JPH0412151Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、シールド掘進機等の掘削土砂をピス
トンにより圧送する土砂圧送装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の土砂圧送装置の構成を第５図および第６
図を参照して説明する。

この従来の土砂圧送装置は、土砂溜タンク１
と、先端が開口し、前記土砂溜タンク１内を直線
的に往復スライドする円筒状のスライド筒３と、
このスライド筒３内をスライド筒３の軸方向に往
復スライドする土砂圧送ピストン２と、前記土砂
溜タンク１の前記スライド筒３の先端が当接する
箇所に設けたリング状のシール４と、前記土砂溜
タンク１に連接した圧送パイプ５とを備える。前
記土砂溜タンク１には、シール４を保持する円筒
状のシールケース６が一体に設けられている。前
記スライド筒３はスライド筒用ジヤツキ８により
往復駆動される。また、前記土砂圧送ピストン２
はピストン用ジヤツキ７により往復駆動されるよ
うに構成され、かつ基端にはスライド筒３の基端
が係合する鍔部９が一体に形成されている。前記
シール４は、材質として金属またはウレタンゴム
を使用し、スライド筒３をこのシール４に押し付
けることにより、シールを行なう構造となつてい
る。

次に、上述の従来の土砂圧送装置の動作を第５
図を参照して説明する。

(イ) スライド筒用ジヤツキ８を伸ばし、スライド
筒３を矢印方向にスライドさせ、そのスライド
筒３内に土砂溜タンク１内の土砂１０を取り込
む。

(ロ) スライド筒用ジヤツキ８をさらに伸ばし、ス
ライド筒３の先端をシール４に押し付け、スラ
イド筒３内と土砂溜タンク１内とを密封隔離す
る。

(ハ) ピストン用ジヤツキ７を伸ばし、土砂圧送ス
トン２を矢印方向にスライドさせ、スライド筒
３内の土砂１０を押し出して圧送パイプ５内に
圧送する。

(ニ) スライド筒用ジヤツキ８を縮め、スライド筒
３を矢印方向に復スライドさせる。このとき、
スライド筒３の基端が土砂圧送ピストン２の鍔
部９に係合することにより、土砂圧送ピストン
２もスライド筒３と共に矢印方向に復スライド
し、土砂溜タンク１内に土砂１０が新たに吸い
込まれる。

以後、上述の動作(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)を繰返して
土
砂１０を圧送パイプ５を介して圧送する。

この種の土砂圧送装置においては、上述の動作
(ロ)の工程で、スライド筒３をシール４に確実に押
付けてスライド筒３内と土砂溜タンク１内とを完
全に隔離することが、土砂１０を効率良く圧送す
るために重要である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記の土砂圧送装置において、スライド筒３が
伸長して圧送パイプ５と土砂溜タンク１とが隔離
された状態（第５図ロの状態）から土砂圧送ピス
トン２によりスライド筒３内の土砂を圧送パイプ
５へ押し出している状態（第５図ハの状態）に至
る間、スライド筒３および圧送パイプ５の内圧は
圧送負荷分上昇し、その際スライド筒３の先端部
３ａにもその圧力が作用することになる。これを
第６図を参照して詳細に説明すると、土砂圧送
時、負荷に見合つた圧力ガスライド筒３内部およ
び圧送パイプ５内部に発生するが、その圧力Ｐは
スライド筒３の先端部３ａとシールケース６内の
シール４との間にも作用し、スライド筒３を押し
戻そうとする。特に、第７図に示すようにスライ
ド筒３の先端部３ａおよびシール４の当接面がテ
ーパ面となつている場合には、前記押し戻し力は
一層大きくなる。そして、スライド筒３が前記押
し戻し力に負けて押し戻された場合、スライド筒
３ａとシール４との間に隙間ができ、その隙間よ
り土砂が漏れて圧送効率が低下する。また、前記
隙間より流出する土砂によりスライド筒先端部３
ａおよびシール４が摩耗して隙間が次第に大きく
なり、ついには圧送負荷とのバランスがくずれて
スライド筒３内の土砂全量が隙間より流出し、圧
送不能に陥ることなる。

