JP2005179939A - Screw conveyor applied to pipe jacking equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤、特に滞水砂層からなる地盤中への管路の敷設のために管を地中に推進するために用いられる管推進装置に適用されるスクリュコンベヤに関する。 The present invention relates to a screw conveyor applied to a pipe propulsion device used for propelling a pipe into the ground for laying a pipe line in the ground, in particular, a ground composed of a suspended sand layer.
上下水道管、ガス管、ケーブル管等の地中への敷設のため、地中に設けられた立て坑から、鋼管やコンクリート管からなる複数の管を順次地中に推進する管推進装置が用いられている。 For laying underground such as water and sewage pipes, gas pipes, cable pipes, etc., a pipe propulsion device that sequentially pushes multiple pipes consisting of steel pipes and concrete pipes from underground shafts in the ground is used. It has been.
管推進装置として、地中に推進される管(推進管)に先行して地盤を掘削し、また掘削により生じた土砂を搬送するためのスクリュコンベヤを備えるものがある。前記スクリュコンベヤは、前記推進管の内部に配置された管状のケーシングと、該ケーシング内に配置された軸及び該軸の周囲を取り巻くねじ羽根と、前記軸の先端部に取り付けられたビットとを有する。 Some pipe propulsion devices include a screw conveyor for excavating the ground prior to a pipe (propulsion pipe) propelled in the ground and for transporting the sediment generated by the excavation. The screw conveyor includes a tubular casing disposed inside the propulsion pipe, a shaft disposed in the casing, a screw blade surrounding the shaft, and a bit attached to a tip portion of the shaft. Have.
これによれば、前記立て坑内に設置され前記管推進装置の一部をなす液圧ジャッキの作動により前記スクリュコンベヤが前記推進管と共に推進される。このとき、前記立て坑内に設置された回転駆動装置により前記スクリュコンベヤの軸が回転駆動され、これにより前記軸の先端部のビットによる地盤掘削が行われ、回転する前記ねじ羽根の作用の下、前記ケーシング内に取り込まれる掘削土砂が前記ケーシング内を前記推進管の推進方向と反対の方向に送られる。 According to this, the screw conveyor is propelled together with the propulsion pipe by the operation of a hydraulic jack that is installed in the shaft and forms a part of the pipe propulsion device. At this time, the shaft of the screw conveyor is rotationally driven by the rotational drive device installed in the shaft, thereby performing ground excavation by the bit at the tip of the shaft, under the action of the rotating screw blades, The excavated earth and sand taken in the casing is sent through the casing in a direction opposite to the propulsion direction of the propulsion pipe.
ところで、滞水砂層における掘削では、切羽における土水圧のために前記ケーシング内への掘削土砂の取り込み量が過大となり、切羽の崩壊を招くおそれがある。 By the way, in excavation in the stagnant sand layer, the amount of excavated soil in the casing becomes excessive due to the earth water pressure in the face, which may cause the face to collapse.
従来、このような切羽の崩壊を回避するため、前記ケーシング内の少なくとも一個所に、前記軸の長手方向に関する一部の周囲に弾性を有する弾性筒体を配置することが提案されている(後記特許文献1参照)。 Conventionally, in order to avoid such collapse of the face, it has been proposed to arrange an elastic cylinder having elasticity around a part of the longitudinal direction of the shaft at least at one location in the casing (described later). Patent Document 1).
前記弾性筒体はその両端部において前記ケーシングの内周面に気密に固定されており、前記弾性筒体と前記ケーシングの周面との間への空気の供給により、前記ケーシング内を前記軸に向けて膨張する。これにより、前記ケーシング内における土砂の移動空間である前記軸と前記ケーシングの周面との間の空間が狭められ、前記ケーシング内における土砂の送り量が低減される。その結果、過剰な土砂の取り込みが抑制される。 The elastic cylinder body is airtightly fixed to the inner peripheral surface of the casing at both ends thereof, and air is supplied between the elastic cylinder body and the peripheral surface of the casing so that the inside of the casing is used as the shaft. Inflates towards. As a result, the space between the shaft, which is the earth and sand movement space in the casing, and the peripheral surface of the casing is narrowed, and the amount of earth and sand fed in the casing is reduced. As a result, excessive soil uptake is suppressed.
