JP4243181B2 - Screw conveyor for transporting excavated soil - Google Patents
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Description
本発明はスクリュウコンベア、特に、泥土圧式シールド機に取り付けて掘削物を排出する排土用スクリュウコンベアに関する。 The present invention relates to a screw conveyor, and more particularly, to a soil conveyor for discharging soil by being attached to a mud pressure shield machine.
従来、地下鉄等のトンネル工事、下水配管工事などの掘削工事において泥土圧式シールド機が使用される。泥土圧式シールド機においては、前方のチャンバに掘削土を貯留してカッターヘッドの安定を図ると共に、掘削土に泥水を攪拌し混合して流動化して掘削土の排出を容易にしている。シールド機のチャンバ内からの掘削土の排出は、スクリュウコンベアで行い、スクリュウコンベアの掘削土排出開口部に発進立坑側から配管された送排泥管を接続し、排泥管に圧送ポンプを介装して、スクリュウコンベアの開口部から排出される掘削土を送排泥管を流れる泥水によって発進立坑側へ送る流体輸送が行われる。 Conventionally, mud pressure shield machines are used in excavation work such as subway tunnel construction and sewage piping work. In the mud pressure shield machine, the excavated soil is stored in the front chamber to stabilize the cutter head, and the mud water is agitated and mixed in the excavated soil and fluidized to facilitate discharge of the excavated soil. The excavated soil is discharged from the chamber of the shield machine using a screw conveyor, and a feed mud pipe connected from the start shaft side is connected to the excavated soil discharge opening of the screw conveyor, and a pressure feed pump is connected to the mud pipe. Then, fluid transportation is performed in which the excavated soil discharged from the opening of the screw conveyor is sent to the start shaft side by the muddy water flowing through the sending and discharging mud pipe.
図1は上述のようなトンネル掘削用の泥土圧式シールド機を断面図で示したものである。円筒形のシールド本体1の前方にカッターヘッド2が回転可能に装着され、掘削されたトンネルの内壁面は、コンクリート部材3により支持される。シールド本体1はジャッキ4により既設のコンクリート部材3に対して掘削方向前方への圧力が加えられ、この状態でカッターヘッド2が回転することにより、カッターヘッド2前方の地盤を掘削し、掘削土をカッターヘッド2の後方でシールド機前方のチャンバ5内に貯留する。このようにチャンバ5内に貯留する掘削土により、未掘削の切羽地盤の崩壊を抑制している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mud pressure shield machine for tunnel excavation as described above. A
チャンバ5内に貯留された掘削土は、チャンバ5の下部からスクリュウコンベア6にて斜め上方に搬送され、排土ホッパー7へ排出される。一方、チャンバ5及び排土ホッパー7には泥水供給管8を通じて泥水が供給され、泥水の混じった掘削土がスクリュウコンベア6にて搬送され、排土ホッパー7内では掘削土に泥水が更に混合されて、クラッシャー9にて泥水の混合された掘削土が更に細かく破砕されて圧送ポンプ11によって排泥管10を経由して発進立杭(図示せず)側へ流体搬送される。
The excavated soil stored in the
図2は従来の掘削土搬送用スクリュウコンベアの搬送後端部を断面図で示す。スクリュウコンベア6は、円筒状のケーシング21と、この円筒ケーシング21内に回転可能に設けられた回転軸22の周囲に所定のピッチで固定された螺旋状のスクリュウ羽根23と、ケーシング21の後端外部に設けられたスクリュウ羽根23の回転軸22を回転するための駆動機24と、スクリュウ羽根23により搬送された掘削土を排出する開口部25とを有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the rear end portion of a conventional excavating soil conveying screw conveyor. The
したがって、駆動機24によりスクリュウ羽根23が回転されることにより、シールド機前方のチャンバ5(図1)に貯留し且つ泥水と混合された掘削土はスクリュウ羽根23の回転作用で斜め上方に搬送され、排出開口部25より排土ホッパー7(図1)へ排出される。ここで、このスクリュウコンベア6の最大輸送径、即ち輸送可能な掘削土の塊26の大きさは、スクリュウ羽根23のピッチP及び半径方向の寸法(D−d)/2により規制される。
Therefore, when the
そのため、掘削対象の地山が礫層や泥岩層や粘土層であった場合に、シールド掘進速度を速くするとカッターヘッドの地山への切り込み量が大きくなり、地山が大割れの状態(掘削物が偏平で大きな塊)として掘削されるので、たとえ掘削物がスクリュウコンベアを通過して搬送されたとしても排泥管内、特に、図1における排土ホッパー7とクラッシャー9との間の排泥管10a内で閉塞する、という問題がある。
For this reason, when the natural ground to be excavated is a gravel layer, mudstone layer, or clay layer, increasing the shield speed increases the amount of cutting of the cutter head into the natural ground, and the natural ground is in a state of large cracks (excavation) 1 is excavated as a flat and large lump), even if the excavated material is transported through a screw conveyor, the sludge in the mud pipe, particularly between the
