JP4217608B2 - 流動性搬送物またはばら材状搬送物を搬送するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの、有利には液圧手段で往復動可能な搬送ピストンと、該搬送ピストンをその側面において軸線方向に案内する支持管と、搬送方向において該支持管に対し軸線方向に接続し、供給管路または供給ホッパーを介して搬送物を供給可能な充填空間と、軸線方向において搬送ピストンの移動経路内に配置され、入口側を充填空間に接続され、出口側を搬出管に接続される搬送シリンダとを備え、搬送ピストンが、支持管内に引き込まれた終端位置において充填空間を供給管路または供給ホッパーに対し開放させ、且つ前進時に搬送物を連行しながら充填空間を貫通して搬送シリンダ内へ侵入する構成になっている、流動性搬送物またはばら材状搬送物を搬送するための装置に関するものである。

この種の搬送装置（特許文献１）は金属スクラップを搬送するものが知られているが、この搬送装置では、プランジャーシリンダとして構成された搬送ピストンが支持管の滑動ガイドで案内されている。支持管には、その充填空間側の端部付近に、スクレーパーパッキンリングと微細パッキンリングとを受容するために内側へ指向した溝が旋削されている。支持管と搬送ピストンとの間の隙間空間には、中心の潤滑装置により潤滑穴を介して潤滑油が供給される。搬送シリンダ内に侵入するピストンは入口側で搬送シリンダの壁に密接しているので、戻り行程のたびに真空が発生する。戻り行程の際に材料が搬送管から充填空間内へ逆流しないようにするため、搬送管内には搬送シリンダの後方に横移動体が配置されている。横移動体は搬送シリンダの各戻り工程の前に閉鎖され、各圧縮工程の前に再び開けられる。この構成の欠点は、支持管の領域で摩耗が極めて起こりやすいことである。さらにこの公知の搬送装置は、加圧状態にある充填空間から搬送物を大気圧にある外部の空間に搬送するのに適しておらず、圧力破壊する危険がある。

欧州特許第０６８１６７２Ｂ号公報

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の搬送装置を改善して、特に支持管の領域で摩耗が起こりにくくすることである。

この課題を解決するため、請求項１によれば、搬送ピストンが案内ローラを介して支持管で同心に支持され案内されていること、案内ローラが、外面で支持管と着脱可能に結合される支持台で支持され、且つその回転面が搬送ピストンの側面の方向において支持管の壁開口部を貫通していることを特徴とするものである。本発明の他の有利な構成は従属項から明らかである。

案内ローラの形状適合性と摩耗の補償とを可能にするため、本発明の有利な構成によれば、案内ローラは弾性変形可能な回転面を有している。このため案内ローラは弾性変形可能な材料から成っており、たとえば重荷重ポリアミドから成っている。

本発明の他の有利な構成によれば、案内ローラはその支持台において搬送ピストンの移動方向に対し横方向に指向している回転軸線のまわりを回転可能である。支持台自身は、付属の案内ローラの回転軸線に対し平行な回動軸線のまわりを支持管に対し回動可能であり、且つローラ軸線を境にして回動軸線とは逆の側の端部において、搬送ピストンの側面に対し案内ローラを押圧させた状態で支持管に固定可能であり、有利にはねじ止め可能である。案内特性をさらに改善するため、案内ローラが搬送ピストンの筒状の側面に対し補完的な凹状の回転面湾曲部を有していてもよい。

本発明の有利な構成によれば、案内ローラは支持管の少なくとも２つの、有利には３つの軸線方向位置であって間隔を有している前記軸線方向位置に配置されている。他方案内ローラは、各軸線方向位置において、支持管の少なくとも３つの周方向位置であって互いに角度間隔を有している前記周方向位置に配置されている。支持をさらに改善するため、各周方向位置に、周方向に隣接する２つの案内ローラが付設される。

本発明の他の有利な構成によれば、プランジャー状の搬送ピストンは、片側を端板で閉鎖された中空筒を有し、中空筒内には、同心に指向する液圧駆動シリンダが配置され、該液圧駆動シリンダのピストン棒は搬送ピストンの端板の内面に枢着され、且つ液圧駆動シリンダの筒部分は支持管に固定して枢着されている。駆動シリンダの横力のない操作を可能にするため、端板側の枢着部と支持管固定の枢着部とは互いに垂直で且つピストン棒に対し垂直に指向した枢着軸線を有している。このため、さらに、駆動シリンダの筒部分が、そのピストン棒側の端部付近において、周方向に互いに間隔を有している少なくとも２つの支持ローラ（回転ローラ）を介して中空筒の内面で支持されているのが有利である。この場合、回転ローラが６０゜ないし１２０゜の角度間隔、有利には９０゜の角度間隔を有しているのが合目的である。