本考案の目的は、簡単な構成により土砂圧送時
の圧送負荷によるスライド筒の押し戻しを防止す
ることができる土砂圧送装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案は、スライド筒
用ジヤツキの油圧切換弁と、ピストン用ジヤツキ
の油圧切換弁と、圧送工程時にそれぞれの油圧切
換弁を通してスライド筒用ジヤツキのボトム側と
ピストン用ジヤツキのボトム側に油圧を作用させ
る切換弁操作手段とを具備し、圧送工程時に圧送
負荷によりスライド筒先端部に働く押し戻し力に
対抗する力をスライド筒用ジヤツキに油圧力とし
て発生させるようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本考案は、圧送工程時に圧送負荷によりスライ
ド筒先端部に働く押し戻し力に対抗する力をスラ
イド筒用ジヤツキに油圧力として発生させ、その
油圧力によりスライド筒の押し戻しを防止しよう
とするものである。このため、ピストン用ジヤツ
キの油圧切換弁を通してピストン用ジヤツキのボ
トム側に油圧を作用させ、土砂圧送ピストンを往
スライドさせるとき、スライド筒用ジヤツキの油
圧切換弁を通してスライド筒用ジヤツキのボトム
側にも油圧を作用させる。

〔実施例〕

第１図に本考案の一実施例の油圧回路を、第２
図にその電気回路を示す。

第１図において、１１はスライド筒用ジヤツキ
８の油圧切換弁、１２はピストン用ジヤツキ７の
油圧切換弁である。油圧切換弁１１は、中立位置
ですべてのポートが閉じる電磁操作の４ポート切
換弁で、そのＡポートはスライド筒用ジヤツキ８
のボトム側油出入口８ａに、Ｂポートはスライド
筒用ジヤツキ８のロツド側油出入口８ｂにそれぞ
れ接続されており、油圧切換弁１２は電磁操作の
２ポート切換弁で、そのＡポートはピストン用ジ
ヤツキ７のボトム側油出入口７ａに接続されてい
る。装置を簡素化するため、リリーフ弁１３、油
圧ポンプ１４、油タンク１５からなる油圧ユニツ
トはスライド筒用ジヤツキ８とピストン用ジヤツ
キ７に共用として、油圧切換弁１１のＰポートと
油圧切換弁１２のＰポートを上記油圧ユニツトの
油圧供給側に接続し、油圧切換弁１１のＲポート
とピストン用ジヤツキ７のロツド側油出入口７ｂ
を上記油圧ユニツトのドレン戻り側に接続して油
圧回路を構成している。

また、切換弁操作手段は、第２図に示す油圧切
換弁１１の操作用ソレノイドａ，ｂ、油圧切換弁
１２の操作用ソレノイドａ、リレーSC，SN，
AN、リミツトスイツチ１６，１７，１８からな
る電気回路により構成されている。第２図におい
て、１９，２０，２１はリレーSC，SN，ANの
コイル、２２，２３，２４，２５はリレーSC，
SN，AN、の常開接点、２６，２７，２８はリ
レーSC，SN，ANの常閉接点、２９，３０，３
１はリレーSC，SN，ANの自己保持接点である。
また、リミツトスイツチ１６，１７，１８は、第
５図に示すように、スライド筒３の後退位置でリ
ミツトスイツチ１６がオンとなり、スライド筒３
の前進位置でリミツトスイツチ１８がオンとな
り、土砂圧送ピストン２の前進位置でリミツトス
イツチ１７がオンとなるように配置される。

本実施例では、P₁をピストン用ジヤツキ７の
圧送工程時作動油圧〔Kg／cm²〕、P₂をスライド筒
用ジヤツキ８の圧送工程時作動油圧〔Kg／cm²〕、
A_Mをピストン用ジヤツキ７のボトム側受圧面積
〔cm²〕、A_Sをスライド筒用ジヤツキ８のボトム側
受圧面積〔cm²〕、A_Pを土砂圧送ピストン２の受圧
面積〔cm²〕A_Dを圧送負荷の反力を受けるスライ
ド筒先端部３ａの受圧面積〔cm²〕、N_Mをピストン
用ジヤツキ７の本数〔本〕、N_Sをスライド筒用ジ
ヤツキ８の本数〔本〕とするとき、下記(1)式の関
係が成立するように上記緒元を選定する。

