JP4064103B2

JP4064103B2 - コンクリートポンプ

Info

Publication number: JP4064103B2
Application number: JP2001387434A
Authority: JP
Inventors: 孝三林
Original assignee: 光陽精機株式会社
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: JP2003184736A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生コンクリート打設現場において、ホッパ内の生コンクリートを吸入して吐出管から圧送するコンクリートポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコンクリートポンプ３０は、図６に示すように、ホッパ３１内の生コンクリートを先端開口部３２ａから吸入し、吸入した生コンクリートをピストン３２ｂで押し出す一対の送出シリンダ３２、３２を左右平行に並べて有しており、これらの送出シリンダ３２、３２は吸入・搬送を交互に行う。コンクリートポンプ３０の先端部、具体的にはホッパ３１を挟んで送出シリンダ３２とは反対側に吐出管３３が設けられており、送出シリンダ３２、３２と吐出管３３との間にはＳ字管状の切換弁３４が揺動可能に設けられている。この切換弁３４は、切換シリンダ３５の駆動力により揺動レバー３６を介して往復回動される回動支持軸３７に接続され、生コンクリート送出側の送出シリンダ３２の先端開口部３２ａに交互に連通される。
【０００３】
ピストン３２ｂにより押し出される生コンクリートは、切換弁３４内を通り吐出管３３から吐出される。このとき、切換弁３４が前方に移動しないように、回動支持軸３７を介して、鍔状の平軸受３８で支持する構成を採るのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のコンクリートポンプ３０では、切換弁３４を揺動させる回動支持軸３７のスラスト荷重を平軸受３８で受けているので、平軸受３８が磨耗し易く、耐久性に問題があった。
【０００５】
また、送出シリンダ３２、３２の先端開口部３２ａ、３２ａに硬いスペシャルプレート３９を取り付けるとともに、切換弁３４の後端部に同材質のスペシャルリング４０を取り付けて耐磨耗性を確保しているが、ピストン３２ｂの押し圧が低圧の場合、スペシャルプレート３９とスペシャルリング４０とに適度な面圧が加わらず、これらの間のシール性が劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み提案されたもので、その目的は、簡単な構造で耐久性が向上し、スペシャルプレートとスペシャルリングとの間のシール性を低圧で確保することができるコンクリートポンプを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載のものは、生コンクリートを収容するホッパと、
このホッパ内の生コンクリートを先端開口部から吸入し、吸入した生コンクリートをピストンで送出するシリンダであって、吸入・送出を交互に行う一対の送出シリンダと、
送出シリンダのピストンを駆動する駆動シリンダと、
ホッパを挟んで送出シリンダとは反対側に設けた吐出管と送出シリンダとの間に介設され、回動支持軸により後部を支持された状態で該回動支持軸を中心に揺動して、生コンクリート送出側の送出シリンダの先端開口部に交互に連通されるＳ字管状の切換弁と、
この切換弁を揺動する切換駆動源と、
を備えるコンクリートポンプにおいて、
上記回動支持軸を軸方向に移動可能とし、
上記ホッパ側に設けた支持部により切換弁の先端部外周を回動自在に支持し、軸方向に位置調整可能な固定手段により上記吐出管をホッパ側に固定し、この吐出管と切換弁の先端端面との間に圧縮リングを介在させ、吐出管の固定位置を調整することにより、圧縮リングを介して切換弁を送出シリンダ側に与圧することを特徴とするコンクリートポンプである。
【０００８】
