(57)【要約】【課題】砂流入量或いは沈砂量に関係なく、水中ポンプによる含砂率を一定に制御して吸い上げ、かつ流入する多量の土砂によっても埋没にて吸い上げ不能とならないようにして信頼性を向上するとともに、含砂率制御によるポンプ閉塞防止と後段機器の信頼性を向上するようにした水中サンドポンプを提供すること。【解決手段】ケーシング２の下方に筒状の埋設防止槽３を配設し、この埋設防止槽３に、上澄水と空気を吸引させる吸込管４を接続するとともに、インペラー１の回転軸から埋設防止槽３の下方に、先端内部に下降流を発生させるスクリュー５１を備え、かつ埋設防止槽３からケーシング２内に連通する開口５２を周面に備えた攪拌パイプ５を回転可能に延設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラーとそのケーシングを備えた水中サンドポンプにおいて、ケーシングの下方に筒状の埋設防止槽を配設し、該埋設防止槽に、上澄水と空気を吸引させる吸込管を接続するとともに、前記インペラーの回転軸から埋設防止槽の下方に、先端内部に下降流を発生させるスクリューを備え、かつ埋設防止槽からケーシング内に連通する開口を周面に備えた攪拌パイプを回転可能に延設したことを特徴とする水中サンドポンプ。
【請求項２】
前記吸込管からケーシングに通じるバイパス路を形成するとともに、ポンプの吐出量が減じたときに該バイパス路を開くゲートを設けたことを特徴とする請求項１記載の水中サンドポンプ。
【請求項３】
ポンプの吐出管に逆止弁を設けるとともに、該逆止弁の開閉により昇降するロッドを設け、該ロッドの昇降によりバイパス路のゲートを開閉するようにしたことを特徴とする請求項２記載の水中サンドポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中サンドポンプに関し、特に、ポンプ吸い上げによる含砂率を一定に保つよう制御することで、大量の流入土砂によっても埋没しないように沈砂を効率的に吸い上げて、ポンプ埋没及び含砂率制御によるポンプ閉塞防止と後段機器の信頼性の向上を図るようにした水中サンドポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、沈砂池に溜まった砂を揚砂する方法として、水中サンドポンプが多用されている。この水中サンドポンプは、該水中サンドポンプの吸込口の近傍に配設した掘削ノズルにより掘削用の圧力水を噴射して堆積した砂を掘削し、かつ巻き上げることで、砂と水とを混合し、これを水中サンドポンプの吸込管から吸引し、水中サンドポンプ内の回転するインペラーで圧力を発生させ、所定の揚程まで揚砂するように構成されている。
【０００３】
ところで、従来の水中サンドポンプは、掘削ノズルにより堆積した砂を掘削し、巻き上げて、砂と水とを混合したものを水中サンドポンプの吸込管から吸引するようにしているため、沈砂量或いは砂流入量が多い場合は、必然的に掘削ノズルによる砂の巻き上げ量が増して該水中サンドポンプによる吸引水における砂の混合率（含砂率）が高くなり、反対に少ない場合には砂の混合率が低くなって含砂率が一定しないものとなっている。
【０００４】
このため、この水中サンドポンプにおいては、砂流入量或いは沈砂量によって水中サンドポンプによる含砂率が大きく変動し、含砂率が一定になるよう制御することができず、後段機器の信頼性を向上させることができないという問題があった。
また、掘削ノズルで堆積沈砂を切り崩す際に、周りの砂が崩れて、水中サンドポンプの吸込部に砂が大量に入り、該吸込部を閉塞するという問題があった。
さらに、降雨時などにおいて一時的に多量の土砂が一度に沈砂池内に流入してきた際に、水中サンドポンプが埋没し、揚砂不能になるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の水中サンドポンプの有する問題点に鑑み、砂流入量或いは沈砂量に関係なく、水中ポンプによる含砂率を一定に制御して吸い上げ、かつ流入する多量の土砂によっても埋没にて吸い上げ不能とならないようにして信頼性を向上するとともに、含砂率制御によるポンプ閉塞防止と後段機器の信頼性を向上するようにした水中サンドポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の水中サンドポンプは、インペラーとそのケーシングを備えた水中サンドポンプにおいて、ケーシングの下方に筒状の埋設防止槽を配設し、該埋設防止槽に、上澄水と空気を吸引させる吸込管を接続するとともに、前記インペラーの回転軸から埋設防止槽の下方に、先端内部に下降流を発生させるスクリューを備え、かつ埋設防止槽からケーシング内に連通する開口を周面に備えた攪拌パイプを回転可能に延設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、前記吸込管からケーシングに通じるバイパス路を形成するとともに、ポンプの吐出量が減じたときに該バイパス路を開くゲートを設けることができる。
【０００８】
