(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でチェーン係合用ローラを着脱交換自在に一対の側板間に取り付けるとともに、前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を同一円周上に沿って前記側板に形成したことを特徴とする汚泥掻寄機のスプロケット。
【請求項２】
前記一対の側板は、これと別体のボスの外周に設けたリング状の側板固定部の両側に固定してなることを特徴とする請求項１に記載の汚泥掻寄機のスプロケット。
【請求項３】
ボスの外周上にこれと別体とされた一対の側板を固定し、回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でチェーン係合用ローラを着脱交換自在に一対の側板間に取り付けるとともに、前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を同一円周上に沿って前記側板に形成したスプロケットと、複数のセグメントを回転節により連結して形成されるチェーン本体の前記各セグメントの内面に係合段部を形成し前記スプロケットへの巻掛けを可能としたチェーンとを有してなることを特徴とする汚泥掻寄機の掻寄板送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥掻寄機のスプロケットおよび掻寄板送り装置にかかり、特に下水処理場または浄水場で使用される汚泥掻寄機のプラスチック製スプロケットホイールとこれを使用した掻寄板送り装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に下水処理場や浄水場においては、泥土や土砂が混入している流入水を一旦沈澱槽に導入し、ここで流入水に含まれている泥土や土砂を沈澱させ分離するようにしている。そして沈殿した汚泥は、沈澱槽底部に設置した汚泥掻寄機によって沈澱槽底部の一側部に設けた汚泥ピット内に集泥した後、沈澱槽外へ排出し処理するようにしている。
【０００３】
図５にリンクベルト式汚泥掻寄機の構成を示す。汚泥掻寄機１００では、駆動装置１０１の回転力を駆動チェーン１０２に伝達して、駆動スプロケット１０３を回転させる。駆動スプロケットの回転力は、駆動軸１０４を介して両端の主務スプロケット１０５，１０５を回転させる。主務スプロケットには、複数の掻寄板（フライト）１０７を具備した２条の主務チェーン１０６，１０６が巻き回されている。主務スプロケットの回転にともなってフライト１０７がチェーンに送られて移動し、テールスプロケット１１２により方向転換した後は池底を矢印１１０の方向へ移動し、池底に沈殿した汚泥を掻き寄せて汚泥ピット１１１に送り込む。さらにフライト１０７は池壁に取り付けられた従動軸１０９先端の従動スプロケット１０８により上方に方向転換して、１サイクルが完了する。
【０００４】
汚泥掻寄機のスプロケットおよびチェーンはかつて金属製であったが、水中で使用するため錆が発生して早期の交換を必要とする場合があった。そこで最近の汚泥掻寄機用スプロケットは、超高分子量ポリエチレン等のプラスチックを主な材料として、かつての金属製スプロケットと同様の歯形構造に形成されている（図５参照）。またこれら汚泥掻寄機のスプロケットに対応するチェーンも、ポリエステル等のプラスチックを主な材料として、かつての金属製チェーンと同様のローラチェーン構造に形成されている（図６参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし金属材料に比べプラスチック材料は強度が低く、歯形構造を採用する以上歯幅を厚くしても強度を上げるには限界があり、スプロケットの歯が破損するという問題があった。またチェーンについても、ローラチェーン構造を採用する以上リンクの高さや厚さを増加しても強度を上げるには限界があり、チェーンが破断するという問題があった。
【０００６】
また据付工事時にスプロケットの面倒れがあると、フライトが蛇行して汚泥の掻き寄せが充分にできないという問題があった。加えてスプロケットの面倒れ部分の歯とチェーンとが強く接触し、歯およびチェーンの偏摩耗量が大きくなるという問題があった。
