JP5993579B2 - Sediment pressure pump, shield machine, and shield method for construction work - Google Patents

Sediment pressure pump, shield machine, and shield method for construction work Download PDF

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Description

本発明は、建設工事用の土砂圧送ポンプ、該土砂圧送ポンプを備えるシールド機、及び、該シールド機を用いるシールド工法に関する。   The present invention relates to a sediment pump for construction work, a shield machine including the sediment pump, and a shield method using the shield machine.

シールド工法によってトンネルを構築するシールド工事等の建設工事において、掘削土砂をロータリーポンプ等の圧送ポンプで圧送することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1に記載の土圧式シールド工法によるシールド工事では、シールド機で掘削してスクリューコンベアを通してチャンバ内に取り込んだ土砂を、スクリューコンベアに接続された回転容積型のロータリーポンプによって、該ロータリーポンプに接続された配管を通してシールド機の後方へ圧送する。   In construction work such as shield work for constructing a tunnel by a shield construction method, excavated earth and sand are pumped with a pump such as a rotary pump (for example, see Patent Documents 1 and 2). In the shield work by the earth pressure type shield method described in Patent Document 1, earth and sand excavated by a shield machine and taken into the chamber through a screw conveyor is transferred to the rotary pump by a rotary displacement type rotary pump connected to the screw conveyor. It is pumped to the back of the shield machine through the connected pipe.

また、特許文献2に記載のロータリーポンプでは、ローターが、円形のケーシングに対して偏心して取り付けられ、板状のブレードが、ローターにその径方向に進退可能、且つ、両端がケーシングの内周面に当接してケーシング内を複数の室に区画するように設けられている。このロータリーポンプでは、ケーシング内への土砂の吸い込みとケーシング内からの土砂の吐き出しとを並行して行うことができるため、効率よく土砂を圧送することができる。   Further, in the rotary pump described in Patent Document 2, the rotor is eccentrically attached to the circular casing, the plate-like blades can advance and retreat in the radial direction of the rotor, and both ends are inner peripheral surfaces of the casing. The casing is provided so as to divide the casing into a plurality of chambers. In this rotary pump, since the suction of the earth and sand into the casing and the discharge of the earth and sand from the casing can be performed in parallel, the earth and sand can be efficiently pumped.

特開2000−96988号公報JP 2000-96988 A 特開2007−332835号公報JP 2007-332835 A

特許文献2に記載のロータリーポンプでは、板状のブレード(可動型の羽根)の先端が、ケーシングの内周面に対して直角に突き当てられているが、その状態でローターを回転させるため、ブレードの先端とケーシングの内周面との間に隙間ができ、止水性が低くなる。そのため、このロータリーポンプを使用して、大深度や間隙水圧が局所的に高い場所等の高水圧の地盤での土圧式シールド工法を実施する場合には、ブレードの先端とケーシングの内周面との間からの地下水の漏出を防ぐことが難しい。また、従来は、高水圧の地盤での土圧式シールド工法で使用できるロータリーポンプが存在しなかったことから、高水圧の地盤でのシールド工事では、土圧式シールド工法ではなく泥水式シールド工法を採用せざるをえず、コスト増となっていた。   In the rotary pump described in Patent Document 2, the tip of a plate-like blade (movable blade) is abutted at right angles to the inner peripheral surface of the casing, but in order to rotate the rotor in that state, A gap is formed between the tip of the blade and the inner peripheral surface of the casing, and the water stoppage is lowered. Therefore, when using this rotary pump to carry out earth pressure type shield construction in high water pressure ground such as at a deep depth or where the pore water pressure is locally high, the tip of the blade and the inner peripheral surface of the casing It is difficult to prevent leakage of groundwater from between. In addition, there was no rotary pump that could be used in the earth pressure type shield method on the ground with high water pressure, so the muddy water type shield method was used instead of the earth pressure type shield method in shield work on the high water pressure ground. Inevitably, the cost increased.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可動型の羽根の先端とケーシングの内周面との間の止水性を高めることにより、ポンプの耐圧性を高めることを課題とするものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to raise the pressure | voltage resistance of a pump by raising the water stop property between the front-end | tip of a movable type blade | wing and the internal peripheral surface of a casing. It is.

