JP5779443B2 - 油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば港湾、航路等の浚渫作業に使用される油圧式バケットに係り、特に、油圧式バケットの作動油の油温上昇を抑える油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置に関するものである。

現在稼働中の油圧式バケットは、バケット本体に油圧ユニットと作動油タンク室を内蔵しており、キャブタイルケーブルを介して油圧ユニットを起動させ、油圧シリンダを伸縮させて開閉動作を行い港湾、航路等の浚渫作業に用いられる。
この油圧式バケットを使用していく上で問題となっているのが、作動油の油温上昇である。
現場で行われている浚渫作業は、24時間稼働、高温、高負荷運転等の過酷な運転状況の中で行われ、こういった条件が油温上昇の原因となっている。
油温上昇は、作動油、オイルシールの劣化、ポンプ効率の低下、油圧機器の寿命の低下に繋がる。
また運転時、油温は例えば80℃近くまで上昇する場合もあり、例えば80℃で運転自動停止となっているため油温が高すぎると稼働を停止し、バケットを海中に沈めて冷却するといった作業が発生する可能性もあり、作業効率と保全性を図っていく上では改善が必要な問題である。

そこで、上記の改善策として、油温上昇を抑えるために作動油タンク室内に冷却用の配管を設置し、海中での作業時海水がタンク内の配管を循環することで従来よりも多少の冷却効果が得られる。
また、クレーンにてバケットが海上に引き上げられた際も冷却出来るように本体側面に冷却タンクを設置し、海中で汲み上げられてタンクに溜まった分の海水で海上においても冷却できる構造とした。

しかしながら、従来の冷却方法では下記に示すような項目が課題として上げられる。
（１）配管内を循環する海水の流量が一定ではないため冷却効果が低い。
（２）バケット本体が完全に海中に浸からないと冷却出来ない。また、水深が浅い所での浚渫作業や、土砂の搬出作業時には、タンク内に海水が溜まらない。
（３）海上での作業時、タンクに溜まった分がなくなるまで海水が流れ、土砂運搬船に余分に海水が流れてしまう。

また、この場合、本船側のクレーンジブからバケット本体に直接、冷却水供給用のホースを接続することが考えられるが、ホースの強度がもたず、又ホース取り回しが難しく、ホースを接続することは困難である。

この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、油圧式バケットの作動油の油温が所定温度以上に上昇したら自動的にポンプを起動して、海中での作業時はポンプで海中の水を汲み上げ、海上での作業時はタンク内に溜まった海水及びクレーン側から供給される海水を受けで汲みとることにより、安定した冷却を可能にする油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置を提供することにある。

以上の課題を達成するために、この発明は、油圧式バケットにこれを作動させる作動油を冷却するオイルクーラを設け、オイルクーラに供給される冷却水を溜める冷却水タンクを油圧式バケットの側面に設け、冷却水タンクの上部に上部取水口と下部に下部取水口とをそれぞれ設け、オイルクーラと冷却水タンクとを冷却水の通路となる冷却水供給管で接続し、冷却水供給管の途中にポンプを設け、冷却後の水を排出する排水管の一端をオイルクーラに接続し、油圧式バケットの冷却水タンクより高い位置に上面が開口された冷却水受けを設け、冷却水受けと冷却水タンクとを冷却水の通路となる流入管で接続し、油圧式バケットを吊り下げる作業船に作業水域で汲み上げた冷却水を油圧式バケットの冷却水受けの上方に向けて送る通路となる配水管を取り付け、配水管の先端放水口を下方の冷却水受けに臨ませた手段よりなるものである。

課題を解決するための手段よりなるこの発明に係る油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置によれば、バケット本体にオイルクーラを設置し、そのクーラに冷却水を供給する装置としてポンプ、タンク、冷却水受けを設置し油温が所定温度以上に例えば45℃以上に上昇したら自動的にポンプを起動して、海水中又は淡水中での作業時はポンプで海水又は淡水中の水を汲み上げ、水上での作業時はタンク内に溜まった海水又は淡水及びクレーン側から供給される海水又は淡水を受けで汲みとることにより安定した冷却が可能となる。また、重機側と連動することでクレーンの状態に応じて自動で冷却を停止することも可能となり、土砂運搬船に無駄な水を溜めることも防止できる。
また、クレーン側からの海水又は淡水の供給で浅い所でも冷却が可能となり、もしクレーン側の供給が停止しても本体側面に取り付けてある冷却水タンクの下面がある程度浸かる所であれば海水又は淡水をくみ上げる事が可能となる等、極めて新規的有益なる効果を奏するものである。

