JP3117380B2 - Muddy tunnel excavator - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は泥水式トンネル掘削機に
関し、チャンバー内に空気層を設けたハイドロシールド
掘削機を用いて、掘進中の切羽を常に安定させるように
企図したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a muddy tunnel excavator, and is intended to always stabilize a face during excavation using a hydroshield excavator having an air layer in a chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】泥水式トンネル掘削機として、掘進中の
切羽を安定させるためにチャンバー内に空気層を設けた
ハイドロシールド掘削機がある。図１０に基づいて従来
のハイドロシールド掘削機の構成を説明する。図１０に
は従来のハイドロシールド掘削機の概略構成を示してあ
る。2. Description of the Related Art As a muddy tunnel excavator, there is a hydroshield excavator in which an air layer is provided in a chamber for stabilizing a cutting face during excavation. The configuration of a conventional hydroshield excavator will be described based on FIG. FIG. 10 shows a schematic configuration of a conventional hydroshield excavator.
【０００３】図に示すように、シールド掘削機本体１の
前胴部にはカッタ２が取り付けられており、掘削した泥
土はチャンバー３に入り排泥回路１４を通って排泥され
る。チャンバー３は常に所定の圧力を発生させるように
泥水輸送系で水を供給しつつ掘削泥土を排出するように
なっている。泥水輸送系の泥水供給ラインは図中の調整
槽４からバルブ８までで構成されている。駆動器５で駆
動される送泥ポンプ６は調整槽４中の水を吸い上げ、吸
い上げられた水は送泥回路７を通ってバルブ８を介して
チャンバー３内に供給される。また、泥水輸送系の泥水
排出ラインは図中のバルブ９から泥水処理プラント１５
までで構成されている。掘削した泥土を排出するために
排泥回路１４には複数の排泥ポンプ１１，１３が使用さ
れる。図１０には２台の排泥ポンプ１１，１３を用いた
場合を示しているが、掘進長に応じて排泥ポンプ１１，
１３の台数は調整される。排泥ポンプ１１，１３はそれ
ぞれ駆動器１０，１２で駆動され、バルブ９を通った掘
削泥土は排泥回路１４中を流れ泥水処理プラント１５に
送られる。泥水処理プラント１５では、掘削土と水とを
分離する処理が行われ、分離された水は再び調整槽４で
再利用される。[0003] As shown in the figure, a cutter 2 is attached to the front body of the shield excavator body 1, and excavated mud enters the chamber 3 and is discharged through a mud discharging circuit 14. The chamber 3 discharges excavated mud while supplying water in a muddy water transport system so as to always generate a predetermined pressure. The muddy water supply line of the muddy water transport system is composed of a regulating tank 4 to a valve 8 in the figure. A mud pump 6 driven by a driver 5 sucks up water in the adjusting tank 4, and the sucked up water is supplied to the chamber 3 through a mud feeding circuit 7 via a valve 8. The muddy water discharge line of the muddy water transport system is connected to the muddy water treatment plant 15 by the valve 9 in the figure.
It consists of up to. A plurality of sludge pumps 11 and 13 are used in the sludge discharge circuit 14 to discharge the excavated mud. FIG. 10 shows a case in which two sludge pumps 11 and 13 are used.
13 are adjusted. The sludge pumps 11 and 13 are driven by drivers 10 and 12, respectively, and the excavated mud that has passed through the valve 9 flows through a sludge circuit 14 and is sent to a sludge treatment plant 15. In the muddy water treatment plant 15, a process for separating excavated soil and water is performed, and the separated water is reused in the adjustment tank 4 again.
【０００４】地上には中央監視装置１６と制御装置１７
が設けられ、中央監視装置１６は泥水輸送系の状態を常
に監視するものであり、異常があれば警報等を出力す
る。制御装置１７にはチャンバー３内に設けられた圧力
センサ１９の検出値が入力されると共に排泥回路１４に
設けられた流量センサ２０の検出値が入力される。制御
装置１７はこの入力情報に基づいて、チャンバー３内の
圧力が一定になるように駆動器５の回転数即ち送泥ポン
プ６の回転数を操作して送泥ポンプ６の流量を調整しす
ると共に、排泥量が一定になるように駆動器１０，１２
の回転数即ち排泥ポンプ１１，１３の回転数を操作して
排泥ポンプ１１，１３の流量を調整する。尚、図中の符
号で１８は緊急圧抜き弁である。On the ground, a central monitoring device 16 and a control device 17
The central monitoring device 16 constantly monitors the state of the muddy water transport system, and outputs an alarm or the like when there is an abnormality. The detection value of the pressure sensor 19 provided in the chamber 3 and the detection value of the flow rate sensor 20 provided in the sludge discharge circuit 14 are input to the control device 17. The controller 17 adjusts the flow rate of the mud pump 6 by operating the rotation speed of the driver 5, that is, the rotation speed of the mud pump 6 based on the input information so that the pressure in the chamber 3 becomes constant. At the same time, the driving units 10 and 12 are controlled so that the amount of sludge is constant.
The number of rotations of the sludge pumps 11 and 13 is operated to adjust the flow rate of the sludge pumps 11 and 13. Reference numeral 18 in the drawing denotes an emergency pressure relief valve.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図１０でに示したハイ
ドロシールド掘削機では、切羽圧を一定にするように送
泥ポンプ６の送泥量を操作し、排泥量を一定にするよう
に排泥ポンプ１１，１３の排泥量を操作していたが、チ
ャンバー３に泥水を充満させた状態で上記操作を行って
いるため、次に示す問題があった。In the hydroshield excavator shown in FIG. 10, the amount of sludge of the sludge pump 6 is controlled so as to keep the face pressure constant, and the amount of sludge discharged is made constant. Although the amount of sludge discharged from the sludge pumps 11 and 13 has been operated, since the above operation is performed in a state where the chamber 3 is filled with muddy water, there are the following problems.
【０００６】切羽圧を一定に保つためには、送泥量と排
泥量とでチャンバー３内の流量バランスを一定に保つ必
要があるが、掘削中にはこの流量バランスを崩す外乱要
素が必ず存在する。このため、外乱によりチャンバー３
内に過剰の泥水が入ったり、不足することになってい
た。また、排泥回路１４が掘削泥土中の岩等により閉塞
することがあるがこの場合も排泥量が不足しチャンバー
３内の流量バランスが崩れることになっていた。更に、
チャンバー３を泥水で充満させる従来のハイドロシール
ド掘削機では、外乱で生じる流量変化に対しチャンバー
３の圧力変化が敏感になり、切羽圧を一定にするために
送泥ポンプ６からの供給水を制御しても、過渡的な圧力
変化が生じてしまっていた。In order to maintain a constant face pressure, it is necessary to maintain a constant flow rate balance in the chamber 3 between the amount of mud feeding and the amount of mud discharge. Exists. For this reason, chamber 3
There was excess mud inside or shortage. Further, the sludge discharge circuit 14 may be blocked by rocks in the excavated mud, but in this case, too, the amount of sludge is insufficient, and the flow rate balance in the chamber 3 is broken. Furthermore,
In the conventional hydroshield excavator in which the chamber 3 is filled with muddy water, the pressure change in the chamber 3 becomes sensitive to the flow rate change caused by disturbance, and the supply water from the mud pump 6 is controlled to keep the face pressure constant. Even so, a transient pressure change had occurred.
【０００７】図１１には、上述したハイドロシールド掘
削機の泥水輸送系において、定常掘進中に外部からチャ
ンバー３内に強制的に泥水をステップ入力させた場合の
シミュレーション結果を示してある。図に示すように、
最初約2kgf/cm2であった切羽圧が一瞬約4kgf/cm2まで上
昇している。切羽圧を一定に保つために送泥ポンプ６の
回転数を操作することで（図１１の場合回転数を低下さ
せている）、徐々に切羽圧が初期の状態に戻っている
が、外乱に対してチャンバー３の圧力変化が敏感にな
り、切羽圧を一定に保つことが困難になっている。FIG. 11 shows a simulation result in the case where the muddy water is forcibly input into the chamber 3 from the outside during the steady excavation in the muddy water transport system of the above-mentioned hydroshield excavator. As shown in the figure,
The face pressure, which was initially about 2 kgf / cm 2 , instantaneously rises to about 4 kgf / cm 2 . By manipulating the rotation speed of the mud feed pump 6 to keep the face pressure constant (the rotation speed is reduced in FIG. 11), the face pressure gradually returns to the initial state. On the other hand, the pressure change in the chamber 3 becomes sensitive, and it is difficult to keep the face pressure constant.
