JP3667544B2

JP3667544B2 - 泥土吸引定量供給装置

Info

Publication number: JP3667544B2
Application number: JP37414798A
Authority: JP
Inventors: 茂呂　　隆; 泰雄森
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000192502A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進工事、シールド工事、基礎工事等の建設工事で発生する泥土を吸引して固化処理装置へ定量供給するのに好適な泥土吸引定量供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管推進機による推進工事、シールド工事、縦穴掘削機等による基礎工事等の建設工事で発生する軟弱な泥土は、建設汚泥と呼ばれ、産業廃棄物として脱水処理した後、最終処分地に埋立て処分されている。この建設汚泥と呼ばれる泥土は、微粒子分を多く含む含水比の高い泥水状や塑性状の土砂であり、一般の建設残土とは異なり、有害物質の有無にかかわりなく産業廃棄物として取り扱われて、所定の最終処分地で処分するように定められている。しかしながら、最近は、産業廃棄物の最終処分地の立地難が深刻化し、こうしたことを背景にして建設副産物のリサイクルの促進が要請されている。そのため、建設汚泥としての泥土についても一般建設残土と同等の性状に改質したものについては、産業廃棄物として処分するのではなく、一般建設残土と同様に再利用できるよう最近規制が緩和された。こうしたことから、これまで利用価値のなかった泥土について、施工業者自らが泥土の発生現場やその近辺で固化材等を混合して改質処理を施すことにより、これを強度の高い土砂に改質して利用価値を創出し、改質処理現場から再利用先へと直接搬送して、路盤材、埋め戻し土、宅地造成土、土手の盛土等の種々の用途に再利用する気運が高まっている。
【０００３】
泥土の発生現場やその近辺で改質処理を施す方法としては、泥土にセメント系や石灰系の固化材を一定比率混合する方法が知られている。泥土に固化材を混合する方法としては、地上に置かれた泥土上に固化材をふりかけた後、油圧ショベル等の建設機械を利用して撹拌する原始的な方法がこれまで一般的に実施されていたが、固化材が泥土に均一に混ざらないこと、泥土の撹拌処理に広い敷地を必要とすること等から、最近では、パドルスクリュー（混合物をブレードで撹拌混合しながら送る装置）やロータリーキルンを用いた連続撹拌混合方式の固化処理装置が使用され始めている。建設工事現場で発生した泥土をこうした固化処理装置に供給するには、地上に置かれた泥土をホッパに投入して一時貯溜する必要があるが、固化処理装置で泥土を固化処理する場合の問題の一つとして、そのホッパに貯溜した泥土を如何にして固化処理装置に定量供給するのかという問題がある。すなわち、泥土を固化材と混合して良質の性状に改質するには、泥土の固化処理後の品質を一定に保持する必要があるが、そのためには、泥土への固化材の混合比率を一定に保つ必要があるからである。
【０００４】
その混合比率を一定に保つ方法としては、固化処理装置への泥土の投入量を逐次計測しながらその泥土に混合する固化材を混合比率が適切な値になるように随時自動調整する方法と、固化処理装置への泥土の投入量を定量にした上でその泥土の投入量に見合った所定量の固化材を投入して混合比率が適切な値になるようにする方法とがある。これらの方法のうち前者の方法は、時々刻々変化する泥土の投入量を計測することが実際上困難であることから、固化処理装置への泥土の投入量を定量にする後者の方法すなわち泥土を固化処理装置へ定量供給する方法が簡易で実用的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パドルスクリューやロータリーキルンのような固化処理装置へ泥土を定量供給する方法としては、泥土を貯溜しているホッパと固化処理装置との間をベルトコンベアやスクリューコンベアで接続して泥土を供給する方法が従来知られている。こうした従来の方法は、地上の泥土をホッパに投入して一時貯溜してから泥土を固化処理装置へ定量供給しようとするものであるが、次の点で難がある。
【０００６】
イ）ホッパ内の泥土の残量の変化によるヘッドの変化やさらには泥土の粘性や流動性等の性状の変化によってホッパからコンベアへの供給量が変動しやすく泥土を固化処理装置へ確実に定量供給することが困難であり、特にスクリューコンベアを用いる方法では、泥土の性状が変化する場合、スクリューの搬送効率が変動するため、スクリューの回転数設定に基づく泥土の定量供給が不可能になる。