この発明を実施するための形態を示す全体概略側面図である。 この発明を実施するための形態を示す油圧式バケットの概略正面図である。 この発明を実施するための形態を示す油圧式バケットの部分概略側面図である。 この発明を実施するための形態を示す油圧式バケットの部分概略平面図である。 この発明を実施するための形態を示す冷却水受けの拡大図である。 この発明を実施するための形態を示すクレーンジブの旋回範囲での供給バルブのオン・オフ説明図である。

以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。

図において、油圧式バケット１は浚渫作業などにおいて、海底や水底の地盤を崩しながら土砂や岩石を掴んで掬い上げ或いは他の機器で崩した土砂や岩石を掴んで掬い上げるために使用されるものである。油圧式バケット１は、内部に油圧ユニット２１、作動油タンク室２２、オイルクーラ２３などを備えた本体ブロック２と、本体ブロック２の下部に開閉自在に軸支された一対のバケットシェル３とを備えている。

油圧式バケット１の上部側を構成する本体ブロック２は、強固な鋼製構造体から構成されており、その上方には吊り金具２４が取り付けられている。吊り金具２４にはワイヤロープａの下端側が上方から回装している。このワイヤロープａの上端側は作業船４に設置されたクレーンジブ４１の先端側に吊持されていて、油圧式バケット１は、本体ブロック２の吊り金具２４を介して作業船４のクレーンジブ４１の先端側に懸垂されたワイヤロープａによって吊持されている。

一対のバケットシェル３は左右の軸３１，３１を中心として、左右下向きに開閉し、本体ブロック２の下方中央で左右一対のバケットシェル３の先端同士が交差して閉じる。左右のバケットシェル３の交差する先端には各々爪３２，３２が交互に形成されていて、左右のバケットシェル３は爪３２，３２が交互に交差して閉じるようになっている。

一対のバケットシェル３は図示しない油圧シリンダを伸縮させることによって開閉する。油圧シリンダは油圧ユニット２１が起動し、作動油タンク室２２からの作動油により伸縮する。作動油は一対のバケットシェル３を油圧シリンダを通じて作動させるときにその油温が上昇するが、作動油を冷却するオイルクーラ２３に冷却水を供給することで油温の上昇が防がれる。

本体ブロック２のバケットシェル３が上下回動する内側の側面には例えばＵ字型の形状の冷却水タンク５が一体的に設置されている。冷却水タンク５は作業船４が作業する水域の海水や淡水などの水を一時的に溜め、作動油を冷却して油温の上昇を防ぐために設けられたオイルクーラ２３に冷却水として供給するためのタンクである。冷却水タンク５はＵ字型の形状とすることで、本体ブロック２の側面に設置してあるメンテナンス用窓、給油口等での作業が可能なスペースを確保している。

冷却水タンク５には、作業する水域の海水や淡水などの水を取水するために、上部取水口５１、下部取水口５２がそれぞれ設けられている。上部取水口５１はＵ字型の左右の上部側面にそれぞれ開口されている。上部取水口５１の開口部分にはフィルタが取り付けられていて、異物が海水や淡水とともに流入するのが防がれている。油圧式バケット１が水面下に没すると上部取水口５１も水面下になり、この上部取水口５１を通じて海水又は淡水が冷却水タンク５内に流入して溜められる。

下部取水口５２は冷却水タンク５の底面に下向きに設けられている。下部取水口５２には、冷却水タンク５が水面下にある場合にはその内部に取水でき、又水面上にある場合には内部に溜められた海水又は淡水が流出するのを防ぐために、逆止弁が取り付けられている。つまり、下部取水口５２が水面下に位置するときには逆止弁は開いて外部の海水又は淡水は内部に流入でき、下部取水口５２が水面上に位置するときには逆止弁は閉じてタンク内の海水又は淡水が漏れるのが防がれる。また、下部取水口５２には異物が海水や淡水とともに流入するのを防ぐために、フィルタが設けられている。

冷却水タンク５にはタンク内の所定の下限水位を検出するタンク下限水位センサ５３が設けられている。このタンク下限水位センサ５３で冷却水タンク５内の水位が所定の下限位置に下がると、この下限を検知してタンク内の水をオイルクーラ２３に供給する冷却水用ポンプ６１を自動的に停止させる構造になっている。

また、冷却水タンク５のタンク容量は、作業水域からの海水又は淡水の供給が停止した場合でも、数分程度はタンク内の水をポンプでオイルクーラ２３に供給できる程の容量となっていて、作業水域からの水の供給停止で作動油の油温が直ちに上昇するのを防いでいる。

冷却水タンク５の内部には冷却水供給管５４の一部が上下向きに取り付けられている。冷却水供給管５４の下端にある給水口は冷却水タンク５の底面近くに位置している。冷却水供給管５４の給水口にはフィルタが取り付けられていて、異物が冷却水供給管５４の内部に冷却水とともに吸い込まれるのを防いでいる。

