JPH01102200A - シール部の給脂装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シールド掘進機のシャフトシール、カッタシ
ール等のように、運動部分に対して設けられたシール部
の段間にグリースを注入し、そのグリース注入圧でシー
ル部の外圧に対抗させてシールを行なう場合に適用され
るシール部の給脂装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図はシャフトシールを有する泥水式シールド掘進機
の全体断面図であり、２はカッタホイール１を支持し、
駆動装置６により回転させられるセンタシャフト、５は
センタシャフト２がシールド本体３の隔壁４を貫通する
部分に設けたシールハウジングで、これに取付けたシー
ルにより切羽側の泥水が駆動部に侵入することを防いで
いる。

第５図はカッタシールを有する土圧式シールド掘進機の
全体断面図であり、７はカッタホイール１を周辺支持す
る旋回ヘアリング、８はカンタホイール１を回転させる
駆動装置、９はカッタホイール１とシールド本体３のフ
ード部との間に設けた外周シール、１０はカッタホイー
ル１とシールド本体３の隔壁４との間に設けた内周シー
ルで、これらカッタシール９．１０により切羽側の土砂
や地下水が駆動部に侵入することを防いでいる。

第４図、第５図に例示したシールド掘進機のシャフトシ
ールやカッタシールは、一般にシール機能を維持するた
め、シールを複数段に配置して、段間にグリースを注入
し、グリース注入圧で切羽水圧、土圧等の外圧に対抗さ
せる方法を採っている。

第６図は従来のシール部にグリースを注入する給脂装置
の説明図で、第４図のシャフトシールを例にとって示し
たものである。

１１はシールハウジング５内に複数段（図では２段）に
配置されたしパツキンからなるシールで、シールとシー
ルとの間にグリースを溜めるポケット部１２が設けられ
ている。シール１１のリップはセンタシャフト２の表面
に摺動接触し、切羽側のシールには水圧または土圧が外
圧Ｐとして加わる。

この外圧Ｐに対抗させるため、電動機１３により駆動さ
れるグリースポンプ１４でグリースタンク１５からグリ
ースを吸入し、グリース注入管路１６を経て前記グリー
ス溜めポケット部１２へ注入する。そのグリース注入圧
Ｐ、は、通常、外圧Ｐよりわずかに高い圧力とする。こ
こで、外圧Ｐに応してグリース注入圧Ｐ、を管理しよう
とする場合、従来はグリース溜めのポケット部１２に接
続した圧力調整配゛管１７の先にリリーフ弁１８を設け
、その調整により圧力管理を行なっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、外圧Ｐが変化した場合、あるいはシ
ールＩＩの摩耗によりシール部からのグリース漏れ量が
ふえ、グリース注入圧Ｐｓが低下Ｌ７た場合、その都度
、作業者がリリーフ弁１８を調整し直す必要があり、−
船釣にシール部の外圧Ｐやグリース注入圧Ｐ、は短期間
にはそれ程度化しないため、圧力管理が十分に行なわれ
ない場合が多い。そのため、例えば管理不良によりグリ
ース注入圧Ｐ、が著しく低下し、Ｐ＞Ｐｓとなった場合
、土砂や泥水が切羽側シール１１を通過してボケ・ノド
部１２に侵入し、やがてはシール１１がそのシール機能
を失い、駆動部側に土砂や泥水が侵入して、回転不能に
陥ることになる。

本発明の目的は、シール部の外圧の変化やシールの摩耗
等の外乱の影響を受けずに、シール部のグリース注入圧
を自動的に適正値に保ち、シール機能を維持することが
できるシール部の給脂装置を提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、特許請求の範囲第１項記載の
発明（以下、第１の発明と称す）は、グリース注入管路
に接続されたグリースポンプと、シール部のグリース注
入圧を検出し信号に変換する圧力検出器と、グリース注
入圧を設定する設定部と、上記圧力検出器からの検出信
号と上記設定部からの設定信号とを比較し偏差信号を出
力する比較演算部と、上記偏差信号に対応してグリース
ポンプの吐出量を調節する制御部とを備え、グリースポ
ンプの吐出量の調節により、シール部のグリース注入圧
を設定圧に保つように制御するものである。

