JPH0296087A - シールド掘進機のテールシール部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、シールド掘進機のテールシール部の改良に
関する。

〈従来の技術〉 上記シールド掘進機の概略図を第３図に示す。

シールド掘進機１は筒状であり、前縁部分（園側で左縁
）が地山を掘削するカッタ部３である。

そして後縁部分（テール部５）は土砂の排出ダクト７と
嵌合している。この排出ダクト７は多数のダクトセグメ
ント７ａで構成され、シールド掘進機１の進行につれて
、シールド掘進機１内で最前部分が組み立てられていく
。なお、シールド掘進機１内には複数本のシールドジヤ
ツキ９が配設されており、そのロッド１１を排出ダクト
７の前端部へ押圧し、排出ダクト７からの反力をシール
ド掘進機１の推進力としている。

このようにして掘削孔１２が形成されるにつれ、排出ダ
クト７と掘削穴１２の周壁の空隙には裏込め剤１４が順
次注入され、掘削穴１２の崩壊を防止している。

図の符合１３は上記裏込め材１４や地下水がシールド掘
進機１内に漏洩しないようにするテールシール部である
。

第４図はテールシール部１３の拡大断面図である。図示
のごとくテールシール部１３は、外側をシール板層１５
、内側をワイヤーブラシ層１７とした一対のテールシー
ルリング１９間に半流動性シール材２１（以下、単に「
シール材」という。

）が充填された構成である。図中の符合２５は金網（特
許請求の範囲の「網体」に対応する。）である。

このシール材２１はテールシールリング１９゜１９間（
各ワイヤーブラシ層１７．１７にも充填されている。）
に保持されて、その半流動性のため、排出ダクト７の各
ダクトセグメント７ａ間の段差をも埋めるようにしてシ
ール作用を奏する。

勿論、シールド掘進機１が移動する際にも上記シール性
を失わない。

このような構成のテールシール部１３において、そのシ
ール性能（耐水圧性能）は、シールリング１９間へのシ
ール材２１の残留能力にかかつている。つまり、シール
材２工がシールリング１９即ち、金網２５を備えたワイ
ヤーブラシ層１７から抜は難いほどテールシール部１３
のシール能力は高くなる。

以下、シール材２１のワイヤーブラシ層１７に対する抜
は難さを「シール材の透過抵抗」というシール材２１の
透過抵抗を高めるため、従来ではシール材２１へ繊維質
２３を配合していた（実公昭６３−２９０３８号公報、
特開昭６２−１９０２８０号公報参照）。そして第４表
に示すように、繊維質２３の配合量が増すにつれて、そ
のシール材２１の透過抵抗が向上している。これは、繊
維質２３がワイヤーブラシ層１７のすき間、特に金網２
５０目を塞ぐからである。

なお、シール材の透過抵抗は表中の水圧テストの結果に
対応している。

この水圧テストは、第５図に示した耐水圧試験装置３１
を用いて行なった（他の表についても同じ。）。

この耐水圧試験装置３１について説明するならば、符合
３５は基板であり、貫通孔３３（直径Ｌ１；５０ｍｍ）
Ａ＜１つあけられている。基板５の上面には貫通孔３３
と軸を同じくして内側シリンダ３７が配設されている。

この内側シリンダ３７は更に、油圧シリンダ４５内へ挿
着されている。

かかる構成の耐水圧試験装置３１にだいし、内側シリン
ダ３７内へステンレス鋼製の金網３９（２０メツシユ）
を敷いて、その上へ各シール材２１（厚さＬ２；２０ｍ
ｍ）を充填し、更に、内側シリンダ３７が一杯になるま
で水４１を充填する。

符合４３は油であり、図示しない油圧系により任意の圧
力がかけられる。

そして、油圧を除徐に上げて水４１が貫通孔３３から噴
出したときの油圧を測定し、水圧テストの結果とした。

勿論、金網３９の破損は発生しなかった。

なお、実際のテールシール部では、同一のシール材を適
用した場合、この水圧テストの結果の略１／３に当る耐
水圧性があると推定される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、シール材２１へ繊維質２３を配合すると
、その配合量が増すにつれてシール材２１のポンプ能が
低下する。

