JPH076350B2

JPH076350B2 - シールド掘進機のテールシール部

Info

Publication number: JPH076350B2
Application number: JP63248355A
Authority: JP
Inventors: 武也萱垣
Original assignee: 中京化成工業株式会社
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH0296087A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、シールド掘進機のテールシール部の改良に
関する。

＜従来の技術＞上記シールド掘進機の概略図を第３図に示す。

シールド掘進機１は筒状であり、前縁部分（図例で左
縁）が地山を掘削するカツタ部３である。そして後縁部
分（テール部５）は土砂の排出のダクト７と嵌合してい
る。この排出ダクト７は多数のダクトセグメント7aで構
成され、シールド掘進機１の進行につれて、シールド掘
進機１内で最前部分が組み立てられていく。なお、シー
ルド掘進機１内には複数本のシールドジヤツキ９が配設
されており、そのロツド11を排出ダクト７の前端部へ押
圧し、排出ダクト７からの反力をシールド掘進機１の推
進力としている。

このようにして掘削孔12が形成されるにつれ、排出ダク
ト７と掘削穴12の周壁の空隙には裏込め剤14が順次注入
され、掘削穴12の崩壊を防止している。

図の符号13は上記裏込め材14や地下水がシールド掘進機
１内に漏洩しないようにするテールシール部である。

第４図はテールシール部13の拡大断面図である。図示の
ごとくテールシール部13は、外側をシール板層15、内側
をワイヤーブラシ層17とした一対のテールシールリング
19間に半流動性シール材21（以下、単に「シール材」と
いう。）が充填された構成である。図中の符号25は金網
（特許請求の範囲の「網体」に対応する。）である。

このシール材21はテールシールリング19,19間（各ワイ
ヤーブラシ層17,17にも充填されている。）に保持され
て、その半流動性のため、排出ダクト７の各ダクトセグ
メント7a間の段差をも埋めるようにしてシール作用を奏
する。勿論、シールド掘進機１が移動する際にも上記シ
ール性を失わない。

このような構成のテールシール部13において、そのシー
ル性能（耐水圧性能）は、シールリング19間へのシール
材21の残留能力にかかつている。つまり、シール材21が
シールリング19即ち、金網25を備えたワイヤーブラシ層
17から抜け難いほどテールシール部13のシール能力は高
くなる。

以下、シール材21のワイヤーブラシ層17に対する抜け難
さを「シール材の透過抵抗」という。

シール材21の透過抵抗を高めるため、従来ではシール材
21へ繊維質23を配合していた（実公昭63−29038号公
報、特開昭62−190280号公報参照）。そして第４表に示
すように、繊維質23の配合量が増すにつれて、そのシー
ル材21の透過抵抗が向上している。これは、繊維質23が
ワイヤーブラシ層17のすき間、特に金網25の目を塞ぐか
らである。

なお、シール材の透過抵抗は表中の水圧テストの結果に
対応している。

この水圧テストは、第５図に示した耐水圧試験装置31を
用いて行なつた（他の表についても同じ。）。

この耐水圧試験装置31について説明するならば、符合35
は基板であり、貫通孔33（直径L1;50mm）が１つあけら
れている。基板５の上面には貫通孔33と軸を同じくして
内側シリンダ37が配設されている。この内側シリンダ37
は更に、油圧シリンダ45内へ挿着されている。

かかる構成の耐水圧試験装置31にたいし、内側シリンダ
37内へステンレス鋼製の金網39（20メツシユ）を敷い
て、その上へ各シール材21（厚さL2;20mm）を充填し、
更に、内側シリンダ37が一杯になるまで水41を充填す
る。符号43は油であり、図示しない油圧系により任意の
圧力がかけられる。

そして、油圧を徐徐に上げて水41が貫通孔33から噴出し
たときの油圧を測定し、水圧テストの結果とした。勿
論、金網39の破損は発生しなかつた。

なお、実際のテールシール部では、同一のシール材を適
用した場合、この水圧テストの結果の略1/3に当る耐水
圧性があると推定される。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、シール材21へ繊維質23を配合すると、そ
の配合量が増すにつれてシール材21のポンプ能が低下す
る。

「ポンプ能」は以下のように判断した。

ペール缶一杯分の各シール材を7kg/cm₂の吐出能力のあ
るモノポンプを使用して送給したところ、20分以内で全
量を送給できたとき「○」、60分以上かかつたとき
「×」とした。なお、ポンプの吐出側には、口径６部，
長さ5mのゴムホースを取り付けた。

結果を第４表に示す。

ところで、昨今のシールド掘進機はより大型化される傾
向にあるので、テールシール部13も大容量となり、大量
のシール材21が必要とされている。また、昨今のシール
ド掘進機１はより地下深くで使用される傾向にあるの
で、テールシール部13のシール性能を向上させるため、
シール材21により高い透過抵抗が要求されている。

そこで、従来のシール材21では、後者の要求を満足する
ために繊維質の配合量を多くすることとなる。しかしそ
うすると、シール材21のポンプ能が低下する。更には、
シール材21中へ配合された繊維質の影響でポンプに故障
が多発するという不具合もあつた。

