JP2824305B2 - 垂直搬送スクリユーコンベア - Google Patents

垂直搬送スクリユーコンベア

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JP2824305B2
JP2824305B2 JP2006336A JP633690A JP2824305B2 JP 2824305 B2 JP2824305 B2 JP 2824305B2 JP 2006336 A JP2006336 A JP 2006336A JP 633690 A JP633690 A JP 633690A JP 2824305 B2 JP2824305 B2 JP 2824305B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,土木用ケーシング工法削孔機等に適用する
垂直搬送スクリユーコンベアに関するものである。
(従来の技術) 従来の土木用ケーシング工法削孔機を第9図により説
明すると,(9)がケーシング,(23)が土木用ケーシ
ング工法の削孔機本体,(24)が同削孔機本体(23)上
に設置したウインチ,(30)が同ウインチ(24)から延
びたワイヤロープ,(28)が同ワイヤロープ(30)の先
端部により昇降可能に吊下げ支持されたグラブバケツ
ト,(29)が前記削孔機本体(23)に設けた旋回装置,
(25)がトラツク,(26)が前記ケーシング(9)内の
土砂で,旋回装置(29)を駆動し,ケーシング(9)を
旋回しながら押し下げて,地盤を円柱状に掘削する。
またウインチ(24)を巻戻方向に駆動して,ワイヤロ
ープ(30)を巻戻し,グラブバケツト(28)をケーシン
グ(9)内へ落下させて,ケーシング(9)内の土砂
(26)を掘削,クランプし,次いでウインチ(24)を巻
上方向に駆動して,ワイヤロープ(30)を巻上げ,グラ
ブバケツト(28)を上昇させて,クランプした土砂(2
6)をケーシング(9)外のトラツク(25)の荷台上へ
排土するようにしている。
(発明が解決しようとする課題) 前記第9図に示す従来の土木用ケーシング工法削孔機
では,グラブバケツト(28)をケーシング(9)内へ落
下させて,ケーシング(9)内の土砂(26)を掘削,ク
ランプするので,グラブバケツト落下時の衝撃が大きく
て,周辺地盤に弛み,周辺既存基礎に狂い等が発生して
いた。
また前記土木用ケーシング工法削孔機では,グラブバ
ケツト(28)を昇降させて,掘削,排土を繰り返し行う
方式,つまり排土を間歇的に行う方式であり,グラブバ
ケツト(28)とケーシング(9)との位置合わせ,グラ
ブバケツト(28)の昇降操作,排土時のグラブバケツト
(28)の開閉操作を必要とし,作業性が悪くて,専従の
作業員を必要としている。
また前記土木用ケーシング工法削孔機は,グラブバケ
ツト(28)を落下させて,ケーシング(9)内の土砂
(26)を掘削,クランプするので,掘削対象地盤を圧密
させることになり,グラブバケツト(28)を落下させて
も充分に掘削することができず,掘削した土砂をグラブ
バケツト(28)内へ充分に取り込むことができなくて,
掘削性及び操作性が悪いという問題があった。
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり,そ
の目的とする処は,周辺地への影響を解消でき,専
従の作業員を不要にでき,掘削性及び操作性を向上で
き,土砂の上方への垂直搬送効率を向上できる垂直搬
送スクリユーコンベアを提供しようとする点にある。
(課題を解決するための手段) 前記の目的を達成するために,本発明は,回転可能に
支持された縦型の揚土ケーシングと,同揚土ケーシング
の内部に回転可能に支持された揚土スクリユーと,同揚
土スクリユーを同揚土ケーシングよりも速い速度で但し
それぞれを同じ方向に回転させる回転駆動装置とを有す
る垂直搬送スクリユーコンベアにおいて,前記揚土ケー
シングの内周面に前記揚土スクリユーの傾斜角度θとは
異なる傾斜角度φの螺旋状溝を設けて,互いの傾斜方向
を平行でなくしている。
(作用) 本発明の垂直搬送スクリユーコンベアは前記のように
構成されており,揚土ケーシングを旋回させながら押し
