JP5730163B2 - シールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法 - Google Patents
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Description
本発明は上記問題点を解決して、シール材が破損しにくく泥水の浸入に対して信頼性が高いシールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法を提供することを目的とする。
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビット交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換するものである。
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出すものである。
支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けたものである。
掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させたものである。
カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させるものである。
新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
以下、本発明の実施例1を図1〜図14に基づいて説明する。
(シールド掘進機)
図13に示すように、円筒形のシールド本体11の前部に圧力隔壁12が設けられ、この圧力隔壁12の前部に切羽崩壊土圧を保持する収納穴28Aが形成されている。前記圧力隔壁12には、旋回軸受13を介して旋回リング体14がシールド軸心O周りに回転自在に支持されており、この旋回リング体14から前方に突出された複数の支持脚15に、円形のカッタヘッド16が支持されている。圧力隔壁12後方の大気室28Bには、このカッタヘッド16を回転駆動するカッタ駆動装置17が設けられており、このカッタ駆動装置17は、旋回リング体14の背面に設けられたリングギヤ17aと、このリングギヤ17aに噛み合う複数の駆動ピニオン17bと、前記駆動ピニオン17bをそれぞれ回転駆動する回転駆動装置(油圧式または電動式モータ)17cとで構成されている。さらに圧力隔壁12には、カッタヘッド16により掘削された土砂を、収納穴28Aから切羽崩壊土圧を保持しつつ大気室28Bに排出する排土用スクリュコンベヤ18が貫設されている。
図1〜図4に示すように、主スポーク21に半径方向に沿って所定ピッチで配設されたビット交換ユニット30に、それぞれ1個(2枚刃)ずつのローラビット31が配置されている。各ビット交換ユニット30は、それぞれ同一構造である。
上記ビット交換ユニット30における掘削ビット交換動作を、図5〜図12を参照して説明する。
上記実施例1のビット交換ユニット30によれば、磨耗したローラビット31の交換時に、可動支持体36を一旦後退して、開口部から突出されたローラビット31を支持体保持室35に収容した後、可動支持体36を回転させて姿勢変更するので、前面板32の開口部33のエッジと可動支持体36との摺接部分が無くなる。したがって、開口部33のエッジを通過するシール材がなくなり、砕石混じりの泥水によるシール性能の低下を防止することができる。また、可動支持体36を回動した後、可動支持体36から閉鎖プラグ38を突出して開口部33を閉じることができるので、泥水が流入することなく可動支持体から磨耗ローラビット31を有するビット支持体41をスムーズに抜き出すことができる。
図15(a)(b)は、このビット交換ユニット90は、出退軸心Osを中心とする半径方向の対称位置に2個の開口部33A,33Bを形成し、可動支持体36の出退軸心Os周りに90度ごとに形成されて開口部33A,33Bに対面可能な4個の収納穴37Aa,37Ba,37Ab,37Bbに、ローラビット31A,31Bを備えたビット支持体41A,41Bと、閉鎖プラグ38A,38Bとを出退軸心Osの対称位置に配置したものである。なお、実施例1と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
[実施例3]
図16および図17のビット交換ユニット100は、交換用掘削ビットをローラビット31からカッタビット31Cに替えたもので、実施例1と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
なお、このビット交換ユニット100には、カッタビット31Cを1個配置したが、実施例2と同様に、出退軸心Osを中心として180°隔てて2個のカッタビット31Cと2個の閉鎖プラグ38A,38Bを配置してもよい。
本発明に係るビット交換ユニット130の実施例4を、図18〜図24を参照して、説明する。この実施例4は、図18に示すように、実施例1における閉鎖プラグ38を、新規なローラビット131を有しかつ開口部33を閉鎖可能なビット支持体141に変更したもので、実施例1と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
H)図19に示すように、旧ビット支持体41の第1ゲートバルブ45Aおよび第2ゲートバルブ45Bを閉じ、排泥配管44の短管44bを取り外す。この時、ドレン配管82の開閉弁82aは閉止されている。