上記課題を解決するために、本発明に係る建設工事用の土砂圧送ポンプは、建設工事で用いられ、土砂を圧送するポンプであって、円形のポンプ室を有するケーシングと、前記ポンプ室内にその中心軸に対して回転軸が排出側に偏心して設けられたローターと、前記ローターに揺動可能に取り付けられ、前記ローターから前記ポンプ室の外径側へ前記ローターの回転方向に傾斜して延び、前記ローターの回転方向の反対側へ揺動すると先端が前記ポンプ室の周壁に当接するように構成された複数の羽根と、を備え前記羽根の先端が前記ポンプ室の周壁に沿う軌跡を辿るように、前記羽根の移動を案内するガイドと、を備え、前記ガイドは、前記ローターの回転に応じて羽根を揺動させるカム機構を有する。 In order to solve the above problems, a sediment pump for construction work according to the present invention is a pump for pumping earth and sand used in construction work, a casing having a circular pump chamber, A rotor having a rotational shaft eccentric to the discharge side with respect to the central axis, and a swingable attachment to the rotor, and extending from the rotor to the outer diameter side of the pump chamber in an inclined direction in the rotational direction of the rotor. A plurality of blades configured such that the tip of the rotor contacts the peripheral wall of the pump chamber when the rotor is swung in the direction opposite to the rotation direction of the rotor, and the tip of the blade follows a trajectory along the peripheral wall of the pump chamber as such, and a guide for guiding the movement of said blade, said guide that have a cam mechanism for rocking the blade in response to rotation of said rotor.

前記建設工事用の土砂圧送ポンプにおいて、前記羽根は、前記ポンプ室の外径側にいくにつれて前記ローターの回転方向の側に曲がるように湾曲してもよい。   In the earth and sand pump for construction work, the blades may be curved so as to bend toward the rotation direction of the rotor as it goes to the outer diameter side of the pump chamber.

また、前記建設工事用の土砂圧送ポンプにおいて、前記カム機構は、前記ポンプ室に対して固定されたガイドローラーレールと、その外周に当接するカムローラーとを有し、前記羽根は、前記ローターの外周部に当該ローターの回転軸と平行に設けられると共に前記カムローラーの回転中心から偏心してカムローラーに固定された軸により、揺動可能に支持されており、前記羽根の前記ローターの回転方向に向けた揺動を阻止するワンウェイクラッチを有してもよい。 Further, in the earth and sand pump for construction work, the cam mechanism includes a guide roller rail fixed to the pump chamber and a cam roller in contact with an outer periphery of the guide roller rail. An outer peripheral portion is provided in parallel with the rotation axis of the rotor and is supported by a shaft fixed to the cam roller so as to be eccentric from the rotation center of the cam roller. You may have the one-way clutch which blocks the swinging to which it directed .

また、本発明に係るシールド機は、前記建設工事用の土砂圧送ポンプを備え、該土砂圧送ポンプで掘削土砂を排出する。   Moreover, the shield machine which concerns on this invention is equipped with the earth-and-sand pumping pump for the said construction works, and discharges excavated earth and sand with this earth-and-sand pumping pump.

また、本発明に係るシールド工法は、前記シールド機を用いてトンネルを掘削する。   Moreover, the shield construction method according to the present invention excavates a tunnel using the shield machine.

本発明によれば、可動型の羽根の先端とケーシングの内周面との間の止水性を高めることにより、ポンプの耐圧性を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure | voltage resistance of a pump can be improved by raising the water stop between the front-end | tip of a movable type | mold blade | wing and the internal peripheral surface of a casing.

一実施形態に係る土砂圧送用のロータリーポンプを備える土圧式のシールド機を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the earth pressure type shield machine provided with the rotary pump for earth and sand pressure feeding which concerns on one Embodiment. 図1の2−2矢視図である。It is 2-2 arrow line view of FIG. 一実施形態に係るロータリーポンプを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotary pump which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るロータリーポンプを示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view showing the rotary pump concerning one embodiment. 一実施形態に係るロータリーポンプの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the rotary pump which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るロータリーポンプの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the rotary pump which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るロータリーポンプの作用を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the effect | action of the rotary pump which concerns on one Embodiment. 他の実施形態に係るロータリーポンプが備えるガイド機構を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the guide mechanism with which the rotary pump which concerns on other embodiment is provided. ガイド機構の作用を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the effect | action of a guide mechanism.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る土砂圧送用のロータリーポンプ10を備える土圧式(泥土圧式)のシールド機100を示す縦断面図である。また、図2は、図1の2−2矢視図である。これらの図に示すように、シールド機100は、カッターヘッド110を掘進方向の先頭部に備える円筒状の前胴部120と、中折れジャッキ(図示省略)を介して前胴部120の後部に連結された円筒状の後胴部130とを備えている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an earth pressure type (mud pressure type) shield machine 100 including a rotary pump 10 for earth and sand pressure feeding according to an embodiment. Moreover, FIG. 2 is a 2-2 arrow line view of FIG. As shown in these drawings, the shield machine 100 has a cylindrical front body portion 120 having a cutter head 110 at the head portion in the digging direction and a rear portion of the front body portion 120 via a bent jack (not shown). And a cylindrical rear trunk portion 130 connected thereto.

