JPH0755453Y2 - 水頭差圧式レベル測定装置のホース伸縮装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、シールド掘進機やトンネル掘進機などの掘進
レベル等を測定するための水頭差圧式レベル測定装置に
おいて、基準側の液体タンクと測定側の液体タンクとの
間に配設されるホースをシールド掘進機等の進行に伴い
伸長させ、所要距離進行後に収縮させてから、次の進行
に伴い再び伸長させるためのホース伸縮装置に関する。

【従来の技術】

本出願人は、この種のレベル測定装置として、特開昭60
−105796号公報に記載されているものを既に提供してい
る。この装置は、掘進機に搭載される測定側液体タンク
と基準位置に定置される基準側液体タンクとを、それら
の液面が常に同じレベルになるようにそのままゴムホー
スで直結し、これら液体タンクの底部圧力または液面レ
ベル（水頭）をそれぞれ別々に電気量として検出し、そ
の差を電気的に演算することによって掘進レベルを求め
るものであるが、上記ゴムホースは、掘進機の掘進に伴
いリールから単にそのまま直接に引き出していた。

【考案が解決しようする課題】

このため、ゴムホースがリールから引き出される際に、
リールの回転によりゴムホース内の液体に加速度が加わ
るとともにゴムホースが上下に大きく揺動しながら引き
出されるため、液体がゴムホース内で激しく流動し、両
液体タンクへ波及してその液面が掘進中及びその後暫く
の間変動することとなる。その結果、大きな測定誤差が
生ずるとか、掘進中はレベル測定を実際上行えないなど
の欠点があり、これを回避するため液体タンクの液面が
安定するまで待って測定を行うと、測定所要時間が長く
なるなどの問題があった。 そこで、基準側液体タンクと測定側液体タンクとの間
に、泥水シールド工法や土砂圧送工法等において使用さ
れているような伸縮管、例えば第７図に示すようなテレ
スコープ構造で伸縮する伸縮管や第８図に示すような屈
曲折り畳み構造の伸縮管を配設することが考えられる。 第７図の場合は、口径の小さい管50を大きい管51内に摺
動自在に挿入し、２つの管50,51の間はパッキンにより
シールしたもので、両端をウインチ等で引っ張って収縮
させる。 第８図の場合は、複数本の管52を互いに上下に屈曲でき
るようにジョイント53で両端を順次回動自在に連結し、
該ジョイント53での屈曲角度を大きくすることにより伸
長し、屈曲角度を小さくすることによって収縮する。そ
の収縮も同様に両端をウインチ等で引っ張って行う。 しかし、テレスコープ構造の場合には、口径の異なる２
つの管より構成されているため、収縮した状態では内管
の体積が全体積となるが、伸長した状態では内管の体積
と外管の体積を加えたものが全体積となり、体積変化を
生ずる。そのため、これが液体タンクの水頭に影響し、
正しい測定値が得られない。 屈曲折り畳み構造の場合は、管が上下方向の屈曲運動と
なるため、管全体の伸長・圧縮に伴い管内の液体が激し
く流動し、これが液体タンクに波及して大きな測定誤差
を生ずる。 本考案は以上のような種々の問題点を解決することを目
的とする。

【課題を解決するための手段】

本考案は、基準側の液体タンクとシールド掘進機等に搭
載される測定側の液体タンクとを備え、これら液体タン
クをホースを介しあるいはさらに差圧検出器を介して連
結する水頭差圧式レベル測定装置において、前期ホース
の一部所要長さを、伸縮自在なレージトングに蛇行させ
て水平に支持したことを特徴とする。

【作用】

例えば掘進機の掘進に伴いホースが引っ張られると、レ
ージトングが伸長し、該レージトングに蛇行して水平に
支持されているホースの一部所要長さ部分のみが、蛇行
のうねりを小さくしながら延びる。また、レージトング
を収縮させると、ホースは蛇行のうねりを大きくしなが
ら収縮する。その伸長及び収縮する部分は、レージトン
グに水平に支持されたまま上下動することなく伸縮する
ので、その伸縮によるホース内の液体の流動がごく少な
い。

