JP2005146843A - 掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】特に掘削する地盤が硬い場合でも、隆起の破壊を促進して全般的な効果を向上させることができるようにする。
【解決手段】フレームと、回転軸が実質的に同じである少なくとも１組の回転式掘削工具対と、掘削工具対を回転可能に支持しつつフレームに固定されており、切削面に対向し且つ掘削工具対の工具間に延びる端部３２ａを有する支持アッセンブリ３２と、を備えた掘削機であって、支持アッセンブリ３２に取り付けられており、掘削工具対の作動領域間の切削面に形成される隆起が破壊されるように掘削工具対の作動領域間の切削面に向かって少なくとも１の超高圧液体噴出５６を行う手段５４をさらに備えていることを特徴とする。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、フレーム、及び、フレームに取り付けられた回転軸が実質的に同じである少なくとも１組の回転式掘削工具対を備えるタイプの掘削機を提供するものである。

図１、図２、及び図３を参照しつつ、一般に“カッター(cutter)”と称される上記タイプの掘削機における公知の特定の例について以下に説明する。ここでは、このような掘削機を使用した場合に生じ得る問題についての理解を深めることを目的とする。

図１は、プラットフォーム１２、プラットフォーム１２に備え付けられたジブ１４、及び、ジブ１４の上端１４ａにケーブル１８を用いて吊り下げられた掘削機１６によって主に構成される、掘削用車両１０を示す。掘削機１６は、下端に２組の回転式掘削工具対又はカッター対２２，２４が取り付けられたフレーム２０を備えている。各掘削工具対２２，２４は、図３からより明確に理解されるように、２つの掘削工具２６，２８によって構成されている。これら２つの掘削工具２６，２８は、共通軸３０（通常一致する）に関して回転可能に取り付けられている。また、２組の掘削工具対の回転軸は共に水平である。各掘削工具対は、より具体的には、掘削機のフレームの下端２０ａに固定された支持プレート３２内に回転可能に取り付けられている。

掘削用車両はさらに、吸引オリフィス３６及び吸引ポンプ３８と関連した可撓性ホース３４を含む。吸引ポンプ３８は、掘削機の動作の結果得られた掘削物を吸引するものである。また掘削機は、掘削工具対２２，２４を駆動するモータに油圧で動力を供給するための油圧供給ホースを含む。

図３からより明確に理解されるように、対になった掘削工具２６，２８の間に支持プレート３２があることにより、切削面４０における掘削工具の作動領域間に幅ｅの間隙３９が形成される。間隙３９は、切削面に隆起４２が形成される要因となる。さらに支持プレート３２は、通常半円形、半楕円形、又は多角形の端部３２ａを有する。

掘削工具対が駆動される間、隆起４２が形成されることにより、掘削工具の前進が妨げられることが理解されるであろう。このことは特に、掘削する地盤が比較的硬い場合に顕著になる。

隆起４２は一般に、高さ２５０ミリメートル（ｍｍ）、幅約７０ｍｍである。支持プレート３２の下側の端部３２ａは、隆起の上部に圧縮力を生じさせるものであって、母線が掘削工具の回転軸と平行である円柱（広い意味で）の表面の一部である。掘削機でバンピングを行うと、横方向の寄生的な力によって、隆起の破壊に資する曲げ及びせん断力が生じる。

非常に硬い岩盤の場合、掘削機に対する隆起の抵抗によって、掘削機の重量による推力（場合によってはその全て）が大きく分散され得る。これにより、掘削機に適用される掘削工具の効果が制限されてしまう。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の目的は、上述したタイプの掘削機において、特に掘削する地盤が硬い場合でも、隆起の破壊を促進して全般的な効果を向上させることができる掘削機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、フレームと、回転軸が実質的に同じである少なくとも１組の回転式掘削工具対と、掘削工具対を回転可能に支持しつつフレームに固定されており、切削面に対向し且つ掘削工具対の工具間に延びる端部を有する支持アッセンブリと、を備えた掘削機であって、支持アッセンブリに取り付けられており、掘削工具対の作動領域間の切削面に形成される隆起が破壊されるように掘削工具対の作動領域間の切削面に向かって少なくとも１の超高圧液体噴出を行う手段をさらに備えていることを特徴とする掘削機を提供する。

隆起に向けて超高圧液体が噴出されることにより、掘削工具を支持する支持アッセンブリの端部による圧縮作用のみの場合に比べ、隆起の破壊が大幅に促進されることが理解されるであろう。そして隆起の破壊が促進されることにより、掘削機の全般的な効果が向上する。

