JPS6057215A - スラリ−量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スラリー搬送路に沿って搬送されるスラリー
中の固形成分の輸送重量を測定するためのスラリー量測
定装置に関するものである。

例えばトンネル工事において、作業能率を高め、愼械の
損傷を防止し、更には地表の隆起等を起こさないように
するため、掘削状況の把握を必要とすることがある。こ
のため、排出されるスラリー（固液の２相流体）中の固
形成分（例えば鉱石）の輸送重量を把握し、更にこの輸
送量を積分して時報、日報等の管理用のデータとしてい
る。

ここにスラリー中の固形成分の輸送重量を知るためには
、単管密度計によりスラリー密度を測定すると共に電磁
流量計によりスラリー流源を測定し、（１）式により固
形成分の輸送重量を算出する手段が広く利用されている
。

但し　Ｗ：固形成分の輸送重量（ｔ／ｈ　）Ｑニスラリ
−流量（Ｗｔ／ｈ） Ｇｓ：固形成分真比重（密度）（ｔ／ゴ）Ｐニスラリ−
密度（１／ゴ） Ｇｗ　：　６ｉｉ：体成分（例えば水）密度（１／ゴ）
第１図は従来のスラリー量測定装置の一例を示す図であ
り、この例では固形成分の輸送重量の他にスラリー密度
等もデータとして取り出すことが↓ できるようになっている。図中は単管密度計、２は電磁
流量計、３は固形成分密度設定器、３１は増幅器、３２
は乗除算器、３３　、３４は乗算器、３５は積算器、３
６は固形成分の輸送重量の積算量を表示する表示計であ
る。

て用いられている単管密度針とは、測定管中に設けられ
たわずかな絞りにより、流速による圧力損失を理論的に
補償して流体の密度のみを検出するようにした差圧式の
密度針であり、摩耗のおそれがなくシンプルな構造であ
る等の利点があることから、撮も広く使用されている。

しかしながら単管密度計では、それ自体に比較的長い＠
直管部分が要求される上、その上下に流量の安定化を図
るための鉛直管部分が要求さＩ９ることから、鉛直方向
直管距離は第１図中りで示す如く可成り長いものとなる
。この結果高さ方向に広い空間が必要となり、このため
設置場所につき大きな制約があり、他方では管路損失に
（＃程損失が追加されるためトンネル工事現場では特に
太きな制約があった。

一方スラリー密度の測定を行うためには、単管密度計の
他にフロート式のもの、振動式のもの、或い゛はγ線式
のものが知られているが、フロート浮力式のものでは木
管から分岐して測定を行わなければならないうえに流速
による誤差が大きいものとなり、振動式のものではスラ
リーについては使用ができず、またγ線式のものでは放
射線を使用しているため取扱いに簡便さを欠く上たて形
の構造であるため鉛直・ｄ？Ａ分が要求されるという欠
点があった。

本発明はこのような背景のもとになされたものであって
、設ｍ揚所の制約がほとんどなくしかも信頼性の高い測
定を行うことができる上取扱いが簡単なスラリー量測定
装置を提供しようとするものである。

本発明の特徴とするところは、スラｌ　Ｗｎ送路に、ス
ラリー中の固形成分の重量比を測定する超音波式ＩＩ度
計とスラリーの単位時間当りの流量を測定するスラリー
流量計とを設け、スラリー中の固形成分の密度信号及び
スラリー中の液体成分の密度信号並びに前記超音波式濃
度計よりの重量比信号に基づいてスラリーの密度信号を
め、このスラリーの密度信号に、超音波式濃度計よりの
重量比信号及びスラリー流量計よりの流通信号を乗算し
て単位時間当りの固形成分の輸送重量信号をめる輸送重
量演算手段とを設けた点にある。