【０００８】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、チャンバー内の空気や泥水の圧力状態を一定に保つ
ことができる泥水式トンネル掘削器を提供し、もって掘
進中の切羽圧を常に安定させることを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a muddy tunnel excavator capable of maintaining a constant pressure of air or muddy water in a chamber, thereby constantly stabilizing the face pressure during excavation. The purpose is to let them.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の泥水式トンネル掘削機は、前胴に設けられた
チャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行して仕切板
を設け、前記チャンバー内に空気を封入すると共に、前
記チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプ
を設け、前記チャンバー内に泥水層と空気層とを形成し
て掘削中における切羽圧を一定に保つ泥水式トンネル掘
削機において、前記空気層の空気圧を検出する圧力セン
サを前記チャンバー内に設ける一方、空気圧設定値と前
記圧力センサからの圧力値との差が入力されると共に該
差に基づいて空気圧が所定の値を維持する状態の回転数
操作量を設定して前記泥水供給用送泥ポンプに出力する
補償器を備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, a muddy tunnel excavator of the present invention is provided on a front body.
Partition plate parallel to bulkhead, which is the partition of the chamber
And air is sealed in the chamber, and
Mud feed pump for supplying mud into the chamber
And forming a muddy water layer and an air layer in the chamber.
Mud tunnel excavation to keep face pressure constant during drilling
A pressure sensor for detecting an air pressure of the air layer in the cutting machine;
While the air pressure is set in the chamber,
The difference from the pressure value from the pressure sensor is input and the
Number of rotations at which air pressure maintains a predetermined value based on the difference
Set the manipulated variable and output to the muddy water supply mud pump
It is characterized by having a compensator.
【００１０】そして、泥水式トンネル掘削機は、前胴に
設けられたチャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行
して仕切板を設け、前記チャンバー内に空気を封入する
と共に、前記チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用
送泥ポンプを設け、前記チャンバー内に泥水層と空気層
とを形成して掘削中における切羽圧を一定に保つ泥水式
トンネル掘削機において、前記空気層と前記泥水層との
境界である水面のレベルを検出するレベルセンサを前記
チャンバー内に設け、水面レベル設定値と前記レベルセ
ンサからのレベル値との差が入力されると共に該差に基
づいて水面のレベルが所定の値を維持する状態の回転数
操作量を設定して前記泥水供給用送泥ポンプに出力する
補償器を備えたことを特徴とする。 The muddy tunnel excavator is mounted on the front fuselage.
Parallel to the bulkhead, which is the partition of the chamber provided
And a partition plate is provided, and air is sealed in the chamber.
For supplying muddy water into the chamber
A mud pump is provided, and a muddy water layer and an air layer
Mud type that keeps face pressure constant during excavation
In a tunnel excavator, the air layer and the muddy water layer
The level sensor for detecting the level of the water surface as the boundary is
Set in the chamber, and set the water level
The difference from the level value from the sensor is input and based on the difference.
The rotation speed at which the water surface level is maintained at a predetermined value
Set the manipulated variable and output to the muddy water supply mud pump
It is characterized by having a compensator.
【００１１】また、泥水式トンネル掘削機は、前胴に設
けられたチャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行し
て仕切板を設け、前記チャンバー内に空気を封入すると
共に該チャンバー内に泥水を供給し、前記チャンバー内
に泥水層と空気層とを形成して掘削中における切羽圧を
一定に保つ泥水式トンネル掘削機において、前記チャン
バー内に空気を供給する空気圧縮器もしくは空気圧縮器
とアキュムレータを設け、前記チャンバー内から空気を
排出する空気排出経路を設け、空気の供給操作を行う空
気供給弁を備える一方、前記空気排出経路に空気の排出
操作を行う空気排出弁を設け、前記空気層の空気圧を検
出する圧力センサを前記チャンバー内に設け、前記圧力
センサによる空気圧の検出値が所定の値以下の場合に前
記空気供給弁を開操作すると共に該圧力センサによる空
気圧の検出値がが所定値以上の場合に前記空気排出弁を
開操作して前記チャンバー内の空気圧を常に所定の圧力
に維持する制御装置を備えたことを特徴とする。 Further, mud water type tunneling machine is parallel to the bulkhead is a chamber partition wall provided in the front torso of the partition plate provided, the muddy water into the chamber with encapsulating air into the chamber In a muddy tunnel excavator for supplying and forming a muddy layer and an air layer in the chamber to maintain a constant face pressure during excavation, an air compressor or an air compressor and an accumulator for supplying air to the chamber And an air discharge path for discharging air from the chamber is provided, and an air supply valve for performing an air supply operation is provided, while an air discharge valve for performing an air discharge operation is provided for the air discharge path, and the air layer is provided. A pressure sensor for detecting the air pressure of the air is provided in the chamber, and when the detected value of the air pressure by the pressure sensor is equal to or less than a predetermined value, the air supply valve is opened. And a control device for opening the air discharge valve when the detected value of the air pressure by the pressure sensor is equal to or more than a predetermined value and constantly maintaining the air pressure in the chamber at a predetermined pressure. I do.
【００１２】また、泥水式トンネル掘削機は、前胴に設
けられたチャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行し
て仕切板を設け、前記チャンバー内に空気を封入すると
共に、前記チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用送
泥ポンプを設け、前記チャンバー内に泥水層と空気層と
を形成して掘削中における切羽圧を一定に保つ泥水式ト
ンネル掘削機において、前記チャンバー内に空気を供給
する空気圧縮器もしくは空気圧縮器とアキュムレータを
設け、前記チャンバー内から空気を排出する空気排出経
路を設け、空気の供給操作を行う空気供給弁を備えると
共に、前記空気排出経路に空気の排出操作を行う空気排
出弁を設け、前記空気層の空気圧を検出する圧力センサ
を前記チャンバー内に設け、前記圧力センサによる空気
圧の検出値が所定の値以下の場合に前記空気供給弁を開
操作すると共に該圧力センサによる空気圧の検出値がが
所定値以上の場合に前記空気排出弁を開操作して前記チ
ャンバー内の空気圧を常に所定の圧力に維持する制御装
置を備え、更に、前記空気層と前記泥水層との境界であ
る水面のレベルを検出するレベルセンサを前記チャンバ
ー内に設ける一方、前記レベルセンサによるレベル値が
許容上限値以上の場合に前記泥水供給用送泥ポンプの回
転数を減少させると共に前記レベルセンサによるレベル
値が許容下限値以下の場合に前記泥水供給用送泥ポンプ
の回転数を増加させて水面レベルを所定の範囲に維持す
る送泥制御装置を備えたことを特徴とする。 Further, mud water type tunneling machine is parallel to the bulkhead is a chamber partition wall provided in the front torso of the partition plate provided, with enclosed air into the chamber, muddy water into the chamber A mud pump for supplying mud, and a mud tunnel excavator that forms a mud layer and an air layer in the chamber to maintain a constant face pressure during excavation, and supplies air into the chamber. An air compressor or an air compressor and an accumulator are provided, an air discharge path for discharging air from the chamber is provided, an air supply valve for supplying air is provided, and an air discharge operation is performed for the air discharge path. An air discharge valve is provided, a pressure sensor for detecting the air pressure of the air layer is provided in the chamber, and a detection value of the air pressure by the pressure sensor is predetermined. When the pressure is equal to or less than the predetermined value, the air supply valve is opened, and when the detected value of the air pressure by the pressure sensor is equal to or more than a predetermined value, the air discharge valve is opened to always maintain the air pressure in the chamber at a predetermined pressure. A control device for maintaining, furthermore, a level sensor for detecting a level of a water surface which is a boundary between the air layer and the muddy water layer is provided in the chamber, while a level value by the level sensor is equal to or more than an allowable upper limit value. In the case where the rotational speed of the muddy water supply mud pump is reduced and the level value obtained by the level sensor is equal to or less than the allowable lower limit, the rotational speed of the muddy water supply mud pump is increased to bring the water level to a predetermined range. It is characterized by having a mud feed control device for maintaining.