このような問題を解決する先行技術として、特許文献1(実開昭62−185792号公報)及び特許文献2(特公平2−603379号公報)がある。これらの先行技術では、スクリュウコンベアの搬送後端部に円錐形状の破砕部を有し、この破砕部の後端の最も狭い開口から破砕物を排出するようにしている。このため、掘削物が粘土である場合や破砕物が多量にある場合は、排出開口を閉塞してしまうことがあった。また、泥土のような流動物も破砕物とともにその狭い開口を通過しなければならず、スクリュウ内の圧力が上がったり閉塞してしまうことがあった。また、円錐形状の破砕部には掘削土を破砕する突起(突条帯)が設けられているが、突起の高さが隣接する突起同志の間隔よりも低いので、相対的に開口面積が小さく、同様の問題があった。更に、排出開口が円錐形状の破砕部の後端側にあるため、掘削土が後端側へ移動する間に詰まり、開口を閉塞してしまうことがあった。また開口自体の大きさを調整することが困難であり、種々の地山の土質に対応した掘削を行うに支障があった。 As prior arts for solving such problems, there are Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 62-185792) and Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 2-603379). In these prior arts, a conical crushing portion is provided at the conveyance rear end of the screw conveyor, and the crushed material is discharged from the narrowest opening at the rear end of the crushing portion. For this reason, when the excavated material is clay or when there is a large amount of crushed material, the discharge opening may be blocked. Further, fluid such as mud must pass through the narrow opening together with the crushed material, and the pressure in the screw may increase or close. In addition, the conical crushing portion is provided with projections (strip strips) for crushing excavated soil, but the opening area is relatively small because the height of the projections is lower than the interval between adjacent projections There was a similar problem. Furthermore, since the discharge opening is on the rear end side of the conical crushing portion, the excavated soil may become clogged while moving to the rear end side, and the opening may be blocked. In addition, it was difficult to adjust the size of the opening itself, which hindered excavation corresponding to various soil conditions.
このように特許文献1及び特許文献2では、掘削の対象物が粘土である場合や破砕物が多量にある場合は、排出開口部を閉塞することがあり、泥土のような流動物もその狭い開口部を通過しなければならず、開口部を閉塞してしまうことがあり、また開口部の大きさを調整することが困難であるという問題があった。
As described above, in
そこで、本発明は、掘削物が比較的大きな、特に偏平な塊である場合においても、適当な大きさとなるまで破砕され、もって排出開口部を閉塞することがなく且つ流動性の掘削物や比較的小さな掘削物を速やかに排出することのできるスクリュウコンベアを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a comparatively large, particularly flat mass of excavated material, which is crushed to an appropriate size and thus does not block the discharge opening, and is a fluid excavated material and a comparison. It is an object of the present invention to provide a screw conveyor that can quickly discharge a small excavated object.
また、本発明の他の課題は、掘削土の種類に応じ、或いは掘削土の量の多少に応じて、排出開口部を調整可能としたスクリュウコンベアを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a screw conveyor that can adjust the discharge opening according to the type of excavated soil or the amount of excavated soil.
上記の課題を達成するために、本発明によれば、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられたスクリュウ羽根を設けたスクリュウと、該スクリュウを回転するための駆動機と、前記ケーシングに設けた前記スクリュウにより搬送された掘削土を排出する排出開口部とを具備するスクリュウコンベアにおいて、前記排出開口部付近では、前記スクリュウ羽根を設けずに該スクリュウの回転軸のみとし、該スクリュウ羽根を設けていない前記回転軸の部位に、該回転軸に固定されたフランジと、該フランジに着脱可能に固定される取付板と、該取付板に固定され且つ長手方向に沿って放射状に配置した複数枚の板状の破砕羽根とからなる、破砕機を取り付け、該破砕機の回転外周部に隣接して前記開口部が位置するようにしたことを特徴とする掘削土搬送用スクリュウコンベアが提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a casing, a screw provided with a screw blade rotatably provided in the casing, a driving device for rotating the screw, and the casing are provided. In a screw conveyor having a discharge opening for discharging excavated soil conveyed by the provided screw, in the vicinity of the discharge opening, only the rotating shaft of the screw is provided without providing the screw blade, and the screw blade is A flange fixed to the rotary shaft, a mounting plate detachably fixed to the flange, and a plurality of radial plates that are fixed to the mounting plate and radially arranged along the longitudinal direction at the rotary shaft that is not provided comprising a plate-like crushing blades, the attachment crusher, JP said opening adjacent to the rotating outer periphery of the crusher has to be positioned Excavated soil transport for screw conveyor and is provided.