また、特許請求の範囲第２項記載の発明（以下、第２の
発明と称す）は、グリース注入管路に接続６一 されたグリースポンプと、シール部のグリース注入圧を
検出し信号に変換する第１の圧力検出器と、シール部の
外圧を検出し信号ムこ変換する第２の圧力検出器と、上
記第２の圧力検出器からの検出信号に基づき外圧よりも
若干高目にグリース注入圧を設定する設定部と、上記第
１の圧力検出器からの検出信号と上記設定部からの設定
信号とを比較し偏差信号を出力する比較演算部と、上記
偏差信号に対応してグリースポンプの吐出量を調節する
制御部とを備え、グリースポンプの吐出量の調節により
、シール部のグリース注入圧を常に外圧よりも若干高目
の設定圧に保つように制御するものである。

〔作　　用〕

第１の発明では、シール部のグリース注入圧が設定圧よ
り低い場合、グリース注入圧を検出する圧力検出器から
の信号値が設定部からの信号値より小さいことから、そ
の偏差に応じて制御部はグリースポンプの吐出量を増加
させ、グリース注入圧が設定圧と等しくなるようにする
。グリース注入圧が設定圧より高い場合は、この逆の動
作を行なう。したがって、シールの摩耗等によりグリー
ス漏れ量がふえても、グリースポンプの吐出量の増加に
よってこれを補い、シール部のグリース注入圧を設定圧
に保つことができる。

さらに第２の発明では、第２の圧力検出器で検出された
シール部の外圧に基づいてグリース注入圧が自動設定さ
れるため、外圧が変化した場合でもシール部のグリース
注入圧と外圧の関係を常に適正に維持することができる
。

〔実施例〕

第１の発明の一実施例を第１図により説明する。

本実施例はシールド掘進機のシャフトシールに適用した
例で、第６図に示す従来例と同様に、センタシャフト２
がシールド本体の隔壁４を貫通する部分に設けたシール
ハウジング５内にＵパツキンからなるシール１１を２段
に配置し、シールとシールの間にあるグリース溜めポケ
ット部１２にグリース注入管路１６を経てグリースを注
入する。

給脂装置は、電動機１３を動力源とするグリースポンプ
１４．圧力検出機１９．設定部２０．比較演算部２１、
制御部２２を主体として構成されている。

圧力検出機１９はシールハウジング５のグリース溜めポ
ケット部１２に取付けられていて、この部分のグリース
注入圧を検出し、その圧力Ｐ、に対応した電気信号Ｅ、
を比較演算部に伝送する。

設定部２０はグリース注入圧を設定する部分で、ここで
はポテンショメータ等により任意の設定圧ＰＸに対応し
た電気信号Ｅｘを比較演算部２１へ出力する。グリース
注入圧は手動により任意に設定可能であるが、通常、切
羽側水圧または土圧を監視するために隔壁４に設置され
ている圧力計（図示せず）の計測値を基に、外圧Ｐより
若干高目に設定される。

比較演算部２１は前記圧力検出機１９からの検出信号Ｅ
、と前記設定部２０からの設定信号Ｅｘとを比較演算し
、偏差信号Δｅ（＝Ｅ、　　Ｅｓ）を制御部２２へ出力
するアナログ演算器である。

制御部２２は、例えばグリースポンプ１４を駆動する電
動機１３の電源ラインに設けられ、比較演算部＝８− ２１からの偏差信号Δｅに応じて電動機１３に供給する
電源周波数を変化させる周波数変換器で構成することが
できる。周波数変換器としては、公知の可変周波発振器
、可変周波インバータ等が用いられる。ここで、電動機
１３を交流モータとすれば、その回転数は供給電源の周
波数により変化する。