「ポンプ能ｊは以下のように判断した。

ベール缶−杯分の各シール材を７ｋｇ／ｃｍ２の吐出能
力のある千ノボンブを使用して送給したところ、２０分
以内で全量を送給できたときｒ　ＯＪ、６０分以上かか
ったとき「×」とした。なお、ポンプの吐出側には、口
径６部、長さ５ｍのゴｂホースを取り付けた。

結果を第４表に示す。

ところで、昨今のシールド掘進機はより大型化される傾
向にあるので、テールシール部１３も大容量となり、大
量のシール材２１が必要とされている。また、昨今のシ
ールド掘進機１はより地下深くで使用される傾向にある
ので、テールシール部１３のシール性能を向上させるた
め、シール材２１により高い透過抵抗が要求されている
。

そこで、従来のシール材２１では、後者の要求を満足す
るために繊維質の配合量を多くすることとなる。しかし
そうすると、シール材２１のポンプ能が低下する。更に
は、シール材２１中へ配合された繊維質の影響でポンプ
に故障が多発するという不具合もあった。

従って、このシール材２１をテールシール部１３へ充填
する作業が手作業となっていた。シールド掘進機１の口
径が１０メートル以上になると、手作業によるシール材
２１の充填作業は数日にも及ぶこととなる。また、長時
間シールド掘進機を作動させると、徐々にではあるがシ
ール材２１はワイヤーブラシ層１７を透過していく。す
ると、テールシール部１３の内圧が低下してそのシール
性能が低下するので、シール材２１を補給しなくてはな
らない。この場合にも、シール材２１の充填作業が手作
業であるため、シールド掘進機を一端停止させなければ
ならなかった。これでは作業効率が悪い。

このように、従来のシール材２１は２律背反な性質をも
っていたので、テールシール部１３が、シールド掘進機
の製造コスト、並びにメインテナンスのアキレス社とな
っていた。

そこでこの発明は、透過抵抗が高く、かっポンプ能のよ
いシール材を用いることにより、テールシール部の製造
コスト及びメインテナンスを向上させることを目的とす
る。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねてき
た結果、シール材へ鱗片状充填材を配合すれば、従来の
課題であった２律背反な性質がシール材から払拭される
ことを見出し、この発明のテールシール部に想到した。

即ち、網体な備えた環状のワイヤブラシ層がシールド掘
進機のテール部において、シールド掘進機の軸方向へ２
層以上並設され、各ワイヤブラシ層間には、半流動性シ
ール材が充填されている構成のテールシール部であって
、半流動性シール材が鱗片状充填剤を配合したものであ
ることを特徴とする。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する
。

第１実施例（第１図） この実施例のテールシール部５０は、従来例のテールシ
ール部においてシール材をこの発明者が新たに調製した
もの（シール材５１）に置換したことを特徴する。

従って、従来例で説明した部材と同一の部材には同一の
図符合を付して、その説明を部分的に省略する。

なお、このテールシール部５０も第３図に示したシール
ド掘進機１のテール部５へ取り付けられる。画側では一
対のシールリング１９を並設したが、更に追加してシー
ルリング１９を並設することもできる。

金網２５はステンレス鋼の線材で形成するのが一般的で
あるが、ステンレス鋼の線材と同等以上の引張り強さ及
びしなやかさを備えていれば、他の材料（炭素繊維等）
を用いることもできる。

また、シールリング１９からシール板層１５を排除する
こともできる。

勿論、他のタイプのシールド掘進機へこのテールシール
部を適用することができる。

以下、実施例のシール材５１について説明をする。

なお、シール材の具体的配合例は第１〜３表に示しであ
る。

第１．２表において、「スーパーＣ」は５００マシン油
であり、日本石油（株）の商品名である「ボリブデンＨ
Ｖ−１９００，ＨＶ−５００Ｊは、日本油脂（株）の商
品名である。

