JPH036712Y2

JPH036712Y2 -

Info

Publication number: JPH036712Y2
Application number: JP1983009984U
Authority: JP
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1991-02-20
Also published as: JPS59116497U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はシールド掘進機における注入材供給装
置の注入材吐出口を開閉するための吐出弁構造に
係り、特に、注入材吐出口が流入土砂によつて詰
まることがなく、確実に注入材を吐出供給し得る
シールド掘進機における注入材供給装置の吐出弁
構造に関する。

シールド掘進機においては、切羽より掘削され
た掘削土砂の性質を改良し切羽の崩壊等を防止す
るために、粘性材、水等の注入材をカツター面
板、バルクヘツド或いはシールドフレーム等のシ
ールド掘進機本体から切羽に注入す注入材供給装
置を備えたものがある。第１図乃至第４図は、注
入材供給装置において、切羽５側に臨ませて設け
られる従来の吐出弁９を示すものである。

図において、１はシールド掘進機のカツタフエ
ースであり、カツタフエース１には、筒体状の弁
ブロツク２が取り付けられており、弁ブロツク２
の挿通孔３内にはスプール４が摺動自在に設けら
れている。スプール４は、その切羽５側の先端部
４ａが漸次、円錐状に拡径されたきの子形をな
し、挿通孔３先端部もスプール４の先端部４ａを
収容し得るように拡大形成されている。スプール
４基端部と弁ブロツク２内周面中央より突出され
た環状の突出部２ａとの間には、コイルスプリン
グ６が介設されており、コイルスプリング６の弾
発力は、スプール４の先端部４ａを挿通孔３先端
内周面のメタルタツチ面２ａに常に当接させる方
向に働いている。またスプール４には、その基端
面から先端部４ａ後方の側面までその内部を貫通
させて注入材を導く注入孔７が形成され、スプー
ル４基端部の注入孔７には、注入材噴射ノズル８
が嵌挿されている。

第１図は、吐出弁９が閉弁された状態を示し、
また第２図は吐出弁９が開弁された状態を示して
いる。第１図においては、注入材噴射ノズル８か
ら注入材が噴射されず、コイルスプリング６の力
でスプール４の先端部４ａはメタルタツチ面２ａ
に面接触している。一方、第２図においては、注
入材噴射ノズル８から注入孔７内に注入材が噴入
され、その圧力によりスプール４はコイルスプリ
ング６を圧縮しつつ切羽５側へと摺動し、先端部
４ａはメタルタツチ面２ａから離間し、先端部４
ａとメタルタツチ面２ａとの間隙を通つて切羽５
側へと注入材が吐出されている。この吐出弁９に
あつては、挿通孔３内部への掘削土砂の侵入を、
コイルスプリング６の力でスプール４の先端部４
ａをメタルタツチ面２ａに当接させてシールする
ことによつて防止している。

しかしながら、このようなシール方式では、第
３図に示すように、メタルタツチ面２ａと先端部
４ａとの間に土砂ｍを噛み込み易い。一旦、噛み
込まれるとコイルスプリング６の力でスプール４
を閉じようとしても閉じなくなり、メタルタツチ
面２ａと先端部４ａとの間の隙間を通つて外部か
ら土砂ｍが侵入し、第４図の如く、挿通孔３の空
間内に土砂ｍが入つてしまう。土砂ｍが入り込み
固結してしまうと、注入材の圧力ではもはや流入
土砂を除去することは困難であり、注入材の供給
ができなくなつてしまう（スプール４先端面には
土砂ｍの土圧もかかつている。）。更に、メタルタ
ツチ面２ａと先端部４ａ間に形成される間隙は狭
く、注入材の通過断面は絞られた構造であるた
め、この間隙を通つて挿通孔３内部に侵入した土
砂は排出されにくく上記土砂の詰まりを起し易
い。またメタルタツチ面２ａと先端部４ａとの間
の微小な間隙を通る注入材の流速は非常に早く、
注入材によりメタルタツチ面２ａ、先端部４ａ面
が傷つけられ、そのシール性能が低下し易い等の
問題がある。

