JP5171446B2 - グラブバケット式揚土装置 - Google Patents

Description

本発明は、海底、川底などの水底を浚渫し、その浚渫物、特に、土砂などの粘性の低い浚渫物を能率よく水面上に揚土するようにした、グラブバケット式揚土装置に関する。

従来、グラブバケット式揚土装置において、グラブバケットを水底から吊り上げることなく、グラブバケットにより掴持した泥土、土砂などの浚渫物を揚土パイプを通して水上まで揚土できるようにして周辺水域の汚染を低減し、しかも省エネを図りながら所期の浚渫作業を行うことができるようにしたグラブバケット式揚土装置は公知である（後記特許文献１，２参照）。
特開平７−２６５８０号公報 特開２００８−４５３７８号公報

ところで、前記従来のグラブバケット式揚土装置では、グラブバケットを構成する開閉可能な一対のシェル内に、押込板（フラップ）を揺動可能に設け、この押込板の揺動駆動により、閉成したシェル内の浚渫物を揚土パイプに圧送するようにしている。

ところが、浚渫物が粘性の低い土砂の場合には、押込板が土砂を圧送しきれずに通過してしまい、その結果、シェル内に土砂のブリッジ現象を生じて土砂の圧送が困難になったり、圧送能率が大幅に低下してしまうなどの問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、浚渫物が、粘性の低い土砂であっても連続的、安定的に能率よく揚土できるようにした、新規なグラブバケット式揚土装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、水上の作業機により、水中に没するように吊下支持される支持フレームに、グラブバケットを構成する一対のシェルを開閉可能に軸支し、前記一対のシェルを、シェル駆動手段により強制開閉駆動して、それらシェルの相互間に浚渫物を掴み取るようにしたグラブバケット式揚土装置において、前記一対のシェルの何れか一方に水中ポンプを設けると共にその何れか他方に揚土パイプを接続して、前記水中ポンプにより吸引、加圧した水中の水を、その吐出口から閉成したグラブバケット内の密閉状収容室に噴入し、その噴入加圧水により前記一対のシェル内の浚渫物を攪拌し巻き込んで、その噴入加圧水と共に前記揚土パイプに圧送するようにし、前記水中ポンプは、その水中ポンプの吸込口から浚渫物などの異物を吸い込まないように、前記一方のシェルの、浚渫物を掴み取るための出入口と対面する背面の外側に設けられることを特徴としている。

上記目的達成のため、請求項２の発明は、水上の作業機により、水中に没するように吊下支持される支持フレームに、グラブバケットを構成する一対のシェルを開閉可能に軸支し、前記一対のシェルを、シェル駆動手段により強制開閉駆動して、それらシェルの相互間に浚渫物を掴み取るようにしたグラブバケット式揚土装置において、前記一対のシェルの何れか一方に水中ポンプを設けると共にその何れか他方に揚土パイプを接続して、前記水中ポンプにより吸引、加圧した水中の水を、その吐出口から閉成したグラブバケット内の密閉状収容室に噴入し、その噴入加圧水により前記一対のシェル内の浚渫物を攪拌し巻き込んで、その噴入加圧水と共に前記揚土パイプに圧送するようにし、前記一対のシェルが閉成された状態において、前記水中ポンプの吐出口は、前記一方のシェルの背面の上下方向の中間部に開口され、前記揚土パイプの入口は、前記他方のシェルの背面の上部に開口されている特徴としている。

上記目的達成のため、請求項３の発明は、前記請求項１または２のものにおいて、前記水中ポンプは、前記一方のシェルの、浚渫物をつかみ取るための出入口と対面する背面の外側に設けられ、その吸込口から浚渫物などの異物を吸い込まないようにされていることを特徴としている。

請求項各項の発明によれば、グラブバケットに掴み取った浚渫物が土砂などの粘性の低いものであってもその浚渫物をグラブバケット内に噴入する加圧水により、攪拌し巻き込んで、安定的に効率よく揚土することができる。

また特に請求項１の発明によれば、水中ポンプから浚渫物などの異物を吸い込むことが防止される。

本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

添付図面において、図１は、本発明グラブバケット式揚土装置の使用状態を示す図、図２は、図１の２矢視の仮想線囲い部分の拡大図で、グラブバケットの開放状態を示す側面図、図３は、グラブバケットの閉成状態を示す側面図、図４は、グラブバケットの縦断面図、図５〜図７は、浚渫土砂の揚土作業の行程図である。