「酸化防止剤」には、シェル石油化学（株）「ＢＨＴＪ
を使用した。

「炭酸カルシウム」は、日東粉化（株）の商品名「超微
粒子Ｎ５１００Ｊである。

「マイカ」には、平均平面長が４ｍｍのものを用いた。

また、第３表のシール材（Ｎｏ、１２〜１５）は、従来
品（出願人の商品「ハイドロシール」　；第４表のシー
ル材Ｎ。Ａ）ヘマイカを混入したものである。

このシール材５１は（１）有機質、（２）鱗片状充填材
５３及び（３）その他の充填材を基本配合とした組成物
である。

（１）有機質 有機質には、炭化水素油と粘性樹脂の組合わせ、炭化水
素油とグリースとの組合わせ、前記３者の組合わせ又は
グリースの単品を用いることができる。基本的に各成分
の配合比は、シール材５１のちょう度（ＪＩＳ　　Ｋ　
　２２２０　（２５℃）；表も含めて以下同じ。）が１
６０〜３００の範囲に収まるように調整する。

（１−１）炭化水素油は鉱物油系中質油（１０マシン油
以上）を使用し、全体の５〜３５重量％とする。更に好
ましくは１０〜３０重量％である。配合量が５重量％未
満であるとシール材５１のちょう度が小さくなり（硬く
なり）すぎて、そのポンプ能が低下するので好ましくな
い。一方、３５重量％を越えるとシール材５１のちょう
度が大きくなり（柔らかくなり）すぎて、透過抵抗が低
下するので好ましくない。

（１−２）粘性樹脂は、前記炭化水素油へ溶解したとぎ
所望の粘性を生じさせるものを使用する。つまり、この
粘性樹脂は炭化水素油に対する増ちよう剤とみることが
できる。この粘性樹脂にはボリブデン、アイソタクチッ
クポリプロピレン（分子量：３万）等を挙げることがで
きる。

粘性樹脂の配合量は、５〜２５重量％とする。

更に好ましくは１３〜１９重量％である。配合量が５重
量％未満であると、シール材５１のちょう度が大きくな
り（柔らかくなり）すぎて、透過抵抗が低下するので好
ましくない。一方、２５重量％をこえると、シール材５
１のちょう度が小さくなり（硬くなり）すぎて、そのポ
ンプ能が低下するので好ましくない。

（１−３）グリースには中圧用（ＪＩＳ　　Ｋ　　２２
２〇　一般用グリース２種）以上の耐圧性能を備えるも
のを用いる。このグリースの配合量はグリース自身のち
ょう度により適宜法められるが、２０〜４０重量％とす
ることが経済上の見地から好ましい。

粘性樹脂とグリースとを併用すること、又はグリースを
単品で使用することもできる。

（２）鱗片状充填材５３ 鱗片状充填材５３には、マイカ、グラファイト、窒化は
う素等を挙げることができる。そして、これらの１種又
は２種以上を配合する。配合量は３〜２５重量％とする
。更に好ましくは５〜２０重量％である。配合量が３重
量％未満になると、シール材５１の透過抵抗が低下する
ので好ましくない。２５重量％をこえて配合するのは経
済的でない。

但し、鱗片状充填材５３と繊維質とを併用した場合（第
３表参照）には、当該鱗片状充填材５３の配合量は、０
．５〜８重量％となる。更に好ましくは２．４〜７．０
重量％である。この場合、繊維質の配合量はポンプ能を
阻害しない程度（９重量％以下）とする。鱗片状充填材
５３の配合量が８重量％を越えるとポンプ能が低下する
ので好ましくない（シール材Ｎ。１５参照）。配合量が
０．５重量％未満になると、シール材５１に所望の透過
抵抗を付与するためには、繊維質の配合量が多なるので
、結果としてポンプ能の低下を来すこととなる。

