JPH069111Y2 - トンネル掘削機のシール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、トンネル掘削機の前端部に回転自在に支持
されたカッターディスクの回転支持部と、カッターディ
スクとの相対回転部位において、土砂や泥水などが掘削
機内へ侵入するのを防止するためのシール装置に関する
ものである。

［従来の技術］ この種のトンネル掘削機では、カッタービットを前面に
有するカッターディスクを回転させると同時に、トンネ
ル壁から得た反力で掘削機を推進させることにより、ト
ンネルの掘削作業が行われる。カッターディスクを回転
させるためには、カッターディスクとその回転支持部と
の間に隙間を設ける必要がある。このため、その隙間か
ら土砂や泥水などが掘削機内に侵入しようとするので、
その隙間部分にシール装置を設けて、土砂などの掘削機
内（特に軸受）への侵入を防止しなければならない。

従来、カッターディスクとその回転支持部との相対回転
部位の一方（通常はカッターディスク側）には、リップ
シールなどの複数のシール部材が配設されているが、他
方（回転支持部側）には特にシール部材は設けられてお
らず、回転支持部の周面を前記シール部材に直接摺接さ
せてシールするがの一般的であった。

その他、先行技術として実開昭62-181698号公報に記載
のシール装置がある。これは、カッターディスクとその
回転支持部との内外の相対回転部位の内周面側に、回転
支持部と直接摺接するシール部材を装着したシール取付
リングを設け、外周面側にシール部材を取り付けると共
にそのシール部材の摺接するシールリングを設け、両方
のリングを、それぞれジャッキを介して移動可能に構成
したシール装置である。

［考案が解決しようとする課題］ トンネル掘進機において上記のような箇所に用いられる
シール装置は、一般に弾性体で形成されるシール部材に
比べて、そのシール部材と摺接する側（通常、金属で形
成されている部分）が摩耗し易い。これは、シール部材
に土砂が付着し、その土砂によって前記金属部分が削り
取られるためと思われる。

したがって、従来のシール装置のうち前者は、上記した
ようにカッターディスクの回転支持部の周面をシール部
材に直接摺接させているので、その回転支持部の周面が
摩耗しても、シール部材との摺接位置を変えたり、周面
を取り替えたりすることができない。また、前記回転支
持部は、一般の炭素鋼板を円筒状に屈曲加工して形成さ
れているため、耐摩耗性が劣る。

また、後者は、ジャッキによりシール部材との相対的な
摺接位置を変えることができるが、ジャッキを用いて摺
接位置を変えるので、構造が複雑になる上に、ジャッキ
の設置スペースも確保しなければならない。このため、
スペースに余裕のないトンネル掘進機では、採用できな
い。しかも、シール取付リングに装着したシール部材
は、カッターディスクの回転支持部に直接摺接するの
で、上記した前者と同様の問題がある。

この考案は上述の点に鑑みなされたもので、構造が簡単
で、占有スペースが少ない上に、シール部材に対するシ
ールスリーブの摺接位置を変えることができ、またシー
ルスリーブだけを耐摩耗性に優れた合金鋼で形成できる
上に交換も可能であり、長期にわたり正規のシール機能
を維持できる、トンネル掘進機のシール装置を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するためにこの考案のシール装置
は、カッタービットを前面に有するカッターディスク
を、トンネル掘削機内の前端部に軸受を介して回転自在
に支持し、該回転支持部と前記カッターディスクとの相
対回転部位の一方に、弾性体からなる複数のシール部材
を前記掘削機の長手方向に間隔を設けて配設し、他方
に、各シール部材に一連に摺接する、耐摩耗性金属材か
らなるシールスリーブを、掘削機の長手方向へ移動可能
に配置し、該シールスリーブをその両端に長さの異なる
取付部材を介して固定している。

［作用］ この考案のシール装置によれば、耐摩耗性金属材のシー
ルスリーブによって長期間にわたり正規のシール機能が
維持され、またシールスリーブが摩耗しても、シールス
リーブの両端の取付部材を入れ替えてシールスリーブの
取付位置を変えて固定することにより、シール部材に対
するシールスリーブの摺接位置が変わって、再び正規の
シール機能が維持される。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの考案のシール装置の実施例を示す断面図、
第２図は第１図の一部拡大断面図、第３図はこの考案の
シール装置を備えたトンネル掘削機を示す断面図であ
る。