【００１３】また、泥水式トンネル掘削機は、前胴に設
けられたチャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行し
て仕切板を設け、前記チャンバー内に空気を封入すると
共に該チャンバー内に泥水を供給する一方、前記チャン
バー内の泥水を排出する泥水排出用排泥ポンプを設け、
前記チャンバー内に泥水層と空気層とを形成して掘削中
における切羽圧を一定に保つ泥水式トンネル掘削機にお
いて、泥水排出経路に排泥量を検出する流量検出器を設
け、排泥量設定値と前記流量検出器からの値との差が入
力されると共に該差に基づいて排泥量が所定の値を維持
する状態の回転数操作量を設定して前記泥水排出用の排
泥ポンプに出力する補償器を備えたことを特徴とする。 Further, mud water type tunneling machine is parallel to the bulkhead is a chamber partition wall provided in the front torso of the partition plate provided, the muddy water into the chamber with encapsulating air into the chamber A muddy water discharge pump for discharging the muddy water in the chamber while supplying is provided.
In a muddy tunnel excavator that forms a muddy layer and an air layer in the chamber and keeps the face pressure during excavation constant, a flow rate detector for detecting the amount of muddy drain is provided in a muddy discharge path, and the amount of muddy drain is set. A difference between the value and the value from the flow rate detector is input, and based on the difference, a rotation speed operation amount in a state where the amount of sludge is maintained at a predetermined value is set, and the sludge pump for discharging muddy water is set. And a compensator for outputting to the compensator.
【００１４】また、泥水式トンネル掘削機は、前胴に設
けられたチャンバーの隔壁であるバルクヘッドに平行し
て仕切板を設け、前記チャンバー内に空気を封入し、前
記チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプ
を設けると共に、前記チャンバー内の泥水を排出する泥
水排出用排泥ポンプを設け、前記チャンバー内に泥水層
と空気層とを形成して掘削中における切羽圧を一定に保
つ泥水式トンネル掘削機において、上述した送泥系を適
用して泥水を供給し、上述した排泥系を適用して泥水を
排出することを特徴とする。 Further, mud water type tunneling machine is parallel to the bulkhead is a chamber partition wall provided in the front torso of the partition plate provided, the air enclosed in the chamber, the muddy water into the chamber A mud feed pump for supplying mud is supplied, and a mud discharge pump for discharging mud in the chamber is provided, and a mud layer and an air layer are formed in the chamber to keep the face pressure during excavation constant. suitable in mud type tunneling machine, the Okudoro system described above to maintain the
To supply muddy water, and apply muddy water as described above to apply muddy water.
It is characterized by discharging .
【００１５】[0015]
【作用】本発明によると、空気層の空気圧を圧力センサ
によって検出し、空気圧が所定の値を維持するように、
空気圧設定値と圧力センサセンサからの圧力値との差を
補償器に入力し、この差に基づいて回転数操作量を設定
して補償器の出力を泥水供給用送泥ポンプの回転数操作
量とする。 According to the present invention, the air pressure of the air layer is determined by a pressure sensor.
, So that the air pressure maintains a predetermined value,
The difference between the air pressure setting value and the pressure value from the pressure sensor
Input to the compensator and set the rotational speed manipulated variable based on this difference
The output of the compensator to control the rotation speed of the mud pump for muddy water supply
Amount.
【００１６】そして、チャンバー内の空気層と泥水層と
の境界である水面のレベルをレベルセンサによって検出
し、水面レベルが所定の値を維持するように、水面レベ
ル設定値とレベルセンサからのレベル値との差を補償器
に入力し、この差に基づいて回転数操作量を設定して補
償器の出力を泥水供給用送泥ポンプの回転数操作量とす
る。Then, the level sensor detects the level of the water surface, which is the boundary between the air layer and the muddy water layer in the chamber, and sets the water surface level and the level from the level sensor so that the water surface level maintains a predetermined value. The difference from the value is input to the compensator, and the rotational speed operation amount is set based on the difference, and the output of the compensator is used as the rotational speed operation amount of the muddy water supply mud pump.
【００１７】また、空気層の空気圧を圧力センサによっ
て検出し、空気圧が所定の値以下の場合には空気供給弁
を開操作して空気圧縮機もしくはアキュムレータから空
気を供給し、空気圧が所定値以上に場合には空気排出弁
を開操作して空気排出経路に空気を排出し、空気圧が常
に所定の圧力を維持するようにする。The air pressure in the air layer is detected by a pressure sensor. If the air pressure is lower than a predetermined value, the air supply valve is opened to supply air from an air compressor or an accumulator. In this case, the air discharge valve is opened to discharge the air to the air discharge path so that the air pressure always maintains a predetermined pressure.
【００１８】また、空気層の空気圧を圧力センサによっ
て検出し、空気圧が所定の値以下の場合には空気供給弁
を開操作して空気圧縮機もしくはアキュムレータから空
気を供給し、空気圧が所定値以上に場合には空気排出弁
を開操作して空気排出経路に空気を排出し、空気圧が常
に所定の圧力を維持するようにし、更に水面のレベルを
レベルセンサによって検出し、水面のレベルが許容上限
値以上になった場合泥水供給用送泥ポンプの回転数を減
少させ、水面レベルが許容下限値以下になった場合送泥
ポンプの回転数を増加させ、水面レベルが所定の範囲を
維持するようにする。The air pressure in the air layer is detected by a pressure sensor. If the air pressure is lower than a predetermined value, the air supply valve is opened to supply air from an air compressor or an accumulator. In this case, open the air discharge valve to discharge air to the air discharge path, always keep the air pressure at the specified pressure, and detect the water level by the level sensor, and the water level is the allowable upper limit. If the water level is equal to or more than the minimum value, reduce the rotation speed of the mud supply mud pump.If the water level falls below the lower limit, increase the rotation number of the mud pump to maintain the water level within a predetermined range. To
【００１９】また、泥水排出経路の排泥量を流量検出器
によって検出し、排泥量が所定の値を維持するように、
排泥量設定値と流量検出器からの値との差を補償器に入
力し、この差に基づいて回転数操作量を設定して補償器
の出力を泥水排出用排泥ポンプの回転数操作量とする。 Further, the waste sludge of mud discharge path detected by the flow detector, as the waste sludge amount to maintain a predetermined value,
The difference between the set amount of sludge and the value from the flow rate detector is input to the compensator, and based on this difference, the rotational speed operation amount is set, and the output of the compensator is operated to control the rotational speed of the sludge discharge mud pump Amount.
【００２０】また、泥水を供給する送泥系は上述したも
のを適用して泥水供給用送泥ポンプの回転数もしくは空
気層の空気圧を調整し、泥水を排出する排泥系は上述し
たものを適用して泥水排出用排泥ポンプの回転数を調整
し、チャンバー内の空気や泥水の圧力状態を一定に保
つ。[0020] In addition, Okudoro system to supply the mud was also above
By applying to adjust the air pressure of the rotational speed or air layer of mud supply Okudoro pump, waste mud system for discharging the mud above
By adjusting the rotation speed of the mud discharge pump for mud discharge by applying the pressure, the pressure state of the air or mud in the chamber is kept constant.
