JP2000233136A - 回転破砕装置およびシールド掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削された泥岩や粘土塊を破砕して圧送ポン
プの使用を可能にする。 【解決手段】 破砕室１５は、排土用スクリューコンベ
ア４の排出口４bに連通して設けられる。破砕室１５の
下流側には、油圧モータ１４によって回転される回転軸
１７を設ける。回転軸１７には、１列当たり相反する方
向に伸びる２枚の破砕羽根１９a,１９bを６０度ずつ位
相をずらして６列設ける。回転軸１７の下流側における
破砕羽根１９の各列の間には、回転軸１７に直交する方
向に延在して固定棒２０を掛け渡す。こうして、排土用
スクリューコンベア４から供給される土砂中の泥岩や粘
土塊を破砕羽根１９a,１９bおよび固定棒２０で破砕す
る。その結果、泥岩や粘土塊によって圧送ポンプが閉塞
するのを防止できる。

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、シールド掘削機
によって掘削された泥岩や粘土塊を破砕する回転破砕装
置、及び、その回転破砕装置を搭載したシールド掘削機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法に用いられるシール
ド掘削機としては、地盤を掘削するカッター板と、カッ
ター板によって掘削された土砂が溜まるチャンバーと、
上記チャンバー内の土砂を排出する排土用スクリューコ
ンベアを備えたものがある。上記シールド掘削機は、上
記排土用スクリューコンベアから排出された掘削土砂を
圧送ポンプを用いてトンネルの後方に排出するようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ールド掘削機においては、掘削する地盤が土砂だけでな
く泥岩や粘土塊を含む層を掘進する場合には、掘削され
た土砂に含まれる泥岩や粘土塊によって上記圧送ポンプ
が閉塞されてしまうという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、掘削された泥
岩や粘土塊を破砕して圧送ポンプの使用を可能にする回
転破砕装置、及び、その回転破砕装置を搭載したシール
ド掘削機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の回転破砕装置は、土砂投入口
を有する破砕室と、上記破砕室内に配設されると共に,
複数列に破砕羽根が設けられた回転軸と、上記回転軸を
回転駆動する駆動手段と、上記回転軸の下流側に,上記
破砕羽根の各列の間を通過して上記回転軸に直交する方
向に延在して設けられた複数の固定棒と、上記破砕室に
おける上記固定棒の下流側に設けられた土砂排出口を備
えたことを特徴としている。

【０００６】上記構成によれば、土砂と共に土砂投入口
から破砕室内に投入された泥岩や粘土塊が、駆動手段に
よって回転される回転軸に複数列に設けられた破砕羽根
によって、引き裂かれ、切り裂かれて破砕される。その
際に、複数列に配列された破砕羽根の間を擦り抜けた泥
岩や粘土塊が下流側に設けられた固定棒で受け止められ
る。そして、上記固定棒によって逃げない様に固定され
た泥岩や粘土塊が、次に回転してきた上記破砕羽根によ
って確実に破砕される。こうして、上記固定棒間を通過
できる程度の大きさに破砕された泥岩や粘土塊は、土砂
排出口から土砂と共に排出される。

【０００７】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の回転破砕装置において、上記破砕羽根は、各
列毎に破砕端面の位相をずらして上記回転軸に設けられ
ていることを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、上記破砕羽根による泥
岩や粘土塊に対する引き裂き切り裂き動作が、各破砕羽
根の列毎に所定の時間差を有して行われる。こうして、
上記泥岩や粘土塊に対する破砕効率が高められる。ま
た、破砕時における上記駆動手段への負荷が分散され
る。

【０００９】また、請求項３に係る発明は、カッター板
の回転によって掘削されてチャンバー内に取り込まれた
土砂を,スクリューコンベアによって搬送し,圧送ポンプ
によってトンネル外部に圧送するシールド掘削機におい
て、上記スクリューコンベアの排出口に請求項１あるい
は請求項２に記載の回転破砕機における上記土砂投入口
が取り付けられる一方、上記圧送ポンプの土砂投入口に
上記回転破砕機の土砂排出口が取り付けられていること
を特徴としている。

