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技術 リターン及びシルト槽を備えたコレクタ、バブラー、並びに方法

出願人 ランドール・エル・タッカー
発明者 ランドール・エル・タッカー
出願日 2017年6月12日 (2年10ヶ月経過) 出願番号 2019-517191
公開日 2019年8月29日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-523708
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード テーパ付き側壁 除去通路 コレクタシステム 可変周波数駆動装置 閾値密度 連続通路 吸込ライン セミトレーラー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年8月29日)のものです。
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図面 (18)

課題・解決手段

コレクタは、水路内に空気/酸素ガスカーテンを生成するバブラーを形成するための1つ又は複数の空気/酸素/ガス導入ポートを含む。バブラーは、コレクタに一体化することができ、又はコレクタと共にもしくはコレクタなしで使用される別個の構成要素として形成され得る。第1及び第2のポンプは、コレクタキャビティに集められた堆積物の改善された除去を提供する。

概要

背景

[0003] 米国特許第6,042,733号(及び当該特許から優先権を主張する特許)は、河川、小川、入江灌漑用流路干潟河口池、海などの水路からの堆積物濾過および除去に有効な単純で経済的な構造を提供するコレクタに関する。6,042,733号特許の詳細は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。コレクタは、典型的に水路の底面に設置されるか、又は水路の底面に掘り下げられる。コレクタの先端または上流端は、堆積物を運ぶ水が傾斜を上昇するにつれて水および堆積物を「圧縮」する傾斜またはテーパ状の表面を含む。少なくとも1つの開口部がコレクタの頂点および/または後端付近に設けられ、開口部は、典型的に格子スクリーン、又はプレスクリーンによって覆われてコレクタ開口部に入り込み得る堆積物のサイズを決定される。開口部は、コレクタの内部キャビティ相互接続して連通している。堆積物を運んでいる水の速度が頂点と後縁を越えて移動すると、水の速度は遅くなり、重い堆積物は流れから落ちて、開口部を通ってコレクタキャビティに入る。

[0004]堆積物除去通路または吸引通路がキャビティと連通し、収集された堆積物スラリー周期的に(または連続的に)コレクタから除去される。この堆積物スラリーは、水路の傾斜または海岸に典型的に取り付けられているフィルタ運搬または除去されるのが好ましい。例えば(上および/またはコレクタのキャビティ内に収容された)ポンプによって提供される吸引力によって、堆積物スラリーが除去通路を通して案内され、スラリーがフィルタに案内されて水が堆積物から分離される。その後、きれいな又は濾過された水が水路に戻される。システムによっては、堆積物を一定の基準で除去するためにポンプを連続的に運転することが望ましいかもしれないが、ポンプは典型的にはコレクタキャビティに集まった堆積物を除去するために周期的に運転される。それでも、堆積物の量およびコレクタから堆積物を定期的に除去する要求において、コレクタおよび堆積物を除去するプロセスの改善が求められている。

[0005] 上記の技術は、水路からの堆積物の効果的かつ効率的な除去に成功しているが、水路からの特定の種類の堆積物、すなわちシルトの除去にも取り組む必要がある。特に、他の堆積物に加えてシルトを収集することは実質的な改善であり、これまで効果的に達成されていない。また、堆積物の除去に使用されるのと同じ装置でシルトを収集することが望ましい。この除去を達成するために、及び簡易さの目的のために同じコレクタが使用されるので、用語「堆積物」は、本明細書では、水路から収集され除去されるシルト(例えば、細かい有機材料)を含むよう解釈されたい。

[0006] 例えば30フィート(9.144メートル)以上のオーダーで、大規模なコレクタ用にシステムの動作を調整する必要性も存在する。個々のより小さなサイズのコレクタが効果的に製造され、出荷され、及び続いて組み立てられる又は互いに結合され、大規模なコレクタの要求に応えることができる。

[0007] よって、効果的で経済的な方法でこれらの問題および他の問題に取り組むことが求められている。

概要

コレクタは、水路内に空気/酸素ガスカーテンを生成するバブラーを形成するための1つ又は複数の空気/酸素/ガス導入ポートを含む。バブラーは、コレクタに一体化することができ、又はコレクタと共にもしくはコレクタなしで使用される別個の構成要素として形成され得る。第1及び第2のポンプは、コレクタキャビティに集められた堆積物の改善された除去を提供する。

目的

[0003] 米国特許第6,042,733号(及び当該特許から優先権を主張する特許)は、河川、小川、入江、灌漑用流路、干潟、河口池、海などの水路からの堆積物の濾過および除去に有効な単純で経済的な構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

関連水路気体を導入するためのバブラーであって、第1の端部から第2の端部まで延びる細長い形状の上面を有するハウジングと、前記第1の端部から前記第2の端部まで前記ハウジングを通って延びる第1の通路と、前記第1の通路に受け入れられるように寸法決めされ、当該第1の通路を通って延びて前記ハウジングを前記関連水路に固定する接続ケーブルと、前記第1の端部から前記第2の端部までハウジングを通って延びる第1の気道と、前記第1の気道と連通する前記上面を貫通して延びる複数の開口部と、を備えるバブラー。

請求項2

前記水路に可溶性化学物質を導入するための複数の開口部のいくつかと連通する化学物質チャンバをさらに備える、請求項1に記載のバブラー。

請求項3

前記第1の気道から離間して設けられて前記第1の端部から前記第2の端部まで前記ハウジングを通って延びる第2の気道を更に備え、前記第2の気道は前記複数の開口部のいくつかと連通する、請求項1に記載のバブラー。