N_M×P₁×A_M／A_P×A_D≦N_S×P₂×A_S ……(1) 上式の左辺は圧送工程時にスライド筒先端部３
ａに働く押し戻し力を、右辺はそれに対抗してス
ライド筒用ジヤツキ８に発生する油圧力を表わ
す。

次に、本実施例における土砂圧送装置の動作を
第１図、第２図および第５図を参照して説明す
る。

（） 土砂取込工程；スライド筒３の全縮状態
で、リミツトスイツチ１６がオンとなり、リレ
ーSCのコイル１９を励磁し自己保持させる。
リレーSCの常開接点２３がオンになると、油
圧切換弁１１のソレノイドａが励磁され、油圧
切換弁１１のＡポートをＰポートに、Ｂポート
をＲポートに連通させるので、スライド筒用ジ
ヤツキ８のボトム側に圧油が流入する。これに
より、スライド筒３は前進し、土砂溜タンク１
内の土砂をスライド筒３内に取り込む。

（） 土砂圧送工程；スライド筒３が前進し、
先端部３ａがシール４に当たると同時に、リミ
ツトスイツチ１８がオンとなり、リレーSNの
コイル２０を励磁し自己保持させる。リレー
SNの常開接点２２，２５がオンとなり、常閉
接点２６がオフとなることにより、油圧切換弁
１１のソレノイドａと油圧切換弁１２のソレノ
イドａが励磁され、リレーSCは自己保持を解
かれる。そして、油圧切換弁１２のＡポート
と、Ｐポートが連通することにより、ピストン
用ジヤツキ７のボトム側に圧油が流入し、土砂
圧送ピストン２を往スライドさせてスライド筒
３内の土砂を圧送する。このとき、圧送負荷
（土圧）に見合つた油圧P₁がピストン用ジヤツ
キ７のボトム側に作用するが、同時に油圧切換
弁１１のソレノイドａが励磁され、油圧切換弁
１１のＡポートとＰポートが連通した状態にあ
るため、ほぼ同じ油圧P₂（≒P₁）がスライド筒
用ジヤツキ８のボトム側にも作用することにな
る。そして、本実施例では前記(1)式の関係が満
足されているので、スライド筒３をシール４側
に押し付ける油圧力は、常に圧送負荷によりス
ライド筒先端部３ａに働く押し戻し力と同等
か、またはそれより大となる。したがつて、ス
ライド筒３は押し戻されることなく、圧送負荷
に応じた油圧力により先端部３ａがシール４に
押し付けられ、スライド筒３内と土砂溜タンク
１内を完全に密封隔離することが可能となる。

（） 吸込工程；土砂圧送ピストン２が前進
し、スライド筒３内の土砂を押し出し完了する
位置までくると、リミツトスイツチ１７がオン
となり、リレーANのコイル２１を励磁し自己
保持させる。リレーANの常開接点２４がオン
となり、常閉接点２７がオフとなることによ
り、油圧切換弁１１のソレノイドｂが励磁さ
れ、一方、リレーSNの自己保持が解かれるた
め、油圧切換弁１１のソレノイドａと油圧切換
弁１２のソレノイドａは無励磁となる。そし
て、油圧切換弁１１のＢポートがＰポートに、
ＡポートがＲポートに連通することで、スライ
ド筒用ジヤツキ８のロツド側に圧油が流入し、
スライド筒３を復スライドさせる。このとき、
スライド筒３の基端が土砂圧送ピストン２の鍔
部９に係合して土砂圧送ピストン２も同時に復
スライドさせる。

以後、上述の動作（）、（）、（）を繰返し
て土砂の圧送を行なう。

第３図に本考案の他の実施例の油圧回路を、第
４図にその電気回路を示す。

第３図に示す本実施例の油圧回路は、スライド
筒用ジヤツキ８の油圧切換弁１１′として中立位
置でＰ，Ａ，Ｂポートが連通し、Ｒポートが閉と
なる電磁操作の４ポート切換弁を用いた点だけが
第１図の油圧回路と異なつている。