従つて、このシール材21をテールシール部13へ充填する
作業が手作業となつていた。シールド掘進機１の口径が
10メートル以上になると、手作業によるシール材21の充
填作業は数日にも及ぶこととなる。また、長時間シール
ド掘進機を作動させると、徐々にではあるがシール材21
はワイヤーブラシ層17を透過していく。すると、テール
シール部13の内圧が低下してそのシール性能が低下する
ので、シール材21を補給しなくてはならない。この場合
にも、シール材21の充填作業が手作業であるため、シー
ルド掘進機を一端停止させなければならなかつた。これ
では作業能率効率が悪い。

このように、従来のシール材21は２律背反な性質をもつ
ていたので、テールシール部13が、シールド掘進機の製
造コスト、並びにメインテナンスのアキレス腱となつて
いた。

そこでこの発明は、透過抵抗が高く、かつポンプ能のよ
いシール材を用いることにより、テールシール部の製造
コスト及びメインテナンスを向上させることを目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねてき
た結果、シール材へ鱗片状充填材を配合すれば、従来の
課題であつた２律背反な性質がシール材から払拭される
ことを見出し、この発明のテールシール部に想到した。

即ち、網体を備えた環状のワイヤブラシ層がシールド掘
進機のテール部において、シールド掘進機の軸方向へ２
層以上並設され、各ワイヤブラシ層間には、反流動性シ
ール材が充填されている構成のテールシール部であつ
て、半流動性シール材が鱗片状充填材を配合したもので
あることを特徴とする。

＜実施例＞以下、この発明を実施例に基づいて更に詳細に説明す
る。

第１実施例（第１図）この実施例のテールシール部50は、従来例のテールシー
ル部においてシール材をこの発明者が新たに調整したも
の（シール材51）に置換したことを特徴する。

従つて、従来例で説明した部材と同一の部材には同一の
図符合を付して、その説明を部分的に省略する。

なお、このテールシール部50も第３図に示したシールド
掘進機１のテール部５へ取り付けられる。図例では一対
のシールリング19を並設したが、更に追加してシールリ
ング19を並設することもできる。

金網25はステンレス鋼の線材で形成するのが一般的であ
るが、ステンレス鋼の線材と同等以上の引張り強さ及び
しなやかさを備えていれば、他の材料（炭素繊維等）を
用いることもできる。

また、シールリング19からシール板層15を排除すること
もできる。

勿論、他のタイプのシールド掘進機へこのテールシール
部を適用することができる。

以下、実施例のシール材51について説明をする。

なお、シール材の具体的配合例は第１〜３表に示してあ
る。

第1,2表において、「スーパーＣ」は500マシン油であ
り、日本石油（株）の商品名である。

「ポリブデンHV−1900,HV−500」は、日本油脂（株）の
商品名である。

「酸化防止剤」には、シエル石油化学（株）「BHT」を
使用した。

「炭酸カルシウム」は、日東粉化（株）の商品名「超微
粒子NS100」である。

「マイカ」には、平均平面長が4mmのものを用いた。

また、第３表のシール材（No.12〜15）は、従来品（出
願人の商品「ハイドロシール」；第４表のシール材No.
A）へマイカを混入したものである。

このシール材51は（１）有機質、（２）鱗片状充填材53
及び（３）その他の充填材を基本配合とした組成物であ
る。

（１）有機質有機質には、炭化水素油と粘性樹脂の組合わせ、炭素水
素油とグリースとの組合わせ、前記３者の組合わせ又は
グリースの単品を用いることができる。基本的に各成分
の配合比は、シール材51のちよう度（JIS Ｋ 2220（2
5℃）；表も含めて以下同じ。）が160〜300の範囲に収
まるように調整する。

（１−１）炭化水素油は鉱物油系中質油（10マシン油以
上）を使用し、全体の５〜35重量％とする。更に好まし
くは10〜30重量％である。配合量が５重量％未満である
とシール材51のちよう度が小さくなり（硬くなり）すぎ
て、そのポンプ能が低下するので好ましくない。一方、
35重量％を越えるとシール材51のちよう度が大きくなり
（柔らかくなり）すぎて、透過抵抗が低下するので好ま
しくない。

（１−２）粘性樹脂は、前記炭化水素油へ溶解したとき
所望の粘性を生じさせるものを使用する。つまり、この
粘性樹脂は炭化水素油に対する増ちよう剤とみることが
できる。この粘性樹脂にはポリブデン、アイソタクチツ
クポリプロピレン（分子量;3万）等を挙げることができ
る。

粘性樹脂の配合量は、５〜25重量％とする。更に好まし
くは13〜19重量％である。配合量が５重量％未満である
と、シール材51のちよう度が大きくなり（柔らかくな
り）すぎて、透過抵抗が低下するので好ましくない。一
方、25重量％をこえると、シール材51のちよう度が小さ
くなり（硬くなり）すぎて、そのポンプ能が低下するの
で好ましくない。