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。 第１図は本考案によるホース伸縮装置を備えた掘進レベ
ル測定装置のシステム構成図で、この測定装置は、例え
ばシールド掘進機１に搭載される測定側ユニット２と、
決められた基準位置に定置される基準側ユニット３と、
これら両ユニット2,3間を結ぶホース４を支持するホー
ス支持ユニット５と、基準側ユニット３からの電気信号
を処理して掘進レベルを表示するレベル表示ユニット６
とで構成される。ホース４としては、ナイロンまたはポ
リウレタン製で変形少なくしかも管内抵抗の小さい空気
圧駆動機器配管用チューブを使用するのが好ましい。 測定側ユニット２は、フレームまたはケース７に液体タ
ンク８を取り付け、該液体タンク８の底部にホース接続
管９を接続したものである。このホース接続管９にはホ
ースジョイント10及びドレン処理用の手動バルブ11が設
けられている。液体タンク８内は大気開放管12によって
大気開放されている。 基準側ユニット３は、フレームまたはケース13に液体タ
ンク14と差圧検出器15を取り付け、また次のような配管
をしたものである。差圧検出器15内は、差圧可動体であ
るダイヤフラム16によって第１と第２の二つの受圧室1
7,18に液密に二分されている。受圧室17,18のそれぞれ
は、手動バルブ19有する接続管20を介して液体タンク14
の底部と接続してあるとともに、手動バルブ21を有する
接続管22を介してホース接続管23と接続してある。この
ように第１及び第２の受圧室17,18は、双方とも液体タ
ンク14及びホース接続管23に接続されているが、使用に
当たっては、２つの手動バルブ19の一方を開、他方を
閉、同様に２つの手動バルブ21の一方を開、他方を閉に
することにより、一方の受圧室は液体タンク14と連通さ
せ、他方の受圧室はホース接続管23と連通させる。 ホース接続管23の一端にはホースジョイント24が設けら
れ、他端は注水口25となっている。また、ホース接続管
23の中途には注水用手動バルブ26が設けられており、最
初の使用にあたってはこの手動バルブ26を開いて注水口
25から基準側液体タンク14及び測定側液体タンク８に所
定量の水（または他の液体）を注水する。液体タンク14
内は大気開放管27によって大気開放されている。 ホース支持ユニット５は、第２図及び第３図に示すよう
にホース４を巻き取るホースリール28と、該ホースリー
ル28から引き出されたホース４を支持する本考案のホー
ス伸縮装置29とを橇状の摺動台30上に搭載したものであ
る。ホースリール28は、摺動台30上に設けられた一対の
軸受31間に回転自在に軸架されている。なお、ホースリ
ール28は片持ち式に軸受けしてもよい。 ホース伸縮装置29は、第２図に示すように多数本のリン
ク32を順次交差させてその交差部と両端部とをピン連結
したレージトング33を、水平架台34上に水平に装着した
ものである。レージトング33の基端は水平架台34に固定
され、またその基端を除くリンク交差部のピンは、水平
架台34に設けられた案内溝35に摺動自在に嵌合されてお
り、レージトング33は常に水平状態を維持したまま前後
に伸縮する。ホースリール28から引き出されたホース４
は、このレージトング33の伸縮方向と直交する方向に屈
曲させかつ水平に繰り返し蛇行させてレージトング33の
各リンク交差部に軽く支持されている。 従って、ホース４は、レージトング33の基端から先端ま
での長さ部分4aにおいて、第４図から第５図のように該
レージトング33が伸長してそのリンク33の中心間距離が
拡がると蛇行のうねりを小さくしながら延び、またレー
ジトング33が収縮すると蛇行のうねりを大きくしながら
収縮する。 ホース４のホース伸縮装置29から先の部分4bは、シール
ド掘進機１の後続台車36を経由して測定側ユニット２側
のホースジョイント10に先端を接続される。一方、ホー
スリール28の後方へ引き出されているホース４の基端側
4cは、ハンガー37に途中を支持されて基端を基準側ユニ
ット３のホースジョイント24に接続される。 いま、第１の受圧室17がホース接続管23に連通され、第
２の受圧室18が液体タンク14に連通されているものとす
ると、基準側ユニット３の差圧検出器15の第１の受圧室
17は、ホース４を介して測定側ユニット７の液体タンク
８と連通されるが、第２の受圧室18はダイヤフラム16に
より遮断される。基準側ユニット３の液体タンク14は、
上記のようにこの第２の受圧室18とは連通しているが、
第１の受圧室17とは手動バルブ19で遮断されているた
め、測定側ユニット２の液体タンク８側の水と基準側ユ
ニット３の液体タンク14側の水とはダイヤフラム16で互
いに遮断され、該ダイヤフラム16は両方の液体タンク8,
14の水頭圧の差に応じて撓むことになる。 差圧検出器15は、圧電素子等によりダイヤフラム16の撓
み量を電気量に変換する電気量変換部38を有する。従っ
て、差圧検出器15は、測定側ユニット２の液体タンク８
の水頭圧と基準側ユニット３の液体タンク14の水頭圧と
の差（以下この差を水頭圧差という）に応じた電流信号
を出力することになる。この電流信号はケーブル39を通
じて遠隔のレベル表示盤40へ伝送される。 レベル表示盤40には、ディストリビュータ41、一次遅れ
演算器42、レベル表示器43、ゼロリセット回路44、ゼロ
リセットレベル表示器45が備えられており、差圧検出器
15で検出された水頭圧差に応じた電流信号はディストリ
ビュータ41によって直流電圧に変換された後、一次遅れ
演算器42で演算される。そして、シールド掘進機１の基
準位置からのレベルがレベル表示器43上に表示される。
また、ゼロリセット回路44によってゼロリセットをかけ
ると、そのときのレベル（ゼロリセットレベル）がゼロ
リセットレベル表示器45上に表示される。そのデータ
は、データ記録用DC出力端子46に適宜のデータロガーを
接続することにより記録しておくことができる。 掘進レベル測定装置は以上のような構成で、次にその作
用及び使用法について説明する。 基準側ユニット３側において手動バルブ19,21の開閉を
選択し、例えば差圧検出器15の第１の受圧室17を、ホー
ス４を介して測定側の液体タンク８と連通する一方、第
２の受圧室18を基準側ユニット３の液体タンク14と連通
させる。またレージトング33は収縮させておく。この状
態でシールド掘進機１を掘進させると、ホース４が引っ
張られてレージトング33が第４図から第５図のように伸
長し、これに伴いホース４の伸縮部分4aのみがレージト
ング33に支持されたまま伸長し、ホースリール28からは
引き出されない。この場合、ホース４の伸縮部分4aは、
レージトング33に支持されて水平状態を維持したまま蛇
行のうねりを徐々に小さくしながら上下の振動なく伸長
するため、その伸長に伴うホース４内の水の流動は極く
少ない。 従って、ホース４の伸長に伴う圧力変動は微小で、その
変動はダイヤフラム16を撓ませるまでには至らず、ダイ
ヤフラム16は、ホース４が伸長している間も両液体タン
ク8,14の水頭圧差に正確に応答して撓み、基準位置に対
するシールド掘進機１のレベルがレベル表示盤40におい
て誤差少なく正確に表示される。測定側の液体タンク８
の水と基準側の液体タンク14の水とは、差圧検出器15の
ダイヤフラム16において絶縁されているため、該ダイヤ
フラム16は、液体タンク８の水頭圧と液体タンク14の水
頭圧とに差が生ずると、その差に直ぐに応答して撓むた
め、シールド掘進機１のレベル変動が掘進中でもレベル
表示盤40上において時々刻々に応答性良くかつ誤差少な
く正確に表示される。 シールド掘進機１が１スパン分掘進すると、ホース４の
伸縮部分4aが所定長さだけ伸長する。そこで、その伸長
した長さだけホース４をホースリール28から引き出し
（基準側ユニット３は上記のように決まった位置に定置
されている）、第６図に示すようにホース支持ユニット
５全体を所要距離だけ前進させるとともに、レージトン
グ33を例えば手操作で収縮させ、その収縮させたレージ
トング33にホース４の引き出した部分を新たに支持し、
同様にしてシールド掘進機１を掘進させる。