請求項２に記載のものは、前記切換弁の入口側圧力Ｐ0と出口側圧力Ｐ1とが同圧であるという条件下において、切換弁の先端部側の外径ｄ1は、その基端部側の内径Ｄ0よりも大きく設定（ｄ1＞Ｄ0）されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートポンプである。
【０００９】
請求項３に記載のものは、前記切換弁には、ホッパ内の生コンクリートを攪拌するための撹拌部材が下向きに取り付けられ、切換弁の揺動により撹拌部材がホッパ内の生コンクリートを撹拌することを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリートポンプである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はコンクリートポンプの一実施形態の平面図、図２（ａ）はその要部を示す側断面図、図３は要部の平面図、図４は図３のＡ−Ａ線矢視図である。
【００１１】
コンクリートポンプ１は、図１および図２（ａ）に示すように、フレーム１ａの一端（説明の都合でこちらを前とする）に、上面が開放して底面がフレーム１ａ側に向って下り傾斜したホッパ２を設け、このホッパ２の深い方の側壁２ａの下部に先端開口部３ａを接続した状態で左右一対の送出シリンダ３、３をフレーム１ａの長手方向に設け、各送出シリンダ３の後方には、送出シリンダ３を駆動する駆動シリンダ３ｃをそれぞれ設け、駆動シリンダ３ｃの駆動により送出シリンダ３がホッパ２内の生コンクリートを先端開口部から吸入し、吸入した生コンクリートをピストン３ｂで押し出し、これを交互に行なうように構成されている。そして、ホッパ２の先端部分には、基端部にフランジ４ａを有する短管状の吐出管４を設け、この吐出管４と送出シリンダ３、３との間にはＳ字管状の切換弁５を揺動自在に介設し、この切換弁５の後部を支持する回動支持軸７の軸受１０をホッパ２の側壁２ａに設け、軸受１０から後方に突出した回動支持軸７に切換駆動手段６を接続し、切換駆動手段６の駆動により切換弁５を揺動して、生コンクリートを押し出す送出シリンダ３、３に交互に連通させ、押し出された生コンクリートを切換弁５を通して吐出管４から圧送するように概略構成されている。
【００１２】
駆動手段６は、本実施形態では、送出シリンダ３、３の先端開口部３ａ、３ａの両側からフレーム１ａの幅方向中央部上方へ向けて斜めに延出された切換シリンダ８、８と、該切換シリンダ８、８のロッドが先端部に接続された揺動レバー９とから成っており、この揺動レバー９の基端部に上記回動支持軸７の後端部が接続されている。この回動支持軸７の中間部は前記軸受１０により支承されており、その先端部は上記切換弁５の上部中間部に固定されたブラケット１１に接続されて、軸受１０の前後にはストッパ等がない。したがって、切換弁５を揺動自在に支える回動支持軸７は、軸受１０に対して軸方向に前後移動可能である。
【００１３】
上記送出シリンダ３、３の先端開口部３ａ、３ａには、硬い材質のスペシャルプレート１２が配されており、これに当接する切換弁５の基端部には、スペシャルプレート１２と同様の硬いスペシャルリング１３が配されている。このようにスペシャルプレート１２とスペシャルリング１３とを硬い材質で形成することにより、これらの当接や摺動に対する耐磨耗性を確保している。すなわち、スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３は、耐磨耗性のある硬い材質で形成され、適度な面圧を受けることにより面シールする構造を有している。
なお、このスペシャルプレート１２とスペシャルリング１３は硬質で耐磨耗性のある材質であればよく、例えば焼入れ鋼、超硬合金、セラミックスなどが挙げられ、また硬化肉盛してもよい。
【００１４】
