JP3105750B2 - スクリューコンベアの掘削土砂送出口の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド掘削機によって
掘削された土砂をトンネル側に搬出するスクリューコン
ベアにおける土砂排出口の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削機によってトンネルを掘削
する場合、切羽を土圧や泥土圧により安定させながらカ
ッタ板で掘削した土砂をスクリューコンベアによってト
ンネル内に搬出し、トンネル内を走行するトロ台車に積
み込んでトンネル外に排出することが行われている。こ
の場合、シールド掘削機にはその制御盤や油圧ユニット
等を搭載した数台の台車が一体移動可能に後続している
ので、トロ台車はスクリューコンベアの排出口まで前進
して該排出口から直接、掘削土砂を受け取ることができ
ない。

【０００３】そのため、従来からスクリューコンベアの
排出口と後続台車との間にベルトコンベアを後続台車に
向かって上向き傾斜状態に配設すると共に該傾斜ベルト
コンベアの搬送終端に後続台車上に設置したベルトコン
ベアの搬送始端を接続し、このベルトコンベアの搬送終
端から後続台車の後方側に待機するトロ台車に掘削土砂
を送り出すように構成した掘削土砂搬送装置や、スクリ
ューコンベアの排出口に輸送管の前端開口部を連結、連
通させ、この輸送管を後続台車上から後方に延設すると
共に該輸送管に高圧空気を供給することにより輸送管内
を通じて掘削土砂を空気輸送して後続台車後方のトロ台
車に排出するように構成した搬送装置が開発されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ベルトコンベアによる掘削土砂の搬送手段では、スクリ
ューコンベア側から不定量的に排出される土砂をベルト
コンベアの搬送始端上で受け取った場合、土砂が部分的
に多量に積載される個所が生じてその個所から土砂が落
下して危険であり、また、スクリューコンベアの排出口
と傾斜ベルトコンベアの搬送始端部との間が離間してい
るために、スクリューコンベアからの排出土砂がベルト
コンベア上に正確に積載されるかどうかを作業員によっ
て常に監視する必要があった。

【０００５】一方、後者のように土砂を空気輸送する輸
送管の前端をスクリューコンベアの排出口に連結、連通
させた構造によれば、上記のようなベルトコンベアによ
る問題点は解消し得るが、この場合、輸送管内に送給さ
れた空気圧はスクリューコンベアの排出口から送り出さ
れる掘削土砂に背圧として作用して掘削土砂を輸送する
一方、同じ圧力がスクリューコンベアの排出口に作用し
て掘削土砂が礫であったり、粘性土でも小さい塊の集合
土砂であると、その礫間や塊状土砂間の隙間から空気が
スクリューコンベア内に浸入し、このスクリューコンベ
アを通じて切羽に空気圧が作用して切羽の安定に悪影響
を及ぼす虞れがある。本発明はこのような問題点を全面
的に解消することを目的としたスクリューコンベアの掘
削土砂送出口の構造を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスクリューコンベアの掘削土砂送出口の構
造は、シールド掘削機によって掘削された土砂をスクリ
ューコンベアからトンネル内に配設された空気による土
砂搬送管内に送り出す送出口であって、スクリューコン
ベアの排出口に先端に向かって徐々に小径に形成してな
る漏斗状排土筒の大径側を連結、連通させ、この漏斗状
排土筒の外周に大径短管を配設して該大径短管の一端開
口部をスクリューコンベアの排出口にフランジを介して
気密的に連結すると共に他端開口部を上記土砂搬送管に
連結、連通させ、この土砂搬送管に上記漏斗状排土筒の
小径開口端を臨ませ、さらに、大径短管の周壁に高圧空
気供給管を連結、連通させてその高圧空気供給ノズルを
大径短管と漏斗状排土筒との間の空隙部に臨ませた構造
としている。又、請求項２に記載した発明は、上記漏斗
状排土筒を径方向に弾性的に拡縮自在なゴム製漏斗状排
土筒に形成しているものである。

【０００７】

【作用】スクリューコンベアの排出口から漏斗状排土筒
内に送り出された掘削土砂は、該漏斗状排土筒内に一旦
滞留するが、土砂は定量的且つ強制的にスクリューコン
ベアから送り出される一方、漏斗状排土筒は先端に向か
って徐々に小径に形成されているので、この漏斗状排土
筒内に送り出された土砂は排土口の先端側に移動するに
従って圧縮され、圧密状態で漏斗状排土筒内に充満す
る。この状態からさらにゴム製の漏斗状排土筒内に土砂
が送り込まれると、漏斗状排土筒の先端がスクリューコ
ンベア側からの土砂の排出量に応じて弾性的に拡開し、
土砂搬送管内に一定量の土砂を排出する。