また、ポンプの吐出管に逆止弁を設けるとともに、該逆止弁の開閉により昇降するロッドを設け、該ロッドの昇降によりバイパス路のゲートを開閉するようにすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の水中サンドポンプによれば、インペラーとそのケーシングを備えた水中サンドポンプにおいて、ケーシングの下方に筒状の埋設防止槽を配設し、該埋設防止槽に、上澄水と空気を吸引させる吸込管を接続するとともに、前記インペラーの回転軸から埋設防止槽の下方に、先端内部に下降流を発生させるスクリューを備え、かつ埋設防止槽からケーシング内に連通する開口を周面に備えた攪拌パイプを回転可能に延設することから、インペラーを回転させると、吸込管からピット内の上澄水と空気が埋設防止槽に引き込まれるとともに、攪拌パイプの回転によってスクリューが下降流を起こし、ピット内を攪拌しながら沈砂を巻き上げ、上澄水と空気とともに攪拌パイプの開口からケーシング内に吸引し、揚砂することができる。
このとき、上澄水と共に空気を吸引するのでポンプで圧送される沈砂含有水の見かけ比重を小さくすることができ、揚砂に要する動力を低減するとともに、従来のサンドポンプでは揚砂できない程度の高含砂率でもエアリフト効果が手伝い、閉塞せずに揚砂することができる。
そして、ピット内を上澄水と空気による混気ジェット水流により常に強制攪拌しているため、揚砂中、常に一定の含砂率で揚砂することができる。
【００１０】
この場合、前記吸込管からケーシングに通じるバイパス路を形成するとともに、ポンプの吐出量が減じたときに該バイパス路を開くゲートを設けることにより、埋設防止槽内が沈砂で埋もれ、上澄水と空気を吸引できなくなっても、ポンプ吐出量の減少に応じてバイパス路のゲートを開いて、ケーシング内に上澄水と空気を導入することができる。
これにより、高含砂率の砂含有水を吸引しても、吐出管が砂で圧密されて閉塞する前にケーシング内に上澄水を供給することができ、砂濃度が自動的に薄まり閉塞することがない。
そして、上記ゲートの開放によりポンプ吐出量が回復すると、ゲートが閉じ、通常運転に復帰することができる。
また、上澄水を給水している間に、攪拌パイプの回転による攪拌とスクリューによる下降流により、埋設防止槽内の沈砂を強制的に排出することができる。
【００１１】
また、ポンプの吐出管に逆止弁を設けるとともに、該逆止弁の開閉により昇降するロッドを設け、該ロッドの昇降によりバイパス路のゲートを開閉することにより、ポンプ吐出量の減少を逆止弁とロッドの動作により伝達し、バイパス路のゲートを自動的に開閉することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の水中サンドポンプの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図５に、本発明の水中サンドポンプの一実施例を示す。
この水中サンドポンプは、インペラー１とそのケーシング２を備えるもので、ケーシング２の下方に筒状の埋設防止槽３を配設し、該埋設防止槽３に、上澄水と空気（気泡Ａとして示す）を吸引させる吸込管４を接続するとともに、前記インペラー１の回転軸から埋設防止槽３の下方に、先端内部に下降流を発生させるスクリュー５１を備え、かつ埋設防止槽３からケーシング２内に連通する開口５２を周面に備えた攪拌パイプ５を回転可能に延設している。
【００１４】
インペラー１は、水中モータ６により回転駆動し、一体に回転する攪拌パイプ５から吸い込んだ水と砂を、吐出管７を介して地上に揚砂する。
インペラー１のケーシング２の下方には、該ケーシング２よりやや小径の埋設防止槽３が同軸に設置されており、また、ケーシング２の下部壁２１には、攪拌パイプ５が回転可能に嵌挿されている。
なお、本実施例では、インペラー１の回転数を４００〜５００ｒｐｍと遅くすることにより、インペラー１の摩耗を少なくするとともに、図５に示すように、ケーシング２に１箇所、カバー２３付きの窓部２２を設けることにより、インペラー１の摩耗状況を確認できるようにしている。また、図５（ｂ）に示すように、インペラー１はボルト付けとし、ケーシング２下部を分解することにより、インペラー１のみを取り外して容易に交換することができる。
【００１５】
埋設防止槽３は、円筒状を呈し、周囲の砂溜まりが崩れて攪拌パイプ５の開口５２が埋まるのを防止する。
埋設防止槽３には、その周壁を貫通するように吸込管４が接続されており、吸込管４の上部には、上澄水取入口４３と空気取入口４４とが設けられている。
【００１６】
吸込管４には、ケーシング２に通じるバイパス路４１が形成されており、該バイパス路４１には、ポンプの吐出量が減じたときにバイパス路４１を開くゲート４２が設けられている。
ゲート４２は、図３〜図４に示すように、ポンプの吐出管７に配設された逆止弁８により開閉するように設けられている。すなわち、逆止弁８の軸８１の回動により昇降するロッド８２を設けるとともに、該ロッド８２の先端部にゲート４２を固定し、ポンプ吐出量が正常で逆止弁８が全開のときにゲート４２が閉じ、ポンプ吐出量が大きく減少し逆止弁８が閉じたときにゲート４２が開くように構成している。
なお、ロッド８２は、リンク機構８３を介して逆止弁８の軸８１と接続されており、ウェイト８４により下方向に付勢されている。
【００１７】
攪拌パイプ５は、図１〜図２に示すように、インペラー１の回転軸から埋設防止槽３の下方に延設されており、水中モータ６によりインペラー１と同回転数で同方向に回転し、埋設防止槽３内を攪拌する。
攪拌パイプ５の中空の先端内部には、攪拌パイプ５の回転により下降流を発生させるスクリュー５１が配設されており、また、埋設防止槽３からケーシング２にかけての部位には、攪拌パイプ５の内部を介して埋設防止槽３からケーシング２内に連通する開口５２が形成されている。