請求項4

前記ハウジングを前記関連水路に固定するために前記第1の端部から前記第2の端部まで前記ハウジングを通って延びる第2の通路を更に備える、請求項1に記載のバブラー。

請求項5

前記ハウジングが、前記ハウジングを容易に押出成形することを可能にする押出可能な断面構成を有する、請求項1に記載のバブラー。

請求項6

バブラーと一体化されたコレクタアセンブリであって、関連水路における関連底面に受け入れられるように構成された下側の第1面、及びその上を水が流れる上側の第2面を有するコレクタハウジングであって、前記第2面の開口部を介して前記関連水路と流体連通する内部キャビティを更に含み、上流端に第1の傾斜を有し、下流端に第2の傾斜を有する、コレクタハウジングと、前記コレクタハウジングと作動的に関連付けられ、前記関連水路内加圧ガスを放出する前記開口部に隣接して配置された第1のバブラーと、前記コレクタハウジングと作動的に関連付けられ、前記関連水路内へ加圧ガスを放出する前記開口部に隣接して配置され、前記第1のバブラーから間隔をあけて配置された第2のバブラーと、を備えるコレクタアセンブリ。

請求項7

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記上流端と前記下流端との間で互いに離間している、請求項6に記載のコレクタアセンブリ。

請求項8

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記第1面と前記第2面との間の方向で互いに離間している、請求項7に記載のコレクタアセンブリ。

請求項9

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記第1面と前記第2面との間の方向で互いに離間している、請求項6に記載のコレクタアセンブリ。

請求項10

前記キャビティが、前記コレクタハウジングの前記上流端と前記下流端との間で互いに向き合った第1および第2のキャビティ部分に分割されている、請求項6に記載のコレクタアセンブリ。

請求項11

前記第1のバブラーが、前記第1のキャビティ部分と前記第2のキャビティ部分との間に配置されている、請求項10に記載のコレクタアセンブリ。

請求項12

前記第2のバブラーが前記第2のキャビティ部分の下流端に隣接して配置されている、請求項11に記載のコレクタアセンブリ。

請求項13

前記第2バブラーは、前記第1バブラーが前記第1面から離間しているよりも前記第1面から離間して前記第2キャビティ部分に配置されている、請求項12に記載のコレクタアセンブリ。

請求項14

前記キャビティと連通する排出路を更に含み、前記排出路を通して前記キャビティ内に収集された堆積物が前記コレクタハウジングから除去される、請求項6に記載のコレクタアセンブリ。

請求項15

関連水路から堆積物を除去するためのコレクタアセンブリであって、前記関連水路における関連底面に受け入れられるように構成された下側の第1面、及びその上を水が流れる上側の第2の面を有するコレクタハウジングであって、前記第2面の開口部を介して前記関連水路と流体連通する内部キャビティを更に含み、上流端に第1の傾斜を有し、下流端に第2の傾斜を有する、コレクタハウジングと、前記キャビティと連通して第1のポンプから前記キャビティ内に加圧流体注入する第1ポートと、前記第1ポートから離間した位置で前記キャビティと連通しており、前記キャビティから水および堆積物を除去する第2ポートと、前記キャビティからの堆積物の除去を取り扱う制御部であって、前記第1のポンプを作動させることによって前記第1ポートを通じて水を導き、前記キャビティ内の堆積物をほぐし、前記第2のポンプを作動させて前記第2のポートを第1のポンプからの水で洗い流し、前記第1および第2のポンプを作動させ続けて前記第2のポートを通じて前記キャビティから堆積物および水を除去し、前記第2のポンプを作動させて前記キャビティから堆積物及び/又は水を除去し続けながら、前記第1のポンプの速度を減少させ、前記第1のポンプの速度を増加させ、前記第2のポンプを停止させ、その後に前記第1のポンプを停止させる、制御部と、を備えるコレクタアセンブリ。

請求項16

前記制御部は、前記第2のポンプを停止した後、且つ前記第1のポンプを停止する前に、前記第1のポンプの速度を増加させる、請求項15に記載のコレクタアセンブリ。

請求項17

前記第2のポンプを動作させる処理には、前記第1のポンプの速度を減少させる処理を実行するまで前記第2のポンプを前記第1のポンプと同じ速度で動作させる処理が含まれる、請求項15に記載のコレクタアセンブリ。

請求項18

前記コレクタハウジングと作動的に関連付けられ、前記関連水路内へ加圧ガスを放出する前記開口部に隣接して配置されたバブラーを更に備える、請求項15に記載のコレクタアセンブリ。

請求項19

前記コレクタハウジングと作動的に関連付けられ、前記関連水路内へ加圧ガスを放出する前記開口部に隣接して配置され、前記第1のバブラーから間隔を空けて配置された第2のバブラーを更に備える、請求項18に記載のコレクタアセンブリ。

請求項20

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記上流端と前記下流端との間で互いに離間している、請求項19に記載のコレクタアセンブリ。

請求項21

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記第1面と前記第2面との間の方向で互いに離間している、請求項20に記載のコレクタアセンブリ。