この実施例は、本発明にかかるグラブバケット式揚土装置により海底に堆積する土砂の浚渫を行う場合であって、図１において、作業台船ＢＢの船体１上には、作業機Ｔ、すなわちバックホウなどの自走式作業車両が搭載されている。この作業車両Ｔは、鉛直軸まわりに旋回可能な旋回台２を備え、この旋回台２の前部には、屈折ブーム５が俯仰可能に支持されている。屈折ブーム５の先端には、連結体３および支持フレームＦを介して本発明にかかるグラブバケット式揚土装置の主体部分を構成するグラブバケットＧが開閉かつ揺動可能に吊下支持されている。屈折ブーム５は、基部ブーム５Ａと先部ブーム５Ｂとを備えており、基部ブーム５Ａは旋回台２に上下に回動自在に軸支され、基部ブーム５Ａと旋回台２間には、基部シリンダ７が連結され、また基部ブーム５Ａの先端には先部ブーム５Ｂが上下に回動自在に連結され、基部ブーム５Ａと先部ブーム５Ｂとの間には、先部シリンダ８が連結されており、基部および先部シリンダ７，８の伸縮制御により、屈折ブーム５は図１実線に示す俯伏位置と、同図鎖線に示す仰起位置との間を俯仰作動される。そして、屈折ブーム５に支持されたグラブバケットＧを用いて海底の堆積土砂を直接浚渫するようにされている。後に述べるように、グラブバケットＧには、可撓性の揚土パイプＰが接続されており、グラブバケットＧにより掴み取った浚渫土砂は、揚土パイプＰ内を通って水上へと揚土される。揚土パイプＰは、作業機Ｔの屈折ブーム５に抱持されて水上へと延びて作業台船ＢＢ上に支持され、さらに作業台船ＢＢに横付けされる土運船ＢＡへと延長されて、その下流端、すなわち放出端は土運船ＢＡ内の土砂貯留室Ｈに向けて開口される。連結体３には、グラブバケットＧを強制回動させる先端シリンダ４がリンク６を介して連結されている。

つぎに、図２〜４を参照して、本発明にかかるグラブバケット式揚土装置の構造について説明する。

前記屈折ブーム５に連結体３を介して吊下支持される支持フレームＦには、グラブバケットＧが開閉可能に支持されている。このグラブバケットＧは、対をなすバケット状の左右シェル１０Ｌ，１０Ｒより構成されており、これらのシェル１０Ｌ，１０Ｒは、後に詳述するように、フレームＦの左右両端部に支持軸１１Ｌ，１１Ｒをもって開閉可能に軸支されており、それらの相互間に、浚渫土砂を掴み取ることができる。左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの相互間には、それらのシェル１０Ｌ，１０Ｒの閉成時に、掴み取った浚渫土砂を収容可能な密閉状の収容室Ｃが画成される。左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの互いに対面する前面１２Ｌ，１２Ｒには、それらの略全域にわたり出入口１３Ｌ，１３Ｒが開口され、それらの出入口１３Ｌ，１３Ｒの周縁には、それらが閉じられたときにそれらの接触面を封緘するシールＳが設けられ、前記収容室Ｃを密閉室とすることができ、後に述べるように、その収容室Ｃ内に噴入される、水中ポンプＰＵからの圧送用加圧水の漏洩が防止される。左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの左右前面１２Ｌ，１２Ｒの下縁部には、従来公知のグラブバケットと同様に、左右シェル１０Ｌ，１０Ｒによる土砂の掴み取り効率を高めるための複数の左右係止爪９Ｌ…、９Ｒ…が、相互に噛み合うように互い違いに突設される。

左右シェル１０Ｌ，１０Ｒは、いずれもバケット状に形成されており、左シェル１０Ｌは、出入口１３Ｌを開口した前面１２Ｌと、背面１５Ｌと、その背面１５Ｌの上縁より略直角に起立接続される上面１４Ｌと、その背面１５Ｌの前後両側縁より略直角に起立接続される平坦な前後一対の側面１６Ｌ，１６Ｌと、その両側面１６Ｌ，１６Ｌの下端縁を接続すると共に背面１５Ｌの下端縁にも接続される円弧状の底面１７Ｌとを備えており、前記背面１５Ｌは前記出入口１３Ｌに対面して、図４に示すように、その縦断面が四角形状に形成されている。一方、右シェル１０Ｒは、出入口１３Ｒを開口した前面１２Ｒと、平坦な背面１５Ｒと、その背面１５Ｒの端壁前後両側縁より略直角に起立接続される平坦な前後一対の側面１６Ｒ，１６Ｒと、その両側面１６Ｒ，１６Ｒの下端縁を接続すると共に背面１５Ｒの下端縁にも接続される円弧状の底面１７Ｒとを備えており、前記背面１５Ｒは前記出入口１３Ｒに対面して、図４に示すように、その縦断面が三角形状に形成されている。そして、グラブバケットＧは、その左シェル１０Ｌの容積が、右シェルの１０Ｒの容積よりも若干大きくされている。

