JP6832655B2

JP6832655B2 - 浚渫ポンプの軸系装置

Info

Publication number: JP6832655B2
Application number: JP2016176797A
Authority: JP
Inventors: 榎本　孝; 孝榎本; 啓介下川
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd; Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd; Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: JP2018040221A

Description

本発明は、浚渫ポンプの軸系装置に関し、特に、浚渫船上に設置された原動機の動力を浚渫ポンプへ伝達させる軸系装置に関する。

港湾工事に使用される作業船として、ポンプ浚渫船が知られている（例えば「特許文献１」参照）。ポンプ浚渫船は、スパッド、クリスマスツリーにより船体を保持し、固定点を中心に船体をスイングさせてラダー先端のカッターにより水底地盤を掘削し、併せて、水底土砂を浚渫ポンプにより吸引すると共にパイプラインを介して排砂地へ搬送するものである。

特開２０１３−９１９０９号公報

ところで、ポンプ浚渫船は、典型的に、原動機が発生した動力を浚渫ポンプへ伝達する軸系装置を備え、当該軸系装置は、浚渫ポンプから撃力（過大な衝撃）が入力されたときの安全装置として機能する電磁接手を備える。電磁接手は、電力供給を要するため、そのための設備及びメンテナンスの煩雑化を招く。また、当該電磁接手は、前述した安全装置として機能する他、原動機の動力を断続させるクラッチとしても機能するため、浚渫ポンプの作動中は電磁接手への電力供給を継続する必要があり、電力消費量が増大する原因になる。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、設備及びメンテナンスのシンプル化が可能な浚渫ポンプの軸系装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の浚渫ポンプの軸系装置は、ポンプ浚渫船に設置された原動機の動力を、トルクリミッタを介して浚渫ポンプに伝達させ、前記トルクリミッタは、作動時に突出されたリセットピンを突出前の状態に戻すことで断続状態から接続状態へ復帰する機械式トルクリミッタであることを特徴とする。

本発明によれば、安全装置としてトルクリミッタを適用したことにより、安全装置としての機能とクラッチとしての機能とを兼ねた電磁接手を備える既存の軸系装置のように、電磁接手への電力供給の必要がないので、設備及びメンテナンスをシンプル化することができる。

本実施形態の軸系装置の側面図であって、原動機及び浚渫ポンプを含めた図である。本実施形態の軸系装置の平面図であって、原動機及び浚渫ポンプを含めた図である。本実施形態の軸系装置の斜視図であって、特に、トルクリミッタの説明図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。以下、ポンプ浚渫船に設置された原動機１の動力を浚渫ポンプ１１へ伝達する軸系装置２１を説明する。なお、限定しないが、原動機１には、ディーゼルエンジンが適用される。また、図１に示されるように、原動機１、浚渫ポンプ１１、及び軸系装置２１は、船内に敷設されたコモンベース３（便宜上、図１にのみ示す）上に配置される。さらに、便宜上、図１及び図２における左側を入力側（あるいは原動機１側）、右側を出力側（あるいは浚渫ポンプ１１側）と称する。

図１、図２に示されるように、軸系装置２１は、原動機１の出力軸２の回転を減速させる減速機２２を備える。減速機２２は、歯車機構が収容されるハウジング２３と、原動機１の出力軸２に連結される入力軸２４と、当該入力軸２４の軸心に対してオフセットされた軸線Ｌ上に配置される出力軸２５と、を有する。また、減速機２２は、ハウジング２３に収容されて入力軸２４と出力軸２５との間の動力の伝達を断続させる湿式油圧多板クラッチ（図示省略）と、当該クラッチへの油圧を制御する油圧制御部（図示省略）と、を有する。なお、減速機２２は、既存の種々の減速機を適用可能であり、例えば、正回転側１速あるいは２速の他、逆転側１速に切り換え可能な減速機を適用することができる。また、原動機１と減速機２２とは、可撓継手４を介して連結される。