請求項22

前記第1および第2のバブラーが、前記コレクタハウジングの前記第1面と前記第2面との間の方向で互いに離間している、請求項19に記載のコレクタアセンブリ。

請求項23

前記キャビティが、前記コレクタハウジングの前記上流端と前記下流端との間で互いに向き合った第1および第2のキャビティ部分に分割されている、請求項19に記載のコレクタアセンブリ。

請求項24

前記第1のバブラーが、前記第1のキャビティ部分と前記第2のキャビティ部分との間に配置されている、請求項23に記載のコレクタアセンブリ。

請求項25

前記第2のバブラーが前記第2のキャビティ部分の下流端に隣接して配置されている、請求項24に記載のコレクタアセンブリ。

請求項26

前記第2バブラーは、前記第1バブラーが前記第1面から離間しているよりも前記第1面から離間して前記第2キャビティ部分に配置されている、請求項25に記載のコレクタアセンブリ。

請求項27

キャビティと連通する第1および第2のポートと、第1および第2のポンプと、前記第1および第2のポンプの作動を制御する制御部とを含む、水路堆積物コレクタアセンブリの前記キャビティから堆積物を除去する方法であって、前記第1のポンプを作動させることによって前記第1のポートを通じて水を導き、前記キャビティ内に集められた堆積物をほぐし、前記第2のポンプを作動させて前記第2のポートを第1のポンプからの水で洗い流し、前記第1および第2のポンプを作動させ続けて前記第2のポートを通じて前記キャビティから堆積物および水を除去し、前記第2のポンプが前記キャビティから堆積物及び/又は水を除去し続けている間に前記第1のポンプの速度を減速させ、前記第1のポンプの速度を増加させ、前記第2のポンプを停止させ、その後に前記第1のポンプを停止させる、方法。

請求項28

前記第2のポンプを停止した後、且つ前記第1のポンプを停止する前に、前記第1のポンプの速度を増加させることを更に含む、請求項27に記載の方法。

請求項29

前記第2ポンプを動作させる処理には、前記第1のポンプの速度を減少させる処理を実行するまで前記第2のポンプを前記第1のポンプと同じ速度で動作させる処理が含まれる、請求項27に記載の方法。

請求項30

前記コレクタアセンブリが、関連水路にガスを導入するためのバブラーを含む、請求項27に記載の方法。

請求項31

前記バブラーが、第1の端部から第2の端部まで延びる細長い形状の上面を有するハウジングと、前記第1の端部から前記第2の端部まで前記ハウジングを通って延びる第1の通路と、前記第1の通路に受け入れられるように寸法決めされ、当該第1の通路を通って延びて前記ハウジングを前記関連水路に固定する接続ケーブルと、前記第1の端部から前記第2の端部までハウジングを通って延びる第1の気道と、前記第1の気道と連通する前記上面を貫通して延びる複数の開口部と、を備える、請求項30に記載の方法。

技術分野

0001

[0001] 本出願は、2016年6月12日に出願された米国仮特許出願第62/349,065号の優先権を主張し、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

0002

[0002] 本開示は、堆積物、砂、砂利微粉有機物シルト懸濁物破片、及び/又は粒子状物質(総称して堆積物と呼ばれる)を水路などから除去する装置、システムデバイス、及び方法に関する。それは、流れの底部近くを移動するコロイド重金属、及び汚染物質を除去することもできる。新規コレクタは、粒子水柱から落下させるように設計されている。

背景技術

0003

[0003] 米国特許第6,042,733号(及び当該特許から優先権を主張する特許)は、河川、小川、入江灌漑用流路干潟河口池、海などの水路からの堆積物の濾過および除去に有効な単純で経済的な構造を提供するコレクタに関する。6,042,733号特許の詳細は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。コレクタは、典型的に水路の底面に設置されるか、又は水路の底面に掘り下げられる。コレクタの先端または上流端は、堆積物を運ぶ水が傾斜を上昇するにつれて水および堆積物を「圧縮」する傾斜またはテーパ状の表面を含む。少なくとも1つの開口部がコレクタの頂点および/または後端付近に設けられ、開口部は、典型的に格子スクリーン、又はプレスクリーンによって覆われてコレクタ開口部に入り込み得る堆積物のサイズを決定される。開口部は、コレクタの内部キャビティ相互接続して連通している。堆積物を運んでいる水の速度が頂点と後縁を越えて移動すると、水の速度は遅くなり、重い堆積物は流れから落ちて、開口部を通ってコレクタキャビティに入る。

0004

[0004]堆積物除去通路または吸引通路がキャビティと連通し、収集された堆積物スラリー周期的に(または連続的に)コレクタから除去される。この堆積物スラリーは、水路の傾斜または海岸に典型的に取り付けられているフィルタ運搬または除去されるのが好ましい。例えば(上および/またはコレクタのキャビティ内に収容された)ポンプによって提供される吸引力によって、堆積物スラリーが除去通路を通して案内され、スラリーがフィルタに案内されて水が堆積物から分離される。その後、きれいな又は濾過された水が水路に戻される。システムによっては、堆積物を一定の基準で除去するためにポンプを連続的に運転することが望ましいかもしれないが、ポンプは典型的にはコレクタキャビティに集まった堆積物を除去するために周期的に運転される。それでも、堆積物の量およびコレクタから堆積物を定期的に除去する要求において、コレクタおよび堆積物を除去するプロセスの改善が求められている。

