JPH0619672Y2 - シールド掘進機における注入材供給構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、センタシャフト付のカッタホイールを本体前
面に備えたシールド掘進機における注入材供給構造に関
する。

［従来の技術］ シールド掘進機において、切羽の掘削効率、掘削された
土砂の排土効率を高めることは基本的な課題であり、地
山の土質などの条件に応じて従来から各種の構造上の対
策が講じられてきた。切羽に対する粘性付与液等の注入
材の注入もその対策の一つであり、切羽に対する掘削条
件を改善するとともに、掘削された土砂を排土性の良い
性状にするために必要なものである。注入材の供給構造
はシールド掘進機の形式や構造により異なるが、センタ
シャフト付のカッタホイールを本体前面に備えた、いわ
ゆるセンタシャフト形シールド掘進機では、センタシャ
フトを利用し、その先端部より注入材を射出させる構成
が一般に採用されている。

従来のセンタシャフト形シールド掘進機における注入材
供給構造の一例を第４図〜第７図により説明する。１は
シールド本体、１_aは隔壁、３はカッタホイールであ
る。カッタホイール３は、円筒形のカッタボス３_aと、
カッタボス３_aの前面側に切羽ｅに対し突出する状態に
固着され、先端に切削板３_eを有するカッタヘッド３
_bと、カッタボス３_aの後面側に固着され、隔壁１_aのボ
ス部１_bにより回転可能に支承されたセンタシャフト３_c
と、カッタボス３_aの外周に取付けられたカッタスポー
ク３_dとから構成されている。２はカッタホイール３の
駆動装置で、隔壁１_aに取付けられている。４は隔壁１_a
の前面側に設けられたチャンバで、掘削された土砂を取
り込み、塑性流動化する場所である。５はセンタシャフ
ト３_cの後端に設けられた注入材供給用の回転継手で、
供給口５_cがある。６は排土用のスクリューコンベアで
ある。カッタヘッド３_bおよびセンタシャフト３_cの軸心
には注入材の通路となる穴Ａ₀があけられている。ただ
し、カッタヘッド３_bの穴Ａ₀の前端側は貫通せず閉塞さ
れ、センタシャフト３_cの穴Ａ₀の後端側は回転継手５に
接続されている。また、カッタヘッド３_bの前端部に
は、穴Ａ₀と直交し、かつ放射状に、切羽ｅと穴Ａ₀とに
連通する複数個（図示の例では４個）の注入口Ａ₁〜Ａ₄
が設けられている。その注入口Ａ₁〜Ａ₄が設けられてい
る位置のカッタヘッド３_bの外周には、リング状の弾性
材（たとえばゴム）からなるバンド７が圧着状態にて装
着され、切羽ｅから穴Ａ₀内に土砂が侵入しないよう各
注入口Ａ₁〜Ａ₄を覆っている。また、バンド７が装着さ
れているカッタヘッド３_bの外周部は凹状をなしてお
り、前方からの土砂が直接バンド７に当らないよう前面
側にバンド７の装着時の外径より外径の大きいつば部３
_fが形成されている。

図示しない注入材供給装置から注入材を圧送圧Ｐ₀で、
回転継手５を介して穴Ａ₀に供給すると、注入材はセン
タシャフト３_c、カッタボス３_a、カッタヘッド３_b内を
通って各注入口Ａ₁〜Ａ₄に達する。圧送圧Ｐ₀が切羽圧
Ｐおよびバンド７の圧着力より高い場合は、圧送圧Ｐ₀
によりバンド７を押し広げ、各注入口Ａ₁〜Ａ₄との間に
隙間を生じさせるから、注入材はその隙間を通って切羽
ｅに射出される。反対に、注入材の供給停止時のように
穴Ａ₀内の圧力が切羽圧Ｐおよびバンド７の圧着力より
低い場合は、バンド７が弾性復帰力により自動的に各注
入口Ａ₁〜Ａ₄を閉塞するから、穴Ａ₀内への土砂の侵入
を防止できることになる。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した従来の注入材供給構造において、バンド７は注
入口Ａ₁〜Ａ₄の外側に装着されているため、常に土砂と
回転接触し、土砂にもまれて破損しやすい状態にさらさ
れる。さらに、バンド７をカッタヘッド３_bに装着する
際には、バンド径より外径の大きいつば部３_fを通過さ
せるためにバンド７を伸ばし広げる必要があり、バンド
７に大きな引張力がかかって、バンド７を傷付ける恐れ
がある。これもバンド７を破損させる一因となってい
た。