第４図に示す電気回路も第２図の電気回路とほ
とんど同じ構成であるが、油圧切換弁１１のソレ
ノイドａにはリレーSCの常開接点２３が接続さ
れているだけである。

本実施例では、P₁をピストン用ジヤツキ７の
圧送工程時作動油圧〔Kg／cm²〕、P₂をスライド筒
用ジヤツキ８の圧送工程時作動油圧〔Kg／cm²〕、
A_Mをピストン用ジヤツキ７のボトム側受圧面積
〔cm²〕、A_Sをスライド筒用ジヤツキ８のボトム側
受圧面積〔cm²〕、A_SRをスライド筒用ジヤツキ８
のロツド側受圧面積〔cm²〕、A_Pを土砂圧送ピスト
ン２の受圧面積〔cm²〕、A_Dを圧送負荷の反力を受
けるスライド筒先端部３ａの受圧面積〔cm²〕、N_M
をピストン用ジヤツキ７の本数〔本〕、N_Sをスラ
イド筒用ジヤツキ８の本数〔本〕とするとき、下
記(2)式の関係が成立するように上記諸元を選定す
る。

N_M×P₁×A_M／A_P×A_D≦N_S×P₂×（A_S−A_SR） ……(2) 上式においても、(1)式と同様に、左辺は圧送工
程時にスライド筒先端部３ａに働く押し戻し力
を、右辺はそれに対抗してスライド筒用ジヤツキ
８に発生する油圧力表わす。

次に、本実施例における土砂圧送装置の動作を
第３図、第４図および第５図を参照して説明す
る。

（′） 土砂取込工程；スライド筒３の全縮状
態で、リミツトスイツチ１６がオンとなり、リ
レーSCのコイル１９を励磁し自己保持させる。
リレーSCの常開接点２３がオンになると、油
圧切換弁１１のソレノイドａが励磁され、油圧
切換弁１１のＡポートをＰポートに、Ｂポート
をＲポートに連通させるので、スライド筒用ジ
ヤツキ８のボトム側に圧油が流入する。これに
より、スライド筒３は前進し、土砂溜タンク１
内の土砂をスライド筒３内に取り込む。

（′） 土砂圧送工程；スライド筒３が前進し、
先端部３ａがシール４に当たると同時に、リミ
ツトスイツチ１８がオンとなり、リレーSNの
コイル２０を励磁し自己保持させる。リレー
SNの常開接点２５がオンとなり、常閉接点２
６がオフとなることにより、油圧切換弁１２の
ソレノイドａが励磁され、リレーSCは自己保
持を解かれる。そして、油圧切換弁１２のＡポ
ートとＰポートが連通することにより、ピスト
ン用ジヤツキ７のボトム側に圧油が流入し、土
砂圧送ピストン２を往スライドさせてスライド
筒３内の土砂を圧送する。このとき、圧送負荷
（土圧）に見合つた油圧P₁がピストン用ジヤツ
キ７のボトム側に作用するが、油圧切換弁１１
が中立位置となり、Ｐ、Ａ、Ｂポートが連通し
ているため、ほぼ同じ油圧P₂（≒P₁）がスライ
ド筒用ジヤツキ８のボトム側およびロツド側に
も作用し、ボトム側とロツド側の受圧面積の差
と油圧P₂との積に相当する油圧力がスライド
筒３をシール４側に押し付けることになる。そ
して、本実施例では前記(2)式の関係が満足され
ているので、スライド筒３をシール４側に押し
付ける油圧力は常に圧送負荷によりスライド筒
先端部３ａに働く押し戻し力と同等か、または
それより大となる。したがつて、スライド筒３
は押し戻されることなく、圧送負荷に応じた油
圧力により先端部３ａがシール４に押し付けら
れスライド筒３内と土砂溜タンク１内を完全に
密封隔離することが可能となる。