液体噴出手段が、超高圧液体が供給される少なくとも１つのノズルを備え、支持アッセンブリの端部に開口していることが好ましい。

本発明のより好適な実施形態において、上記掘削機は、端部が、その全長の少なくとも一部に、掘削工具対の作動領域間に形成された隆起が破壊されるように当該隆起に曲げ力を生じさせる、支持アッセンブリの中央平面に関して対称でない非対称面を有することを特徴とする。

支持アッセンブリの端部の少なくとも一部に、支持アッセンブリの中央平面に関して（即ち、掘削工具対の間に形成される隆起に向かう掘削方向に関して）対称でない非対称面があることから、当該非対称面の方向性に起因した機械的な曲げが隆起に作用することが理解されるであろう。上述のように隆起が圧縮より曲げに弱いことから、このような曲げ作用は圧縮作用よりも隆起を破壊するのにより好適である。

支持アッセンブリの“端部の一部の面”とは、平坦な表面又は傾斜した表面に相当する。

上記好適な実施形態によると、超高圧液体噴出の作用と支持アッセンブリの傾斜した端部による機械的な曲げ作用との組み合わせによって隆起が破壊されることが理解されるであろう。

本発明の他の特徴及び効果は、非制限の実施例として挙げられるいくつかの実施形態に関する以下の説明によってより明確となるであろう。以下の説明では添付図面を参照する。

先ず図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃを参照しつつ、本発明に係る好適な実施形態について以下に説明する。

図４Ａに、掘削機のフレームの下端２０ａに固定された支持プレート３２が示されている。支持プレート３２には、対になった掘削工具２６，２８が取り付けられ支持されている。支持プレート３２は、モータ及び掘削工具を支持する筒体を取り付けるための中央凹部５０を含む。図４Ａには、加圧下にて掘削工具の駆動モータに液体を供給するための供給路５２が示されている。図４Ａでは超高圧液体噴出を行うノズル５４が簡略的に示されている。ノズル５４は、切削面４０（より詳細には隆起４２）に対向する支持プレート３２の端部３２ａに設けられている。ノズル５４は、加圧下にて、図３の紙面に垂直な方向における隆起の全長に亘って、隆起に向けて液体噴出５６を行う。

図４Ｂに示すように、ノズル５４は、支持プレート３２の厚み部分に形成された供給路５７によって液体供給されるのが好ましい。ノズルへの供給路５７は、油圧モータに動力を供給するためのメイン供給ホースと平行に取り付けられた油圧供給ホース５８に接続されている。

図４Ｃにより明確に示すように、ノズル５４は、その噴出口５４ａが支持プレート３２の下側の端部３２ａからセットバックされるようにして、支持プレート３２内部に取り付けられている。このため、ノズル５４によって伝達された高圧液体が排出されるよう、支持プレート３２の端部３２ａに穴５９が開けられている。

噴出の際の液圧は１００〜２００メガパスカル（ＭＰａ）であることが好ましい。

ノズル５４により超高圧液体が噴出されることで、特に掘削する地盤が硬い場合でも、隆起４２の形成速度と同じ速さで隆起４２を破壊できることが理解されるであろう。

図５Ａ及び図５Ｂを参照しつつ、本発明の掘削機のより好適な実施形態について説明する。この実施形態では、隆起を破壊するため、超高圧液体噴出に加えて隆起に機械的な曲げを作用させる。

これを実現するため、支持プレート３２の下側の端部３２ａは、母線が掘削方向に垂直である円柱の表面によって構成されておらず、支持プレート３２の中央平面Ｐ，Ｐ’に関して対称でない一連の非対称面（好ましくは交互になっている）によって構成されている。非対称面は平坦な表面又は傾斜した表面からなってよい。このため、支持プレート３２の端部３２ａに角柱状部分６０が固定されているのが好ましい。各角柱状部分６０は、掘削方向Ｆに対して３０〜６０°（好ましくは４５°）の角度をなす活性面６２を有する。さらに角柱状部分６０は、活性面６２が中央平面Ｐ，Ｐ’に関して交互に反対側に配置されるよう、支持プレート３２の中央平面Ｐ，Ｐ’に対して交互に配置されていることが好ましい。角柱状部分６０は、傾斜した活性面６２を有することにより、隆起の上部に対して垂直ではなく傾斜した方向の力を隆起に作用させることができ、これにより曲げ力を隆起に作用させ、隆起を破壊することができる。