バンド７が破損脱落すると、掘進停止時のように注入材
の供給を止めたとき、土砂が切羽圧Ｐにより注入口Ａ₁
〜Ａ₄から穴Ａ₀に侵入する。侵入した土砂は、注入材の
影響もあって放置しておくと固結しやすい性質があり、
穴Ａ₀中のたとえば第７図に示すＳ部近傍で固結するこ
とになる。固結部の発生は注入材の供給不能を来たし、
固結土砂を排除しなければならないが、通常は回転継手
５から高圧水を注入するか、鉄棒等を用いて人力で押し
砕いて排除するしか方法がない。このように従来の注入
材供給構造は、注入口Ａ₁〜Ａ₄の外側にバンド７を装着
して穴Ａ₀への土砂の侵入防止を図っているものの、バ
ンド７を装着する際の過度の引張力によるバンド７の損
傷およびバンド７が破損した際の穴Ａ₀への土砂の侵入
の防止について配慮がなされておらず、バンド７の破損
により注入材通路となる穴Ａ₀に土砂が侵入し、侵入し
た土砂は固結しやすいため、その排除が困難で排除作業
に手間がかかり、掘削効率、排土効率の低下を来たすと
いう問題点があった。

本考案の第１の目的は、注入口の外側にバンドを装着す
る際、過度の引張力によりバンドを損傷することなく装
着でき、掘進時には前方からの土砂に対してバンドを十
分防護できる注入材供給構造を提供することにある。第
２の目的は、万一、注入口の外側のバンドが破損した場
合にも、注入口から侵入した土砂による注入材通路の詰
まりを防止できる注入材供給構造を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために請求項１記載の考案は、セン
タシャフト付カッタホイールのカッタヘッドおよびセン
タシャフトの軸心に前端側が閉塞された穴Ａ₀を設ける
一方、カッタヘッドの前端部に前記穴Ａ₀と切羽側とに
連通する複数個の注入口Ａ₁〜Ａ₄を放射状に設け、その
注入口Ａ₁〜Ａ₄の外側に各注入口Ａ₁〜Ａ₄を覆う弾性材
からなるバンドを圧着状態にて装着し、センタシャフト
の後端部に設けた回転継手を介して前記穴Ａ₀より注入
口Ａ₁〜Ａ₄へ注入材を圧送するシールド掘進機における
注入材供給構造において、カッタヘッドの前記バンドの
装着位置より先の部分を切り離して、前記バンドの装着
時の外径より外径が大きいつば部を有する別体の先端ボ
スとなし、その先端ボスをカッタヘッドの前端面にボル
トにより取付けたことを特徴とする。

また、請求項２記載の考案は、請求項１記載の構造にお
いて、前記穴Ａ₀の注入口Ａ₁〜Ａ₄と連通する部分を拡
大穴Ａ₅として、その拡大穴Ａ₅をカッタヘッドの前端面
に開口させ、前記先端ボスのカッタヘッド側端面には前
記拡大穴Ａ₅の内径より外径が小さい軸部を設け、その
軸部の軸心に前端側が閉塞された穴Ｂ₀を設ける一方、
前記軸部に前記穴Ｂ₀の内外に連通する複数個の穴Ｂ₁〜
Ｂ₄を放射状に設け、その穴Ｂ₁〜Ｂ₄の外側にその各穴
Ｂ₁〜Ｂ₄を覆う弾性材からなる第２のバンドを圧着状態
にて装着し、前記軸部をその軸心に設けた穴Ｂ₀が前記
拡大穴Ａ₅より後方の前記穴Ａ₀と連通し、かつ前記第２
のバンドの外周と前記拡大穴Ａ₅の内周との間に隙間を
保つように、先端部を前記拡大穴Ａ₅の内壁面に密着さ
せて装着したことを特徴とする。

［作用］ 請求項１記載の考案において、注入口Ａ₁〜Ａ₄の外側に
バンドを装着した後に先端ボスをカッタヘッド前端面に
ボルトで取付けることにより、バンドに過度の張力をか
けずにバンドの装着ができ、掘進時には先端ボスのつば
部により前方からの土砂が直接バンドに当ることを防
ぎ、バンドを防護できる。

請求項２記載の考案においては、上記作用に加えて、万
一、注入口Ａ₁〜Ａ₄の外側に装着されたバンドが破損し
た場合にも、先端ボスの軸部に装着された第２のバンド
により注入材通路となる穴Ａ₀への土砂の侵入を二重に
防止することができる。第２のバンドはカッタヘッドの
拡大穴Ａ₅に内蔵されており、直接土砂にもまれないの
で、長寿命であり、注入材通路の詰まりを防止するのに
きわめて有効である。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図および第２図により説
明する。第１図，第２図は従来と異なる部分のみを示
し、従来と共通の部分については図示および説明を省略
する（第４図参照）。