0005

[0005] 上記の技術は、水路からの堆積物の効果的かつ効率的な除去に成功しているが、水路からの特定の種類の堆積物、すなわちシルトの除去にも取り組む必要がある。特に、他の堆積物に加えてシルトを収集することは実質的な改善であり、これまで効果的に達成されていない。また、堆積物の除去に使用されるのと同じ装置でシルトを収集することが望ましい。この除去を達成するために、及び簡易さの目的のために同じコレクタが使用されるので、用語「堆積物」は、本明細書では、水路から収集され除去されるシルト(例えば、細かい有機材料)を含むよう解釈されたい。

0006

[0006] 例えば30フィート(9.144メートル)以上のオーダーで、大規模なコレクタ用にシステムの動作を調整する必要性も存在する。個々のより小さなサイズのコレクタが効果的に製造され、出荷され、及び続いて組み立てられる又は互いに結合され、大規模なコレクタの要求に応えることができる。

0007

[0007] よって、効果的で経済的な方法でこれらの問題および他の問題に取り組むことが求められている。

課題を解決するための手段

0008

[0008] 本発明は、簡易で効果的で経済的な方法で上記した要求およびその他を満たすコレクタを提供する。

0009

[0009] 一態様では、コレクタは、水路内に空気/酸素ガスカーテンを生成するバブラーを形成するための1つまたは複数の空気/酸素/ガス導入ポートを含む。

0010

[0010] 空気/酸素/ガスは、コレクタから水路に、好ましくは堆積物がコレクタのキャビティ又はホッパーに集められる頂点またはその近くで導入される。

0011

[0011] 別の態様では、コレクタは、圧送シーケンス中に吸引吸入を制御してキャビティから堆積物を効果的に除去するための機構または手段を含む。

0012

[0012] 好ましいコレクタは、ポンプの速度を制御するために可変周波数駆動装置(VFD)及びプログラム可能論理制御装置PLC)、並びに水流を制御する(典型的に分ガロン(GPM)で測定される)同様の物によって制御される第1の(注入)ポンプと第2の(吸引)ポンプと、を含む。

0013

[0013] 例えば、1つの好ましい方法は、コレクタのキャビティ又はホッパー内に移動した堆積物の除去を取り扱う。両方のポンプは最初は停止している。始動時に、第1/注入ポンプが始動され、高い速度(例えば最大GPM)で運転される。注入ポンプは、ホッパー内の堆積物と連通する第1/注入ポートを通じて水流を導き、堆積物がほぐされる。その後、第2/吸引ポンプが始動され、第1のポンプと同じ速度で作動され、それによってシステムが第2/吸引ポートを注入ポンプからの水で洗い流すことができる。その後、堆積物と水は吸引ポートを通ってホッパーから出る。第1のポンプの速度が低下し、これにより、ホッパー流を吸引ポート内へ及び吐出口へ吸引することによってポンプの流量の差を相殺することができる。続いて第1のポンプの速度を上げることにより、ホッパーからの堆積物の吸引が減少し、吸引ポート/ラインがシステムを清掃するための堆積物のない吸引水で清掃される。次に、吸引ポンプを清掃した後に停止し、注入ポンプの速度を上げて直接ホッパーに送り込み、コレクタが詰まっていないことを確認する。その後注入ポンプを停止する。

0014

[0014] 本開示の別の態様では、1つ又は複数のガスバブラーがコレクタと作動的に関連付けられている。

0015

[0015]ガスバブラーは、酸素または空気または潜在的に他の可能性のあるガス(本明細書ではガスと総称する)を水路に、好ましくはコレクタ開口部に隣接する領域に導入し、小径気泡または気泡のカーテンが、水路に運搬されるシルトと相互作用するようにしており、水路とシルトをコレクタ開口部に沈殿させ、続いてシルトを水路から除去し、残りの堆積物がコレクタキャビティに収集される。

0016

[0016] 或る好ましい構成では、コレクタ開口部に隣接してコレクタの幅に沿って一連の隣接する小径アパーチャが設けられて、コレクタから水路内に、特にコレクタ上方の水路内に、上向きに上昇する気泡のカーテンを生成する。

0017

[0017] 別の態様では、好ましい配置は、間隔をあけた関係で(つまり、互いの上流および下流に)配置された第1および第2のガスバブラーを含む。

0018

[0018] さらに別の態様では、ガスバブラーは、コレクタに沿って異なる高さに配置される。

0019

[0019] 以下の詳細な説明を読んで理解することにより、本発明の更に他の利益および利点が当業者に明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

0020

[0020]図1は、コレクタの斜視図である。
[0021]図2は、コレクタの平面図である。
[0022]図3は、コレクタの端面図である。
[0023]図4は、ホッパー部の断面図である。
[0024]図5は、コレクタシステムの概略図である。
[0025]図6は、例えば図1に示されるようなコレクタのための動作シーケンスの概略図である。
図7は、例えば図1に示されるようなコレクタのための動作シーケンスの概略図である。
図8は、例えば図1に示されるようなコレクタのための動作シーケンスの概略図である。
図9は、例えば図1に示されるようなコレクタのための動作シーケンスの概略図である。
図10は、例えば図1に示されるようなコレクタのための動作シーケンスの概略図である。
[0026] コレクタに関連するガスバブラーアセンブリの説明を容易にするために選択された部分が切り取られて又は除去されて示されている斜視図である。
[0027]図8のガスバブラーアセンブリを備えたコレクタの別の代替的な俯瞰図である。
[0028]相互接続された区画を有するデュアルホッパー配置の内部詳細を示す図である。
[0029]図8のコレクタの下側からの斜視図である。
[0030] コレクタから物理的に分離することができるガスバブラーアセンブリの斜視図である。
[0031]図15のガスバブラーアセンブリの断面図である。
[0032]図16の丸で囲んだ部分の拡大詳細図である。