また、グリースポンプ１４は、その駆動回転数によって
吐出量が決まる。したがって、比較演算部２１からの偏
差信号Δｅを制御信号として周波数変換器２２の出力周
波数を変えることにより、グリースポンプ１４の吐出量
は連続的に変化し、偏差信号Δｅに応じてグリースポン
プ１４の吐出量を調節することができる。

偏差信号Δｅに応じて電動機１３０回転数を変化させる
手段としては、サイリスク、トランジスタ等の素子によ
り電源電圧を変える等の他の速度制御手段を用いてもよ
い。

なお、２３は圧力検出機１９からの信号Ｅ、によりグリ
ース注入圧Ｐ、を操作盤上に指示する圧力指示器、２４
はグリース溜めポケット部１２とグリースポンプ１４の
吐出ポートとを接続するグリース注入管路１６の途中に
設置され、グリースが流れている時に電気信号を発生し
て、操作盤上の表示ランプ２５を点灯させる流量検出器
である。

第１図において、グリース注入圧Ｐ、に対応する圧力検
出器１９からの信号をＥｓ、設定圧Ｐつに対応する設定
部２０からの信号をＥＫとすると、グリース注入圧Ｐｇ
が設定圧ＰＸより低い場合は、比較演算部２１に送られ
る信号はＥＳ＜ＥＸであるから、比較演算部２１ではΔ
ｅ　＝ＥＸ−Ｅ、を演算し、＋Δｅの信号を周波数変換
器２２へ出力する。

周波数変換器２２は、比較演算部２１からの信号値子Δ
ｅに応じて電動機１３への供給電源周波数を増加させる
。電動機１３の回転数は電源周波数に比例するから、信
号値＋Δｅに応じて回転数が増加する。また、グリース
ポンプ１４の吐出量は駆動回転数に比例するから、信号
値＋Δｅに応じて吐出量が増加する。グリースポンプ１
４の吐出量の増加により、ポケット部１２へのグリース
注入量が増し、グリース注入圧Ｐｓが上昇する。Ｐｓが
上昇すると、検出信号Ｅ、が大きくなるので、設定信号
ＥＸとの偏差Δｅが小さくなり、やがてはΔｅ＝０とな
る。この状態では、電動機１３は設定圧ＰＸに対応する
一定速度で回転し、したがって、グリースポンプ１４の
吐出量も一定となり、ポケット部１２には設定圧ＰＭに
見合った量のグリースが注入され、グリース注入圧Ｐｓ
は設定圧ＰＸに保たれる。

グリース注入圧Ｐｓが設定圧ＰＸより高い場合は、上記
と逆の制御動作により、グリース注入圧Ｐ、は設定圧Ｐ
ｘと等しくなるまで低下する。

このように本実施例によれば、グリース注入圧と設定圧
との偏差に応じて自動的にグリースポンプの吐出量が調
節されるので、シールの摩耗等によりグリース漏れ量が
ふえても、シール部のグリース注入圧を設定圧に保持し
、外圧に対抗させることができる。また、グリース注入
管路１６にグリースが流れている時は、流量検出器２４
から電気信号が発生し、表示ランプ２５を点灯させるの
で、これと圧力指示器２３の指示によってシール部への
給脂が正常に行なわれていることを操作盤上で確認でき
る。

第２図に示す第１の発明の他の実施例は、グリース溜め
ポケット部１２にグリース注入ポートと対向する側に排
油ポート２６を設け、これと排油タンク２７とを配管２
８で接続し、配管２８の途中に絞り弁２９を設けて、グ
リースポンプ１４によりグリース溜めポケット部１２へ
注入されたグリースの一部を絞り弁２９を経て排油タン
ク２７へ流すようにしたもので、それ以外の構成は第１
図の実施例と同一である。ここで、絞り弁２９は排油量
を最小限に絞り、グリース溜めポケット部１２内に所定
のグリース注入圧を発生させるためのものである。図示
のようなＵパツキンを用いたシャフトシールでは、通常
、シール１１からのグリース漏れ量が少ないので、上記
のように注入されたグリースの一部を排油タンク２７へ
流すことにより、流量検出器２４での流量検出が確実に
行なえるようになり、給脂装置の動作確認が容易になる
。