第１図，第２図において、カッタヘッド３_bは、バンド
７の装着位置より先の部分が切り離されており、その前
端面、すなわち切羽側端面より、内径がカッタヘッド３
_bおよびセンタシャフト３_cの軸心にあけられた穴Ａ₀よ
り大きい穴Ａ₅があけられ、前記穴Ａ₀と連通している
（以下、穴Ａ₅を拡大穴とよぶ）。この拡大穴Ａ₅は、カ
ッタヘッド３_bに放射状にあけられた注入口Ａ₁〜Ａ₄と
も連通している。注入口Ａ₁〜Ａ₄が設けられている位置
のカッタヘッド３_bの外周部は断面Ｕ字形の凹状をなし
ており、その部分にリング状の弾性材（たとえばゴム）
からなるバンド７が圧着状態にて装着されている。ま
た、カッタヘッド３_bの切羽側端面には、次に述べる先
端ボス３_gを取付けるためのボルト穴が複数個あけられ
ている。

先端ボス３_gは、従来のカッタヘッド（第５図）３_bのバ
ンド７の装着位置より先の部分をカッタヘッド３_bから
切り離し、バンド７の装着時の外径より外径が大きいつ
ば部３_fを有する別部品としたもので、ボルト８により
カッタヘッド３_bの切羽側端面に取付けられる。先端ボ
ス３_gは、そのカッタヘッド側端面に、外径が前記拡大
穴Ａ₅の内径より小さい軸部３_hを有し、その軸部３_hの
軸心には、カッタヘッド３_bの軸心にあけられた穴Ａ₀と
同径で前端側が閉塞された穴Ｂ₀があけられている。ま
た、この軸部３_hには、前記穴Ｂ₀の内外に連通する複数
個（図示の例では４個）の穴Ｂ₁〜Ｂ₄が放射状にあけら
れており、その穴Ｂ₁〜Ｂ₄は、カッタヘッド３_bにあけ
られた注入口Ａ₁〜Ａ₄とほぼ対応する位置にある。軸部
３_hの外周には、穴Ｂ₁〜Ｂ₄の外側を覆うようにリング
状の弾性材（たとえばゴム）からなる第２のバンド９が
圧着状態にて装着されている。軸部３_hの長さＬは前記
拡大穴Ａ₅の深さと同一としてあり、先端ボス３_gをカッ
タヘッド３_bの切羽側端面に取付けたとき、軸部３_hの先
端部が前記拡大穴Ａ₅の内壁面に密着し、軸部３_hの軸心
にあけられた穴Ｂ₀が前記拡大穴Ａ₅より後方の前記穴Ａ
₀に連通した状態となる。また、この先端ボス３_gの取付
状態では、第２のバンド９の外周と前記拡大穴Ａ₅の内
周との間に微小な隙間10が保たれるようにしてある。

上記構成において、注入材を第４図に示す供給口５_cか
ら圧送圧Ｐ₀で供給すると、注入材は穴Ａ₀内を第４図の
矢印方向に進み、第１図に示す穴Ｂ₀を通って穴Ｂ₁〜Ｂ
₄に達する。ここで、圧送圧Ｐ₀がバンド９の圧着力より
大きくなると、注入材はバンド９を押し広げ、これによ
り生じるバンド９と穴Ｂ₁〜Ｂ₄との間の隙間を経て、そ
の背後にある隙間10および注入口Ａ₁〜Ａ₄に達する。こ
の部分に充満した注入材の圧力Ｐ₁は、やがて切羽ｅの
圧力Ｐおよびバンド７の圧着力より大となってバンド７
を押し広げ、これにより生じるバンド７と注入口Ａ₁〜
Ａ₄との間の隙間を経て切羽ｅに注入材が射出される。
反対に、注入材の供給停止により穴Ａ₀内の圧力が切羽
圧Ｐおよびバンド７，９の圧着力より低くなった場合
は、バンド７，９が弾性復帰力により自動的に注入口Ａ
₁〜Ａ₄、穴Ｂ₁〜Ｂ₄を塞ぎ、穴Ａ₀，Ｂ₀の内部に土砂や
水が侵入するのを防止する。

上記実施例では、カッタヘッド３_bより切り離し別部品
とした先端ボス３_gに穴Ｂ₀〜Ｂ₄を有する軸部３_hを設
け、その軸部３_hに第２のバンド９を装着した例につい
て説明したが、先端ボス３_gは第１図，第２図に示した
形状に限定されるものでなく、たとえば第３図に示すよ
うにセンタシャフト軸穴Ａ₀内に別の注入パイプ11をセ
ンタシャフト３_cの後端より挿入し、注入パイプ11のカ
ッタヘッド３_b内に位置する前端部に軸穴Ａ₀と連通する
放射状の穴Ｂと、その穴Ｂを覆う第２のバンド９を備え
付けた場合にも、先端ボス３_gを同図に示すような形状
の別部品となし、ボルト８によりカッタヘッド３_bの切
羽側端面に取付ける構造とすることで、請求項１記載の
考案を具現することができる。

