JP3566257B2 - スクリューコンベヤの駆動装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円筒状ケーシング内で羽根が螺旋状に連続するスクリューオーガを回転駆動するためのスクリューコンベヤの駆動装置に関するもので、とくにトンネルを掘削するシールド掘進機に配備されるスクリューコンベヤに好適な駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のスクリューコンベヤを備えたシールド掘進機は主に土圧式シールド掘進機であり、地山を切削するカッターディスクを土壁の崩壊を防ぐ筒状のシールド(楯)の先端(前端)に回転可能に備え、カッターディスクで掘削した土砂を取り込むカッターチャンバーがシールド内の前端部にバルクヘッド(隔壁)により仕切られて形成されている。カッターチャンバー内に取り込まれた土砂は、バルクヘッドからシールド内の後方へ配設されたスクリューコンベヤにより排土されるようになっている。スクリューコンベヤは、通常、円筒形のコンベヤハウジングとこのハウジング内の軸方向に配備されて駆動装置によって回転するスクリューオーガとを備えている。そのほかさらに、それらを前進させるための推進手段(シールドジャッキ)などを具備し、地中に貫入して地表上には影響を及ぼさず、安全・確実にトンネルを掘ることができる。
【0003】
ところで、従来のスクリューコンベヤにおける駆動装置は、一般的には図10に示すように、スクリューオーガ52と一体回転する駆動リング(駆動ドラム)53をコンベヤハウジング51の一部に形成した環状の開口部54内に回転自在に配装し、油圧モータ55の駆動ギヤに駆動リング53の周囲に突設したリング状ギヤを噛合させてスクリューオーガ52を回転させる構造からなっている。また、駆動リング53とコンベヤハウジング51とのシール装置は、駆動リング53の外周面側を囲むように両側のコンベヤハウジング51から円筒状のハウジング部51aを張り出させ、ハウジング部51aの内周面と駆動リング53の外周面との隙間にシール部材56を介設した構造からなる。このシール構造により、駆動リング53の外周面がシール部材56に接触して回転し、駆動リング53とハウジング部51aの隙間から泥土中の水等が漏れ出すのが防止されている。
【0004】
その他の先行技術に、特開平8−4485号公報に記載のスクリューコンベヤがある。このスクリューコンベヤの駆動装置はコンベヤハウジングの後端部上に油圧モータを配置してスクリューオーガを回転駆動させるもので、スクリューオーガの後部をその前方部分からスクリューシャフトごと分離できるようにするとともに、後部スクリューオーガの周囲を覆う円筒状コンベヤハウジング部についてもその前方のコンベヤハウジングから分離できるようにし、後部スクリューオーガを取り外すとともに後部コンベヤハウジングの後端を駆動装置から取り外して分解できるようにしてある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の一般的なスクリューコンベヤの駆動装置では、次のような問題がある。すなわち、
シールド掘進機の掘進速度を速めるためにカッターディスクの回転速度を上げると、スクリューコンベヤの排土能力を向上するためにスクリューオーガの回転速度を上げたり、コンベヤハウジングの口径を拡大したりする必要がある。一方、このようにスクリューオーガの回転速度を上げるには、馬力をアップした大型の油圧モータを使用したり、油圧モータの台数を増やしたりしなければならないが、いずれにしても、駆動リングと前記した円筒状ハウジング部との間の相対速度が従来のものに比べて大幅に増大することになる。
【0006】
この結果、シール部材とこれらのシール部材が摺接する駆動リング(あるいはハウジング部)の当たり面(接触面)が摩擦回転作用により加熱され、かなり高い温度(たとえば100℃以上)に上昇することがある。シール部材には、通常、耐熱性の硬質ゴム(NBRなど)が用いられているが、硬質ゴムの耐熱温度は90℃〜100℃であるため、シール部材の当たり面の温度が100℃を超えると、シール部材が劣化する。
【0007】
また、上記した図10に示すスクリューコンベヤの駆動装置では、シール部材56の交換が必要になった場合に、駆動リング53を両側から挟みかつ取り囲むように配置される両側のコンベヤハウジング部51が、それぞれ軸方向へ簡単にはずらせられない構造からなっているために、シール部材56の装着部を分解するのが困難で、非常に手間がかかるため、シール部材56の交換が容易にできなかった。
【0008】
