各圧力タンク下に改良材を定量切出しする回転切出装置と開閉弁とを連設し、前記各圧力タンク下の開閉弁の出口を集合管を経て前記輸送管に結合した噴出管に接続し、前記噴出管にエアノズルを付設すると共に、該エアノズルと前記圧力タンクとを各独立のエアタンクに配管接続し、前記複数の圧力タンクには、前記輸送管内の平均圧力とほぼ等しい圧力を有する圧縮空気を導入するようにしたことを特徴とする土砂輸送管中への粉状改良材供給装置。
噴出管の先端部を絞って輸送管中に導入し、その先端開口を該輸送管中のほぼ中心位置で土砂の輸送方向へ指向させたことを特徴とする請求項２に記載の土砂輸送管中への粉状改良材供給装置。