左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの背面１５Ｌ，１５Ｒには、前記出入口１３Ｌ，１３Ｒから離れる方向に延びる左右支持腕１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ一体に設けられている。これらの支持腕１８Ｌ，１８Ｒの中間部に、前記支持フレームＦの左右両端が支持軸１１Ｌ，１１Ｒをもって回動自在に軸支されており、左右シェル１０Ｌ，１０Ｒは、支持軸１１Ｌ，１１Ｒを支点として左右方向に開閉可能である。左右シェル１０Ｌ，１０Ｒと支持フレームＦとの間には、左右シェル１０Ｌ，１０Ｒを開閉駆動するシェル駆動装置ＤＳが設けられる。このシェル駆動手段ＤＳは、左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒの相互間を連動、連結して、その両シェル１０Ｌ，１０Ｒを互いに同調開閉させる同調リンク機構Ｌと、その同調リンク機構Ｌを介して左右シェル１０Ｌ，１０Ｒを互いに同調して開閉駆動する共通の開閉用アクチュエータＡＳとより構成される。前記同調リンク機構Ｌは、一端が右シェル１０Ｒの支持軸１１Ｒよりも上方で右支持腕１８Ｒに上部支持軸１９を介して回動自在に軸支されると共に他端が左シェル１０Ｌの支持軸１１Ｌよりも下方で左支持腕１８Ｒに下部支持軸２０をもって回動自在に軸支された長い第１リンク２１と、一端が前記下部支持軸２０に回動自在に軸支されると共に他端が左シェル１０Ｌの支持軸１１Ｌよりも上方で左支持腕１８Ｌに他方の上部支持軸２３を介して回動自在に軸支された短い第２リンク２２とより構成されている。そして、その第２リンク２２の中間部は左シェル１０Ｌの軸支部である支持軸１１Ｌに回動自在に軸支されている。

また、前記同調リンク機構Ｌを介して左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒを互いに同調して開閉駆動し得る共通の開閉用アクチュエータＡＳは、復動式の油圧シリンダにより構成され、その油圧シリンダＡＳの両端は、左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの左右支持腕１８Ｌ，１８Ｒの上端に前記左右上部支持軸２３，１９を介してそれぞれ回動自在に軸支されている。したがって、このアクチュエータ、すなわち油圧シリンダＡＳを伸長作動すれば、図３に示すように一対の左右シェル１０Ｌ，１０Ｒは閉成作動され、また、それを収縮作動すれば、図２に示すように左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒは開放作動される。そして、左右シェル１０Ｌ，１０Ｒの開閉作動によれば、後に述べるように、グラブバケットＧ内に、浚渫土砂を掴み取ることができる。その際に、浚渫土砂がグラブバケットＧの外に散乱するのを極力抑えることができる。

左シェル１０Ｌの背面１５Ｌの外側の略中央部には、水中ポンプＰＵが一体に設けられている。この水中ポンプＰＵは、ポンプ羽根を備えたポンプ部３０と、モータを備えた駆動部３１とを備え、ポンプ部３０の吐出口３２は、左シェル１０Ｌの背面１５Ｌを貫通してグラブバケットＧ内に開口しており、また、そのポンプ部３０の吸込口３３は、グラブバケットＧの出入口１３Ｌ，１３Ｒから離れた位置、すなわち左シェル１０Ｌの背面１５Ｌの外側に設けられており、水中ポンプＰＵの駆動時に、その吸込口３３から、浚渫土砂などの異物を吸い込まないようにされている。また、駆動部３１のモータに接続されるワイヤハーネス３４は、揚土パイプＰに案内されて、水上へと延びており、作業台船ＢＢに設けた図示しない電源装置に接続されている。また、左シェル１０Ｌの背面１５Ｌには、水中ポンプＰＵの吸込口３３を覆うようにストレーナ３５が設けられ、このストレーナ３５により、粗大異物が水中ポンプＰＵ内へ吸い込まれないようにされる。

しかして、浚渫作業を行うときは、水中ポンプＰＵはグラブバケットＧと共に水中に没しているので、水中の水を直接吸い込むことができ、そのとき、浚渫土砂などの異物を吸い込むことがない。