鱗片状充填材５３の平面径は、ワイヤーブラシ層１７の
金網２５の目より大きいものとする。

般的には１〜１０ｍｍの範囲である。

（３）他の充填材 炭酸カルシウム１炭酸マグネシウム、タルク。

アスベスト、ベントナイト、シリカ等の無機充填材を増
量剤又はちょう度調整剤として配合することができる。

ちょう度調整剤としては、親油性の合成樹脂細片（繊維
状、顆粒状、ペレット状等）を用いることができる（第
２表参照）。第２表の結果から、合成樹脂細片（ポリア
クリロニトリル繊維）を配合することにより、水圧テス
トの結果（＝透過抵抗）を維持して、ちょう度を下げら
れることがわかる。

そのほか、酸化防止剤、染料又は顔料等の助剤を配合す
ることができる。

（４）シール材５１の調製 以上説明した各成分を通常の混和機により混和して、こ
のシール材５１は調製される。そのときちょう度を１６
０〜３００とする。

以上説明したシール材５１をワイヤーブラシ層１７間へ
充填すると゛、シール材５１中の鱗片状充填材５３が各
ワイヤーブラシのすき間、及び特に金網２５の目を塞ぐ
。これにより、シール材５１の透過抵抗が確保されるこ
ととなり、テールシール部５０には十分なシール性が備
えられる。

鱗片状充填材５３としてマイカを用いた場合には、他の
物質へ吸着しやすいマイカの特性によりシール材の透過
抵抗が特に向上する。

このマイカには、シロウンモ、ベニウンモ、ソーダウン
モ、セリサイト、バナジウンモ、イライト　クロウンモ
、キンウンモ、テツウンモ、チンワルドウンモ等がある
。更には、カイリョク石。

セラトン石を用いることができる。なお、各表のマイカ
はシロウンモである。

また、シール材５１へ鱗片状充填材５３を配合すると、
■当該鱗片状充填材５３どうじのずれが認められるので
、シール材５１のチキソトロピー性が向上する。このた
め、ちょう度が比較的低い領域（１６０〜２１０）でも
充分なポンプ能を発揮している。■鱗片状充填材５３は
油中へ均一に分散されて、繊維質のように絡み付くこと
がない。■ポンプないし配管の通路の周面へ当該鱗片状
充填材５３が付着してその抵抗を低減する。等の作用が
あるので、シール材５１のポンプ能が向上する。

従って、この実施例のテールシール部５０はそのシール
材５１をポンプで充填し、又は補給することができるこ
ととなる。従って、その製造及びメインテナンスのコス
トが低減する。

第２実施例 第２図にこの実施例のテールシール部６０を示す。

このテールシール部６０は、前の実施例のそれ５０（以
下、この実施例では「テールシール部本体」という。）
へ、感圧センサー６１、配管６３、ポンプ６５、タンク
６７及び制御装置７１を付設したものである。

感圧センサー６１はテールシール部本体５０内へ配置さ
れている。そして、シール材５１の内圧を検出して、圧
力信号を制御装置７１へ出力する配管６３は、テールシ
ール部本体５０とタンク６７との間へ設けられている。

テールシール部本体５０は環状であるため、配管６３は
複数本とし、テールシール本体部５０において各配管６
３の開口部が均等な間隔を取るようにする。

ポンプ６５は各配管６３に対応して設置されている。そ
してこのポンプ６５は制御装置７１から人力される駆動
信号に基づいて作動する。

タンク６７はシールド掘進機１内に配置されている。な
お、このタンク６７には、リザーバタンク６９が管路連
結されている。

制御装置７１は感圧センサー６１から入力された圧力信
号を、テールシール本体部５０が所定のシール作用を奏
するために必要な内圧に対応した設定圧力信号（予め記
憶装置に格納しである。）と比較して、圧力信号が当該
設定圧力信号より小さいとき、ポンプ６５へ駆動信号を
出力するように作用する。これによりポンプ６５が作動
して、テールシール部本体５０内へシール材５１が補給
される。そして、圧力信号が設定圧力信号以上となった
ら、ポンプ６５を停止すべく制御装置７１は停止信号を
出力する。

