JPH084485A - シールド掘進機のスクリューコンベヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリューコンベヤのフライトを隔壁より前
方に出すことができ、土砂の取込効率を向上させること
ができるシールド掘進機のスクリューコンベヤを提供す
る。 【構成】 シールドフレーム１内を前後に仕切る隔壁４
に、その前方の土砂取込室２と後方の坑内３とを連通さ
せて、スクリューコンベヤ１２の外郭を成すパイプ１３
を設け、該パイプ１３内にその軸方向に沿って回転軸１
４を設け、該回転軸１４に螺旋状に形成された土砂送用
フライト１５を設け、該フライト１５の一部をパイプ１
３の周方向に切り欠いてその切欠部１５ａに符合させて
パイプ１３内を開閉する中間ゲート１６を設け、且つ上
記フライト１５の土砂取込室２側の端部１５ｘを上記隔
壁４より前方の土砂取込室２内に突出させたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリューコンベヤを
分解等する際に、コンベヤパイプ内を閉塞して止水する
ゲートを備えたシールド掘進機のスクリューコンベヤに
関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機の概要を図８に示す。図
示するように、筒体状のシールドフレームａ内に内部を
前後に土砂取込室ｂと坑内ｃとに仕切る隔壁ｄが形成さ
れており、その隔壁ｄの前方に切羽を掘削するカッタｅ
が回転自在に設けられ、そのカッタｅで掘削された土砂
が土砂取込室ｂからスクリューコンベヤｆを介して坑内
ｃへ排土されるようになっている。上記スクリューコン
ベヤｆは、その外郭を成すパイプｇ内に軸方向に沿って
螺旋状に形成された土砂送用フライトｈを有し、そのフ
ライトｈを図示しないモータで回転駆動することにより
土砂を移送するものである。

【０００３】ところで、礫等が混在する地山にあって
は、上記スクリューコンベヤｆ内に礫が詰まってフライ
トｈが回転不能になる場合がある。かかる場合、スクリ
ューコンベヤｆを分解して内部の礫を取り除く必要があ
るが、土砂取込室ｂ内には切羽の土圧がかかっているた
め、単にスクリューコンベヤｆを取り外すとその部分か
ら取込室ｂ内の土砂が坑内ｃへ噴出することになる。そ
こで、スクリューコンベヤｆの先端に開閉ゲートｉを設
け、この開閉ゲートｉを閉めた後スクリューコンベヤｆ
を取り外すようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにス
クリューコンベヤｆの先端に開閉ゲートｉを設けると、
フライトｈを隔壁ｄより前方の土砂取込室ｂ内に突出さ
せることができないため、土砂の取込効率が悪化する。
また、開閉ゲートｉを作動させる開閉装置は隔壁ｄの裏
面部に取り付けられることになるが、この隔壁ｄの裏面
部にはカッタ駆動装置ｊやシールドジャッキｋ等が設け
られているため狭隘なスペースしか残されておらず、カ
ッタ駆動装置ｊ等との取り合いによってはスペース的に
ゲート開閉装置が装備できなくなる場合も生じる。

【０００５】なお、上記開閉ゲートｉを設ける代わりに
スクリューコンベヤｆおよび土砂取込室ｂ内にセメント
や水ガラス等やグラウト材（固化材）を注入して、内部
の土砂を固まらせる工法も知られているが、この場合、
グラウト材の注入率が少なすぎると止水が不完全にな
り、多すぎると復帰ができなくなるという問題がある。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、スクリューコンベヤのフライトを隔壁より前方
に出すことができ、土砂の取込効率を向上させることが
できるシールド掘進機のスクリューコンベヤを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく第
１の発明は、シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁
に、その前方の土砂取込室と後方の坑内とを連通させ
て、スクリューコンベヤの外郭を成すパイプを設け、該
パイプ内にその軸方向に沿って回転軸を設け、該回転軸
に螺旋状に形成された土砂送用フライトを設けたシール
ド掘進機のスクリューコンベヤにおいて、上記フライト
の一部をパイプの周方向に切り欠き、その切欠部に符合
させてパイプ内を開閉する中間ゲートを設け、且つ上記
フライトの土砂取込室側の端部を上記隔壁より前方の土
砂取込室内に突出させて構成されている。