また、切換弁５の先端部の外周は、ホッパ２側に設けた支持部５ａのベアリング１４で支承されており、このベアリング１４とホッパ２との隙間はシール材１５によりシールされている。上記吐出管４は固定手段１６によりホッパ２側に固定されており、この吐出管４と切換弁５の先端部との間に圧縮リング１７が介設されている。この圧縮リング１７としては、例えば硬質ゴム等の弾性体（具体的には、ウレタン、ＮＲ、ＮＢＲ）を採用するが、これに限るものではない。なお、圧縮リング１７は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、比較的肉厚なリングの両面に、外方の端部が外周縁に達して内方の端部が内周の手前で止まった溝を複数本放射状に形成し、一方の面の溝内には補強と回転防止のためＳＳ４００製突条が嵌合し、他方の面の溝は潤滑油流路として機能する。
【００１５】
吐出管４を固定する固定手段１６は、本実施形態では、ホッパ２の前方の側壁２ｂから前方に突設されたスタッドボルト１６ａと、このスタッドボルト１６ａを吐出管４のフランジ４ａに挿通し、フランジ４ａを挟み付けるようにしてスタッドボルト１６ａに螺合した前後の調整ナット１６ｂ，１６ｂとから構成される。この固定手段１６は、吐出管４を固定する位置を前後に調整することにより、上記圧縮リング１７を介して切換弁５を送出シリンダ３、３側に押圧する与圧調整手段として機能する。すなわち、調整ナット１６ｂ，１６ｂの位置を調整して吐出管の固定位置を前後に調整して与圧を与えることによりスペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との間に適度な面圧が発生し、ピストン３ｂの押し圧が低圧の場合でも、スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との間のシール性が良好となる。なお、切換弁５の回動支持軸７が前後動可能なので、圧縮リング１７を介しての予圧がスペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との間の面圧として作用する。
【００１６】
この様に本実施形態によれば、切換弁５を切り換える回動支持軸７を軸方向に移動可能に支承するとともに、切換弁５の先端部を支持部５ａのベアリング１４で支承し、固定手段１６で固定された吐出管４と切換弁５の先端部との間に圧縮リング１７を介設したので、簡単な構造でシール性を確保することができ、しかも面積の大きな圧縮リング１７でスラスト荷重を受けるので摩耗が少なく、耐久性が向上する。
【００１７】
また、上記切換弁５には、彎曲形状に沿った形状を有する羽根プレート１８が撹拌部材として下向きに取り付けられており、この羽根プレート１８は切換弁５の揺動に伴ってホッパ２内の底部側を攪拌することによって生コンクリートが硬化することを防止している。したがって、従来通りの回転翼式撹拌装置１９で撹拌できなかった部分まで確実に撹拌できる。
なお、撹拌部材は、羽根プレート１８に限らず、撹拌することにより生コンクリートの硬化を防止できればどのような構成でもよく、例えば、複数本の棒材を下向きに列設してもよい。
【００１８】
図５に示すように、切換弁５の先端部側の外径φｄ1は、その基端部側の内径φＤ0よりも大きく設定（φｄ1＞φＤ0）されている。これは、一般に切換弁は基端部側が大径で、徐々に絞られて先端部で小径に形成されているが、φｄ1＞φＤ0となっていない場合、ピストン３ｂの押し圧が高くなると、切換弁５が前方側に移動してしまうからである。ただし、入口側圧力Ｐ0と出口側圧力Ｐ1とが同圧であるという条件がある。また、切換弁５内の管路が絞られたり閉塞した場合（Ｐ1＞Ｐ0）には、切換弁５は前方側に移動し、スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との隙間より生コンクリートが逃げ、安全弁の役割をする。
【００１９】
以下に、切換弁５がバランスする条件について説明する。
図５において、φＤ0＝１８０ｍｍφ、φｄ0＝２３０ｍｍφ、φＤ1＝１５０ｍｍφ、φｄ1＝２００ｍｍφとすると、
（φＤ0²−φＤ1²）×Ｐ0−（φｄ1²−φＤ1²）×Ｐ1≦０の関係が成り立つ。
ここでＰ0とＰ1とがほぼ等しいとき、φＤ0²−φｄ1²≦０となる。
したがって、φｄ1＞φＤ0であれば、切換弁５は前方側へ移動しない。
【００２０】
