JP2006161550A - 地中壁掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】著しく信頼性があり、著しく経済的な方法で管理できる地中壁掘削機を提供する。
【解決手段】本発明は軸受けシールド１０を包含する地中壁掘削機に関し、軸受けシールド１０上に少なくとも１つのカッターホイール２０が回転可能に支持される。カッターホイール２０と軸受けシールド１０の間には、少なくとも１つのシール部材４２が備えられる。このシール部材４２の潤滑のために、カッターホイール２０の上側に配置される潤滑剤注入ポート５１を有する潤滑デバイスが備えられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、カッターフレーム、カッターフレーム上に配置された少なくとも１つの軸受けシールド、軸受けシールド上に配置された少なくとも１つの軸、その軸上において少なくとも１つの軸受けによって回転可能に支持された、カッターホイール・ハブを有する少なくとも１つのカッターホイール、少なくとも１つのカッターホイールを回転する態様で駆動する駆動デバイス、軸受けシールドの上端に配置されたドライブ・トレイン、および軸受けシールドとカッターホイールの間に配置され、この地中壁掘削機を取り囲むエリアに対して軸受けをシールする少なくとも１つのシール部材を包含する地中壁掘削機に関する。

地中壁掘削機は、たとえば特許文献１から公知である。この公知の地中壁掘削機においては、回転する態様でカッターホイールを駆動するためのカッターホイール・ドライブが、カッターフレームの軸受けシールドの上方に配置されている。カッターホイール・ドライブからカッターホイールへトルクを伝達するために、ドライブ・シャフトが備えられており、これは、軸受けシールド内に中空管の態様で設計されたドライブ・トレイン内を延びている。

独国特許第１９６５２０２２Ｃ２号明細書

本発明の目的は、著しく信頼性があり、著しく経済的な方法で管理できる地中壁掘削機を提供することにある。

この目的は、本発明の請求項１に記載された特徴を有する地中壁掘削機によって解決される。好ましい実施態様は、従属請求項において記述されている。

本発明による地中壁掘削機は、シール部材に潤滑剤を供給するために少なくとも１つの潤滑デバイスが備わること、およびその潤滑デバイスが、カッターホイールの上方に配置される潤滑剤注入ポートを有することを特徴とする。

本発明の基本的理念は、シール部材を潤滑するために潤滑デバイスが備わり、その潤滑デバイスが潤滑剤のための注入ポートを有し、それがカッターホイール・ハブから離隔された部分に配置されることであると理解できる。この種の潤滑剤注入ポートの配置は、シール部材を取り囲むエリアがカッターホイールおよび／または軸受けシールドによって覆われるとき、特に有利である。仮に、その種の場合において、潤滑剤注入ポートを有する潤滑ニップル等の潤滑デバイスがシール部材上に直接備えられるとすると、新鮮な潤滑剤を供給するために、カッターホイールをカッターホイール・ハブから少なくとも部分的に取り外す必要があるので、それが望ましくないアイドルタイムを招き、比較的高い工事費となる。これとは対照的に本発明による潤滑剤注入ポートの配置においては、カッターホイールおよび／または軸受けシールドを取り外すことなしに潤滑剤を潤滑デバイスに供給することが可能であり、それによって最小の作業しか必要とせず、したがって著しく経済的な地中壁掘削機の稼働が可能になる。それに加えて、本発明による潤滑剤注入ポートは、潤滑デバイスへの潤滑剤の連続供給が可能であり、その結果として著しく信頼性のあるシール部材の潤滑、したがって著しく信頼性のある掘削動作が可能になる。本発明によれば、低い注入圧力の場合においてさえもシール部材上における潤滑剤の特に良好な分配を考慮に入れた、ギア・ユニットおよび／またはカッターホイールが回転している間、特に掘削動作の間における、潤滑剤の供給が可能である。その結果、シール部材上に生じる局所的な過負荷を、かなりの程度まで防止することができる。こうした潤滑剤としては、オイルおよび／またはグリースとすることができる。

本発明によれば、ドライブ・トレインは、特にカッターフレームと軸受けシールドの間に配置される、カッターフレームからカッターホイールへ駆動力を供給するべく機能するデバイスであると理解することができる。このため、たとえばカッターフレーム上に配置された駆動モータとカッターホイールを接続するドライブ・シャフトをドライブ・トレイン内に備えることができる。それに代えて、あるいはそれに加えて、軸受けシールド上に配置されるカッターホイールのための駆動モータの供給用にドライブ・トレイン内に油圧ラインを備えることもできる。ドライブ・トレインは、軸受けシールド内の凹部として、たとえばボアホールとして設計することが可能である。