冷却水供給管５４の上部側は上方に延びて冷却水タンク５の上端から外に出ていて、それから水平向きに曲がり本体ブロック２の中央に向けて延び、本体ブロック２の中央に設けられた水密構造の冷却水ポンプ室６の内部に設置された冷却水用ポンプ６１に接続されている。冷却水用ポンプ６１は冷却水タンク５に溜められた冷却水をオイルクーラ２３に向けて送り込むポンプである。冷却水供給管５４はこの冷却水用ポンプ６１を経て本体ブロック２の内部に設けられたオイルクーラ２３にその端部が接続されている。

オイルクーラ２３は作動油を冷却して油温の上昇を防ぐ機能を果たすもので、冷却水供給管５４を通じて供給された冷却水によってその内部を流れる作動油を冷却する。作動油は熱交換によって熱を放出して冷却され、冷却水供給管５４を通じて供給された冷却水はオイルクーラ２３の内部を流れる間に作動油から放出された熱を受け取り温められる。

オイルクーラ２３には作動油を冷却することによって温められた冷却後の水を作業水域に排出するための排水管５５の一端が接続されている。排水管５５の他端側は本体ブロック２の側面から少し外側まで延び、その先端は下向きに曲がって作業水域に臨んでいて、冷却後の冷却水を作業水域に排出できる構造になっている。

本体ブロック２の作業船４寄り側のバケットシェル３が上下回動する内側の上部には、作業船４から供給される冷却水を収容して冷却水タンク５に送るための冷却水受け７が一体的に設置されている。冷却水受け７は平面からみて例えば長方形の形状をしている。冷却水受け７で受けた冷却水を円滑に冷却水タンク５に送れるように、冷却水受け７の中央部に向けてその周囲は傾斜していて、その中央は最も低くなっている。また冷却水受け７の中央部の周囲が傾斜しているため、油圧式バケット１が多少傾いても作業船４から供給される冷却水を確実に回収できる構造になっている。

冷却水受け７は上面が開口されていて、この上面の開口された部分に作業船４から供給される冷却水が上方から落ちながら流入する。冷却水受け７の開口された上面には異物の混入を防ぐフィルタが取り付けられている。フィルタは容易に取り外しができる構造になっていて、フィルタの交換、清掃を容易に行える。

また、冷却水受け７で収容した冷却水がポンプを使用することなく自動的に冷却水タンク５に送られるように、冷却水受け７の底部は冷却水タンク５の上端よりも高い箇所に位置するように本体ブロック２に設置されている。

冷却水受け７の中央底部には流入管７１の上端が接続されている。そこから流入管７１は冷却水タンク５の上端よりも高い位置で水平向きに曲がり、冷却水タンク５まで向けて延びて、油圧式バケット１が作業船４側に多少傾いても冷却水受け７からの冷却水が冷却水タンク５に送れるようにするために、流入管７１の終端側は少し下向きに曲がった後に再び水平向きになって冷却水タンク５の上部側面に接続している。

作業船４には冷却水受け７に海水又は淡水を供給するための配水管４２が配管されている。配水管４２は作業船４のクレーンジブ４１に沿って取り付けられている。配水管４２の上部側は、最も高く引き上げられた油圧式バケット１よりも高い位置でクレーンジブ４１からその前方の油圧式バケット１の上方に向けて水平に突出し、油圧式バケット１に設置した冷却水受け７の真上で、下向きに曲げられてその先端放水口４２ａは真下の冷却水受け７に臨んでいる。

配水管４２の下部側はクレーンジブ４１の下部基端側付近で、クレーンジブ４１から離れて船本体側に接続され、図示しないポンプで作業水域の海水又は淡水を汲み上げることができるようになっている。配水管４２は傾動するクレーンジブ４１に追従できるようにその一部はフレキシブルな構造になっている。

配水管４２の下部側の途中には供給バルブ４３が設けられている。油圧式バケット１の昇降位置及びクレーンの旋回位置をセンサで検出して、冷却水受け７が海面又は水面に上がっていて、尚且つ旋回位置が供給可能な範囲であれば、この供給バルブ４３は自動的に開いて水を供給する機構になっている。

また、油圧式バケット１が予め設定された供給可能範囲から外れた場合、若しくは油温が低下した場合は、この供給バルブ４３は自動的に閉じて水の供給を停止する機構になっている。供給バルブ４３が停止することで供給可能範囲から外れた土砂運搬用台船ｅに冷却水が溜まるのが防がれる（図６参照）。

次に、上記発明を実施するための形態の構成に基づく作用について以下説明する。
油圧式バケット１が水面下で作業をする場合には、海水又は淡水が冷却水タンク５の上部取水口５１及び下部取水口５２から流入し、又冷却水受け７を通じて冷却水タンク５に流入する。これにより冷却水タンク５は流入した冷却水で満タンの状態になる。