前記各破砕羽根の外縁は、掘削土の搬送方向と逆向きに径方向の寸法が小さくなるように傾斜し、破砕機の回転外周が略円錐形状であることを特徴とする。 The outer edge of each crushing blade is inclined so that the dimension in the radial direction becomes smaller in the direction opposite to the conveying direction of excavated soil, and the rotating outer periphery of the crusher has a substantially conical shape.
前記破砕用突起は、前記ケーシングの内周方向に沿って、前記排出開口部に対応する位置及び前記破砕羽根の回転方向の沿ったケーシング内周の少なくとも一部にわたり、所定間隔で複数個設けられていることを特徴とする。 A plurality of the crushing protrusions are provided at predetermined intervals along the inner circumferential direction of the casing over a position corresponding to the discharge opening and at least a part of the casing inner circumference along the rotation direction of the crushing blade. It is characterized by.
前記ベース取付板は2つの略半円形板からなり、それぞれの略半円リング形板に前記複数の破砕羽根が半数づつ固定されて2つの破砕機半体を構成し、前記2つの略半円リング形板を前記フランジに着脱可能に固定すると共に、一方の破砕機半体の破砕羽根と他方の破砕機半体の破砕羽根の隣接するものどおしを接合することにより、これらの破砕機半体を前記回転軸に固定することを特徴とする。 The base mounting plate is composed of two substantially semicircular plates, and each of the plurality of crushing blades is fixed to each substantially semicircular ring plate in half to form two crusher halves. These crushers are fixed by detachably fixing the ring-shaped plate to the flange and joining the crushing blades of one crusher half and the crushing blades of the other crusher half adjacent to each other. A half body is fixed to the rotating shaft.
前記フランジと粉砕機の前記ベース取付板との間に、任意枚数のスペーサ板を挟んで前記粉砕機を固定し、該前記粉砕機の軸方向の取付位置を調整可能とする。 An arbitrary number of spacer plates are sandwiched between the flange and the base mounting plate of the pulverizer to fix the pulverizer so that the axial mounting position of the pulverizer can be adjusted.
或いは、前記複数の板状破砕羽根は半径方向の高さが異なり、前記取付板を前記フランジの軸心に併せて固定した際、前記破砕機が前記回転軸に対し偏心したものとなることを特徴とする。 Alternatively, the plurality of plate-like crushing blades have different radial heights, and the crusher is eccentric with respect to the rotating shaft when the mounting plate is fixed together with the axis of the flange. Features.
前記板状破砕羽根は、隣接する破砕羽根の円周方向における外縁間の間隔が半径方向の高さより小さいことを特徴とする。 The said plate-shaped crushing blade | wing is characterized by the space | interval between the outer edges in the circumferential direction of an adjacent crushing blade | wing being smaller than the height of radial direction.
以下、添付図面(図3〜5)を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings (FIGS. 3 to 5).
