JPH04157Y2 - - 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に係り、詳しくは、カ
ツタデイスク支持部のシール材取付構造が改良さ
れたシールド掘進機に関するものである。

〔従来技術〕

機械掘り形式の１つである例えば泥水式シール
ド掘進機では、機軸に沿つて設けられた送泥管お
よび排泥管がバルクヘツドを貫通してカツタチヤ
ンバに開口され、送泥管からカツタチヤンバを経
て切羽に泥水が供給され、その泥水圧で切羽の崩
壊が防止される。掘進機はトンネル壁から得た反
力で掘進し、カツタデイスクにより掘削された土
砂は、泥水と共にカツタチヤンバに取り込まれて
排泥管により後方に搬出される。

カツタデイスクはシールド掘進機の最前部に設
けられ、それと一体の円環状のカツタデイスク支
持部は、バルクヘツドの外周を通つて機内の駆動
源に連結されると共に、回転軸受に支承されて回
転する。そのカツタデイスク支持部の取付位置に
は、カツタチヤンバに取り込まれた土砂や泥水を
機内へ侵入させないように阻止するための複数の
シール材が配設されている。そのシール材は、バ
ルクヘツドに一体化された円筒部材の外周とカツ
タデイスク支持部の外周に取り付けられ、例えば
２条の円環形状とされる。その機軸に近い内方の
円筒部材に位置するシール材は固定され、機軸か
ら遠い外方のカツタデイスク支持部に位置するシ
ール材は回転し、前者は回転するカツタデイスク
支持部の内周面に摺接し、後者はシールド本体内
部に摺接して、土砂や泥水の侵入を阻止する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述した円環形状のシール材は、カツタデイス
ク支持部の外周とバルクヘツドと一体の円筒部材
の外周に取り付けられるが、シール材は摩耗して
廃棄されるまで、その取付位置が変化することは
ない。その結果、シール材に摺接するシールド本
体やカツタデイスク支持部の内周面は、同一位置
でシールのリツプと摺接し続けることになる。し
たがつて、それぞれの内周面にはシール材との摺
接による摩耗で凹みなどが発生したりシール材が
磨滅したりして、シール機能が損なわれるので、
シール材や摺接部材の取り換えが必要となる。

ところで、シール材や摺接部材を取り換えるに
は、シールド掘進機を休止させてカツタデイスク
およびバルクヘツド近傍の部品や部材を取り外さ
なければならない。また、その取り換え工事が狭
いトンネル内で行なわれるので、取り外されたカ
ツタデイスクを一時的に保管するスペースを確保
するため、切羽を手掘り作業で余掘拡幅する必要
がある。したがつて、手掘り作業の手間を要し時
間が掛かると共に出費も嵩む問題がある。さら
に、余掘拡幅後のトンネルの地盤が、沈下または
崩壊するなどの問題がある。加えて、シールド掘
進機の耐用時間や距離が延びてきているので、シ
ール部分についてもその対応が望まれる。しか
し、シール材や摺接部材の取り換えのため、掘進
機を休止させることは、掘削能率を著しく低下さ
せる問題がある。

本考案は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、シール材および摺接部材
の交換や摺接位置の変更を簡便にして、摺接部材
の延命とシール機能の向上を図ることができ、取
り換え工事において要求されるトンネルの余掘拡
幅を不要にして出費を抑制し、余掘拡幅後のトン
ネル地盤の沈下や崩壊などを回避し、加えて、掘
進能率の向上を図ることができるシールド掘進機
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案のシールド掘進機の特徴は、第１図に示
すように、掘削具を備え回転駆動されるカツタデ
イスク２と、そのカツタデイスク２を支持する回
転軸受３と、その回転軸受３を保護するシール材
４，５を有する機械掘り形式のシールド掘進機１
であつて、カツタデイスク支持部２１の内周２４
に摺接するシール材４を取り付けたシール取付リ
ング６と、カツタデイスク支持部２１の外周２６
に取り付けられたシール材５に摺接するシール摺
接リング７とが設置され、シール取付リング６と
シール摺接リング７には、それぞれ機軸１５方向
に変位させるジヤキ８Ａ，８Ｂが設けられている
ことである。