このような状態で、油圧式バケット１の作動油の油温が所定の設定温度よりも高くなると、冷却水用ポンプ６１が作動して冷却水タンク５内に流入している冷却水は冷却水供給管５４を通じて油圧式バケット１の内部に設けられたオイルクーラ２３に流入して作動油を冷却する。作動油を冷却して温められた冷却後の冷却水は排水管５５を通じて水中に放出される。

これに対して、油圧式バケット１が水面上方にある場合には、冷却水タンク５の上部取水口５１及び下部取水口５２は水面上に位置するため、上部取水口５１及び下部取水口５２を通じて冷却水が流入することはない。このとき、下部取水口５２には逆止弁が設けられているので、冷却水タンク５の内部の冷却水が下部取水口５２を通じて外部に漏れ出すことない。

油圧式バケット１の昇降位置及びクレーンの旋回位置をセンサで検出して、冷却水受け７が海面又は水面に上がっていて、尚且つ旋回位置が供給可能な範囲（図６参照）にあるときには、作業船４のポンプを作動させて、作業水域の海水又は淡水の冷却水ｄを汲み上げる。このとき、配水管４２に設けられた供給バルブ４３は開いており、汲み上げられた冷却水は配水管４２の中を圧送されて、配水管４２の上端側に送られ、先端放水口４２ａから、真下に向かって放出される。

真下には冷却水受け７が位置していて、先端放水口４２ａから真下に放出された冷却水は、真下の冷却水受け７内に収容される。冷却水受け７に収容された冷却水は中央底部に集まり、そこに一端が接続されている流入管７１の内部に流入して冷却水受け７より低い位置に設けられている冷却水タンク５に向かって自然に流れ、冷却水タンク５に溜められる。

冷却水タンク５に溜められた冷却水は上述したように冷却水供給管５４を通じてオイルクーラ２３に送られて作動油の冷却を果たす。冷却が必要な場合には、作業船４を通じて冷却水が順次供給され続けるので、冷却水タンク５の内部の冷却水が空になることはなく、油圧式バケット１の作動油の冷却を安定的に行うことができる。

また、油圧式バケット１が予め設定された供給可能範囲から外れた場合（図６参照）、若しくは油温が低下した場合は、この供給バルブ４３は自動的に閉じるため、作業船４の配水管４２を通じての冷却水の供給が停止される。

さらに、油圧式バケット１の一部が水中に浸かって、冷却水タンク５の下部取水口５２が水面下にある場合には、下部取水口５２を通じて海水又は淡水を冷却水タンク５の内部に取り入れることができるので、作業船４側からの冷却水の供給が途絶えても、作動油の冷却を引き続き行うことができる。

なお、この発明は上記発明を実施するための形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。

１ 油圧式バケット
２ 本体ブロック
２１ 油圧ユニット
２２ 作動油タンク室
２３ オイルクーラ
２４ 吊り金具
３ バケットシェル
３１ 軸
３２ 爪
４ 作業船
４１ クレーンジブ
４２ 配水管
４２ａ 先端放水口
４３ 供給バルブ
５ 冷却水タンク
５１ 上部取水口
５２ 下部取水口
５３ タンク下限水位センサ
５４ 冷却水供給管
５５ 排水管
６ 冷却水ポンプ室
６１ 冷却水用ポンプ
７ 冷却水受け
７１ 流入管
ａ ワイヤロープ
ｂ 供給バルブＯＦＦの範囲
ｃ 供給バルブＯＮの範囲
ｄ 作業水域の海水又は淡水の冷却水
ｅ 土砂運搬用台船

Claims (2)

1. 油圧式バケットにこれを作動させる作動油を冷却するオイルクーラを設け、オイルクーラに供給される冷却水を溜める冷却水タンクを油圧式バケットの側面に設け、冷却水タンクの上部に上部取水口と下部に下部取水口とをそれぞれ設け、オイルクーラと冷却水タンクとを冷却水の通路となる冷却水供給管で接続し、冷却水供給管の途中にポンプを設け、冷却後の水を排出する排水管の一端をオイルクーラに接続し、油圧式バケットの冷却水タンクより高い位置に上面が開口された冷却水受けを設け、冷却水受けと冷却水タンクとを冷却水の通路となる流入管で接続し、油圧式バケットを吊り下げる作業船に作業水域で汲み上げた冷却水を油圧式バケットの冷却水受けの上方に向けて送る通路となる配水管を取り付け、配水管の先端放水口を下方の冷却水受けに臨ませたことを特徴とする油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置。
2. 冷却水タンクの下部取水口には逆止弁が設けられ、配水管の途中には供給バルブが設けられている請求項１記載の油圧式バケットの油圧ユニット冷却用冷却水供給装置。

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