鱗片状充填材５３を配合したシール材５１といえども、
高い水圧がかかった状態でシールド掘進機１が屈曲して
進行すると、テールシール部本体５０から少しずつ抜け
ていく場合がある。するとテールシール部本体５０のシ
ール性能が低下する。

この場合、前の実施例ではシールド掘進機１を一旦停止
させてシール材５１を補充する作業をしなければならな
かったが、この実施例では、必要なシール材５１がポン
プ６５により自動的に補給される。従って、シールド掘
進機１を停止させなくて済む。勿論これも、良好なシー
ル材５１のポンプ能による。

つまり、この実施例のテールシール部６０は、シールド
掘進機１の作業効率を高めることができる。

〈発明の作用・効果〉 以上説明したように、この発明のテールシール部は、網
体を備えた環状のワイヤブラシ層がシールド掘進機のテ
ール部において、シールド掘進機の軸方向へ２層以上並
設され、各ワイヤブラシ層間には、半流動性シール材が
充填されている構成のテールシール部であって、半流動
性シール材が鱗片状充填剤を配合したものであることを
特徴とする。

このように、シール材として鱗片状充填材を配合したも
のを用いると、鱗片状充填材がワイヤーブラシ層のすき
間、特に網体の目を塞ぐ。従ってワイヤーブラシ層に対
する透過抵抗がシール材に付与され、テールシール部の
シール性が確保される。

なおここで、繊維質を配合した従来のシール材と比較を
すると、従来のシール材においても繊維質がワイヤーブ
ラシ層へからまってそのすき間を閉塞していた。しかし
、炭化水素油中において、繊維質は相互に絡みあって収
束する性質（いわゆる団子状になる）があるため、ワイ
ヤーブラシ層に対する閉塞が不均一になるおそれがあっ
た。

方、鱗片状充填材は均一に分散する。

従って、鱗片状充填材を配合したシール材は、繊維質を
配合した従来のシール材にくらべて、透過抵抗が安定す
る。よって、この発明のテールシール部のシール性能は
向上することとなる。

また、シール材へ鱗片状充填材を配合すると、■当該鱗
片状充填材どうしのずれが認められるので、シール材の
チキントロピー性が向上する、■繊維質のように絡み付
くことがない、■ポンプないし配管の通路の周面へ当該
鱗片状充填材が付着してその抵抗を低減する、等の作用
があるので、シール材のポンプ能が向上する。

従って、この実施例のテールシール部はそのシール材を
ポンプで充填し、又は補給することができることとなる
。従って、その製造及びメインテナンスのコストが低減
する。

第１表 第　　２ 表 ※　配合比は重量％ ※ 配合比は重量％ 第 表 ※ 配合比は重量部。

ただし く 内は重量％

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例のテールシール部５０を
示す断面図、 第２図は第２実施例のテールシール部６０を示す断面図
、 第３図はシールド掘進機１の断面図、 第４図は従来例のテールシール部１３の断面図第５図は
耐水圧試験装置３１の断面図。 １・・・シールド掘進機、 ５・・・テール部、 １３．５０．６０・・・テールシール部、１７・・・ワ
イヤーブラシ層、 ２１．５１・・・（半流動性）シール材、２５・・・網
体（金網）、 ５３・・・鱗片状充填材。 配合比は重量部 自 発 補 正 手 続 補 正 書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 網体を備えた環状のワイヤブラシ層がシールド掘進機の
   テール部において、前記シールド掘進機の軸方向へ２層
   以上並設され、前記各ワイヤブラシ層間には、半流動性
   シール材が充填されている構成のテールシール部であつ
   て、 前記半流動性シール材が鱗片状充填剤を配合したもので
   ある ことを特徴とするシールド掘進機のテールシール部。