搬送シリンダの送り経路の確実な監視を可能にするため、駆動シリンダはピストン行程を測定するための距離測定システムを備えている。この場合距離測定システムは、ピストン固定の永久磁石と、永久磁石と協働し、磁化可能な材料から成る、シリンダ固定の棒とを有している。

案内ローラが故障した場合に緊急案内が保証されているようにするため、案内ローラの領域に、滑動性材料、有利には青銅から成る緊急案内板が配置されている。

本発明による支持管と搬送ピストンの送り経路とは、搬送ピストンが、搬送シリンダ内へ走入する時に、後部軸線方向位置にある案内ローラの領域から出るように、互いに同調させることができる。この場合、搬送シリンダを軸線方向に指向させ案内するためには、案内ローラが他の軸線方向位置の領域にあれば十分である。

本発明の他の有利な構成によれば、支持管は、その充填空間側の端部に、搬送ピストンの側面に対し気密に当接している交換可能なパッキンカセットを担持している。パッキンカセットは、充填空間側の端部に、搬送ピストンの側面のほうへ指向する刃状のスクレーパーと、該スクレーパーから間隔をもって配置される微細パッキンとを担持している。

搬送シリンダの側で材料摩耗が大きくなるのを避けるため、本発明の他の構成によれば、搬送ピストンは半径方向に遊びをもって搬送シリンダに係入し、この場合搬送シリンダは周方向に波形状または多角形状の内面を有していてよい。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図面に図示した閘門型搬出ゲート８はトンネル掘進機１に使用するためのものである。このため搬出ゲート８は、斜め上方に指向しているフランジプレート１０と、供給ホッパー１２とを有している。これにより搬出ゲート８は、トンネル掘進機１の掘削室７内に落ちてくる掘削物５を搬送する、搬送スクリュー２を備えた搬送管３に接続させることができる。通常は吸引することのできない土または岩石を含んだ掘削物５は、地圧で上昇している圧力ｐ＞ｐ_大気圧で砕石機７と供給ホッパー１２とを介して搬出ゲート８に供給され、大気圧ｐ_大気圧に抗して搬出管１４を介して搬出ゲート８から搬出されて、たとえばベルトコンベア６を介してさらに搬送される。フランジプレート１０の付近に配置されている２つのフック１６は取り付けと保守を容易にするために用いる。

図示した実施形態の場合、搬出ゲート８はプッシュプル方式で作動する２つの搬送装置または閘門型ゲート部分１８を有している。これら搬送装置またはゲート部分１８は実質的に同一構成である。両ゲート部分はそれぞれ充填空間２０を有している。充填空間２０は仕切り壁２２を介して互いに仕切られており、共通の供給ホッパー１２を介して搬送物を供給することができる。各ゲート部分１８には、プランジャーとして構成された搬送ピストン２４が設けられている。搬送ピストン２４は液圧駆動シリンダ２６を介して往復動可能である。各搬送ピストン２４には軸線方向において順次、支持ケージ２８と、支持管３０と、充填空間２０の一方と、搬送シリンダ３２と、横移動体３６および搬出管１４の一方を備えた中間管３４とが付設されている。プッシュプル方式で駆動可能な搬送ピストン２４は、支持管３０内に引き込まれたその終端位置において充填空間２０を供給ホッパーに対し開放させ、前進の際に搬送物を連行して充填空間２０からそれぞれの搬送シリンダ３２内へ侵入する。搬送物は搬送シリンダ３２内で、続いて中間管３４と搬出管１４内で圧縮されて栓を形成し、その結果充填空間２０と搬出管１４の出口開口部３８の外側にある外部空間との間を気密に密封させる。

搬送行程ごとに前記栓の一部は出口開口部３８を介して外部へ排出される。出口開口部３８内にはカッター状の切断機構４０が設けられており、切断機構４０は出てくる栓の一部分を分断して破砕する。搬送行程ごとに栓は後から続いてくる圧縮された搬送物に取って代わる。

搬送工程開始時点で栓がまだ存在していないときは、まず栓を作らねばならない。このため横移動体３６が設けられている。これら横移動体３６はスペース上の理由から軸線方向に互いにずらして配置されている。まず横移動体３６をその閉鎖位置へ位置決めする。次に搬送物を、送り力を減少させたそれぞれの搬送ピストン２４を用いて、送り経路内に係合している横移動体３６に対し中間管内で押圧させ、その際搬送物は圧縮されて栓を形成する。搬送ピストン２４の移動距離は、液圧駆動シリンダ２６と結合されている距離測定システム６２，６４で監視する。十分な栓が作られると、横移動体３６を開口させ、搬送ピストン２４の次の搬送行程で栓を付属の搬出管１４内へ移動させて出口開口部３８に達するようにする。搬送物の粘稠度に応じて栓の形成を制御し、存在している栓を支持することができるように、出口開口部３８の領域に、異なった開口横断面積を持った複数個の絞り（図示せず）を設けてもよい。