前胴部120には、カッターヘッド110の後方に配された隔壁124が設けられ、この隔壁124とカッターヘッド110との間にはチャンバ122が設けられている。カッターヘッド110は、十字状に配されたカッタースポーク112と、カッタースポーク112の前面に設けられた多数のカッタービット114とを備えている。また、カッタースポーク112の後面と隔壁124との前面とには夫々、攪拌棒116が設けられている。また、カッタースポーク112には、切羽近傍に添加剤を供給するための添加剤供給口118が設けられている。この添加剤供給口118は、添加剤ユニット(図示省略)に接続されている。   The front body 120 is provided with a partition wall 124 disposed behind the cutter head 110, and a chamber 122 is provided between the partition wall 124 and the cutter head 110. The cutter head 110 includes cutter spokes 112 arranged in a cross shape and a number of cutter bits 114 provided on the front surface of the cutter spokes 112. Further, a stirring bar 116 is provided on each of the rear surface of the cutter spoke 112 and the front surface of the partition wall 124. Further, the cutter spoke 112 is provided with an additive supply port 118 for supplying an additive near the face. The additive supply port 118 is connected to an additive unit (not shown).

以上のような構成の前胴部120では、カッターヘッド110が回転するとカッタービット114により切羽が掘削されて掘削土砂がチャンバ122内に取り込まれる。そして、チャンバ122内に取り込まれた掘削土砂が、攪拌棒116により攪拌混合される。   In the front trunk portion 120 configured as described above, when the cutter head 110 rotates, the face is excavated by the cutter bit 114 and excavated earth and sand are taken into the chamber 122. Then, the excavated earth and sand taken into the chamber 122 is stirred and mixed by the stirring rod 116.

また、前胴部120から後胴部130までに亘ってスクリューコンベア134が延びている。このスクリューコンベア134の前端は、隔壁124の開口部に取付けられており、スクリューコンベア134のスクリュー135の先端は、チャンバ122内に挿入されている。スクリューコンベア134は、スクリュー135を回転させてチャンバ122から後胴部130へ土砂を搬送する。   A screw conveyor 134 extends from the front body 120 to the rear body 130. The front end of the screw conveyor 134 is attached to the opening of the partition wall 124, and the tip of the screw 135 of the screw conveyor 134 is inserted into the chamber 122. The screw conveyor 134 rotates the screw 135 and conveys earth and sand from the chamber 122 to the rear trunk portion 130.

スクリューコンベア134の後端の排土口には、クラッシャー136及びロータリーポンプ10を介して配管138が接続されており、スクリューコンベア134で搬送された土砂は、クラッシャー136により破砕され、ロータリーポンプ10により配管138を通してシールド機内の後方へ圧送される。   A pipe 138 is connected to a discharge port at the rear end of the screw conveyor 134 via a crusher 136 and a rotary pump 10. It is pumped to the rear in the shield machine through the pipe 138.

図3は、ロータリーポンプ10を示す斜視図であり、図4は、ロータリーポンプ10を示す斜視断面図であり、図5及び図6は、ロータリーポンプ10の内部構造を示す斜視図である。これらの図に示すように、ロータリーポンプ10は、円形のポンプ室21を備えるケーシング20と、ポンプ室21内に配されたローター30と、ローター30に揺動可能に取り付けられた複数(本実施形態では3枚)の羽根40と、ローター30を回転させる駆動機構50とを備えている。   3 is a perspective view showing the rotary pump 10, FIG. 4 is a perspective sectional view showing the rotary pump 10, and FIGS. 5 and 6 are perspective views showing an internal structure of the rotary pump 10. As shown in these drawings, the rotary pump 10 includes a casing 20 having a circular pump chamber 21, a rotor 30 disposed in the pump chamber 21, and a plurality of (this embodiment) attached to the rotor 30 in a swingable manner. The embodiment includes three blades 40 and a drive mechanism 50 that rotates the rotor 30.

