JPH067232Y2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、シールド型トンネル掘削機における泥水の給
排水回路に用いる弁装置に関し、特に給水路と排水路と
をバイパス管により相互に接続して両水路を短絡するこ
とができる弁装置に関する。

（従来技術） シールド型トンネル掘削機の一つとして、供給管を経て
隔壁の前方域に加圧水を供給して、該加圧水の圧力によ
り切羽の崩壊と切羽からの地下水の湧出を防止し、また
前記前方域に供給された加圧水を掘削されたずりととも
に排出管を経て隔壁の後方域へ排出する、泥水加圧式の
シールド型トンネル掘削機がある。

この種の掘削機では、使用開始時に、先ず供給管および
排出管を閉じ、供給管および排出管の閉じられた箇所よ
り掘削機の後方に設けられたバイパス管を開放して供給
管と排出管とを短絡させ、この状態で加圧水を前記バイ
パス管を経て循環させ、その間に加圧水の圧力を地下水
圧と同圧に調整する作業がなされ、その後バイパス管を
遮断し、供給管および排出管を開いて加圧水を前記前方
域へ導き、該加圧水をずりとともに前記後方域へ導く作
業がなされる。

従来のこの種のシールド型トンネル掘削機に用いられて
いる弁装置は、流路を開閉するにすぎない止水弁を、供
給管、排出管およびバイパス管のそれぞれに設けた三連
弁装置である。

このように、一般的な３つの弁を用いた従来の弁装置で
は、バイパス管にも止水弁を配置しなければならない
し、３つの弁体を同時に回転させなければならないか
ら、一対の第１の弁体のステム接続部に両端をそれぞれ
係合された第１のステムと、該第１のステムに非回転的
に係合されたベルクランクと、該ベルクランクの流体圧
シリンダの側と反対側の端部に接続されかつその端部の
運動を回転運動に変換するリンク機構と、該リンク機構
の出力軸の回転運動にともなって回転される第２のステ
ムとを必要とする。

従って、このような従来の弁装置では、３つの弁体を同
時に回転させるステムおよび駆動手段の構造が複雑にな
り、ステムおよび駆動手段が大型になるから、弁装置が
複雑かつ大型になる。その結果、従来の弁装置を、小口
径のシールド型トンネル掘削機、特にシールド本体をそ
の後方に順次配置されたセグメントリングとともに前進
させる管推進工法による掘削機に用いると、シールド本
体内における弁装置の占有空間が広くなり、シールド本
体の前進方向の確認作業が煩雑になる。

（考案の目的） 本考案の目的は、従来のようにバイパス管に第３の切換
弁の弁体を設ける必要がなく、供給管および排出管用の
両切換弁の弁体を作動させるステムおよび駆動手段が簡
単かつ小型になり、構造が簡単で、小型の弁装置を提供
することにある。

（考案の構成） 本考案の弁装置は、第１、第２および第３の開口を規定
する弁座を有するケーシングおよび該ケーシング内にあ
って前記開口を選択的に相互に連通させる弁体をそれぞ
れ備える一対の切換弁と、前記両切換弁の前記第３の開
口を相互に連通させるバイパス管と、前記両弁体を同時
に回転させるべく前記両弁体に連結されたステムと、前
記第１の開口と前記第２の開口および前記第１の開口と
前記第３の開口を選択的に相互に連通させるべく前記ス
テムを経て前記両弁体を回転させる駆動手段とを含み、
前記各切換弁の前記第１および第２の開口は互いに対向
する部位に形成されており、前記各切換弁の前記第３の
開口は前記第１および第２の開口を結ぶ軸線と直交する
側の部位に形成されており、前記各切換弁の前記弁体
は、相互に連通する第１および第２の流路と、該第１お
よび第２の流路から該流路と直交する方向へ伸びる第３
の流路を有しており、前記各切換弁の前記弁体は前記第
１、第２および第３の流路の軸線のそれぞれと直交する
軸線の周りに回転可能に前記ケーシング内に配置されて
いる、ことを特徴とする。

（考案の作用、効果） 駆動手段が作動されると、両弁体が同時に回転される。
これにより、各弁体は第１の開口と第２の開口とを、ま
たは、第１の開口と第３の開口とを連通させる。第１の
開口と第２の開口とが連通されると、第３の開口が第１
および第２の開口から遮断されるため、両切換弁は短絡
されない。これに対し、第１の開口と第３の開口とが連
通されると、第２の開口が第１および第３の開口から遮
断され、両切換弁はバイパス管を経て連通される。従っ
て、両切換弁の弁体を作動させることによりバイパス管
の流路を開閉することができる。

