JP7094873B2 - Shield digger - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機に関する。 The present invention relates to a shield excavator.
従来から、シールド掘進機においては、カッターヘッドに取り付けられた筒状のカッタードラムと掘進機本体との間に複数の土砂シールが配置されている(例えば、特許文献1参照)。土砂シールは、カッタードラムの軸方向に並んでいる。 Conventionally, in a shield excavator, a plurality of earth and sand seals are arranged between a cylindrical cutter drum attached to a cutter head and an excavator main body (see, for example, Patent Document 1). The earth and sand seals are lined up in the axial direction of the cutter drum.
一般的に、土砂シール同士の間にはグリス室が形成され、このグリス室にグリス供給装置によってグリスが供給される。 Generally, a grease chamber is formed between the earth and sand seals, and grease is supplied to the grease chamber by a grease supply device.
ところで、カッターチャンバー内の切羽圧が高い場合にその切羽圧を複数の土砂シールで分担して負担するという観点からは、グリス室の後方にオイル室を設けることが考えられる。具体的には、最も後方に位置する第1土砂シールとその前方に位置する第2土砂シールとの間にオイル室を形成し、第2土砂シールとその前方に位置する第3土砂シールとの間にグリス室を形成する。そして、オイル室には、当該オイル室の圧力が所定圧力(例えば、ゲージ圧で切羽圧の半分程度)に保たれるようにオイル供給装置によってオイルを供給する。 By the way, when the face pressure in the cutter chamber is high, it is conceivable to provide an oil chamber behind the grease chamber from the viewpoint of sharing the face pressure with a plurality of earth and sand seals. Specifically, an oil chamber is formed between the first earth and sand seal located at the rearmost position and the second earth and sand seal located in front of the first earth and sand seal, and the second earth and sand seal and the third earth and sand seal located in front of the oil chamber are formed. A grease chamber is formed between them. Then, oil is supplied to the oil chamber by an oil supply device so that the pressure of the oil chamber is maintained at a predetermined pressure (for example, about half of the face pressure at the gauge pressure).
グリス室へのグリスの供給量がグリス室の容積を超えると、グリスは第3土砂シールを超えて前方に流出する。このため、第3土砂シール近傍に土砂が滞留する場合には、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。その結果、第3土砂シールを土砂から保護することができる。 When the amount of grease supplied to the grease chamber exceeds the volume of the grease chamber, the grease flows forward beyond the third earth and sand seal. Therefore, when the earth and sand stay in the vicinity of the third earth and sand seal, the earth and sand can be discharged forward together with the grease. As a result, the third earth and sand seal can be protected from earth and sand.
しかしながら、第3土砂シールが損傷した場合は、第2土砂シールの前方のグリス室に土砂が侵入する。このとき、第2土砂シールを超えてオイルが前方に流出するが、オイルはグリスとは性状が異なるため、第2土砂シール近傍の土砂を前方へ排出することができない。よって、第2土砂シールの損傷リスクが増加する。 However, if the third sediment seal is damaged, the sediment invades the grease chamber in front of the second sediment seal. At this time, the oil flows forward beyond the second earth and sand seal, but since the oil has different properties from the grease, the earth and sand in the vicinity of the second earth and sand seal cannot be discharged forward. Therefore, the risk of damage to the second earth and sand seal increases.
そこで、本発明は、第3土砂シールが損傷したときに第2土砂シールを土砂から保護することができるシールド掘進機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a shield excavator capable of protecting the second earth and sand seal from earth and sand when the third earth and sand seal is damaged.