ケーシング20は、ポンプ室21を囲む円環状の周壁22Aを備え軸方向両側が開口したケース22と、ケース22の軸方向両側を密閉する蓋24、26とを備えている。ケース22の上部には、クラッシャー136と接続される吸込口22Bが上方に突出するように設けられ、ケース22の側部には、配管138と接続される排出口22Cが側方(接線方向)に突出するように設けられている。蓋24、26は、複数の部材を組み合わせて構成されており、夫々、軸受27やオイルシール28、29等が設けられている。   The casing 20 includes a case 22 having an annular peripheral wall 22A that surrounds the pump chamber 21 and having both sides opened in the axial direction, and lids 24 and 26 that seal both sides of the case 22 in the axial direction. A suction port 22B connected to the crusher 136 is provided on the upper portion of the case 22 so as to protrude upward, and a discharge port 22C connected to the pipe 138 is located laterally (tangential direction) on the side of the case 22. It is provided so as to protrude. The lids 24 and 26 are configured by combining a plurality of members, and are respectively provided with a bearing 27, oil seals 28 and 29, and the like.

ローター30は、軸部31と、軸部31と同軸に配されて一体化された円筒状の胴部32と、胴部32の軸方向両端に結合された円盤状のフランジ33とを備えている。軸部31は、ケース22の中心軸に対して平行に且つ偏心して配されており(図7参照)、軸受27により蓋24、26に回転可能に支持されている。ここで、軸部31の軸心即ちローター30の回転軸は、ケース22の中心軸よりも排出口22C側(即ち、吸込口22Bの反対側)に偏心して配されている。これにより、ポンプ室21の容積は、吸込口22B側が排出口22C側よりも大きくなっている。   The rotor 30 includes a shaft portion 31, a cylindrical body portion 32 that is coaxially arranged and integrated with the shaft portion 31, and disk-shaped flanges 33 that are coupled to both ends of the body portion 32 in the axial direction. Yes. The shaft portion 31 is arranged parallel to and eccentric from the central axis of the case 22 (see FIG. 7), and is rotatably supported by the lids 24 and 26 by a bearing 27. Here, the shaft center of the shaft portion 31, that is, the rotation shaft of the rotor 30 is eccentrically arranged on the discharge port 22 </ b> C side (that is, on the opposite side of the suction port 22 </ b> B) with respect to the center axis of the case 22. Thereby, the volume of the pump chamber 21 is larger on the suction port 22B side than on the discharge port 22C side.

フランジ33の外周部は、胴部32から外周側へ張り出しており、このフランジ33の外周部には、羽根40の軸42がローター30の回転軸と平行に取り付けられている。また、フランジ33は、ケーシング20の蓋24、26に接するように配されており、蓋24、26には、フランジ33の外周部に面してオイルシール28が設けられている。また、蓋24、26には、軸部31が挿通される孔が形成されており、その孔壁には、オイルシール29が設けられている。これにより、蓋24、26と軸部31及び胴部32との間の密封性が確保されている。   The outer peripheral portion of the flange 33 protrudes from the trunk portion 32 toward the outer peripheral side, and the shaft 42 of the blade 40 is attached to the outer peripheral portion of the flange 33 in parallel with the rotational axis of the rotor 30. The flange 33 is disposed so as to contact the lids 24 and 26 of the casing 20, and the lids 24 and 26 are provided with an oil seal 28 facing the outer peripheral portion of the flange 33. The lids 24 and 26 are formed with holes through which the shaft portions 31 are inserted, and oil seals 29 are provided on the hole walls. Thereby, the sealing property between the lid | covers 24 and 26, the axial part 31, and the trunk | drum 32 is ensured.