（′） 吸込工程；土砂圧送ピストン２が前進
し、スライド筒３内の土砂を押し出し完了する
位置までくると、リミツトスイツチ１７がオン
となり、リレーANのコイル２１励磁し自己保
持させる。リレーANの常開接点２４がオンと
なり、常閉接点２７がオフとなることにより、
油圧切換弁１１のソレノイドｂが励磁され、一
方、リレーSNの自己保持が解かれるため、油
圧切換弁１２のソレノイドａは無励磁となる。
そして、油圧切換弁１１のＢポートがＰポート
に、ＡポートがＲポートに連通することで、ス
ライド筒用ジヤツキ８のロツド側に圧油が流入
し、スライド筒３を復スライドさせる。このと
き、スライド筒３の基端が土砂圧送ピストン２
の鍔部９に係合して土砂圧送ピストン２も同時
に復スライドさせる。

以後、上述の動作（′）、（′）、（′）を繰
返して土砂の圧送を行なう。

以上、本考案の実施例について説明したが、本
考案は実施例に示した構成に限定されるものでは
ない。例えば、ピストン用ジヤツキ７を作動させ
る油圧ユニツトとスライド筒用ジヤツキ８を作動
させる油圧ユニツトは別であつてもよく、ピスト
ン用ジヤツキ７とスライド筒用ジヤツキ８の圧送
工程時作動油圧がP₁≠P₂であつてもよい。

また、油圧切換弁１１，１２も通常のスプール
切換弁に限定されることなく、機能的に等価のも
のであればよい。

〔考案の効果〕

本考案によれば、圧送工程時に圧送負荷により
スライド筒先端部に働く押し戻し力に対抗する油
圧力をスライド筒用ジヤツキに発生させ、その油
圧力によりスライド筒先端部をシールに押し付け
てスライド筒内と土砂溜タンク内を完全に隔離す
ることができるため、土砂の圧送効率を良好に維
持できる。しかも、スライド筒を前進位置に押し
とどめるための機械的ストツパ等の別機構を必要
としないので、装置を簡単、安価に構成できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の油圧回路図、第２
図は同電気回路、第３図は本考案の他の実施例の
油圧回路図、第４図は同電気回路図、第５図は土
砂圧送装置の動作説明図、第６図は第５図Ｓ部の
一例を示す拡大図、第７図は第５図Ｓ部の他の例
を示す拡大図である。 １……土砂溜タンク、２……土砂圧送ピスト
ン、３……スライド筒、４……シール、５……圧
送パイプ、７……ピストン用ジヤツキ、８……ス
ライド筒用ジヤツキ、１１……スライド筒用ジヤ
ツキの油圧切換弁、１２……ピストン用ジヤツキ
の油圧切換弁、ａ，ｂ……切換弁操作用ソレノイ
ド、SC，SN，AN……切換弁操作用リレー、１
６，１７，１８……切換弁操作用リミツトスイツ
チ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 土砂溜タンクと、先端が開口し前記土砂溜タン
   ク内を直線的に往復スライドするスライド筒と、
   このスライド筒内をスライド筒の軸方向に往復ス
   ライドする土砂圧送ピストンと、前記スライド筒
   を往復駆動するスライド筒用ジヤツキと、前記土
   砂圧送ピストンを軸方向に往復駆動するピストン
   用ジヤツキと、土砂溜タンクに連設した圧送パイ
   プとを備え、前記スライド筒を往スライドさせて
   スライド筒内に土砂を取り込むと共に、スライド
   筒内と土砂溜タンク内を密封隔離し、前記土砂圧
   送ピストンを往スライドさせてスライド筒内の土
   砂を押し出し圧送パイプ内に圧送する土砂圧送装
   置において、前記スライド筒用ジヤツキの油圧切
   換弁と、前記ピストン用ジヤツキの油圧切換弁
   と、圧送工程時にそれぞれの油圧切換弁を通して
   スライド筒用ジヤツキのボトム側とピストン用ジ
   ヤツキのボトム側に油圧を作用させる切換弁操作
   手段とを具備し、圧送工程時に圧送負荷により前
   記スライド筒先端部に働く押し戻し力に対抗する
   力をスライド筒用ジヤツキに油圧力として発生さ
   せるようにしたことを特徴とする土砂圧送装置。