搬送ピストンをシリンダから引き戻す際に真空が形成されて栓が割れることがないようにするため、搬送ピストン２４と搬送シリンダ３２のサイズは、充填空間２０と中間管３４との間で空気を貫流させるための隙間空間が残るように選定される。搬出管の内面と中間管の内面と、場合によっては搬送シリンダの内面とは摩耗板を備えており、摩耗板は外部からそれぞれの管壁を通じて取り外し可能にねじ止めされている。これらの摩耗板は互いに補完しあって、横断面にて非円形の、有利には多角形の内面を形成する。

図２ａないし図２ｃからわかるように、搬送ピストン２４の側面４２は長尺の中空筒４４によって形成され、その自由端面は端板４６によって閉鎖され、中空筒４４内には液圧駆動シリンダ２６が設けられている。駆動シリンダ２６の筒部分４８はその底部部分５０を枢着部５２を介して支持ケージ２８の後端に枢着され、そのピストン棒５６側の端部を、互いに９０゜の角度間隔を有している２つの支持ローラ５４を介して中空筒４４の内面で支持され案内されている。駆動シリンダ２６のピストン棒５６は枢着部５８を介して端板４６の内面に枢着されている。枢着部５２の枢着軸線と枢着部５８能着軸線とは互いに垂直であり、ピストン棒５６の移動方向に指向している。ピストン棒５６は同心の中空空間６０を有し、中空空間６０には、筒部分の底部側端部に固定され且つ導波管を保護している特殊鋼管６２が係入している。導波管６２はピストン棒５６に固定の永久磁石６４とともに距離測定システムを形成しており、該距離測定システムを用いて搬送ピストン２４の現在の変位位置を測定することができる。

搬送ピストン２４は支持管３０の内部で同心に支持され案内されている。このため、支持管３０の外面に案内ローラ６６が配置され、その回転面６８は支持管３０の壁穴を搬送ピストン２４の側面４２の方向に貫通している。エラストマー材、有利には重荷重ポリアミドから成っている案内ローラ６６はそれぞれ支持台７０で支持されている。各支持台７０はその一端を支持管固定の回動軸受７２に枢着され、その他端をばねで支持されているねじ７４により支持管３０に螺着されている。案内ローラの回転面６８は搬送ピストン２４の側面４２に対し補完的な凹状の横湾曲部を有している（図７ｃ）。図１ａないし図１ｃからわかるように、案内ローラ６６は互いに間隔をもっている３つの軸線方向位置に配置され、且つ周方向に互いに間隔をもっている３つの周方向位置に配置されている。この場合、それぞれの周方向位置はそれぞれ互いに並置されている２つの案内ローラを備えている。搬送ピストン２４のサイズは、搬送シリンダ３２内へ走入する時に、後部軸線方向位置にある案内ローラ６６の領域から抜け出るように選定されている。

支持管３０はその充填空間側の端部にパッキンカセット７６を有している。パッキンカセット７６は支持管端部の凹部に設けた２つのＯリング７８，８０の間で締め付けリング８２により浮動状態で締め付け固定されており、容易に交換可能である。パッキンカセット７６は金属製のリング状の基礎体８４を有し、基礎体８４は、内面に、半径方向に位置調整可能なスクレーパ８８を受容するための周溝８６と、半径方向に位置調整可能でエラストマー材から成っている微細パッキン９０とを備えている。スクレーパー８８および微細パッキン９０のための周溝８６は基礎体８４のリング状の凹部９２に配置された挿入リング９４によって画成されている。図５ａないし図５ｃ、図６ａと図６ｂからわかるように、スクレーパー８８と微細パッキン９０とは周方向に配分されている複数個のセグメント８８’，９０’から組み立てられており、これらセグメントはそれぞれ半径方向外側にあるエラストマーリング９６，９８から組み立てられている。スクレーパー８８と微細パッキン９０とはエラストマーリング９６，９８を介して圧力剤、たとえば油脂で付勢可能である。スクレーパー８８と微細パッキン９０のセグメント８８’，９０’は、閉じたエラストマー保持リング１０４，１０６を受容するために周方向で互いに補完的な溝を有し、この保持リング１０４，１０６の領域において、半径方向外側にある付属のパッキンリング９６，９８で支持されている。スクレーパー８８のセグメント８８’が周方向に回転しないようにするため、セグメント８８’は、該セグメント８８’に設けた縁開口の凹部１３２を介して、挿入リング９４に挿入されるピン１３０を用いて周方向に固定される（図５ａないし図５ｃおよび図４ａと図４ｄを参照）。図６ｂからわかるように、微細パッキン９０’は周方向に互いに重畳している段部１２０を有している。さらに微細パッキン９０’は、硬さが異なる２つのエラストマーのセグメント部分９０”，９０”’から組み立てられている。スクレーパーセグメント８８’と微細パッキン９０’とのための周溝８６は、基礎体に設けた管路１０８，１１０を介して互いに独立に圧力剤で付勢可能である。この目的のため挿入リングも、圧力剤供給用の環状管路を画成し且つ基礎体の環状面１１６のほうへ縁が開口している周溝１１２，１１４を備えている。周溝１１２，１１４は隣接している周溝内に配置されたパッキンリング１１８によって互いに密封され、且つ外部に対して密封されている。