ところで、前記従来の管推進装置におけるスクリュコンベヤのケーシングは、前記推進管の内部に配置されるものとして構成されているため、口径は前記推進管の口径より小さい。このため、特に前記推進管が小口径の場合には、掘削により生じた土砂中の比較的大きい礫を前記ケーシング内に取り込むことができない場合があった。
本発明の目的は、管推進の際に地盤の掘削により生じる土砂の過剰な取り込みを抑制することができ、かつ掘削土砂中の比較的大きい礫を取り込むことができる管推進装置のためのスクリュコンベヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a screw conveyor for a pipe propulsion device that can suppress excessive uptake of earth and sand caused by excavation of the ground during pipe propulsion and can take in relatively large gravel in the excavated earth and sand. Is to provide.
本発明は、管を地中に推進するための装置に適用されるスクリュコンベヤであって、地中に推進されかつ互いに接続された複数の管と、該管をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された軸であってその周囲を取り巻くねじ羽根及びその先端部に取り付けられたビットを有する軸とを含み、前記ねじ羽根の一部が、前記軸の周囲に配置された弾性を有する弾性筒体であってその両端部において前記軸に気密又は液密に固定された弾性筒体と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する弾性羽根とからなり、前記弾性筒体及び前記弾性羽根は、前記軸と前記弾性筒体との間への流体の供給により放射方向へ膨張し前記ケーシングの周面に当接可能である。前記弾性羽根は、非膨張状態において、前記ねじ羽根の他の部分の外径より小さい外径を有するものとすることができる。 The present invention relates to a screw conveyor applied to an apparatus for propelling pipes into the ground, and a plurality of pipes propelled into the ground and connected to each other, and the pipes disposed inside the casing as casings. And an elastic cylinder having a portion of the screw blade disposed around the shaft, the screw blade surrounding the periphery of the shaft and a shaft having a bit attached to the tip of the shaft. And an elastic cylinder that is airtightly or liquid-tightly fixed to the shaft at both ends thereof, and an elastic blade having elasticity that spirally surrounds the elastic cylinder, and the elastic cylinder and the elastic blade Is expandable in the radial direction by the supply of fluid between the shaft and the elastic cylinder, and can contact the peripheral surface of the casing. The said elastic blade | wing shall have an outer diameter smaller than the outer diameter of the other part of the said screw blade | wing in a non-expanded state.
本発明によれば、スクリュコンベヤのねじ羽根の一部を共に弾性を有する弾性筒体及び弾性羽根からなるものとし、前記ねじ羽根の一部が流体の供給による膨張により前記ケーシングの周面に当接可能としたことから、前記ねじ羽根の一部の膨張により、前記軸と前記ケーシングの周面とが規定する空間の断面積を縮小することができ、これにより、管推進の際に前記ケーシング内に取り込まれる掘削土砂の量を制限することができる。また、推進される管をもってスクリュコンベヤのケーシングとしたことから、前記従来のスクリュコンベヤと比べて、前記掘削土砂のための取り込み開口をより大きいものとすることができ、これにより掘削土砂中の比較的大きい礫をも前記ケーシング内に取り込むことができる。 According to the present invention, a part of the screw blades of the screw conveyor is made of an elastic cylinder and elastic blades having elasticity, and a part of the screw blades abuts on the peripheral surface of the casing by expansion due to fluid supply. Since the screw blades are partly expanded, the sectional area of the space defined by the shaft and the peripheral surface of the casing can be reduced by the expansion of the part of the screw blade. It is possible to limit the amount of excavated earth and sand taken in. In addition, since the casing of the screw conveyor is formed with the pipe to be propelled, the intake opening for the excavated earth and sand can be made larger than that of the conventional screw conveyor, thereby comparing in the excavated earth and sand. Large gravel can also be taken into the casing.