ノズル５４は角柱状部分６０に取り付けられており、供給路は角柱状部分６０内に延在している。

ノズル５４による液体噴出の水圧作用と支持プレート３２の端部３２ａに取り付けられた角柱状部分６０の傾斜した活性面６２による機械的な作用との組み合わせによって隆起が破壊されることが理解されるであろう。これにより、切削面に形成される隆起の破壊が促進され、特に地盤が非常に硬い場合でも、掘削機の全般的な効果を向上させることができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、隆起４２に曲げ力を作用させる部分の変形例を示す。

この変形例では、支持プレート３２の端部３２ａに、横断面が台形の角柱状部分７０が固定されている。横断面の台形はサイズの小さい小活性基部７２を有する。

角柱状部分７０の長手方向の軸ｘ，ｘ’は、支持プレート３２の中央平面Ｐ，Ｐ’に対して角度ｂ（例えば３０〜６０°）をなす。

上述の実施形態では、一般に“カッター(cutter)”と称される掘削機を取り上げて説明を行ったが、本発明は、その作動によって切削面に隆起を形成させる少なくとも１組の回転式掘削工具対を含む限り、他の掘削機にも良好に適用することができる。

掘削用車両の全体図である。 掘削工具対の一部を取り除いた状態における掘削機の下側部分を示す図である。 掘削工具対及び当該掘削工具対の切削面に対する作用を示す簡略側面図である。 高圧液体噴出を行うノズルを備えた、掘削工具を支持する支持アッセンブリを示す側面図である。 高圧液体噴出を行うノズルの配置を示す、図４Ａの詳細図である。 ノズルの構造を示す、図４Ｂの詳細図である。 本発明のより好適な実施形態に係る支持アッセンブリの端部を示す斜視図である。 図５Ａに描かれた支持アッセンブリの端部の側面図である。 一変形例に係る支持アッセンブリの端部を下方から見た図である。 図６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

符号の説明

２０ フレーム
２２，２４ 回転式掘削工具
２６，２８ 回転式掘削工具対
３２ 支持プレート（支持アッセンブリ）
３２ａ 端部
Ｐ，Ｐ’ 中央平面
４０ 切削面
４２ 隆起
５４ ノズル（液体噴出手段）
５７ 供給路（供給チャネル，液体供給手段）
６２ 活性面（非対称面）
６０，７０ 角柱状部分

Claims (9)

1. フレームと、
   回転軸が実質的に同じである少なくとも１組の回転式掘削工具対と、
   前記掘削工具対を回転可能に支持しつつ前記フレームに固定されており、切削面に対向し且つ前記掘削工具対の工具間に延びる端部を有する支持アッセンブリと、
   を備えた掘削機であって、
   前記支持アッセンブリに取り付けられており、前記掘削工具対の作動領域間の切削面に形成される隆起が破壊されるように前記掘削工具対の作動領域間の切削面に向かって少なくとも１の超高圧液体噴出を行う手段をさらに備えていることを特徴とする、掘削機。
2. 前記液体噴出手段が、超高圧液体が供給される少なくとも１つのノズルを備え、前記支持アッセンブリの前記端部に開口していることを特徴とする、請求項１に記載の掘削機。
3. 前記ノズルに超高圧液体を供給する手段が、前記支持アッセンブリに形成された少なくとも１つの供給チャネルを備えている、請求項２に記載の掘削機。
4. 複数の前記ノズル及び複数の前記供給チャネルを含むことを特徴とする、請求項３に記載の掘削機。
5. 前記端部は、その全長の少なくとも一部に、前記掘削工具対の作動領域間に形成された隆起が破壊されるように当該隆起に曲げ力を生じさせる、前記支持アッセンブリの中央平面に関して対称でない非対称面を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の掘削機。
6. 前記非対称面が、前記端部の実質的に全幅を占め、掘削方向に対して３０〜６０°の角度をなしていることを特徴とする、請求項５に記載の掘削機。
7. 前記端部が複数の前記非対称面を含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載の掘削機。
8. 前記複数の非対称面が掘削方向に対して交互の方向に傾いていることを特徴とする、請求項７に記載の掘削機。
9. 前記非対称面が、前記支持アッセンブリの前記端部に固定された角柱状部分によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の掘削機。

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