【０００７】
さらに部品交換の際には、歯が摩耗したスプロケット全体を交換することになるが、スプロケットは汚泥掻寄機ごとに大きさがまちまちで汎用性がなく、部品交換費用が高いという問題があった。また主務スプロケットを交換する場合、駆動軸を汚泥掻寄機から取り外さないと主務スプロケットを交換することができず、交換作業が繁雑であるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に着目し、高い強度を有し、なおかつ摩耗量の少ない汚泥掻寄機のスプロケットおよびチェーンの提供を目的とする。また据付工事時に面倒れが発生せず、部品交換費用を低減し、なおかつ部品交換作業の容易な汚泥掻寄機のスプロケットの提供を目的とする。さらに上記のような特徴を有する汚泥掻寄機の掻寄板送り装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚泥掻寄機のスプロケットは、回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でチェーン係合用ローラを着脱交換自在に一対の側板間に取り付けるとともに、前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を同一円周上に沿って前記側板に形成した構成とした。
【００１０】
上記構成において、前記一対の側板は、これと別体のボスの外周に設けたリング状の側板固定部の両側に固定する構成とした。
【００１１】
一方、本発明に係る汚泥掻寄機の掻寄板送り装置は、ボスの外周上にこれと別体とされた一対の側板を固定し、回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でチェーン係合用ローラを着脱交換自在に一対の側板間に取り付けるとともに、前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を同一円周上に沿って前記側板に形成したスプロケットと、複数のセグメントを回転節により連結して形成されるチェーン本体の前記各セグメントの内面に係合段部を形成し前記スプロケットへの巻掛けを可能としたチェーンとを有する構成としている。
【００１２】
【作用】
スプロケットのローラとチェーンの係合段部とが係合するので、ローラ取付ボルトの軸方向に垂直な断面が駆動力を支えることになってスプロケットの強度が増加するとともに、セグメント各部の断面を充分に確保できチェーンの強度が増加する。またローラに幅広く係合段部が係合するので係合圧力が下がり、ローラと係合段部とがこすれ合う際の摩擦力が減少して、スプロケットおよびチェーンともに摩耗量が減少する。
また、ローラを一対の側板間に取り付けたので、側板に垂直な方向の強度が増加して、据付工事時に面倒れが発生しない。
【００１３】
さらに、スプロケットのローラとチェーンの係合段部とが係合するので、摩耗による部品交換が必要なのはローラであり、部品に汎用性を持たせることができるから部品交換費用が低減できるとともに、ローラ取付ボルトを取り外すだけで交換することができるから部品交換作業が容易となる。
【００１４】
加えて、複数のローラ取付孔を穿設するので、当初のローラ取付孔が摩耗して使用できなくなった場合でも、別のローラ取付孔を使用することによって汎用性のない側板を交換する必要がなくなり、部品交換費用が低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