前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機は、カッタードラムと掘進機本体の間に配置された少なくとも3つの土砂シールのうちの最も後方に位置する第1土砂シールとその前方に位置する第2土砂シールとの間に形成されたオイル室に、当該オイル室の圧力が所定圧力に保たれるようにオイルを供給するオイル供給装置と、前記第2土砂シールとその前方に位置する第3土砂シールとの間に形成されたグリス室にグリスを供給するグリス供給装置と、を備え、前記グリス供給装置は、前記オイル室にもグリスを供給可能に構成されており、前記第3土砂シールが損傷したときに、前記オイル供給装置が前記オイル室へのオイルの供給を停止し、前記グリス供給装置が前記オイル室にグリスを供給する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the shielded excavator of the present invention is located in front of the first earth and sand seal located at the rearmost of at least three earth and sand seals arranged between the cutter drum and the excavator main body. An oil supply device that supplies oil to an oil chamber formed between the second sediment seal and the oil chamber so that the pressure of the oil chamber is maintained at a predetermined pressure, and the second sediment seal and its front position. A grease supply device for supplying grease to a grease chamber formed between the third earth and sand seal is provided, and the grease supply device is configured to be able to supply grease to the oil chamber as well. When the earth and sand seal is damaged, the oil supply device stops supplying oil to the oil chamber, and the grease supply device supplies grease to the oil chamber.
上記の構成によれば、第3土砂シールが損傷したときには、第2土砂シールと第1土砂シールの間のオイル室にオイルの代わりにグリスが供給される。オイル室へのグリスの供給量がオイル室の容積を超えると、グリスは第2土砂シールを超えて前方に流出する。従って、第2土砂シールの前方のグリス室に土砂が侵入して第2土砂シール近傍に土砂が滞留しても、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。これにより、第3土砂シールが損傷したときに第2土砂シールを土砂から保護することができる。 According to the above configuration, when the third earth and sand seal is damaged, grease is supplied instead of oil to the oil chamber between the second earth and sand seal and the first earth and sand seal. When the amount of grease supplied to the oil chamber exceeds the volume of the oil chamber, the grease flows forward beyond the second earth and sand seal. Therefore, even if the earth and sand invade the grease chamber in front of the second earth and sand seal and the earth and sand stay in the vicinity of the second earth and sand seal, the earth and sand can be discharged forward together with the grease. Thereby, when the third earth and sand seal is damaged, the second earth and sand seal can be protected from the earth and sand.
例えば、上記のシールド掘進機は、前記グリス室へのグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサと、前記オイル供給装置および前記グリス供給装置を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに、前記第3土砂シールが損傷したと判定してもよい。 For example, the shield excavator further includes a foreign matter detection sensor for detecting the intrusion of foreign matter other than grease into the grease chamber, and a control device for controlling the oil supply device and the grease supply device. The device may determine that the third earth and sand seal is damaged when the foreign matter detection sensor detects the intrusion of foreign matter.
本発明によれば、第3土砂シールが損傷したときに第2土砂シールを土砂から保護することができる。 According to the present invention, the second earth and sand seal can be protected from earth and sand when the third earth and sand seal is damaged.