好ましくは、前記ねじ羽根の一部をなす弾性羽根の外径を、非膨張状態において前記ねじ羽根の他の部分におけるより小さいものに設定する。これによれば、前記弾性ねじにこれが有する掘削土砂の送り能力を確保すると共に、前記弾性ねじよりも内側に位置する前記弾性筒体の前記弾性ねじによる膨張阻害とこれに伴う前記ケーシングの周面への前記弾性筒体の当接妨害をより少ないものとすることができる。 Preferably, the outer diameter of the elastic blade forming a part of the screw blade is set to be smaller than that of the other portion of the screw blade in the non-expanded state. According to this, while securing the feeding capability of the excavation earth and sand which this elastic screw has in the elastic screw, expansion inhibition by the elastic screw of the elastic cylinder located inside the elastic screw, and the peripheral surface of the casing accompanying this The contact obstruction of the elastic cylindrical body to the can be reduced.
図1、図4及び図5を参照すると、管推進装置に適用されその一部をなす本発明のスクリュコンベヤが全体に符号10で示されている。
Referring to FIGS. 1, 4 and 5, a screw conveyor of the present invention which is applied to and forms a part of a pipe propulsion device is indicated generally by the
スクリュコンベヤ10は、地中に推進されかつ互いに接続された複数の管12と、これらの管12をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された中空の軸14であってその周囲を取り巻くねじ羽根16とその先端部に取り付けられたビット18を有する軸14とを含み、ビット18は先頭の管12の先端からその外部に突出した状態におかれる。
The
前記管推進装置は、地中に構築された立て坑(図示せず)に設置された、管12及びスクリュコンベヤ10の双方に推力を与えるための液圧ジャッキ(図示せず)と、スクリュコンベヤの軸14をその軸線の周りに回転駆動するための油圧モータのような回転動力源(図示せず)とを備える。
The pipe propulsion device includes a hydraulic jack (not shown) for providing thrust to both the
コンクリート製の管や図示の鋼製の管等からなる管12は、軸14と共に、前記液圧ジャッキの作動の下、前記立て坑から地中に推進される。このとき、前記回転動力源の作動により軸14が回転駆動され、管12の推進に先行してビット18による地盤20の掘削が行われる。
A
地盤20を掘削するためのビット18は、カッタヘッド22を介して、軸14に取り付けられている。カッタヘッド22は管12の内径より僅かに小さい直径を有する外周面を有し、最前方に位置する管12の内部にあってその内周面においてねじ羽根16を介して軸14の先端部に連なり、軸14の先端部の周囲を取り巻いている。
A
カッタヘッド22は、また、前記管の推進方向前方に開放する開口24を有し、地盤20の掘削により生じた土砂は開口24を通して、前記ケーシングすなわち前記最前方の管12内に取り込まれる。カッタヘッド22には、さらに、地盤20の掘削に際しての切羽の土水圧に対抗するため、前記ケーシング内に取り込まれた土砂に供給される泥水のような液体のための供給口26が設けられている。供給口26は、前記ケーシング内に配置されたホース28を介して、地上又は前記立て坑内に配置された液体供給源(図示せず)に接続されている。
The
前記ケーシング内に取り込まれた掘削土砂は、回転運動をするねじ羽根16の作用により前記ケーシング内を前記推進方向における後方に送られ、前記立て坑を経て最終的に地上に運ばれる。
The excavated earth and sand taken in the casing is sent backward in the propulsion direction in the casing by the action of the
本発明に係るスクリュコンベヤ10にあっては、そのねじ羽根16の一部(以下「ねじ羽根部分」という。)30が例えばゴム(例えば硬度60を有する天然ゴム)のような弾性材料で形成されている。
In the