【０００８】また、第２の発明は、円筒状の外部シール
ドフレーム内に、前部に切羽掘削用のカッタを有する球
体シールドフレームを回転自在に支持させ、該球体シー
ルドフレームを回転させそのカッタを坑内に露出させて
カッタビットを交換するようにしたシールド掘進機にお
いて、上記球体シールドフレームのカッタ取付面に、そ
の前方の土砂取込室と後方の坑内とを連通させて、スク
リューコンベヤの外郭を成すパイプを設け、該パイプ内
にその軸方向に沿って回転軸を設け、該回転軸に螺旋状
に形成された土砂送用フライトを設け、該フライトの一
部をパイプの周方向に切り欠き、その切欠部に符合させ
てパイプ内を開閉する中間ゲートを設け、且つ上記フラ
イトの土砂取込室側の端部を上記カッタ取付面より前方
の土砂取込室内に突出させて構成されている。

【０００９】

【作用】第１の発明によれば、スクリューコンベヤのフ
ライトを一部切り欠いて、スクリューコンベヤの途中に
中間ゲートを設けたので、フライトの土砂取込室側の端
部を隔壁より前方の土砂取込室内に突出させることがで
き、土砂の取込効率が向上する。

【００１０】第２の発明によれば、スクリューコンベヤ
内に礫等が詰まってフライトが回転不能になった場合に
は、中間ゲートを閉めてその中間ゲートの後方のスクリ
ューコンベヤを取り外して分解し、そのコンベヤ内に詰
まった礫等を取り除く。

【００１１】中間ゲートより前方のスクリューコンベヤ
内に詰まった礫等は、球体シールドフレームを外部シー
ルドフレームに対して回転させて、カッタを坑内に露出
させれば、坑内側から安全に取り除くことができる。

【００１２】

【実施例】第１の発明の一実施例を図７に基づいて説明
する。

【００１３】図示するように、円筒状のシールドフレー
ム１内に、内部を前後に土砂取込室２と坑内３とに仕切
る隔壁４が設けられている。隔壁４の前面には、切羽を
掘削するためのカッタ５が中間ビーム６を介して回転自
在に設けられている。カッタ５は、地山の土質に応じて
スポーク状のものやディスク状のものが使い分けられ
る。中間ビーム６は、カッタ５の周方向に所定間隔を隔
てて複数本配置されており、その一端がカッタ５に固定
され他端が隔壁４に回転自在に支持されたリング板７に
固定されている。

【００１４】リング板７は、軸受８を介して隔壁４に回
転自在に支持されており、その後部に外歯ギヤ９が設け
られている。外歯ギヤ９には、隔壁４の背面に取り付け
られた駆動モータ１０のピニオン１１が噛合されてい
る。この構成によれば、駆動モータ１０を駆動させる
と、そのピニオン１１の回転が外歯ギヤ９、リング板
７、中間ビーム６を介してカッタ５に伝達され、カッタ
５が回転することになる。

【００１５】上記隔壁４には、その前方の土砂取込室２
と後方の坑内３とを連通させて、土砂取込室２内の掘削
土砂を坑内３に移送するためのスクリューコンベヤ１２
が設けられている。スクリューコンベヤ１２は、土砂取
込室２と後方の坑内３とを連通するパイプ１３と、パイ
プ１３内にその軸方向に沿って設けられた回転軸１４
と、回転軸１４に螺旋状に取り付けられた土砂送用フラ
イト１５とから主に構成されている。

【００１６】スクリューコンベヤ１２の要部を図３およ
び図４に示す。図示するように、上記フライト１５の一
部がパイプ１３の周方向に沿って切り欠かれ、その切欠
部１５ａに符合させてパイプ１３内を開閉する中間ゲー
ト１６が設けられている。この結果、フライト１５は、
切欠部１５ａにおいて中間ゲート１６の厚さ分だけ欠如
することになるが、その欠如間隔がそれ程離れていない
ため、土砂搬送能力が顕著に低下することはない。

【００１７】中間ゲート１６は、左右に二分割された一
組の平板１６ａ，１６ｂからなっている。各平板１６
ａ，１６ｂの先端には、スクリューコンベヤ１２の回転
軸１４を避ける凹部１７が形成されている。凹部１７
は、土砂搬送方向の上流側がテーパ状にザグられてお
り、その先端にシール性を高める樹脂材等が取り付けら
れている。また、各平板１６ａ，１６ｂの凹部１７以外
の当接部には、相互に嵌合する凹凸部が形成されてお
り、閉塞時のシール性を高めている。各平板１６ａ，１
６ｂは、通常時にはパイプ１３の外周部の左右に設けら
れたカバー１８内に収容されている。カバー１８には、
平板１６ａ，１６ｂを開閉させる開閉装置１９が設けら
れている。

