JPH0419112Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は礫破砕機構を有する小口径シールド掘
削機に関するものである。

（従来の技術） 従来から、礫を破砕しながら小口径のトンネル
を推進掘削するシールド掘削機としては、例えば
特開昭60−215996号公報に記載されているような
装置が知られている。

この装置は、シールド本体の前端開口部内に後
方に向かつて大径となる円錐形状のロータリーヘ
ツドを配設し、該ロータリーヘツドを偏心回転さ
せながらシールド本体の開口内周面とロータリー
ヘツドの円錐形状外周面間に礫を食い込ませるよ
うに送り込んで破砕するように構成されている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、ロータリーヘツドは定位置で回
転するため、該ロータリーヘツドは偏心していて
もその外周面とシールド本体の開口部内周面間の
開口幅は殆ど変化せず、その為、粘土層等の地盤
を掘削した場合には、後方に行くに従つて開口幅
が狭くなつたシールド本体の内面とロータリーヘ
ツドの円錐形状外周面間に圧密状態に圧入、付着
し、土砂の掘削及び排出が困難となる。

又、掘削中においてはシールド本体の外周面の
全長に亘つて地盤側から大きな土砂圧がかかつて
いるので、シールド本体の掘削方向を円滑に制御
することができないという問題点があつた。

本考案はこのような問題点を解消したシールド
掘削機の提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案のシールド
掘削機は、実施例に対応する図面に示すように、
シールド殻１内の隔壁２に駆動装置１１により回
転するカツターヘツド３の後部を回転自在に支承
し、このカツターヘツド３の前部を後方に向かつ
て徐々に小径となり且つその中心が回転中心に対
して偏心している截頭円錐形状の土砂取入口４に
形成して該土砂取入口４をシールド殻１の前端開
口部に臨ませると共にカツターヘツド３の前端外
周面にシールド殻１の前端面外周から外方向に突
出したカツター刃５を装着し、さらに、カツター
ヘツド３の後部中央に、シールド殻１の中心軸線
上で前後摺動自在なセンターカツター９の軸部９
ｂを挿嵌し、該センターカツター９の前端コーン
部９ａを前記カツターヘツド３の土砂取入口４内
の空間部に配設すると共に土砂取入口４の後端に
土砂排出口７を有する凹所６を連設し、前記隔壁
２の後方部内にセンターカツター９の前後動ジヤ
ツキ１８を配設してなることを特徴とするもので
ある。

（作用） カツターヘツド３を回転させながらシールド殻
１を前進させて礫地盤を掘削すると、カツターヘ
ツド３の土砂取入口４に取り込まれた土砂中の礫
は、偏心回転する土砂取入口４の截頭円錐形状面
４ａとセンターカツター９のコーン部９ａ間の〓
間を通過中に細かく破砕されて、後方の土砂排出
口７から土砂と共に排出される。

掘進中に、大径の礫がカツターヘツド３内に取
り込まれた場合に、センターカツター９を前進さ
せると、該センターカツター９のコーン部外周面
と土砂取入口４の截頭円錐形状面４ａ間の〓間が
大きくなつて該大径の礫が容易に浸入し、さら
に、センターカツター９を前後動させれば、礫の
呼び込みが可能となると共に、カツターヘツド３
の截頭円錐形状の土砂取入口４の中心が回転中心
に対して偏心しているので、その回転によつて該
土砂取入口４の内周面とセンターカツター９のコ
ーン部外周面とのリング状開口幅が連続的に変化
し、粘土層を掘削する場合でもその詰まりをなく
して円滑な取り込みができる。

又、カツターヘツド３の前端外周面に装着した
カツター刃５はシールド殻１の前端面外周から外
方向に突出しているので、シールド殻１の外径よ
りも大径の孔を掘削でき、従つて、シールド殻１
の方向修正が容易に行えるものである。

（実施例） 本考案の実施例を図面について説明すると、１
は円筒状のシールド殻で、前筒部１ａ、中筒部１
ｂ、後筒部１ｃを一体に連設してなり、その内部
の隣接する筒部間を隔壁２ａ，２ｂで夫々仕切つ
てあり、前部隔壁２ａの中央にカツターヘツド３
の軸部３ａを回転自在に挿通、支持してある。

このカツターヘツド３の前部は大径に形成さ
れ、該大径部３ｂの内周面を前端開口部から後方
に向かつて徐々に小径となる截頭円錐形状の土砂
取入口４に形成していると共にこの土砂取入口４
の前端部をシールド殻１の前端から前方に突出さ
せて外周をシールド殻１の外径と略等しく形成
し、その突出端面に外端部がシールド殻１の外周
面から外方向に突出した複数個のカツター刃５を
装着してある。