【００１０】上記構成によれば、チャンバー内に土砂と
共に取り込まれた泥岩や粘土塊は、スクリューコンベア
によって搬送されて回転破砕機の上記破砕室に投入され
る。そして、上記回転破砕機によって破砕された泥岩や
粘土塊は、土砂と共に圧送ポンプによってトンネル外部
に圧送される。その場合、上記圧送ポンプに投入される
泥岩や粘土塊は、上記固定棒間を通過できる程度の大き
さに破砕されている。したがって、土砂に含まれる泥岩
や粘土塊によって上記圧送ポンプが閉塞されることはな
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の回転
破砕装置が搭載されたシールド掘削機の縦断面図であ
る。図１において、１は略円筒形状のスキンプレート、
８はスキンプレート１の内部にその断面方向に設けられ
た隔壁、２はスキンプレート１の前端に取り付けられて
電動機１１により回転駆動されるカッター板、３はカッ
ター板２と隔壁８とスキンプレート１で囲まれてカッタ
ー板２で掘削された土砂が取り込まれるチャンバであ
る。

【００１２】また、４はスキンプレート１内に支持部材
１２によって支持されて後方に向かって徐々に高くなる
ように取り付けられた排土用スクリューコンベア、１３
は隔壁８に設けられた取込口４aから下端部をチャンバ
ー３内を臨むように排土用スクリューコンベア４内に設
置された排出用スクリュー羽根である。

【００１３】また、５は排土用スクリューコンベア４の
排出口４b側に取り付けられて、チャンバ３から運び出
された土砂に含まれる泥岩や粘土塊を破砕する回転破砕
装置である。また、６は回転破砕装置５の土砂排出口５
aから排出された土砂や泥岩や粘土塊を圧送する圧送ポ
ンプである。

【００１４】上記構成のシールド掘削機において、上記
カッター板２によって掘削されてチャンバー３内に取り
込まれた土砂は、排土用スクリューコンベア４,回転破
砕装置５,圧送ポンプ６および排泥管７を介してトンネ
ル外部に排出される。尚、排土用スクリューコンベア４
の上端部には、土砂を運搬する排出用スクリュー羽根１
３と泥岩や粘土塊を破砕する回転破砕装置５とを回転駆
動する油圧モータ１４を備えている。

【００１５】図２は、上記回転破砕装置５の縦断面を示
す。また、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。こ
の回転破砕装置５は、図３に示すように、円形断面を有
する排土用スクリューコンベア４の上端部を所定長さ分
だけ下側半分を切り欠いて成る切り欠き部と、上記所定
長を有する立方体の上面を除去した四角函体とを連結し
た蒲鉾状の横断面を有する外殻を有している。以下、こ
の外殻で形成される室を破砕室１５と言う。

【００１６】上記破砕室１５における上記四角函体で構
成される領域には、排出用スクリュー羽根１３のシャフ
ト１６に平行な回転軸１７を回転可能に配設している。
そして、シャフト１６と回転軸１７とは、破砕室１５の
上端部に設けられたギヤー室１８内に収納されたギヤー
列によって伝達される油圧モータ１４の回転力によって
回転されるようになっている。尚、シャフト１６に設け
られる排出用スクリュー羽根１３の上端は破砕室１５の
土砂投入口５bに位置するようにしている。

【００１７】上記回転軸１７には、１列当たり互いに対
向する２枚の破砕羽根１９a,１９bを６列設けている。
そして、各列の破砕羽根１９の破砕端面は、６０度ずつ
位相をずらしている。また、回転している破砕羽根１９
の輪郭で形成される円と回転している排出用スクリュー
羽根１３の輪郭で形成される円とを軸方向に重なるよう
にして、排出用スクリュー羽根１３で搬送された土砂が
効率よく破砕羽根１９に供給されるようにしている。さ
らに、破砕羽根１９の上記破砕端面には面取りがしてあ
って鋭角になっており、排出用スクリュー羽根１３の回
転によって供給される土砂中の泥岩や粘土塊を容易に破
砕できるようにしている。

【００１８】上記回転軸１７の下側(下流側)における各
破砕羽根１９の列の間には、回転軸１７に直交する方向
に延在して固定棒２０を掛け渡している。こうして、各
破砕羽根１９によって破砕されなかった大きな泥岩や粘
土塊を固定棒２０で受け止めて、圧送ポンプ６にそのま
ま供給されないようにしている。ここで、上述のよう
に、６列に配列された各破砕羽根１９a,１９bの先端
は、５列に配列された各固定棒２０の間に突入するよう
にしている。こうすることによって、各破砕羽根１９a,
１９bの間を擦り抜けて固定棒２０で受け止められて逃
げ場を失った泥岩や粘土塊が、次に回転してきた破砕羽
根１９a,１９bによって、確実に破砕されるのである。