なお、上記した公報に記載のスクリューコンベヤの駆動装置では、後部コンベヤハウジングを駆動装置から取り外す際に、後部スクリューオーガ(スクリューシャフト)をその前方部分から取り外す必要があって、分解および組立に手間がかかる。また、上記公報には駆動装置のとくにスクリューオーガの駆動機構については、具体的な構造が何ら開示されていない。
【0009】
本発明の目的は、掘進速度の高速化に伴う上記した従来の問題点を解消することで、具体的には、▲1▼ シール部材の当たり面を冷却し、シール部材の当たり面が高温になることによるシール部材の劣化を防止して寿命を延ばすこと、▲2▼ シール部材の当たり面の位置をずらして変えられるようにして、シール部材のシール寿命を延長すること、▲3▼ ▲2▼に関連してシール部材周辺のコンベヤハウジング部の分解・組立を容易にすること、を実現できる、主としてシールド掘進機におけるスクリューコンベヤの駆動装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のスクリューコンベヤの駆動装置は、a)円筒状コンベヤハウジング内で羽根が螺旋状に連続するスクリューオーガを回転駆動するためのスクリューコンベヤの駆動装置において、b)前記コンベヤハウジングの長手方向の一部に環状の開口部を設け、この開口部内に前記スクリューオーガの羽根と一体回転する駆動リング(駆動ドラム)をシール部材を介して回転可能に配設し、c)前記コンベヤハウジング上に駆動モータ(たとえば油圧モータ)を取り付け、該駆動モータと前記駆動リングとを減速歯車を介して接続し、d)前記シール部材が摺接するハウジング部内に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケット内に冷却水を循環させて水冷するようにしたことを特徴とする。
【0011】
上記の構成を有する本発明のスクリューコンベヤの駆動装置は、駆動リングがシール部材とともに一体回転し、シール部材が摺接するハウジング部の当たり面がシール部材との摩擦作用で加熱されるが、このハウジング部は上記d)により内部に冷却ジャケットを備えており、この冷却ジャケット内を冷却水が循環することによりハウジング部の当たり面が冷却され、温度上昇が妨げられる。この結果、シール部材の耐熱温度以下(通常、100℃以下)に温度上昇が抑えられる。したがって、シール部材の熱による劣化が防止され、寿命が延びる。
【0012】
一方、本発明のスクリューコンベヤを搭載したシールド掘進機において掘進速度を上げるために、たとえばコンベヤハウジングの口径を拡大し、スクリューオーガの回転速度を大幅に速くした場合でも、シール部材が摺接するハウジング部の当たり面の温度上昇は冷却水による水冷作用でシール部材の耐熱温度以下に抑えることができる。この場合、シール部材の硬質ゴムにフッ素入りNBR(ニトリルブタジエンラバー)を用いれば、耐熱温度がさらに向上するので、シール部材の熱劣化を一層確実に防止できる。
【0013】
請求項2に記載のように、前記駆動リングの外周面両側に環状突起部を径方向外方に突設し、前記シール部材の支持具を、前記ハウジング部に対する前記シール部材の摺接位置(当たり面)を変更可能に円環板状スペーサを介して前記環状突起部に着脱可能に取り付けられるように構成することが好ましい。
【0014】
請求項2記載のスクリューコンベヤの駆動装置によれば、シール部材の支持具を環状突起部に対して直接に取り付けるか、円環板状スペーサを介在させて取り付けるかで、ハウジング部におけるシール部材の当たり面が円環板状スペーサの厚みに相当する距離だけ移動してずれる。したがって、ある期間使用して当たり面がシール部材とともに摩耗し、シール作用が低下したときには、円環板状スペーサの位置を変えるか取り除くかしてシール部材の当たり面を移動させるとともに、シール部材を新しいものに取り替えることにより、使用開始直後の優れたシール作用が得られる。
【0015】
なお、シール部材が一定の間隔をあけて複数個並べて使用される場合には、円環板状スペーサの厚みをたとえばシール部材の間隔の半分に合わせるなど調整し、シール部材の当たり面の位置を変えたときにシール部材の接触する位置が元のシール部材が接触していた位置からずれるようにする。
【0016】
請求項3に記載のように、前記開口部(内の前記駆動リング)を挟んで前後に円筒状ハウジング部を分解・組立可能に配設し、その後ろ側のハウジング部の後端周囲に外向きのフランジを突設するとともに、このフランジと接合可能なフランジを前端周囲に備えた後部コンベヤハウジングを着脱可能に連結することができる。
【0017】