複数の羽根40は、ローター30の回転軸の周りに所定間隔(本実施形態では120°間隔)で配されており、各羽根40は、ローター30の外周部からポンプ室21の外径側へ延びている。各羽根40の基端部には、ローター30の外周部に取り付けられた軸42が回転可能に取り付けられており、各羽根40は、ローター30の回転軸と平行な軸の周りに揺動可能に、ローター30の外周部に支持されている。各羽根40は、ローター30の外周部からポンプ室21の外径側へかけて、ローター30の回転方向(図5及び図6の反時計周り方向)に傾斜している。また、各羽根40の揺動軸から先端までの距離は、揺動軸からポンプ室21の周壁22Aまでの距離よりも長く設定されており、各羽根40は、ローター30の回転方向の反対方向(図5及び図6の時計周り方向であり、以下、反回転方向という)に揺動すると先端がポンプ室21の周壁22Aに当接するように構成されている。   The plurality of blades 40 are arranged at predetermined intervals (120 ° intervals in the present embodiment) around the rotation axis of the rotor 30, and each blade 40 extends from the outer periphery of the rotor 30 to the outer diameter side of the pump chamber 21. It extends. A shaft 42 attached to the outer periphery of the rotor 30 is rotatably attached to the base end portion of each blade 40, and each blade 40 can swing around an axis parallel to the rotation axis of the rotor 30. Further, the outer periphery of the rotor 30 is supported. Each blade 40 is inclined in the rotation direction of the rotor 30 (counterclockwise direction in FIGS. 5 and 6) from the outer peripheral portion of the rotor 30 toward the outer diameter side of the pump chamber 21. The distance from the swing axis to the tip of each blade 40 is set to be longer than the distance from the swing shaft to the peripheral wall 22A of the pump chamber 21, and each blade 40 is in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 30. The tip is configured to abut against the peripheral wall 22 </ b> A of the pump chamber 21 when swinging in the clockwise direction of FIGS. 5 and 6 (hereinafter, referred to as the counter-rotating direction).

また、各羽根40は、ポンプ室21の外径側へかけてローター30の回転方向の側に曲がるように(基端側にかけてローター30の回転方向の反対側に膨らむように)湾曲している。これにより、各羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの角度が小さくなり、各羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの接触状態が面接触に近くなる。   Each blade 40 is curved so as to bend toward the outer diameter side of the pump chamber 21 toward the rotation direction of the rotor 30 (to swell toward the opposite side of the rotation direction of the rotor 30 toward the base end side). . Thereby, the angle between the tip of each blade 40 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 becomes small, and the contact state between the tip of each blade 40 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 becomes close to surface contact.

また、各羽根40の先端には超硬チップが一体化され、該超硬チップが当接するポンプ室21の周壁22Aはゴム又はウレタンのライナで被覆されており、これにより、各羽根40の先端の磨耗が抑制されている。   Further, a carbide tip is integrated at the tip of each blade 40, and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 with which the carbide tip contacts is covered with a rubber or urethane liner. Wear is suppressed.

駆動機構50は、モーター52と、モーター52の出力軸に連結された減速機54と、減速機54の出力軸とローター30の軸部31とを連結するカップリング56とを備えている。この駆動機構50では、モーター52の動力が減速機54により回転速度を減じて出力される。これにより、カップリング56で連結された軸部31が回転され、ローター30が回転する。   The drive mechanism 50 includes a motor 52, a speed reducer 54 connected to the output shaft of the motor 52, and a coupling 56 that connects the output shaft of the speed reducer 54 and the shaft portion 31 of the rotor 30. In this drive mechanism 50, the power of the motor 52 is output with the rotational speed reduced by the speed reducer 54. Thereby, the shaft part 31 connected by the coupling 56 is rotated, and the rotor 30 is rotated.

図7は、本実施形態に係るロータリーポンプ10の作用を示す縦断面図である。この図に示すように、ロータリーポンプ10では、ローター30を図中反時計回り方向に回転させてポンプ室21内の土砂を排出口22Cに接続された配管138に圧送する。この際、ポンプ室21の容積は、吸込口22B側が排出口22C側よりも広くなっており、ポンプ室21の内圧は、吸込口22B側が排出口22C側よりも低くなっているため、ポンプ室21の排出口22C側で圧縮力が生じる。これにより、吸込口22Bからポンプ室21内に土砂が取り込まれ、取り込まれた土砂が排出口22Cから配管138へ圧送される。   FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the operation of the rotary pump 10 according to the present embodiment. As shown in this figure, in the rotary pump 10, the rotor 30 is rotated in the counterclockwise direction in the figure to feed the earth and sand in the pump chamber 21 to a pipe 138 connected to the discharge port 22C. At this time, the volume of the pump chamber 21 is larger on the suction port 22B side than the discharge port 22C side, and the internal pressure of the pump chamber 21 is lower on the suction port 22B side than the discharge port 22C side. Compressive force is generated on the side of the 21 outlet 22C. Thereby, earth and sand are taken into the pump chamber 21 from the suction port 22B, and the taken earth and sand are pumped to the pipe 138 from the discharge port 22C.

