JP3135820B2 - 礫破砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、礫を破砕する礫破砕
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法に用いられるシール
ド掘進機としては、地盤を掘削するカッター板と、カッ
ター板により掘削された土砂が溜まるチャンバーと、上
記チャンバー内の土砂を排出する排土用スクリューコン
ベアとを備えたものがある。上記シールド掘進機は、排
土用スクリューコンベアから排出された掘削土砂を圧送
ポンプを用いてトンネルの後方に排出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シール
ド掘進機では、掘削する地盤が砂や粘土だけでなく礫を
含む層をなしているとき、掘削された土砂に含まれる礫
により圧送ポンプが閉塞されるという欠点がある。

【０００４】そこで、本願出願人は、最近、土砂に含ま
れる礫を破砕する礫破砕装置をシールド掘進機に用い
て、この礫破砕装置のフードと軸中心に回転するコーン
により形成された礫破砕室で礫を細かく破砕することに
よって、圧送ポンプの閉塞を防止するようにした。

【０００５】ところが、上記礫破砕装置の礫を破砕する
フードが磨耗したり破損した場合は、礫破砕装置をシー
ルド掘進機から取り外した後、フードを交換しなければ
ならず、交換作業に手間がかかると共に、シールド掘進
機の停止時間が長くなり、作業効率が悪いという問題が
ある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、礫を破砕する
フードを容易に交換できる礫破砕装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の礫破砕装置は、シールド掘進機の排土用
スクリューコンベアに固着され、内部に土砂溜り室を形
成する第１円筒部と、上記第１円筒部の上記土砂溜り室
に向かって拡径で、かつ上記土砂溜り室と内周側が連通
すると共に、周方向に分割して取り外しできるように上
記第１円筒部に固定された漏斗形状のフードと、上記土
砂溜り室に向かって縮径で、かつ上記フードとの間に礫
破砕室を形成すると共に、軸中心に回転させられて礫を
破砕するコーンと、上記フードの小径側に配設されると
共に、軸を介して上記第１円筒部に支持され、礫の破砕
物を排出する第２円筒部と、上記土砂溜り室内の土砂を
上記礫破砕室に送り出す送出機構とを備えたことを特徴
としている。また、請求項２の礫破砕装置は、請求項１
の礫破砕装置において、上記フードは、上記フードの周
方向に少なくとも２分割された分割部材からなることを
特徴としている。

【０００８】

【作用】上記請求項１の礫破砕装置によれば、上記土砂
溜り室に入った土砂は、土砂溜り室に向かって拡径の漏
斗形状のフードと土砂溜り室に向かって縮径のコーンと
の間に形成された礫破砕室に上記送出機構により送り出
される。そして、軸中心にコーンを回転させることによ
って、例えばフードの断面を略楕円形状とすると、フー
ドとコーンとの間の隙間が拡縮するので、土砂溜り室か
らの土砂に含まれる大粒径の礫がフードとコーンとの間
に挟まれて細かく破砕される。その破砕物を、フードの
小径側に配設され、軸を介して上記第１円筒部に支持さ
れた第２円筒部から排出する。そして、上記フードが礫
破砕により磨耗したり破損した場合は、シールド掘進機
の排土用スクリューコンベアに固着された第１円筒部に
固定されたフードを周方向に分割して取り外し、新しい
フードと交換する。

【０００９】したがって、シールド掘進機等からこの礫
破砕装置を取り外すことなく、フードのみを取り外し
て、良品と容易に交換でき、シールド掘進機等の停止時
間を短縮でき、作業効率が向上する。

【００１０】また、上記請求項２の礫破砕装置によれ
ば、上記フードは、上記フードの周方向に少なくとも２
分割された分割部材からなるので、フードの内周側の上
記コーンやそのコーンを回転させる回転軸等に妨げられ
ることなく、フードを分割部材に分割して、取り外すこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の礫破砕装置を一実施例によ
り詳細に説明する。

【００１２】図１はこの発明の一実施例の礫破砕装置を
用いたシールド掘進機の断面図であり、１は略円筒形状
のスキンプレート、２は上記スキンプレート１の内部に
その断面方向に設けた隔壁、３は上記スキンプレート１
の前端に取り付けられ、電動機１１により回転駆動され
るカッター板、４は上記カッター板３と上記隔壁２とで
囲まれ、上記カッター板３により掘削された土砂で満た
されるチャンバー、５は上記スキンプレート１内に支持
部材１２によって、上記隔壁２に設けた取込口５aをチ
ャンバー４内下側に突出させ、後方に向かって徐々に高
くなるように取り付けられた排土用スクリューコンベ
ア、６は上記排土用スクリューコンベア５の排土口５b
側に取り付けられ、排土用スクリューコンベア５でチャ
ンバー４から運び出された土砂に含まれる礫を破砕する
礫破砕装置、７は上記礫破砕装置６から排出された土砂
を圧送するピストン式の圧送ポンプである。上記カッタ
ー板３により掘削された土砂は、チャンバー４,排土用
スクリューコンベア５,礫破砕装置６,圧送ポンプ７およ
び排泥管８を介してトンネル外部に排出される。上記排
土用スクリューコンベア５は、土砂を運搬するスクリュ
ー１３とそのスクリュー１３を回転駆動する電動機１４
とを備えている。