また、切換弁５が管内で閉塞したときは、Ｐ1＝０となる。
よって、（φＤ0²−φＤ1²）×Ｐ0−（φｄ1²−φＤ1²）×０≦０の関係となる。
したがって、φＤ0−φＤ1≦０となり、切換弁５は前方側へ移動する。
【００２１】
次に、Ｐ0（Ｐ1）が低圧のときのシール性について説明する。
Ｐ3＝Ｐ1＋Ｐ4である。
Ｆ：調整ナットによる締め付け力
Ａ3：受圧面積＝π／４（φｄ1²−φＤ1²）とすると、
Ｐ4＝Ｆ／Ａ3で表される。
【００２２】
スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との当り面の面圧Ｑは、
Ａ5＝π／４（φｄ0²−φＤ0²）とした場合、
Ｑ＝（Ａ3×Ｐ3）／Ａ5で表される。
したがって、ピストン３ｂの押し圧が低圧の場合は、圧縮リング１７（ゴム等弾性体）の変形で押圧力（弾性反発力）を発生させ、スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との面圧のシール性を確保する。
【００２３】
次に、本実施形態のコンクリートポンプ１の動作について説明する。
生コンクリートプラントで製造された生コンクリートは、ホッパ２内に収容される。切換弁５は、切換シリンダ８、８を交互に伸長させることにより、揺動レバー９、回動支持軸７を介して揺動操作され、双方の送出シリンダ３、３の先端開口部３ａ、３ａに交互に連通される。このように切換弁５は送出シリンダ３、３に対して圧接・摺動するが、送出シリンダ３、３の先端開口部３ａ、３ａには硬い材質のスペシャルプレート１２が配されており、これに圧接する切換弁５の基端部にはスペシャルプレート１２と同材質の硬いスペシャルリング１３が配されているので、圧接や摺動に対する耐磨耗性を確保しており、また適度な面圧により面シールする構造を有している。
【００２４】
そして、切換弁５の連通されていない方の送出シリンダ３のピストン３ｂが後退することにより、シリンダチューブ内に生コンクリートが吸入される。一方、切換弁５が連通された送出シリンダ３では、ピストン３ｂが前進することにより、吸入された生コンクリートを切換弁５へと押し出し、この切換弁５を通過して吐出管４から吐出し、吐出管４に接続された搬送パイプ（図示せず）を介してコンクリート打設場所へと圧送されることになる。また、切換弁５には、前記した数式により、ピストン３ｂの押し圧が加わることになる。
【００２５】
この押し圧により切換弁５は前方側へ移動しようとするが、本実施形態では、切換弁５の入口側圧力Ｐ0と出口側圧力Ｐ1とが同圧であるという条件下において、切換弁５の先端部側の外径φｄ1は、その基端部側の内径φＤ0よりも大きく設定（φｄ1＞φＤ0）されているので、上述したようにバランスがとられ、ピストンの押し圧が高くなっても、切換弁５が前方側に移動することはない。また、切換弁５が多少前方に押圧されても大径で受圧面積の大きな圧縮リング１７で受けられるので、圧縮リング１７に作用する面圧は従来の平軸受に比較して小さく、したがって摩耗も少ない。そして、切換弁５内の管路が絞られたり閉塞した場合（Ｐ1＞Ｐ0）には、切換弁５は前方側に移動し、スペシャルプレート１２とスペシャルリング１３との隙間より生コンクリートが逃げ、送出シリンダが破裂するなどのトラブルを未然に防止する。
【００２６】
この様に、本実施形態のコンクリートポンプ１は、切換弁５を切り換える回動支持軸７を軸方向に移動可能に支承しており、かつ切換弁５の先端部をベアリング１４で支承し、固定手段１６で固定した吐出管４と切換弁５の先端部との間に圧縮リング１７を介設したので、弾性体の圧縮リング１７でスラスト荷重を低い面圧で受けることができ、簡単な構造で耐久性を向上できる。
【００２７】
また、固定手段１６が圧縮リング１７を介して切換弁５を送出シリンダ３、３側に押圧する与圧調整手段としても機能するので、ピストン３ｂの押し圧が低圧の場合でも、与圧により適度な面圧が発生し、低圧でもスペシャルプレート１２とスペシャルリング１３とのシールを良好とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、切換弁を切り換える回動支持軸を軸方向に移動可能に支承するとともに、切換弁の先端部を支持部で支承し、固定手段で固定した吐出管と切換弁の先端部との間に圧縮リングを介設したので、簡単な構造で耐久性を向上させることが可能である。