【００１９】上記破砕室１５における上記固定棒２０の
下流側には、圧送ポンプ６に連通する土砂排出口５aが
設けられている。そして、この土砂排出口５aには、圧
送ポンプ６が閉塞された場合等に水が破砕室１５内に逆
流しないように、平板状のゲート２１で開閉されるよう
になっている。尚、このゲート２１の開閉は、破砕室１
５の下部両側に設けられたゲートガイド２３によって案
内されて、破砕室１５の両側に回転軸１７に平行の配設
された２つのゲートジャッキ２２によって水平方向に行
われる。

【００２０】上記構成のシールド掘削機及び回転破砕装
置５は次のように動作する。先ず、ジャッキ９によっ
て、スキンプレート１,隔壁８およびカッター板２は一
体になってトンネル方向前方に推進される。こうして、
スキンプレート１を前方に推進させながら電動機１１に
よりカッター板２を回転して前方の地盤が掘削される。
そして、カッター板２によって掘削された土砂がチャン
バー３内に溜まり、油圧モータ１４によって回転駆動さ
れる排土用スクリューコンベア４の排出用スクリュー羽
根１３によって取込口４aから取り込まれて後方に運び
上げられて排出口４bから排出される。こうして排土用
スクリューコンベア４の排出口４bから排出された土砂
は、回転破砕装置５の破砕室１５内に投入される。

【００２１】次に、上記回転破砕装置５において、上記
油圧モータ１４によってギヤー列を介して回転軸１７が
回転され、この回転軸１７に位相をずらして６列に取り
付けられた１２枚の破砕羽根１９が回転する。そして、
この時間差を有して順次回転する６列１２枚の破砕羽根
１９の上記破砕端面によって、破砕室１５に投入された
土砂中の泥岩や粘土塊が、引き裂かれ、攪拌され、切り
裂かれて破砕される。

【００２２】その際に、位相をずらして順次回転する６
列の破砕羽根１９の間を擦り抜けた泥岩や粘土塊は、す
のこ状に配設された固定棒２０で受け止められて圧送ポ
ンプ６に供給されない。こうして逃げ場を失った固定棒
２０上の泥岩や粘土塊が、次に回転してきた破砕羽根１
９a,１９bによって確実に破砕されるのである。

【００２３】こうして、上記固定棒２０の間隔より小さ
く破砕された泥岩や粘土塊を含む土砂は、固定棒２０の
間を通過し、破砕室１５の底部に設けられて開放されて
いるゲート２１を通って、土砂排出口５aから圧送ポン
プ６の土砂供給口(図示せず)内に流れ出し、圧送ポンプ
６によって排泥管７を介してトンネル外部に排出される
のである。

【００２４】このように、本実施の形態においては、上
記排土用スクリューコンベア４の上端部に、排出口４b
に連通する破砕室１５を設ける。そして、破砕室１５の
下流側には排出用スクリュー羽根１３のシャフト１６に
平行な回転軸１７を設け、油圧モータ１４によって回転
されるようにする。そして、回転軸１７には、１列当た
り相反する方向に伸びる２枚の破砕羽根１９a,１９bを
６列設け、各列の破砕羽根１９の上記破砕端面を互いに
６０度ずつ位相をずらしている。さらに、回転軸１７の
下流側における各列の破砕羽根１９の間には、回転軸１
７に直交する方向に延在して固定棒２０を掛け渡してい
る。

【００２５】したがって、上記排土用スクリューコンベ
ア４によって供給される土砂中の泥岩や粘土塊を上記構
成の回転破砕装置５によって破砕することができ、土砂
に含まれる泥岩や粘土塊によって圧送ポンプ６が閉塞す
るのを防止できるのである。また、その場合における破
砕羽根１９の駆動源として、排土用スクリューコンベア
４駆動用の油圧モータ１４を利用することによって、回
転破砕装置５を簡素にできる。さらに、上記トンネル掘
削機は、泥岩や固結シルト層における掘削土の搬送に圧
送ポンプ６を使用することを可能にし、泥岩や固結シル
ト層におけるトンネル掘削の作業性を高めることができ
る。