ロ）泥土が地面や地面に掘られた溝に溜っている場合、この泥土を簡易にホッパに投入して回収する手段が必要である。
ハ）固化処理装置やホッパ等を設置するための泥土の発生現場やその近辺では、比較的狭隘な場所しか確保できないことが多いが、前記従来の方法では、ホッパと固化処理装置との間がベルトコンベアやスクリューコンベアのような柔軟性に乏しい硬直的な手段で接続されていて、全体の設備が大型化しやすく弾力的な配置も困難なため、こうした狭隘な場所に適応するように無理なく設置することが困難である。
【０００７】
泥土を固化処理装置へ定量供給する場合、泥土の発生現場周辺での現場作業においては、イ）の基本的な問題だけではなく、ロ）の泥土の簡易な回収の問題とハ）の狭隘な設置空間への適応の問題を解決することが作業を円滑に進める必要上きわめて重要な課題となる。ロ）の問題を解決するための補助手段としては、油圧ショベルを使用する方法とバキュームカーを使用する方法とが考えられる。前者の油圧ショベルによる方法は、地上の泥土を油圧ショベルのバケットで掬い上げてホッパに投入し回収する方法であるが、比較的大きな泥土の溜りとバケットを運動させるための空間を必要とし、さらには、多数の作業員が作業をしている工事現場でバケットを駆動するため、危険を伴うというような弊害もある。これに対してバキュームカーによる方法は、こうした難点が緩和され、しかも、地上の泥土を、あたかも掃除機でゴミを吸い取るようにしてバキュームタンク内に吸引できるため、ロ）の問題の解決手段として望ましい方法であるといえる。
【０００８】
しかるに、このバキュームカーは、バキュームタンクへの吸引物を排出する場合、バキュームタンク内の圧力を、吸引時とは逆に大気圧よりも高くして、その圧力で排出ホースを通じて排出するため、バキュームカーを泥土の回収に使用した場合、泥土を固化処理装置へ定量供給することが困難になる。しかも、バキュームカー内の吸引物が沈殿して流動性のないときには、バキュームタンクの一端部を開放してタンク自体を傾斜させ、あたかもダンプカーからバラ荷を降ろすようにして吸引物を排出するように構成しているため、バキュームカーによる方法では、泥土吸引定量供給装置に欠くことのできないイ）の固化処理装置への泥土の定量供給の問題を解決することは不可能である。
【０００９】
本発明は、こうした従来の技術の状況に鑑み創作されたもので、泥土を簡易に回収して固化処理装置に確実に定量供給することができ、狭隘な設置空間への適応性が優れた泥土吸引定量供給装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
建設工事で発生する泥土を吸引し、固化材と混合するための固化処理装置へ定量供給する泥土吸引定量供給装置を、
負圧を発生させるための真空発生装置と、泥土吸引ホースが接続され、真空発生装置により内圧を負圧にさせて泥土吸引ホースを通じて泥土を吸引することができるとともに必要に応じて大気に開放することができて泥土を一時的に溜める働きをするバキュームタンクと、バキュームタンクの下方に設置されバキュームタンク内の泥土が移し換えられて溜められるホッパと、閉鎖時にバキュームタンクとホッパとの間を気密に遮断し開放時にバキュームタンクに溜った泥土をホッパに落下させて移し換えることのできる開閉手段と、ホッパ内の泥土を圧送できる容積形のポンプとを設け、ホッパ内の泥土をホースを通じて固化処理装置へ容積形のポンプにより定量供給できるように構成したことにより達成される。
【００１１】
本発明の泥土吸引定量供給装置は、このように構成されているので、真空発生装置を運転すると、バキュームタンク内の空気が真空発生装置で吸引されてバキュームタンクの内圧が負圧になる。この状態で、泥土吸引ホースの開放端を泥土溜りに浸けると、泥土は、泥土吸引ホースを通じて、あたかも掃除機で吸い取られるようにバキュームタンク内に吸引されるため、泥土を簡易に回収することができる。この回収された泥土は、バキュームタンク内に一時的に溜められる。こうして泥土がバキュームタンク内に適当量溜ったら、バキュームタンクを大気に開放して開閉手段を開放すると、バキュームタンク内の泥土は、ホッパ内に円滑に落下して移し換えられ、今度はホッパ内に溜められる。しかる後、開閉手段を閉鎖し、この状態で、真空発生装置によるバキュームタンク内の空気の吸引を再開する一方、容積形のポンプを運転すると、ホッパ内の泥土は、バキュームタンク内の負圧の影響を受けることなく容積形のポンプにより常に円滑に圧送されて固化処理装置へ確実に定量供給され、こうした工程を繰り返すことにより、泥土は、ホッパを拠点として連続的に定量供給される。