最初にスプロケットについて説明する。図２にスプロケットの説明図を示す。同図（１）はＡ−Ａ線断面図であり、同図（２）は側面図である。本実施形態にかかるスプロケットは、駆動軸にはめ合わされるボスの外周上に一対の側板を固定し、各側板の回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でローラ取付孔を形成し、前記ローラ取付孔にスリーブを挿入した後、チェーン係合用ローラをローラ取付ボルトにより着脱交換自在に前記側板間に取り付け、さらに前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を前記側板に形成したものである。そして上記スプロケットの外周には、後述するチェーンがその係合段部と前記ローラとを係合させた上で巻掛けられ、駆動力が相互に伝達される。以下には主に主務スプロケットに使用する場合を例に製造方法および使用方法を説明するが、駆動スプロケット、従動スプロケットおよびテールスプロケットに使用する場合も、同様の方法で製造および使用できる。
【００１６】
最初にボス１２および側板１６について説明する。スプロケットの中心部にはボス１２を設置する。ボスはプラスチック材料によりパイプ形状に形成する。その内径および軸方向の長さは、図５に示す従来のスプロケット１２０のボス部と同じ寸法に形成し、従来のスプロケットからの取り換えを容易にする。一方ボス１２の外周には、プラスチック材料により形成した一対の側板１６を取り付ける。そのため、ボス１２の外周面上の軸方向中央部に、リング状の側板固定部１３を形成する。側板固定部には、ボスの軸方向と平行に側板固定部を貫通する側板取付孔１３ａを、等間隔に８個程度穿設する。一方側板の対応する位置にも取付孔１６ａを穿設して、側板取付ボルト１８により両者を貫通した上で、ナット１９により固定する。上記のように一対の側板１６を側板固定部１３の両端に固定することで、側板１６，１６の間隔を一定に保持する。なお側板間隔を広くすれば、後述するスプロケットのローラとチェーンの係合段部との接触部分が広がり、摩耗量を減少させることができる。また、上記はボス１２および一対の側板１６を別体としたが、一体に形成してもよい。
【００１７】
次にローラ取付孔２２、２３ａ、２３ｂについて説明する。各側板１６の回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でローラ取付孔２２を１０個程度穿設する。さらに各ローラ取付孔２２から円周方向に一定ピッチずらして、同じ内径を有する別のローラ取付孔２３ａ、２３ｂを、各１０個程度穿設する。各ローラ取付孔２２、２３ａ、２３ｂは、側板１６の中心２０からの距離が一定となるように穿設する。また各側板１６は、それぞれの各ローラ取付孔が対向するように、ボス１２上に固定する。なお主務スプロケット、駆動スプロケット、従動スプロケットおよびテールスプロケット等使用する部位が異なっても、各ローラ取付孔２２は一定ピッチ間隔に形成して、チェーンを構成するセグメントが共用できるようにする。
【００１８】
次にスリーブ２４、ローラ２６およびローラ取付ボルト２８について説明する。各ローラ取付孔２２には、プラスチック材料により形成したスリーブ２４を挿入する。スリーブ２４は、パイプ部２４ａとその一方端部にのみ形成したフランジ部２４ｂとからなる。スリーブは、フランジ部２４ｂが側板１６の外側となるように、ローラ取付孔に設置する。さらに一対の側板１６の間にはローラ２６を配置する。ローラ２６はプラスチック材料により形成され、パイプ部２６ａとその両端に形成したフランジ状のつば部２６ｂからなる。パイプ部２６ａの長さは、後述するセグメント４１の幅より若干長くする。つば部２６ｂは内周部から外周部にかけてその厚さを減少させてテーパ状に形成し、内周部がパイプ部に係合するセグメント４１の蛇行を規制するとともに、外周部はセグメントとの摩擦を生じないようにする。なお、ローラ２６のつば部２６ｂを廃止して一対の側板１６の間隔全体にわたってパイプ部２６ａを形成すれば、セグメント４１の幅を側板間隔全体にまで広げることができ、相互の接触部分がさらに大きくなって、後述するようにより摩耗量を減少させることができる。そして対向するスリーブ２４の貫通孔、およびローラ２６の貫通孔に、金属製のローラ取付ボルト２８が挿入され、座金２８ａおよび２９ａを挟んだ上でナット２９により固定する。このような固定方法を採用することにより、ローラは着脱交換自在に取り付けられる。なお、ローラ２６の内径はローラ取付ボルト２８の外径よりも若干大きく形成し、ローラ取付ボルト外周上で摺動可能に設置する。また両スリーブ２４のフランジ部２４ｂが側板の外側に設置されているので、ローラ取付ボルトで固定することにより両スリーブが軸方向に固定される。