図示の例では、ねじ羽根部分30は、カッタヘッド22の後方に位置する他のねじ羽根部分32と、残りの他のねじ羽根部分34との間にあってこれらに隣接している。これらの他のねじ羽根部分32,34は鋼のような金属材料で形成されている。
In the illustrated example, the
また図示の例では、ねじ羽根部分30を設けるため、軸14が、ねじ羽根部分30及び他の2つのねじ羽根部分32,34にそれぞれ対応する互いに連結された3つの部分36,38,40をもって構成されている。
Also, in the illustrated example, to provide the
さらに図示の例では、ねじ羽根16の外径の大きさが、後方のねじ羽根部分34及び前方のねじ羽根部分32及び真中のねじ羽根部分30の順に小さいものに設定されている。望ましくは、全てのねじ羽根部分30,32,34が後方のねじ羽根部分34と同じ外径を有し、後方のねじ羽根部分34と同様にケーシング12の周面(内周面)に近接する先端を有することであるが、後述する理由のため、前方のねじ羽根部分32が後方のねじ羽根部分34よりわずかに小さい外径に、またねじ羽根部分30がより一層小さい外径に設定されている。
Further, in the illustrated example, the outer diameter of the
前方のねじ羽根部分32については、前記ケーシングの自由端を構成する前方の管12はその自重によって下降し、前方のねじ羽根部分32に接触しやすいところ、この接触に伴う前方のねじ羽根部分32の接触及び摩耗を回避するため、前方のねじ羽根部分32の外径が後方のねじ羽根部分34の外径より小さいものに設定されている。なお、前方の管12の下降を防止するため、カッタヘッド22が前方の管12を支持する機能を担っている。
As for the front
弾性材料で形成されたねじ羽根部分30は、軸14、より詳細にはねじ羽根部分30に対応する軸部分36を取り巻く筒状の弾性体すなわち弾性筒体42と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する羽根すなわち弾性羽根44とからなる。弾性筒体42と弾性羽根44とは、好ましくは、前記弾性材料で一体に成形される。
The
弾性筒体42は、軸部分36の両端部の周面にそれぞれ接する両端部を有する。弾性筒体42は、その両端部において、これらの周囲をそれぞれ取り巻く2つのバンド46と該バンド及び弾性筒体42の両端部をそれぞれ経て伸びかつ軸部分36の両端部に螺合する複数のボルト48とを介して軸部分36に固定され、軸部分36に気密に接している。
The elastic
また、軸部分36の両端部間には、該両端部の外径より小さい外径を有する窪み、より詳細には円筒面48が形成されている。このことから、軸部分36の前記両端部と、円筒面48と、弾性筒体42とにより、軸部分36の周りに環状の密閉空間50が形成されている。
In addition, a recess having an outer diameter smaller than the outer diameter of both end portions, more specifically, a
さらに、軸部分36にはその中空内部と密閉空間50とに連通する孔52が設けられている。孔52は、軸部分36及びその後方の軸部分40を経て伸びるホース54を介して、地上又は前記立て坑内に配置されたエアコンプレッサを含む加圧空気供給源(図示せず)に接続されている。
Further, the
弾性筒体42及び弾性羽根44は、前記加圧空気供給源から密閉空間50への前記加圧空気の供給により放射方向へ膨張し、前記ケーシングの周面に当接することができる。
The
これによれば、密閉空間50への前記加圧空気の供給量を調節することにより、弾性筒体42及び弾性羽根44の双方(ねじ羽根の一部30)の膨張量を調節することができ、前記膨張量の調節により、軸部分30と該軸部分の周囲の管12の内周面すなわち前記ケーシングの周面との間の距離を狭め(図2)、又は零(図3)とすること、すなわちこれらの間の空間56の横断面積を小さくし、または零とすることができる。
According to this, by adjusting the supply amount of the pressurized air to the sealed
図2に示す状態においては、ケーシングの周面に対し、弾性羽根44は接するが弾性筒体42は接していない。この状態では、弾性筒体42と前記ケーシングの周面との間に弾性羽根44の高さ寸法に相当する間隔の螺旋状の密閉空間56が生じ、前記掘削土砂は、この狭い螺旋状の空間を通過する。
In the state shown in FIG. 2, the
また、図3に示す状態においては、前記ケーシングの周面に対する弾性羽根44及び弾性筒体42の双方の当接により、前記ケーシングが閉鎖され(すなわち螺旋空間56が消失し)、前記掘削土砂は前記ケーシング内を通過することができない。
In the state shown in FIG. 3, the casing is closed (that is, the