【００２１】[0021]
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１には
泥水式トンネル掘削機における泥水輸送系の全体構成を
示す第一の実施例、図５には本発明の泥水式トンネル掘
削機における泥水輸送系の全体構成を示す第二の実施
例、図７には泥水式トンネル掘削機における泥水輸送系
の全体構成を示す第三の実施例を示してある。また、図
２、図３、図６、図８には各実施例における制御装置内
に格納された制御部を示してあり、図９には泥水式トン
ネル掘削機の一例としてのハイドロシールド掘削機の外
観を示してある。尚、図１０に示した部材と同一部材に
は同一符号を付して重複する説明は省略してある。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a first embodiment of a muddy water transport system in a muddy tunnel excavator, and FIG. 5 shows a muddy tunnel excavator of the present invention .
FIG. 7 shows a muddy water transport system in a muddy tunnel excavator according to a second embodiment of the present invention.
A third embodiment showing the overall configuration of the third embodiment is shown. 2, 3, 6, and 8 show a control unit stored in the control device in each embodiment. FIG. 9 shows a hydroshield excavator as an example of a muddy tunnel excavator. Is shown. The same members as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.
【００２２】先ず、図９に基づいてハイドロシールド掘
削機の構成を説明する。図に示すように、ハイドロシー
ルド掘削機はチャンバー３の中に仕切板３０を設け、バ
ルクヘッド４２と仕切板３０との間に空気を封入する空
気室４１を備え、泥水４０と空気室４１との２層構造を
なしたものである。カッタ２で掘削した泥土は仕切板３
０下部の隙間を通って後述する排泥管より排出される。First, the configuration of the hydroshield excavator will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the hydroshield excavator is provided with a partition plate 30 in the chamber 3 and provided with an air chamber 41 for sealing air between the bulkhead 42 and the partition plate 30. This has a two-layer structure. Mud excavated by cutter 2
0 It is discharged from a drain pipe described later through a gap at the lower part.
【００２３】図１乃至図３に基づいて第一の実施例を説
明する。図１に示すように、ハイドロシールド掘削機の
チャンバー３には仕切板３０が設けられ、空気室４１と
泥水との境界である水面のレベルを検出するレベルセン
サ３１が設けられている。制御装置１７は、レベルセン
サ３１の検出値と排泥回路１４に設けられた流量センサ
２０からの検出値とが入力され、送泥ポンプ６を駆動す
る駆動器５の回転数指令（送泥ポンプ６の回転数指令）
及び排泥ポンプ１１を駆動する駆動器１０の回転数指令
（排泥ポンプ１１の回転数指令）を出力する。尚、図１
において、２台の排泥ポンプ１１，１３を用いた場合を
示しているが掘進長に応じて排泥ポンプ１１，１３の台
数は調整される。以下、単に排泥ポンプ１１として説明
する。The first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a partition plate 30 is provided in the chamber 3 of the hydroshield excavator, and a level sensor 31 for detecting a level of a water surface which is a boundary between the air chamber 41 and the muddy water is provided. The control device 17 receives the detection value of the level sensor 31 and the detection value of the flow rate sensor 20 provided in the sludge discharge circuit 14, and receives a rotation speed command (the sludge pump) of the driver 5 for driving the sludge pump 6. 6 rotation speed command)
And the rotation speed command of the drive 10 which drives the sludge pump 11 (the rotation speed command of the sludge pump 11) is output. FIG.
2 shows a case where two sludge pumps 11 and 13 are used, but the number of sludge pumps 11 and 13 is adjusted according to the excavation length. Hereinafter, it will be described simply as the sludge pump 11.
【００２４】図２、図３は制御装置１７に格納された制
御部を示したものであり、図２が送泥ポンプ６の回転数
を操作する制御部であり、図３が排泥ポンプ１１の回転
数を操作する制御部である。FIGS. 2 and 3 show a control unit stored in the control device 17, FIG. 2 shows a control unit for operating the rotation speed of the mud pump 6, and FIG. Is a control unit for operating the number of rotations.
【００２５】図２に示すように、水面レベル設定値101
とレベルセンサ３１からの検出値である実水面レベル10
2 との偏差を加算器103 で求め、上記偏差を不感帯を持
つ関数104 に入力する。関数104 からの値は補償部（補
償器）105 に入力される。補償部105 の出力は送泥ポン
プ６の回転数修正量106 である。回転数修正量106 は送
泥ポンプ６の初期回転数107 と加算器108 で加算され、
加算値が送泥ポンプ６の回転数指令値109 となる。 As shown in FIG. 2, the water level setting value 101
And the actual water level 10 which is the detection value from the level sensor 31
The deviation from 2 is obtained by an adder 103, and the deviation is input to a function 104 having a dead zone. The value from the function 104 is input to a compensator (compensator) 105. The output of the compensator 105 is the rotational speed correction amount 106 of the mud pump 6. The rotation speed correction amount 106 is added to the initial rotation speed 107 of the mud pump 6 by an adder 108,
Addition value that Do and the rotation speed command value 109 of Okudoro pump 6.
【００２６】図３に示すように、排泥流量設定値111 と
流量センサ２０からの検出値である実排泥流量112 との
偏差を加算器113 で求め、偏差を不感帯を持つ関数114
に入力する。関数114 からの値は補償部（補償器）115
に入力される。補償部115 の出力は排泥ポンプ１１の回
転数修正量116 である。回転数修正量116 は排泥ポンプ
１１の初期回転数117 と加算器118 で加算され、加算値
が排泥ポンプ１１の回転数指令値119 となる。 As shown in FIG. 3, a deviation between a set value 111 of the sludge flow and an actual sludge flow 112 detected by the flow sensor 20 is obtained by an adder 113, and the difference is a function 114 having a dead zone.
To enter. The value from the function 114 is the compensation unit (compensator) 115
Is input to The output of the compensator 115 is the rotational speed correction amount 116 of the sludge pump 11. Rotational speed correction amount 116 are added by an initial rotation speed 117 and the adder 118 of the waste sludge pump 11, the addition value that Do and the rotation speed command value 119 of the waste sludge pump 11.
【００２７】上述した関数104,114 に不感帯を設けたの
は微少の制御誤差に対しては送泥ポンプ６及び排泥ポン
プ１１の回転数を制御しないためのものである。正常な
掘進であっても水面レベル、排泥流量とも常に微少変動
しており、この微少変動に対していたずらに回転数を操
作しないために、不感帯を持つ関数104,114 を設けてい
る。尚、不感帯幅をゼロにすれば不感帯のない制御部に
なる。また、図２、図３中の初期回転数107,117 は掘進
状況に応じて調整されるものである。The reason why the dead zones are provided in the functions 104 and 114 is that the rotation speeds of the sludge pump 6 and the sludge pump 11 are not controlled for a small control error. Even in a normal excavation, the water level and the flow rate of the sludge constantly fluctuate minutely, and the functions 104 and 114 having dead zones are provided in order to not operate the rotation speed unnecessarily in response to the minute fluctuation. If the dead zone width is set to zero, the control unit has no dead zone. The initial rotational speeds 107 and 117 in FIGS. 2 and 3 are adjusted according to the excavation state.
【００２８】上述したハイドロシールド掘削機（図１乃
至図３）の作用について説明する。チャンバー３内の泥
水の流量バランスが崩れると水面レベルが変化すること
になる。即ち、排泥回路１４の閉塞等の外乱によりチャ
ンバー３内の泥水が増加すると水面レベルが上昇し、逸
水等の外乱により泥水が減少すると水面レベルが降下す
ることになる。しかし、水面レベルの変化はいわゆるエ
アークッション作用となり、また空気の圧力は急激に変
化しないため、流量バランスが崩れても切羽圧の変化は
少ない。The operation of the above-described hydroshield excavator (FIGS. 1 to 3) will be described. If the flow rate balance of the muddy water in the chamber 3 is lost, the water surface level will change. That is, if the muddy water in the chamber 3 increases due to disturbance such as blockage of the muddy water circuit 14, the water surface level rises, and if the muddy water decreases due to disturbance such as lost water, the water surface level falls. However, the change in the water surface level has a so-called air cushion effect, and the pressure of the air does not change abruptly. Therefore, even if the flow rate balance is lost, the change in the face pressure is small.