【００１２】
また、ホッパ内の泥土を固化処理装置へ供給する場合、従来とは異なり容積形のポンプを用いて供給するようにしたことにより、ホッパと固化処理装置との間を、ポンプを介してホースで接続して供給することが可能となる。その結果、固化処理装置を含む全体の設備を従来よりも小型化できるとともに、泥土発生現場周辺の状況に応じてホースを任意に屈曲させて、固化処理装置に対する泥土吸引定量供給装置の位置を弾力的に調節することができるため、泥土吸引定量供給装置を、狭隘な設置空間に適応するように適切に配置することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図４に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例の泥土吸引定量供給装置に関する基本構造を示す断面図、図２は、図１の装置で泥土の吸引と固化処理装置への泥土の供給を行っているときの状態を示す断面図、図３は、図１の装置でバキュームタンク内の泥土をホッパ内へ落下させているときの状態を示す断面図、図４は、本発明の具体化例の泥土吸引定量供給装置の変形例を示す図である。
【００１４】
図１乃至図３において、１は泥土吸引ホース７が接続され内圧を負圧にさせて泥土吸引ホース７を通じて泥土を吸引できるバキュームタンク、２はこのバキュームタンク１の下方に直結するように設置されたホッパ、２１は閉鎖時にバキュームタンク１とホッパ２との間を気密に遮断し開放時にバキュームタンク１に溜った泥土をホッパ２に落下させることのできる開閉装置、３はホッパ２の底部に設置されホッパ２内の泥土を圧送して定量供給できる土砂圧送ポンプ、４は真空ポンプ（図示せず。）を設置した負圧を発生させるための真空発生装置、４１はこの真空発生装置４の運転時にバキュームタンク１内の空気を吸引して真空ポンプに導くための空気吸引管、４２はこの空気吸引管４１で吸引したバキュームタンク１内の空気を真空ポンプから排出するための空気排出管、５は土砂圧送ポンプ３や真空発生装置４等の駆動や駆動停止及び開閉装置２１の開閉操作等を行うための種々の操作手段並びに制御手段を設けた制御盤、６は土砂圧送ポンプ３を駆動するための油圧を発生する土砂圧送ポンプ用油圧発生装置、７は開放端から泥土を吸引してバキュームタンク１に導く泥土吸引ホース、８は土砂圧送ポンプ３で圧送した泥土を固化処理装置（図示せず。）へ供給する可撓性の泥土供給ホースである。なお、ここでは、真空発生装置４内に真空ポンプが設置されているものとして、以下の説明をするが、真空ポンプに代えて空気吸引ポンプを設置してもよい。
【００１５】
バキュームタンク１は、真空発生装置４の運転により内圧を負圧にさせて泥土吸引ホース７を通じて泥土を吸引できるだけでなく、必要に応じて大気に開放できるようにしている。そのため、真空発生装置４内には、空気吸引管４１と空気排出管４２との間を、バルブの操作により真空発生装置４の真空ポンプを介して接続したり真空ポンプを介さないで直接接続したりすることができるような空気圧回路（図示せず。）が形成されている。バキュームタンク１には、内部に溜った泥土をホッパ２へ排出するための排出口が底部に設けられ、この排出口を開閉装置２１で開閉できるようにしている。この開閉装置２１を開閉するための開閉機構については、後に詳述する。バキュームタンク１は、こうした構造を備えることにより泥土を一時的に溜める働きをする。また、バキュームタンク１には、泥土吸引ホース７を接続するための接続管１１が付設され、ビィクトリックジョイント又はフランジ等の接続部７１を介して泥土吸引ホース７が接続されている。土砂圧送ポンプ３は、泥土を圧送して定量供給できる容積形のポンプであれば、その種類は問わない。土砂圧送ポンプ３には、泥土供給ホース８を接続するための接続管３１が付設され、接続部７１と同様の接続部８１を介して泥土供給ホース８が接続されている。
【００１６】
次に、開閉装置２１を開閉するための開閉機構について説明する。２２はバキュームタンク１の排出口近傍に固着した開閉軸支持プレート、２３はホッパ２の排出口を開閉できるように開閉装置２１を開閉軸支持プレート２２に軸支するための開閉軸、２４は開閉シリンダ２５のピストン先端部を開閉装置２１に軸着するためのピストン先端ピン、２５は開閉装置２１を開閉するように駆動するための伸縮する油圧又は空気圧駆動の開閉シリンダ、２６は開閉シリンダ２５のシリンダ後端部をシリンダ後端ピン支持プレート２７に軸着するためのシリンダ後端ピン、２７はバキュームタンク１の底面部とホッパ２の内周部に固着したシリンダ後端ピン支持プレートである。開閉装置２１は、ホッパ２の排出口を開閉する開閉部２１ａと、開閉軸２３で揺動可能に軸支される軸支部２１ｂと、開閉シリンダ２５で駆動される被駆動部２１ｃとで構成され、開閉シリンダ２５のピストン先端部は、開閉装置２１の被駆動部２１ｃに軸着されている。開閉シリンダ２５は、伸ばしたときにバキュームタンク１の排出口を開閉部２１ａで気密に塞ぐように開閉装置２１を揺動させて閉じ、縮めたときにその排出口を開放するように揺動させて開閉装置２１を開く。