螺旋空間56の横断面積の大きさを調節することにより、ねじ羽根16の送り作用を受けて前記ケーシング内を後方に向けて搬送される前記土砂の量をより少ないものに制限し、又は零とすることすなわち土砂の搬送を停止することができる。これにより、前記切羽からの掘削土砂の過大な排除と、これに伴う切羽の圧力バランスの不均衡に伴う崩壊を防止することができる。
By adjusting the size of the cross-sectional area of the
ねじ羽根部分30については、その外径を定めるにあたって、次のことを考慮する。すなわち、前記ケーシングに対して弾性羽根44の周面が密接するときに螺旋空間56が生じ(図2)、かつ前記ケーシングに対して弾性筒体42が密接するときに螺旋空間56が消失する(図3)ように(換言すると前記ケーシングに対する弾性筒体42の密接が弾性羽根44によって阻害されないように)するため、ねじ羽根部分30の外径の大きさは、弾性筒体42及び弾性羽根44の構成材料の種類、その弾性の度合い等を考慮して定める。
In determining the outer diameter of the
本発明においては、さらに、軸14及びねじ羽根16を取り巻くケーシングが地中に推進される管12からなることから、前記ケーシングを管12以外の管部材からなものとしかつ該管部材を管12の内部に配置する場合と比べて、前記掘削土砂のための搬送路の横断面積をより大きいものとすることができる。このことから、前記掘削土砂中に比較的大きい礫が混合している場合であっても、これを前記ケーシング中に取り込み、排出することができる。
Further, in the present invention, the casing surrounding the
なお、密閉空間50に供給される流体を、前記加圧空気に代えて、水のような液体とすることができる。このときは、軸部分36に対する弾性筒体42の両端部の固定は、水が漏れない液密状態となるように行う。
The fluid supplied to the sealed
10 スクリュコンベヤ
12 管
14 軸
16 ねじ羽根
42 弾性筒体
36 弾性羽根
DESCRIPTION OF
Claims (2)
地中に推進されかつ互いに接続された複数の管と、
該管をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された軸であってその周囲を取り巻くねじ羽根及びその先端部に取り付けられたビットを有する軸とを含み、
前記ねじ羽根の一部が前記軸の周囲に配置された弾性を有する筒状の弾性筒体であってその両端部において前記軸に気密又は液密に固定された弾性筒体と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する弾性羽根とからなり、前記弾性筒体及び及び前記弾性羽根は、前記軸と前記弾性筒体との間への流体の供給により放射方向へ膨張し前記ケーシングの周面に当接可能である、スクリュコンベヤ。 A screw conveyor applied to an apparatus for propelling a tube into the ground,
A plurality of tubes propelled in the ground and connected to each other;
A shaft disposed inside the casing with the tube as a casing, the shaft having a screw blade surrounding the periphery of the tube and a bit attached to the tip of the shaft,
An elastic cylindrical body having elasticity, in which a part of the screw blade is disposed around the shaft, and an airtight or liquid-tightly fixed to the shaft at both ends thereof, and the elastic cylinder The elastic cylinder and the elastic blade are wound around the body in a spiral shape, and the casing expands in the radial direction by supplying fluid between the shaft and the elastic cylinder. Screw conveyor that can come into contact with the peripheral surface of the screw.
The screw conveyor according to claim 1, wherein the elastic blade has an outer diameter smaller than an outer diameter of another portion of the screw blade in a non-expanded state.
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