JP2000189831A - スクリュ―クラッシャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば巨礫・砂礫を対象としたシールド工事に
おいて、泥水式、泥土圧式等シールドの形式やシールド
内空寸法等の制約を受けずに、礫の破砕を可能とする。 【解決手段】スクリュークラッシャ１０Ａは、一端に被
破砕物の入口部１１を、他端に出口部１２をそれぞれ有
する筒状のケーシング１３と、ケーシング１３内に軸線
をほぼ一致させて配置された搬送スクリュー１４と、ケ
ーシング１３の内周面に設けられた多数の破砕ビット１
７と、搬送スクリュー１４を回転させるための駆動手段
１６とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スクリューによ
る土砂の搬送機能と、土砂中の礫を破砕するクラッシャ
機能とを合わせ持つスクリュークラッシャに関し、さら
に詳細には、シールド機の排泥管に組み込まれ、掘削土
砂中に含まれる大径の礫等を土砂排出ライン内で輸送し
ながら破砕するのに好適なクラッシャに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シールド工事においては、施工条
件が厳しくなる傾向にある。例えば、施工距離や施工深
度が長距離化・大深度化し、これに伴う高速施工の対応
が求められている。また、施工地質も長距離化・大深度
化に伴い、部分的に巨礫や岩盤を対象とする場合も増加
している。巨礫・砂礫を対象としたシールド工事では、
掘削土砂の取り込み・運搬処理の理由から、巨礫をある
程度まで小さく破砕する必要が生じる。このため、従来
はシールドのカッタヘッド部にディスクローラカッタを
装備したり、シールド後続台車付近にクラッシャを設置
したりして対応していた。前記クラッシャとしては、従
来、その形式によりジョークラッシャ、コーンクラッシ
ャ、ジャイレトリクラッシャ、インペラブレーカ等が開
発され、適用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらクラッシャのう
ち、シールド工事ではジョークラッシャ等が適用される
ことが多いが、この場合、クラッシャ本体はシールド坑
内の中でかなり大きなスペースを必要とするため、クラ
ッシャの機種は対象とする礫のサイズで選定されるので
はなく、トンネル内空寸法の制約を受けて選定される場
合が多い。

【０００４】また、特殊なシールドの例では、シールド
機内にクラッシャを装備したものもあるが、この場合も
ある程度掘削外径の大きなシールド（実績ではφ２．５
ｍ程度以上）に適用されることとなる。

【０００５】この発明の主たる課題は、上記のような技
術的背景に基づいてなされたものであって、例えば巨礫
・砂礫を対象としたシールド工事において、泥水式、泥
土圧式等のシールド工法形式やシールド内空寸法等の制
約を受けずに排泥中の礫を輸送中に破砕することを可能
としたクラッシャを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するため本発明は、一端に被破砕物の入口部を、他端
に出口部をそれぞれ有する筒状のケーシングと、前記ケ
ーシング内に軸線をほぼ一致させて配置された搬送スク
リューと、前記ケーシングの内周面に設けられた多数の
破砕ビットと、前記搬送スクリューを回転させるための
駆動手段とを備えてなることを特徴とするものである。

【０００７】この場合において、前記破砕ビットは前記
ケーシングの周方向に間隔を置いてビット列として設け
ることが好ましい。また、前記ビット列は１列に限ら
ず、前記搬送スクリューの羽根のピッチに対応したピッ
チでケーシングの軸線方向に複数列設けることができ
る。さらには、前記ビット列の各破砕ビット間に、ウォ
ータージェットのノズルを開口して設け、補助的に超高
圧水により巨礫の破砕を補助するようにしてもよい。

【０００８】また、前記ケーシングは円筒形とするのみ
ならず、大径部を入口部側とした截頭円錐筒部分を有
し、この截頭円錐筒部分の内径の変化に対応して前記搬
送スクリューの羽根径が搬送方向に沿って漸減している
構造とすることもできる。

【０００９】前記駆動手段はスクリュウの回転トルクを
増強するため前記搬送スクリューの両端部に連結しても
よく、前記搬送スクリューとしては、好適にはケーシン
グの軸線に沿った軸部を有しない無軸型リボンスクリュ
ーを用いることができる。この発明によるクラッシャを
シールド機に適用する場合、前記ケーシングはシールド
機の排泥管に組み込まれて使用される。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら詳述する。図１はこの発明のスクリュークラ
ッシャが適用されるシールド機を示す軸線方向断面図で
ある。

【００１１】同図に示されるシールド機１は泥水加圧式
のものであり、シールド本体２の前端部に設けられた隔
壁３とカッタヘッド４との間にはカッタチャンバ５が区
画されている。また、このカッタチャンバ５に臨ませて
送泥管６と排泥管７とが開口して設けられている。な
お、図１において符号８はトンネル覆工のためのセグメ
ントであり、符号９はシールド本体２を推進させるため
のシールドジャッキである。