実施例

0021

[0033]図1〜5は、堆積物(砂、砂利、微粉、有機物、シルト、懸濁物、破片、微粒子、コロイド、重金属、及び/又は汚染物質)を選択的に除去するために水路102で使用されるコレクタシステム100を示す。コレクタシステム100(好ましくは1つ又は複数のコレクタ104を含む)は、典型的に、水路102の基部または底面106に沿って配置および固定されるか、あるいは水路の底面に部分的に埋め込まれ、通常、水路を横切って延びるように、水流(WF)に対して角度を付けられた方向、又はほぼ垂直な方向に配向される。複数のコレクタ104が使用される場合、それらのコレクタは、例えばシステム100の各端部において、コネクタを介して相互接続される。したがって、一連のコレクタ104を、水路102の様々な幅または水路の幅の一部にわたって延びるように、例えばデイジーチェーン(daisy-chained)接続するなど、互いに接続してもよい。

0022

[0034] 続けて図1を参照すると、或る種類のコレクタ104は、頂部114まで延在する前方の傾斜した上側第1面(上流側傾斜)112を有するハウジング110を含む。頂部は、1つ又は複数の開口部116を含み、コレクタ104によって水路102から除去される物質(堆積物を含む)のサイズをさらに規制する粗いスクリーン又は格子118によって覆われてもよい。後方の第2面または下流側傾斜130は、通常は第1面112よりも大きい角度で頂部114から下方に延びている。図示されていないが、後方の面130は、開口部116に進入しない更なる堆積物を収集するための補助開口部を含んでもよいことを想定されたい。例えば、キャビティが別々の第1(上流)区画140aと第2(下流)区画140bとに分割されるなど、いくつかの例ではキャビティが複数の区画に分割されているが、開口部116および任意の補足開口部は、内部キャビティ又はホッパー140と連通する。堆積物除去または吸引通路142は、キャビティの区画と連通しており、典型的には水路102の側面に沿ってコレクタ104から延びる吸引(図示せず)ラインまたは通路に接続されている。シルト除去のために更なる除去/吸引通路144が設けられてもよい(図8図12)。

0023

[0035]ポンプ152から延びる加圧ライン150(例えば、100psiで毎分200ガロン)は、コレクタ104のキャビティ区画140と連通し、例えば吸引力が吸引/浚渫ラインに提供されて収集された堆積物をキャビティから引き出すようにエジェクタ内にベンチュリ作用をもたらして、キャビティ区画を洗い流す。ポンプ152は、コレクタ104内に収容されてもよく、および/または水路の外側に配置されてラインによって水路に相互接続されてもよい。堆積物スラリーの流れは、コレクタ104からライン154を通って水路102の外側に位置する分離器またはフィルタアセンブリ156に進む。このようにして、堆積物158は、コレクタキャビティ140からフィルタ156を通って堆積物スラリーを導くことによって水から除去または分離され、清浄水戻りライン160が水路102に向かって進む。ポンプ152は好ましくは水路102内に沈められた自身の吸込ライン162を有し、それによって効率的な運転のために必要とされた際にライン154に圧力流を供給する。

0024

[0036] 隣接するデュアルホッパー(図6〜10)の使用は、堆積物収集システムをより効率的にし、そして過剰な堆積物がコレクタの頂部に蓄積するときにホッパーの詰まりからの保護を提供する。典型的には、閉ループシステムでは、水がホッパーの頂部に再導入または再注入される。これは堆積物を取り出すための水の再利用を提供するが、注入位置は典型的にホッパーの頂部に近いチャネル前縁と後縁に位置するので、ホッパーの閉塞に関連する問題を解決するのには役立たない。図6図10に示されるような別の手法は、吸引を直接横切って同軸にホッパーの底部への注入を提供することである。この手法は、反対側の吸引ポートに近接した戻り水を供給する。さらに、これにより、吸引ポートによって吸引されている注入された水に堆積物が混合されるときに混合された堆積物をホッパーから除去する能力が得られる。また、この特徴により、システムは堆積物でロックされることなく排水することができる。特に、コレクタの全幅にわたってコレクタ抽出能力バランスをとるために吸引水噴射の調整を可能にする様々なオリフィスサイズを有する交換可能なポートを有する交換可能なウレタンマニホールドとして、交互の吸引マニホールド噴射マニホールドを有することが提案される。吸引計量プレートを使用することにより、必要に応じて堆積物を計量することもできる。

0025

[0037] さらに、横方向に内部に取り付けられた水中浚渫ポンプは、吸引ヘッド距離制限の問題を解決する。つまり、に取り付けられたポンプは、吸引ヘッドによるコレクタとポンプとの間の距離のために制限される。この距離制限は、標準的なコレクタを使用することができる用途の数を減らす。しかし、内部に設置される水中浚渫ポンプでは、設置用途において制限の無い距離が提供される。