一方、右シェル１０Ｒの背面１５Ｒの上部（グラブバケットＧが閉じたときの上部）には、排出パイプ３７が一体に接続されている。この排出パイプ３７の入口は右シェル１０Ｒの背面１５Ｒを貫通してグラブバケットＧ内に開口しており、またその出口は、前記揚土パイプＰの入口、すなわちその上流端に接続されている。前記排出パイプ３７内には、グラブバケットＧから揚土パイプＰへのみ浚渫土砂の流れを許容する逆止弁３８が開閉可能に設けられ、この逆止弁３８は、戻しバネ３９により常に閉じ方向に付勢されており、グラブバケットＧ内の圧力が戻しバネ３９のバネ力に打ち勝つと、前記逆止弁３８が開弁されて、グラブバケットＧ内の浚渫土砂が揚土パイプＰへと圧送される。

つぎに、この実施例の作用を図５〜７を参照して説明する。

(1) 図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、油圧シリンダＡＳの収縮作動により、一対の左右シェル１０Ｌ，１０Ｒを全開状態に保持したままグラブバケットＧを海底に降ろす。このとき、グラブバケットＧ全体の自重により、一対の左右シェル１０Ｌ，１０Ｒは、それらの下部が海底の、浚渫すべき堆積土砂に食い込む。

(2) つぎに、図５（Ｃ）、図６（Ｄ）に示すように、油圧シリンダＡＳの収縮作動により、左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒを閉じ方向に回動して全閉とする。このとき、一対の左右シェル１０Ｌ，１０Ｒは、その内部に海底の堆積土砂を掴み取って、その浚渫土砂を左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒ内の密閉状収容室Ｃ内に収容する。

(3) つぎに、図６（Ｄ），（Ｅ）に示すように、グラブバケットＧを海底から離すべく若干上昇させた後、あるいは上昇させながら水中ポンプＰＵを駆動する。このとき、水中ポンプＰＵは、海中に没しているので、その吸込口３３から海水を効率よく直接吸い込むことができる。水中ポンプＰＵの吐出口３２から吐出される加圧水は、グラブバケットＧの密閉状収容室Ｃ内に直接噴入される。収容室Ｃ内に噴入した加圧水は、図６（Ｄ），（Ｅ）に矢印で示すように、収容室Ｃ内の浚渫土砂を攪拌し、巻き込みながら左シェル１０Ｌ側から右シェル１０Ｒ側へと押し込み、該収容室Ｃの空隙部に充填され、その水圧により加圧された浚渫土砂は、密閉状収容室Ｃより逆止弁３８を開弁して揚土パイプＰへと残留することなく圧送され、収容室Ｃ内では土砂のブリッジ現象を生起することがない。また、左右一対のシェル１０Ｌ，１９Ｒ内には、従来の押込板が存在しないので、浚渫土砂は、水圧を受けて、抵抗少なくスムーズに左右シェル１０Ｌ，１０Ｒ内を揚土パイプＰへ向けて移動する。

(4) 図６（Ｆ）に示すように、水中ポンプＰＵの運転継続により、収容室Ｃ内の水圧により、同図矢印に示すように浚渫土砂は漸次左シェル１０Ｌ側から右シェル１０Ｒ側へと押圧されて揚土パイプＰへと連続的に圧送されて、図７（Ｇ）に示すように、収容室Ｃ内の浚渫土砂は残留することなく揚土パイプＰに圧送され、該室Ｃ内が加圧水により充填され、さらに、その加圧水の一部が揚土パイプＰ内にも流入したところで、水中ポンプＰＵの運転を停止する。前述の浚渫土砂の圧送行程において、揚土パイプＰに流入した浚渫土砂は逆止弁３８により収容室Ｃへ逆流することがない。また、水中ポンプＰＵの吸込口３３は、左シェル１０Ｌの背面１５Ｌの外側に開口されるので、水中ポンプＰが浚渫土砂などの異物を吸い込むことがない。

(5) 図７（Ｈ）に示すように、収容室Ｃ内の浚渫土砂の排出が終了すれば、油圧シリンダＡＳの収縮作動により左右一対のシェル１０Ｌ，１０Ｒを略全開位置まで開放しグラブバケットＧを、つぎの浚渫位置まで移動してふたたび海底に落として前記(1) の行程が行なわれる。

以上(1) 〜(5) の行程を繰り返すことにより、浚渫土砂などの浚渫物は揚土パイプＰ内を逐次押し上げられて土運船ＢＡまで揚土され、土砂貯留室Ｈに投下される。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。