【０００８】一方、漏斗状排土筒の外周方にはスクリュ
ーコンベアの排出口側に気密的に連結した大径短管が設
けられてあり、この大径短管から高圧空気供給管を通じ
て漏斗状排土筒と大径短管との間の空隙部に高圧空気が
常時供給され、空隙部から土砂搬送管内に向かって流通
しているので、漏斗状排土筒から土砂搬送管の開口端側
に排出された一定量の土砂が土砂搬送管の開口端を閉止
する状態となった時にこの高圧空気によって背圧を受け
て土砂搬送管内に一気に搬送される。

【０００９】この時、高圧空気は漏斗状排土筒の先端開
口部内にも流入しようとするが、該開口部には土砂が漏
斗状排土筒の収縮力によって圧密状態で充満しているか
ら、漏斗状排土筒の開口端はこの圧密土砂により隙間な
く閉止され、高圧空気が漏斗状排土筒内に逆流するのを
阻止する。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図２において、１はトンネルを掘削するシールド掘削機
であって、スキンプレート1aの前端開口部にカッタ板２
を配設していると共に該カッタ板の後方に隔壁1bを張設
してあり、この隔壁1bとカッタ板２との間の空間部を掘
削土砂の取込室３に形成している。４はその前端開口部
を土砂取込室３の下部内に臨ませているスクリューコン
ベアで、機内に、後方に向かって斜め上方に傾斜させた
状態で配設してあり、その後端にスクリュー羽根の回転
駆動用モータ4aを取付けていると共に後端下周部にゲー
ト５によって開閉自在な短筒状排出口６を気密的に連
結、連通させている。この排出口６は、送出口Ａを介し
て土砂搬送管７の前端開口部に連結連通している。

【００１１】上記送出口Ａの構造は、図１に示すよう
に、先端（後端）に向かって徐々に小径に形成してなる
径方向に弾性的に拡縮自在なゴム製の漏斗状排土筒８
と、この漏斗状排土筒８の外周方に小間隔を存して配設
した大径短管９と、該大径短管９の周壁に連結してその
ノズル11を漏斗状排土筒８と大径短管９との間の環状空
隙部12に臨ませている高圧空気供給管10とから構成され
ている。

【００１２】詳しくは、スクリューコンベア４の排出口
６の開口後端に該排出口６と略同一内径を有する小径短
管13の対向前端面を接合状態にして排出口６の開口端外
周部に突設したフランジ6aとこの小径短管13の対向端外
周面に突設したフランジ13aとをパッキンを介してボル
ト14により気密的に連結し、小径短管13の外周面に上記
漏斗状排土筒８の大径部を被嵌させてビス等により固着
することより、該漏斗状排土筒８を排出口６に連通さ
せ、さらに、小径短管13の外方に上記空隙部12を介して
大径リング部材15を配設し、この大径リング部材15の前
端外周フランジ部15a を上記小径短管13のフランジ13a
にパッキンを介して気密的に接合させて上記ボルト14に
よって一体に連結すると共に、この大径リング部材15の
後端外周フランジ部15b に上記大径短管９の前端外周面
に突設したフランジ9bを気密的に接合してボルト16によ
り連結してなるものである。

【００１３】漏斗状排土筒８の長さはスクリューコンベ
ア４の排出口の内径寸法よりも長く形成されていると共
にその小径開口端を土砂搬送管７の前端開口中央部に臨
ませている。また、上記大径短管９を漏斗状排土筒８の
後端近傍部から土砂搬送管７の開口端に向かって徐々に
小径となる傾斜管部9aに形成して該傾斜管部9aの後端を
土砂搬送管７の開口端にジョイント部材17によって気密
的に連結連通させているものである。なお、高圧空気供
給管10のノズル11は漏斗状排土筒８の周壁と大径リング
部材15との２か所に設けられているが、１個所〜数個所
に上記空隙部12に臨ませた状態にして設けておけばよ
い。18は大径短管９の周壁に取り付けた圧力計である。