〔作用〕

シールド掘進機１が掘進するとき、回転軸受３
に支持されたカツタデイスク２が回転駆動され、
その掘削具で切羽を掘削しながら掘進する。その
掘進中、シール取付リング６の外周に固着された
複数のシール材４における前部のシール材が、カ
ツタデイスク支持部２１の内周２４に摺接し、カ
ツタデイスク支持部の外周２６に取り付けられた
複数のシール材５における前部のシール材が、シ
ール摺接リング７の内周２９に摺接している。し
たがつて、カツタチヤンバ内の掘削された土砂や
加圧された泥水は、シール材４，５で阻止されて
機内に侵入することはない。シールド掘進機１が
一定距離または一定時間掘進すれば、ジヤツキ８
Ａ，８Ｂを僅かに作動させてシール取付リング
６、シール摺接リング７を機軸１５方向に変位さ
せ、シール材４，５の当接する位置を変更させ
る。シール材４，５との摩擦で摺接面２４，２９
に摩耗が生じ、凹みや溝が成長してシール機能が
損なわれる以前に、摺接位置を変えることができ
るので、シール機能の低下を防止することができ
る。

さらに、シールド掘進機１の掘進でシール材
４，５が摩滅すると、ジヤツキ８Ａ，８Ｂのスト
ローク量を大きくし、シール取付リング６および
シール摺接リング７を移動させる。その結果、後
方の新しいシール材４，５を摺接面２４，２９に
当接させることができ、シール機能が維持され
る。

〔考案の効果〕

カツタデイスク支持部の内周に摺接するシール
材を取り付けたシール取付リングと、カツタデイ
スク支持部の外周に取り付けられたシール材に摺
接するシール摺接リングとが設置され、シール取
付リングとシール摺接リングには、それぞれを機
軸方向に変位させるジヤツキが設けられているの
で、シールおよび摺接部材の交換や摺接位置の変
更の簡便迅速化が図られ、取り換えに要する手間
が省かれると共に交換時間を著しく短縮すること
ができる。また、取り換え工事に要求される大掛
りな余掘拡幅などの手掘りによる掘削工事が不要
となるので、掘削に伴う地盤沈下や崩壊などの危
険が回避されると共に出費を大幅に低減すること
ができる。さらに、摺接位置の変更の簡便迅速化
が図られているので、シール機能の向上や摺接部
材の延命が図られると共に掘削の休止が避けら
れ、掘進能率の向上を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本考案のシールド掘進機を、その実施例
に基づいて詳細に説明する。

第１図は機械掘り形式の１例である泥水式シー
ルド掘進機１の前方下部における主要部で、掘削
具を備え回転駆動されるカツタデイスク２と、そ
のカツタデイスク２を支持する回転軸受３と、そ
の回転軸受３を保護する複数のシール材４，５
と、シール取付リング６と、シール摺接リング７
と、ジヤツキ８Ａ，８Ｂにより構成される。な
お、スキンプレート９は円筒状であり、機軸１５
は図の上部に位置して、その機軸を中心に上下の
構成がほぼ対称となつている。

シールド掘進機１には、スキンプレート９より
なるシールド本体１０内に形成されたカツタチヤ
ンバ１１と、機内１２とを隔絶するバルクヘツド
１３が設けられる。そのバルクヘツド１３には、
円筒部材１４が固着され、その外周面は、シール
取付リング６を機軸１５方向に摺動させるときの
摺動面１６とされる。また、スキンプレート９の
前部には、シール摺接リング７を機軸１５方向に
摺接させるための円筒面の摺動面１７を有する軸
受台９Ａが一体化され、回転軸受３が取り付けら
れる。さらに、シールドジヤツキ１８を取り付け
る一方、カツタデイスク２を駆動するための油圧
モータ１９を乗載するリングガーダ９Ｂが形成さ
れている。