図1に、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機1を示す。本実施形態では、シールド掘進機1がローラーカッター式であるが、シールド掘進機1はカッタービット式であってもよい。あるいは、シールド掘進機1は、ローラーカッターおよびカッタービットの双方を含んでもよい。
FIG. 1 shows a
具体的に、シールド掘進機1は、カッターヘッド2と、カッターヘッド2を回転可能に支持する掘進機本体3を含む。
Specifically, the
カッターヘッド2は、環状の板であるカッターヘッドフランジ21を含む。カッターヘッドフランジ21の前面には、カッターヘッドフランジ21の中心(掘進機本体3の中心でもある)から放射状に配置された複数のカッターフレーム22が取り付けられており、これらのカッターフレーム22に、ローラーカッター23が支持されている。
The
一方、カッターヘッドフランジ21の裏面には、筒状のカッタードラム24が取り付けられている。カッタードラム24は、図略の旋回ベアリングを介して掘進機本体3に回転可能に支持されている。
On the other hand, a
掘進機本体3は、カッタードラム24を収容する筒状の胴部31を含む。胴部31とカッタードラム24の外周面との間は、外側土砂シール部11によってシールされている。
The excavator
また、掘進機本体3は、カッターヘッドフランジ21の内側開口を閉塞するバルクヘッド32と、バルクヘッド32の周縁部から後方に延びる周壁33を含む。周壁33とカッタードラム24の内周面との間は、内側土砂シール部12によってシールされている。
Further, the excavator
バルクヘッド32とカッターヘッド2との間には、カッターチャンバー20が形成されている。つまり、バルクヘッド32は、カッターチャンバー20に面する。カッターチャンバー20内には、カッターヘッド2により掘削された土砂が流入する。
A
図2に示すように、外側土砂シール部11および内側土砂シール部12のそれぞれは、カッタードラム24と掘進機本体3(胴部31または周壁33)の間に配置された少なくとも3つの土砂シール4を含む。これらの土砂シール4は、カッタードラム24の軸方向に並んでいる。本実施形態では、外側土砂シール部11および内側土砂シール部12のそれぞれが4つの土砂シール4を含む。
As shown in FIG. 2, each of the outer
また、本実施形態では、土砂シール4がシール押え5によってカッタードラム24に取り付けられている(詳細な構造の図示は省略)。ただし、本実施形態とは逆に土砂シール4がシール押え5によって胴部31および周壁33に取り付けられてもよい。
Further, in the present embodiment, the earth and
次に、図3を参照して、内側土砂シール部12用の潤滑システムを説明する。なお、外側土砂シール部11用の潤滑システムは、周壁33が胴部31に代わる以外は、内側土砂シール部12用の潤滑システムと同様である。
Next, a lubrication system for the inner earth and
内側土砂シール部12における最も後方に位置する第1土砂シール41とその前方に位置する第2土砂シール42との間にはオイル室51が形成されている。また、第2土砂シール42とその前方に位置する第3土砂シール43との間には第1グリス室52が形成されており、第3土砂シール43とその前方に位置する第4土砂シール44との間には第2グリス室53が形成されている。
An
オイル室51には、オイル供給装置8によって、当該オイル室51の圧力が所定圧力に保たれるように液体のオイルが供給される。例えば、所定圧力は、ゲージ圧で、カッターチャンバー20内の切羽圧の半分程度である。
Liquid oil is supplied to the
具体的に、オイル供給装置8は、オイルを貯留するタンク81と、吸入ライン82によりタンク81と接続されたポンプ83を含む。ポンプ83は、吐出ライン84によりオイル室51と接続されている。本実施形態では、オイル室51からタンク81まで排出ライン85が延びており、タンク81とオイル室51との間でオイルが循環される。排出ライン85にはリリーフ弁86が設けられており、このリリーフ弁86のリリーフ圧が上述した所定圧力に設定されている。例えば、ポンプ83は、一定の回転数で連続的に稼働する。
Specifically, the
リリーフ弁86は、電磁リリーフ弁であり、制御装置9により制御される。例えば、制御装置9は、ROMやRAMなどのメモリと、HDDなどのストレージと、CPUを有するコンピュータであり、ROMまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUにより実行される。
The
制御装置9は、圧力センサ92と電気的に接続されている。圧力センサ92は、図1に示すようにバルクヘッド32に設けられ、カッターチャンバー20内の切羽圧を検出する。制御装置9は、圧力センサ92で検出される切羽圧に応じてリリーフ弁86のリリーフ圧(上記の所定圧力)を変更する。
The
なお、排出ライン85は、必ずしもオイル室51から延びている必要はなく、吐出ライン84から分岐してもよい。この場合、オイルが吐出ライン84の途中からタンク81へ戻されるように循環する。また、リリーフ弁86の代わり流量制御弁が排出ライン85に設けられるとともに、吐出ライン84に圧力センサが設けられ、この圧力センサで検出される圧力が上述した所定圧力になるように流量制御弁が制御装置9によりフィードバック制御されてもよい。
The