６はカツターヘツド３の軸部３ａ内に穿設した
凹所で、その前端開口部を土砂取入口４のハード
フエーシング処理された截頭円錐形状面４ａの後
端に連設してあり、この凹所６及び截頭円錐形状
面４ａに形成された土砂取入口４の中心はカツタ
ーヘツド３の回転中心軸線に対して偏心させてあ
る。

７は凹所６から軸部３ａの外周面間に貫設した
排出口で、隔壁２の前方部におけるシールド殻１
と軸部３ａ間の空間部８に連通してある。

１４は軸部３ａの外周面に、空間部８に向かつ
て突設した攪拌羽根である。

９はカツターヘツド３の軸部３ａの中央部にそ
の中空軸部９ｂを前後方向に摺動自在に挿通した
センターカツターで、該中空軸部９ｂを前記凹所
６よりも小径に形成していると共に前端を大径の
コーン部９ａに形成してあり、該コーン部９ａの
外周面を前記カツターヘツド３の土砂取入口４の
截頭円錐形状面４ａと反対方向に傾斜した截頭円
錐形状面に形成してその周面に外端面が前記土砂
取入口４の截頭円錐形状面と略平行に形成された
複数個の羽根１０，１０を放射状に突設してあ
る。

１１は隔壁２の後部隔壁２ｂの三方にその前端
部を固定したカツターヘツド駆動装置で、その回
転軸に固着した小歯車１２をカツターヘツド３の
軸部３ａの外周面に形成した大径歯車１３に噛合
させてカツターヘツド３を回転させるようにして
ある。

１５は後部隔壁２ｂの中央部に固着した筒状の
軸受で、前記センターカツター９の軸部９ｂの後
端部を摺動自在に挿入させてあり、この軸受１５
の外周三方に後部隔壁２ｂの後面に添接して補強
材１６を放射状に固着してある。

１７は軸受１５の後端に固着したジヤツキ固定
材で、センターカツター９の中空軸部９ｂの後端
に接続した前後動ジヤツキ１８を固定してあり、
このジヤツキ１８の後端には前記中空軸部９ｂに
連通した送水管１９のジヨイント２０を連結して
ある。

２１はセンターカツター９の中空軸部９ｂの前
端部に穿設した噴出孔で、前記凹所６に向かつて
開口してある。

２２は前後隔壁２ａ，２ｂの外周部適所間に配
設した排泥短管で、その前端開口部を前記空間部
８に臨ませていると共に後端を坑口側に向かつて
配設した排泥管２３に接続してある。

２４はカツターヘツド３を回転可能に支持した
ラジアル・スラスト受べアリングである。

２５はそのロツドの先端を前記各補強材１６の
後部外端部に連結した複数本の方向修正ジヤツキ
で、その後端はシールド殻１の後筒部１ｃの後端
に接続した短管２６の前端部に支持させてある。

２７は短管２６に接続した後続管又は仮管等の
管体である。

以上のように構成した実施例のシールド掘削機
の作用を述べると、坑口側からシールド殻１に後
続する管体２７を押圧してシールド殻１を地盤中
に押進すると共にカツターヘツド駆動装置１１を
駆動してカツターヘツド３を回転させ、さらに送
水管１９からセンターカツター９の中空軸部９ｂ
を通して噴出孔２１から空間部８内に泥水を噴出
させる。

カツターヘツド３の回転により掘削された土砂
並びにシールド殻１の前進によつて取入口４に取
り込まれた土砂は、取入口４の截頭円錐形状面４
ａとセンターカツター９のコーン部９ａ間を通じ
て凹所６内に送り込まれる。又、土砂中の礫は偏
心回転を行つている土砂取入口４の截頭円錐形状
面４ａとセンターカツター９のコーン部９ａの外
周面で破砕されるが、この時、センターカツタ９
の外周面が土砂取入口４の截頭円錐形状面４ａと
逆向きの截頭円錐形状面に形成され且つその外周
面に複数の固定羽根１０を突設しているので、カ
ツターヘツド３の回転にも拘わらず礫が該固定羽
根１０に当接、受止された礫の破砕が容易且つ迅
速に行われる一方、大径の礫はセンターカツター
９を前後動ジヤツキ１８の作動で前進させること
により該センターカツター９のコーン部外周面と
土砂取入口４の截頭円錐形状面４ａ間の〓間を大
きくして破砕することができる。さらに、掘削中
において、センターカツター９を前後に往復動さ
せることにより礫の呼び込みを行うと共に掘削地
盤が粘土層の場合には土砂取入口４の截頭円錐形
状面４ａとセンターカツター９のコーン部９ａの
外周面間の〓間を変動させて詰まりを防止するも
のである。