下げて,地盤を円柱状に掘削するときに,揚土スクリユ
ー軸を上下方向に貫通した駆動軸を回転させて,その下
端部に取付けたカツタにより揚土ケーシング内の土砂を
掘削する一方,揚土スクリユー軸及び揚土スクリユーと
揚土ケーシングとを同じ方向に但し〔揚土スクリユー>
揚土ケーシング〕の回転数で回転させ,前記カツタより
掘削した土砂を上昇させて,揚土ケーシングの上部に設
けた排土口から排土ユニツト内を経てトラツクの荷台へ
排土することにより,従来の土木用ケーシング工法削孔
機で行っていたグラブバケツトの落下を不要にして,周
辺地への影響を解消し,また土砂の掘削,排土を自動的
に行って,専従の作業員を不要にし,さらにグラブバケ
ツトの落下を不要にし,掘削対象地盤の圧密を解消し
て,掘削性及び操作性を向上させるが,後記理論式,特
に式に従って,揚土ケーシングの内周面に揚土ス
クリユーの傾斜角度θとは異なる傾斜角度φの螺旋状溝
を設け,互いの傾斜方向を平行でなくして,土砂を揚土
ケーシング内面に押し付けるようにしており,揚土ケー
シング内面と土砂との摩擦計数を確保できて,土砂の上
方への垂直搬送効率を向上できる。
(実施例) 次に本発明の垂直搬送スクリユーコンベアを第1図乃
至第8図に示す一実施例により説明すると,(1)が垂
直搬送スクリユーコンベア,(2)が揚土ケーシング,
(3)が揚土スクリユー,(4)が同揚土スクリユー
(3)に一体の揚土スクリユー軸,(5)が前記揚土ケ
ーシング(2)の上部に設けた排土孔,(6)が掘削・
集土ユニツト,(7)が掘削・集土フレーム,(8)が
カツタ,(9)がケーシング,(10)が揚土ケーシング
及び揚土スクリユー用回転駆動装置,(11)がカツタ駆
動軸,(12)がカツタ駆動用モータ,(13)がカツタ用
回転駆動装置,(14)が揚土ケーシング及び揚土スクリ
ユー駆動用モータ,(15)(16)(17)(18)(19)
(20)がギヤ,(21)が排土ユニツト、(22)が支持フ
レーム,(23)が土木用ケーシング工法の削孔機本体,
(24)が同削孔機本体(23)上に設置したウインチ,
(30)が同ウインチ(24)から延びたワイヤロープ,
(29)が前記削孔機本体(23)に設けた旋回装置,(2
5)がトラツク,(26)が前記ケーシング(9)内の土
砂で,支持フレーム(22)が削孔機本体(23)上に俯抑
可能に設置され,排土ユニツト(21)が支持フレーム
(22)に取付けられている。
また揚土スクリユー軸(4)が揚土ケーシング(2)
内を上下方向に貫通し,同揚土ケーシング(2)の上部
と同揚土スクリユー軸(4)の上部とが排土ユニツト
(21)にそれぞれ回転可能に支持されている。
そして同揚土ケーシング(2)の内周面には,第2図
に示すように揚土スクリユーの傾斜角度θとは異なる傾
斜角度φの螺旋状溝(2a)を設けて,互いの傾斜方向を
平行でなくしている。
また回転駆動装置(13)及びカツタ駆動用モータ(1
2)と揚土ケーシング及び揚土スクリユー駆動用モータ
(14)とが排土ユニツト(21)の上部に設置され,一連
の状態に連結したカツタ駆動軸(11)が揚土スクリユー
軸(4)内を上下方向に貫通して,その上端部が回転駆
動装置(13)に接続し,その下端部が掘削・集土フレー
ム(7)に固定され,同掘削・集土フレーム(7)の上
部が前記揚土ケーシング(2)の下端部に回転可能に取
付けられ,カツタ(8)が同掘削・集土フレーム(7)
の下部に取付けられている。
またギヤ(20)が揚土ケーシング(2)の上部に固定
され,ギヤ(19)が揚土スクリユー軸(4)の上部に固
定され,ギヤ(15)が揚土ケーシング及び揚土スクリユ
ー駆動用モータ(14)の出力軸に固定され,このギヤ
(15)が前記ギヤ(19)に噛合するとともに,このギヤ
(15)に同軸のギヤ(16)と前記ギヤ(20)との間にギ
ヤ(17)(18)が介装されている。
次に前記第1図乃至第8図に示す垂直搬送スクリユー
コンベアの作用を説明する。
旋回装置(29)を駆動し,ケーシング(9)を旋回さ
せながら押し下げて,地盤を円柱状に掘削する。またカ
ツタ駆動用モータ(12)を駆動し,その回転を回転駆動
装置(13)を介し駆動軸(11)に伝えて,同駆動軸(1