吐出ライン84には開閉弁87が設けられている。また、排出ライン85にも、リリーフ弁86の上流側に開閉弁88が設けられている。
The
第1グリス室52および第2グリス室53には、グリス供給装置7によって半固体のグリスが供給される。また、グリス供給装置7は、オイル室51にもグリスを供給可能に構成されている。
Semi-solid grease is supplied to the
具体的に、グリス供給装置7は、グリスを貯留するタンク71(例えば、ドラム缶またはペール缶)と、吸入ライン72によりタンク71と接続されたポンプ73を含む。ポンプ73は、吐出ライン74により第2グリス室53と接続され、吐出ライン75により第1グリス室52と接続され、吐出ライン76によりオイル室51と接続されている。ポンプ73は、低い回転数で連続的に稼働してもよいし、ある程度高い回転数で間欠的に稼働してもよい。
Specifically, the
吐出ライン74,75,76の上流側部分は、互いに合流して共通の流路となっている。吐出ライン74,75,76の下流側部分(互いに並列な部分)には、開閉弁77,78,79がそれぞれ設けられている。なお、図4に示すように、吐出ライン76は、オイル供給装置8の開閉弁87の下流側で吐出ライン84に合流してもよい。
The upstream portions of the discharge lines 74, 75, 76 merge with each other to form a common flow path. On-off
図3に戻って、最も前方に位置する第4土砂シール44の前方の空間(カッタードラム24の外周面と周壁33との間の隙間)には、土砂が流入してもよいし、グリスが充填されてもよい。グリスが充填される場合は、そのグリスは稠度が280以下のハードグリスであることが望ましい。ハードグリスであれば、一般的に用いられる稠度が355~385程度のノーマルグリスに比べて、より長い時間、第4土砂シール44の前方の空間にグリスを滞留させることができるからである。
Returning to FIG. 3, earth and sand may flow into the space in front of the fourth earth and sand seal 44 (the gap between the outer peripheral surface of the
オイル供給装置8の開閉弁87,88およびグリス供給装置7の開閉弁77,78,79は、上述した制御装置9により制御される。ただし、図3では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。
The on-off
制御装置9には、周壁33に設けられた異物検出センサ91が電気的に接続されている。異物検出センサ91は、第1グリス室52へのグリス以外の異物の侵入を検出する。制御装置9は、異物検出センサ91が第1グリス室52への異物の侵入を検出したときに、第3土砂シール43が損傷したと判定する。
A foreign
異物検出センサ91としては、土砂の性状などに応じて種々の構成のものが採用可能である。例えば、土砂が水分を多く含む場合は、異物検出センサ91は水検出センサであってもよい。あるいは、土砂にアルカリ性の加泥剤を注入する泥土圧式掘削の場合には、異物検出センサ91はPH検出センサであってもよい。
As the foreign
異物検出センサ91が第1グリス室52への異物の侵入を検出しないときは、制御装置9は、グリス供給装置7の開閉弁77,78を開き、開閉弁79を閉じる。これにより、グリスはオイル室51には供給されずに第1グリス室52および第2グリス室53に供給される。また、制御装置9は、オイル供給装置8の開閉弁87,88を開く。これにより、オイルは、オイル室51の圧力が所定圧力に保たれるようにオイル室51に供給される。
When the foreign
第1グリス室52へのグリスの供給量が第1グリス室52の容積を超えると、グリスは第3土砂シール43を超えて前方に流出する。同様に、第2グリス室53へのグリスの供給量が第2グリス室53の容積を超えると、グリスは第4土砂シール44を超えて前方に流出する。
When the amount of grease supplied to the
一方、異物検出センサ91が第1グリス室52への異物の侵入を検出したときは、制御装置9は、オイル供給装置8の開閉弁87,88を閉じる。これにより、オイル供給装置8によるオイル室51へのオイルの供給が停止される。また、制御装置9は、グリス供給装置7の開閉弁77,78を閉じ、開閉弁79を開く。これにより、グリス供給装置7による第1グリス室52および第2グリス室53へのグリスの供給が停止されるとともに、グリス供給装置7によりオイル室51にグリスが供給される。
On the other hand, when the foreign
以上説明したように、本実施形態のシールド掘進機1では、第3土砂シール43が損傷したときには、第2土砂シール42と第1土砂シール41の間のオイル室51にオイルの代わりにグリスが供給される。オイル室51へのグリスの供給量がオイル室51の容積を超えると、グリスは第2土砂シール42を超えて前方に流出する。従って、第2土砂シール42の前方の第1グリス室52に土砂が侵入して第2土砂シール42近傍に土砂が滞留しても、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。これにより、第3土砂シール43が損傷したときに第2土砂シール42を土砂から保護することができる。
As described above, in the