【００２９】図２に示した制御部を用いることにより、
水面レベルを一定に保つように送泥ポンプ６の回転数を
操作するため、更に切羽圧の変化を小さくすることが可
能となる。図２に示した制御部は、水面レベルを所定の
設定値101 或いは誤差範囲に納める作用を持ち、加算器
103 で得られる水面レベルの偏差が関数104 中の不感帯
幅以内になるように送泥ポンプ６の回転数を操作する。
図中の補償部105 は比例定数、積分器、微分器等で構成
され、比例動作Ｐ、積分動作Ｉ及び微分動作Ｄの３つの
制御動作の組み合わせによって比例、積分及び微分の３
動作を行わせるようにした、いわゆるＰＩＤ制御で構成
されている。By using the control unit shown in FIG. 2,
Since the rotation speed of the mud feed pump 6 is controlled so as to keep the water level constant, it is possible to further reduce the change in the face pressure. The control unit shown in FIG. 2 has an operation of keeping the water level within a predetermined set value 101 or an error range.
The rotation speed of the mud pump 6 is controlled so that the deviation of the water level obtained in the step 103 is within the dead zone width in the function 104.
A compensating unit 105 in the figure is composed of a proportional constant, an integrator, a differentiator, and the like.
The operation is performed by so-called PID control.
【００３０】補償部105 は制御偏差を減少させる作用を
持つものであり、その作用を持つ構成であればよい。例
えば、図２において実水面レベル102 が水面レベル設定
101より大きく且つその偏差が関数104 中の不感帯幅よ
り大きい場合、補償部105 の出力である回転数修正量10
6 は負の値となり、加算器108 で初期回転数107 と修正
量106 とを加算するため、送泥ポンプ６の回転数は初期
回転数107 より小さくなる。即ち、チャンバー３内に供
給される送泥量が減少するため次第に実水面レベル102
は降下するようになる。逆に他の外乱により実水面レベ
ル102 が低下すると、送泥ポンプ６からの供給量が増加
することになる。The compensator 105 has the function of reducing the control deviation, and any structure having that function can be used. For example, in FIG. 2, the actual water level 102 is the water level setting.
If the difference is larger than 101 and the deviation is larger than the dead zone width in the function 104, the rotation speed correction amount 10
6 becomes a negative value, and the adder 108 adds the initial rotational speed 107 and the correction amount 106, so that the rotational speed of the mud pump 6 becomes smaller than the initial rotational speed 107. That is, since the amount of mud supplied into the chamber 3 decreases, the actual water level 102
Comes to descend. Conversely, when the actual water level 102 decreases due to another disturbance, the supply amount from the mud pump 6 increases.
【００３１】図３は排泥流量を所定の設定値或いは誤差
範囲に納める作用を持つ。制御部の構成は図２で示した
制御部と同じであるが、入力値として排泥流量設定値11
1 と実排泥流量112 を用い、出力は排泥ポンプ１１の回
転数指令となる。例えば、図３において実排泥流量112
が排泥流量設定値111 より大きく且つその偏差が関数11
4 中の不感帯幅より大きい場合、補償部115 の出力であ
る回転数修正量116 は負の値となり、加算器118 で初期
回転数117 と修正量116 とを加算するため、排泥ポンプ
１１の回転数は初期回転数117 より小さくなる。即ち、
排泥量が減少するため次第に実排泥流量112 は減少する
ことになる。FIG. 3 has the function of keeping the sludge flow rate within a predetermined set value or error range. The configuration of the control unit is the same as that of the control unit shown in FIG.
Using 1 and the actual sludge flow rate 112, the output is a rotation speed command of the sludge pump 11. For example, in FIG.
Is greater than the set sludge flow rate 111 and the deviation is
4, the rotation speed correction amount 116 output from the compensator 115 has a negative value, and the adder 118 adds the initial rotation speed 117 and the correction amount 116. The rotation speed becomes smaller than the initial rotation speed 117. That is,
As the amount of sludge decreases, the actual amount 112 of sludge gradually decreases.
【００３２】図４には図２、図３で示した制御部による
図１１と同様の条件のシミュレーション結果を示してあ
る。図に示すように、切羽圧の変化は0.1kgf/cm2程度の
変化に納まっている。水面レベルの偏差が増加している
ため、送泥ポンプ６の回転数が減少し、次第に偏差はゼ
ロになっていることが判る。FIG. 4 shows a simulation result of the control unit shown in FIGS. 2 and 3 under the same conditions as in FIG. As shown in the figure, the change in the face pressure is within about 0.1 kgf / cm 2 . Since the deviation of the water surface level is increasing, it can be seen that the rotation speed of the mud pump 6 decreases and the deviation gradually becomes zero.
【００３３】次に図５、図６に基づいて本発明の実施例
を説明する。図５において、図１と異なるのはレベルセ
ンサ３１の代わりに空気の圧力を検出する圧力センサ３
２を設けた点である。図６は制御装置１７に格納された
制御部を示したものであり、空気圧を基に送泥ポンプ６
の回転数を操作する制御部である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is different from FIG. 1 in that a pressure sensor 3 for detecting the pressure of air instead of the level sensor 31 is used.
2 Ru der point provided with a. FIG. 6 shows a control unit stored in the control device 17, and the mud pump 6 is controlled based on air pressure.
Is a control unit for operating the number of rotations.
【００３４】図６に示したように、空気圧設定値121 と
圧力センサ３２からの検出値である実空気圧122 との偏
差を加算器123 で求め、偏差を不感帯を持つ関数124 に
入力する。関数124 からの値は補償部125 に入力され
る。補償部125 の出力は送泥ポンプ６の回転数修正量12
6 である。回転数修正量126 は送泥ポンプ６の初期回転
数127 と、加算器128 で加算され、加算値が送泥ポンプ
６の回転数指令値129 となる。関数124 は前述したよう
に不感帯をゼロにすれば上記関数の無い制御部にするこ
とができる。空気室４１を密閉状態にすれば、空気圧が
一定の時、水面レベルが一定になる、という特性を持つ
ため、図６での作用は図２で示した作用と同様になる。As shown in FIG. 6, the difference between the set air pressure value 121 and the actual air pressure 122 detected by the pressure sensor 32 is determined by an adder 123, and the difference is input to a function 124 having a dead zone. The value from the function 124 is input to the compensation unit 125. The output of the compensation unit 125 is the rotational speed correction amount of the mud pump 6
6 The rotational speed correction amount 126 is added by the adder 128 to the initial rotational speed 127 of the mud pump 6, and the added value becomes the rotational speed command value 129 of the mud pump 6. As described above, the function 124 can be a control unit without the above function by setting the dead zone to zero. When the air chamber 41 is closed, the water level is constant when the air pressure is constant. Therefore, the operation in FIG. 6 is the same as the operation in FIG.
【００３５】例えば、図６において、排泥回路１４の閉
塞等により実空気圧122 が空気圧設定値121 より大きく
且つその偏差が関数124 中の不感帯幅より大きい場合、
補償部125 の出力である回転数修正量126 は負の値とな
り、加算器128 で初期回転数127 と修正量126 とを加算
するため、送泥ポンプ６の回転数は初期回転数127 より
小さくなる。即ち、チャンバー３内に供給される送泥量
が減少するため次第に実空気圧122 は減少するようにな
る。逆に他の外乱により実空気圧122 が低下すると送泥
ポンプ６からの供給量が増加することになる。For example, in FIG. 6, if the actual air pressure 122 is larger than the air pressure set value 121 and the deviation thereof is larger than the dead zone width in the function 124 due to blockage of the muddy circuit 14, etc.
The rotation speed correction amount 126 output from the compensator 125 has a negative value, and the adder 128 adds the initial rotation speed 127 and the correction amount 126. Therefore, the rotation speed of the mud pump 6 is smaller than the initial rotation speed 127. Become. That is, the actual air pressure 122 gradually decreases because the amount of mud supplied to the chamber 3 decreases. Conversely, when the actual air pressure 122 decreases due to another disturbance, the supply amount from the mud pump 6 increases.
