JP6120197B1 - コンクリートカッター冷却水給水用スイベルジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードシャフトを利用して冷却水をブレードに給水する方式において、ブレードシャフトの高速回転時においても給水路に冷却水が乱されることなく給水されようにする。【解決手段】ブレードシャフト１２０の端部にスイベルジョイント１が取り付けられており、ニップル２から供給される冷却水は、ベアリング３を収容するケース１０のケースフランジ１１に設けられた整流ガイド５に流下し、整流ガイド５の傾斜させてある底板５２によって水平方向に方向転換させられ、ブレードシャフト１２０に形成した給水路１２１に送られるので、ケース内での水流の乱れが生ずることなく給水路を通ってブレードに送られ冷却する。整流ガイド５を設けたことによって冷却水の共有量はブレードシャフト１２１の回転が３０００ｒｐｍにおいて、設けない時の給水量の２倍近くを給水可能とした。【選択図】図３

Description

本発明は、コンクリートカッター等の回転ブレードによって対象物を切断する装置において、切断に伴う発熱によってブレードが高温になるのを防止するブレードへの冷却水の給水装置に関する。

コンクリートカッターは、切断する際に発熱して高温となるのでブレードに冷却水を供給して冷却する必要があり、ブレードへの給水方式には次の２方式がある。図１（１）に示すように、ブレード１００の両側に給水管１１１を配設し、フランジ１１０側面からブレード１００に冷却水を給水する方式、もう一つの方式は図１（２）に示すように、ブレードシャフト１２０の中心にブレードシャフト軸方向に水路１２１を形成し、ブレードシャフト１２０のブレード取付部とは反対側の駆動力を伝達するプーリ１３０が設置してある側の端部に設けたウォータースイベルジョイント１のニップル２から冷却水を供給し、冷却水は水路１２１を通ってブレード固定用のフランジ１１０の周縁に設けてある穴１１２からブレード１００に給水されてブレードを冷却するセンター注水方式である。
ブレードシャフト１２０の中間部にはブレードシャフト１２０の回転を許容し、かつ支持するピロー（軸受）１２５が設けてある。

特開平０９−３００３４０号公報 特開２００２−２５６５１５号公報

冷却水量が多ければ多い程ブレードの寿命が長くなり、切断時の切粉を含む泥水の汚泥濃度が低くなって粘度が小さくなるため、バキューム装置による汚泥の回収が容易となり、舗装道路の切断においては、汚泥が舗装路面にへばりついて除去が面倒になることがなくなる。
舗装路面の切断において、通常、冷却水はトラックに搭載した水タンクから落差注水方式で注水されている。冷却水量を増加するため、水タンクを搭載したトラックからポンプでの圧送が考えられるが、エンジンポンプでの圧送はエンジンを継続的に運転する必要があり、ＤＣモーター式ではトラックのバッテリーを利用してポンプを稼動するが、バッテリーを充電するためにトラックのエンジンをかけておく必要がある。しかし、停車中にはトラックのエンジンは停止することが義務付けられているため、エンジンポンプ及びＤＣモーターによるポンプ圧送が不可能である。
そのため、ポンプを使用しない落差注水方式で、コンパクトかつ注水効率の高いスイベルジョイントを必要とする。

図１（２）に示したセンター注水方式では、回転するブレードシャフト１２０に設けた給水路１２１を通じてブレード１００に冷却水を給水するためスイベルジョイント１がブレードシャフト１２０に設置されるため、その分カッターの装置本体の幅が広くなってしまうが、ブレード１００への冷却水の給水効率が良いということから広く採用されている。
しかしながら、冷却水はタンクから重力による自然流下で供給されるものであり、冷却水のタンク（図示しない）からスイベルジョイント１を経てブレードシャフト１２０に形成した給水路１２１に導かれているものであり、ブレードの回転数（ブレードシャフトの回転数）が大きくなるにつれて冷却水の供給量が減少する現象がおこり、ブレード１００の冷却が十分におこなわれず寿命が短くなり、また、切粉を含む泥水濃度が高くなり回収が困難になり切断後の清掃に時間がとられるという課題がある。

落差流水方式を採用して横幅を小さくしてコンパクトにしてコンクリートカッターに搭載できるようにしたコンクリートカッター用のスイベルジョイントは、図２にあるように、スイベルケース１０をブレードシャフト１２０にボルト３３で固定するものであり、ケース１０の内部において流入する冷却水の流路にボルト３３のヘッドが突出した状態であり、冷却水の水流を乱す原因となっており、さらにブレードシャフトが高速回転するとボルト３３のヘッドが水流をブレードシャフトの周りに回転させ、ブレードシャフトの中心に形成してある水路への流入を阻害しているものと考えられる。
回転体に液体を供給するスイベルジョイントとして給水口にエルボーを採用して流路を直角に変更することも提案されているが、装置の幅が大きくなるのでコンクリートカッターにはあまり採用されていない。
本発明は、ブレードシャフトの回転数の上昇に伴って冷却水の供給量が減少する原因を探求することによって解決策を見出し、ブレードシャフト１２０の回転数が上昇しても十分な量の冷却水がブレードに供給されるようにするものである。

従来のコンクリートカッター用の冷却水給水路をブレードシャフトの軸に形成し、冷却水をスイベルジョイントを介して供給する装置において、冷却水の供給量がブレードシャフトの回転数が上昇するにしたがって供給水量が減少する原因を分析した結果、ブレードシャフトの回転に伴って冷却水がブレードシャフトに設けた給水路の入り口で旋回して流れが乱されて給水路への流入が阻害されることが原因であることを突き止めた。
そこで、ブレードシャフトに形成した供給水路に冷却水が乱されることなく導入されるように冷却水タンクからブレードシャフトに設けた給水路に水流が滑らかに流入する整流ガイドを設けることによってブレードシャフトの回転によって生ずる水流の乱れを解消し、冷却水の供給量の減少の問題を解決したのである。