1)と掘削集土フレーム(7)とカツタ(8)とを回転
させ,ケーシング(9)内の土砂(26)を掘削して,掘
削集土フレーム(7)内へ掻き込む。
また揚土ケーシング及び揚土スクリユー駆動用モータ
(14)を駆動し,その回転をギヤ(15)→ギヤ(19)を
経て揚土スクリユー軸(4)に伝えて,同揚土スクリユ
ー軸(4)及び揚土スクリユー(3)を回転させる一
方,前記ギヤ(15)の回転をギヤ(16)→ギヤ(17)→
ギヤ(18)→ギヤ(20)を経て揚土ケーシング(2)に
伝えて,同揚土ケーシング(2)を回転させる。
このときの回転数は,揚土スクリユー(3)>揚土ケ
ーシング(2)で,前記のように掘削集土フレーム
(7)内へ掻き込んだ土砂を垂直搬送スクリユーコンベ
ア(1)の揚土スクリユー(3)により上昇させて,揚
土ケーシング(2)の上部に設けた排土口(5)→排土
ユニツト(21)を経てトラツク(25)の荷台へ排土す
る。
前記垂直搬送スクリユーコンベア(1)の作用をさら
に具体的に説明する。
第5図は,同垂直搬送スクリユーコンベア(1)によ
り上方へ搬送される土砂(27)の状態を模式的に表して
いる。
揚土ケーシング(2)は回転数ncで回転し,揚土スク
リユー(3)はncよりも速い回転数nsで回転し(ns
nc),土砂(27)は揚土ケーシング(2)の内面及び揚
土スクリユー(3)の斜面を滑りながら回転して,上方
へ搬送される。このときの土砂(27)の回転速度をnr
すると, nc≦nr≦ns ・・・・・・・・・・・ である。
nr=nsの場合,土砂(27)は揚土スクリユー(3)と
共周りするので,上方への搬送力が生じない。一方、nr
=ncの場合,土砂(27)は揚土ケーシング(2)と共周
りするとともに揚土スクリユー(3)面を滑って上方へ
搬送される。
この場合が搬送効率が最大になる。実際には,揚土ス
クリユー(3)面との摩擦及び揚土ケーシング(2)等
との関係から土砂(27)が式の回転数nrにより上方へ
搬送されることになる。
土砂(27)に作用する力は,第5図に示すように土砂
(27)自体の回転による遠心力Fr及び自重Wと揚土ケー
シング(2)及び揚土スクリユー(3)から受ける摩擦
力Fc,Fsであり,土砂(27)が搬送されるか否かは,こ
れらの力バランスを考慮する必要がある。
第6図に示すように揚土ケーシング(2)上の座標で
揚土スクリユー(3)が右から左へ(A→B)速度Vで
動くものとする。そしてt時間後,土砂(27)が揚土ス
クリユー(3)の斜面を滑って,A′点まで移動したとす
ると,土砂(27)は揚土ケーシング(2)の内面をA→
A′まで滑ることになる。土砂(27)が揚土スクリユー
(3)の斜面上を上方へ滑動するためには,第6図か
ら, Fs≦−Wsin θ+Fccos(φ+θ) ・・・・・・ という条件を成立させる必要がある。ここでFsは土砂と
揚土スクリユー(3)との間の摩擦力,Wは土砂の重量,
Fcは土砂と揚土ケーシング(2)との間の摩擦力であ
り,θは揚土スクリユー(3)の傾斜角度,φは螺旋状
溝(2a)の傾斜角度(土砂の上昇角(BAA′))であ
る。土砂と揚土ケーシング(2)及び揚土スクリユー
(3)との間の摩擦係数をそれぞれμc,μsとすると,
式のFc,Fsは,次のように表される。
Fc=μc・(W/g)・r・ω2 ・・・・・・ Fs=μs〔Wcos φ+Fcsin(φ+θ)〕 ・・・・・・ 前記式で,ωは土砂の絶対角速度であり,揚土ケーシ
ング(2)の回転速度に土砂の揚土ケーシング(2)に
対する回転速度AA′cos φを加えたものである。
前記式を連立して解くことにより,土砂の搬送
角度(螺旋状溝(2a)の傾斜角度)φが決定される。土
砂の搬送量は,この角度φにより決まり,搬送効率η
は,φ=90°のときを理論最大効率として, η=α・sin θ・cos φ/sin(φ+θ) となる。ここでαは充填効率である。
以上の理論式に従って,垂直スクリユーコンベア
(1)の搬送効率を求めた結果を第7図に示す。横軸は
揚土スクリユー(3)と揚土ケーシング(2)との回転
数差)ns−nc)であり,揚土ケーシング(2)の回転数
ncをパラメータとして搬送効率を求めた。摩擦係数
