(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ようにし、かつ含砂率制御によるポンプ閉塞防止、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】フロート２により浮沈可能に支持したポンプ本体１下部に、周囲及び底部からの吸水を可能とするよう箱形をした埋没防止板５を配設し、集砂ピットＳ１に沈降する沈砂Ｓａを掘削し、ポンプ本体１にて吸引可能なように巻き上げるようにした掘削ノズル７を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体下部に、周囲及び底部からの吸水を可能とするよう箱形をした埋没防止板を配設し、集砂ピットに沈降する沈砂を掘削し、ポンプ本体にて吸引可能なように巻き上げるようにした掘削ノズルを配設したことを特徴とする水中サンドポンプ。
【請求項２】
含砂率が設定値になるよう、ポンプ本体による含砂率の増減に応じてポンプ本体を浮沈させるようにし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】
フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体を、定位置にて浮沈するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の水中サンドポンプ。
【請求項４】
ポンプ本体の上方に、沈砂が堆積しない形状とした屋根を配設したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の水中サンドポンプ。
【請求項５】
ポンプ本体による含砂率が設定値の時のポンプ吐出量と、集砂用水量とが等しくなるよう調整するようしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４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、沈砂池内に流入或いは堆積する沈砂量に関係なく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して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、並びに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から、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ないので、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、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、水中サンドポンプ本体が埋没し、揚砂不能と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ようにし、かつ含砂率制御によるポンプ閉塞防止、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、フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体下部に、周囲及び底部からの吸水を可能とするよう箱形をした埋没防止板を配設し、集砂ピットに沈降する沈砂を掘削し、ポンプ本体にて吸引可能なように巻き上げるようにした掘削ノズルを配設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、含砂率が設定値になるよう、ポンプ本体による含砂率の増減に応じてポンプ本体を浮沈させるように構成することができる。
【０００８】
また、フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体を、定位置にて浮沈するように構成することができる。
【０００９】
また、ポンプ本体の上方に、沈砂が堆積しない形状とした屋根を配設することができる。
【００１０】