【００１４】上記土砂搬送管７は、図２に示すように、
トンネル内を後方に向かって斜め上方に傾斜させて後続
台車19の前端上方まで延設していると共に、後続台車19
上においては後方に向かって水平状に延設してその水平
部を後続台車19上に一体的に固定、支持させ、さらに、
後続台車19の後端から後方に向かって突出する後端部を
下方に向かって屈曲させてトロ台車20の上方に臨ませて
いる。

【００１５】後続台車19には圧縮空気供給タンク21や裏
込注入装置22、シールド掘削機１の各部の制御盤や駆動
用油圧ユニット23等が搭載されてあり、この後続台車19
とトロ台車20はトンネル内底面に敷設したレール24、29
上を夫々トンネル長さ方向に移動し、トロ台車20は発進
立坑（図示せず）まで走行して土砂を搬送する一方、後
続台車19はシールド掘削機１と接続して一体的に前進す
るように構成されている。なおレール24、29はトンネル
の掘進に従って継ぎ足しされる。

【００１６】25は土砂搬送管７の水平部の前端側に接続
した高圧空気供給管で、その先端ノズルを土砂搬送管７
内に後方に向かって臨ませている。この高圧空気供給管
25は上記高圧空気供給管10と共に圧縮空気供給タンク21
に接続している。なお、土砂搬送管７には上記高圧空気
供給管25以外にその適所に高圧空気供給管を接続してお
いてもよい。26はシールド掘削機１のカッタ板２の回転
駆動用モータで、隔壁1bの背面側に配設されている。シ
ールド掘削機１は推進ジャッキ（図示せず）によってト
ンネル覆工27に反力をとって推進する。

【００１７】上記のように構成したシールド掘削機１に
おける掘削土砂の送出口の作用を述べると、シールド掘
削機１のカッタ板２によって掘削された土砂は該カッタ
板２の背面側の土砂取込室３に取り込まれ、スクリュー
コンベア４によって後方に搬送される。スクリューコン
ベア４の排出口６に達した掘削土砂は、ゲート５の開放
によって送出口Ａの漏斗状排土筒８内に定量的に排出さ
れ、漏斗状排土筒８内を掘削土砂により充満させる。

【００１８】スクリューコンベア４の排出口６からはゲ
ート５の開閉毎に一定量の掘削土砂がゴム製漏斗状排土
筒８内に排出されるので、該漏斗状排土筒８内に一旦滞
留した土砂は、次の掘削土砂の排出によって漏斗状排土
筒８の後方側に送られるが、漏斗状排土筒８が後端に向
かって徐々に小径に形成されているから、土砂が漏斗状
排土筒８内に後方に移動するに従って漏斗状排土筒８の
傾斜内面により圧縮され、圧密状態となって該ゴム製漏
斗状排土筒８内に充満する。この場合、漏斗状排土筒８
はその弾性によって拡径するが、拡径するに従って土砂
に対する圧縮力が増大し、圧密状態を維持する。

【００１９】この状態からさらにスクリューコンベア４
の排出口６から一定量の土砂が漏斗状排土筒８内に強制
的に排出されると、その排出力によって漏斗状排土筒８
の小径先端開口部が弾性的に拡径しながら該先端部から
土砂搬送管７の前端開口部側に一定量の圧密土砂を送り
出し、送り出したのち、漏斗状排土筒８の先端小径開口
部はその弾性力によって直ちに一定量、収縮して該開口
端部内の土砂を圧密状態に維持する。

【００２０】一方、漏斗状排土筒８と大径短管９との間
の空隙部12内には高圧空気供給管10を通じてその先端ノ
ズル11から高圧空気が常時送給されており、この高圧空
気は空隙部12内を土砂搬送管７側に向かって流動し、漏
斗状排土筒８の開口部側に送り出された土砂をその空気
圧によって土砂搬送管７内に搬送する。この際、高圧空
気は漏斗状排土筒８の先端開口部内にも流入しようとす
るが、該開口部には土砂が漏斗状排土筒８の弾性収縮力
によって圧密状態で充満しているから、漏斗状排土筒８
の小径開口端はこの圧密土砂により隙間なく閉止され、
高圧空気が漏斗状排土筒８内に逆流するのを阻止する。

【００２１】土砂搬送管７内への土砂の搬送は漏斗状排
土筒８から送り出された土砂量が該土砂搬送管７の開口
断面積を一定割合以上閉止する状態となった時に、土砂
に作用する高圧空気の背圧が大きくなって土砂が高圧空
気により一気に土砂搬送管７内を搬送される。こうし
て、漏斗状排土筒８から送り出された土砂は、一定量ず
つ、高圧空気によって間歇的に土砂搬送管７側に搬送さ
れ、その搬送途上において該土砂搬送管７の適所に設け
られた高圧空気供給管25からの空気流により浮動させら
れながら土砂搬送管７内を後方に向かって搬送される。
土砂搬送管７の後端まで搬送された土砂は、待機してい
るトロ台車20内に投入積載された後、牽引車28によって
発進立坑側に搬出されるものである。