【００１３】図２は上記礫破砕装置６の断面図を示して
おり、この礫破砕装置６は、上側に流入開口２１が形成
され、土砂溜り室２２を内部に形成するハウジングとし
ての第１円筒部２０を有している。上記第１円筒部２０
の一端にリングプレート２５を固定し、そのリングプレ
ート２５の内部に、円筒形状の第１回転軸１０１の一端
を回転自在に支持している。さらに、上記リングプレー
ト２５に対して第１円筒部２０と反対の側の第１回転軸
１０１のスプライン１０１aにギヤ６０を移動自在に外
嵌し、そのギヤ６０に電動機６２により回転駆動される
ピニオンギヤ６１が噛合している。また、上記第１回転
軸１０１に送出機構としてのスクリュー羽根２３を設け
ている。そして、上記第１円筒部２０の軸中心に、第１
回転軸１０１の内周に回転自在に貫通,支持された小径
部１０２bと、その小径部１０２bからリングプレート２
５の反対側の軸方向に延びる大径部１０２aとを有する
第２回転軸１０２を配置している。上記排土用スクリュ
ーコンベア５の排土口５bからの土砂は、第１円筒部２
０の流入開口２１を通って土砂溜り室２２に流入する。
さらに、上記スクリュー羽根２３によって、土砂溜り室
２２の土砂が送り出される。

【００１４】また、上記第１円筒部２０の他端に、第１
円筒部２０と外周が略同径で、かつ内周が第１円筒部２
０に向かって拡径の漏斗形状のフード３０の一端を固定
している。そして、上記フード３０の内周側の第２回転
軸１０２の大径部１０２aに、第２回転軸１０２と軸中
心が一致するように、第１円筒部２０に向かって縮径の
断面略楕円形状のコーン３１を固定して、フード３０と
コーン３１との間に礫破砕室３２を形成している。な
お、図２において、上記フード３０とコーン３１との隙
間は、上側が最も狭くなる場合を示しているのに対し
て、下側は最も広くなる場合を示している。

【００１５】また、上記フード３０の第１円筒部２０と
反対の側の一端に、フード３０と外周が略同径で、第２
回転軸１０２の大径部１０２aが内部を貫通する第２円
筒部４０を固定している。上記第２円筒部４０のフード
３０と反対の側の一端近傍の内周に、第２回転軸１０２
の大径部１０２aが貫通するリングプレート４５を固定
し、そのリングプレート４５の内周に、コーン３１側に
向かって延び、第２回転軸１０２を回転自在に支持する
円筒形状の軸受４２を固定している。上記軸受４２の外
周のまわりに所定間隔毎に、第２円筒部４０およびリン
グプレート４５との間に軸受補強リブ４３を設ける共
に、軸受４２の軸受補強リブ４３の反対側の外周に軸受
補強リブ４４を設けている。上記リングプレート４５に
対して軸受４２と反対の側の第２回転軸１０２の大径部
１０２aの外周にスプライン１０２cを形成している。上
記第２回転軸１０２のスプライン１０２cにスパーギヤ
５０の内歯が噛合すると共に、上記スパーギヤ５０の外
歯に４つのピニオンギヤ５１,５１,…(図２では二つの
み示す)が噛合している。上記ピニオンギヤ５１,５１,
…は、電動機５２,５２,…(図２では二つのみ示す)によ
り夫々回転駆動され、スパーギヤ５０とスプライン１０
２cを介して第２回転軸１０２を回転させる。また、上
記第２円筒部４０の下側には、フード３０とコーン３１
との隙間から排出された土砂を圧送ポンプ７に流れ出す
ように流出開口４１を形成している。

【００１６】さらに、上記第２回転軸１０２のスプライ
ン１０２c側の一端から軸方向外向に伸びる取付部１０
２dを設けて、その取付部１０２d近傍の略水平方向に所
定の間隔をあけて対向する位置に、第２回転軸１０２を
軸方向にスライドさせる二つのスライドジャッキ５５,
５５(図２では一つのみを示す)を配設している。