本考案は以上の従来の問題点を有効に解決すべ
く創案されたものであり、本考案の目的は、注入
材吐出口が流入土砂によつて詰まることがなく、
確実に注入材を切羽側に吐出供給し得るシールド
掘進機における注入材供給装置の吐出弁構造を提
供することにある。

以下に本考案の好適な一実施例を添付図面に従
つて詳述する。

第５図乃至第６図において、１０は筒体状のシ
ールドフレームであり、シールドフレーム１０前
端にはカツタフレーム１１がカツター軸受１２に
より回転自在に設けられている。カツタフレーム
１１前面のカツター面板１３には放射状のスリツ
ト１４が形成され、カツタ面板１３中央より径方
向にこのスリツト１４部にスポーク１５がかけ渡
されている。スポーク１５にはカツタービツト１
６が取り付けられると共に、本考案に係る吐出弁
１７が設けられている。シールドフレーム１０に
は、歯車を介してカツタフレーム１１に連結さ
れ、これを回転駆動するためのカツタフレーム駆
動モータ１８が設けられている。また、シールド
フレーム１０にはシールド掘進機を切羽側に推進
させるための推進ジヤツキ１９が取り付けられて
いる。なお、２０はセグメントである。

第７図、第８図には、スポーク１５に取り付け
られた吐出弁１７が拡大示されている。吐出弁１
７は、切羽Ｆ側にその開口部２１ａを臨ませてス
ポーク１５に取り付けられた有底筒体状の弁ケー
シング２１を有し、弁ケーシング２１先端の開口
部２１ａ側の側壁には注入材を吐出供給するため
の注入材吐出口２２が形成されている。筒体状の
弁ケーシング２１内には、摺動自在に嵌装されて
ピストンないしプランジヤ状の弁体２３が設けら
れている。弁ケーシング２１基端部には、弁体２
３を油圧により往復作動するための作動油室２４
が形成されている。また、弁体２３基端部の外周
側には、作動油室２４を切羽Ｆ側の前室２４ａと
弁ケーシング２１基端側の後室２４ｂとの二室に
液密に仕切るための環状の突出部２３ａが形成さ
れている。

また、作動油室２４の前室２４ａまたは後室２
４ｂに作動油を給排するために、作動油室２４の
切羽Ｆ寄りまたは弁ケーシング２１基端寄りの弁
ケーシング２１側壁には、作動油給排口２５，２
６がそれぞれ設けられている。作動油給排口２
５，２６には、それぞれ作動油給排ノズル２７，
２８が連設されると共に給排ノズル２７，２８に
は作動油給排管２９，３０が接続されている。ま
た、注入材吐出口２２にも、これに注入材を噴射
供給するための注入材噴射ノズル３１が連設さ
れ、注入材噴射ノズル３１には注入材供給管３２
が接続されている。注入材供給管３２および作動
油給排管２９，３０は、第６図に示すように、カ
ツタ室３３内を保護パイプ３４により保護されバ
ルクヘツド３５を通つてシールドフレーム１０内
に配設され、更に、回転継手３６を介してそれぞ
れ固定側の注入材供給管３２および作動油給排管
２９，３０に接続されている。

固定側の注入材供給管３２には、第９図に示す
ように、注入材吐出ポンプ３７と、ポンプ３７を
駆動するモータ３８と、注入材の吐出圧を一定値
に制御するリリーフ弁３９とから主に構成される
注入材吐出ポンプユニツト４０が接続されてい
る。また、固定側の作動油給排管２９，３０に
は、作動油送給ポンプ４１と、ポンプ４１を駆動
するモータ４２と、送給される作動油圧を一定値
に制御するリリーフ弁４３と、作動油を作動油給
排管２９，３０のいずれか一方に送給するための
電磁切換弁４４とから主に構成される弁体作動用
ポンプユニツト４５が接続されている。更に、注
入材供給管３２には、吐出圧力検出器４６が設け
られている。検出器４６と電磁切換弁４４のソレ
ノイドとの間は電気的に接続されており、検出器
４６の検出信号により電磁切換弁４４が作動され
るようになつている。なお、第７図、第８図の吐
出弁１７において、４７，４７はオイルシール４
７であり、また４８はダストシールである。