【考案の効果】

以上述べた通り本考案のホース伸縮装置によれば、ホー
スの一部が、レージトングに水平に支持されたまま上下
動することなく伸縮するので、その伸縮によるホース内
の液体の流動はごく少なく、従ってレベル測定を従来に
比べ格段に正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるホース伸縮装置を備えた掘進レベ
ル測定装置のシステム構成図、第２図は本考案のホース
伸縮装置の平面図、第３図は同側面図、第４図ないし第
６図はその伸縮動作説明図である。第７図は従来のテレ
スコープ構造の伸縮管、第８図は従来の屈曲折り畳み構
造の伸縮管をそれぞれ示し、各図において（ａ）は収縮
状態、（ｂ）は伸長状態を表す。 １……シールド掘進機、４……ホース、29……ホース伸
縮装置、８……測定側液体タンク、14……基準側液体タ
ンク、33……レージトング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基準側の液体タンクとシールド掘進機等に
   搭載される測定側の液体タンクとを備え、これら液体タ
   ンクをホースを介しあるいはさらに差圧検出器を介して
   連結する水頭差圧式レベル測定装置において、前記ホー
   スの一部所要長さを、伸縮自在なレージトングに蛇行さ
   せて水平に支持したことを特徴とする水頭差圧式レベル
   測定装置のホース伸縮装置。