以下図面に、より本発明の実施例について説明する。　
・ 第２図は本発明の一実施例を示す構成図であり、Ｐは例
えば鉱石（固形成分）及び水（液体成分）より成るスラ
リーを搬送するための例えば搬送管より成るスラリー搬
送路である。このスラリー搬送路Ｐには、スラリーの単
位時間当りの流量を測定するためのスラリー流放計しロ
えば電磁流量計２と、スラリー中の固形成分重量比を測
定するための超音波式濃度計４とが設けられている。こ
こで超音波式濃度計４とは、超音波の減衰量がスラリー
中の固形成分の重量比と比例関係にあることを応用した
装置であり、例えばコントロールユニットで発生した尚
周波電気信号がセンサの送波器で超音波に変ｊ５ｈされ
、この超音波がスラリー中を減衰しなから受波器に伝わ
って再び高周波電気信号に変換され、′心流出力として
外部に取り出されると共に製置指示計に濃度が表示され
る。超音波式濃度計４としては、例えば固形成分が０〜
２５重量係重量−２０ｍＡ（′ＤＣ）　の′電流出力が
得らＪｌろものが用いられ、また電磁流量計２としては
スラリー流量が０−２５００７１１”／ｈで４〜２０ｍ
Ａ（’Ｄｏ）　の′電流出力が得られるものが用いられ
る。

そして電磁流量計２により測定したスラリー流量と超音
波式濃度計４により測定した固形成分の重量比とから、
（２）式により固形成分の単位時間当りの流量がめられ
る。

但しＤｓ　は固形成分の重量比（重重％）であり、その
他の記号は（１）式のものと同様である。

（２）式が成立する理由について述べると、固形成分の
輸送重量（Ｗ）は、スラリーの流量（Ｑ、）及び固形成
分の１に量比（ＤＩ３３並びにスラリーの密１Ｋ（児か
けの比重）の積で表わされるが、スラリーの密度ｓ 固体成分の単位重量当りの体積部ぢ了「との加算値の逆
数で表わされるため、（２）式が導かれることになる。

第２図中において５はこのような演算を行う輸送重量演
算手段であり、５１は、切削される鉱石の８Ｍ＋％に応
じて固形成分の密度（Ｇ８）を予め設定するための固形
成分密度設定器である。５２は、スラリーの密度を算出
するための演算器であり、この例では、この演算器５２
の中に液体成分としての水の比重（Ｇｗ）が定数として
記憶されている。５３は、前記演算器５２．’ＩＭ磁流
重計２及び超音波式濃度計４の各出力信号を乗傅、シて
固形成分の単位時間当りの輸送重量信号をめる乗算器で
ある。５４は１時間或いは１日等の所定期間の固形成分
の輸送重量に相当する信号を得るために、乗算器５３よ
りの出力信号を積算する積算器である。図中ｗＨは積算
された固形成分の輸送重量であり、Ｗｕ　＝ｆ　ｗｄｔ
で表わされる。

このような構成のスラリー量測定装置では、スラリー搬
送路Ｐに沿ってスラリーが搬送されると、電磁流量計２
及び超音波式濃度計４によって夫々スラリーの単位時間
当りの流量及び固形成分の重量比が測定される。そして
超音波式濃度計４の出力信号が固形成分密度設定器５１
の出力信号と共に演算器５２に入力されてここで（２）
式の分数に相当する部分即ちスラリーの密度がめられる
。一方超音波式濃度・計４の出力信号は、乗算器５３に
も入力されるが、この乗算器５３には前記演算器５２及
び竜磁流前針２の各出力信号が入力されるようになり、
ここで各信号が乗算され、かくして固形成分の単位時間
当りの輸送重量がめられるようになる。

また同時に積算器５４を介して所定期間の固形成分の輸
送重量がめられ、管理データとされる。

上述の実施例では、超音波式濃度計４及びスラリー流量
計を用いて固形成分の単位時間当りの輸送重量をめるよ
うにしており、ここで用いられる超音波式濃度計は単管
密度計のように長い鉛直管部分を必委とせず、鉛直方向
の長さは配管の高さにより定１す、しかもその高さは小
さいので、高さ方向に広い空１０」を必要とせず、した
がって設置場所の制約がほとんどなく、特にトンネル工
事現場では大きな制約をうけることがないのでその効果
は大きい。また管路の揚＠損失増加もほとんど無視出来
る。その上鉛直管部分が要求されないことから、スラリ
ーが管の底部に堆積するおそわもない。そして従来のフ
ロート浮力式の密度計のように分岐管内のスラリーを測
定するのではなく、本管のスラリーを直接測定するもの
であるため、管路構成が簡素である上に流速による誤差
がほとんどなくて信頼性の高い測定を行うことができる
。