請求項3記載のスクリューコンベヤの駆動装置によれば、開口部内の駆動リングに隣接する後ろ側のハウジング部に隣接する後部コンベヤハウジングを後方へ取り外した状態で、まず、後ろ側ハウジング部を後方へ取り外せば、後ろ側のシール部材が露呈するので、シール部材の交換やメンテナンスを簡単に行うことができる。さらに、駆動リングをスクリューオーガとともに後方へ移動させれば、前側のシール部材が露呈するので、前側のシール部材の交換やメンテナンスも簡単に行うことができる。
【0018】
請求項4に記載のように、前記コンベヤハウジングの先端部に止水ゲートを開閉可能に配備するとともに、前記開口部を挟んで一側方のハウジング部に隣接するハウジングの一部を内外周二重壁構造にするとともに、一方の周壁に対し他方の周壁を油圧ジャッキにより軸方向にスライド可能とし、このスライド可能な周壁を前記駆動リングとともに進退可能に構成することができる。
【0019】
請求項4記載のスクリューコンベヤの駆動装置によれば、スライドする周壁を他方の周壁に対して油圧ジャッキによりスクリューオーガとともに後方へスライドさせ、スクリューオーガの先端位置を止水ゲートの位置よりも後退させることにより、止水ゲートを確実に閉塞できるから、上記したシール部材の交換やメンテナンスなどの作業を安全にかつ容易に行うことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図7に、本発明の一実施例としての駆動装置をもつスクリューコンベヤを備えたシールド掘進機21を示す。
【0021】
このシールド掘進機21は、図7に示すように、一部(後述するスクリューコンベヤ1の部分)を除いて、構造的には公知の一般的なシールド掘進機と差異がないので、詳しい説明は省略するが、掘進速度を上げるために、先端のカッターディスク23を回転駆動する油圧モータ24をはじめ、シールドジャッキ25などを大型化している。円筒形シールド22の先端部がバルクヘッド26で仕切られることで、カッターディスク23との間にカッターチャンバー27が形成され、その先端にローラカッター23aを備えたカッターディスク23が回転可能に配備されている。シールド22内の後部にはエレクター28が配備され、セグメントピースsの組み立てにより円筒形のセグメント壁Sを構築できるようになっている。
【0022】
カッターチャンバー27の後端のバルクヘッド26にスクリューコンベヤ1の先端が連接され、このスクリューコンベヤ1の基端側が後方へ向けてやや上向きに傾斜して延びている。スクリューコンベヤ1は先端寄りで、シールド22内の前後方向のほぼ中間部に立設された支柱29上に軸方向(ほぼ前後方向)にスライド可能に支持されている。また、スクリューコンベヤ1の軸方向のほぼ中間位置の下方から、ベルトコンベヤ31が後方に向けやや上向きに配設されている。このベルトコンベヤ31は、エレクター28の旋回フレーム28aから後方へ延設された支持フレーム28bに支持されている。
【0023】
スクリューコンベヤ1は、図8に示すように、円筒状のコンベヤハウジング3内にスクリューオーガ2が先端部分2aを突出して回転可能に配装されている。スクリューオーガ2は、図4に示すように、後端部分2cを除いて中心部をシャフト2bが貫通し、またスクリューオーガ先端部分2aおよびそのやや基端側にわたって、断面「コ」の字形に形成され一連に連続する耐摩耗性金属材2eが羽根2dの螺旋状周縁部に沿って溶接により固着されている。
【0024】
スクリューコンベヤ1は、図7に示すように、ベルトコンベヤ31の前端部上方に対応するコンベヤハウジング3の下面に排土口32を開口し、その排土口32に油圧ジャッキ33を介して軸方向にスライドする排土用開閉ゲート34を設けるとともに、最後端部下面に排土口35を開口してその前方にコンベヤハウジング3内を開閉する一対の開閉ゲート36・37を軸方向に直交して設けている。2つの排土口32・35は、掘削時の切羽の状況によって選択使用される。つまり、オープン状態(泥土圧がカッターディスク23に作用しないとき)の掘削作業では前方の排土口32が、泥土圧がカッターディスク23に作用している状態の掘削作業では後方の排土口35が使用される。
【0025】
図8および図9に示すように、コンベヤハウジング3は、内外二重壁構造からなる先端部分3bと、これより基端側のコンベヤハウジング本体3aとから構成されている。先端部分3bは外側周壁36aと内側周壁36bとからなり、両周壁36a・36bは相対的にスライド可能で、本例では外側周壁36aの先端がバルクヘッド26の下部に開口された排土口26aの周囲に溶接により一体に連接されている。
【0026】