【００１９】
次にチェーンについて説明する。図３にチェーンの説明図を示す。同図（１）は平面図であり、同図（２）は側面図である。本実施形態に係るチェーンは、複数のセグメントを回転節により連結して形成するとともに、前記各セグメントの内面に係合段部を形成したものである。そして上記チェーンは、その係合段部と前記スプロケットの前記ローラとを係合させた上で前記スプロケットの外周に巻掛けられ、駆動力が相互に伝達される。
【００２０】
最初にチェーン４０を構成するセグメント４１について説明する。セグメント４１はプラスチック材料によって形成する。セグメントの長手方向中央部には係合段部４２を形成する。この係合段部は、スプロケット外周に設置したローラ２６のパイプ部２６ａに係合する部分であり、係合段部４２の高さは、ローラのパイプ部２６ａの外周半径と同程度とする。また係合段部４２はセグメント４１の幅全体にわたって形成し、セグメント４１全体の幅は、ローラ２６のつば部２６ｂと干渉しないように、パイプ部２６ａの長さより若干短くする。一方、セグメント４１の長手方向の一端には、幅方向中央部を長手方向に突出させた上で幅方向に貫通孔４４ａを穿設し、連結部４４を形成する。さらに他端には、幅方向両端部を長手方向に突出させた上でそれぞれ幅方向に貫通孔４５ａを穿設し、連結部４５を形成する。セグメント４１の長手方向の長さは、後述するように各セグメントの連結部を連結した場合に、係合段部４２相互の間隔がローラのピッチ間隔と等しくなるような長さとする。
【００２１】
次に、上記のように形成した各セグメント４１を回転節により連結することによって、チェーンを形成する。その際、各セグメントの係合段部が内面側となるように連結する。具体的な連結方法は、あるセグメントにおける連結部４５の幅方向中央部に、他のセグメントにおける連結部４４を挿入した上で、両者の貫通孔４４ａ，４５ａにピン４６を貫通して連結する。ピンは、少なくとも貫通孔４４ａ，４５ａのいずれか一方との間で摺動可能とする。
【００２２】
次に、上記のように形成した汚泥掻寄機のスプロケットおよびチェーンの使用方法について説明する。図４に示す汚泥掻寄機において、図５に示す従来のスプロケットおよびチェーンを、図１に示す本発明に係るスプロケットおよびチェーンに取り換えて使用する。具体的には、必要に応じて汚泥掻寄機各部を分解した上で従来のチェーンおよびスプロケットを取り外し、本実施形態に係るスプロケットを装着し、予め長さを調整しておいたチェーンを巻掛けて装着した後、分解した汚泥掻寄機各部を組み立てる。その際チェーンとスプロケットの係合方向に注意する。図１に本発明に係るスプロケットおよびチェーンの係合状態の説明図を示す。チェーンの駆動力をスプロケットに伝達する場合、図１の係合状態では、チェーンの矢印２方向の駆動力はスプロケットに矢印３のように伝達されるが、チェーンの矢印５方向の駆動力は矢印４のようには伝達されない。スプロケットの駆動力をチェーンに伝達する場合は、逆の結果となる。さらにチェーンの外面側には汚泥を掻き寄せるための掻寄板（フライト）を一定ピッチ間隔で固定する。なお、その他の汚泥掻寄機の構成および運転方法は、従来の技術に述べた事項と同じである（図４参照）。
【００２３】
次に強度向上作用について説明する。図５に示す従来のスプロケット１２０において強度上問題となるのは、プラスチック製の歯１２２の付け根部断面である。一方本実施形態に係るスプロケットにおいては、ローラ２６に対しチェーンの係合段部４２が係合して駆動力を伝達するから、強度上問題となるのは金属製のローラ取付ボルト２８の軸方向に垂直な断面である。従って材料面の強度増加だけでなく、問題となる断面の面積が広くなり、両面においてスプロケットの強度を向上させることができる。
【００２４】