【００１７】
ここに例示する泥土吸引定量供給装置は、以上述べたような構造を備えているので、制御盤５の操作手段を操作して真空発生装置４を運転すると、バキュームタンク１内の空気が空気吸引管４１を通じて真空発生装置４内の真空ポンプに吸引されて、真空ポンプから空気排出管４２を通じて大気に排出される。そうすると、バキュームタンク１内の圧力すなわち内圧が大気圧に対して相当程度負圧になり、泥土吸引ホース７内には、ホースの開放端からバキュームタンク１内に向かって高速の気流が発生する。この状態で、泥土吸引ホース７の開放端を泥土溜り１０に浸けると、泥土は、泥土吸引ホース７を通じてバキュームタンク１内に吸引され、バキュームタンク１内では気流の速度が急激に低下するため、その泥土は、バキュームタンク１内で独りでに落下し沈殿して行き、簡易に回収することができる。
【００１８】
こうして回収された泥土は、バキュームタンク１内に一時的に溜められる。その結果、泥土がバキュームタンク１内に適当量溜ったら、真空発生装置４の運転を停止後、空気吸引管４１と空気排出管４２との間をバルブの操作で直結してバキュームタンク１を大気に開放し、バキュームタンク１の内圧が大気圧に等しくなるように操作する。次いで、開閉装置２１を開閉シリンダ２５の操作により開放すると、バキュームタンク１内の泥土は、ホッパ２内に円滑に落下して移し換えられ、今度はホッパ２内に溜められる。しかる後、開閉装置２１を閉じ、この状態で、真空発生装置４によるバキュームタンク１内の空気の吸引を再開する一方、土砂圧送ポンプ３を運転すると、ホッパ２内の泥土は、バキュームタンク１内の負圧の影響を受けることなく土砂圧送ポンプ３により常に円滑に圧送されて、図示しない固化処理装置へ泥土供給ホース８を通じて供給される。その場合、ホッパ２内の泥土は、容積形のポンプとしての土砂圧送ポンプ３の働きにより定量供給することができる。本泥土吸引定量供給装置は、こうした工程を反復することにより、地上の泥土を回収してホッパ２を拠点に固化処理装置へ連続的に定量供給するが、その間、土砂圧送ポンプ３を停止することなく継続的に運転しても、以上のように泥土をバキュームタンク１からホッパ２内に繰返し補給して蓄えるシステムを採用しているので、支障なく泥土を連続的に定量供給することができる。なお、泥土の粘性が高い場合や泥土供給ホース８が長い場合であって、ホッパ２内が真空になっても泥土供給ホース８内の泥土が逆流する恐れがないときには、開閉装置２１を開放したままの状態で、泥土の吸引と圧送を同時継続的に実施してもよい。
【００１９】
以上の説明から明らかように、本泥土吸引定量供給装置は、真空発生装置４の運転により内圧を負圧にして泥土吸引ホース７を通じて泥土を吸引できるバキュームタンク１を設けたことにより、泥土をあたかも掃除機で吸い取るように泥土吸引ホース７を通じてバキュームタンク１内に吸引することができるため、泥土を簡易に回収することができる。また、ホッパ２内の泥土を容積形の土砂圧送ポンプ３で圧送できるようにしたことに加えて、バキュームタンク１を必要に応じて大気に開放できるようにしたこと、バキュームタンク１の下方にホッパ２を設置し、バキュームタンク１内の空気の吸引時にバキュームタンク１とホッパ２との間を開閉装置２１で気密に遮断できるようにしたことにより、ホッパ２内の泥土を固化処理装置へ連続的に確実に定量供給することができる。
【００２０】
さらに、ホッパ２内の泥土を固化処理装置へ供給する場合、従来とは異なり土砂圧送ポンプ３を用いて供給するようにしたことにより、ホッパ２と固化処理装置との間を、土砂圧送ポンプ３を介して泥土供給ホース８で接続して供給することが可能となる。その結果、固化処理装置を含む全体の設備を従来よりも小型化できるとともに、泥土発生現場周辺の状況に応じて泥土供給ホース８を任意に屈曲させて、固化処理装置に対する泥土吸引定量供給装置の位置を弾力的に調節することができるため、泥土吸引定量供給装置を、狭隘な設置空間に適応するように適切に配置することが可能になる。以上の結果、本泥土吸引定量供給装置によれば、泥土を簡易に回収して固化処理装置に確実に定量供給することができ、狭隘な設置空間への適応性が優れた泥土吸引定量供給装置が得られる。