コンベヤハウジング本体3aは、後端(基端)部分3hが「へ」の字状に下向きに屈折されており、本体3aの前端(先端)周囲には外向きのフランジ3fが一体に形成されている。このフランジ3fに対応する外向きフランジ36dが内側周壁36bの基端周囲に一体に形成されており、両フランジ3f・36dには一連に貫通する多数のボルト孔が周方向に間隔をあけて穿設され、これらのボルト孔にボルトを通してナットで締め付けることにより、内側周壁36bはコンベヤハウジング本体3aの先端に着脱可能に連結されている。また、外側周壁36aの基端側周囲にも外向きのフランジ36cが一体に突設されている。
【0027】
図7〜図9に示すように、コンベヤハウジング3内の先端部3bにおいて止水ゲート40を開閉可能に設けている。止水ゲート40は側方より見て長手方向に円弧状で、外側周壁36aの先端付近の下面から上方および後方にかけて止水ゲート40の案内溝41が円弧状に形成され、この上端の横長開口から止水ゲート40の先端部が挿入された状態で、止水ゲート40が下向きに押し込まれてコンベヤハウジング3内の先端部3bを閉塞する。止水ゲート40は、開放時には円弧状案内溝41に沿って円弧を描くように上方および後方へ後退し、コンベヤハウジング本体3aの先端部3bの上面上側に戻されて待機する。
【0028】
開閉アーム42の長さは止水ゲート40の円弧面の半径にほぼ等しく、開閉アーム42が前後方向に揺動回転することにより、止水ゲート40は案内溝41に沿ってスムーズに開閉される。この開閉アーム42を前方へ揺動回転させるために、コンベヤハウジング本体3aの先端部3bの上面に油圧ジャッキ43が軸方向に沿って配設され、ジャッキ43のピストンロッドの先端部が開閉アーム42の上端部に接続されている。この構成によりピストンロッドを収縮状態から前進させることによって、開閉アーム42が前方へ回転して止水ゲート40がコンベヤハウジング3内の先端位置を閉塞する。
【0029】
なお、支柱29の前面から油圧ジャッキ44のピストンロッド44aの先端に連結され上端を開放したが半円筒形のホッパー44bが、バルクヘッド26を貫通し、カッターチャンバー27内に突出しているが、オープン工法(上記したとおりカッターディスク23に土圧を作用させないで掘削する工法)では図7に示すようにホッパー44bはスクリューオーガ2の先端部2aの下方に位置する。一方、泥土圧式工法(カッターディスク23に泥土圧を作用させた状態で掘削する工法)では、図9に示すようにホッパー44bをカッターチャンバー27内でバルクヘッド26近くまで後退させることで、突出量を小さくしたスクリューオーガ2でカッターチャンバー27内の土砂をコンベヤハウジング3内を通して円滑にかつ効率よく排出できる。
【0030】
つぎに、本発明の特徴部分であるスクリューコンベヤの駆動装置について図面に基づいて詳しく説明する。
【0031】
図1は本発明の実施例にかかるスクリューコンベヤ1の駆動装置4を示す側面視断面図である。
【0032】
図1に示すように、駆動装置4はスクリューコンベヤ1の後端部寄りに配置されている。スクリューオーガ2の後端部には、図4に示すように円周方向に連続する駆動リング(駆動ドラム)5が一体回転可能に連結され、この駆動リング5がコンベヤハウジング本体3aの基端寄りの位置に形成された環状の開口部3c内に回転可能に嵌め込まれている。
【0033】
図1のように開口部3c内の駆動リング5を挟むように、両側に配設されている各ハウジング部6・7(本体3aの一部)は、円筒状壁6a・7aの外側両端に外向きのフランジ6c・7cが一体に突設され、円筒状壁6a・7aは環状空間部を径方向の中間位置に設けた二重壁構造で、環状空間部が冷却ジャケット6b・7bに構成されている。また各フランジ6c・7cの上部に冷却水の流入孔7dが穿設され、これらの流入孔7dは上側の冷却ジャケット6b・7bに連通し、下側の冷却ジャケット6b・7bに連通する流出孔6e・7eが各フランジ6c・7cの下部に穿設されている。この構造により、流入孔7dから冷却水が冷却ジャケット6b・7bの上部側へ流入し、冷却ジャケット6b・7b内を流通して流出孔6e・7eから排出され、ラジエータ(図示せず)等で冷却されて再び流入孔6d・7dから冷却水が冷却ジャケット6b・7bの上部側へ流入することにより、冷却ジャケット6b・7b内を冷却水が循環する。この構造により、各ハウジング部6・7の冷却ジャケット6b・7bの周囲が冷却される。
【0034】