次に本実施例の作用について述べる。

カツタフレーム駆動モータ１８の作動によりカ
ツタフレーム１１は回転駆動され、カツタ面板１
３のスポーク１５に取り付けられたカツタビツト
１６により切羽は掘削される。そして、この掘削
された掘削土砂中に、吐出弁１７より注入材が適
宜供給されることになる。

第７図は、吐出弁１７が閉弁されている状態を
示している。即ち、作動油給排口２６より作動油
室２４の後室２４ｂに作動油が供給され（前室２
４ａの油は作動油給排口２５より排出される。）、
弁体２３は切羽Ｆ側に移動し注入材吐出口２２は
弁体２３により閉塞される。切羽Ｆ側に臨む弁ケ
ーシング２１の開口部２１ａ側の空間は、弁体２
３により占められるため、弁ケーシング２１内に
掘削土砂が侵入することはできない。なお、弁体
２３の基蝶部には拡径されたストツパー部２３ｂ
が形成され、このストツパー部２３ｂが作動油室
２４の切羽Ｆの端面に当接することにより弁体２
３の切羽Ｆ側への移動が制限されている。

一方、吐出弁１７から切羽Ｆへの注入材の注入
は次のようにしてなされる。まず、注入材吐出ポ
ンプユニツト４０のモータ３８の作動により注入
材吐出ポンプ３７から注入材供給管３２へ注入材
が圧送される。注入材供給管３２内の注入材の圧
力は吐出圧力検出器４６により検出される。そし
て、この圧力値が所定圧以上のときには、作動油
送給ポンプ４１から吐出された作動油圧により吐
出弁１７が開成されるように電磁切換弁４４を切
換えるべく、検出器４６から切換弁４４に検知信
号４９が送られる。そして、作動油給排口２５か
ら作動油室２４の前室２４ａに作動油が供給され
る（後室２４ｂ内の油は作動油給排管３０に戻さ
れる。）。前室２４ａに作動油が供給されると、そ
の圧力により、弁体２３は弁ケーシング２１基端
側へと移動し、第８図の如く、弁体２３基端面は
作動油室２４の弁ケーシング２１基端側の端面に
まで戻される。これにより、注入材吐出口２２は
開かれて注入材が、弁ケーシング２１内に噴射さ
れ、更にその開口部２１ａから切羽Ｆ側に噴出供
給される。

注入材吐出口２２から注入材を噴射している噴
射中、あるいは、噴射停止後再び弁体２３を切羽
Ｆ側に移動して注入材吐出口２２を閉じるまでの
間に、弁ケーシング２１内には、掘削土砂が流入
する。しかしながら、弁ケーシング２１内の流入
土砂は、吐出弁１７を閉じる際の弁体２３の切羽
Ｆ側への移動により押し出され、切羽Ｆへと掃出
されてしまう。このように本考案は、吐出弁１７
の閉成時に、ピストン状の弁体２３により弁ケー
シング２１内に侵入した土砂を自動的に押し出す
自動掃出機能を有し、しかも、従来の流体除去方
式とは異なり、弁体２３による機械的除去方式で
あるため、弁ケーシング２１内の流入土砂を強制
的に的確に取り除くことができる。従つて、注入
材吐出口２２が流入土砂により詰まつてしまう心
配はなく、注入材を切羽Ｆに確実に供給すること
ができる。また、従来のようにメタルタツチでシ
ールするのではなく、弁体２３が弁ケーシング２
１を摺動する構造にて土砂の侵入をシールする構
造であるから、土砂の噛み込みがなく、長期使用
にも適する。