0026

[0038]図5の概略的に示されたシステムでは、コレクタ104は水路流から堆積物を収集し、内部のポンプシステムを介して堆積物を送り出す。このシステムは、ポンプ作動中に最大約60%の固形分を除去することができ、水と堆積物はスクリュー分離器に送られる。スクリュー分離器は、堆積物を水から落下させ、堆積物はスクリューの回転に伴って細長い傾斜を上って移動し、水を堆積物からさらに分離させる。「乾燥された」又は脱水された堆積物は、スクリュー分離器シュートからスタック又はコンベヤ上に落とされ、清潔に洗浄された堆積物が市場用に積み重ねられる(例えば、砂など)。堆積物を分離器に運ぶのに使用される水は、コレクタ又は水路に重力で供給される又はポンプで戻され、それによって水路でループ閉鎖される、つまり水が水路に再導入される。

0027

[0039]図6図10では、本開示のこの態様によるコレクタから堆積物を好適に除去するための動作シーケンスの説明が示されている。図面では、堆積物がホッパーに移動した、又はすでにホッパーに移動していると仮定している。加圧水または注入水、及び吸引ポンプが作動している。注入ポンプおよび吸引ポンプは、可変周波数駆動装置(VFD)及びプログラム可能論理制御装置(PLC)によって制御されて、オンオフ及び/又はポンプの速度が制御され、1分あたりの流量またはガロン(GPM)が制御される。堆積物の吸引ポートへの直接の移動を防止して吸引ポートの清掃を可能にするために各ポートの上方に配置される切換器については図示していない。

0028

[0040] 好ましいシーケンスは以下の通りである。図6は、圧送開始時のシステムを示す。吸引ポンプは停止しており、注入ポンプは始動して最大GPMで運転している。各ポートの流れはホッパー内に留まり、堆積物をほぐしてホッパーの詰まりを排除する。

0029

[0041] 次に、図7は、吸引ポンプと注入ポンプとの両方が同じGPMで作動した状態のシステムを示す。これにより、システムは、注入ポンプからの堆積物のない水で吸引を洗い流すことができる。

0030

[0042] 好ましいシーケンスの次のステップにおいて、図8は、設定GPMで作動する吸引ポンプを示す。注入ポンプは減速し、ポンプGPMの違いは、ホッパー内で吸引の流れ及び排出路へ吸引することによって相殺される。

0031

[0043] 次に、図9は、設定GPMで作動する吸引ポンプを示す。吸引GPMに合わせて注入ポンプの速度が上昇する。堆積物の吸引が減少し、吸引ラインがシステムを清掃するための堆積物のない吸引水で清掃される。

0032

[0044]図10は、図9の清掃工程後の停止時の吸引ポンプを示している。注入ポンプは、コレクタが詰まっていないことを確認しながら、ホッパーに直接送り込む最大GPMまで増加される。そして、注入ポンプを停止してシーケンスを終了する。

0033

[0045]コレクタは、砂を好適に予備洗浄するために有利に使用され得る。例えば、水がコレクタ開口部から外側に進むにつれて(図6および図10)、正方向の流れとは反対方向に格子を通ってコレクタに入る砂から有機物および細粒が取り除かれる。しかしながら、所定の閾値密度の大きな粒子は通過するであろう。逆方向の乱流によって砂の表面から微粉が取り除かれる。流れが十分に大きければ、コレクタの外で砂を保持することもでき、砂利のようなより重い粒子がコレクタで捕獲されることを可能にし得る。当業者は、この特徴により結果として、収集される堆積物のサイズ/種類の微調整が可能になることを理解するであろう。

0034

[0046] 理解を容易にするために、図11図14に示す実施形態では、同一の参照番号は同一の構成要素を指し、新しい参照番号は新しい構成要素を指すのに使用される。より具体的には、例えば図5に示すようにコレクタ104は全体的なコレクタシステムの一部であり、コレクタは水路に設けられるか、又は少なくとも部分的に水路の底面に収容される。ハウジング110は、堆積物を受け入れるための1つ又は複数の開口部116を有する頂部114に通じる第1のまたは上流側傾斜または表面112を含む。スクリーン又は格子が、開口部116を覆って配置されてコレクタ104によって除去される粒子のサイズを制御することが好ましい。第2の又は下流側傾斜または表面130が、ハウジングの下流側に配置される。

0035

[0047] この実施形態では、デュアルホッパー140a、140bを使用して堆積物(以下でより詳細に説明するようにシルトを含む)を収集する。ホッパー140a、140bは互いに隣接して配置されており、ここでは背中合わせまたは上流/下流の関係で示されている。キャビティ又はホッパー140a、140bは、上記と同じ方法で堆積物を受け取るように設計されており、同様に、堆積物スラリーは、733特許などの当技術分野で周知の方法で、または上記した方法で、コレクタから選択的に送り出される。

0036

[0048] 各ホッパー140、140bは、一例として、コレクタ104の幅を広げる別個の部分を含んでもよい。ホッパー140a、140bは、スクリーン/格子118によって覆われる開口部116を通って堆積物を受け取る内部キャビティ140を合わせて画定する。各ユニット又はホッパー140a、140bは、必要に応じてコレクタのキャビティ内に取り外し可能に挿入される取り外し可能なインサートであってもよい。例えば、ホッパー140は、ウレタンなどの耐久性のある耐摩耗性材料から製造され得る。各ホッパーは、堆積物を上端部170から狭い第2の端部172に一時的に貯留して移送する概して漏斗状またはホッパー形状を有する。ホッパー140のテーパ付き側壁174は、各ホッパーの上部に漏斗作用を提供する。さらに、底部へと堆積物を向けるために、コレクタの幅方向にテーパ状の仕切り176(図12図13)を設けてもよい。言うまでもなく、ホッパーを取り外し可能なインサートとして形成する必要はなく、代わりに、同じ機能を実行するためにテーパ状の側壁をコレクタに形成してもよいことが当業者には理解されよう。