また、この場合において、ポンプ本体による含砂率が設定値の時のポンプ吐出量と、集砂用水量とが等しくなるよう調整するよう構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水中サンドポンプによれば、フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体下部に、周囲及び底部からの吸水を可能とするよう箱形をした埋没防止板を配設し、集砂ピットに沈降する沈砂を掘削し、ポンプ本体にて吸引可能なように巻き上げるようにした掘削ノズルを配設しているので、吸引筒が閉塞することなく、沈砂の吸い上げ、排出を効率的にすることができる。さらに、降雨時等に一時的に多量の土砂が流入するような場合でも、ポンプ本体は沈砂にて埋没しないようにすることができる。
【００１２】
また、含砂率が設定値になるよう、ポンプ本体による含砂率の増減に応じてポンプ本体を浮沈させるように構成することにより、流入土砂が増減しても、常に含砂率を一定に保持できるので、ポンプ埋没及びポンプ閉塞が防止でき、かつ後段機器の信頼性を向上することができる。
【００１３】
また、フロートにより浮沈可能に支持したポンプ本体を、定位置にて浮沈するように構成することにより、ポンプ本体が浮沈時にも傾くことがないので、ポンプ本体の浮沈が円滑に行え、流入土砂によるポンプ埋没及びポンプ閉塞を確実に防止することができる。
【００１４】
また、ポンプ本体の上方に、沈砂が堆積しない形状とした屋根を配設することにより、沈砂が多くてもポンプ本体が沈砂にて埋没するのを未然に防止してポンプ稼働率の低下を防止することができる。
【００１５】
また、ポンプ本体による含砂率が設定値の時のポンプ吐出量と、集砂用水量とが等しくなるよう調整するよう構成することにより、沈砂の排出が短時間内にて確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の水中サンドポンプの実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１〜図４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Ｐは、沈砂池Ｓ内に流入する土砂（沈砂）を集砂堆積するようにした集砂ピットＳ１内に設置するもので、該水中サンドポンプＰは、フロート２により水位或いは／又は沈砂量に応じて浮沈するようにしたポンプ本体１と、該ポンプ本体１が流入する土砂（沈砂）により閉塞或いは／又は埋没を防止するのを防止するために、ポンプ本体１のケーシング下部に箱形又は筒形をした埋没防止板５と、またこの埋没防止板５の底部にほぼ水平になるようにして、かつ含砂率をほぼ一定となるようにした砂との混合水の吸込口を形成し、かつ堆積した沈砂Ｓａの上面に乗るようにした埋没防止板６とをそれぞれ取り付けて構成する。
このポンプ本体１は、一般に市販されているもの、特に限定されるものではないが、例えば、通常の水中サンドポンプ、水中式ブースターポンプ等が採用できる。
【００１８】
この沈砂池Ｓは、特に限定されるものではないが、例えば、図３及び図４に示すように、沈砂池Ｓの所定位置の底部で、沈砂池Ｓ内の長手方向に沿って、かつそのほぼ中央部に主集砂トラフＳ２を形成し、かつ該主集砂トラフＳ２の中央端側を、前記集砂ピットＳ１と接続するように形成するとともに、沈砂池Ｓの底部には、さらに該主集砂トラフＳ２と交わるようにして並列的にほぼ定間隔に配設した複数の集砂トラフＳ３、Ｓ３を形成し、かつ各集砂トラフＳ３の中央端側を主集砂トラフＳ２と接続するように形成し、さらに各集砂トラフＳ３の外端側の内底部に集砂ノズルＮを配設して構成するようにする。
これにより、沈砂池Ｓ内に流入した汚水中の固形分である砂分は、沈砂池Ｓの集砂トラフＳ３、Ｓ３の内底部に沈降した沈砂は、それぞれの集砂トラフＳ３、Ｓ３から主集砂トラフＳ２により中央部の主集砂トラフＳ２へ移動させ、かつその傾斜した内底面の作用にて、沈砂を集砂ピットＳ１内に集砂するようにする。
【００１９】
また、主集砂トラフＳ２に接続される各集砂トラフＳ３の先端部には、図１に示すように、仕切板Ｓ４を配設し、集砂トラフＳ３の下底面に沿って主集砂トラフＳ２側へ移動する沈砂が、集砂トラフＳ３の端部位置にてこの仕切板Ｓ４にて邪魔されるようになって、強制的に沈砂が集砂ピットＳ１の内周壁面に沿って沈降し易くさせて、埋没防止板６の下に沈砂が堆積し易くし、これによりポンプ本体１が沈砂にて埋没するのを防止するようにする。  
なお、必要に応じて主集砂トラフＳ２内の内底面部外周位置に集砂ノズルＮを配設するが、主集砂トラフＳ２及び集砂トラフＳ３内に設置する集砂ノズルＮは、沈砂池Ｓ内をドライにしていることにより沈砂が舞い上がらない程度に低圧で集砂することが可能である。
【００２０】