摺動面１６，１７により形成される円環状の空
間２０に、円環形状で中空に形成されたカツタデ
イスク支持部２１が挿入され、その後端部にリン
グギヤー２２が取り付けられる。そのリングギヤ
ー２２は、油圧モータ１９のピニオン２３に噛み
合わされ、油圧モータ１９の回転をカツタデイス
ク２に伝達するようになつている。なお、カツタ
デイスク２は、カツタデイスク支持部２１に取り
付けられた例えば４本（図示は１本）のアーム２
Ａを介してカツタデイスク支持部２１に一体化さ
れている。カツタデイスク支持部２１の内部に設
けられるシール取付リング６の外周面２５には、
複数（図示は４個）のシール材４が装着されてい
る。カツタデイスク支持部２１の内周２４は、シ
ール取付リング６に取り付けられたシール材４の
うち２つのシール材に摺接する摺接面であり、そ
の摺接面２４の後部には、段差を有する面２４Ａ
が形成される。したがつて、後方の２つのシール
材の図示しないシールリツプは、接触することな
く面２４Ａに対向している。一方、カツタデイス
ク支持部２１の外周２６には、複数（図示は４
個）のシール材５が装着され、カツタデイスク支
持部２１と共に回転するようになつている。

なお、本例では、上述のシール材４，５は、そ
れぞれ２つのグループＭ１，Ｍ２とグループＮ
１，Ｎ２に区分され、グループＭ１，Ｎ１のシー
ル材４，５のリツプが摺接面２４と後述の摺接面
２９に摺接した状態では、他のグループＭ２，Ｎ
２のシール材４，５は、摺接面２４，２９から外
れて、面２４Ａ，２９Ａに間〓を隔て対向する。
なお、グループ、Ｍ１，Ｎ１が３個のシール材
４，５よりなり、グループＭ２，Ｎ２が１個とさ
れたり、また、その逆にしてもよいし、シール材
４，５の数を４個以上にしてもよい。要は、シー
ル機能が十分に維持できる数を選び、適当な区分
に配列すればよい。

シール取付リング６は、例えば分割組立て可能
な２つの中空体が一体化された構造とされ、その
内周２７は円筒部材１４の摺動面１６と摺動自在
な形状とされ、さらに、土砂や泥水を阻止するた
めの図示しないパツキンが挿入されている。その
外周２５は、上述のようにシール材４が装着さ
れ、本例では前部にグループＭ１が、後部にグル
ープＭ２が取り付けられている。また、その後部
は前方に向けて縮小状態のジヤツキ８Ａに連結さ
れているので、図示の位置において、シール取付
リング６は機軸１５方向に沿つて、前進できるよ
うになつている。

一方、シール摺接リング７は、２つの中空体が
一体化された構造とされ、その外周２８は軸受台
９Ａの摺動面１７と摺動自在な形状とされ、土砂
や泥水を阻止するための図示しないパツキンが挿
入されている。また、その中空体の後部は伸長状
態のジヤツキ８Ｂに連結されているので、シール
摺接リング７は機軸１５方向に沿つて、後退でき
るようになつている。なお、シール摺接リング７
の内周には摺接面２９と段差を有する面２９Ａが
形成され、摺接面２９は回転するグループＮ１の
２個のシール材５に摺接し、他のグループＮ２の
２個のシール材５は面２９Ａに間隙を隔て向き合
う状態とされる。

このような構成の実施例によれば、次のように
してシール材の交換とシール機能の維持を図るこ
とができる。

シールド掘進機１が掘進するとき、駆動用油圧
モータ１９により、ピニオン２３およびリングギ
ヤー２２を介して、回転軸受３に支承されたカツ
タデイスク支持部２１が回転する。その回転によ
りアーム２Ａと一体のカツタデイスク２に回転が
伝達される。一方、図示しない送泥管より泥水が
切羽に供給されて切羽の崩壊が防止され、シール
ドジヤツキ１８が、セグメントリングで構築され
たトンネル壁の端面を押圧することによる反力で
シールド掘進機１は掘進して、カツタデイスク２
に装着された図示しない掘削具で切羽を掘削す
る。