【００１２】この発明によるスクリュークラッシャ１０
Ａは、カッタチャンバ５内に取り込んだ土砂を排出する
排泥管７中に組み込まれて使用される。

【００１３】上記スクリュークラッシャ１０Ａは、詳細
には図２に示されるように、一端に入口部１１を、他端
に出口部１２をそれぞれ有する筒状のケーシング１３を
備えており、このケーシング１３はこの実施の形態では
直円筒形のものが使用されている。

【００１４】上記ケーシング１３内には、搬送スクリュ
ーである無軸型のリボンスクリュー１４がケーシング軸
線Ｌに一致させて配置されている。リボンスクリュー１
４の端部は、ケーシング１３の出口部１２側に設けられ
たギヤボックス１５内のギヤ列を（図示せず）介して、
油圧モータ１６等の駆動手段に駆動連結されている。

【００１５】一方、前記ケーシング１３の内周面には多
数の破砕ビット１７、１７…が設けられている。この破
砕ビット１７、１７…は好適にはケーシング１３の周方
向に間隔を置いてビット列として設けられ、この実施の
形態ではビット列は１列である。リボンスクリュー１４
の各羽根１４ａ，１４ｂは、ビット列が設けられた部分
の羽根１４ａを除き、羽根直径がケーシング１３の内径
にほぼ等しくなっている。

【００１６】前記破砕ビット１７は、図４に示されるよ
うに、ボルト孔１８を有する取付用ベースプレート１９
と、この取付用ベースプレート１９のほぼ中央に固定さ
れたそろばん玉状の破砕チップ２０とから構成されたも
のであり、前記破砕チップ２０には超硬合金製のもの使
用されている。

【００１７】前記破砕チップ２０の外周縁には円弧状の
ナイフエッジ２１が形成されており、このナイフエッジ
２１の方向がケーシング１３の軸線を含む面内に位置す
るように配置され、かつボルト孔１８に挿入されるボル
ト２２によりケーシング１３の内面に堅固に固定され
る。

【００１８】上記スクリュークラッシャ１０Ａにおいて
は、油圧モータ１６を作動させることにより、リボンス
クリュー１４がケーシング１３内で回転する。一方、カ
ッタヘッド４の回転により切羽の掘削が行われ、その掘
削土砂は泥水とともに排泥管７内に取り込まれ、地上に
圧送される。この排泥管７による圧送経路内において、
掘削土砂に含まれる礫はスクリュークラッシャ１０Ａに
より破砕される。

【００１９】すなわち、掘削土砂に含まれる礫は、搬送
ライン中に、入口部１１からケーシング１３内に導入さ
れる。ケーシング１３内に取り込まれた砂礫は、リボン
スクリュー１４の羽根とケーシング１３との摩擦抵抗の
違いにより、リボンスクリュー１４の軸線方向に移動す
る。なお、この礫をリボンスクリュー１４の軸線方向に
移動させる作用力は、次に示す計算式によって推定する
ことが可能である。

【００２０】 Ｗ＝２Ｔ（πｄ−μｐ）/ｄ（ｐ＋μπｄ） ここに、Ｗ：搬送作用力（kgf） Ｔ：スクリュー回転トルク（kgf・m） ｄ：スクリュー羽根平均直径（ｍ） μ：羽根と礫との間の摩擦係数 ｐ：スクリューピッチ（ｍ） 仮に、Ｔ＝１１６４ kgf、ｄ＝０．２６１m、μ＝０．
５、ｐ＝０．３７mとすると、搬送作用力ＷとしてはＷ
＝７２５８kgの力が得られるようになる。

【００２１】リボンスクリュー１４によって搬送される
礫は、搬送中においてリボンスクリュー１４の回転トル
クによって発生する作用力を受け、破砕ビット１７に押
し付けられ、そのナイフエッジ２１により破砕される。
そして、破砕された礫は、ケーシング１３の出口部１２
から排泥管７に再び導入され、掘削土砂とともに地上に
圧送される。

【００２２】次いで、図５に示される第２形態例に係る
スクリュークラッシャ１０Ｂは、ケーシング１３が、入
口部１１側を相対的に大径部とし、搬送方向に沿って漸
次内径を狭める截頭円錐筒部分１３ａを有する構造のも
のであり、この截頭円錐筒部分１３ａの内径の変化に対
応して、リボンスクリュー１４の羽根径は搬送方向に沿
って漸減している。また、駆動手段である油圧モータ１
６は周方向に複数設けられている。

【００２３】破砕ビット１７のビット列は、リボンスク
リュー１４の羽根のピッチに対応したピッチ（この実施
の形態では等ピッチ）でケーシング軸線方向に複数列、
図２の例では２列設けられ、これらのビット列はそれぞ
れ一次破砕部及び二次破砕部を構成している。この実施
の形態によるスクリュークラッシャ１０Ｂによれば、礫
は一次破砕部及び二次破砕部で２度の破砕作用を受け、
大径の礫を段階的に破砕することが可能となる。なお、
図２に示した第１形態例の場合でもビット列は複数列と
してもよい。