【００３６】次に図７、図８に基づいて第三の実施例を
説明する。図７に示した第三の実施例は、圧力センサ３
２で空気圧を検出し、空気室４１に空気圧縮機３３で空
気供給弁３５を介して直接空気を供給し、更に空気排出
弁３６で空気を排出して空気圧を一定に保つものであ
る。また、水面レベルを平均的に所定のレベルに維持す
るためにレベルセンサ３１で水面レベルを検出し、送泥
ポンプ６の回転数を操作する。図８は制御装置１７に格
納された図７に関する制御部のフローチャートを示した
ものである。Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The third embodiment shown in FIG.
2, the air pressure is detected, the air is directly supplied to the air chamber 41 by the air compressor 33 via the air supply valve 35, and the air is discharged by the air discharge valve 36 to keep the air pressure constant.
You. Further, to detect the water level by the level sensor 31 to maintain the water level on average to a predetermined level, it manipulates the rotational speed of the Okudoro pump 6. FIG. 8 shows a flowchart of the control unit related to FIG. 7 stored in the control device 17.
【００３７】図８に示すように、先ず、空気圧偏差判定
器130 で空気設定圧に対し実空気圧に偏差があるかどう
かを判定する。空気圧偏差判定器130 で空気圧の偏差が
あり且つその偏差が負の場合、空気供給部131 に移行す
る。空気供給部131 では空気圧縮機３３及びアキュムレ
ータ３４で空気を供給するために空気供給弁３５を操作
する。アキュムレータ３４を使用するのは空気供給弁３
５の操作時の空気供給の応答性を向上させるためであ
る。空気圧偏差判定器130 の判定で空気圧の偏差があり
且つその偏差が正の場合、空気排出部132 に移行する。
空気排出部132 では空気室４１内の空気を排出するため
の空気排出弁３６を操作する。空気圧偏差判定器130 の
判定で空気圧の偏差がない場合には空気供給弁３５及び
空気排出弁３６の操作は行わない。As shown in FIG. 8, first, the air pressure deviation determiner 130 determines whether or not there is a deviation between the actual air pressure and the set air pressure. If there is a deviation of the air pressure in the air pressure deviation judging unit 130 and the deviation is negative, the flow shifts to the air supply unit 131. In the air supply unit 131, an air supply valve 35 is operated to supply air by the air compressor 33 and the accumulator 34. The air supply valve 3 uses the accumulator 34.
This is for improving the responsiveness of the air supply at the time of the operation of No. 5. If there is a deviation in the air pressure as determined by the air pressure deviation determiner 130 and the deviation is positive, the flow shifts to the air discharge section 132.
The air discharge section 132 operates an air discharge valve 36 for discharging air from the air chamber 41. If the air pressure deviation judging unit 130 judges that there is no air pressure deviation, the air supply valve 35 and the air discharge valve 36 are not operated.
【００３８】次に、水面レベル判定器133 では、空気室
４１の水面レベル偏差が許容範囲内かどうかを判定す
る。前述の空気供給部131 及び空気排出部132 では水面
レベルの如何に関わらず空気圧を制御していたが、この
場合、空気室４１が仕切板３０下部の開口部に達すると
掘削面の切羽に空気が流れ込んでしまう。そのため、水
面レベルを監視し、水面レベル偏差が許容範囲以内にな
るようにしなければならない。水面レベル判定器133 で
偏差が下限値を下回る場合、回転数操作部134 に移行す
る。操作部134 では送泥ポンプ６の回転数を増加させる
操作を行い、送泥ポンプ６からの供給水を増加させ水面
レベルを上昇させるようにする。水面レベル判定器133
で偏差が上限値を上回る場合、回転数操作部135 に移行
する。操作部135 では送泥ポンプ６の回転数を減少させ
る操作を行い、送泥ポンプ６からの供給水を減少させ水
面レベルを降下させ、水面レベルの偏差が常に許容範囲
内を維持するように制御する。Next, the water level determining unit 133 determines whether the water level deviation of the air chamber 41 is within an allowable range. The air supply unit 131 and the air discharge unit 132 control the air pressure irrespective of the water surface level. In this case, when the air chamber 41 reaches the opening at the lower part of the partition plate 30, air is applied to the face of the excavation surface. Will flow in. Therefore, it is necessary to monitor the water level so that the water level deviation is within an allowable range. When the water level judging device 133 determines that the deviation is smaller than the lower limit value, the process proceeds to the rotation speed operation portion 134. The operation unit 134 performs an operation of increasing the number of revolutions of the mud pump 6 to increase the water supply from the mud pump 6 and raise the water level. Water level judge 133
If the deviation exceeds the upper limit value, the process proceeds to the rotation speed operation unit 135. The operation unit 135 performs an operation of reducing the number of revolutions of the mud pump 6, controls the supply water from the mud pump 6 to lower the water level, and controls the deviation of the water level to always maintain within an allowable range. I do.
【００３９】上記実施例では、トンネル掘削機として主
に軟弱地盤を掘削するシールド掘削機を例に挙げて説明
したが、本願発明はこれに限らず、岩盤の掘削を行う掘
削機等他のトンネル掘削機に適用可能である。[0039] In the above SL embodiments have been described by way of shield excavator for excavating a predominantly soft ground as a tunnel excavator as an example, the present invention is not so limited, excavating machine or the like other performing drilling rock Applicable to tunnel excavator.
【００４０】このように、前胴にあるチャンバー３に空
気を封入し、チャンバー３内に泥水層と空気層との２層
構造をなして掘削を行うハイドロシールド掘削機におい
て、上述した実施例では、空気層と泥水層との境界であ
る水面のレベルを一定に保つ制御或いは空気の圧力を一
定に保つ制御を行っているため、排泥管の閉塞、チャン
バー３内の泥水の逸水等の外乱によりチャンバー３内の
流量バランスがくずれても、空気層がいわゆるエアーク
ッションの役割をして空気層と泥水との境界である水面
が変化することになる。また、空気の圧力は急激に変化
しないため、切羽圧の変化も小さい。更に、水面のレベ
ルを一定に保つ制御或いは空気の圧力を一定に保つ制御
を実施しているため、掘進中に生じる外乱に対して更に
切羽圧の変化を小さくすることができ、安定した切羽を
維持しつつ掘進することが可能になる。As described above, in the hydroshield excavator in which the air is sealed in the chamber 3 in the front body and the excavation is performed in the chamber 3 in the two-layer structure of the muddy water layer and the air layer, Since the control for keeping the level of the water surface, which is the boundary between the air layer and the muddy water layer, or the control for keeping the air pressure constant, the blockage of the drainage pipe, the escape of muddy water in the chamber 3, etc. Even if the flow rate balance in the chamber 3 is disrupted by disturbance, the air layer functions as a so-called air cushion, and the water surface, which is the boundary between the air layer and the muddy water, changes. Further, since the pressure of the air does not change rapidly, the change in the face pressure is also small. Furthermore, since the control for maintaining the level of the water surface or the control for maintaining the pressure of the air constant is performed, the change in the face pressure can be further reduced with respect to disturbance generated during excavation, and a stable face can be obtained. It becomes possible to excavate while maintaining.