図3は本発明の実施形態に係るスクリュウコンベアの搬送後端部を断面図で示す。図4は他の実施形態の断面図、図5は図3及び図4の矢印A−Aにおける拡大断面図である。本発明のスクリュウコンベア30においても、円筒状のケーシング31と、この円筒ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸32の周囲に所定のピッチで固定された螺旋状のスクリュウ羽根33と、ケーシング31の後端外部に設けられたスクリュウ羽根33の回転軸32を回転駆動するための駆動機34と、スクリュウ羽根33により搬送された掘削土を下方へ排出するために、円筒状ケーシング31の搬送後端部の下部に設けられた排出開口部35とを有する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rear end of the screw conveyor according to the embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of another embodiment, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along arrows AA in FIGS. 3 and 4. Also in the
本発明の実施形態では、駆動機34の主軸に連結されているスクリュウコンベア30の回転軸32のスクリュウ(搬送後端部を除く回転軸32の殆んどの部分)搬送部分32aにおいては、図2の従来例と同様、スクリュウ羽根33を取り付けているが、排出開口部35の付近における回転軸32の部分32bにおいてはスクリュウ羽根33を取り付けていない。
In the embodiment of the present invention, the screw (most part of the
一方で、駆動機34に近接するケーシング31内の回転軸32の基端部側において、排出開口部35の付近のスクリュウ羽根33を設けていない部位32bに、円板状のフランジ37が固定されており、このフランジ37に破砕機40が着脱可能に固定されている。
On the other hand, a disc-shaped
破砕機40は、図5〜図7に詳細に示すように、同一構造の2つの破砕機半体40a、40bから成り、各破砕機半体40a、40bは、略半円リング状の取付板41aと半円筒状体41bと破砕羽根42とからなり、取付板41aが半円筒状体41bの一方端に固定され、破砕羽根42が半円筒状体41bの外周に放射状に配されるとともに取付板41aに突き合わされ、取付板41aと半円筒状体41bのそれぞれに溶接等で固定されている。破砕羽根42は各半円リング状取付板41に対して45°毎に計5枚取付けられているが、互いに180°の位置のある取付板41の端部に取り付けられる2つの破砕羽根42aは、もう一方の破砕機半体40a、40bの対応する破砕羽根42aとボルトにより面接合されるようになっている。
As shown in detail in FIGS. 5 to 7, the
図7に示すように、各破砕羽根42は略半円リング状取付板41aの取付部分及びその近辺では、取付板41aの半径方向の寸法と略同じ高さh1を有するが、所定寸法の部位42cのところより、スクリュウコンベアの搬送方向の逆向きに高さが低くなる方向に傾斜した傾斜部42bを有し、搬送方向の前端では高さh2(h1>h2)となっている。これにより、2つの破砕機半体40a、40bをスクリュウコンベアに取り付けた状態では、全体として、破砕機40の破砕羽根42の外周が略円錐形状となる。
As shown in FIG. 7, each crushing
また、図6に示すように、破砕羽根42は、隣接する破砕羽根42の円周方向における外縁間の間隔wが半径方向の高さh1より小さい。これにより、掘削土が破砕される塊36の大きさ(径)をできる限り小さくなるようにするとともに、掘削土の通過路(開口)を大きくして掘削土が通過路を閉塞しないようにしている。
Further, as shown in FIG. 6, in the crushing
破砕機40は、スクリュウコンベア30の回転軸部分32bに固定されている円板形のフランジ37に搬送方向に対して逆の側に取り付けられるが、上述のように、破砕機40は2つの破砕機半体40a、40bから成るので、先ず、一方の破砕機半体40aの半円筒状体41bを回転軸32bに被せるように配し、そのリング状取付板41aを、回転軸32bの一方の側から円板状のフランジ37の半円の個所に数個のボルト43にて取り付け、ついで、他方の破砕機半体40bのリング状取付板41bを回転軸32bに被せるように且つ一方の半円筒状体41bに対向して配し、そのリング状取付板41aを、回転軸32bの他方の側から円板状フランジ37の他方の半円部の個所にボルト43にて取り付け、破砕機半体40a、40b同士の端部にある破砕羽根42aを相互にボルト44にて固定する。このように、2つの破砕機半体40a、40bがフランジ37に取り付けられた状態では、破砕羽根42は回転軸b32の回りに放射方向に約45°ごとに合計8枚配置され、且つ破砕羽根42の板面が軸方向に延在することとなる。
The
一方、円筒状ケーシング31の内壁には、排出開口部35の搬送方向直前の位置において、即ち、スクリュウコンベア30のスクリュウ羽根33が存在しなくなっている位置の直後の部分において、内周方向に沿って間隔をおいて複数個の固定側の破砕用突起46(図5)が設けられている。これらの破砕用突起46は、少なくとも排出開口部35に対応する領域、すなわち、開口35の前端開口壁にボルト等47aで固着したケーシング31の内周形状(円弧状)に形成した板部材47の突起46を植設した円弧形成縁に、及びこの排出開口部35から破砕機40の回転方向P(図5)に沿った側の領域の少なくとも一部にわたり(全体として約180°程度の円周領域にわたり)、内周方向に間隔をおいて複数個、円筒形ケーシング31の内壁から内側へ突出するように取付けられている。なお、突起46は超硬チップ又はハードフェーシングされた硬質材からなる。そして、略円錐形状の破砕機40をスクリュウコンベア30に取付けた際は、傾斜部42bがこれらの破砕用突起46に対向する位置となり、破砕用突起46と破砕機40の傾斜部42bとの間隔tでもって破砕される掘削土の塊36の径が規制される。
On the other hand, the inner wall of the
図4は本発明の他の実施形態に係るスクリュウコンベアを断面図で示す。図3の実施形態と異なる点は、フランジ37と粉砕機40のリング状取付板41との間に適当な枚数のスペーサ板48を挟んで所定の長さのボルト43を使用して粉砕機40をフランジ37に固定する。これにより、粉砕機40の軸方向の取付位置を調整することができ、破砕用突起46と破砕機40の傾斜部42bとの間隔tをt2に変えることができる。これにより、粉砕機40により破砕される掘削土の塊36の径をより小さく又は大きくなるように規制することができる。