本発明によれば、潤滑デバイスがその端に潤滑剤注入ポートが配置される少なくとも１つの潤滑剤供給チャンネルを有し、好ましくはこの潤滑剤供給チャンネルが少なくとも部分的にドライブ・トレインに沿って延びる、著しく単純な構成を有する地中壁掘削機が提供される。著しく単純な方法で製作が可能な地中壁掘削機の場合、潤滑剤供給チャンネルが軸受けシールド内に適用されるボアホールを有する。好適には、このボアホールが、軸受けシールドの周囲から軸の方向に延びる。潤滑剤注入ポートには、ポンプ等の潤滑剤供給デバイスのための接続デバイスを備えてもよい。より詳細に述べれば、この接続デバイスは、潤滑剤ホースを接続するためのホース接続として設計することができる。

潤滑剤供給チャンネルは、特に、ドライブ・トレインに対して近軸に配置可能であり、たとえばそれを少なくともいくつかの部分において円形、方形、または六角形の断面を伴って設計できる。しかしながら潤滑剤注入ポートへの特に容易なアクセスのために、潤滑剤供給チャンネルがドライブ・トレインと鋭角をなすと好ましいことがある。好ましくはこの角度を、１０と４５°の間、より好ましくは１８と２８°の間の範囲、特に２２．５°とする。潤滑剤注入ポートへのアクセス容易性をさらに向上させるために、このポートは、好ましくはフレームの前面の下側に配置される。

本発明の別の好ましい実施態様は、潤滑剤注入ポートが軸受けシールドの周囲に配置されることである。このような潤滑剤注入ポートの配置の結果として、潤滑剤供給チャンネルへの、したがってシール部材への潤滑剤の供給がさらに容易になる。本発明によれば、軸受けシールドの周囲は、軸受けシールドを取り囲む、特に少なくとも１つのカッターホイールの回転軸の周囲を囲む軸受けシールドの外側として理解することができる。軸受けシールドは、掘削シールドと呼ぶこともできる。

潤滑デバイスが少なくとも１つの潤滑剤排出チャンネルを有し、好ましくはそれが軸に対して少なくとも概略で平行に延び、潤滑剤用の排出ポートがその端に、特にシール部材の上方に備えられていることから、著しく信頼性の高い地中壁掘削機が提供される。潤滑剤排出チャンネルが潤滑剤供給チャンネルおよび／または潤滑剤注入ポートとのライン接続を有することは適当である。好適には、排出ポートが軸上方の軸受けシールドの上側部分に配置される。このような配置においては、カッターホイールの動作中に著しく効果的な方法で潤滑剤をシール部材上に塗り広げることが可能になり、その結果、著しく良好な潤滑が保証される。基本的に、潤滑剤用の排出ポートは、シール空間の外側、すなわち地中壁掘削機を取り囲むエリアをシール部材によって分離した空間の外側に備えることができる。少なくとも１つの軸受けが配置されるのはこのシール空間である。しかしながら排出ポートは、このシール空間の内側に配置することもできる。排出ポートがシール空間の外側に配置される場合においては、それがシール部材の上側部分に適切に備えられる。しかしながら、排出ポートがシール空間の内側に配置される場合には、それがシール部材の下側に適切に備えられる。好適には、潤滑剤排出チャンネルが、ラインの距離を特に短くする目的で、軸受けシールドの軸と少なくとも略平行に適切に延びるボアホールを有する。

潤滑剤供給チャンネルと潤滑剤排出チャンネルの間に階段形状の潤滑剤中間チャンネルが配置されると特に有利である。この潤滑剤中間チャンネルは、特にいくつかの部分において閉じられ、互いに合流するいくつかのボアホールを含むことができる。潤滑剤中間チャンネルは、その階段形状の構成に起因して駆動デバイスおよび／または軸受けシールドのギア・ユニットから離隔して備えることができる。潤滑剤中間チャンネルは、少なくとも一部分において潤滑剤供給チャンネルおよび／または潤滑剤排出チャンネルに対して平行に延びると好都合である。