たとえば、前記実施例では、グラブバケット式揚土装置により海底を浚渫する場合について説明したが、これにより川底、湖底などを浚渫できることは勿論である。また、前記実施例では左右一対のシェルを一つのアクチュエータにより駆動するようにしているが、それらを複数のアクチュエータにより駆動するようにしてもよく、さらにアクチュエータとして油圧シリンダ以外のものの使用が可能である。さらに、前記実施例では、電動式水中ポンプを用いているが、これに代えて、油圧式、エア式その他の水中ポンプを用いてもよい。

グラブバケット式揚土装置の使用状態を示す図 図１の２矢視の仮想線囲い部分の拡大図で、グラブバケットの開放状態を示す側面図 グラブバケットの閉成状態を示す側面図 グラブバケットの断面図 浚渫土砂の揚土作業の行程図 浚渫土砂の揚土作業の行程図 浚渫土砂の揚土作業の行程図

１０Ｌ・・・・・シェル（左シェル）
１０Ｒ・・・・・シェル（右シェル）
１３Ｌ・・・・・出入口
１５Ｌ・・・・・背面
１５Ｒ・・・・・背面
３２・・・・・・吐出口
３３・・・・・・吸込口
３８・・・・・・逆止弁
ＤＳ・・・・・・シェル駆動手段
Ｆ・・・・・・・支持フレーム
Ｇ・・・・・・・グラブバケット
Ｐ・・・・・・・揚土パイプ
ＰＵ・・・・・・水中ポンプ
Ｔ・・・・・・・作業機

Claims (3)

1. 水上の作業機（Ｔ）により、水中に没するように吊下支持される支持フレーム（Ｆ）に、グラブバケット（Ｇ）を構成する一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）を開閉可能に軸支し、前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）を、シェル駆動手段（ＤＳ）により強制開閉駆動して、それらシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）の相互間に浚渫物を掴み取るようにしたグラブバケット式揚土装置において、
   前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）の何れか一方に水中ポンプ（ＰＵ）を設けると共にその何れか他方に揚土パイプ（Ｐ）を接続して、前記水中ポンプ（ＰＵ）により吸引、加圧した水中の水を、その吐出口（３２）から閉成したグラブバケット（Ｇ）内の密閉状収容室（Ｃ）内に噴入し、その噴入加圧水により前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）内の浚渫物を攪拌し巻き込んで、その噴入加圧水と共に前記揚土パイプ（Ｐ）に圧送するようにし、
   前記水中ポンプ（ＰＵ）は、その水中ポンプ（ＰＵ）の吸込口（３３）から浚渫物などの異物を吸い込まないように、前記一方のシェル（１０Ｌ）の、浚渫物を掴み取るための出入口（１３Ｌ）と対面する背面（１５Ｌ）の外側に設けられることを特徴とする、グラブバケット式揚土装置。
2. 水上の作業機（Ｔ）により、水中に没するように吊下支持される支持フレーム（Ｆ）に、グラブバケット（Ｇ）を構成する一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）を開閉可能に軸支し、前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）を、シェル駆動手段（ＤＳ）により強制開閉駆動して、それらシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）の相互間に浚渫物を掴み取るようにしたグラブバケット式揚土装置において、
   前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）の何れか一方に水中ポンプ（ＰＵ）を設けると共にその何れか他方に揚土パイプ（Ｐ）を接続して、前記水中ポンプ（ＰＵ）により吸引、加圧した水中の水を、その吐出口（３２）から閉成したグラブバケット（Ｇ）内の密閉状収容室（Ｃ）内に噴入し、その噴入加圧水により前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）内の浚渫物を攪拌し巻き込んで、その噴入加圧水と共に前記揚土パイプ（Ｐ）に圧送するようにし、
   前記一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）が閉成された状態において、前記水中ポンプ（ＰＵ）の吐出口（３２）は、前記一方のシェル（１０Ｌ）の背面（１５Ｌ）の上下方向の中間部に開口され、前記揚土パイプ（Ｐ）の入口は、前記他方のシェル（１０Ｒ）の背面（１５Ｒ）の上部に開口されていることを特徴とする、グラブバケット式揚土装置。
3. 前記揚土パイプ（Ｐ）の、一対のシェル（１０Ｌ，１０Ｒ）内へ連通する上流側には、揚土パイプ（Ｐ）からグラブバケット（Ｇ）内への浚渫物の逆流を阻止する逆止弁（３８）を設けたことを特徴とする、前記請求項１又は２に記載のグラブバケット式揚土装置。

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