【００１７】なお、上記第２回転軸１０２は、軸受４２
とリングプレート２５によって軸方向に移動自在に支持
されている。また、上記コーン３１には、送水管７０と
第２回転軸１０２の中心部に穿った通路(図示せず)を介
して外部から送られてきた水を排出する排出口２４を設
けて、掘削する地盤が粘土層を含む場合、土砂溜り室２
２や礫破砕室３２が粘土により詰まらないように、礫破
砕室３２内に排出口２４から水を供給して、粘土を軟ら
かくする。上記スクリュー羽根２３は土砂を礫破砕室３
２へ送り出すものであるから、リボンスクリューでもよ
く、さらにジャッキで押し出すようにしてもよい。ま
た、上記コーン３１の断面形状は楕円形,卵形でもよ
く、要は回転中心から外周面までの寸法が一定しなけれ
ばよい。

【００１８】また、図３は図２のフード３０とコーン３
１をIII−III線から見た図であり、漏斗形状のフード３
０の内周側に第２回転軸１０２に固定された断面略楕円
形状のコーン３１を配置している。上記フード３０は、
周方向に等間隔に４分割された分割部材３０１,３０２,
３０３,３０４からなり、夫々の分割部材３０１,３０
２,３０３,３０４は、互いに隣接する夫々の外周側に長
手方向が軸方向の略長方形状の取付部３０１a,３０２a,
３０３a,３０４aを設けている。上記各分割部材３０１
〜３０４の取付部３０１a〜３０４aを互いに隣接する分
割部材３０１〜３０４同士をつき合わせて、複数のボル
トとナットで固定して、フード３０を形成している。な
お、上記分割部材３０１〜３０４は、第１円筒部３０と
第２円筒部４０に夫々固定ねじ(図示せず)により固定し
ている。また、上記コーン３１の外周には、母線方向に
伸びる線状の突起３６,３６,…を周方向に所定の間隔を
あけて肉盛溶接により形成すると共に、フード３０の内
周に、母線方向に伸びる線状の突起３７,３７,…を周方
向に所定の間隔をあけて肉盛溶接により形成している。

【００１９】上記構成のシールド掘進機は次のように動
作する。まず、このシールド掘進機は、図示しないジャ
ッキによってトンネル前方に推進される。

【００２０】そして、上記シールド掘進機を前方に推進
しながら、電動機１１によりカッター板３を回転させて
前方の地盤を掘削する。上記カッター板３により掘削さ
れた土砂がチャンバー４内に溜まり、電動機１４により
排土用スクリューコンベア５のスクリュー１３を回転駆
動して、チャンバー４内の土砂を取込口５aから取り込
んで後方に運び、排土口５bから排出する。上記排土用
スクリューコンベア５の排土口５bから排出された土砂
は、礫破砕装置６の土砂溜り室２２内に入る。

【００２１】次に、上記礫破砕装置６において、上記電
動機６２により第１回転軸１０１と共にスクリュー羽根
２３を回転すると、スクリュー羽根２３によって土砂溜
り室２２の土砂は、フード３０とコーン３１との間の礫
破砕室３２に送り出される。そして、上記電動機５２,
５２,…により第２回転軸１０２と共にコーン３１が回
転すると、フード３０の内周面とコーン３１の外周面と
の間の礫破砕室３２の半径方向の寸法が拡縮し、土砂に
含まれる大粒径の礫は、フード３０の内周面とコーン３
１の外周面に挟まれ、フード３０に対するコーン３１の
半径方向の揺動により小粒径の礫に破砕される。さら
に、小粒径の礫を含む土砂は、礫破砕室３２の狭い側に
送られて、小粒径の礫が細かく破砕される。

【００２２】そして、細かく破砕された礫を含む土砂
は、第２円筒部４０の流出開口４１から圧送ポンプ７に
流れ出し、圧送ポンプ７により排泥管８を介してトンネ
ル外部に排出される。こうして、上記礫破砕装置６によ
って、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ７が閉塞され
るのを防止する。

【００２３】また、掘削土砂に含まれる礫の有無または
粒径に応じて、回転軸１０をスライドジャッキ５５によ
り軸方向にスライドさせて、フード３０の内周面とコー
ン３１の外周面との隙間を拡縮する。すなわち、掘削土
砂に礫が無い場合または圧送ポンプ５が詰まらない程度
に礫の粒径が細かい場合、第２回転軸１０２と共にコー
ン３１を軸方向にスクリュー羽根２３側にスライドさせ
て、フード３０の内周面とコーン３１の外周面との隙間
を広くすることによって、礫破砕室３２の排出開口を大
きくし、礫破砕室３２を土砂が通過しやすいようにす
る。上記隙間の拡縮は、コーン３１を流出開口４１側へ
スライドさせてもよい。