0037

[0049] 理解されるように、堆積物スラリーがコレクタキャビティから圧送されるとき、コレクタキャビティは開口部を通して水路と連通するため、吸引力によって更なる水および堆積物が水路から引き込まれる。特定の用途では、圧送シーケンス中にコレクタに入る取水量を減らす又は制限することが望ましい。他の例では、コレクタによって収集される材料の種類を調整すること、つまり、水路から除去される堆積物の種類をさらに制御することが望ましい。733特許から知られているように、コレクタ表面の傾斜、並びに開口部のサイズおよび格子/スクリーンのメッシュサイズは、概してどのサイズおよび種類の材料が集められるかを決定する。しかしながら、場合によっては、平らなコレクタ(つまり、傾斜面のないコレクタ)が依然として望ましいかもしれず、水路から除去される材料の種類の選択性を好適に可能にするかもしれない。下流側傾斜の代わりに第2の上流側設計傾斜を追加することにより、潮汐または沿岸用途などの双方向モードでコレクタを使用することが可能になる。

0038

[0050] 第1および第2のガスバブラー200、210(図11)がコレクタ104内に設けられている。間隔を空けて配置されたガスバブラーは、例えばそれぞれのポート212、214を介して空気、酸素、又は他のガスを受け取る。ガスバブラー200、210は、この構成では、コレクタの全幅にわたって延びるように示されている。各ガスバブラー200、210は、ポート212、214を介してガス供給源と連通する一連の小さな開口部を有し、コレクタから水路内に上向きに上昇するバブルのカーテンを生成する。また明らかなように、上流側ガスバブラー200は下流側ガスバブラー210とは異なる高さに配置され、この特定の実施形態では上流側ガスバブラー200は上流側ホッパー140aと下流側ホッパー140bの隣接するテーパ状の壁間の頂点に配置されており、下流側ガスバブラー210は、下流側ホッパー140bの下流側テーパ状壁のほぼ中間の高さに配置された部220上に配置されている。

0039

[0051]ガスバブラーは、酸素または空気または他の可能性のあるガス(本明細書ではガスと総称する)を水路に、好ましくはコレクタ開口部に隣接する領域に導入し、小径の気泡または気泡のカーテンが、運搬されるシルトと相互作用するようにしており、水路とシルトをコレクタ開口部に沈殿させ、続いてシルトを水路から除去し、残りの堆積物がコレクタキャビティに収集される。一連の隣接する小径アパーチャが、コレクタ開口部に隣接してコレクタの幅に沿って設けられて、コレクタから上向きに上昇する泡のカーテンを生成し、そこを通ってガスがバブラーから水路へ、特にコレクタ上方の水路へ通過する。したがって、ガスバブラーを備えている場合、砂、小さな砂利などの粒子状物質を除去することに加えて、コレクタシステムは、水路からシルトを除去する要求にも対処する。

0040

[0052]図15図17は、水路を処理する際にコレクタアセンブリから物理的に分離されるように意図されているガスバブラーアセンブリ300を示す。より具体的には、ガスバブラーアセンブリは、例えば製造、組立、荷送、及び展開において柔軟性を可能にする押出ウレタン本体、ハウジング、または構造体300である。ガスバブラーアセンブリ300は、平坦な面として示されるか下側の第1の面302を有し、バブラーアセンブリを水路の底部に受容することを可能にしている。本体の上側の第2の面304は、水路内の水がバブラーアセンブリ300の上を流れることを可能にする。そのために、本体300の上流側縁部306は緩やかな傾斜または傾斜面であり、第2の縁部308はより急な表面、又は角を画定する。

0041

[0053]ガスバブラーアセンブリ300は、好ましい構成では、本体の全長にわたって延びる第1及び第2の細長い開口部310、312によって形成された取付構造を含む。好ましくは、開口部310はバブラーアセンブリ300の上流側縁部306に隣接し、開口部312は下流側縁部308に隣接して配置される。開口部310、312は、それぞれ固定部材、例えばステンレス鋼ケーブル314を受容するように寸法決めされ、そのうちの1つのみが図15に示されている。理解されるように、ケーブル314は、細長い本体の両端部316、318から外向きに延びている。ケーブル314は、隣接するバブラー(図示せず)に設けられた同様の開口部に延在して、バブラーが水路または水路の一部を横切って端から端まで一緒に固定されるように、1つのバブラー本体300を隣接する本体に接合できるようにする。次いで、ケーブル314を所望の固定構造、例えばバブラーアセンブリを水路内の所定の位置に保持するための木、桟橋などに固定することによって、本体300の近位端部および終端部が水路に固定される。