こうして凹所６内に導入された土砂は、センタ
ーカツター９の中空軸部９ｂ内を通して噴出孔２
１から噴出する泥水と共に排出口７から空間部８
に流入し、排泥短管２２から排泥管２３を通して
坑外に排出される。

又、掘削中にシールド殻１の方向修正を行う場
合には、所定のジヤツキ２５を作動させてシール
ド殻１の向きを変えるものであるが、この際、カ
ツターヘツド３の前端に装着したカツター刃５は
シールド殻１の前端面外周から外方向に突出して
いるので、シールド殻１の外径よりも大径の孔を
掘削するから、その方向修正が容易に行えるもの
である。

（考案の効果） 以上のように本考案のシールド掘削機によれ
ば、カツターヘツド３の土砂取入口４を後方に向
かつて小径となり且つその中心が回転中心に対し
て偏心している截頭円錐形状に形成すると共にセ
ンターカツター９の前端コーン部９ａを土砂取入
口４内において前後動自在に配設しているので、
カツターヘツド３の回転により截頭円錐形状の土
砂取入口４が偏心回転してその内周面とセンター
カツター９のコーン部９ａの外周面間のリング状
開口幅が拡縮する方向に変化し、カツターヘツド
３とセンターカツター９とが一定位置で回転中に
おいてもこれらの拡縮する対向面で礫を確実に破
砕することができる共に大径の礫はセンターカツ
ター９を前後動ジヤツキ１８の作動で前進させる
ことにより該センターカツター９のコーン部外周
面と土砂取入口４の截頭円錐形状面４ａ間の〓間
を大きくして両者の面間に取り入れて確実に破砕
することができるものである。

さらに、掘削中において、センターカツター９
を前後に往復動させることにより礫を土砂取入口
４内に円滑に呼び込めると共に切羽の押え付けが
可能となつて切羽地盤の崩壊を防止でき、その
上、掘削地盤が粘土層の場合には土砂取入口４の
截頭円錐形状面４ａとセンターカツター９のコー
ン部９ａの外周面間の前記リング状〓間が連続的
に変化するから、その詰まりを防止することがで
きるものである。

又、カツターヘツド３の前端外周面にシールド
殻１の前端面外周から外方向に突出したカツター
刃５を装着しているので、シールド殻１の外径よ
りも大径の孔を掘削でき、従つて、掘削中にシー
ルド殻１の方向修正や制御が容易に行えるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
縦断側面図、第２図は正面図、第３図は第１ずＡ
−Ａ線における断面図である。 １……シールド殻、２……隔壁、３……カツタ
ーヘツド、４……土砂取入口、４ａ……截頭円錐
形状面、５……カツター刃、６……凹所、７……
排出口、８……空間部、９……センターカツタ
ー、９ａ……コーン部、９ｂ……中空軸部、１０
……羽根、１１……カツターヘツド駆動装置、１
８……前後動ジヤツキ、１９……送水管、２１…
…噴出孔、２３……排泥管、２５……方向修正ジ
ヤツキ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シールド殻１内の隔壁２に駆動装置１１によ
   り回転するカツターヘツド３の後部を回転自在
   に支承し、このカツターヘツド３の前部を、後
   方に向かつて徐々に小径となり且つその中心が
   回転中心に対して偏心している截頭円錐形状の
   土砂取入口４に形成して、該土砂取入口４をシ
   ールド殻１の前端開口部に臨ませると共にカツ
   ターヘツド３の前端外周面にシールド殻１の前
   端面外周から外方向に突出したカツター刃５を
   装着し、さらに、カツターヘツド３の後部中央
   に、シールド殻１の中心軸線上で前後摺動自在
   で且つその回転中心がカツターヘツド３の回転
   中心に一致させているセンターカツター９の軸
   部９ｂを挿嵌し、該センターカツター９の前端
   コーン部９ａを前記カツターヘツド３の土砂取
   入口４内の空間部に配設すると共に土砂取入口
   ４の後端に土砂排出口７を有する凹所６を連設
   し、前記隔壁２の後方部内にセンターカツター
   ９の前後動ジヤツキ１８を配設してなるシール
   ド掘削機。 センターカツター９のコーン部９ａの外周面
   に複数枚の羽根１０，１０を放射状に突設した
   実用新案登録請求の範囲第１項記載のシールド
   掘削機。