カッターホイールに対して駆動力を供給するために、たとえば電力ライン、油圧ライン、および／またはそのほかの圧力媒体のラインをドライブ・トレイン上に備えることができる。その種の場合には、駆動モータを軸受けシールド上に、特にその内側に備えることが可能である。しかしながら、特に好ましくはドライブ・トレイン内にドライブ・シャフトを備え、少なくとも１つのカッターホイールを回転可能な態様で駆動することとする。この場合においては、カッターホイール用の駆動モータを軸受けシールドから、特にそれをカッターフレーム上に備え、ドライブ・シャフトに駆動モータからカッターホイールへトルクを伝達するべく機能させることによって離隔することができる。この実施態様によれば、軸受けシールドを著しくコンパクトな態様で設計することが可能になる。

著しく効果的な潤滑を達成するために、好ましくは排出ポートを、シール部材に沿った細長い態様で、より詳細にはリング部分にわけて、あるいは環状に設計する。また、シール部材上にいくつかの排出ポートを備えることもできる。

軸受けシールドとカッターホイール・ハブの間にシール部材が配置されていることから、著しくコスト効果が高く、かつ信頼性のある地中壁掘削機を達成することが可能になる。この実施態様によれば、シール部材を著しく小さく、したがってコスト効果的に維持することができる。それに加えて、シール空間ならびにシール表面積もまた非常に小さく、その結果、本発明による地中壁掘削機の信頼性がさらに向上される。原理的に、シール部材は、カッターホイールの周縁の部分にも備えることができる。

シール部材が少なくとも１つのシール・リングを有していると特に有利であり、好ましくはそれが軸に対して同軸に配置される。シール部材は、たとえば層状のシールあるいはラビリンス・シールとして設計することができる。

本発明による地中壁掘削機の信頼性は、さらにシール部材が、少なくとも２つのシール・リングを有し、特に前面において互いに対向して配置され、その一方はカッターホイール上に配置され、他方は軸受けシールド上に配置されることから、さらに強化することが可能である。すなわち、この実施態様によれば、２つの対応するシール・リングが提供され、地中壁掘削機の動作の間にわたってそれらが互いにもたれ合う。しかしながら原理的に、これらのシール・リングを互いに関してオフセットさせて備えることも可能である。さらに追加のシール・リングを備えることもできる。

軸受けシールドの両側にカッターホイールがそれぞれ、特に同軸態様で備えられ、各カッターホイールがそれ自体のための潤滑デバイスを有することから、著しく高速の掘削プロセスを達成することができる。地中壁掘削機は、好ましくはそれぞれが２つのカッターホイールを伴う２もしくは４のこの種の軸受けシールドを有する。好適には、カッターフレームの地面を向く側に２つの軸受けシールドを備え、オプションとして追加のカッターホイールをカッターフレームの上端に配置する。しかしながら原理的には、任意の選択した数のカッターホイールを備えることができる。カッターホイール用に採用される完全に分離された潤滑デバイスに加えて、これらの潤滑デバイスが、共通の潤滑剤供給チャンネルおよび／または共通の潤滑剤注入ポートといった共通の要素を有することも可能である。

以下に、図面に例示される好適な実施態様により本発明をさらに詳細に説明する。

同一機能を有する要素は、すべての図面において同一符号で示している。

図１〜４には、本発明による地中壁掘削機の概略図が示されている。この地中壁掘削機は、軸受けシールド１０を有し、その両側に、それぞれ軸１９、１９’が突出している。同軸に配列されたこれらの軸１９、１９’上には、部分的にのみ示したが、カッターホイール２０、２０’がそれぞれ回転可能に支持されており、それぞれのカッターホイール・ハブ２１、２１’を有する。

軸１９、１９’は、それぞれ軸部材１８、１８’上に設計されており、それらは、軸受けシールド１０の両側にねじマウントされる。シェル状の軸部材１８、１８’は、円形のスリーブ状の部分を有し、それらは、段付きの態様で互いに接続される。軸部材１８、１８’を軸受けシールド１０上に固定するために、軸部材１８、１８’内に、軸受けシールド１０に配置されたボアホール９２と対応するボアホール９１が備えられる。