また、各フランジ6c・7c内面の外周部寄りに、補強用環状フレーム18・19が当接されてねじ止めされる。各環状フレーム18・19は、円筒状支持体18a・19aと各支持体18a・19aの両端に一体に固着される環状板18b・19b、18c・19cと、両側の環状板18b・18c間および19b・19c間において支持体18a・19a上の軸方向に沿って周方向に間隔をあけて立設される複数の補強板18d・19dとから構成されている。一方の環状板18cの外面には、軸受8の内輪8aが一体に固設されている。
【0035】
一方、図1のように駆動リング5の外周面上の一方(図の左側)には外径の小さい環状突起部5Lが、他方(図の右側)には外径の大きい環状突起部5Rがそれぞれ突設され、軸受8の外輪8bが環状突起部5Rの外周部に一体回転可能に取り付けられている。従動ギヤ5gは、外輪8bの外周面上に一体に突設されている。本例の場合には、図2のように4台の油圧モータ9が、コンベヤハウジング本体3aの上部周囲でフランジ6cおよび環状支持フレーム18上に跨って周方向に相互に隣接させて取り付けられている。各油圧モータ9の駆動ギヤ9aが、それぞれ共通する一つの従動ギヤ5gに噛合されている。
【0036】
図1・図6(a)に示すように、駆動リング5上の左右の環状突起部5L・5Rの内面には、断面略L形の環状支持具10が着脱可能に装着されている。環状支持具10の内周面には、三つのシール部材11aが一定間隔をあけシール押さえ12を介して一連に並べて装着されている。また環状支持具10の外周面に1つのシール部材11bがシール押さえ12を介して、さらに環状支持具10の垂直壁内側にも一つのシール部材11cがシール押さえ12を介してそれぞれ装着されている。三つのシール部材11aは円筒状壁6a・7aの外周面に接触し、外側のシール部材11bは支持体18a・19aの内周面に接触する。さらに内向きのシール部材11cは、円筒状壁6a・7aの外側垂直面に着脱可能に取り付けた円環板状スペーサ13に接触する。
【0037】
各シール部材11a〜11cはフッ素入りNBRからなる耐熱性硬質ゴムにて形成され、円環板状スペーサ13はシール部材11a〜11cよりも硬度の硬い鋼材等で形成されている。円環板状スペーサ13は円筒状壁6a・7aに対し取り外し可能に取り付けられており、この円環板状スペーサ13は取り外して、図5・図6(b)のように環状突起部5L・5Rと環状支持具10の垂直部との間に介設することができる。なお、図1に示すように円筒状壁6a・7aとフランジ6c・7cには、内部を貫通してシール部材11aの当たり面に至るグリス孔14が穿設され、また環状板18cと内輪8aにも、内部を貫通して外輪8bとの軸受面に至るグリス孔15が穿設されている。またグリスの注入部38が、環状支持フレーム18・19にも配備されている。
【0038】
また、本例では、円筒状壁6a・7aの駆動リング5との隣接端部6j・7jがそれぞれ駆動リング5の端部外周面を囲繞するように嵌合段状に形成されている。
【0039】
さらに、コンベヤハウジング本体3aの、油圧モータ9より先端側においてその一部16が内外二重壁構造になっている。このハウジング部16は外側周壁16aと内側周壁16bとから構成され、両周壁16a・16bは相対的に前後方向にスライド可能で、本例では外側周壁16aがこれより先端側のコンベヤハウジング本体3aのフランジ3dにフランジ16cおよび複数本のボルト・ナットを介して着脱可能に固定され、また内側周壁16bがこれより基端側のハウジング部6のフランジ6cにフランジ16dおよび複数本のボルト・ナットを介して着脱可能に固定されて軸方向に一体的にスライドする。このスライドをおこなうため、複数本の油圧ジャッキ17が外側周壁16aと内側周壁16bの後端との間において、周方向に間隔をあけそれぞれブラケット17c・17dにて介設されている。
【0040】
この構造により、油圧ジャッキ17を後方へ最大限伸長し、コンベヤハウジング本体3aの基端部寄りの一部16を外側周壁16aに対し内側周壁16bを基端側部分とともに後退させ、コンベヤハウジング本体3aを伸長させることによってスクリューオーガ2を後退させられる。
【0041】
以上の構成からなる本実施例にかかるスクリューコンベヤ1の駆動装置4によるスクリューオーガ2の回転動作およびシール部材11の交換態様について詳しく説明する。
【0042】
▲1▼ 図1〜図3に示すように、4台の油圧モータ9が一斉に同一方向に回転することにより、従動ギヤ5gを介して駆動リング5が回転し駆動リング5と一体のスクリューオーガ2が回転する。
【0043】