他の管路１２２は、潤滑剤または洗浄剤を供給するために用いる。基礎体はその内面に他の周回溝を有し、この周回溝は溝リング１２４とエラストマーの案内ベルト１２６とを受容するために用いる。

パッキンカセット７６は予め製造でき、全体を交換することができる。セグメント化されたスクレーパー８８と微細パッキン９０、および溝リング１２４と案内ベルト１２６を、予め製造した状態でその位置に保持するため、取り付け管１２８が設けられている。この取り付け管１２８は、パッキンカセット７６を搬送ピストン２４上にスライドさせて取り付けた後にパッキンカセットからスライドさせて取り外される。

以上を総括すると以下のようになる。本発明は、流動性搬送物またはばら材状搬送物を搬送するための装置に関する。この装置は、少なくとも１つの、有利には液圧手段で往復動可能な搬送ピストン２４と、該搬送ピストン２４をその側面４２において軸線方向に案内する支持管３０と、搬送方向において該支持管３０に対し軸線方向に接続し、供給管路または供給ホッパー１２を介して搬送物を供給可能な充填空間２０と、軸線方向において搬送ピストン２４の移動経路内に配置され、入口側を充填空間２０に接続され、出口側を搬出管１４に接続される搬送シリンダ３２とを備えている。搬送ピストン２４は、支持管３０内に引き込まれた終端位置において充填空間２０を供給管路または供給ホッパーに対し開放させ、且つ前進時に搬送物を連行しながら充填空間２０を貫通して搬送シリンダ３２内へ侵入する。搬送ピストンのひずみのない、摩耗のない案内を可能にするため、搬送ピストンは案内ローラ６６を介して支持管３０で同心に支持され案内されている。

トンネル建設現場で使用するための閘門型掘削物搬出ゲートの概観図である。 充填空間に供給ホッパーを取り付けた図１ａの閘門型搬出ゲートの側面図と平面図である。 図１ａないし図１ｃの閘門型ゲートを備えたトンネル穿孔機の側面図である。 図１ａないし図１ｃにおいてプランジャーシリンダとして構成された搬送ピストンの、互いに９０゜ずらして示した２つの縦断面図と、横断面図である。 支持管の充填空間側パッキンカセットの端面図と側面図である。 図３ａの切断線Ａ−Ａによる断面図である。 図３ａの断面ＡないしＥによる図３ｃの拡大図である。 図４ａないし４ｅのパッキンカセットのセグメント化したスクレーパーリングの平面図である。 図５ａの切断リングセグメントの平面図である。 図５ｂの切断線Ａ−Ａによる断面図である。 図４ａないし４ｅの微細パッキンの１つのセグメントの側面図と内面図である。 図１ａないし図１ｃの閘門型搬出ゲートの支持管の案内ローラの外観図と３つの側面図である。

Claims (24)