攪拌パイプ５のスクリュー５１は、図２に示すように、埋設防止槽３内が沈砂Ｓで埋もれたときに、攪拌パイプ５の開口５２下部から沈砂Ｓを吸い込んで、先端部から強制的に排出することができる。
【００１８】
次に、本実施例の水中サンドポンプの動作を説明する。
水中モータによりインペラー１を回転させると、図１に示すように、吸込管４からピット内の上澄水と空気が埋設防止槽３に引き込まれるとともに、攪拌パイプ５の回転によってスクリュー５１が下降流を起こし、ピット内を攪拌しながら沈砂を巻き上げ、上澄水と空気とともに攪拌パイプ５の開口５２からケーシング２内に吸引し、揚砂される。
このとき、上澄水と共に空気を吸引するのでポンプで圧送される沈砂含有水の見かけ比重を小さくすることができ、揚砂に要する動力を低減するとともに、従来のサンドポンプでは揚砂できない程度の高含砂率でもエアリフト効果が手伝い、閉塞せずに揚砂することができる。
そして、ピット内を上澄水と空気による混気ジェット水流により常に強制攪拌しているため、揚砂中、常に一定の含砂率で揚砂することができる。
【００１９】
従来のサンドポンプは、含砂率１０％の沈砂含有水で見かけ比重が１．３程度となり、比重１．０の清水時と比べて動力が１０〜１５％大きくなるが、本実施例のように空気を入れることにより、同含砂率でもエアリフト効果により沈砂含有水の見かけ比重を小さくすることが可能となり、清水時と比べても動力の増加が少ない。
また、従来のサンドポンプは、回転数を速くし、ケーシング２内で渦流れを発生させることで揚水するようにしているため、本実施例のように空気を吸引するとケーシング２内で滞留を起こし、吸込側が負圧にならないために揚水不能となるが、本実施例のポンプは回転数を落とすことで空気を吸引してもケーシング２内で滞留することがなく、揚水不能となることがない。
【００２０】
また、本実施例の水中サンドポンプは、埋設防止槽３を付設することで沈砂で埋没しにくい構造としているが、図２に示すように、万が一、大量の沈砂Ｓがピット内に入ることにより、埋設防止槽３内が沈砂Ｓで埋もれ、吸込管４から上澄水と空気を吸引できなくなっても、ポンプ吐出量の減少が逆止弁８を閉じ方向に作用してバイパス路４１のゲート４２を開き、ケーシング２内に上澄水と空気を導入することができる。
これにより、高含砂率の砂含有水を吸引しても、吐出管７が砂で圧密されて閉塞する前にケーシング２内に上澄水を供給することができ、砂濃度が自動的に薄まり閉塞することがない。
そして、上記ゲート４２の開放によりポンプ吐出量が回復すると、逆止弁８が開いてゲート４２が閉じ、自動的に通常運転に復帰することができる。
また、上澄水を給水している間に、攪拌パイプ５の回転による攪拌とスクリュー５１による下降流により、埋設防止槽３内の沈砂Ｓを強制的に排出することができる。
【００２１】
なお、本発明の水中サンドポンプによるポンプ閉塞防止メカニズムの概要を図６及び図７に示す。
【００２２】
以上、本発明の水中サンドポンプについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の水中サンドポンプは、含砂率を一定に制御して吸い上げるとともに、埋没による吸い上げ不能を防止するという特性を有していることから、沈砂池に設置する水中サンドポンプの用途に好適に用いることができるほか、例えば、汚泥の汲み上げや海洋浚渫、工場廃液輸送、生コン残処理、河川泥排出等の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の水中サンドポンプの一実施例を示す一部断面正面図である。
【図２】埋設防止槽内が沈砂で埋もれたときの動作を示す断面図である。
【図３】バイパス路のゲートの開閉動作を示す断面図である。
【図４】（ａ）はバイパス路とゲート付近を示す横断面図、（ｂ）はゲートを開閉する逆止弁付近を示す断面図である。
【図５】ケーシングを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は要部の断面図である。
【図６】本発明の水中サンドポンプによるポンプ閉塞防止メカニズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明の水中サンドポンプによるポンプ閉塞防止メカニズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１    インペラー
２    ケーシング
２１  下部壁
３    埋設防止槽
４    吸込管
４１  バイパス路
４２  ゲート
４３  上澄水取入口
４４  空気取入口
５    攪拌パイプ
５１  スクリュー
５２  開口
６    水中モータ
７    吐出管
８    逆止弁
８１  軸
８２  ロッド
８３  リンク機構
８４  ウェイト
Ａ    気泡
Ｓ    沈砂
【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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【図７】
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