掘削されて加圧泥水に混入された土砂は、カツ
タチヤンバ１１に取り込まれ、泥水や土砂は、カ
ツタデイスク支持部２１とシール取付リング６と
の間のシール材４や、シール摺接リング７との間
のシール材５の前面を加圧する。しかし、グルー
プＭ１における２個のシール材４は、回転してい
るカツタデイスク支持部２１の内周２４に密着し
て泥水や土砂などの異物の機内１２への侵入を阻
止する。また、回転しているグループＮ１におけ
る２個のシール材５は、シール摺接リング７の内
周２９に密着して異物の侵入を阻止している。こ
のように、カツタチヤンバ１１からの土砂および
泥水が機内１２に侵入しないように阻止されるの
で、シールド掘進機１は掘進を円滑に続行するこ
とができる。そして、一定距離または一定時間の
掘進が終われば、ジヤツキ８Ａを僅かなストロー
ク量だけ伸長させてシール取付リング６をその分
前進させる一方、ジヤツキ８Ｂを僅かなストロー
ク量だけ縮小させてシール摺接リング７を後退さ
せる。シール材４，５の可撓性を有するリツプと
の当接によつて、摺接面２４，２９に発生し始め
ている凹みや溝が発達することを回避し、シール
機能を十分に発揮できる新しい摺接面２４，２９
に位置を変えることができる。

上述の新しい摺接面２４，２９に順次位置を変
えてシール機能を維持させながら掘進を続ける
と、グループＭ１，Ｎ１におけるシール材４，５
が磨滅する。そのとき、ジヤツキ８Ａのストロー
ク量を大きく伸長させてシール取付リング６を前
進させ、グループＭ２の２個のシール材４を摺接
面２４に当接させる。それに伴つて、グループＭ
１の２個のシール材４はカツタチヤンバ１１に突
出する。その突出部を取り払う必要があれば、シ
ール取付リング６の前部を後部から切り離せばよ
い。なお、泥水や土砂の処理に不都合がなければ
突出状態にしておいてよい。一方、ジヤツキ８Ｂ
のストローク量を大きく縮小させてシール摺接リ
ング７を後退させ、グループＮ１の２個のシール
材５を摺接面２９との当接から解除し、グループ
Ｎ２の２個のシール材５を新たに摺接面２９に当
接させる。このようにすると、未使用のシール材
４，５がそれぞれ摺接面２４，２９に当接して異
物の侵入を阻止する。シール摺接リング７の後退
に伴つてシール材５の前方に生じた空間には、必
要に応じて二点鎖線で示す防護板３０が取り付け
られる。上述したような僅かな前進や後退をシー
ル取付リング６やシール摺接リング７に繰り返し
行なわせ、また必要に応じてシール材を交換する
ことにより、摺接部の寿命を延ばすことができる
と共にシール機能の維持を図ることができる。

なお、以上の実施例では、カツタデイスク支持
部２１の内部に装着されたシール取付リング６は
前方に押し出され、外部に装着さたシール摺接リ
ング７は後方に引き寄せられるようになつている
が、その押し引き方向が上記と相互に逆とされた
り、両リングの移動方向が同一の方向としても差
し支えない。また、泥水式シールド掘進機を例に
して述べたが、土圧系シールド掘進機やその他の
掘進機でカツタデイスクを周辺支持構造などとす
るような機械掘り式のシールド掘進機において、
本考案を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシールド掘進機の前方下部の
主要部の断面図である。 １……シールド掘進機、２……カツタデイス
ク、３……回転軸受、４，５……シール材、６…
…シール取付リング、７……シール摺接リング、
８Ａ，８Ｂ……ジヤツキ、１５……機軸、２１…
…カツタデイスク支持部、２４……内周（摺接
面）、２６……外周。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 掘削具を備え回転駆動されるカツタデイスク
   と、そのカツタデイスクを支持する回転軸受と、
   その回転軸受を保護するシール材を有する機械掘
   り形式のシールド掘進機において、 カツタデイスク支持部の内周に摺接するシール
   材を取り付けたシール取付リングと、カツタデイ
   スク支持部の外周に取り付けられたシール材に摺
   接するシール摺接リングとが設置され、 上記シール取付リングとシール摺接リングに
   は、それぞれを機軸方向に変位させるジヤツキが
   設けられていることを特徴とするシールド掘進
   機。