1. 少なくとも１つの、有利には液圧手段で往復動可能な搬送ピストン（２４）と、該搬送ピストン（２４）をその側面（４２）において軸線方向に案内する支持管（３０）と、搬送方向において該支持管（３０）に対し軸線方向に接続し、供給管路または供給ホッパー（１２）を介して搬送物を供給可能な充填空間（２０）と、軸線方向において搬送ピストン（２４）の移動経路内に配置され、入口側を充填空間（２０）に接続され、出口側を搬出管（１４）に接続される搬送シリンダ（３２）とを備え、搬送ピストン（２４）が、支持管（３０）内に引き込まれた終端位置において充填空間（２０）を供給管路または供給ホッパーに対し開放させ、且つ前進時に搬送物を連行しながら充填空間（２０）を貫通して搬送シリンダ（３２）内へ侵入する構成になっている、流動性搬送物またはばら材状搬送物を搬送するための装置において、
   搬送ピストン（２４）が案内ローラ（６６）を介して支持管（３０）で同心に支持され案内されていること、
   案内ローラ（６６）が、外面で支持管（３０）と着脱可能に結合される支持台（７０）で支持され、且つその回転面（６８）が搬送ピストン（２４）の側面（４２）の方向において支持管（３０）の壁開口部を貫通していること、
   を特徴とする装置。
2. 案内ローラ（６６）が弾性変形可能な回転面（６８）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 案内ローラ（６６）が弾性変形可能な材料から成っていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 案内ローラ（６６）がその支持台（７０）において搬送ピストン（２４）の移動方向に対し横方向に指向している回転軸線のまわりを回転可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. 支持台（７０）が、付属の案内ローラ（６６）の回転軸線に対し平行な回動軸線（７２）のまわりを支持管（３０）に対し回動可能であり、且つローラ軸線を境にして回動軸線とは逆の側の端部において、搬送ピストン（２４）の側面（４２）に対し案内ローラ（６６）を押圧させた状態で支持管（３０）に固定可能であり、有利にはねじ止め可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
6. 案内ローラ（６６）が搬送ピストン（２４）の筒状の側面（４２）に対し補完的な凹状の回転面湾曲部を有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. 案内ローラ（６６）が支持管（３０）の少なくとも２つの、有利には３つの軸線方向位置であって間隔を有している前記軸線方向位置に配置されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
8. 案内ローラ（６６）が、各軸線方向位置において、支持管（３０）の少なくとも３つの周方向位置であって互いに角度間隔を有している前記周方向位置に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 各周方向位置に、周方向に隣接する２つの案内ローラ（６６）が付設されていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. プランジャー状の搬送ピストン（２４）が、片側を端板（４６）で閉鎖された中空筒（４４）を有していること、中空筒（４４）内に、同心に指向する液圧駆動シリンダ（２６）が配置され、該液圧駆動シリンダ（２６）のピストン棒（５６）が搬送ピストン（２４）の端板（４６）の内面に枢着され、且つ液圧駆動シリンダ（２６）の筒部分（４８）が支持管に固定して枢着されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置。
11. 端板側の枢着部（５８）と支持管固定の枢着部（５２）とが互いに垂直で且つピストン棒（５６）に対し垂直に指向した枢着軸線を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 駆動シリンダ（２６）の筒部分（４８）が、そのピストン棒側の端部付近において、周方向に互いに間隔を有している少なくとも２つの支持ローラ（５４）を介して中空筒（４４）の内面で支持されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 支持ローラ（５４）が６０゜ないし１２０゜の角度間隔、有利には９０゜の角度間隔を有していることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 駆動シリンダ（２６）がピストン行程を測定するための距離測定システム（６２，６４）を備えていることを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか一つに記載の装置。
15. 距離測定システムが、ピストン固定の永久磁石（６４）と、永久磁石と協働し、磁化可能な材料から成る、シリンダ固定の棒（６２）とを有していることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 案内ローラ（６６）の領域に、滑動性材料、有利には青銅から成る緊急案内板が配置されていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の装置。
17. 案内ローラ（６６）および／または支持ローラがボール支持されていることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の装置。
18. 案内ローラ（６６）が、回転面（６８）の領域で少なくとも部分的に、変形可能なプラスチック、特に重荷重ポリアミドから成っていることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の装置。
19. 搬送ピストン（２４）が、搬送シリンダ（３２）内へ走入する時に、後部軸線方向位置にある案内ローラ（６６）の領域から出ることを特徴とする、請求項７から１８までのいずれか一つに記載の装置。
20. 駆動シリンダ（２６）が液圧差動シリンダとして構成されていることを特徴とする、請求項１０から１９までのいずれか一つに記載の装置。
21. 支持管（３０）が、その充填空間側の端部に、搬送ピストン（２４）の側面（４２）に対し気密に当接している交換可能なパッキンカセット（７６）を担持していることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の装置。
22. パッキンカセット（７６）が、充填空間側の端部に、搬送ピストン（２４）の側面（４２）のほうへ指向する刃状のスクレーパー（８８）を有していることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
23. 搬送ピストン（２４）が半径方向に遊びをもって搬送シリンダ（３２）に係入していることを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一つに記載の装置。
24. 搬送シリンダ（３２）が周方向に波形状または多角形状の内面を有していることを特徴とする、請求項１から２３までのいずれか一つに記載の装置。

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