当初は円環板状スペーサ13は円筒状壁6a・7aの外側面に取り付けられており、この状態で図1・図6(a)に示すように三つのシール部材11aは円筒状壁6a・7aの外周垂直面に接触し、駆動リング5や支持具10などとともに回転するが、シール部材11aと円筒状壁6a・7aの外周面間にはグリスが供給されるとともに、冷却ジャケット6b・7b内を冷却水が循環することにより円筒状壁6a・7aの外周面が冷却され、またシール部材11bと支持板18a・19aの内周面間およびシール部材11cと円環板状スペーサ13間にもグリス注入部38からそれぞれグリスが供給される。このため、主たるシール作用を発揮する3つのシール部材11aの当たり面(円筒状壁6a・7aの外周面)が冷却され、駆動リング5を高速回転させても摩擦回転熱によるシール部材11aの温度上昇は100℃以下に抑えられることから、シール部材11aの熱劣化は起こりにくい。また、シール部材11b・11cはシール部材11aに比べて押し付け力が弱く、グリスが充填されていることから、温度上昇が抑えられ、熱劣化しにくい。
【0044】
したがって、従来のシールド掘進機に比べて掘進速度を上げるために、スクリューコンベヤ1を大型化し、高速回転させても、シール部材11a〜11cの熱劣化が起こりにくい。
【0045】
▲2▼ このようにして所定の掘進距離に達して各シール部材11a〜11cが摩耗し、正規のシール作用が得られなくなったときには、図3において、「へ」の字状の後端部分3hにおける先端の外向きフランジ3gを駆動装置4の後端側フランジ7cからボルトを取り外して分離し、後端部分3hをコンベヤハウジング本体3aから後方へ取り外す。それから、環状フレーム19の環状板19bとハウジング部7のフランジ7cとを結合するボルトを外して、フランジ7cとともにハウジング部7を後方へ引き抜く。これにより、後ろ側シール部材11a〜11cが露呈する。
【0046】
ここで、支持具10を固定しているボルトを外して駆動リング5の環状突起部5Rから支持具10を取り外す。また、ハウジング部7の円筒状壁7aから円環板状スペーサ13を取り外す。そして、支持具10のシール部材11a〜11cを全て新しいものに交換する。それから、新しい円環板状スペーサ13を駆動リング5の環状突起部5Rとの間に介在させて支持具10を長尺のボルトで取り付ける。この状態で、図5に示すように、円筒状壁7aの外周面上におけるシール部材11aの当たり面(接触位置)が後方へ移動し、またシール部材11bの支持板19aの内周面との当たり面(接触位置)も後方へ移動する。さらにシール部材11cは円筒状壁7aの外側垂直面に直接に接触する。この結果、新しく交換されたシール部材11a〜11cの当たり面は全てが摩耗のない新しい面となり、シール作用は当初の状態に戻る。
【0047】
これにより後ろ側シール部材11a〜11cの交換および位置の移動は、終了するので、後ろ側シール部材11a〜11cの交換等であれば、あとは逆の手順にて元の状態に組み立てればよい。しかし、通常は同時期に、前部側のシール部材11a〜11cの交換等も必要になるので、その場合には以下の作業手順にて行う。
【0048】
▲3▼ 一方、前側のシール部材11については、4台のモータ9を環状支持フレーム18・19からあらかじめ取り外したのち、駆動リング5をスクリューオーガ2をチェーンブロックやジャッキなどの移動手段(図示せず)を用いて後方へ牽引して移動させる。このとき、ハウジング部6のフランジ6cと環状支持フレーム18の環状板18bを連結しているボルトを外し、前後の支持フレーム18・19も後方へ引き出す。
【0049】
シール部材11a〜11cは支持具10を介して駆動リング5とともに後方へ引き出されて露呈するので、あとは、上記した後ろ側のシール部材11a〜11cの交換と同様の手順により新しいシール部材11a〜11cに交換し、長尺のボルトにより円環板状スペーサ13を介して環状突起部5Lに支持具10を取り付ける。そして、駆動リング5をスクリューオーガ2とともに移動手段(図示せず)を用いて前方へ押し込み、元の位置に戻す。この状態で、ハウジング部6のフランジ6cに環状支持フレーム18の環状板18bにボルトで連結し、後ろ側の支持フレーム19も取り付け、4台のモータ9も取り付ける。
【0050】
この結果、図5・図6(b)に示すように、円筒状壁6aの外周面上におけるシール部材11aの当たり面(接触位置)が前方へ移動し、またシール部材11bの支持板18aの内周面との当たり面(接触位置)も前方へ移動する。さらにシール部材11cは円筒状壁6aの外側垂直面に直接に接触するので、新しく交換されたシール部材11a〜11cの当たり面は全てが摩耗のない新しい面となり、シール作用は当初の状態に戻る。
【0051】
▲4▼ なお、シール部材11の交換に先立ち、シールド掘進機21(図7)の掘進作業を中止し、止水ゲート40を閉鎖する必要があるが、この閉鎖作業は次のようにして行う。