図５に示す従来のチェーン１３０において強度上問題となるのは、プラスチック製のリンク１３２の連結方向に垂直な断面である。一方本実施形態に係るチェーンにおいて強度上問題となるのは、セグメントの連結方向に垂直な断面のうち面積が最小となる、連結部４４、４５における断面である。本実施形態に係るチェーンはプラスチック製であるため材料面での強度増加はないが、問題となる断面の面積が広くなり、形状面でチェーンの強度を向上させることができる。
【００２５】
次に摩耗量の減少作用および据付工事時の面倒れ防止作用について説明する。図５に示す従来のスプロケット１２０および１３０においては、歯１２２とローラ１３４とが接触して駆動力を伝達するが、相互の接触部分が小さく大きな圧力がかかることから、接触部分での摩耗の進行が早い。これに対し本実施形態に係るスプロケット１０およびチェーン４０では、ローラ２６のパイプ部２６ａとチェーンの係合段部４２とが幅方向全体で係合するため相互の接触部分が大きく、接触部分にかかる圧力が小さくなり、ローラと係合段部とがこすれ合う際の摩擦力が減少して、摩耗の進行が遅くなる。従って単位時間あたりの摩耗量を減少させることができる。なお上述したように、ローラ２６のつば部２６ｂを廃止して一対の側板１６の間隔全体にわたってパイプ部２６ａを形成する一方、セグメント４１および係合段部４２の幅を側板間隔全体にまで広げれば、相互の接触部分がさらに大きくなり、より摩耗量を減少させることができる。
【００２６】
また本実施形態に係るスプロケットは、一対の側板の中心部をボスに固定し、一方外周部には複数のローラ取付ボルトを設置しているから、スプロケット幅方向の剛性が高くなり、据付工事時に面倒れが発生しない。従って、スプロケットおよびチェーンが面倒れにより強く接触することがなくなり、これらの摩耗量を減少させることができる。さらにはフライトが蛇行することなく、汚泥を充分に掻き寄せることができる。なお、据付工事時にスプロケットの芯ずれが発生し、スプロケットおよびチェーンが一部で強く接触する場合でも、従来のスプロケットおよびチェーンより接触圧力が低減されていることから、摩耗量を減少させることができる。
【００２７】
次にスプロケットの部品交換費用の低減作用および部品交換作業の容易化作用について説明する。図５に示す従来のスプロケット１２０では、上記のように歯１２２が摩耗した場合、スプロケット全体を交換する。ところがスプロケットは汚泥掻寄機ごとに大きさがまちまちで汎用性がなく、部品の交換費用が高い。一方本実施形態に係るスプロケット１０において、摩耗による部品交換が必要となるのは、第１にローラ２６、第２にスリーブ２４である。これらは大きさの異なるスプロケットにおいても同じものを使用することができ、汎用性を持たせることができるから、部品交換の費用が低減できる。
【００２８】
また従来の主務スプロケットを交換する場合には、駆動軸を汚泥掻寄機から取り外さないと主務スプロケットを交換することができない。しかし本実施形態における主務スプロケットに設置されたローラ２６やスリーブ２４を交換する場合、これらがローラ取付ボルト２８により着脱交換自在に取り付けられていることから、駆動軸に固定されたボス１２およびボスに固定された側板１６を取り外すことなく、ローラ取付ボルト２８を取り外すだけでこれらの交換ができる。従って、部品交換作業が容易になる。
【００２９】
さらに上記に加えて、第３にローラ取付孔２２の摩耗による側板１６の交換が考えられる。本実施形態ではスリーブが設置されるため、ローラ取付孔が摩耗して使用不可能となることはほとんどないが、長年の使用によりローラ取付孔が使用不能になることも一応考えられる。しかし本実施形態では、側板に複数のローラ取付孔２３ａ、２３ｂが穿設され、これらはすべて側板の回転中心からの距離が等しいから、汚泥掻寄機の他の部分に変更を加えることなく直ちに別のローラ取付孔２３ａ、２３ｂを使用することができる。側板には従来のスプロケットと同様に汎用性がないが、本実施形態では側板を交換することがほとんどなくなるから、部品交換費用が低減できる。
【００３０】