一方、浚渫ポンプ１１は、コモンベース３上に取り付けられたベース１２上に設置される。ベース１２上には、軸線Ｌ上に配置された軸１４を回転可能に支持する推力軸受１３が設置される。当該軸１４は、出力側（浚渫ポンプ１１側）のフランジ１５が、軸１６を介して浚渫ポンプ１１の入力軸１７に連結される。他方、軸１４は、入力側（原動機１側）が、ギアカップリング１８を介して軸２６に連結される。軸２６は、コモンベース３上に設置された一対の中間軸受２７、２８により、軸線Ｌを中心に回転可能に支持される。また、軸２６は、入力側（原動機１側）が、ブルカン継手２９を介して軸３０に連結される。軸３０は、軸線Ｌ上に配置され、一対の軸受３１、３２により軸線Ｌを中心に回転可能に支持される。

なお、軸受３１、３２は、コモンベース３上に設置された台座３３に固定される。また、軸受３１、３２は、上下（図１における上下方向）に２分割可能に構成される。さらに、２つの軸受３１、３２のうち、少なくとも原動機１側に配置される軸受３２は、ラジアル荷重とアキシアル荷重との両方を受けることができる軸受が適用される。

本実施形態では、軸系装置２１は、軸３０の入力側と減速機２２の出力軸２５とが、機械式トルクリミッタ３５を介して連結される。トルクリミッタ３５は、浚渫ポンプ１１側から当該トルクリミッタ３５に撃力が入力されたときに、動力伝達経路を断絶する、すなわち、撃力伝達経路を遮断することにより、減速機２２及び原動機１の破損を防ぐ安全装置として機能する。また、トルクリミッタ３５は、作動時（断絶時）に、軸線Ｌ方向（図１、図２における右方向）へスライドして突出する複数本（本実施形態では「４本」）のリセットピン３６（図３参照）を備える。なお、トルクリミッタ３５の突出した各リセットピン３６をハンマ等により打ち込むことにより、当該トルクリミッタ３５を断絶状態から接続状態へ復帰させることができる。なお、当該トルクリミッタ３５は、既存のトルクリミッタを適用可能である。

次に、本実施形態の作用を説明する。
浚渫ポンプ１１を作動させるため、まず、予め定められた手順で原動機１を作動させる。なお、原動機１の始動時に、減速機２２に内蔵された湿式油圧多板クラッチ（図示省略）は断絶されている。この状態で、原動機１が発生する動力は、可撓継手４を介して減速機２２へ伝達（入力）され、これにより、減速機２２の入力軸２４が回転する。次に、減速機２２に内蔵されたクラッチを接続させると、減速機２２の入力軸２４の回転力、延いては原動機１の出力軸２の回転力が、予め定められた減速比で減速されて当該減速機２２の出力軸２５に伝達される。なお、クラッチが接続されたときの衝撃及び振動は、可撓継手４により緩和及び吸収される。

そして、減速機２２の出力軸２５の回転力、換言すると、減速機２２により減速された原動機１の出力軸２の回転力は、トルクリミッタ３５、軸３０、ブルカン継手２９、軸２６、ギアカップリング１８、軸１４、及び軸１６を介して浚渫ポンプ１１の入力軸１７に伝達される。これにより、入力軸１７が回転駆動され、当該浚渫ポンプ１１が作動する。ここで、軸３０と軸２６との間に発生する軸線Ｌ方向への衝撃及び振動は、ブルカン継手２９により緩和及び吸収される。また、ギアカップリング１８は、軸２６と軸１４との間に生じた軸心の振れを吸収し、原動機１の動力を浚渫ポンプ１１へ確実に伝達する。

そして、例えば、作動中の浚渫ポンプ１１のインペラに異物が衝突して撃力が発生すると、当該撃力は、入力軸１７、軸１６、軸１４、ギアカップリング１８、軸２６、ブルカン継手２９、及び軸３０を介してトルクリミッタ３５へ入力（伝達）される。ここで、トルクリミッタ３５へ入力された撃力（トルク）が予め定められた設定トルクを超えると、トルクリミッタ３５が作動する。これにより、トルクリミッタ３５の各リセットピン３６が突出し、浚渫ポンプ１１と減速機２２との間の動力伝達経路が断絶、換言すると、撃力伝達経路が遮断され、浚渫ポンプ１１で発生した撃力が減速機１１及び原動機１へ伝達（入力）されることが阻止される。