0042

[0054] さらに、ガスバブラーアセンブリ300は、バブラー本体の全長にわたって延在し、符号334、336で表されるそれぞれのガスライン図15)を介して供給される加圧された(例えば空気、酸素などの)ガス供給源(図示せず)(図示せず)と流体連通する第1および第2のガスまたは気道通路330、332を含むことが好ましい。バブラー本体300は端と端を接する関係で互いに固定されるため、隣接する本体におけるガス通路330、332が互いに流体連通するように適切な相互接続構造が設けられることが好ましい。ガスは本体300を縦方向に通過し、それぞれガス通路330、332と連通してバブラー本体の表面304を通って外向きに開口する小径開口部340、好ましくはV字形の開口部を介して水路に導入される。開口部340は、本体表面304の長さに沿って周期的に離間して設けられることが好ましい。水路に固定されてガスが供給ライン334、336を介して通路330、332に導入されると、バブルカーテンがバブラー本体の表面304から上昇する。本明細書の先の実施形態で説明したバブラーと同じ方法で、バブルカーテンは、シルトなどの水路内の粒子と相互作用し、それによって粒子が落下し、粒子状物質および堆積物に付着した粒子/シルト/汚染物質は、コレクタによって効果的に除去される。

0043

[0055] 他の改良点は、バブラー本体300の長さにわたっても延びる化学薬品注入チャンバ又は通路350を含むことである。通路350は、例えば、フェライトミョウバンなどの汚染除去または水質改善を目的とする1つ又は複数の既知の可溶性化学物質を受け入れるように構成され、好ましくは可溶性形態で通路に供給される。好ましくは、通路350および関連する開口部352は、水路内に放出されたときに気泡の攪拌作用が水路内の化学物質の所望の混合を引き起こすようにバブルカーテンの上流に配置される。これは、水が上流位置から自然に進み、開口部340から放出された第1および/または第2のバブルカーテンを通って下流に通過するときに、開口部352から放出された可溶性化学物質を水路全体分配するのに役立つ。

0044

[0056]図15図17に示される構造の検討から理解されるように、図16断面構造は、製造を容易にするためにバブラー本体を押出構造する方法を示す。通路または開口部310、312、330、332、及び350のそれぞれは、バブラー本体300の全長にわたって延びることが好ましい。開口部340、352は、続いて、所望の通路330と連通するように上面304に形成されてもよい。加えて、開口部310、312は、本体を水路に固定するためにケーブルを受け入れる。固定されると、押し出された本体を平面形態で出荷するか、あるいは出荷を容易にするために巻き取ることができ、そして上述のように、2つ以上のバブラー本体を一緒に接合して必要に応じて長尺バブラーを提供することができる。本明細書では、最良の形態を含む本開示を説明するために、また当業者が本開示を製作および使用することを可能にするために例を使用している。本開示の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が相当し得る他の例を含み得る。そのような他の例は下流に隣接して位置している。同一のコンセプトと異ならない構造的要素またはプロセスステップを有する場合、あるいはそれらが実質的に異なる等価な構造的要素またはプロセスステップを含む場合、特許請求の範囲の射程内であることが意図される。

0045

[0057] さらに、本開示は、審査のために最初に提示された構成要素および/またはステップの組合せ、並びに請求項の組合せに対する保護を求めるとともに、審査過程における他の構成要素および/またはステップの組合せ、並びに請求項に対する潜在的な保護を求めることを目的とする。例えば、図1図10の第1の実施形態の選出された特徴は、図11図14の第2の実施形態の選出された特徴と共に使用することができ、逆もまた同様である。さらに、図15図17の実施形態は、同様に、図1図10の第1の実施形態または更に他のコレクタアセンブリと共に使用することができる。さらに、本明細書で説明されている概念は、すべてのアプリケーションに対して完全に適用し得るものである。好ましくは、本発明は、摩耗点および配管にHDPE構成要素を使用するが、同じ利点を達成する代替の材料もまた考慮され得る。典型的なコレクタは案内(escort)なしで慣習的なセミトレーラーに合うことができるように各セクション11’(3.3528メートル)、11.5”(0.2921メートル)幅の30’(9.144メートル)の下流の間隔、コレクタの底を含んで格子の上部まで84”(2.1336メートル)の高さを含み、304ステンレス鋼格子が3’11”(1.1938メートル)の下流距離を有する1”(0.0254メートル)バーを有し、約24,000ポンド(10886.217キログラム)の各セグメントの総重量を有する。4つの吊り上げポイントが設けられていることが好ましい。セグメントは亜鉛メッキボルトのような締結具でしっかり止められている。複数のセグメントが組み立てられた後、20”(0.5080メートル)スケジュール40鋼管のような2”の通路が各セグメントに設置され、次に18” (0.4572メートル)DR11HDPE配管のような連続通路が設置され、例えば5と1/2”(0.1397メートル)ポート穴などのポート又は開口部があけられてポートが設置される。これにより、最終的に消耗するすべての構成要素を交換できる。18”(0.4572メートル)HDPE配管は、このシステムでは土砂が配管内で流れ落ちるのを防ぐために2500〜4500GPM(9463.53〜17034.35LPM)の範囲のポンプが必要であることを意味する。構成要素は、海洋グレード要素(marine grade components)で塗装されたエポキシなどの適切な耐食材料コーティングされる。繰り返しとなるが、これらは好ましい製造方法および組み立て方法である。

0046

[0058]コレクタは、典型的に、金属、ウレタン、及び/又はコンクリートなどの耐久性のある材料から製造される。バブラーは、ウレタン材料で形成されるのが好ましいが、本発明の範囲および意図から逸脱することなく、意図する用途および環境に特に適した様々な他の構成の材料を用いてコレクタ及び/又はバブラーを形成することができる。

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