【００２１】
最後に、図４に基づき本泥土吸引定量供給装置の変形例について説明する。図４に示す泥土吸引定量供給装置は、本泥土吸引定量供給装置をクローラ式走行体９上に設置して自走できるようにしたものである。このクローラ式走行体９は、スプロケット９ｃで駆動されるエンドレスチェーン状の履帯９ａを推進手段とする走行体であり、履帯９ａを、走行体フレーム９ｂの両端部に設けたスプロケット９ｃやアイドラ９ｄに掛け回して、スプロケット９ｃで駆動しアイドラ９ｄで案内しながら回すようにしている。図４に示す泥土吸引定量供給装置は、こうしたクローラ式走行体９で自走できるようにしたことにより、土砂圧送ポンプ３と固化処理装置との間をホース接続できるようにしたことと相俟って、泥土溜りが建設工事現場の各所に散在しているときでも、所所の泥土溜りの個所に自由に移動し設置することができて設置の便がよく、さらに、近隣地域の別の建設工事現場へも容易に移送することができて稼働効率を高めることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、建設工事で発生する泥土を吸引し、固化材と混合するための固化処理装置へ定量供給する泥土吸引定量供給装置を、「負圧を発生させるための真空発生装置と、泥土吸引ホースが接続され、真空発生装置により内圧を負圧にさせて泥土吸引ホースを通じて泥土を吸引することができるとともに必要に応じて大気に開放することができて泥土を一時的に溜める働きをするバキュームタンクと、バキュームタンクの下方に設置されバキュームタンク内の泥土が移し換えられて溜められるホッパと、閉鎖時にバキュームタンクとホッパとの間を気密に遮断し開放時にバキュームタンクに溜った泥土をホッパに落下させて移し換えることのできる開閉手段と、ホッパ内の泥土を圧送できる容積形のポンプとを設け、ホッパ内の泥土をホースを通じて固化処理装置へ容積形のポンプにより定量供給できるように構成した」ので、本発明によれば、泥土を簡易に回収して固化処理装置へ連続的に確実に定量供給することができ、狭隘な設置空間への適応性が優れた泥土吸引定量供給装置が得られる。本発明の泥土吸引定量供給装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、泥土溜りが建設工事現場の各所に散在しているときでも、所所の泥土溜りの個所に自由に移動し設置することができて設置の便がよく、さらに、近隣地域の別の建設工事現場へも容易に移送することができて稼働効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例の泥土吸引定量供給装置に関する基本構造を示す断面図である。
【図２】図１の装置で泥土の吸引と固化処理装置への泥土の供給を行っているときの状態を示す断面図である。
【図３】図１の装置でバキュームタンク内の泥土をホッパ内へ落下させているときの状態を示す断面図である。
【図４】本発明の具体化例の泥土吸引定量供給装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１バキュームタンク
２ホッパ
２１開閉装置
２２開閉軸支持プレート
２３開閉軸
２４ピストン先端ピン
２５開閉シリンダ
２６シリンダ後端ピン
２７シリンダ後端ピン支持プレート
３土砂圧送ポンプ
４真空発生装置
４１空気吸引管
４２空気排出管
５制御盤
６土砂圧送ポンプ用油圧発生装置
７泥土吸引ホース
８泥土供給ホース
９クローラ

Claims

建設工事で発生する泥土を吸引し、固化材と混合するための固化処理装置へ定量供給する泥土吸引定量供給装置であって、負圧を発生させるための真空発生装置と、泥土吸引ホースが接続され、真空発生装置により内圧を負圧にさせて泥土吸引ホースを通じて泥土を吸引することができるとともに必要に応じて大気に開放することができて泥土を一時的に溜める働きをするバキュームタンクと、バキュームタンクの下方に設置されバキュームタンク内の泥土が移し換えられて溜められるホッパと、閉鎖時にバキュームタンクとホッパとの間を気密に遮断し開放時にバキュームタンクに溜った泥土をホッパに落下させて移し換えることのできる開閉手段と、ホッパ内の泥土を圧送できる容積形のポンプとを設け、ホッパ内の泥土をホースを通じて固化処理装置へ容積形のポンプにより定量供給できるように構成したことを特徴とする泥土吸引定量供給装置。
自走できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の泥土吸引定量供給装置。