そして、吐出管の固定手段は、圧縮リングを介して切換弁を送出シリンダ側に押圧する与圧調整手段として機能するので、送出シリンダから押し出す圧力が低圧であっても送出シリンダと切換弁との間のシール性を確保することができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、切換弁の先端部側の外径ｄ1が、その基端部側の内径Ｄ0よりも大きく設定（ｄ1＞Ｄ0）されているので、切換弁の入口側圧力Ｐ0と出口側圧力Ｐ1とが同一であるという条件下で、切換弁の前方への移動を防止することができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、切換弁に撹拌部材が下向きに取り付けられているので、切換弁の揺動に伴って、ホッパ内の底部の生コンクリートを攪拌することができ、ホッパ底部での硬化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリートポンプの一実施形態を示す平面図である。
【図２】（ａ）はコンクリートポンプの要部を示す縦断面図、（ｂ）は圧縮リングの断面図、（ｃ）は圧縮リングの正面図である。
【図３】コンクリートポンプの要部を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図である。
【図５】切換弁の移動を説明するための縦断面図である。
【図６】従来のコンクリートポンプの要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１コンクリートポンプ
１ａフレーム
２ホッパ
２ａ後方の側壁
２ｂ前方の側壁
３送出シリンダ
３ａ送出シリンダの先端開口部
３ｂピストン
３ｃ駆動シリンダ
４吐出管
４ａ吐出管のフランジ
５切換弁
５ａ支持部
６駆動手段
７回動支持軸
８切換シリンダ
９揺動レバー
１０軸受
１１ブラケット
１２スペシャルプレート
１３スペシャルリング
１４ベアリング
１５シール材
１６固定手段
１６ａスタッドボルト
１６ｂ調整ナット
１７圧縮リング
１８羽根プレート

Claims

生コンクリートを収容するホッパと、
このホッパ内の生コンクリートを先端開口部から吸入し、吸入した生コンクリートをピストンで送出するシリンダであって、吸入・送出を交互に行う一対の送出シリンダと、
送出シリンダのピストンを駆動する駆動シリンダと、
ホッパを挟んで送出シリンダとは反対側に設けた吐出管と送出シリンダとの間に介設され、回動支持軸により後部を支持された状態で該回動支持軸を中心に揺動して、生コンクリート送出側の送出シリンダの先端開口部に交互に連通されるＳ字管状の切換弁と、
この切換弁を揺動する切換駆動源と、
を備えるコンクリートポンプにおいて、
上記回動支持軸を軸方向に移動可能とし、
上記ホッパ側に設けた支持部により切換弁の先端部外周を回動自在に支持し、軸方向に位置調整可能な固定手段により上記吐出管をホッパ側に固定し、この吐出管と切換弁の先端端面との間に圧縮リングを介在させ、吐出管の固定位置を調整することにより、圧縮リングを介して切換弁を送出シリンダ側に与圧することを特徴とするコンクリートポンプ。
前記切換弁の入口側圧力Ｐ0と出口側圧力Ｐ1とが同圧であるという条件下において、切換弁の先端部側の外径ｄ1は、その基端部側の内径Ｄ0よりも大きく設定（ｄ1＞Ｄ0）されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートポンプ。
前記切換弁には、ホッパ内の生コンクリートを攪拌するための撹拌部材が下向きに取り付けられ、切換弁の揺動により撹拌部材がホッパ内の生コンクリートを撹拌することを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリートポンプ。