JP2001214693A - スクリューコンベヤ設備およびシールド掘進機の排土装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本数の異なるスクリューコンベヤを接続して効
率良く搬送する。 【解決手段】２本の上流側スクリューコンベヤ１１Ａ，
１１Ｂと下流側スクリューコンベヤ１３の接続部に、少
なくとも上流側スクリューコンベヤ１２のケーシングの
後端面が接続開口される合流ボックス１２を設け、少な
くとも下流側スクリューコンベヤ１３のスクリュー３２
が前記集散ボックス１２内に露出３２ａされるととも
に、集散ボックス１２内の前記スクリュー２２，３２端
部間の間隔を、これらスクリューコンベヤ１１Ａ，１１
Ｂ，１３により搬送可能な岩石塊の最大径より大きく設
定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば広い貯留
槽（空間）あるいは複数の貯留槽から複数本の上流側ス
クリューコンベヤで排出し、途中で上流側スクリューコ
ンベヤより少ない本数の下流側スクリューコンベヤに接
続したり、逆に少ない本数のスクリューコンベヤから多
い本数のスクリューコンベヤに接続するスクリューコン
ベヤ設備およびシールド掘進機の排土装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば本数の多い上流側スクリューコ
ンベヤから少ない下流側スクリューコンベヤは、たとえ
ば大きい容量の圧力室から大気側に土砂を搬送する大型
のシールド掘進機の排土装置が考えられる。

【０００３】たとえば実公昭６０−３１９６号公報に、
シールド掘進機で、崩壊土圧を保持しつつ掘削土砂を貯
留する圧力室に２本の排土用スクリューコンベヤを接続
したものが開示されている。

【０００４】この排土装置は、図９に示すように、シー
ルド本体６１の前部に形成された圧力室６２の上部に圧
力隔壁６３を貫通して副排土コンベヤ６４を接続すると
ともに、圧力室６２の下部に圧力隔壁６３を貫通して主
排土コンベヤ６５を接続し、副排土コンベヤ６４の途中
に、開閉装置６７を有する第２副排土通路６６を連結す
るとともに、第２副排土通路６６の出口を主排土コンベ
ヤ６５の途中に接続したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構成
では、土砂の性状に合わせて圧力室の上下で排土量を制
御できるものの、副排土コンベヤ６４の側面に第２副排
土通路６６を介して主排土コンベヤ６５の途中に接続さ
れているため、副排土コンベヤ６４からは、ケーシング
の側面に形成された開口部６６ａから土砂が排出される
ため、スクリュー６４ａによる搬送圧力が土砂に作用さ
れず、副排土通路６６内を落下されるため、搬送効率が
低いという問題があった。また副排土コンベヤ６４は、
ケーシングの途中に開口部６６ａがあるため、その下流
側に土砂プラグを形成するプラグ成形部材６８が配置さ
れており、装置構造が複雑になるという問題があった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決して、本数の異
なるスクリューコンベヤを接続して効率良く搬送出来る
スクリューコンベヤ設備およびシールド掘進機の排土装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、本数が異なる上流側スクリュ
ーコンベヤと下流側スクリューコンベヤとを接続するス
クリューコンベヤ設備において、上流側スクリューコン
ベヤと下流側スクリューコンベヤの接続部に、集散ボッ
クスを設け、少なくとも前記上流側スクリューコンベヤ
のケーシングの後端部を前記集散ボックスに接続開口
し、少なくとも下流側スクリューコンベヤのスクリュー
を前記集散ボックス内に突出する露出部を設けるととも
に、集散ボックス内の前記スクリュー端部間の間隔を、
これらスクリューコンベヤにより搬送可能な被搬送物塊
の最大径より大きく設定したものである。

【０００８】上記構成によれば、上流側スクリューコン
ベヤから被搬送物が直接搬送圧力を受けた状態で集散ボ
ックスに送り出され、集散ボックス内に露出したスクリ
ューの露出部により下流側スクリューコンベヤのケーシ
ング内に搬送圧力を保持した状態で取り込まれるので、
上流側スクリューコンベヤの搬送圧力を有効に利用して
下流側スクリューコンベヤに分散または集合して送り込
み搬送することができる。また被搬送物塊も集散ボック
ス内で滞留することもなく、これにより搬送圧力が途切
れることなく高い搬送効率で連続搬送することができ、
また従来のように上流側スクリューコンベヤの構造が複
雑になることもない。

【０００９】また請求項２記載のシールド掘進機の排土
装置は、圧力室に接続されて掘削土砂を排出する複数本
の上流側スクリューコンベヤと、これら上流側スクリュ
ーコンベヤより少ない本数で大気側に土砂を搬出する下
流側スクリューコンベヤとを集合ボックスを介して接続
し、少なくとも上流側スクリューコンベヤのケーシング
の後端部を集合ボックスに接続開口し、少なくとも下流
側スクリューコンベヤのスクリューに、前記集散ボック
ス内に突出される露出部を設けるとともに、集合ボック
ス内のスクリュー端部間の間隔を、これらスクリューコ
ンベヤにより搬送可能な掘削岩石塊の最大径より大きく
設定したものである。

【００１０】上記構成によれば、上流側スクリューコン
ベヤから圧力室の土砂が直接搬送圧力を受けた状態で集
合ボックスに連続して送り出され、さらに集合ボックス
内に突出された下流側スクリューコンベヤのスクリュー
によりケーシング内に取り込まれ、上流側スクリューコ
ンベヤの搬送圧力を途中で途切れることなく有効に利用
して効率良く搬送することができる。また岩石塊も集合
ボックス内に滞留することなく確実に搬送される。また
上流側スクリューコンベヤでは、ケーシング後端部から
土砂が押し出されるので、従来のように上流側スクリュ
ーコンベヤの構造が複雑になることもない。

【００１１】させに請求項３記載の排土装置は、請求項
２記載の構成において、上流側スクリューコンベヤの排
土量に対して下流側のスクリューコンベヤの排土量を１
〜０．９の範囲に制御するように構成したものである。

【００１２】上記構成により、スムーズに土砂を排出す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係るシールド掘
進機の排土装置の実施の形態を図１〜図５に基づいて説
明する。

【００１４】このシールド掘進機は、図４，図５に示す
ように、たとえば長円形断面のトンネルを掘削するため
のもので、シールド本体１の前部には、図示しないカッ
タ駆動装置により回転駆動され一対のスポーク式カッタ
ヘッド２が配置され、シールド本体１内は、圧力隔壁３
により切羽崩壊土圧を保持する横断面が長円形の圧力室
４と、大気室５とに区画されている。

【００１５】前記圧力隔壁３には、カッタヘッド２によ
り掘削された土砂を圧力室４から大気室５側のトンネル
後方に排出する本発明に係る排土装置６が設けられてい
る。この排土装置６は、横広がりとなる圧力室４の長径
側で圧力隔壁３に形成された一対の排土穴１０Ａ，１０
Ｂに接続されて土砂を排出する左右一対の上流側スクリ
ューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂと、これら上流側スクリュ
ーコンベヤ１１Ａ，１１Ｂとから土砂を合流させる合流
ボックス（集散ボックス）１２と、この合流ボックス１
２に接続された１本の下流側スクリューコンベヤ１３に
より構成されている。

【００１６】上流側スクリューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂ
は、図１〜図３に示すように、円筒状ケーシング２１内
にたとえばリボンスクリュー（軸付きスクリュウでも
可）２２が回転自在に配置され、ケーシング２１の中間
部に設けられた上流側スクリュー駆動装置２３によりリ
ボンスクリュー２２が回転駆動される。この上流側スク
リュー駆動装置２３は、リボンスクリュー２２の外周部
に固定された回転環２３ａに形成されたリングギヤ２３
ｂと、このリングギヤ２３ｂに噛合されてケーシング２
１に設けられた回転駆動モータ２３ｃに減速機を介して
回転駆動される駆動ピニオン２３ｄとで構成される。し
たがって、上流側スクリューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂと
の後端部に、従来のようにプラグ形成部材やスクリュー
駆動装置が設けられておらず、ケーシング２１の後端部
が直接合流ボックス１２前面にそれぞれ接続されるとと
もに、これら接続開口部２４の近傍でリボンスクリュー
２２が終了されており、リボンスクリュー２２から搬送
圧力を直接受けつつ土砂が合流ボックス１２にスムーズ
に送り込まれる。

【００１７】下流側スクリューコンベヤ１３は、図示で
は、その軸心Ｏ₂が上流側スクリューコンベヤの軸心Ｏ₁
を含む互いに平行な平面上でかつ所定量だけ下位に配置
されているが、これに限るものではなく、同一平面上で
あってもよいし、合流ボックス１２で折れ曲がっていて
もよく、さらに仮想線で示すように、合流ボックス１２
に球面継手１６を介して下流側スクリューコンベヤ１３
を接続して揺動可能に構成することもできる。下流側ス
クリューコンベヤ１３の円筒状ケーシング３１内には、
リボンスクリュー（軸付きスクリューも可）３２が回転
自在に配置され、合流ボックス１２の後面にケーシング
３１の前端部が接続開口部３４で接続されている。そし
て、前記リボンスクリュー３２には、前端側が接続開口
部３４から合流ボックス１２内に突出する露出部３２ａ
が形成されている。さらにこのリボンスクリュー３２
は、ケーシング３２の後端部に設けられた下流側スクリ
ュー駆動装置３３によりリボンスクリュー３１が回転駆
動される。

【００１８】この下流側スクリュー駆動装置３３は、リ
ボンスクリュー３２後端の外周部に固定された回転環３
３ａに形成されたリングギヤ３３ｂと、ケーシング３２
に設けられた回転駆動モータ３３ｃにより減速機を介し
て回転駆動され前記リングギヤ３３ｂに噛合される駆動
ピニオン３３ｄとで構成される。またケーシング３１の
出口に、スライド装置３５ａ（シリンダ装置）により開
閉板３５ｂをスライドして出口３１ａを開閉する出口開
閉装置３５が配設されている。

【００１９】前記合流ボックス１２は、前面上部に２個
の接続開口部２４を介して２本の上流側スクリューコン
ベヤ１１Ａ，１１Ｂとが接続されるとともに、後面下部
に下流側スクリューコンベヤ１３が接続開口部３４を介
して接続されている。そして、合流ボックス１２内にお
ける各スクリューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂ，１３のリボ
ンスクリュー２２，３２の端部間隔Ｄは、リボンスクリ
ュー２２，３２により搬送可能な岩塊の最大径Ｄ（隣接
するスクリュー羽根の間隔Ｄ₁およびスクリュー孔Ｄ₂の
大きい方）と同じか、Ｄ＝Ｄ₁またはＤ₂×（１〜１．
５）の範囲に設定されている。これはＤ＝Ｄ₁またはＤ₂
未満では、搬送されてきた岩石塊が合流ボックス１２内
のスクリュー端部同士が岩塊と干渉し、スクリューの回
転が阻害されるおそれがあり、１．５を越えると、下流
側スクリューコンベヤの土砂の送り込みにおいて岩塊同
士が接触して滞留することがあり、上流側スクリューコ
ンベヤが土砂を押出すための搬送圧力が大きくなるため
である。

【００２０】したがって、上流側スクリューコンベヤ１
１Ａ，１１Ｂによりそれぞれ合流ボックス１２内に送り
込まれた土砂は、搬送力を保持しつつこのリボンスクリ
ュー３２の露出部３２ａ上に落下されてさらに搬送力を
受け下流側スクリューコンベヤ１３のケーシング３１内
に取り込まれて排出される。

【００２１】この排土装置６は、上流側スクリューコン
ベヤ１１Ａ，１１Ｂの計算排土量（運搬量）をｑ₁＋
ｑ₂、下流側スクリューコンベヤの計算排土量（運搬
量）ｑ₃とすると、ｑ₃／２＝ｑ₁＝ｑ₂となるのが望まし
いが、各スクリューコンベヤの寸法や排土量が異る場合
には、（0.9〜１）×ｑ₃＝ｑ₁＋ｑ₂となるように回転数
を制御して運転すればよく、特にシールド掘進機の排土
装置６では、圧力室の土圧が一定値となるように、上流
側スクリューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂと下流側スクリュ
ーコンベヤ１３の回転数が制御される。この場合、ｑ₃
＝（ｑ₁＋ｑ₂）×１／（0.9〜１）となるようにスクリ
ューコンベヤの回転数を設定しておくと、土圧計の指示
値を目標として、複数個のスクリューコンベヤの回転数
の制御を一挙に行うことができる。

【００２２】上記実施の形態によれば、シールド掘進機
によりカッタヘッド２で掘削された土砂は圧力室４に取
り込まれ、排土装置６により大気側に排出される。この
排土装置６では、圧力室４の切羽崩壊土圧を保持しつつ
掘削土砂を排出する。すなわち、横長の圧力室４に対応
して圧力室４の左右両側に接続された上流側スクリュー
コンベヤ１１Ａ，１１Ｂにより、土砂を合流ボックス１
２に搬入し、さらに合流ボックス１２から下流側スクリ
ューコンベヤ１３により大気室５側に排出する。

【００２３】この時、上流側スクリューコンベヤ１１
Ａ，１１Ｂでは、リボンスクリュー２２により接続開口
部２４から直接搬送圧力を受けつつ搬送方向に押し出さ
れた土砂が合流ボックス１２に送り込まれ、さらに合流
室１２でその圧力を保持しつつリボンスクリュー３２の
露出部３２ａにより効果的に下流側スクリューコンベヤ
１３に取り込まれて搬出される。そして、これらスクリ
ューコンベヤ１１Ａ，１１Ｂ，１３の回転数が、計算排
土量を（0.9〜１）×ｑ₃＝ｑ₁＋ｑ₂となるように制御さ
れるので、スムーズな土砂の排出が可能となる。

【００２４】また、特に上流側スクリューコンベヤ１１
Ａ，１１Ｂは、それぞれリボンスクリュー２２を内蔵し
て大形の岩石塊を搬出しやすく、かつスクリュー駆動装
置２４によりケーシング２１の中間部で外側からリボン
スクリュー２２を回転駆動でき、ケーシング２１の後端
部を接続開口部２４を介して合流ボックス１２に直結開
口されるので、上流側スクリューコンベヤ１１Ａ，１１
Ｂの搬送圧力の減衰を極力減少させて搬送圧力を排出土
砂に有効作用させることができ、効率のよい搬送が実現
できる。

【００２５】なお、合流ボックス１２と下流側スクリュ
ーコンベヤ１３との接続部に球面継手１６を介装し、リ
ボンスクリュー３２の露出部３２ａが干渉しない範囲で
下流側スクリューコンベヤ１３を揺動させ、設置姿勢を
変更することもできる。

【００２６】またケーシング２１，３１内にリボンスク
リュー２２，３２を内蔵させたが、土砂の性状により軸
付きスクリューであっても差し支えない。さらに上記の
実施の形態では、シールド掘進機の排土装置で説明した
が、土砂以外にも粉粒体や可塑性物を、複数または大型
の貯留槽（タンクなど）からそれより少数または単数の
受槽に移送したり、逆に少数や単数の貯留槽からそれよ
り多い複数の受槽または大型の受槽に移送するスクリュ
ーコンベヤ設備であってもよい。

【００２７】たとえば図６，図７に示すように、混練用
スクリュー群４０ａと排出用スクリュー４０ｂとを具備
した上位の貯留槽４０に２本の上流側スクリューコンベ
ヤ４１Ａ，４１Ｂが接続され、合流ボックス４２を介し
て１本の下流側スクリューコンベヤ４３に接続され、上
位Ｈ_Hの貯留層４０の高い圧力を保持しつつ低位Ｈ_Lで大
きい水頭差ｈのあるの受槽４４に被搬送物を運搬するも
のである。これら上流側と下流側のスクリューコンベヤ
４１Ａ，４１Ｂ，４３の軸心は、同一水平面上に設置さ
れている。

【００２８】またさらに他の実施の形態として、図８に
示すように、１個の大型の貯留槽５０に２本の上流側ス
クリューコンベヤ（計算運搬量ｑ₄，ｑ₅）５１Ａ，５１
Ｂを接続し、これら上流側スクリューコンベヤ５１Ａ，
５１Ｂを分散ボックス５２を介して３本の下流側スクリ
ューコンベヤ（計算運搬量ｑ₆，ｑ₇，ｑ₈）５３Ａ〜５
３Ｃに接続し、下流側スクリューコンベヤ５３Ａ〜５３
Ｃの出口にそれぞれ受槽５４Ａ〜５４Ｃを設けたもので
ある。この場合の運搬の制御量は、ｑ₄＋ｑ₅＝（１〜
０．９）×（ｑ₆＋ｑ₇＋ｑ₈）となるように制御され
る。