ここで、複数の羽根40が、ローター30の外周部に、ローター30の回転軸と平行な揺動軸の回りに揺動可能に、且つ、ポンプ室21の外径側へかけてローター30の回転方向に傾斜した状態で支持されているため、それらの羽根40は、ローター30が回転すると、土砂の圧力及び遠心力でローター30の反回転方向へ揺動し、先端をポンプ室21の周壁22Aに当接させる。即ち、ローター30が回転している間、各羽根40の先端が、各羽根40に作用する土砂の圧力及び遠心力で周壁22Aに圧接された状態に維持される。これによって、各羽根40の先端と周壁22Aとの間の止水性を高い状態に維持でき、耐圧性に優れるロータリーポンプ10が得られる。   Here, the plurality of blades 40 can swing on the outer peripheral portion of the rotor 30 around a swing shaft parallel to the rotation shaft of the rotor 30 and toward the outer diameter side of the pump chamber 21. Since the blades 40 are supported in an inclined state in the rotation direction, when the rotor 30 rotates, the blades 40 are swung in the counter-rotation direction of the rotor 30 by the pressure and centrifugal force of the earth and sand, and the front ends thereof are peripheral walls of the pump chamber 21. It is made to contact 22A. That is, while the rotor 30 is rotating, the tip of each blade 40 is maintained in a state of being pressed against the peripheral wall 22A by the pressure of the earth and sand acting on each blade 40 and centrifugal force. Thereby, the water stop between the tip of each blade 40 and the peripheral wall 22A can be maintained in a high state, and the rotary pump 10 having excellent pressure resistance can be obtained.

これによって、本実施形態に係るロータリーポンプ10を使用して、大深度や間隙水圧が局所的に高い場所等の高水圧の地盤での土圧式シールド工法を実施する等、ポンプ室21内に高水圧がかかる場合でも、羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの間からの地下水の漏出を防ぐことが可能になる。従って、本実施形態に係るロータリーポンプ10を使用することによって、高水圧の地盤での土圧式シールド工法の実施が可能になり、泥水と土砂との分離作業等を要することにより高コストな泥水式シールド工法を不要にでき、施工コストを低減できる。   As a result, the rotary pump 10 according to the present embodiment is used to carry out earth pressure type shield construction in a high water pressure ground such as a place where the depth and pore water pressure are locally high. Even when water pressure is applied, leakage of groundwater from between the tip of the blade 40 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 can be prevented. Therefore, by using the rotary pump 10 according to the present embodiment, it becomes possible to carry out the earth pressure type shield construction method on the ground of high water pressure, and it is necessary to separate the muddy water from the earth and sand, etc. The shield construction method can be eliminated and the construction cost can be reduced.

特に、本実施形態に係るロータリーポンプ10では、各羽根40が、ポンプ室21の外径側へかけてローター30の回転方向の側に曲がるように湾曲していることにより、各羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの角度が小さくなって、各羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの接触状態が面接触に近くなっているため、より一層、各羽根40の先端と周壁22Aとの間の止水性を向上させることができ、ロータリーポンプ10の耐圧性を向上させることができる。   In particular, in the rotary pump 10 according to the present embodiment, each blade 40 is curved so as to bend toward the rotation direction of the rotor 30 toward the outer diameter side of the pump chamber 21. And the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 becomes smaller, and the contact state between the tip of each blade 40 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 is close to surface contact. The water stoppage between the peripheral wall 22A can be improved, and the pressure resistance of the rotary pump 10 can be improved.

図8は、他の実施形態に係るロータリーポンプが備えるガイド機構60を示す分解斜視図である。この図に示すように、ガイド機構60は、ローター30の外周部にローター30の回転軸と平行に回転可能に支持されると共に羽根40を揺動可能に支持する軸62と、羽根40の基端部に設けられ軸62が挿通されたワンウェイクラッチ64と、軸62の先端に固定されたガイドローラー66とを夫々複数備えている。また、ガイド機構60は、複数のガイドローラー66の内周側に配された円状の板材であるガイドローラーレール68をさらに備えている。   FIG. 8 is an exploded perspective view showing a guide mechanism 60 provided in a rotary pump according to another embodiment. As shown in this figure, the guide mechanism 60 is supported on the outer peripheral portion of the rotor 30 so as to be rotatable in parallel with the rotation axis of the rotor 30 and supports the blade 40 so as to be swingable. A plurality of one-way clutches 64 provided at the end portions through which the shafts 62 are inserted and guide rollers 66 fixed to the tip ends of the shafts 62 are provided. The guide mechanism 60 further includes a guide roller rail 68 that is a circular plate disposed on the inner peripheral side of the plurality of guide rollers 66.