軸受けシールド１０は、その上端に中空管形状のドライブ・トレイン１２を有する。ドライブ・トレイン１２は、カッターホイール２０、２０’を回転する態様で駆動するための動力を供給するべく機能する。軸受けシールド１０はその上端において、ここでは部分的にのみ示されているが、地中壁掘削機のカッターフレーム１に固定されている。ドライブ・トレイン１２の内側には、カッターフレーム１上に配置された駆動モータ２によって作動されるドライブ・シャフト８０が延びており、それが軸受けシールド１０内に配置されたギア・ユニット２５を介して、モータからカッターホイール２０、２０’へトルクを伝達する。それに代えて、駆動モータを軸受けシールド１０上に配置することも可能であり、その場合には、ドライブ・トレイン１２を介し、駆動モータの動力供給のための油圧ラインを伸ばすことができる。

以下においては、カッターホイール２０、２０’の構成、それらの軸受けをはじめ付随する軸受けシールならびに軸受けの潤滑が、カッターホイール２０を例にとり記述されている。カッターホイール２０’に対応するデバイスは、類推して設計される。

カッターホイール２０のカッターホイール・ハブ２１を軸受けシールド１０の軸１９上に支持するために、互いに隣接して配置された２つの軸受け３１および３２が備えられており、これらは、たとえばローラ・ベアリングとして設計することができる。軸受け３１、３２を、地中壁掘削機を取り囲むエリアに対して、特に掘削する溝内に存在する泥水に対してシールするために、シール・リングとして設計された２つのシール部材４１および４２が備わっている。シール部材４１は、カッターホイール・ハブ２１内に埋め込まれているが、シール部材４２は軸受けシールド１０上に配置されている。これら２つのシール部材４１、４２は、シール目的のために、軸方向において互いに直接隣接しており、かつ互いにもたれ合っている。

２つのシール部材４１、４２の潤滑のために、潤滑デバイスが備えられている。特に図５の実施態様を参照するとわかるとおり、この潤滑デバイスは、潤滑剤のための排出ポート６１を有しており、それが２つのシール部材４１、４２の上方、すなわちカッターフレーム１から見たときに軸受けシールド１０の上に備えられている。排出ポート６１は、シール部材４１、４２によってカッターホイール・ハブ２１の内側に形成されるシール空間の外側に備わる。

排出ポート６１には潤滑剤排出チャンネル６３が続き、それが軸１９に対してほぼ近軸に、シール部材４２を保持するように機能する環状の保持部材４４内に延びている。ここから潤滑剤排出チャンネルは、軸１９に対してほぼ近軸を保ったまま軸部材１８内に延びている。

潤滑剤排出チャンネル６３は、軸部材１８内において、軸１９に対してほぼ垂直に延びるチャンネル７２と合流する。この垂直に延びるチャンネル７２は、軸部材１８内に、プラグ７５によって外側が閉じられたボアホールにより形成されている。

チャンネル７２は、それ自体が軸１９に対してほぼ近軸に延びるチャンネル７１に合流する。水平に延びるチャンネル７１は、軸部材１８内および掘削シールド１０内の両方に備えられている。チャンネル７１、７２を合わせて潤滑剤中間チャンネル７０と呼ぶこともできる。軸部材１８の内側およびギア・ユニット２５の上側において、これら２つのチャンネル７１、７２は、階段状の配列を形成している。

チャンネル７１は、それ自体が、軸受けシールド１０の内側を上方に延びる潤滑剤供給チャンネル５３に合流している。潤滑剤供給チャンネル５３は、ドライブ・トレイン１２に沿って上方に延びる一方、ドライブ・トレイン１２を含んでドライブ・トレイン１２と２２．５°の角度αをなす。ドライブ・トレイン１２の上端において、潤滑剤供給チャンネル５３が潤滑剤注入ポート５１内に終端し、そこには、たとえばホース接続を提供することができる。潤滑剤注入ポート５１は、地中壁掘削機の外側、カッターフレーム１の下側の、軸受けシールド１０の周囲９上に、すなわちそれを取り囲む外側表面上に配置される。

チャンネル５３、７１、７２、６３は、２つのシール部材４１、４２に対して潤滑剤を供給するべく機能する。潤滑剤は、カッターフレーム１の一部の潤滑剤注入ポート５１内に導入することが可能であり、チャンネル５３、７１、７２、６１を通ってシール部材４１、４２へ運ばれる。潤滑剤注入ポート５１は、カッターホイール２０、２０’から離して掘削シールド１０の上端に備えられ、その結果、潤滑剤を供給するためにカッターホイール２０、２０’を取り外す必要がなくなる。