更に超音波により測定を行うものであるため、人体への
影響もなく取扱いが極めて簡便である。また腐食性の強
いスラリーを搬送する場合にも、装置の接液部分に耐蝕
性の大きいライニングを用いることによって支障なく測
定することができる。

更に本発明では、超音波式濃度計の出力信号を用い、固
形成分の輸送重量に加えて、所定期間のスラリーの輸送
重量の積３１１［に対する固形成分の輸送重量の積算値
の割合をめることができ、このようなスラリー量測定装
置の例を第３図に示す。

上記の割合を平均重量濃度と定義するとこれは次のよう
に表わされる。

但り、ＱＨ＝　ＪＱｄｔ　である。

（３）式の分母について説明すると、分母の値は、所定
期間の液体成分の輸送重量と固形成分の輸送重量とのオ
ロであるが、液体成分の輸送重量は、液体成分の流量の
積算値に液体成分の密度を掛けた値即ち（Ｑ、Ｈ−÷）
・Ｇｗ　であり、固体成分の輸送重量は固体成分の流量
の積算値に固体成分のらの値を加算して整理すると（３
）式のようになる。

第３図中６は１日等の所定期間のスラリー流量（ＧＬａ
）に相当する信号を得るために′電磁流量計２よりの出
力信号を積算する積算器であり、７は、この積算器６よ
りの積算値（ＱＨ）信号、前記槓ｎ器５４よりの積算１
Ｍ　（ｗＨ）信号及び前記固形成分密度設定器５よりの
密！　（（）　）信号が入力されて、各信号及θ び液体成分の密１ｆ（ＧＷ）信号に基づき（３）式の演
算を行い平均Ｍ蛍濃度を得る平均重量濃度演算手段であ
る。尚Ｇｗ　は液体成分の密度定数として平均重量濃度
演算手段に予め記憶されている。

第３図に示す如く積算器６及び平均重量演算手段７を設
けて平均型１１１ＩＩ度を得るようにすれば、例えば掘
削作業現場の作業内容をＶ理把握する上で有効なデータ
となる。

尚本発明では、スラリー流量計として電磁流量計を用い
ることに１浪足されることなく、オリフィス式のもので
もよいし、また超音波式のものあるいは他方式のもので
もよい。

以上のように本発明によれは、超音波式濃度計及びスラ
リー流量計を用いて固形成分の単位時間当りの輸送↓ｆ
ｆ　ｊ’ｌをめるようにし７ており、ここで用いられる
超音波式濃度計は長い鉛直省距離を必要としないため、
Ｎ′路の３％　６ｆ増加を招かないうえに、高さ方向に
広い箪間を必要とせず、したがって設置場所にほとんど
制約がない。しかも超音波式濃度計は、本省のスラリー
を１亘接測定するものであり、流速による誤差がほとん
どなくて信頼性の賜い測定を行うことができ、更に超音
波は人体への影響がないこと等から取扱いが極めて簡便
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスラリー量測定装着を示す構成図、第２
図は本発明の一実施例に係るスラリー司測定装置を示す
構成図、第３図は第２図の実施し１１に係るものに、ス
ラリー輸送玉量の積算値に対する固形成分の輸送重量の
積算値の割合を演算する機能を付加したスラリー緻測定
装置を示す構成図である。 １・・・単管密度計、２・・電磁流量計、３・・・固形
成分密度設定器、４・・超音波式濃度計、５・・輸送重
量演算手段、５１・・・固形成分密度設定器、５２・・
・演算器、田・・・乗算器、５４・・積算器、６・・・
積ｎ器、７・・平均重量ａ度演算手段、Ｐ・・・スラＩ
Ｊ　−ｆＭ送路。 第１図 コ） 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スラ’Ｊ　−Ｍｍ送路に、スラリー中の固形成分の重量
   比を測定する超音波式濃度計とスラリーの単位時間当り
   の流量を測定するスラリー流量計とを設け、スラリー中
   の固形成分の密度信号及びスラリー中の液体成分の密度
   信号並びに前記超音波式濃度計よりの重量比信号に基づ
   いてスラリーの密度信号をめ、このスラリーの密度信号
   に、超音波式濃度計よりの重量比信号及びスラリー流量
   計よりの流量１よ号を乗算して単位時間当りの固形成分
   の輸送重量信号をめる輸送重量演算手段とを設けたこと
   を特徴とするスラリー量測定装置。