ワンウェイクラッチ64は、羽根40の軸62に対するローター30の反回転方向への揺動は許容するが、羽根40の軸62に対するローター30の回転方向への揺動は阻止する。即ち、羽根40は、ローター30の反回転方向へは軸62から独立して揺動できるが、ローター30の回転方向へは軸62と一体でなければ揺動できない。   The one-way clutch 64 allows the rotor 30 to swing in the counter-rotating direction with respect to the shaft 62 of the blade 40, but prevents the rotor 30 from swinging in the rotational direction with respect to the shaft 62 of the blade 40. In other words, the blade 40 can swing independently of the shaft 62 in the counter-rotating direction of the rotor 30, but cannot swing in the rotational direction of the rotor 30 unless it is integral with the shaft 62.

ガイドローラー66及びガイドローラーレール68は、ポンプ室21の外側に配されている。ガイドローラー66は、軸62の軸心Oに対して外周側且つ羽根40の先端側に偏心して配されたカムローラであり、ガイドローラーレール68の外周面に当接可能に配されている。   The guide roller 66 and the guide roller rail 68 are arranged outside the pump chamber 21. The guide roller 66 is a cam roller that is eccentrically arranged on the outer peripheral side with respect to the axis O of the shaft 62 and on the tip side of the blade 40, and is arranged so as to be in contact with the outer peripheral surface of the guide roller rail 68.

図9は、ガイド機構60の作用を示す概略平面図である。この図に示すように、羽根40の揺動軸Oに対して外周側且つ羽根40の先端側に偏心したガイドローラー66がガイドローラーレール68に当接することにより、羽根40のローター30の回転方向への揺動が制限される。ここで、ガイドローラーレール68の半径Rは、周方向の位置によって異なるように設定されており、ローター30の外周部とポンプ室21の周壁22Aとの距離が遠くなるほど大きくなるように設定されている。このため、羽根40が吸込口22B側へ近づくほど、羽根40の先端がポンプ室21の外周側に移動する。そして、ガイドローラーレール68の半径Rは、羽根40の先端がポンプ室21の周壁22Aに当接して移動する軌跡を辿るように設定されている。   FIG. 9 is a schematic plan view showing the operation of the guide mechanism 60. As shown in this figure, the guide roller 66 eccentric to the outer peripheral side and the tip end side of the blade 40 with respect to the swing axis O of the blade 40 abuts against the guide roller rail 68, thereby rotating the rotor 30 of the blade 40. Swing is limited. Here, the radius R of the guide roller rail 68 is set to be different depending on the position in the circumferential direction, and is set so as to increase as the distance between the outer peripheral portion of the rotor 30 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 increases. Yes. For this reason, the tip of the blade 40 moves to the outer peripheral side of the pump chamber 21 as the blade 40 approaches the suction port 22B side. The radius R of the guide roller rail 68 is set so as to follow a trajectory in which the tip of the blade 40 moves in contact with the peripheral wall 22A of the pump chamber 21.

これにより、羽根40が排出口22Cを通過してから吸込口22Bに達するまでの間に土砂の圧力が羽根40に作用しない状態になっても、羽根40の先端がポンプ室21の周壁22Aに当接した状態を維持することができ、羽根40の先端とポンプ室21の周壁22Aとの間の止水性を確実に確保することができる。   As a result, even if the pressure of the earth and sand does not act on the blades 40 after the blades 40 pass through the discharge ports 22C and reach the suction ports 22B, the tips of the blades 40 become the peripheral walls 22A of the pump chamber 21 The abutted state can be maintained, and the water stoppage between the tip of the blade 40 and the peripheral wall 22A of the pump chamber 21 can be reliably ensured.

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、ロータリーポンプを備える土圧式のシールド機を例に挙げて本発明を説明したが、本発明に係るロータリーポンプは、他の建設工事での土砂の圧送に使用するポンプにも適用できる。また、上述の実施形態では、羽根を湾曲させたが必須ではなく平らに構成してもよい。   In addition, the above-mentioned embodiment is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof. For example, in the above-described embodiment, the present invention has been described by taking an earth pressure type shield machine including a rotary pump as an example. However, the rotary pump according to the present invention is a pump used for pumping earth and sand in other construction works. It can also be applied to. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the blade | wing was curved, you may comprise flatly not essential.