水中サンドポンプＰを構成するポンプ本体１は、図１及び図２に示すように、特に限定されるものではないが、例えば、短円筒形をしたポンプケーシング内にインペラー（図示省略）を配設し、ケーシング外に配設したモータにて該インペラーを回転させるようにするともに、ケーシング下部に突設するようにして配設した吸込管ともなる吸引筒３より砂を混合した水を吸引し、かつケーシング内にて回転するインペラーにて圧力を発生させて、ケーシングに対して接線方向に配設した吐出管４より吐出するように構成する。
なお、この吐出管４には、必要に応じて可撓管４１を接続して沈砂池Ｓより外部の所定場所まで排出できるようにする。
【００２１】
また、このポンプ本体１には、ケーシング上面に突設したガイドロッド２１、２１の先端部にフロート２、２を取り付け、該フロートにてポンプ本体１に浮力を作用するようにするとともに、ポンプ本体１が浮沈する際、平面的に見て同じ位置で、傾斜することなく浮沈するよう固定リング２２をガイドロッド２１に挿通し、かつ該固定リング２２を固定ロッド２３を介して集砂ピットＳ１の壁体等の固定側に固定するようにする。
【００２２】
また、ポンプ本体１のケーシング下面には、特に限定されるものではないが、例えば、図示のように、箱形又は筒形をした埋没防止板５を垂設するようにして取り付ける。この埋没防止板５は、下面側を全面開口とし、かつその周側壁には複数の吸水孔５１、５１を穿設し、これによりポンプ本体１外側に沈砂している砂を吸水時に周囲に存在する水と共に箱形埋没防止板５内に吸引可能とする。
また、この全面開口とした埋没防止板５の下面側に、ほぼ水平となるようにして埋没防止板６を配設し、前記埋没防止板５と一体として箱形とする。この場合、埋没防止板６の中央部、例えば、吸引筒３の開口径より大径とした透孔６１を穿設し、埋没防止板６より下部位置の沈砂をポンプ本体１の吸引筒３より吸引可能とする。
【００２３】
集砂ピットＳ１内に沈殿堆積した沈砂Ｓａを、必要に応じて掘削し、水中に巻き上げて水と共に吸引筒３よりポンプ本体１内に吸引されるよう、掘削ノズル７、７をポンプ本体１の外周部、すなわち、掘削ノズル７を埋没防止板５の近傍に配設する。
この掘削ノズル７は、所定の圧力水を給水管７１を経て供給し、この給水管７１の下端部分を分岐して箱形又は筒形の埋没防止板内に配置されるノズル７２と、該埋没防止板の外側に配置されるノズル７３とを形成し、その一端のノズル７２を前記埋没防止板５の外周に沿って垂設し、先端を埋没防止板６の外端部において下向きとなるようにし、また分岐した他端側のノズル７３を埋没防止板５の吸水孔５１の１つを用いて箱形の埋没防止板５内に導き入れるようにし、かつその端部を透孔６１或いは透孔６１より上方に達するように配設して構成する。
このように構成する掘削ノズル７は、ポンプ本体１の外周部に少なくとも１又は図示のように複数配設するものとする。
これにより、掘削ノズル７より圧力水を供給することで、ポンプ本体１の外周部に堆積する沈砂を、ノズル７２にて掘削巻き上げるようにし、またポンプ本体１の直下位置の沈砂をノズル７３にて掘削巻き上げるようにする。
【００２４】
また、フロート２にて浮沈可能に配設とした水中サンドポンプＰが流入する土砂にて埋没するのを未然に防止するため、水中サンドポンプＰの上方位置に、特に限定されるものではないが、例えば、上面が傾斜した屋根８を配設する。このため、屋根８の大きさは水中サンドポンプＰをすっかり覆うようなものとする。これにより、沈砂にて水中サンドポンプＰの埋没を防止することができる。
【００２５】
次に、本発明の作用について説明する。
沈砂池Ｓ内に流入する汚水中の固形分である土砂が沈砂池Ｓの各集砂トラフＳ３の内底面に沈降し、この沈砂量が予め設定した量に達すると沈砂池内への流入水を停止させ（止水）、沈砂池内をドライにしてから集砂する。
この集砂は、低圧の集砂ノズルＮより集砂水を噴射することで、該集砂トラフＳ３内に沈殿した沈砂Ｓａを中央の主集砂トラフＳ２側へ送り、さらに該主集砂トラフＳ２から集砂ノズルＮよりの噴射水にて移動し、やがて仕切板Ｓ４の作用にて集砂ピットＳ１の内周壁面に沿って沈砂Ｓａが沈降するようにして行われる。この場合、低圧で集砂されるもので、集砂ピットＳ１内に沈砂が堆積してくると、ポンプ本体１の下部に配設された埋没防止板６が堆積した沈砂上に乗るようになる。
【００２６】