【００４１】上述したトンネル掘削機は、チャンバー内
に泥水層と空気層との２層構造をを構成し、チャンバー
内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプを設け、水面
のレベルを検出するレベルセンサをチャンバー内に設
け、水面レベル設定値とレベルセンサからのレベル値と
の差が入力されると共に差に基づいて水面のレベルが所
定の値を維持する状態の回転数操作量を設定して泥水供
給用送泥ポンプに出力する補償器を備えたので、水面レ
ベルが所定の値に維持される状態に泥水供給用送泥ポン
プが駆動され、チャンバー内の水面レベルを所定状態に
維持することができる。この結果、掘進中に生じる外乱
でチャンバー内の流量バランスが崩れても常に切羽圧の
変化を小さくすることができるため、安定した切羽を維
持しつつ掘進することが可能になる。The above-described tunnel excavator has a two-layer structure of a muddy water layer and an air layer in the chamber, is provided with a muddy water supply pump for supplying muddy water in the chamber, and detects the level of the water surface. A level sensor is provided in the chamber, and a difference between a water surface level set value and a level value from the level sensor is input, and based on the difference, a rotation speed operation amount in a state where the water surface level maintains a predetermined value is set. The muddy water supply pump is driven to a state where the water level is maintained at a predetermined value because the water level is maintained at a predetermined value, and the water level in the chamber is maintained at a predetermined state. be able to. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【００４２】また、上述したトンネル掘削機は、チャン
バー内に泥水層と空気層との２層構造をを構成し、チャ
ンバー内に空気を供給する空気圧縮器もしくは空気圧縮
器とアキュムレータを設け、チャンバー内から空気を排
出する空気排出経路を設け、空気の供給操作を行う空気
供給弁を備える一方、空気排出経路に空気の排出操作を
行う空気排出弁を設け、空気層の空気圧を検出する圧力
センサをチャンバー内に設け、圧力センサによる空気圧
の検出値が所定の値以下の場合に空気供給弁を開操作す
ると共に圧力センサによる空気圧の検出値がが所定値以
上の場合に空気排出弁を開操作してチャンバー内の空気
圧を常に所定の圧力に維持する制御装置を備えたので、
空気層の空気圧が所定の値に維持される状態に空気供給
弁及び空気排出弁が開操作され、空気層の空気圧を所定
状態に維持することができる。この結果、掘進中に生じ
る外乱でチャンバー内の流量バランスが崩れても常に切
羽圧の変化を小さくすることができるため、安定した切
羽を維持しつつ掘進することが可能になる。The above-described tunnel excavator has a two-layer structure of a muddy water layer and an air layer in a chamber, and is provided with an air compressor for supplying air into the chamber or an air compressor and an accumulator. A pressure sensor for providing an air discharge path for discharging air from the inside and providing an air supply valve for performing an air supply operation, while providing an air discharge valve for performing an air discharge operation in the air discharge path and detecting the air pressure of an air layer The air supply valve is opened when the detected value of air pressure by the pressure sensor is lower than a predetermined value, and the air discharge valve is opened when the detected value of air pressure by the pressure sensor is higher than a predetermined value. And a control device that constantly maintains the air pressure in the chamber at a predetermined pressure,
The air supply valve and the air discharge valve are opened while the air pressure of the air layer is maintained at a predetermined value, and the air pressure of the air layer can be maintained at a predetermined state. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【００４３】また、上述したトンネル掘削機は、チャン
バー内に泥水層と空気層との２層構造をを構成し、チャ
ンバー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプを設
け、チャンバー内に空気を供給する空気圧縮器もしくは
空気圧縮器とアキュムレータを設けると共に、チャンバ
ー内から空気を排出する空気排出経路を設け、空気の供
給操作を行う空気供給弁を備える一方、空気排出経路に
空気の排出操作を行う空気排出弁を設け、空気層の空気
圧を検出する圧力センサをチャンバー内に設け、圧力セ
ンサによる空気圧の検出値が所定の値以下の場合に空気
供給弁を開操作すると共に圧力センサによる空気圧の検
出値がが所定値以上の場合に空気排出弁を開操作してチ
ャンバー内の空気圧を常に所定の圧力に維持する制御装
置を備えたことにより、空気層の空気圧が所定の範囲の
値に維持される状態に空気供給弁及び空気排出弁が開操
作され、空気層の空気圧を所定状態に維持することがで
きる。また、水面のレベルを検出するレベルセンサをチ
ャンバー内に設け、レベルセンサによるレベル値が許容
上限値以上の場合に泥水供給用送泥ポンプの回転数を減
少させると共にレベルセンサによるレベル値が許容下限
値以下の場合に泥水供給用送泥ポンプの回転数を増加さ
せて水面レベルを所定の範囲に維持する送泥制御装置を
備えたことにより、水面レベルが所定の範囲の値に維持
される状態に泥水供給用送泥ポンプが駆動され、チャン
バー内の水面レベルを所定状態に維持することができ
る。この結果、掘進中に生じる外乱でチャンバー内の流
量バランスが崩れても常に切羽圧の変化を小さくするこ
とができるため、安定した切羽を維持しつつ掘進するこ
とが可能になる。The tunnel excavator described above has a two-layer structure of a muddy layer and an air layer in the chamber, a muddy water supply pump for supplying muddy water in the chamber, and an air pump in the chamber. An air compressor or an air compressor and an accumulator for supplying air, an air discharge path for discharging air from the chamber, an air supply valve for supplying air, and an air discharge operation for the air discharge path. A pressure sensor for detecting the air pressure of the air layer is provided in the chamber, and when the air pressure detected by the pressure sensor is less than a predetermined value, the air supply valve is opened and the air pressure is detected by the pressure sensor. A control device that opens the air discharge valve when the detected value of the air is equal to or higher than a predetermined value to constantly maintain the air pressure in the chamber at the predetermined pressure. Can air supply valve in a state where the air pressure of the air layer is maintained at a value within a predetermined range and the air discharge valve is operated to open and maintain the pressure of the air layer in a predetermined state. In addition, a level sensor for detecting the level of the water surface is provided in the chamber, and when the level value of the level sensor is equal to or higher than the allowable upper limit, the rotation speed of the muddy water supply mud pump is reduced and the level value of the level sensor is set to the allowable lower limit. A state in which the water level is maintained at a value within a predetermined range by providing a mud feeding control device that maintains the water level within a predetermined range by increasing the rotation speed of a mud pump for supplying muddy water when the value is equal to or less than the value. The mud feed pump for supplying muddy water is driven to maintain the water level in the chamber at a predetermined state. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【００４４】また、上述したトンネル掘削機は、チャン
バー内に泥水層と空気層との２層構造をを構成し、チャ
ンバー内に空気を封入すると共に該チャンバー内に泥水
を供給する一方、前記チャンバー内の泥水を排出する泥
水排出用排泥ポンプを設け、泥水排出経路に排泥量を検
出する流量検出器を設け、排泥量設定値と流量検出器か
らの値との差が入力されると共に差に基づいて排泥量が
所定の値を維持する状態の回転数操作量を設定して泥水
排出用の排泥ポンプに出力する補償器を備えたことによ
り、排泥量が所定の値に維持される状態に泥水排出用の
排泥ポンプが駆動され、泥水の圧力状態を一定に維持す
ることができる。この結果、掘進中に生じる外乱でチャ
ンバー内の流量バランスが崩れても常に切羽圧の変化を
小さくすることができるため、安定した切羽を維持しつ
つ掘進することが可能になる。The above-described tunnel excavator has a two-layer structure of a muddy layer and an air layer in the chamber, in which air is sealed in the chamber and muddy water is supplied into the chamber. A mud discharge pump for discharging mud inside the mud is provided, and a flow detector for detecting the amount of mud is provided in the mud discharge path, and the difference between the set amount of mud and the value from the flow detector is input. In addition, a compensator that sets the rotation amount operation amount in a state where the amount of sludge maintains a predetermined value based on the difference and outputs the amount to a sludge pump for discharging muddy water is provided, so that the amount of sludge discharge is a predetermined value. The muddy water discharge pump for driving the muddy water is driven in a state where the muddy water is maintained, and the pressure state of the muddy water can be kept constant. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【００４５】また、上述したトンネル掘削機は、泥水を
供給する送泥系は上述したいずれかを適用して泥水供給
用送泥ポンプの回転数もしくは空気層の空気圧を調整
し、泥水を排出する排泥系は上述した排泥系を適用して
泥水排出用排泥ポンプの回転数を調整するようにしたの
で、チャンバー内の空気や泥水の圧力状態を一定に保つ
ことができる。この結果、掘進中に生じる外乱でチャン
バー内の流量バランスが崩れても常に切羽圧の変化を小
さくすることができるため、安定した切羽を維持しつつ
掘進することが可能になる。In the above-described tunnel excavator, the muddy water supply system for supplying the muddy water is adjusted by applying any of the above-described methods to adjust the rotation speed of the muddy water supply muddy water supply pump or the air pressure of the air layer to discharge the muddy water. Since the rotation of the muddy water discharge pump is adjusted by applying the above-mentioned discharge system, the pressure state of the air and mud in the chamber can be kept constant. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明のトンネル掘削機は、チャンバー
内に泥水層と空気層との２層構造をを構成し、チャンバ
ー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプを設け、空
気層の空気圧を検出する圧力センサをチャンバー内に設
け、空気圧設定値と圧力センサからの圧力値との差が入
力されると共に差に基づいて空気圧が所定の値を維持す
る状態の回転数操作量を設定して泥水供給用送泥ポンプ
に出力する補償器を備えたので、空気層の空気圧が所定
の値に維持される状態に泥水供給用送泥ポンプが駆動さ
れ、空気層の空気圧を所定状態に維持することができ
る。この結果、掘進中に生じる外乱でチャンバー内の流
量バランスが崩れても常に切羽圧の変化を小さくするこ
とができるため、安定した切羽を維持しつつ掘進するこ
とが可能になる。 The tunnel excavator according to the present invention has a two-layer structure of a mud layer and an air layer in a chamber, is provided with a mud supply pump for supplying mud in the chamber, A pressure sensor that detects air pressure is provided in the chamber, and the difference between the set value of the air pressure and the pressure value from the pressure sensor is input, and based on the difference, the number of rotations of the state where the air pressure maintains a predetermined value is set. The muddy water supply pump is driven so that the air pressure of the air layer is maintained at a predetermined value, and the air pressure of the air layer is brought to a predetermined state. Can be maintained. As a result, even when the flow rate balance in the chamber is lost due to disturbance generated during excavation, the change in face pressure can always be reduced, so that excavation can be performed while maintaining a stable face.