10 ロータリーポンプ、20 ケーシング、21 ポンプ室、22 ケース、22A 周壁、22B 吸込口、22C 排出口、24、26 蓋、27 軸受、28、29 オイルシール、30 ローター、31 軸部、32 胴部、33 フランジ、40 羽根、42 軸、50 駆動機構、52 モーター、54 減速機、56 カップリング、60 ガイド機構、62 軸、64 ワンウェイクラッチ、66 ガイドローラー、68 ガイドローラーレール、100 シールド機、110 カッターヘッド、112 カッタースポーク、114 カッタービット、116 攪拌棒、118 添加剤供給口、120 前胴部、122 チャンバ、124 隔壁、130 後胴部、132 中折れジャッキ、134 スクリューコンベア、135 スクリュー、136 クラッシャー、138 配管 10 rotary pump, 20 casing, 21 pump chamber, 22 case, 22A peripheral wall, 22B suction port, 22C discharge port, 24, 26 lid, 27 bearing, 28, 29 oil seal, 30 rotor, 31 shaft, 32 trunk, 33 Flange, 40 blades, 42 shafts, 50 drive mechanism, 52 motor, 54 speed reducer, 56 coupling, 60 guide mechanism, 62 shafts, 64 one-way clutch, 66 guide roller, 68 guide roller rail, 100 shield machine, 110 cutter Head, 112 Cutter spoke, 114 Cutter bit, 116 Stirring bar, 118 Additive supply port, 120 Front barrel, 122 Chamber, 124 Bulkhead, 130 Rear barrel, 132 Folded jack, 134 Screw conveyor, 135 Screw, 13 6 Crusher, 138 piping

Claims (5)

建設工事で用いられ、土砂を圧送するポンプであって、
円形のポンプ室を有するケーシングと、
前記ポンプ室内にその中心軸に対して回転軸が排出側に偏心して設けられたローターと、
前記ローターに揺動可能に取り付けられ、前記ローターから前記ポンプ室の外径側へ前記ローターの回転方向に傾斜して延び、前記ローターの回転方向の反対側へ揺動すると先端が前記ポンプ室の周壁に当接するように構成された複数の羽根と、
前記羽根の先端が前記ポンプ室の周壁に沿う軌跡を辿るように、前記羽根の移動を案内するガイドと、
を備え
前記ガイドは、前記ローターの回転に応じて羽根を揺動させるカム機構を有する建設工事用の土砂圧送ポンプ。
A pump that is used in construction work and pumps earth and sand,
A casing having a circular pump chamber;
A rotor provided with a rotational axis eccentric to the discharge side with respect to the central axis in the pump chamber;
It is attached to the rotor so as to be able to swing, extends from the rotor to the outer diameter side of the pump chamber in an inclined direction in the rotation direction of the rotor, and swings to the opposite side of the rotation direction of the rotor, the tip of the pump chamber A plurality of blades configured to abut against the peripheral wall;
A guide for guiding the movement of the blade such that the tip of the blade follows a trajectory along the peripheral wall of the pump chamber;
Equipped with a,
The guide is sand pressure pump for construction that have a cam mechanism for rocking the blade in response to rotation of said rotor.
前記羽根は、前記ポンプ室の外径側にいくにつれて前記ローターの回転方向の側に曲がるように湾曲している請求項1に記載の建設工事用の土砂圧送ポンプ。   The earth and sand pump for construction work according to claim 1, wherein the blade is curved so as to bend toward the rotation direction of the rotor as it goes to the outer diameter side of the pump chamber. 前記カム機構は、ガイドローラーレールと、その外周面に当接するカムローラーとを有し、
前記羽根は、前記ローターの外周部に当該ローターの回転軸と平行に設けられると共に前記カムローラーの回転中心から偏心してカムローラーに固定された軸により、揺動可能に支持されており、
前記羽根の前記ローターの回転方向に向けた揺動を阻止するワンウェイクラッチを有する請求項1又は請求項2に記載の建設工事用の土砂圧送ポンプ。
The cam mechanism has a guide roller rail and a cam roller that abuts on the outer peripheral surface thereof,
The blade is provided on the outer peripheral portion of the rotor in parallel with the rotation axis of the rotor and is supported so as to be swingable by a shaft that is eccentric from the rotation center of the cam roller and is fixed to the cam roller.
The earth and sand pump for construction works according to claim 1 or 2, further comprising a one-way clutch that prevents the blades from swinging in the rotation direction of the rotor .
請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の建設工事用の土砂圧送ポンプを備え、該土砂圧送ポンプで掘削土砂を排出するシールド機。   A shield machine comprising the earth and sand pumping pump for construction work according to any one of claims 1 to 3, wherein the earth and sand pumping pump discharges excavated earth and sand. 請求項4に記載のシールド機を用いてトンネルを掘削するシールド工法。   A shield method for excavating a tunnel using the shield machine according to claim 4.
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