第３図において、円筒状の掘削機本体１は軸方向のほぼ
中間位置で前後に分割され、その前部1aと後部1bとが水
平本体で屈折自在に連結されている。本体前部1aと本体
後部1bとの間には、それらの屈折動を補助するための中
折れシリンダ２が介装されている。本体前部1aの後端部
には、シールドジャッキ３が後方へ向けて配備されてい
る。本体前部1a及び本体後部1bの周面には、円周方向に
間隔を設けて複数個のグリッパー４及び５がそれぞれ配
備されており、各グリッパー４及び５は、本体前部1aの
周面及び本体後部1bの周面より半径方向に拡縮する。本
体後部1b内には、セグメントエレクター６が装備されて
いる。なお、符号Ｓはセグメント壁である。

掘削機本体１（本体前部1a）の後述するカッターディス
ク14の後部には、後端を開口したスライドドラム11がス
リーブ状の摺動メタル12を介して前後本体へ摺動自在に
嵌装されている。このスライドドラム11の前面に隔壁11
ａが装着されており、スライドドラム11の周面前端部に
は、半径方向に拡径した鍔部11ｂが設けられている。前
記スライドドラム11と本体後部1bとの間には、複数本の
油圧ジャッキ13が円周方向に間隔を設けて介装され、各
油圧ジャッキ13の伸縮動によりスライドドラム11が本体
前部1aに対し前後動するようになっている。

カッターディスク14は、前面に多数のカッタービット14
ａを備えており、このカッターディスク14の後端部に
は、円形環状部15が突設されている。前記スライドドラ
ム11の前端部に、前記円形環状部15に対応する環状溝11
ｃが開設されており、その環状溝11ｃ内にカッターディ
スク14の円形環状部15を緩挿した状態で、カッターディ
スク14は、軸受16を介してスライドドラム11の前端部に
回動自在に支承されている。また、軸受16の内周面側
（カッターディスク14側）に、リングギヤ17が固設され
ている。スライドドラム11には駆動モータ18が配備され
ており、駆動モータ18のピニオン18ａを前記リングギヤ
17に噛合させて、カッターディスク14を回転させるよう
になっている。

スライドドラム11の隔壁11ａとその前方のカッターディ
スク14との間のカッターチャッバー21内には、上端を開
口したホッパー22が配設され、ホッパー22内に連通する
開口（図示せず）が前記隔壁11ａに開設されている。そ
の開口から上部後方へ向けてスクリューコンベヤ23が配
設され、このスクリューコンベヤ23のほぼ中間部が、ス
ライドドラム11に支持部材24を介して吊設されている。
また、スクリューコンベヤ23の下方に沿ってベルトコン
ベヤ25が並設されている。

前記カッターディスク14を支持する回転支持部としての
スライドドラム11と、カッターディスク14との相対回転
部位、ここでは環状溝11ｃと環状溝11ｄの隙間には、本
考案のシール装置30がそれぞれ設けられている。

シール装置30は、第１図及び第２図に示すように、複数
のシール部材31とこれらに一連に摺接するシールスリー
ブ35とからなる。各シール部材31には、弾性体で形成し
た第２図のようなリップシールを用いている。また、各
シール部材31は、前記環状溝11ｃの中心寄り周面及び環
状部15の外周面にそれぞれ、掘削機本体１の長手方向に
等間隔を設けてボルト32（第２図）により取り付けられ
ている。