【図１】本発明の第一の実施例に係る泥水輸送系の全体
構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a muddy water transport system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第一の実施例に係る制御装置内に格納
された送泥制御部の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a mud feed control unit stored in the control device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第一の実施例に係る制御装置内に格納
された排泥制御部の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a sludge control unit stored in the control device according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第一の実施例を適用した場合のシミュ
レーション結果のグラフ。FIG. 4 is a graph of a simulation result when the first embodiment of the present invention is applied.
【図５】本発明の第二の実施例に係る泥水輸送系の全体
構成図。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a muddy water transport system according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第二の実施例に係る制御装置内に格納
された送泥制御部の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a mud feed control unit stored in a control device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第三の実施例に係る泥水輸送系の全体
構成図。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a muddy water transport system according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第三の実施例に係る制御装置内に格納
された送泥制御部のフローチャート。FIG. 8 is a flowchart of a mud feed control unit stored in a control device according to a third embodiment of the present invention.
【図９】ハイドロシールド掘削機の外観図。FIG. 9 is an external view of a hydroshield excavator.
【図１０】従来の泥水輸送系の全体構成図。FIG. 10 is an overall configuration diagram of a conventional muddy water transport system.
【図１１】従来の泥水輸送系のシミュレーション結果の
グラフ。FIG. 11 is a graph of a simulation result of a conventional muddy water transport system.
１ シールド掘削機 ２ カッタ ３ チャンバー ６ 送泥ポンプ ７ 送泥回路 １１，１３ 排泥ポンプ １４ 排泥回路 １７ 制御装置 ２０ 流量センサ ３１ レベルセンサ ３２ 圧力センサ ３３ 空気圧縮機 ３４ アキュムレータ ３５ 空気供給弁 ３６ 空気排出弁 ４１ 空気室 ４２ バルクヘッド 101 水面レベル設定値 102 実水面レベル 103,108,113,118,123,128 加算器 104,114,124 関数 105,115,125 補償部 106,116,126 回転数修正量 107,117,127 初期回転数 109,119,129 排泥ポンプ回転数指令 111 排泥流量設定値 112 実排泥流量 111 排泥流量設定値 121 空気圧設定値 122 実空気圧 129 送泥ポンプ回転数指令 130 空気圧偏差判別器 131 空気供給部 132 空気排出部 133 水面レベル判定器 134,135 回転数操作部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield excavator 2 Cutter 3 Chamber 6 Mud pump 7 Mud circuit 11, 13 Mud pump 14 Mud circuit 17 Controller 20 Flow rate sensor 31 Level sensor 32 Pressure sensor 33 Air compressor 34 Accumulator 35 Air supply valve 36 Air Discharge valve 41 Air chamber 42 Bulkhead 101 Water level setting 102 Actual water level 103,108,113,118,123,128 Adder 104,114,124 Function 105,115,125 Compensation unit 106,116,126 Rotation speed correction amount 107,117,127 Initial rotation speed 109,119,129 Sludge pump speed command 111 Sludge flow setting value 112 Actual discharge Mud flow rate 111 Sludge flow rate setting value 121 Air pressure setting value 122 Actual air pressure 129 Mud pump rotation speed command 130 Air pressure deviation discriminator 131 Air supply unit 132 Air discharge unit 133 Water level judgment unit 134,135 Rotation speed operation unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 雅彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (56)参考文献 特開 昭54−62626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−71838（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−122794（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masahiko Sugiyama 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (56) References JP-A-54-62626 (JP) JP-A-52-71838 (JP, A) JP-A-4-122794 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 9/06 301 E21D 9/12
Claims (1)
るバルクヘッドに平行して仕切板を設け、前記チャンバ
ー内に空気を封入すると共に、前記チャンバー内に泥水
を供給する泥水供給用送泥ポンプを設け、前記チャンバ
ー内に泥水層と空気層とを形成して掘削中における切羽
圧を一定に保つ泥水式トンネル掘削機において、前記空
気層の空気圧を検出する圧力センサを前記チャンバー内
に設ける一方、空気圧設定値と前記圧力センサからの圧
力値との差が入力されると共に該差に基づいて空気圧が
所定の値を維持する状態の回転数操作量を設定して前記
泥水供給用送泥ポンプに出力する補償器を備えたことを
特徴とする泥水式トンネル掘削機。 1. A partition of a chamber provided on a front body.
A partition plate is provided in parallel with the bulkhead,
Air in the chamber and muddy water in the chamber.
Providing a mud pump for supplying muddy water for supplying
Face during drilling by forming a muddy water layer and an air layer inside
In a muddy tunnel excavator that maintains a constant pressure,
A pressure sensor for detecting the air pressure of the gas layer is provided inside the chamber.
While the air pressure set value and the pressure from the pressure sensor
The difference from the force value is input, and the air pressure is
Set the operation amount of the rotation speed to maintain the predetermined value and
That a compensator that outputs to the mud pump
Features a muddy tunnel excavator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2376095A JP3117380B2 (en) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Muddy tunnel excavator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2376095A JP3117380B2 (en) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Muddy tunnel excavator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08218771A JPH08218771A (en) | 1996-08-27 |
| JP3117380B2 true JP3117380B2 (en) | 2000-12-11 |
Family
ID=12119297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2376095A Expired - Lifetime JP3117380B2 (en) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Muddy tunnel excavator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117380B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013083110A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Aktio Corp | Slurry type shield excavator |
| JP2013083111A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Aktio Corp | Slurry type shield excavator |
| CN112789145B (en) * | 2018-09-27 | 2024-04-26 | 罗伯特·博世有限公司 | Actuating device for a brake element |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE50106358D1 (en) * | 2000-03-16 | 2005-07-07 | Hochtief Ag Hoch Tiefbauten | Method for carrying out inspection and / or maintenance work on mechanized tunneling |
| ATE262112T1 (en) * | 2000-07-12 | 2004-04-15 | Hochtief Ag Hoch Tiefbauten | SHIELD PROPULSION MACHINE FOR TUNNEL CONSTRUCTION |
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| CN104018844B (en) * | 2014-05-27 | 2016-03-02 | 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 | Shield machine hydraulic pressure air pressure balance control system in water rich strata and control method thereof |
-
1995
- 1995-02-13 JP JP2376095A patent/JP3117380B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2013083110A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Aktio Corp | Slurry type shield excavator |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH08218771A (en) | 1996-08-27 |
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