以上述べたように、水中で使用する汚泥掻寄機の場合、防錆のためにプラスチック等の材料を用いてスプロケットおよびチェーンを形成するが、金属材料に比べて強度面等で問題があった。しかし本実施形態によれば、高い強度を有し、なおかつ摩耗量の少ないスプロケットおよびチェーンが提供でき、また据付工事時に面倒れが発生せず、部品交換費用を低減し、なおかつ部品交換作業の容易なスプロケットが提供できるので、プラスチック等の材料を用いた場合でも強度面等の問題点を解決でき、なおかつ金属材料にない防錆性能をも発揮しうる汚泥掻寄機のスプロケットおよびチェーンが提供できる。さらには上記のような特徴を有する汚泥掻寄機の掻寄板送り装置が提供できる。なお、以上にはプラスチック材料を用いてスプロケットおよびチェーンを形成する場合について述べたが、水中での物性変化が小さいその他の材料を用いて形成してもよい。また水中での物性変化が大きい材料で形成し、形成後に物性変化を防止するための表面処理をしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
ボスの外周上にこれと別体とされた一対の側板を固定し、回転中心から同一円周上に一定ピッチ間隔でチェーン係合用ローラを着脱交換自在に一対の側板間に取り付けるとともに、前記ローラの取付位置を円周方向に一定ピッチずらし得るように複数のローラ取付孔を同一円周上に沿って前記側板に形成したスプロケットと、複数のセグメントを回転節により連結して形成されるチェーン本体の前記各セグメントの内面に係合段部を形成し前記スプロケットへの巻掛けを可能としたチェーンとを有する構成としているので、高い強度を有し、なおかつ摩耗量が少なく、据付工事時に面倒れが発生せず、部品交換費用を低減し、なおかつ部品交換作業の容易な汚泥掻寄機の掻寄板送り装置が提供できる。特に、側板のローラ取付孔が摩耗した場合、側板の交換をすることが不要となる。側板に取付位置変更用の複数のローラ取付孔（２３ａ、２３ｂ）が穿設され、これらはすべて側板の回転中心からの距離が等しいから、汚泥掻寄機の他の部分に変更を加えることなく直ちに別のローラ取付孔（２３ａ、２３ｂ）を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスプロケットとチェーンの係合状態の説明図である。
【図２】スプロケットの説明図であり、（１）はＡ−Ａ線断面図であり、（２）は側面図である。
【図３】チェーンの説明図であり、（１）は平面図であり、（２）は側面図である。
【図４】リンクベルト式汚泥掻寄機の説明図である。
【図５】従来のスプロケットの説明図であり、（１）は側面図であり、（２）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】従来のチェーンの説明図であり、（１）は平面図であり、（２）は側面図である。
【符号の説明】
２，３，４，５………矢印、１０………スプロケット、１２………ボス、
１３………側板固定部、１３ａ………側板取付孔、１６………側板、
１６ａ………取付孔、１８………側板取付ボルト、１９………ナット、
２２………ローラ取付孔、２３ａ，２３ｂ………ローラ取付孔、
２４………スリーブ、２４ａ………パイプ部、２４ｂ………フランジ部、
２６………ローラ、２６ａ………パイプ部、２６ｂ………つば部、
２８………ローラ取付ボルト、２８ａ，２９ａ………座金、２９………ナット、
４０………チェーン、４１………セグメント、４２………係合段部、
４４………連結部、４４ａ………貫通孔、４５………連結部、
４５ａ………貫通孔、４６………ピン、
１００………汚泥掻寄機、１０１………駆動装置、１０２………駆動チェーン、
１０３………駆動スプロケット、１０４………駆動軸、
１０５………主務スプロケット、１０６………主務チェーン、
１０７………フライト、１０８………従動スプロケット、１０９………従動軸、
１１０………矢印、１１１………汚泥ピット、
１２０………スプロケット、１２２………歯、
１３０………チェーン、１３２………リンク、１３４………ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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