図５のカッターホイール２０は、円筒バレルの形状の表面部分２８を有し、その周囲には、掘削および攪拌翼２９が、露出した泥質土の剥土ならびに攪拌のために配置される。この表面部分２８は、半径方向において地中壁掘削機を取り囲むエリアに対してシール部材４１、４２を覆いつつ、カッターホイール・ハブ２１に対して同軸に延びている。カッターホイール２０’は、類推により設計される。

本発明による地中壁掘削機の縦断面図である。 図１の地中壁掘削機のＣ‐Ｃ線に沿った縦断面図である。 図１の地中壁掘削機のＤ‐Ｄ線に沿った縦断面図である。 図１の地中壁掘削機のＥ‐Ｅ線に沿った縦断面図である。 さらに詳細な地中壁掘削機のＥ‐Ｅ線に沿った縦断面図である。

符号の説明

１ カッターフレーム、２ 駆動モータ、９ 周囲、１０ 軸受けシールド又は掘削シールド、１２ ドライブ・トレイン、１８，１８’ 軸部材、１９，１９’ 軸、２０，２０’ カッターホイール、２１，２１’ カッターホイール・ハブ、２５ ギア・ユニット、２８ 表面部分、２９ 混練歯、３１，３２ 軸受け、４１，４２ シール部材、４４ 保持部材、５１ 潤滑剤注入ポート、５３ 潤滑剤供給チャンネル、６１ 排出ポート、６３ 潤滑剤排出チャンネル、７０ 潤滑剤中間チャンネル、７１，７２ チャンネル、７５ プラグ、８０ ドライブ・シャフト、９１，９２ ボアホール。

Claims (10)

1. 地中壁掘削機であって、
   カッターフレームと、
   前記カッターフレーム上に配置された少なくとも１つの軸受けシールドと、
   前記軸受けシールド上に配置された少なくとも１つの軸と、
   少なくとも１つの軸受けによって回転可能な態様で前記軸上に支持された、カッターホイール・ハブを有する少なくとも１つのカッターホイールと、
   前記少なくとも１つのカッターホイールを回転する態様で駆動する駆動デバイスと、
   前記軸受けシールドの上端に配置されたドライブ・トレインと、
   前記軸受けシールドと前記カッターホイールの間に配置され、前記地中壁掘削機を取り囲むエリアに対して前記軸受けをシールする少なくとも１つのシール部材と、
   を包含し、
   前記シール部材に潤滑剤を供給するために少なくとも１つの潤滑デバイスが備わり、前記潤滑デバイスは、前記カッターホイールの上方に配置される潤滑剤注入ポートを有する地中壁掘削機。
2. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記潤滑デバイスは、端に潤滑剤注入ポートが配置されている少なくとも１つの潤滑剤供給チャンネルであって、少なくとも部分的に前記ドライブ・トレインに沿って延びる潤滑剤供給チャンネルを有する地中壁掘削機。
3. 請求項２に記載の地中壁掘削機において、
   前記潤滑剤供給チャンネルは、前記ドライブ・トレインと鋭角（α）をなす地中壁掘削機。
4. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記潤滑剤注入ポートは、前記軸受けシールドの周囲、特に前記カッターフレームの前面の下側に配置される地中壁掘削機。
5. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記潤滑デバイスは、少なくとも１つの潤滑剤排出チャンネルを有し、好ましくはそれが、少なくとも前記軸に対して略平行に延び、その端、特に前記シール部材の上方に、前記潤滑剤のための排出口が備えられる地中壁掘削機。
6. 請求項５に記載の地中壁掘削機において、
   前記潤滑剤供給チャンネルと前記潤滑剤排出チャンネルの間に、階段状の潤滑剤中間チャンネルが配置される地中壁掘削機。
7. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記シール部材は、前記軸受けシールドと前記カッターホイール・ハブの間に配置される地中壁掘削機。
8. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記シール部材は、少なくとも１つのシール・リングを有し、好ましくはそれが前記軸に対して同軸に配置される地中壁掘削機。
9. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
   前記シール部材は、少なくとも２つのシール・リングを有し、特に、前面において互いに対向して配置され、その一方は前記カッターホイール上に配置され、他方は前記軸受けシールド上に配置される地中壁掘削機。
10. 請求項１に記載の地中壁掘削機において、
    前記軸受けシールドの両側にカッターホイールがそれぞれ、特に同軸態様で備えられ、各カッターホイールが、それぞれ潤滑デバイスを有する地中壁掘削機。

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