従来のブレードへの冷却水供給装置の方式の説明図。 従来のコンクリートカッター冷却水用スイベルジョイントの断面図。 本発明のコンクリートカッター冷却水用スイベルジョイントの断面図。 スイベルジョイントをブレードシャフトに取り付けた状態の断面図。 スイベルジョイントのケースフランジに設けた整流ガイドの斜視図。

図３は、整流ガイド５を取り付けたスイベルジョイント１の断面図であり、図４は、このスイベルジョイント１をブレードシャフト１２０に取り付けた状態を示すものである。
スイベルジョイント１は、ベアリング３を収容する円筒形のケース１０、冷却水をケース１内に導入するためのホースを取り付けるニップル２からなり、ニップル２はケース１０の上部に取り付けられている。ケース１０の側面には円形の開口を覆う円形のケースフランジ１１がボルト１２でケース１０に固定してあり、開口を塞いでいる。

ケース１０のブレードシャフト取り付け側にはブレードシャフト１２０の導入口が設けてある。ベアリング３はケース１０にスナップリング３２及びベアリングナット３４で固定され、ベアリング３が設置される部分のケース内周面には止水のためのオーリングが装備してあり、ニップル２を通ってケース１０内に導入された冷却水がケース１０から漏れ出るのを防止している。

固定ボルト３３は中心部に冷却水を通す通路が形成してあり、ケース１０をブレードシャフト１２０に固定するものであり、ブレードシャフト１２０の中心に形成された冷却水の給水路１２１内面に形成されたネジにねじ込まれるものである。

ケースフランジ１１のケース内部側の面には整流ガイド５が溶接等の手段で固定してある。整流ガイド５はニップル２から流下する冷却水の流れの方向を水平方向に転換し、ブレードシャフト１２０に形成された供給水路１２１に水流を乱すことなく導き、ブレードシャフトの回転数が上昇してもブレードへの冷却水の供給量が減少することがないようにするものである。
ケースフランジ１１がケース１０にボルト１２で固定されると、整流ガイド５の両側の壁５１で形成される開口空間５０がニップル２の出口の直下に位置するように配置され、壁５１の下端は斜めに形成されて傾斜した底板５２が設けてあって斜面が形成されており、この底板５２によってニップル２から流下する冷却水は全面の壁５１に設けた開口５４を通り、ブレードシャフト１２０に形成した給水路１２１に流れを乱すことなく滑らかに導かれる。
水流に乱れが生ずることがないのでブレードシャフト１２０が高速回転しても給水量が減少することがない。

本発明の整流ガイド５を設けたスイベルジョイント１と従来の整流ガイドが設けられていないスイベルジョイントの給水能力を比較するため、９．５リットルの冷却水を供給完了するまでの時間をブレードシャフトの回転数を変化させて測定した。その結果を表1に示す。

表１に示されるように、エンジン停止状態においても本発明の整流ガイドを設けたほうが冷却水の供給量は多い値を示しており、整流ガイドがブレードシャフトに形成した給水路を介しての給水能力を向上させることが示されている。
更に、ブレードシャフトの回転数を上げていくとその性能の差が拡大することが表１から読み取れる。
従来例である整流ガイドを設けていないスイベルジョイントのケースでは、ブレードシャフトの回転数を上げると極端に給水能力が減少することが示されているが、本願発明の整流ガイドを設けることによって、ブレードシャフトが３０００ｒｐｍの高速回転の場合、４８秒で９．５リットルの冷却水をブレードに給水しており、ブレードシャフトの高速回転時に冷却水の給水量が減少するのを阻止するという目標を通り超えて、冷却水の供給量がほぼ倍増するものであることを示している。

以上のように、本発明は、ブレードシャフトの高回転時においてもブレードの冷却に十分な冷却水を給水できるものである。更に冷却水がブレードの冷却に十分なだけでなく、給水量が多いことからコンクリートの切断によって生じた切粉を含む泥水濃度が低くなるというメリットが生ずる。給水量が十分でないと、高濃度の泥水が発生し、切断個所に泥としてへばりつき、乾燥すると除去に手間と時間を要するが、給水量が十分であると泥水の濃度が低いのでバキュームカーによる吸引によって清掃除去することが可能であり、切断作業後の後処理が容易になるという効果が認められた。

１ スイベルジョイント
２ ニップル
３ ベアリング
３１ オーリング
３２ スナップリング
３３ 固定ボルト
３４ ベアリングナット
３５ ワッシャー
５ 整流ガイド
５１ 壁板
５２ 底板
１０ ケース
１１ ケースフランジ
１２０ ブレードシャフト
１２１ 供給水路
１３０ プーリ
１３１ プーリ固定リング

Claims (2)

1. コンクリートカッターのブレードシャフトを利用してブレードに冷却水を給水するためのスイベルジョイントであって、スイベルジョイントのケースの上部にニップルが設けてあり、ケース内にベアリングが内蔵されており、ケース側面のケースフランジに整流ガイドが取付けてあり、この整流ガイドの開口がニップルの直下に位置しており、ニップルから流下する冷却水の方向を水平方向に変更させることを特徴とするコンクリートカッターの冷却水用のスイベルジョイント。
2. 請求項１において、整流ガイドは、間隔をあけて取り付けた二つの壁体と、この壁体の下部に設けた斜めの底板からなるものであるコンクリートカッターの冷却水用のスイベルジョイント。