【００１８】開閉装置１９は、平板１６ａ，１６ｂの端
面に取り付けられカバー１８を貫通する２本のネジ棒２
０と、カバー１８の貫通部に回転自在に設けられ各ネジ
棒２０と螺合するネジ送りナット２１と、各ネジ送りナ
ット２１に一体的に設けられた従動ギヤ２２と、各従動
ギヤ２２間のカバー１８に回転自在に設けられ各従動ギ
ヤ２２に噛合する駆動ギヤ２３と、駆動ギヤ２３に一体
的に設けられたリング状のハンドル２４と、ハンドル２
４に垂直に取り付けられた取手部２５とから構成されて
いる。

【００１９】この構成によれば、ハンドル２４および取
手部２５により駆動ギヤ２３を回転させると、左右の従
動ギヤ２２が同方向に回転してネジ送りナット２１が回
転し、２本のネジ棒２０がネジ送りされる。これによ
り、ネジ棒２０の先端に取り付けられた各平板１６ａ，
１６ｂを開閉移動（近接離間移動）させることができ
る。なお、平板１６ａ，１６ｂは、その閉方向への移動
時にパイプ１３内に突出することとなるが、その突出位
置に符合させてフライト１５に切欠部１５ａが設けられ
ているので問題ない。

【００２０】かかる中間ゲート１６の前後で上記パイプ
１３は分割自在となっている。詳しくは、パイプ１３は
上記カバー１８の土砂移送方向の後流側の面で前後に切
断されており、その後側パイプ１３ｂがボルト２６によ
って前側パイプ１３ａに着脱自在に取り付けられてい
る。すなわち、後側パイプ１３ｂの端部にはフランジ２
７が形成されており、そのフランジ２７のバカ孔にボル
ト２６が挿通され、そのボルト軸部が前側パイプ１３ａ
のカバー１８のネジ孔にネジ込まれるようになってい
る。なお、図中２８は補強用のリブである。

【００２１】後側パイプ１３ｂ内の回転軸１４およびフ
ライト１５は、軸方向に前後に分割自在となっている。
詳しくは、分割された前側回転軸１４ａの端部には長方
形状の凹部２９が形成されており、この凹部２９に後側
回転軸１４ｂの端部に形成された凸部３０が嵌合するよ
うになっている。そして、これら凹部２９と凸部３０と
を貫通する接合ボルト３１によって、前側回転軸１４ａ
と後側回転軸１４ｂとが連結されている。他方、フライ
ト１５は、前側回転軸１４ａの端部と後側回転軸１４ｂ
の端部とで切断されている。なお、切断された双方のフ
ライト１５の切断部３２を径方向に沿って凹凸状に形成
してチャックのように噛み合わせ、噛合剛性を高めるよ
うにしてもよい。

【００２２】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。

【００２３】スクリューコンベヤ１２のフライト１５に
切欠部１５ａを設けて、スクリューコンベヤ１２の途中
に中間ゲート１６を設けたので、図７に示すようにフラ
イト１５の土砂取込室２側の端部１５ｘを隔壁４（パイ
プ１３の先端）より前方の土砂取込室２内に突出させる
ことができ、土砂の取込効率が向上する。

【００２４】また、スクリューコンベヤ１２内に礫等が
詰まってフライト１５が回転不能になった場合には、ハ
ンドル２４および取手部２５により中間ゲート１６を閉
じて止水した後、後側パイプ１３ｂおよび後側回転軸１
４ｂを取り外す。そして、後側パイプ１３ｂ内に詰まっ
た礫等を取り除く。

【００２５】礫等が前側パイプ１３ａ内に詰まった場合
には、土砂取込室２および切羽に水ガラス等のグラウト
材（固化材）を注入して内部の土砂を固まらせた後、前
側パイプ１３ａを隔壁４から取り外し、内部の礫等を取
り除けばよい。

【００２６】第２の発明の一実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。

【００２７】図１は所謂クルンシールド掘進機３３の縦
断面図を示し、図２は横断面図を示すものである。図示
するように、クルンシールド掘進機３３は、円筒状の外
部シールドフレーム３４内に、前部に切羽掘削用のカッ
タ３５を有する球体シールドフレーム３６を回転自在に
支持させ、その球体シールドフレーム３６を回転させそ
のカッタ３５を坑内に露出させてカッタビット３７を交
換するようにしたものである（図５および図６参照）。