そして、トルクリミッタ３５が作動して動力伝達経路が断絶された状態から復帰する、すなわち、トルクリミッタ３５を解除（再接続）して浚渫ポンプ１１を再稼働させるには、トルクリミッタ３５の突出した各リセットピン３６をハンマ等で打って突出前の状態に戻すことを行う。このとき、減速機２２のクラッチは、断絶（非接続）状態に操作されており、トルクリミッタ３５の解除（再接続）後、当該クラッチを接続させることにより、原動機１の動力が軸系装置２１を介して浚渫ポンプ１１へ伝達される。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、軸系装置２１は、減速機２２で減速させた原動機１の動力（回転力）を機械式トルクリミッタ３５を介して浚渫ポンプ１１に伝達する。これにより、浚渫ポンプ１１で発生した撃力（過大な衝撃）が当該軸系装置２１に入力されると、トルクリミッタ３５が作動して動力伝達経路が断絶される、換言すると、トルクリミッタ３５が撃力伝達経路を遮断する。よって、浚渫ポンプ１１で発生した撃力が減速機２２及び原動機１に伝達されることが阻止され、当該撃力から減速機２２及び原動機１を保護することができる。

そして、既存の軸系装置は、安全装置に電磁接手を適用していたので、当該電磁接手への電力供給の必要があり、設備及びメンテナンスの煩雑化を招いていたが、本実施形態に係る軸系装置２１のトルクリミッタ３５は、機械式であるため電力供給の必要がなく、設備及びメンテナンスをシンプル化することができる。さらに、既存の軸系装置における電磁接手は、安全装置として機能する他、原動機１の動力を断続させるクラッチとしても機能し、浚渫ポンプ１１の作動中は電力供給を継続させる必要があるため、電力消費量が増大する原因になっていたが、本実施形態では、湿式油圧多板クラッチを内蔵した減速機２２を適用したので、消費電力量を抑えることができる。

また、既存の軸系装置は、電磁接手が断絶して浚渫作業が中断した場合、電磁接手に電力を再投入する必要があり、発電装置の操作等で復帰に時間を要していたが、本実施形態では、トルクリミッタ３５が作動した場合、突出した各リセットピン３６を押込むことで復帰させることが可能であり、既存の軸系装置と比較して、浚渫作業を迅速に再開させることができる。
さらに、既存の軸系装置に適用されていた重荷重対応の電磁接手では、概して断絶トルクを調節することができなかったが、本実施形態の軸系装置２１に適用される機械式トルクリミッタ３５は、概して断絶トルクを調整することができるので、例えば、浚渫ポンプ１１のインペラ、減速機２２等が換装された場合であっても、必要に応じて断続トルクを調整することができる。

また、本実施形態では、原動機１と減速機２２とを可撓継手４を介して連結させたので、原動機１と減速機２２との間の偏角、偏心、間隙を許容することが可能であり、例えば、製造時における原動機１と減速機２２との位置合わせを能率化することができる。
また、本実施形態では、上下方向に２分割可能な中間軸受２７、２８により、当該軸系装置２１に作用するラジアル荷重、及び船体トリム等により発生するギアカップリング１８と減速機２２との間のスラスト荷重を有利に受けることができる。

１原動機、１１浚渫ポンプ、３５トルクリミッタ

Claims

ポンプ浚渫船に設置された原動機の動力を、トルクリミッタを介して浚渫ポンプに伝達させ、前記トルクリミッタは、作動時に突出されたリセットピンを突出前の状態に戻すことで断続状態から接続状態へ復帰する機械式トルクリミッタであることを特徴とする浚渫ポンプの軸系装置。
前記原動機の動力を減速させる減速機を備え、前記トルクリミッタは、前記減速機の出力軸に連結されることを特徴とする請求項１に記載の浚渫ポンプの軸系装置。
前記減速機は、入力軸と前記出力軸との間の動力の伝達を断続させるクラッチを備えることを特徴とする請求項２に記載の浚渫ポンプの軸系装置。
前記減速機は、可撓継手を介して前記原動機に連結されることを特徴とする請求項２又は３に記載の浚渫ポンプの軸系装置。