［考案の効果］ 請求項１記載の考案によれば、バンド７をカッタヘッド
３_bに装着する際、従来のようにつば部３_fの外径以上に
バンド７を伸ばし広げる必要がないため、バンド７を過
度の引張力により傷つける恐れがなく、したがってバン
ド７の寿命を伸ばすことができる。そして、バンド７の
装着後に先端ボス３_gを取付けることにより、先端ボス
３_gに設けたつば部３_fで、掘進時に前方からの土砂が直
接バンド７に当り、バンド７を破損することを防止でき
る。

さらに、請求項２記載の考案によれば、注入材射出部に
バンド７と９が二重に設けられており、万一、外側（切
羽側）のバンド７が土砂等により破損しても、内側（第
２）のバンド９があるので、軸穴Ａ₀に土砂が侵入する
ことはない。外側のバンド７が破損した場合、土砂は注
入口Ａ₁〜Ａ₄および隙間10には侵入し得るが、拡大穴Ａ
₅内周とバンド９外周との間の隙間10は小さく、侵入し
得る土砂量は微量であり、しかもバンド９は切羽ｅとは
直接接触せず、侵入した微量の土砂とは一緒に回転する
から、土砂にもまれて破損するようなことはほとんどな
い。したがって、バンド９の内側の穴Ｂ₁〜Ｂ₄から軸穴
Ｂ₀，Ａ₀への土砂等の侵入は困難で、注入材通路の詰ま
りを防止することができる。また、内側のバンド９を先
端ボス３_gの軸部３_hに装着できるので、第３図に示すよ
うにセンタシャフト軸穴Ａ₀に長い注入パイプ11を挿入
する場合に比べ構造も簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成図で、第４図イ部に相
当するカッタヘッド部の側断面図、第２図は第１図のII
−II断面図、第３図は本考案の他の実施例を示す側断面
図、第４図は従来の注入材供給構造の一例を示すシール
ド掘進機の全体側断面図、第５図は第４図のイ部拡大
図、第６図は第５図のVI−VI断面図、第７図は第５図に
おける土砂の固結状況の説明図である。 ３……カッタホイール、３_b……カッタヘッド、３_c……
センタシャフト、３_f……つば部、３_g……先端ボス、３
_h……軸部、５……回転継手、７……バンド、８……ボ
ルト、９……第２のバンド、10……隙間。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】センタシャフト付カッタホイールのカッタ
   ヘッドおよびセンタシャフトの軸心に前端側が閉塞され
   た穴Ａ₀を設ける一方、カッタヘッドの前端部に前記穴
   Ａ₀と切羽側とに連通する複数個の注入口Ａ₁〜Ａ₄を放
   射状に設け、その注入口Ａ₁〜Ａ₄の外側に各注入口Ａ₁
   〜Ａ₄を覆う弾性材からなるバンドを圧着状態にて装着
   し、センタシャフトの後端に設けた回転継手を介して前
   記穴Ａ₀より注入口Ａ₁〜Ａ₄へ注入材を圧送するシール
   ド掘進機における注入材供給構造において、カッタヘッ
   ドの前記バンドの装着位置より先の部分を切り離して、
   前記バンドの装着時の外径より外径が大きいつば部を有
   する別体の先端ボスとなし、その先端ボスをカッタヘッ
   ドの前端面にボルトにより取付けたことを特徴とするシ
   ールド掘進機における注入材供給構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の構造において、前記穴Ａ₀
   の注入口Ａ₁〜Ａ₄と連通する部分を拡大穴Ａ₅として、
   その拡大穴Ａ₅をカッタヘッドの前端面に開口させ、前
   記先端ボスのカッタヘッド側端面には前記拡大穴Ａ₅の
   内径より外径が小さい軸部を設け、その軸部の軸心に前
   端側が閉塞された穴Ｂ₀を設ける一方、前記軸部に前記
   穴Ｂ₀の内外に連通する複数個の穴Ｂ₁〜Ｂ₄を放射状に
   設け、その穴Ｂ₁〜Ｂ₄の外側にその各穴Ｂ₁〜Ｂ₄を覆う
   弾性材からなる第２のバンドを圧着状態にて装着し、前
   記軸部をその軸心に設けた穴Ｂ₀が前記拡大穴Ａ₅より後
   方の前記穴Ａ₀に連通し、かつ前記第２のバンドの外周
   と前記拡大穴Ａ₅の内周との間に隙間を保つように、先
   端部を前記拡大穴Ａ₅の内壁面に密着させて装着したこ
   とを特徴とするシールド掘進機における注入材供給構
   造。