【００２８】外部シールドフレーム３４内の上下には、
球体シールドフレーム３６の回転軸となるピン３８がそ
れぞれ固定されている。これらピン３８には、ピニオン
ギヤ３９が回転自在に挿通されている。各ピニオンギヤ
３９は、球体シールドフレーム３６に一体的に固定され
ており、ラック伸長ジャッキ４０から伸長されるラック
４１が噛合するようになっている。この構成によれば、
ラック伸長ジャッキ４０を伸長させてラック４１をピニ
オンギヤ３９に噛合させることにより、球体シールドフ
レーム３６がピン３８を回転軸として外部シールドフレ
ーム３４に対して回転することになる。

【００２９】球体シールドフレーム３６の前面４４に
は、切羽を掘削するカッタ３５が設けられている。すな
わち、カッタ３５の回転軸４２は、球体シールドフレー
ム３６内を軸方向にスライド移動する内筒４３の前面４
４に軸支されており、カッタモータ４５、ピニオン４
６、外歯ギヤ４７を介して回転されるようになってい
る。カッタ３５は、径方向に伸縮するカッタスポーク４
８を有している。各カッタスポーク４８は、その内部に
設けられた伸縮ジャッキ４９により、上記内筒４３と同
径まで収縮するようになっている。

【００３０】上記内筒４３は、一端が内筒４３の前面４
４に固定され他端が球体シールドフレーム３６の後部に
固定されたスライドジャッキ５０により、スライド移動
するようになっている（図５参照）。かかるスライド移
動時には、上記カッタスポーク４８が収縮されているこ
とは勿論である。このスライド移動により、上記カッタ
３５は球体シールドフレーム３６内に収容されることに
なる。

【００３１】球体シールドフレーム３６のカッタ取付面
すなわち上記内筒４３の前面４４には、その前方の土砂
取込室５１と後方の坑内５２とを連通させて、スクリュ
ーコンベヤ１２の外郭を成すパイプ１３が設けられてい
る。パイプ１３内には、その軸方向に沿って回転軸１４
が設けられ、回転軸１４には螺旋状に形成された土砂送
用フライト１５が設けられている。回転軸１４およびフ
ライト１５は、スクリューコンベヤ１２の後端部に設け
られたコンベヤモータ５３によって回転駆動されるよう
になっている。

【００３２】かかるスクリューコンベヤ１２には、図３
および図４に示すように、フライト１５の一部がパイプ
１３の周方向に切り欠かれ、その切欠部１５ａに符合さ
せてパイプ１３内を開閉する中間ゲート１６が設けられ
ている。この中間ゲート１６は、前実施例で説明したも
のと全く同様であるので、詳細な説明を割愛する。ま
た、上記フライト１５の土砂取込室５１側の端部１５ｘ
は、カッタ取付面４４より前方の土砂取込室５１内に突
出されている。

【００３３】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。

【００３４】スクリューコンベヤ１２のフライト１５を
一部切り欠いて、スクリューコンベヤの途中に中間ゲー
ト１６を設けたので、フライト１５の土砂取込室５１側
の端部１５ｘをカッタ取付面４４より前方の土砂取込室
５１内に突出させることができ、土砂の取込効率が向上
する。

【００３５】スクリューコンベヤ１２内に礫等が詰まっ
てフライト１５が回転不能になった場合には、中間ゲー
ト１６を閉めてその中間ゲート１６の後方のスクリュー
コンベヤ１２を取り外して分解し、その後部コンベヤ１
２内に詰まった礫等を取り除く。すなわち、図３に示す
ようにスクリューコンベヤ１２の後側パイプ１３ｂおよ
び後側回転軸１４ｂを取り外すと共に、図５に示すよう
に、後側パイプ１３ｂの後端部をコンベヤ駆動モータ５
３から取り外し、内部に詰まった礫等を取り除く。

【００３６】中間ゲート１６より前方のスクリューコン
ベヤ１２内に礫等が詰まった場合には、さらに球体シー
ルドフレーム３６を外部シールドフレーム３４に対して
回転させて、カッタ３５を坑内に露出させれば、坑内５
２側から安全に取り除くことができる。すなわち、図２
に示す状態から、まずカッタスポーク４８を伸縮ジャッ
キ４９により収縮させる。そして、内筒４３をスライド
ジャッキ５０により後方へスライド移動させ、収縮させ
たカッタ３５を球体シールドフレーム３６内に収容して
図５の状態とする。