【0052】
図8・図9に示すように、本例の場合にはカッターチャンバー27内におけるスクリューオーガ2の先端部分の突出量(寸法)と支柱29に対するコンベヤハウジング本体3aの後退距離との関係で、油圧ジャッキ17を後方へ最大限伸長し、コンベヤハウジング本体3aの基端部寄りの一部16を外側周壁16aに対し内側周壁16bを基端側部分とともに後退させ、コンベヤハウジング本体3aを伸長させることによってスクリューオーガ2を後退させるとともに、油圧ジャッキ39を後方へ第1段伸長し、支柱29に対してコンベヤハウジング本体3aを内側周壁3dおよびスクリューオーガ2とともに後退させている。これらの操作により、スクリューオーガ2の先端部分2aは、カッターチャンバー27内からコンベヤハウジング3内に引き込まれるので、止水ゲート40を閉鎖可能になる。
【0053】
上記の構成からなるシールド掘進機21のスクリューコンベヤ1は掘進時にカッターチャンバー27内に取り込まれる土砂を連続的に排出するが、その排土態様については以下に説明するとおりである。すなわち、
▲1▼ スクリューコンベヤ1は掘進速度の高速化に伴い、口径の大きい大型のものが使用され、スクリューオーガ2が油圧モータ9により高速で回転し、カッターディスク23により掘削されてカッターチャンバー27内に取り込まれた土砂がコンベヤハウジング3内を通って排出される。地山の状態によってオープン工法と泥土圧式工法とが選択される。オープン工法の場合には、図7・図8のようにスクリューオーガ2の先端部分2aをカッターチャンバー27内に大きく突出させるとともに、ホッパー44bも最大限突出させ、ホッパー44b上に掘削土砂を受けてスクリューオーガ2の回転によりコンベヤハウジング3内を通して後方へ搬送し、前方の排土口32からベルトコンベヤ31上に排出する。
【0054】
▲2▼ 泥土圧式工法の場合には、図9に示すように油圧ジャッキ17を伸長し、内側周壁16bを外側周壁16aに対して後退させることにより、コンベヤハウジング本体3aを伸長してスクリューオーガ2の先端部分2aをカッターチャンバー27内で後退させるとともに、ジャッキ44によりホッパー44bも後退させた状態でスクリューオーガ2の回転によりコンベヤハウジング3内を通して後方へ搬送し、後方の排土口35からベルトコンベヤ31上に排出して、ベルトコンベヤ31でさらに後方へ排出する。
【0055】
以上、一実施例を紹介したが、本発明はこのほか下記のように実施することも可能である。すなわち、上記実施例ではシールド掘進機21のスクリューコンベヤ1について説明したが、シールド掘進機以外にも使用できることは言うまでもない。
【0056】
【発明の効果】
本発明のスクリューコンベヤの駆動装置には、つぎのような効果がある。
【0057】
1) 請求項1記載の駆動装置では、シール部材の耐熱温度以下(通常、100℃以下)に温度上昇が抑えられるので、シール部材の熱による劣化が防止され、寿命が延びる。
【0058】
とくに、本発明のスクリューコンベヤを搭載したシールド掘進機において掘進速度を上げるために、コンベヤハウジングの口径を拡大し、スクリューオーガの回転速度を大幅に速くした場合でも、シール部材が摺接するハウジング部の当たり面の温度上昇を水冷作用でシール部材の耐熱温度以下に抑えることができる。
【0059】
2) 請求項2記載の駆動装置では、ある期間(シールド掘進機では所定の掘進距離)使用して当たり面がシール部材とともに摩耗し、シール作用が低下したときには、円環板状スペーサの位置を変えるか取り除くかしてシール部材の当たり面を移動させるとともに、シール部材を新しいものに取り替えることにより、使用開始直後の優れたシール作用が得られる。
【0060】
3) 請求項3記載のスクリューコンベヤの駆動装置では、シール部材の交換やメンテナンス時などに際して後部コンベヤハウジングを取り外すことにより、開口部の駆動リングを挟んで後ろ側のハウジング部の後方に空間部ができるので、このハウジング部を空間部側へ移動させ、シール部材を露呈させられるので、後ろ側のシール部材の交換やメンテナス作業が簡単に、かつ短時間でおこなえる。また、駆動リングをスクリューオーガとともに後方へ移動させれば、前側のシール部材が露呈するので、前側のシール部材の交換やメンテナンスも簡単に行うことができる。
【0061】