このように、集砂用水と共に沈砂Ｓａが集砂ピットＳ１内に集砂され、かつ集砂量が予め設定した量に達し、かつ該堆積沈砂上面に埋没防止板６が乗った状態になると、ポンプ本体１を駆動するとともに、埋没防止板６に設けた開口６１から掘削ノズル７より掘削用の圧力水を噴射する。この掘削用圧力水の各ノズル７２、７３よりの噴射にて、集砂ピットＳ１内に堆積している沈砂Ｓａは掘削されて巻き上がるようになる。特に堆積した沈砂の上面の中央部分が、図１の破線で示すように、窪みが生じるように掘削され、この掘削砂は集砂ピットＳ１内で巻き上がるようになる。この巻き上がる沈砂が水と混合された状態となってポンプ本体１にて吸い上げられるようになる。
【００２７】
このポンプ本体１の吸引筒３の下端面と堆積沈砂上面との間には、常に予め設定した基準寸法Ａを確保するように、ポンプ本体１の下部に埋没防止板５、６が配設されているので、巻き上がる沈砂と水とを混合された状態でポンプ本体１にて吸引する。このとき、埋没防止板５に設けた無数の吸水孔５１からは集砂に用いた水を吸引するようになる。
この時の吸引する水の含砂率が予め定めた率、特に限定されるものではないが、例えば、５％に設定すると、該含砂率５％の時のサンドポンプ吐出量をＱ１とし、集砂ノズルＮから吐出される集砂水をも含めて集砂水ポンプ（図示省略）からの水量もＱ１となるように調整する。
【００２８】
このように、含砂率が５％の時は、水中サンドポンプ吐出量と集砂水ポンプから集砂ピットＳ１に入る水量が等しく、沈砂池内水位は、図１に示す水位Ａ１になるように一定となるため、水中サンドポンプＰの位置は、基準寸法Ａの一定であるが、含砂率が５％を越える場合、サンドポンプ吐出量が減少し、沈砂池内水位が図１に示す水位Ａ２になるように上昇する。このため、ポンプ本体１もフロート２の浮力により上昇するが、この際、フロート下のガイドロッドに固定リングにて支持されているので、ポンプ本体１が傾くのを防止することができる。
これにより、吸込筒３と堆積した沈砂上の距離は、基準寸法Ａよりも大きくなリ、掘削による砂の巻き上げが少なくなるため、含砂率が低下する。逆に含砂率が５％より少ない場合、ポンプ本体の吐出量が増加し、沈砂池内水位が図１に示す水位Ａ３になるように低下するので、ポンプ本体も下降するようになる。これにより吸込筒３と堆積した沈砂上の距離は小さくなり、掘削による砂の巻き上げが多くなるため、含砂率が増加する。
このようにして、ポンプ本体１が吸引する水の含砂率の増減によってフロート２により浮沈するようにして含砂率を一定に保つようになる。
【００２９】
また、この場合、池底にポンプ本体上を覆うよう、鋼板製等で三角形の屋根８を取り付けているため、降雨などにて一時的に多量の土砂が流入するような場合でも、沈砂が屋根上に堆積しないので、ポンプ本体が完全に埋没するのを防止でき、かつ揚砂不能となることを未然に防止することができる。
【００３０】
以上、本発明の水中サンドポンプについて、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、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ものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の水中サンドポンプは、含砂率の増減に応じてフロートを備えたポンプ本体を浮沈させて含砂率を一定に保持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、汚泥の汲み上げの用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の水中サンドポンプを集砂ピット内に設置した実施例を示す正面縦断面図である。
【図２】同外観斜視図である。
【図３】集砂ピット及び集砂トラフとの関係を示す正面縦断面図である。
【図４】同平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ    基準寸法
Ｎ    集砂ノズル
Ｐ    水中サンドポンプ
Ｓ    沈砂池
Ｓ１  集砂ピット
Ｓ２  主集砂トラフ
Ｓ３  集砂トラフ
Ｓ４  仕切板
Ｓａ  沈砂
１    ポンプ本体
２    フロート
３    吸引筒
４    吐出管
４１  可撓管
５    埋没防止板
５１  吸水孔
６    埋没防止板
６１  透孔
７    掘削ノズル
７１  給水管
７２  ノズル
７３  ノズル
８    屋根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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