次に、第２の発明の一実施例を第３図により説明する。

＝１２− 本実施例は、シール部に複数の先細形のリップを持つ、
いわゆるリップシール１１°を用いた例である。リップ
シールは回転摺動面の軸方向と直角方向の変位に対して
追従性が良いため、第５図に示すカンタシール等の大口
径シールとして多く使用されるが、第３図にはシャフト
シールに適用した場合を示す。

第１図と同様に、シール１１°　はシールハウジング５
内に２段に配置され、シールとシールの間にグリースを
溜めるポケット部１２が設けられている。

給脂装置は、電動機１３を動力源とするグリースポンプ
１４．第１の圧力検出器１９．第２の圧力検出１９゛設
定部２０′、比較演算部２１．制御部２２を主体として
構成され、グリースポンプ１４によりグリースタンク１
５からグリースを吸入し、グリース注入管路１６を経て
前記グリース溜めポケット部１２へ注入する。

第１の圧力検出器１９はグリース溜めポケット部１２に
取付けられていて、この部分のグリース注入圧を検出し
、・その圧力Ｐ３に対応した電気信号Ｅ。

を比較演算部２１に伝送する。

第２の圧力検出器１９′　はシールド本体の隔壁４に取
付けられていて、切羽側水圧、土庄等のシール部に作用
する外圧を検出し、外圧Ｐに対応した電気信号Ｅ、を設
定部２０”　に伝送する。この第２の圧力検出器１９°
　としては、通常、切羽側水圧や土庄を監視するために
隔壁４に設置される圧力計を利用することができる。

設定部２０“　は、第２の圧力検出器１９′からの信号
Ｅ、に基づき、設定圧がＰイ＝Ｐ＋ΔＰ、すなわち外圧
Ｐより若干高目の値となるように、電気信号Ｅ、＝Ｆ、
、＋ΔＥを演算し、比較演算部２１に出力する自動設定
機能を有しており、この点が第１図の実施例と異なる。

比較演出部２１．制Ｗ２２は第１図の実施例と同様に構
成されており、ここでは制御部２２が周波数変換器から
なるものとして説明する。

第３図において、グリース注入圧Ｐ５に対応する第１の
圧力検出器１９からの信号をＥ９、外圧Ｐに対応する第
２の圧力検出器１９゛　からの信号をＥ２、設定したい
グリース注入圧をＰＭ％それに対応する設定部２０°か
らの信号をＥＸ　　（＝Ｅ、＋ΔＥ）とすると、グリー
ス注入圧Ｐ、が設定圧ＰＸより低い場合は、比較演算部
２１に送られる信号はＥ、〈ＥＸであるから、比較演算
部２１ではΔｅ＝Ｅ、−ＢＳを演算し、＋Δｅの信号を
周波数変換器２２へ出力する。周波数変換器２２は、比
較演算部２１からの信号値＋Δｅに応じて電動機１３へ
の供給電源周波数を増加させる。その結果、第１図の実
施例で述べたように、信号値＋八〇に応じて電動機１３
の回転数が増加し、これに伴いグリースポンプ１４の吐
出量増加し、グリース注入圧Ｐ３が設定圧ｐｘと等しく
なるまでのポケット部１２へのグリース注入量を増加さ
せる。

グリース注入圧Ｐ、が設定圧ＰＸより高い場合は、上記
と逆の制御動作により、グリース注入圧Ｐ、は設定圧Ｐ
Ｘと等しくなるまで低下する。

本実施例によれば、グリース注入圧と設定圧との偏差に
応じて自動的にグリースポンプの吐出量が調節されるの
で、シールの摩耗等によりグリー−１５＝ ス漏れ量がふえても、シール部のグリース注入圧を設定
圧に保持することができる。そればかりでなく、第２の
圧力検出器１９°の検出信号に基づき、設定部２０゛　
で常に外圧より若干高目にグリース注入圧を自動設定す
る機能を有しているので、外圧Ｐが変化した場合でも、
シール部へのグリース注入圧を適正値に保つことができ
、グリース消費量を最小限に抑えながら、より確実にシ
ール機能を維持することができる。この機能は、特にリ
ップシールを用いたシール部において有効である。なぜ
ならば、リップシールに作用する外圧が高い場合、回転
摺動面へのリップの押付力が過大となって、摩擦による
異常発熱でシールの劣化や破損を招き、逆にグリース注
入圧が高すぎる場合は、切羽側シールからのグリース漏
れ量が多くなり、グリース消費量の異常な増加を招きや
すいからである。