【００２２】なお、以上の実施例においては、高圧空気
供給管10、25は後続台車19に設置している圧縮空気供給
タンク21に接続しているが、後続台車19にコンプレッサ
を搭載してこのコンプレッサにより高圧空気を供給管1
0、25に供給するようにしてもよく、又、発進立坑側か
ら高圧空気を適宜なホースを通じてこれらの供給管10、
25に供給するように構成してもよい。さらに、高圧空気
供給管10、25からの高圧空気の供給は、常時行うことな
く適宜間歇的に供給するように構成しておいてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明のスクリューコンベ
アの掘削土砂送出口の構造によれば、スクリューコンベ
アの排出口に、先端に向かって徐々に小径に形成してな
る漏斗状排土筒の大径側を連結、連通させ、この漏斗状
排土筒の外周に大径短管を配設して該大径短管の一端開
口部をスクリューコンベアの排出口にフランジを介して
気密的に連結すると共に他端開口部を上記土砂搬送管に
連結、連通させ、この土砂搬送管に上記漏斗状排土筒の
小径開口端を臨ませているので、漏斗状排土筒をゴム等
の弾性材料で形成しておくことによってスクリューコン
ベアの排出口から漏斗状排土筒内に送り出された掘削土
砂を、該漏斗状排土筒の弾性力と、先端に向かって小径
となる傾斜内面とによって漏斗状排土筒内で圧縮して圧
密状態に充満させることができると共に、スクリューコ
ンベアから定量的に排出される掘削土砂に応じて該漏斗
状排土筒の小径先端開口部から該先端部を拡径させなが
ら一定量の圧密土砂を土砂搬送管側に送り出すことがで
き、送り出したのちは、小径先端開口部をその弾性復元
力によって収縮して該開口部内の土砂を圧密状態に維持
することができる。

【００２４】さらに、大径短管の周壁に高圧空気供給管
を連結、連通させてその高圧空気供給ノズルを大径短管
と漏斗状排土筒との間の空隙部に臨ませているので、高
圧空気が土砂搬送管側に流動して漏斗状排土筒から土砂
搬送管側に送り出された一定量の土砂に背圧として作用
し、その圧力によって土砂搬送管内に一気に搬出するこ
とができるものであり、また、漏斗状排土筒の先端小径
開口部には土砂が圧密状態に充満しているので、空気が
漏斗状排土筒内に逆流するのを確実に阻止することがで
きて切羽に悪影響を及ぼす虞れもなくなると共に、高圧
空気を搬送すべき土砂に集中的に作用させることができ
て確実な搬出が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクリューコンベアの掘削土砂送出口の縦断側
面図、

【図２】この送出口を設けているシールド掘削機全体の
簡略縦断側面図、

【図３】その背面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ４ スクリューコンベア ６ 排出口 ７ 土砂搬送管 ８ 漏斗状排土筒 ９ 大径短管 10 高圧空気供給管 11 そのノズル 12 空隙部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機によって掘削された土砂
   をスクリューコンベアからトンネル内に配設された空気
   による土砂搬送管内に送り出す送出口であって、スクリ
   ューコンベアの排出口に先端に向かって徐々に小径に形
   成してなる漏斗状排土筒の大径側を連結、連通させ、こ
   の漏斗状排土筒の外周に大径短管を配設して該大径短管
   の一端開口部をスクリューコンベアの排出口にフランジ
   を介して気密的に連結すると共に他端開口部を上記土砂
   搬送管に連結、連通させ、この土砂搬送管に上記漏斗状
   排土筒の小径開口端を臨ませ、さらに、大径短管の周壁
   に高圧空気供給管を連結、連通させてその高圧空気供給
   ノズルを大径短管と漏斗状排土筒との間の空隙部に臨ま
   せていることを特徴とするスクリューコンベアの掘削土
   砂排出口の構造。
2. 【請求項２】 漏斗状排土筒は径方向に弾性的に拡縮自
   在なゴム製漏斗状排土筒であることを特徴とする請求項
   １記載のスクリューコンベアの掘削土砂排出口の構造。