FIG. 4 is a sectional view showing a screw conveyor according to another embodiment of the present invention. 3 is different from the embodiment of FIG. 3 in that an appropriate number of
なお、図4に示した実施形態において、スペーサ板48は半円リング状取付板42と同様な半円リング状とし、取付板42に設けられているボルト固定用の取付孔に対応する位置にボルト用の取付孔を設けることにより、破砕機40a、40bをそれぞれ回転軸32bの両側から取付ける際に、同様に回転軸32bの両側から挿入して容易に取付けることができる。なお、半円リング状のスペーサ板48は半円リング状の取付板42に対して例えば互いに90°位相をずらして取付けることもできる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the
上記の図3及び図4に示した本発明の実施形態において、破砕機40は、スクリュウコンベア30のスクリュウ羽根33の設けられていない回転軸32の部分32bに取り付けられているので、駆動機34によりスクリュウ羽根33が回転して掘削土を搬送が行われる間、同じ速度で回転する。したがって、スクリュウ羽根33により斜め上方へ搬送されてくる掘削土が排出開口部35から排出される直前の位置にて破砕機40の破砕羽根42により破砕され、特に、スクリュウ羽根33でと障害なく搬送されるものの、排泥管10a内で閉塞する可能性のある、偏平な形状の掘削土の塊を排出開口部35の直前にて破砕した後に排出させることができる。
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 above, the
以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various forms, modifications, corrections, and the like are possible within the spirit and scope of the present invention. It is.
例えば、上記の実施形態においては、複数の板状破砕羽根42は軸方向の長さが同一であり、且つ半径方向の高さも同一であって、且つ取付板41をフランジ37の軸心に対して同心に取り付ける場合について説明したが、2つの半円リング状取付板41をフランジ37の軸心に対して偏心して取り付けることにより、粉砕機40を偏心回転させて回転中に周期的に、破砕用突起46と破砕機40の傾斜部42bとの間隔tが可変となるようにして、破砕される掘削土の塊の径を小さくして掘削土の破砕効率を上げることもできる。
For example, in the above-described embodiment, the plurality of plate-like crushing
また、複数の板状破砕羽根42の半径方向の高さが異なるものを取付けた場合においては、取付用のベース板41をフランジ37の軸心に対して同心に取り付けても、粉砕機40を偏心回転させて、破砕効率を上げることができる。
Further, when the plurality of plate-like crushing
以上説明したように、本発明によれば、スクリュウコンベアの排出開口部付近では、スクリュウ羽根を設けずにその回転軸に、長手方向に沿って放射状に配置した複数枚の板状の破砕羽根からなる破砕機を取り付け、破砕機の回転外周部に隣接して前記開口部が位置するようにしたので、既存のスクリュウコンベアを大幅に変更することなく、簡単な変更を加えるだけで、掘削する物が比較的大きな、特に偏平な塊である場合においても、適当な大きさとなるまで破砕される。したがって、排出開口部が閉塞されることはなく、流動性の掘削物や比較的小さな掘削物を速やかに排出することができる。また、破砕機の取付部にスペーサを用いることで、掘削土の種類に応じ、或いは掘削土の量の多少に応じて、簡単に排出開口部を調整することができる。 As described above, according to the present invention, in the vicinity of the discharge opening of the screw conveyor, a plurality of plate-shaped crushing blades arranged radially along the longitudinal direction on the rotation shaft without providing the screw blades. Since the opening is located adjacent to the rotating outer periphery of the crusher, the object to be excavated can be excavated by making simple changes without significantly changing the existing screw conveyor. Even if it is a relatively large, particularly flat lump, it will be crushed to an appropriate size. Therefore, the discharge opening is not blocked, and a fluid excavated item or a relatively small excavated item can be quickly discharged. Moreover, by using a spacer for the attachment part of the crusher, the discharge opening can be easily adjusted according to the type of excavated soil or according to the amount of excavated soil.
30…スクリュウコンベア
31…ケーシング
32(32a、32b)…回転軸
33…スクリュウ羽根
34…駆動機
35…排出開口部
36…掘削土塊
37…フランジ
40…破砕機
41…半円リング状取付板
42…板状破砕羽根
42b…傾斜部
30 ...
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