また、弁ケーシング２１の切羽側の開口断面が
一定であるから、弁ケーシング２１内に流入した
土砂は容易に排出される。更に、上記従来のよう
に、スプール４が切羽側に突出して注入材が噴射
されるのとは違い、弁体２３が弁ケーシング２１
基端側へ引き下つたときに注入材が吐出されるの
で、弁体２３先端部が土砂等により傷付けられる
ことはない。また、注入材吐出ポンプ３７が作動
しているときに吐出弁１７が開成されるように、
吐出圧力検出器４６により注入材の圧力を検知し
て（またはポンプ３７の回転を検知してもよい）、
注入材吐出ポンプ３７の作動と吐出弁１７の開弁
とを電気的に連動させているので、注入材吐出ポ
ンプ３７から注入材が送られていないときに、誤
つて吐出弁１７が開き、弁ケーシング２１内に切
羽Ｆ側から土砂が押し込まれることを防止でき
る。

なお、上記実施例においては、弁体２３は油圧
により往復駆動されたが、水圧あるいは空気圧等
の他の流体圧により駆動させるようにしてもよ
い。また、上記実施例では、吐出弁１７の開閉を
共に油圧で行つたが、弁開閉のいずれか一方をス
プリング力で、他方を油圧（流体圧）で行うよう
にしてもよい。また、弁ケーシング２１に嵌装さ
れる弁体２３は、弁ケーシング２１に密接しつつ
摺動し得るならば、その断面は円形に限らず、角
形あるいは楕円形等いずれでもよい。また、吐出
弁１７の取付け箇所は、図示例にあつてはカツタ
ー面板１３に設けられているが、切羽Ｆに注入材
を注入できるところならば掘進機のどこに取り付
けても良いことは勿論である。更に、上記実施例
のシールド掘進機は周辺支持型のものであつた
が、センターシヤフト型等のものにも適用できる
ことは勿論である。

以上要するに本考案によれば次の如き優れた効
果を発揮する。

(1) 注入材吐出口が流入土砂により、詰まりを生
じることはなく、確実に注入材を切羽に吐出供
給することができる。

(2) 耐久性が高く製作容易であり、既設のシール
ド掘進機に容易に採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来の注入材供給装置の吐
出弁の側断面図をそれぞれ示すもので、第１図は
吐出弁の閉じられている状態を、第２図は開かれ
ている状態を示し、第３図は同吐出弁に土砂が噛
み込まれた状態を、また第４図は土砂が詰つた状
態を示している。第５図は本考案に係る吐出弁が
装着されたシールド掘進機の正面図、第６図は同
掘進機の側断面図、第７図は第５図の吐出弁の閉
弁状態を示す拡大縦断面図、第８図は同吐出弁の
開弁状態を示す縦断面図、第９図は、注入材およ
び作動油圧の供給系の回路図である。図中、１０はシールドフレーム、１１はカツタ
フレーム、１３はカツタ面板、１７は吐出弁、２
１は弁ケーシング、２２は注入材吐出口、２３は
弁体、２４は作動油室、２９，３０は作動油給排
管、３２は注入材供給管、３６は回転継手、３７
は注入材吐出ポンプ、４０は注入材吐出ポンプユ
ニツト、４１は作動油送給ポンプ、４４は電磁切
換弁、４５は弁体作動用ポンプユニツト、４６は
吐出圧力検出器、Ｆは切羽である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

シールド掘進機から切羽に注入材を注入するた
めの注入材吐出口を開閉する吐出弁において、上
記切羽側に臨ませて開口されたシリンダ状の弁ケ
ーシングと、該ケーシングの先端開口部側の側壁
に形成された注入材吐出口と、上記弁ケーシング
内に摺動自在に嵌装され上記注入材吐出口を開閉
すると共に弁ケーシング内に流入する土砂を掃出
すべく油圧により往復駆動されるピストン状の弁
体とを備えたことを特徴とするシールド掘進機に
おける注入材供給装置の吐出弁構造。