本考案によれば、供給管および排出管用の両切換弁と同
時に駆動される、前記両切換弁とは別体の切換弁をバイ
パス管に設ける必要がないから、供給管および排出管用
の両切換弁の弁体を回転させるステムおよび駆動手段の
構造が簡単になり、ステムおよび駆動手段が小型にな
り、その結果弁装置の構造が簡単になり、弁装置が小型
になる。

（実施例） 第１図〜第４図に示す弁装置１０は、一対の切換弁１
２，１４を含む。両切換弁１２，１４は、同大同形状で
あり、また、一方の切換弁１４について以下に代表して
説明するように、ケーシング１６を備える。

ケーシング１６は、中ぐり部１８と、該中ぐり部を介し
て互いに対向する第１および第２の穴と、中ぐり部１８
から前記第１および第２の穴の軸線と直交する側へ開口
する第３の穴と、中ぐり部１８から前記第１、第２およ
び第３の穴の軸線と直交する側へ開口する第４の穴とを
備える。

両ケーシング１６には、前記第１の穴に連通する流路を
規定するパイプ２０が固定されている。両ケーシング１
６は、前記第１および第２の穴が水平方向へ伸び、前記
第３の穴が上下方向へ伸び、前記第４の穴が相互に整合
し、そしてパイプ２０が平行となる姿勢に配置されてい
る。

ケーシング１６の中ぐり部１８には前記第１の穴の周り
を該第１の穴に沿って伸びる肩部が設けられており、該
肩部には流体のための開口２２を規定する弁座２４が配
置されている。弁座２４は凹球面を有しており、該凹球
面には該凹球面に適合する凸球面を有するほぼ球形の弁
体２６が当接されている。

ケーシング１６の弁座２４と反対の側には流体のための
開口２８を規定する弁座３０が配置されている。弁座３
０は、弁座２４と同大同形状であり、またケーシング１
６の第２の穴に螺合された押え部材３２の肩部に当接さ
れており、さらに押え部材３２により弁座２４の凹球面
に押圧されている。押え部材３２は、開口２８に連通す
る流路３４を有する。

ケーシング１６の第３の穴には、流体のための開口３６
を規定する弁座３８が嵌合されている。各切換弁１２，
１４の開口３６は、ボルトでもってケーシング１６に固
定されたバイパス管４０により相互に連通されている。

ケーシング１６の第４の穴には軸受４２が嵌合されてお
り、該軸受には弁体２６を回転させるステム４４が回転
可能にかつ液密的に支承されている。ステム４４の両端
部は、四角柱になっており、また、弁体２６に設けられ
た凹所に回転不能に嵌合されている。

弁体２６は、第５図に示すように、相互に連通された三
つの流路４６，４８，５０を備える。流路４６，４８
は、第２の開口２２，２８を相互に連通させることがで
きる一つの貫通穴を形成する。これに対し、流路５０
は、前記貫通穴からこれの軸線と直交する方向へ伸び
る。また、弁体２６は、流路４６，４８，５０の軸線の
それぞれと直交する軸線５２が第４の開口の軸線と一致
するように配置されているとともに、軸線５２の周りに
回転可能に配置されている。

なお、弁体２６としては、前記実施例のようなボール状
のもののほかに、棒状のものを用いてもよい。

弁装置１０は、また、ステム４４を経て弁体２６を作動
させる流体圧シリンダ５４を含む。流体圧シリンダ５４
のシリンダチューブ５６はパイプ２０に固定された取り
付け具５８に回転可能に連結されており、ピストンロッ
ド６０はステム４４の長手方向中央部に固定的に配置さ
れたプーリ６２に連結されている。プーリ６２は、その
半径方向の一端部から突出する突出部７４を有してお
り、また突出部７４においてピストンロッド６０に枢軸
連結具７６を介して連結されている。

プーリ６２には、ワイヤ６４の端部が巻き掛けられてい
るとともに該ワイヤの端部が固定されている。ワイヤ６
４はケーシングに固定された保護用チューブ６６を経て
表示器６８に連結されている。表示器６８は、切換弁１
２，１４の第１および第２の開口２２．２８が相互に連
通されているか否かおよびその開度を表示する。この表
示器６８は、弁装置１０が配置される機器たとえばシー
ルド型トンネル掘削機の支持台７８に固定された目盛板
７０と、該目盛板の目盛に沿って前記移動可能に該目盛
板に支承され、ワイヤ６４の他端に連結された指針７２
とを備える。チューブ６６の一端は取付具８０により一
方のケーシング１６に固定され、他端は取付具８２によ
り支持台７８に固定されている。