【００２４】そして、上記礫を破砕するフード３０が磨
耗したり破損した場合、フード３０の分割部材３０１〜
３０４の各取付部３０１a〜３０４aのボルトとナットを
外すと共に、分割部材３０１〜３０４を第１円筒部２
０,第２円筒部４０に固定している固定ねじをゆるめて
外す。上記フード３０を分割部材３０１〜３０４に分割
して、第１円筒部２０,第２円筒部４０から取り外す。
そして、新しいフード３０の分割部材３０１〜３０４を
第１円筒部２０,第２円筒部４０に固定ねじにより固定
すると共に、分割部材３０１〜３０４の各取付部３０１
a〜３０４aのボルトとナットで固定する。

【００２５】したがって、上記フード３０が磨耗したり
破損した場合、シールド掘進機等からこの礫破砕装置６
を取り外すことなく、フード３０のみを取り外して、良
品と容易に交換することができ、フード３０の交換作業
によるシールド掘進機の停止時間を短縮でき、作業効率
が向上する。

【００２６】上記実施例では、礫破砕装置６をシールド
掘進機に用いたが、これに限らず、礫破砕装置を他の機
械に適用してもよい。

【００２７】また、上記実施例では、フード３０を周方
向に等間隔に４分割したが、分割数やその分割形状はこ
れに限らないのは勿論である。

【００２８】また、上記実施例では、送出機構としてス
クリュー羽根２３を用いたが、これに限らず、ピストン
等を用いた送出機構でもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の礫破砕装置は、シールド掘進機の排土用スクリュー
コンベアに固着された第１円筒部の内部に形成された土
砂溜り室に向かって拡径で、かつ土砂溜り室と内周側が
連通する漏斗形状のフードを、周方向に分割して取り外
しできるように第１円筒部に固定し、そのフードと土砂
溜り室に向かって縮径のコーンとによって礫破砕室を形
成し、送出機構により土砂溜り室内の土砂を礫破砕室に
送り出して、軸中心にコーンが回転することによって、
礫破砕室の拡縮により土砂に含まれる礫を細かく破砕す
る。そして、上記フードの小径側に配設され、軸を介し
て上記第１円筒部に支持された第２円筒部から礫の破砕
物を排出する。したがって、例えばシールド掘進機にお
いて、掘削土砂に含まれる礫を破砕するフードが磨耗し
たり破損した場合、シールド掘進機からこの礫破砕装置
を取り外すことなく、フードを容易に交換することがで
きる。したがって、上記シールド掘進機の停止時間を短
縮して、作業効率を向上することができる。

【００３０】また、請求項２の発明の礫破砕装置は、請
求項１の礫破砕装置において、上記フードは、そのフー
ドの周方向に少なくとも２分割された分割部材からなる
ので、フードの内周側のコーンやそのコーンを回転させ
る回転軸等に妨げられることなく、フードを分割部材に
分割して、容易に取り外すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の実施例の礫破砕装置を用い
たシールド掘進機の断面図である。

【図２】 図２は上記礫破砕装置の断面図である。

【図３】 図３は図２のIII−III線から見た図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…隔壁、３…カッター板、４…
チャンバー、 ５…排土用スクリューコンベア、６…礫破砕装置、 ７…圧送ポンプ、８…排泥管、 ２０…第１円筒部、２１…流入開口、 ２２…土砂溜り室、２３…スクリュー羽根、 ３０…フード、３１…コーン、 ４０…第２円筒部、４１…流出開口、 ５０,６０…スパーギヤ、５１,６１…ピニオンギヤ、 ５２,６２…電動機、５５…スライドジャッキ、７０…
送水管、 １０１…第１回転軸、１０２…第２回転軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平２−60379（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の排土用スクリューコン
   ベアに固着され、内部に土砂溜り室を形成する第１円筒
   部と、 上記第１円筒部の上記土砂溜り室に向かって拡径で、か
   つ上記土砂溜り室と内周側が連通すると共に、周方向に
   分割して取り外しできるように上記第１円筒部に固定さ
   れた漏斗形状のフードと、 上記土砂溜り室に向かって縮径で、かつ上記フードとの
   間に礫破砕室を形成すると共に、軸中心に回転させられ
   て礫を破砕するコーンと、 上記フードの小径側に配設されると共に、軸を介して上
   記第１円筒部に支持され、礫の破砕物を排出する第２円
   筒部と、 上記土砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に送り出す送出
   機構とを備えたことを特徴とする礫破砕装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の礫破砕装置において、
   上記フードは、上記フードの周方向に少なくとも２分割
   された分割部材からなることを特徴とする礫破砕装置。