シールスリーブ35は、耐摩耗性及び耐侵食性に優れた合
金鋼で形成し、半径方向に貫通する潤滑油の供給孔35ａ
を、その長手方向及び円周方向に間隔を設けて穿設して
いる。また、各供給孔35ａには、潤滑油の供給管40を接
続している。そしてシールスリーブ35は、環状部15の内
周面及び環状溝11ｃの外方寄り周面にそれぞれ、掘削機
本体１の長手方向に取付位置を調整可能に取り付けてい
る。その取付は具体的には、長さを変えた、例えば前記
シール部材31の取付ピッチの半分程度長さを異ならせた
取付部材36,37によって、シールスリーブ35の両端を挟
むように固定して行う。各取付部材36,37には、リング
体又はリング体を分割した複数の分割リング体を用い
る。なお、環状部15又は環状溝11ｃの周面に対する両側
の取付部材36,37を固定するための、止めねじ39のねじ
穴（図示せず）の位置はそれぞれ一致するようにし、取
付部材36,37を入れ替えたときにも同じねじ穴（図示せ
ず）をつかえるようにしておくことが望ましい。また、
シールスリーブ35の外周面の両端部には、潤滑油の漏止
め用のＯリング38を介装しておく。

次に、上記したシール装置30の使用態様を説明する。第
３図に示したトンネル掘削機は、グリッパー４及び５で
土山の定位置に掘削機本体１を固定し、油圧ジャッキ13
を伸長させてスライドドラム11と共にカッターディスク
14を掘削機本体１より前方へ突出させながら、カッター
ディスク14を回転させて掘削作業を行う。この掘削作業
に際して、潤滑油をその供給孔35ａから各シール部材31
とこれらに摺接するシールスリーブ35との空間に充填
し、駆動モータ18により回転されるカッターディスク14
の相対回転部位を各シール部材31とシールスリーブ35と
によってシールする。こうして掘削作業が遂行され、前
記シールスリーブ35が摩耗した時点で、上記の要領でカ
ッターディスク14を掘削機本体１の前方へ突出させた状
態で、スライドドラム11からカッターディスク14を更に
前方へ引き出す。そして、両側の取付部材36,37を取り
外して、各シールスリーブ35を前記シール部材31の半取
付ピッチ分だけ前方へ移動した後、両側の取付部材36,3
7を相互に入れ替えて固定する。その後、カッターディ
スク14をスライドドラム11内の元の状態に戻せば、シー
ル部材31に対するシールスリーブ35の摺接位置を変える
ことができる。したがって、後は上記のようにして掘削
作業を行えば、正規のシール機能が再び維持されること
になり、シールスリーブ35の寿命が大幅に延びる。ま
た、その後にシールスリーブ35が摩耗した場合には、新
しいシールスリーブ35と交換すればよい。

ところで、この考案のシール装置30は、カッターディス
ク14が掘削機本体１から前方へ突出する上記実施例のト
ンネル掘削機のように、シール装置30の設置スペースに
制限があるトンネル掘削機のシール装置として特に好適
であるが、カッターディスク14が移動しない従来の一般
的なトンネル掘削機にも使用できる。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この考案のトン
ネル掘削機のシール装置は、下記の効果を奏する。

すなわち、装置全体の構造が簡単で、設置スペースが少
なくてすむ。しかも、シールスリーブを耐摩耗性に優れ
た合金鋼で形成できる上に、シール部材に対するシール
スリーブの摺接位置を変えることができるので、長期に
わたり正規のシール機能が維持される。また、シールス
リーブが完全に摩耗した場合には、シールスリーブだけ
を簡単に交換することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のシール装置の実施例を示す断面図、
第２図は第１図の一部拡大断面図、第３図はこの考案の
シール装置を備えたトンネル掘削機を示す断面図であ
る。 １……トンネル掘削機本体、11……スライドドラム、11
c,11d……環状溝、14……カッターディスク、15……環
状部、16……軸受、30……シール装置、31……シール部
材、35……シールスリーブ、36,37……取付部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カッタービットを前面に有するカッターデ
   ィスクを、トンネル掘削機内の前端部に軸受を介して回
   転自在に支持し、該回転支持部と前記カッターディスク
   との相対回転部位の一方に、弾性体からなる複数のシー
   ル部材を前記掘削機の長手方向に間隔を設けて配設し、
   他方に、各シール部材に一連に摺接する、耐摩耗性金属
   材からなるシールスリーブを、掘削機の長手方向へ移動
   可能に配置し、該シールスリーブをその両端に長さの異
   なる取付部材を介して固定したことを特徴とするトンネ
   ル掘削機のシール装置。