本実施例においても、流量検出器２４からの電気信号に
よる表示ランプ２５の点灯と圧力指示器２３の指示によ
ってシール部への給脂が正常に行なわれ一１７＝ ていることを操作盤上で確認できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、グリースポンプの吐出量の調節により
、シール部のグリース注入圧が設定圧と等しくなるよう
に自動制御されるので、シールの摩耗等によりグリース
漏れ量がふえても、グリース注入圧が低下してシール機
能を失うことがない。

さらに、第２の発明のように外圧を検出する圧力器から
の信号に基づき、常に外圧により若干高目にグリース注
入圧を自動設定する機能を付加することにより、外圧が
変化した場合でも、その都度手動により設定圧を変える
必要なしに、シール部のグリース注入圧を適正値に保ち
、グリース消費量を最小限に抑えながら、より確実にシ
ール機能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例を示す概要図、第２図は
第１の発明の他の実施例を示す概要図、第３図は第２の
発明の一実施例を示す概要図、第４図はシャフトシール
を有する泥水式シールを有する土圧式シールド掘進機の
全体断面図、第５図はカッタシールを有する土圧式シー
ルド掘進機の全体断面図、第６図は従来のシャフトシー
ルの給脂装置を示す概要図である。 ２・・・センタシャフト、ＩＬ　１１°　・・・シール
、１２・・・グリース溜めポケット部、１３・・・電動
機、Ｉ４・・・グリースポンプ、１５・・・グリースタ
ンク、１６・・・グリース注入管路、１９・・・第１の
圧力検出器、１９°・・・第２の圧力検出器、２０．２
０’　・・・設定部、２１・・・比較演算部、２２・・
・制御部（周波数変換器） 特許出願人　　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　　秋　本　　正　実外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、運動部分に対して設けられたシール部の段間にグリ
   ースを注入し、そのグリース注入圧でシール部の外圧に
   対抗させるシール部の給脂装置において、グリース注入
   管路に接続されたグリースポンプと、シール部のグリー
   ス注入圧を検出し信号に変換する圧力検出器と、グリー
   ス注入圧を設定する設定部と、上記圧力検出器からの検
   出信号と上記設定部からの設定信号とを比較し偏差信号
   を出力する比較演算部と、上記偏差信号に対応してグリ
   ースポンプの吐出量を調節する制御部とを備え、グリー
   スポンプの吐出量の調節により、シール部のグリース注
   入圧を設定圧に保つように制御することを特徴とするシ
   ール部の給脂装置。 ２、運動部分に対して設けられたシール部の段間にグリ
   ースを注入し、そのグリース注入圧でシール外部の外圧
   に対抗させるシール部の給脂装置において、グリース注
   入管路に接続されたグリースポンプと、シール部のグリ
   ース注入圧を検出し信号に変換する第１の圧力検出器と
   、シール部の外圧を検出し信号に変換する第２の圧力検
   出器と、上記第２の圧力検出器からの検出信号に基づき
   外圧よりも若干高目にグリース注入圧を設定する設定部
   と、上記第１の圧力検出器からの検出信号と上記設定部
   からの設定信号とを比較し偏差信号を出力する比較演算
   部と、上記偏差信号に対応してグリースポンプの吐出量
   を調節する制御部とを備え、グリースポンプの吐出量の
   調節により、シール部のグリース注入圧を常に外圧より
   も若干高目の設定圧に保つように制御することを特徴と
   するシール部の給脂装置。