μs,μcは,ともに0.4である。揚土ケーシング(2)
の回転数が低い場合は搬送効率が悪く,揚土ケーシング
(2)の回転数を充分に高くする必要があることが判
る。
第8図は,揚土ケーシング(2)と土砂(27)との摩
擦係数μc2を揚土スクリユー(3)と土砂(27)との摩
擦係数μsと等しくした場合,摩擦係数μcを高くした場
合の搬送効率を計算した結果を示している。
第8図により揚土ケーシング(2)と土砂(27)との
摩擦係数μcを大きくすることが垂直搬送スクリユーコ
ンベア(1)の搬送効率を向上させるのに有効であるこ
とが判る。
本発明は前記理論式,特に式に従って,揚土ケ
ーシング(2)の内周面に揚土スクリユー(3)の傾斜
角度θとは異なる傾斜角度φの螺旋状溝(2a)を設け,
互いの傾斜方向を平行でなくして,土砂(27)を揚土ケ
ーシング(2)内面に押し付けるようにしており,揚土
ケーシング(2)内面と土砂(27)との摩擦係数を確保
できて,土砂の上方への垂直搬送効率を向上できる。
(発明の効果) 本発明の垂直搬送スクリユーコンベアは前記のように
揚土ケーシングを旋回させながら押し下げて,地盤を円
柱状に掘削するときに、揚土スクリユー軸を上下方向に
貫通した駆動軸を回転させて,その下端部に取付けたカ
ツタにより揚土ケーシング内の土砂を掘削する一方,揚
土スクリユー軸及び揚土スクリユーと揚土ケーシングと
を同じ方向に但し〔揚土スクリユー>揚土ケーシング〕
の回転数で回転させ,前記カツタより掘削した土砂を上
昇させて,揚土ケーシングの上部に設けた排土口から排
土ユニツト内を経てトラツクの荷台へ排土することによ
り,従来の土木用ケーシング工法削孔機で行っていたグ
ラブバケツトの落下を不要にして,周辺地への影響を解
消し,また土砂の掘削,排土を自動的に行って,専従の
作業員を不要にし,さらにグラブバケツトの落下を不要
にし,掘削対象地盤の圧密を解消して,掘削性及び操作
性を向上させるが,前記理論式,特に式に従っ
て,揚土ケーシングの内周面に揚土スクリユーの傾斜角
度θとは異なる傾斜角度φの螺旋状溝を設け,互いの傾
斜方向を平行でなくして,土砂を揚土ケーシング内面に
押し付けるようにしており,揚土ケーシング内面と土砂
との摩擦係数を確保できて,土砂の上方への垂直搬送効
率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる垂直搬送スクリユーコンベアの
一実施例を示す縦断側面図,第2図はその一部拡大縦断
側面図,第3図は土砂掘削部及び土砂取込部を示す縦断
側面図、第4図は回転駆動装置の縦断側面図,第5図は
作用説明図,第6図はスクリユー面及び土砂の動きと力
バランスを示す説明図,第7図は揚土ケーシングと揚土
スクリユーとの回転数を変えた場合の土砂搬送効率を示
す説明図,第8図は揚土ケーシング内面摩擦係数を変え
た場合の搬送効率の変化を示す説明図,第9図は従来の
土木用ケーシング工法削孔機を示す縦断側面図である。 (2)…揚土ケーシング,(2a)…螺旋状溝,(3)…
揚土スクリユー,(10)…回転駆動装置,φ…螺旋状溝
(2a)の傾斜角度,θ…揚土スクリユー(3)の傾斜角
度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B65G 33/00 - 33/38 E21D 1/00 E21D 9/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転可能に支持された縦型の揚土ケーシン
    グと,同揚土ケーシングの内部に回転可能に支持された
    揚土スクリユーと,同揚土スクリユーを同揚土ケーシン
    グよりも速い速度で但しそれぞれを同じ方向に回転させ
    る回転駆動装置とを有する垂直搬送スクリユーコンベア
    において,前記揚土ケーシングの内周面に前記揚土スク
    リユーの傾斜角度θとは異なる傾斜角度φの螺旋状溝を
    設けて,互いの傾斜方向を平行でなくしたことを特徴と
    する垂直搬送スクリユーコンベア。
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