【００２６】尚、上記ギヤー室１８内に収納されたギヤ
ー列を、破砕羽根１９の回転数が排出用スクリュー羽根
１３の回転数よりも高くなるように設定することによっ
て、排土用スクリューコンベア４によって供給される泥
岩や粘土塊を効率よく破砕することが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の回転破砕装置は、破砕室内に複数列に破砕羽根
が設けられた回転軸を配設し、この回転軸の下流側に
は、上記破砕羽根の各列の間を通過して上記回転軸に直
交する方向に延在する複数の固定棒を設けたので、土砂
と共に破砕室内に投入された泥岩や粘土塊を、複数列の
破砕羽根によって破砕することができる。その際に、複
数列に配列された破砕羽根の間を擦り抜けた泥岩や粘土
塊を、上記固定棒で受け止めて固定して、次に回転して
きた上記破砕羽根によって確実に破砕することができ
る。

【００２８】また、請求項２に係る発明の回転破砕装置
は、上記破砕羽根を、各列毎に破砕端面の位相をずらし
て設けたので、上記破砕羽根による泥岩や粘土塊に対す
る破砕動作を、各列毎に所定の時間差を有して行うこと
ができる。したがって、上記泥岩や粘土塊に対する破砕
効率を高めることができる。また、破砕時における上記
駆動手段への負荷を分散することができる。

【００２９】また、請求項３に係る発明のシールド掘削
機は、スクリューコンベアの排出口に請求項１あるいは
請求項２に記載の回転破砕機における上記土砂投入口を
取り付ける一方、上記回転破砕機の土砂排出口を圧送ポ
ンプの土砂投入口に取り付けたので、スクリューコンベ
アによって搬送されて回転破砕機の上記破砕室に土砂と
共に投入された泥岩や粘土塊を、上記回転破砕機によっ
て、上記固定棒間を通過できる程度の大きさに破砕でき
る。したがって、土砂に含まれる泥岩や粘土塊によって
上記圧送ポンプが閉塞されることがない。

【００３０】すなわち、この発明によれば、泥岩や固結
シルト層における掘削土の搬送に圧送ポンプ６を使用す
ることを可能にでき、泥岩や固結シルト層におけるトン
ネル掘削の作業性を高めることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の回転破砕装置が搭載されたシール
ド掘削機の縦断面図である。

【図２】 図１における回転破砕装置の縦断面図であ
る。

【図３】 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…カッター板、
４…排土用スクリューコンベア、５…回転破砕装
置、 ５a…土砂排出口、６…圧送ポ
ンプ、 ８…隔壁、１１…電動機、
１３…排出用スクリュー羽根、
１４…油圧モータ、 １５…破砕室、
１６…シャフト、 １７…回転軸、
１８…ギヤー室、 １９…破砕羽
根、２０…固定棒、 ２１…ゲー
ト、２２…ゲートジャッキ、 ２３…ゲー
トガイド。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D054 DA03 DA15 DA37 4D065 AA05 BB04 EB03 EC07 ED13 4D067 CG07 DD03 DD14 GA02 GA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土砂投入口を有する破砕室と、 上記破砕室内に配設されると共に、複数列に破砕羽根が
   設けられた回転軸と、 上記回転軸を回転駆動する駆動手段と、 上記回転軸の下流側に、上記破砕羽根の各列の間を通過
   して上記回転軸に直交する方向に延在して設けられた複
   数の固定棒と、 上記破砕室における上記固定棒の下流側に設けられた土
   砂排出口を備えたことを特徴とする回転破砕装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転破砕装置におい
   て、 上記破砕羽根は、各列毎に破砕端面の位相をずらして上
   記回転軸に設けられていることを特徴とする回転破砕装
   置。
3. 【請求項３】 カッター板の回転によって掘削されてチ
   ャンバー内に取り込まれた土砂を、スクリューコンベア
   によって搬送し、圧送ポンプによってトンネル外部に圧
   送するシールド掘削機において、 上記スクリューコンベアの排出口に請求項１あるいは請
   求項２に記載の回転破砕機における上記土砂投入口が取
   り付けられる一方、上記圧送ポンプの土砂投入口に上記
   回転破砕機の土砂排出口が取り付けられていることを特
   徴とするシールド掘削機。