4) 請求項4記載のスクリューコンベヤの駆動装置では、スライドする周壁を他方の周壁に対して油圧ジャッキによりスクリューオーガとともに後方へスライドさせ、スクリューオーガの先端位置を止水ゲートの位置よりも後退させることにより、止水ゲートを確実に閉塞できるから、上記したシール部材の交換やメンテナンスなどの作業を安全にかつ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかるスクリューコンベヤ1の駆動装置4を示す側面視断面図で、シール部材交換前の使用開始状態を表すものである。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】本発明の実施例にかかるスクリューコンベヤ1の駆動装置4の周辺部分の外観を示す側面図である。
【図4】図7のスクリューコンベヤ1のスクリューオーガ2を全体的に示す正面図および羽根の周縁部分を拡大して示す断面図である。
【図5】図1のスクリューコンベヤ1の駆動装置4においてシール部材11を交換した状態の下半分を示す側面視断面図である。
【図6】図6(a)は図1の駆動装置4の一部を拡大して示す側面視断面図、図6(b)は図5の駆動装置4の一部を拡大して示す側面視断面図である。
【図7】本発明の一実施例としての駆動装置をもつスクリューコンベヤを備えたシールド掘進機21を示す側面視断面図である。
【図8】図7のシールド掘進機21におけるオープン工法による排土状態を示すスクリューコンベヤ1およびバルクヘッド26等をやや拡大して示す側面視断面図である。
【図9】図1のシールド掘進機21における泥土圧式工法による排土状態を示すスクリューコンベヤ1およびバルクヘッド26等をやや拡大して示す側面視断面図である。
【図10】従来例としてのスクリューコンベヤの駆動装置を示す側面視断面図で、図1に対応する。
【符号の説明】
1 スクリューコンベヤ
2 スクリューオーガ
3 コンベヤハウジング
3a コンベヤハウジング本体
3b コンベヤハウジング11の先端部
3c 開口部
5 駆動リング(駆動ドラム)
5g 従動ギヤ
5L・5R 環状突起部
6・7 ハウジング部
6a・7a 円筒状壁
6b・7b 冷却ジャケット
6c・7c フランジ
8 軸受
8a 内輪
8b 外輪
9 油圧モータ
9a 駆動ギヤ
10 環状支持具
11・11a・11b・11cシール部材
12 シール押さえ
13 円環板状スペーサ
16a 外側周壁
16b 内側周壁
17・39・43・44 油圧ジャッキ
18・19 補強用環状フレーム
18a・19a 円筒状支持体
18b・19b、18c・19c 環状板
21 シールド掘進機
22 シールド
23 カッターディスク
26 バルクヘッド
27 カッターチャンバー
28 エレクター
29 支柱
36a 外側周壁
36b 内側周壁
40 止水ゲート
42 開閉アーム

Claims (4)

  1. 円筒状コンベヤハウジング内で羽根が螺旋状に連続するスクリューオーガを回転駆動するためのスクリューコンベヤの駆動装置において、
    前記コンベヤハウジングの長手方向の一部に環状の開口部を設け、この開口部内に前記スクリューオーガの羽根と一体回転する駆動リングをシール部材を介して回転可能に配設し、
    前記コンベヤハウジング上に駆動モータを取り付け、該駆動モータと前記駆動リングとを減速歯車を介して接続し、
    前記シール部材が摺接するハウジング部内に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケット内に冷却水を循環させて水冷するようにしたことを特徴とするスクリューコンベヤの駆動装置。
  2. 前記駆動リングの外周面両側に環状突起部を径方向外方に突設し、
    前記シール部材の支持具を、前記ハウジング部に対する前記シール部材の摺接位置を変更可能に円環板状スペーサを介して前記環状突起部に着脱可能に取り付けられるように構成した請求項1記載のスクリューコンベヤの駆動装置。
  3. 前記開口部を挟んで前後に円筒状ハウジング部を分解・組立可能に配設し、その後ろ側のハウジング部の後端周囲に外向きのフランジを突設するとともに、このフランジと接合可能なフランジを前端周囲に備えた後部コンベヤハウジングを着脱可能に連結した請求項1又は2記載のスクリューコンベヤの駆動装置。
  4. 前記コンベヤハウジングの先端部に止水ゲートを開閉可能に配備するとともに、前記開口部を挟んで一側方のハウジング部に隣接するハウジングの一部を内外周二重壁構造にするとともに、一方の周壁に対し他方の周壁を油圧ジャッキにより軸方向にスライド可能とし、このスライド可能な周壁を前記駆動リングとともに進退可能に構成した請求項1〜3のいずれか記載のスクリューコンベヤの駆動装置。
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