この弁装置１０においては、通常第１図〜第３図に示す
ように、ピストンロッド６０がシリンダチューブ５６内
に後退されていると、弁体２６は流路４６が開口２２と
整合し、流路４８が開口２８と整合し、そして流路５０
は下方に開口するように配置される。この状態では、開
口２２，２８は弁体２６の流路４６，４８を経て相互に
連通されているが、開口３６は弁体２６により閉鎖され
ている。このため、仕切弁１２，１４のパイプ２０と押
え部材３２とが相互に連通されているのに対し、仕切弁
１２，１４同志は連通されていない。表示器６８の指針
７２は、切換弁１２，１４の開口２２，２８が完全に連
通されていることを差し示す位置に移動されている。

ピストンロッド６０がシリンダチューブ５６から突出さ
れたことにより、弁体２６が流体圧シリンダ５４により
前記位置から軸線５２の周りを第２図において反時計方
向へ９０度回転されると、弁体２６は、流路４６が下方
に開口し、流路４８が開口３６と整合し、そして流路５
０が開口２８と整合するように配置される。この状態で
は、開口２８，３６が弁体２６の流路４８，５０を経て
相互に連通され、開口２２は弁体２６により閉鎖され
る。このため、両切換弁１２，１４は、バイパス管４０
を経て相互に連通される。表示器６８の指針７２は、ワ
イヤ６４がプーリ６２に巻き取られるため、切換弁１
２，１４がバイパス管４０を経て相互に連通されている
ことを差し示す位置に移動されている。

弁体２６が流体圧シリンダ５４により前記と逆の方向へ
９０度回転されると、弁体２６は、再び、流路４６が開
口２２と整合し、流路４８が開口２８と整合し、そして
流路５０は下方に開口するように配置される。このとき
表示器６８の指針７２は、ワイヤ６４がプーリ６２から
巻き戻されるため、切換弁１２，１４の開口２２，２８
が完全に連通されていることを差し示す位置に移動され
ている。

上記の弁装置１０は、二本の管を配置し、該管を短絡さ
せる必要のある機器に用いることができる。たとえば、
シールド型トンネル掘削機のシールド本体内に適用する
場合には、第８図に示すようにシールド本体１００内に
組み付けられる。

シールド本体１００には、切羽の掘削を行うカッタヘッ
ド１０１が設けられている。カッタヘッド１０１はスポ
ークタイプまたは、スリットタイプである。シールド本
体１００は、縦孔１０２内に設置された液圧ジャッキ１
０３によって縦孔１０２から横方向へ推進される。シー
ルド本体１００の大半が推進された後は、この後側にシ
ールド管１０４が当てがわれ、シールド本体１００はシ
ールド管１０４を介して液圧ジャッキ１０３により推進
され、これによりシールド管が地中に順次埋設される。

シールド本体１００の前端には切羽の地下水圧を測定す
る圧力計１０５が取り付けられており、他方、ポンプ１
０６からの加圧水を切羽に供給する加圧水供給管１０７
には供給水圧を測定する圧力計１０８が組み込まれてい
る。

加圧水供給管１０７とずり排出管１０９とには、弁装置
１０の仕切弁１２，１４がそれぞれ配置される。加圧水
供給管１０７は仕切弁１２のパイプ２０と押え部材３２
とに連結され、ずり排出管１０９は仕切弁１４のパイプ
２０と押え部材３２とに連結される。弁装置１０の流体
圧シリンダ５４はシールド本体１００内に設置された油
圧ユニット１１０に連なり、該油圧ユニット１１０はシ
ールド管１０４の外部にある操作盤１１１によって操作
可能である。

加圧水供給管１０７とずり排出管１０９とは、伸縮管１
１２、１１３を介してそれぞれ元管１１４、１１５に連
結されている。加圧ポンプ１０６が連結される元管１１
４には、バタフライ式の圧力調整弁１１６と、止水弁１
１７とが設けられている。サクションポンプ１１８が連
結されている元管１１５には、止水弁１１９が設けられ
ている。元管１１４と元管１１５との間にあって圧力調
整弁１１６よりもシールド本体１００側には、バイパス
弁１２０を備えたバイパス管１２１が接続されている。

圧力調整弁１１６および加圧水供給管１０７は給水圧力
を前もって調整するためのものであり、この位置と圧力
計１０８との間の距離が大きくなるに従い、前記した圧
力変動が大きくなる。図示の例では、切換弁１２，１４
をバイパス管４０により相互に連通させて、両切換弁１
２，１４およびバイパス管４０を加圧水の供給およびず
り排出の制御の外に、バイパス管１２１およびバイパス
弁１２０の機能をもたせる。もっとも、シールド推進装
置の運転操作の慎重を期するためには、バイパス管１２
１およびバイパス弁１２０をそのまま具備することが好
ましい。