(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Modification example)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、前記実施形態では第3土砂シール43が損傷したか否かを制御装置9が判定しているが、作業員が第1グリス室52内のグリスをサンプリング検査することによって第3土砂シール43が損傷したか否かが判定されてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、グリス供給装置7の開閉弁77,78,79およびオイル供給装置8の開閉弁87,88は、必ずしも制御装置9により制御される必要はなく、作業員によって手動で操作されてもよい。
Further, the on-off
また、土砂シール4の数が3つの場合(第4土砂シール44が無い場合)には、グリス供給装置7の吐出ライン74が省略される。この場合、2つの開閉弁78,79の代わりに、吐出ライン75,76の分岐点に三方弁が設けられてもよい。
Further, when the number of earth and
さらに、土砂シール4の数が3つの場合には、グリス供給装置7の吐出ライン76も省略し、第3土砂シール43が損傷したときに、吐出ライン75の接続先を作業員がグリス室52からオイル室51に変更することでグリス供給装置7によるオイル室51へのグリスの供給を行ってもよい。
Further, when the number of the earth and
1 シールド掘進機
2 カッターヘッド
3 掘進機本体
4 土砂シール
41 第1土砂シール
42 第2土砂シール
43 第3土砂シール
51 オイル室
52,53 グリス室
7 グリス供給装置
8 オイル供給装置
9 制御装置
91 異物検出センサ
1
Claims (2)
前記第2土砂シールとその前方に位置する第3土砂シールとの間に形成されたグリス室にグリスを供給するグリス供給装置と、を備え、
前記グリス供給装置は、前記オイル室にもグリスを供給可能に構成されており、
前記第3土砂シールが損傷したときに、前記オイル供給装置が前記オイル室へのオイルの供給を停止し、前記グリス供給装置が前記オイル室にグリスを供給する、シールド掘進機。 In the oil chamber formed between the first earth and sand seal located at the rearmost of the at least three earth and sand seals arranged between the cutter drum and the main body of the excavator and the second earth and sand seal located in front of the first earth and sand seal. An oil supply device that supplies oil so that the pressure in the oil chamber is maintained at a predetermined pressure,
A grease supply device for supplying grease to a grease chamber formed between the second earth and sand seal and the third earth and sand seal located in front of the second earth and sand seal is provided.
The grease supply device is configured to be able to supply grease to the oil chamber as well.
A shield excavator in which when the third earth and sand seal is damaged, the oil supply device stops supplying oil to the oil chamber, and the grease supply device supplies grease to the oil chamber.
前記オイル供給装置および前記グリス供給装置を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに、前記第3土砂シールが損傷したと判定する、請求項1に記載のシールド掘進機。
A foreign matter detection sensor that detects the intrusion of foreign matter other than grease into the grease chamber, and
The oil supply device and the control device for controlling the grease supply device are further provided.
The shield excavator according to claim 1, wherein the control device determines that the third earth and sand seal is damaged when the foreign matter detection sensor detects the intrusion of foreign matter.
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