【００３７】そして、球体シールドフレーム３６をラッ
ク伸長ジャッキ４０により回転させて、カッタ３５を図
６に示すように反転させる。このとき、球体シールドフ
レーム３６は、前部隔壁５４および後部隔壁５５の前部
シール５６および後部シール５７によって支持される。
その後、後部隔壁５５に設けられたマンホール５８の蓋
を取り外し、内部に作業者が入ってスクリューコンベヤ
１２内の礫等を取り除く。この際、カッタビット３７を
交換してもよいことは勿論である。

【００３８】なお、図５の状態において、後部隔壁５５
から後方に飛び出ている球体シールドフレーム３６の一
部３６ａに別のマンホールをあけ、そこから作業者が内
部に入って中間ゲート１６より前方のスクリューコンベ
ヤ１２を分解するようにしてもよい。

【００３９】図中、５９は中折部、６０はシールドジャ
ッキ、６１はテールブラシ、６２はエレクタの旋回リン
グである。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば次のような優れた効果を
発揮できる。

【００４１】(1) 第１および第２の発明によれば、スク
リューコンベヤのフライトを隔壁より前方の土砂取込室
内に突出させることができ、土砂の取込効率を向上させ
ることができる。

【００４２】(2) また、スクリューコンベヤ内に礫等が
詰まった場合には、中間ゲートを閉めてその中間ゲート
の後方のスクリューコンベヤを取り外して分解すること
により、内部に詰まった礫等を取り除くことができる。

【００４３】(3) さらに第２の発明によれば、中間ゲー
トより前方のスクリューコンベヤ内に礫等が詰った場合
には、球体シールドフレームを外部シールドフレームに
対して回転させて、カッタを坑内に露出させることによ
り、詰った礫等を坑内側から安全に取り除くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第２の発明の一実施例を示すクルンシールド掘
進機の縦断面図である。

【図２】上記クルンシールド掘進機の横断面図である。

【図３】上記クルンシールド掘進機のスクリューコンベ
ヤの断面図である。

【図４】図３のIV-IV 線断面図である。

【図５】上記クルンシールド掘進機の作動を示す図であ
る。

【図６】上記クルンシールド掘進機の作動を示す図であ
る。

【図７】第１の発明の一実施例を示すシールド掘進機の
縦断面図である。

【図８】従来例の示すシールド掘進機の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールドフレーム ２ 土砂取込室 ３ 坑内 ４ 隔壁 １２ スクリューコンベヤ １３ パイプ １４ 回転軸 １５ 土砂送用フライト １５ａ 切欠部 １５ｘ 端部 １６ 中間ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛田 一幸 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 金子 研一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 平地 正憲 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 萩原 隆司 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 井上 年史 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁
   に、その前方の土砂取込室と後方の坑内とを連通させ
   て、スクリューコンベヤの外郭を成すパイプを設け、該
   パイプ内にその軸方向に沿って回転軸を設け、該回転軸
   に螺旋状に形成された土砂送用フライトを設けたシール
   ド掘進機のスクリューコンベヤにおいて、上記フライト
   の一部をパイプの周方向に切り欠き、その切欠部に符合
   させてパイプ内を開閉する中間ゲートを設け、且つ上記
   フライトの土砂取込室側の端部を上記隔壁より前方の土
   砂取込室内に突出させたことを特徴とするシールド掘進
   機のスクリューコンベヤ。
2. 【請求項２】 円筒状の外部シールドフレーム内に、前
   部に切羽掘削用のカッタを有する球体シールドフレーム
   を回転自在に支持させ、該球体シールドフレームを回転
   させそのカッタを坑内に露出させてカッタビットを交換
   するようにしたシールド掘進機において、上記球体シー
   ルドフレームのカッタ取付面に、その前方の土砂取込室
   と後方の坑内とを連通させて、スクリューコンベヤの外
   郭を成すパイプを設け、該パイプ内にその軸方向に沿っ
   て回転軸を設け、該回転軸に螺旋状に形成された土砂送
   用フライトを設け、該フライトの一部をパイプの周方向
   に切り欠き、その切欠部に符合させてパイプ内を開閉す
   る中間ゲートを設け、且つ上記フライトの土砂取込室側
   の端部を上記カッタ取付面より前方の土砂取込室内に突
   出させたことを特徴とするシールド掘進機のスクリュー
   コンベヤ。