圧力調整弁１１６を中開とし、止水弁１１７と止水弁１
１９とを開き、バイパス弁１２０を閉じ（これらの弁の
操作は手動または自動で行う）、さらに流体圧シリンダ
５４を作動させて、切換弁１２，１４により加圧水供給
管１０７とずり排出管１０９を閉じ、切換弁１２，１４
をバイパス管４０により短絡させる。この状態で、加圧
ポンプ１０６とサクションポンプ１１８とを作動させ、
両ポンプをバランスさせ、圧力計１０５と圧力計１０８
との圧力を比較する。

両圧力計の圧力が等しくなく地下水圧力の方が加圧水圧
力よりも高いときは、圧力調整弁１１６の開度を大きく
し、逆に地下水圧力の方が加圧水圧力よりも低いとき
は、圧力調整弁１１６の開度を絞ることによって、両圧
力が等しくなるように調整する。そして、両圧力が等し
くなったところで、流体圧シリンダ５４に圧油の供給を
行うと、両切換弁１２，１４の弁体２６が９０度回転さ
れるため、加圧水供給管１０７およびずり排出管１０９
は開放され、同時にバイパス管４０が閉鎖される。これ
により、加圧水が加圧水供給管１０７から切羽に至り、
その後ずり排出管１０９を通って沈澱槽１２２に循環さ
れるので、地山は安定に保持される。

この場合、加圧水供給管１０７の切換弁１２とずり排出
管１０９の切換弁１４とが同時作動されるので、前記し
た従来の経時操作による不都合は生じない。しかも、弁
装置のアクチュエータである流体圧シリンダが一つでよ
く、切換弁１２，１４の弁体２６を回転させるステム４
４が共通であることから、加圧水供給管とずり排出管と
の間の間隔を十分に小さくでき、その結果、シールド本
体およびシールド管の小径化が可能となる。例えば、加
圧水供給管とずり排出管の内径を５０mmとしたシールド
推進装置では、両管の中心線距離は２３０mmでよく、シ
ールド管の外径は約４９０mmのものが完成できた。

弁装置１０によれば、従来のように供給管および排出管
用の両切換弁と同時に駆動される前記両切換弁とは別体
の切換弁をバイパス管に設ける必要がないから、両切換
弁の弁体を同時に回転させるステムおよび駆動手段の構
造が簡単になり、ステムおよび駆動手段が小型になり、
その結果弁装置の構造が簡単になり、弁装置が小型にな
る。従って、弁装置１０を、小口径のシールド型トンネ
ル掘削機、特にシールド本体をその後方に順次配置され
たセグメントリングとともに前進させる管推進工法によ
る掘削機に用いても、シールド本体内における弁装置の
占有空間は狭く、シールド本体の前進方向の確認作業を
煩雑を招くことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る弁装置の一部を断面で示す平面
図、第２図は第１図の２−２線に沿って得た断面図、第
３図は第２図の３−３線に沿って得た断面図、第４図は
第１図の４−４線に沿って得た断面図、第５図は弁体の
実施例を示す断面図、第６図は弁体を回転させたときの
第２図と同様の断面図、第７図は第６図の７−７線に沿
って得た断面図、第８図は本考案の弁装置をシールド推
進装置に用いた場合の説明図である。 １０：弁装置、１２，１４：切換弁、 １６：ケーシング、 ２２，２８，３６：開口、 ２４，３０，３８：弁座、 ２６：弁体、４０：バイパス管、 ４４：ステム、４６，４８，５０：流路、 ５２：軸線、５４：流体圧シリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド型トンネル掘削機の泥水給排水回
   路に用いる弁装置であって、第１、第２および第３の開
   口を規定する弁座を有するケーシングおよび該ケーシン
   グ内にあって前記開口を選択的に相互に連通させる弁体
   をそれぞれ備える一対の切換弁と、前記両切換弁の前記
   第３の開口を相互に連通させるバイパス管と、前記両弁
   体を同時に回転させるべく前記両弁体に連結されたステ
   ムと、前記第１の開口と前記第２の開口および前記第１
   の開口と前記第３の開口を選択的に相互に連通させるべ
   く前記ステムを経て前記両弁体を回転させる駆動手段と
   を含み、前記各切換弁の前記第１および第２の開口は互
   いに対向する部位に形成されており、前記各切換弁の前
   記第３の開口は前記第１および第２の開口を結ぶ軸線と
   直交する側の部位に形成されており、前記各切換弁の前
   記弁体は、相互に連通する第１および第２の流路と、該
   第１および第２の流路から該流路と直交する方向へ伸び
   る第３の流路を有しており、前記各切換弁の前記弁体は
   前記第１、第２および第３の流路の軸線のそれぞれと直
   交する軸線の周りに回転可能に前記ケーシング内に配置
   されている、弁装置。