図25のビット交換ユニット160は、実施例4を実施例2に適用した正面図を示したもので、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。ハウジング34内の可動支持体36に略90°ごとに形成された収納穴37Aa,37Ab,37Ba,37Bbに、それぞれ磨耗ローラビット31A,31Bをそれぞれ有する旧ビット支持体41A,41Bと、新規なローラビット131A,131Bをそれぞれ有する新ビット支持体141A,141Bが出退自在に収納され、磨耗ローラビット31A,31Bが半径方向の対称位置に形成された開口部33A,33Bから前方に突出されている。実施例4とこの実施例5を比較すると、ビット交換時に可動支持体36の回転角が略90°である点、同時に2本のローラビット31A,31Bを新規ローラビット131A,131Bに交換できる点以外は共通している。そして実施例5は、実施例4と同様の作用効果を奏し、実施例2と同様に効率よくビット交換作業を行うことができる。
図25〜図27は、実施例4のローラビット31,131に替えて、磨耗カッタビット31Cを有する旧ビット支持体41Cおよび新規カッタビット131Cを有する新ビット支持体141Cを設けたビット交換ユニット200で、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
O)図26(a)に示す交換開始状態では、交換用出退装置51の操作ハンドル56を操作して可動支持体36を後退させ、図26(b)に示すように、掘削位置の磨耗ローラビット31を開口部33から支持体保持室35内に引き込み収容する。この時、ドレン配管82の開閉弁82aは閉止されており、開閉バルブ81aを操作して充填剤供給配管81から支持体保持室35の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部33から支持体保持室35内に泥水が浸入するのを防止する。
[実施例7]
図28に示すように、このビット交換ユニット200に、実施例6を実施例2と同様に、可動支持体36に90°隔てて4個の収納穴37Aa,37Ab,37Ba,37Bbを形成するとともに、前面板32で半径方向の対称位置に2個の開口部33C,33Dを形成し、磨耗カッタビット31Cを有する旧ビット支持体41Cと、新規カッタビット131Cを有する新ビット支持体141Cとを2組ずつ配置したビット交換ユニット210で、実施例2と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
Os 出退軸心
11 シールド本体
16 カッタヘッド
21 主スポーク
27 マンホール
29 作業空間
30 ビット交換ユニット(掘削ビット交換装置)
31 ローラビット(掘削ビット)
31A,31B ローラビット(掘削ビット)
31C カッタビット(掘削ビット)
32 前面板
33 開口部
33A,33B 開口部
33C 開口部
34 ハウジング
35 支持体保持室
36 可動支持体
37A,37B 収納穴
37Aa,37Ab,37Ba,37Bb 収納穴
37C,37D 収納穴
38 閉鎖プラグ
38A,38B 閉鎖プラグ
38C 閉鎖プラグ
40A ビットシール材(シール材)
40B ビットシール材(シール材)
41 ビット支持体
41C ビット支持体
42 排泥通路
43 支軸
44 排泥配管
44b 短管
45A 第1ゲートバルブ(遮断バルブ)
45B 第2ゲートバルブ(遮断バルブ)
51 交換用出退装置
61 交換用回動装置
71 プラグ出退装置
76A,76B プラグシール材(シール材)
81 充填剤供給配管
82 ドレン配管
83 洗浄水供給配管
90 ビット交換ユニット
100 ビット交換ユニット
101 カッタビット
102 ビット本体
131 ローラビット
131C カッタビット
141 ビット支持体
141C ビット支持体
200 ビット交換ユニット
210 ビット交換ユニット
Claims (7)
- カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に、前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換する
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。 - カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。 - 支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けた
ことを特徴とする請求項1または2記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。 - 掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させた
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。 - カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換方法。 - 閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させる
ことを特徴とする請求項5記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。 - 新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とする請求項5記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
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