【００２４】図６は第２形態例の変形例を示したもの
で、特に強力な破砕力を必要とする場合に、リボンスク
リュー１４の両端部にそれぞれ駆動手段である複数の油
圧モータ１６を連結した例である。なお、その他の構成
は図５に示した実施の形態と同様である。

【００２５】さらに、図７は、この発明のさらに別の実
施の形態を示すもので、一次破砕部のビット列を構成す
る各破砕ビット１７間にウォータージェットのノズル２
３を開口して設けたものである。この実施の形態によれ
ば、破砕ビット１７による破砕作用と相俟って、超高圧
のウォータージェットによる破砕作用を礫に与えること
ができ、対象礫の強度が高い場合に特に効果的となる。
前記ノズル２３は一次破砕部のみならず、二次破砕部に
設けてもよく、また既に説明した各実施の形態に適用す
ることも可能である。

【００２６】上記各実施の形態では、この発明によるク
ラッシャをシールド機に適用した場合について説明した
が、これに限らず、この発明によるクラッシャは、例え
ば廃棄物の破砕用等の他の用途にも適用することができ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
例えば巨礫・砂礫を対象としたシールド機に適用した場
合、泥水式、泥土圧式等のシールドの工法形式やシール
ド内空寸法等の制約を受けずに搬送ライン中にて礫の破
砕が可能となるなど、シールド工法への適用範囲を拡大
することができる。

【００２８】より具体的には、 （１）搬送機能と破砕機能との２つの機能を具備してい
るので、礫の破砕と土砂運搬とを同時に行うことができ
るため効率が飛躍的に向上するとともに、機器の小型化
が可能となる。

【００２９】（２）水密性の高いクラッシャであり、泥
水式シールドのパイプラインの経路中に自由に配置でき
るようになる。

【００３０】（３）クラッシャ全体の高さを小さくかつ
細長くすることができ、トンネル等の使用環境に最適で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクリュークラッシャが適用されるシ
ールド機を示す軸線方向断面図である。

【図２】この発明の実施の形態を示す一部破断正面図で
ある。

【図３】片側半部が図２のＡ−Ａ線、他の片側半部がＢ
−Ｂ線によって得られる断面図である（但し、リボンス
クリューは省略）。

【図４】破砕ビットの詳細を示す、（Ａ）は一部破断側
面図、（Ｂ）は一部破断正面図、（Ｃ）は平面図であ
る。

【図５】この発明の別の実施の形態を示す一部破断正面
図である。

【図６】この発明のさらに別の実施の形態を示す一部破
断正面図である。

【図７】この発明のさらに別の実施の形態を示す一部破
断正面図である。

【符号の説明】

１…シールド機、２…シールド本体、３…隔壁、４…カ
ッタヘッド、５…カッタチャンバ、６…送泥管、７…排
泥管、１０Ａ〜１０Ｄ…スクリュークラッシャ、１１…
入口部、１２…出口部、１３…ケーシング、１４…リボ
ンスクリュー、１５…ギアボックス、１３ａ…截頭円錐
筒部分、１６…油圧モータ、１７…破砕ビット、１９…
取付用ベースプレート、２０…破砕チップ、２１…ナイ
フエッジ、２３…ノズル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に被破砕物の入口部を、他端に出口部
   をそれぞれ有する筒状のケーシングと、前記ケーシング
   内に軸線をほぼ一致させて配置された搬送スクリュー
   と、前記ケーシングの内周面に設けられた多数の破砕ビ
   ットと、前記搬送スクリューを回転させるための駆動手
   段とを備えてなることを特徴とするスクリュークラッシ
   ャ。
2. 【請求項２】前記破砕ビットは前記ケーシングの周方向
   に間隔を置いてビット列として設けられている請求項１
   記載のスクリュークラッシャ。
3. 【請求項３】前記ビット列は、前記搬送スクリューの羽
   根のピッチに対応したピッチでケーシングの軸線方向に
   複数列設けられている請求項２記載のスクリュークラッ
   シャ。
4. 【請求項４】前記ビット列の各破砕ビット間に、ウォー
   タージェットのノズルが開口して設けられている請求項
   ２または３記載のスクリュークラッシャ。
5. 【請求項５】前記ケーシングは大径部を入口部側とした
   截頭円錐筒部分を有し、この截頭円錐筒部分の内径の変
   化に対応して前記搬送スクリューの羽根径が搬送方向に
   沿って漸減している請求項１〜４いずれかに記載のスク
   リュークラッシャ。
6. 【請求項６】前記駆動手段が前記搬送スクリューの両端
   部に連結されている請求項１〜５いずれかに記載のスク
   リュークラッシャ。
7. 【請求項７】前記搬送スクリューは、ケーシングの軸線
   に沿った軸部を有しない無軸型リボンスクリューである
   請求項１〜６いずれかに記載のスクリュークラッシャ。
8. 【請求項８】前記ケーシングは、シールド機の排泥管に
   組み込まれることを特徴とする請求項１〜７記載いずれ
   かに記載のスクリュークラッシャ。