【００２９】上記各実施の形態によれば、本数の異なる
スクリューコンベヤ同士を合流ボックスまたは分散ボッ
クスにより接続して、効率良く被搬送物を搬送し合流分
配することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明
によれば、上流側スクリューコンベヤから被搬送物が直
接搬送圧力を受けた状態で集散ボックスに送り出され、
集散ボックス内に露出したスクリューの露出部により下
流側スクリューコンベヤのケーシング内に搬送圧力を保
持した状態で取り込まれるので、上流側スクリューコン
ベヤの搬送圧力を有効に利用して下流側スクリューコン
ベヤに分散または集合して送り込み、搬送することがで
きる。また被搬送物塊も集散ボックス内で滞留すること
もなく、これにより搬送圧力が途切れることなく高い搬
送効率で連続搬送することができ、また従来のように上
流側スクリューコンベヤの構造が複雑になることもな
い。

【００３１】また請求項２記載のシールド掘進機の排土
装置によれば、上流側スクリューコンベヤから圧力室の
土砂が直接搬送圧力を受けた状態で集合ボックスに連続
して送り出され、さらに集合ボックス内に突出された下
流側スクリューコンベヤのスクリューによりケーシング
内に取り込まれ、上流側スクリューコンベヤの搬送圧力
を途中で途切れることなく有効に利用して効率良く搬送
することができる。また岩石塊も集合ボックス内に滞留
することなく確実に搬送される。また上流側スクリュー
コンベヤでは、ケーシング後端部から土砂が押し出され
るので、従来のように上流側スクリューコンベヤの構造
が複雑になることもない。

【００３２】さらに請求項３記載の排土装置によれば、
スムーズに土砂を排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクリューコンベヤ設備であるシ
ールド掘進機の排土装置の実施の形態を示す平面断面図
である。

【図２】同排土装置の側面部分断面図である。

【図３】図２に示すＡ−Ａ断面図である。

【図４】同シールド掘進機の概略縦断面図である。

【図５】同シールド掘進機の概略正面図である。

【図６】本発明に係るスクリューコンベヤ設備の他の実
施の形態を示す平面図である。

【図７】同スクリューコンベヤ設備の側面図である。

【図８】同スクリューコンベヤ設備のさらに他の実施の
形態を示す概略平面図である。

【図９】従来のスクリューコンベヤ設備であるシールド
掘進機の排土装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ カッタヘッド ３ 圧力隔壁 ４ 圧力室 ５ 大気室 ６ 排土装置 １１Ａ，１１Ｂ 上流側スクリューコンベヤ １２ 合流ボックス １３ 下流側スクリューコンベヤ ２１，３１ ケーシング ２２，３２ リボンスクリュー ３２ａ 露出部 ２３，３３ スクリュー駆動装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本数が異なる上流側スクリューコンベヤと
   下流側スクリューコンベヤとを接続するスクリューコン
   ベヤ設備において、 上流側スクリューコンベヤと下流側スクリューコンベヤ
   の接続部に、集散ボックスを設け、 少なくとも前記上流側スクリューコンベヤのケーシング
   の後端部を前記集散ボックスに接続開口し、 少なくとも下流側スクリューコンベヤのスクリューに、
   前記集散ボックス内に突出する露出部を設けるととも
   に、集散ボックス内の前記スクリュー端部間の間隔を、
   これらスクリューコンベヤにより搬送可能な被搬送物塊
   の最大径より大きく設定したことを特徴とするスクリュ
   ーコンベヤ設備。
2. 【請求項２】圧力室に接続されて掘削土砂を排出する複
   数本の上流側スクリューコンベヤと、これら上流側スク
   リューコンベヤより少ない本数で大気側に土砂を搬出す
   る下流側スクリューコンベヤとを集合ボックスを介して
   接続し、 少なくとも上流側スクリューコンベヤのケーシングの後
   端部を集合ボックスに接続開口し、 少なくとも下流側スクリューコンベヤのスクリューに、
   前記集散ボックス内に突出される露出部を設けるととも
   に、集合ボックス内のスクリュー端部間の間隔を、これ
   らスクリューコンベヤにより搬送可能な掘削岩石塊の最
   大径より大きく設定したことを特徴とするシールド掘進
   機の排土装置。
3. 【請求項３】上流側スクリューコンベヤの排土量に対し
   て下流側のスクリューコンベヤの排土量を１〜０．９の
   範囲に制御するように構成したことを特徴とする請求項
   ２記載のシールド掘進機の排土装置。