（１−３）グリースには中圧用（JIS Ｋ 2220 一般
用グリース２種）以上の耐圧性能を備えるものを用い
る。このグリースの配合量はグリース自身のちよう度に
より適宜決められるが、20〜40重量％とすることが経済
上の見地から好ましい。

粘性樹脂とグリースを併用すること、又はグリースを単
品で使用することもできる。

（２）鱗片状充填材53 鱗片状充填材53には、マイカ、グラフアイト、窒化ほう
素等を挙げることができる。そして、これらの１種又は
２種以上を配合する。配合量は、３〜25重量％とする。
更に好ましくは５〜20重量％である。配合量が３重量％
未満になると、シール材51の透過抵抗が低下するので好
ましくない。25重量％をこえて配合するのは経済的でな
い。

但し、鱗片状充填材53と繊維質とを併用した場合（第３
表参照）には、当該鱗片状充填材53の配合量は、0.5〜
８重量％となる。更に好ましくは2.4〜7.0重量％であ
る。この場合、繊維質の配合量はポンプ能を阻害しない
程度（９重量％以下）とする。鱗片状充填材53の配合量
が８重量％を越えるとポンプ能が低下するので好ましく
ない（シール材No.15参照）。配合量が0.5重量％未満に
なると、シール材51に所望の透過抵抗を付与するために
は、繊維質の配合量が多なるので、結果としてポンプ能
の低下を来すこととなる。

鱗片状充填材53の平面径は、ワイヤーブラシ層17の金網
25の目より大きいものとする。一般的には１〜10mmの範
囲である。

（３）他の充填材炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，タルク，アスベス
ト，ベントナイト，シリカ等の無機充填材を増量剤又は
ちよう度調整剤として配合することができる。

ちよう度調整剤としては、親油性の合成樹脂細片（繊維
状，顆粒状，ペレツト状等）を用いることができる（第
２表参照）。第２表の結果から、合成樹脂細片（ポリア
クリロニトリル繊維）を配合することにより、水圧テス
トの結果（＝透過抵抗）を維持して、ちよう度を下げら
れることがわかる。

そのほか、酸化防止剤、染料又は顔料等の助剤を配合す
ることができる。

（４）シール材51の調製以上説明した各成分を通常の混和機により混和して、こ
のシール材51は調製される。そのとき、ちよう度を160
〜300とする。

以上説明したシール材51をワイヤーブラシ層17間へ充填
すると、シール材51中の鱗片状充填材53が各ワイヤーブ
ラシのすき間、及び特に金網25の目を塞ぐ。これによ
り、シール材51の透過抵抗が確保されることとなり、テ
ールシール部50には十分なシール性が備えられる。

鱗片状充填材53としてマイカを用いた場合には、他の物
質へ吸着しやすいマイカの特性により、シール材の透過
抵抗が特に向上する。

このマイカには、シロウンモ，ベニウンモ，ソーダウン
モ，セリサイト，バナジウンモ，イライト，クロウン
モ，キンウンモ，テツウンモ，チンワルドウンモ等があ
る。更には、カイリヨク石，セラドン石を用いることが
できる。なお、各表のマイカはシロウンモである。

また、シール材51へ鱗片状充填材53を配合すると、当
該鱗片状充填材53どうしのずれが認められるので、シー
ル材51のチキソトロピー性が向上する。このため、ちよ
う度が比較的低い領域（160〜210）でも充分なポンプ能
を発揮している。鱗片状充填材53は油中へ均一に分散
されて、繊維質のように絡み付くことがない。ポンプ
ないし配管の通路の周面へ当該鱗片状充填材53が付着し
てその抵抗を低減する。等の作用があるので、シール材
51のポンプ能が向上する。

従つて、この実施例のテールシール部50はそのシール材
51をポンプで充填し、又は補給することができることと
なる。従つて、その製造及びメインテナンスのコストが
低減する。

第２実施例第２図にこの実施例のテールシール部60を示す。

このテールシール部60は、前の実施例のそれ50（以下、
この実施例では「テールシール部本体」という。）へ、
感圧センサー61、配管63、ポンプ65、タンク67及び制御
装置71を付設したものである。

感圧センサー61はテールシール部本体50内へ配置されて
いる。そして、シール材51の内圧を検出して、圧力信号
を制御装置71へ出力する。

配管63は、テールシール部本体50とタンク67との間へ設
けられている。テールシール部本体50は環状であるた
め、配管63は複数本とし、テールシール本体部50におい
て各配管63の開口部が均等な間隔を取るようにする。

ポンプ65は各配管63に対応して設置されている。そして
このポンプ65は制御装置71から入力される駆動信号に基
づいて作動する。

タンク67はシールド掘進機１内に配置されている。な
お、このタンク67には、リザーバタンク69が管路連結さ
れている。

制御装置71は感圧センサー61から入力された圧力信号
を、テールシール本体部50が所定のシール作用を奏する
ために必要な内圧に対応した設定圧力信号（予め記憶装
置に格納してある。）と比較して、圧力信号が当該設定
圧力信号より小さいとき、ポンプ65へ駆動信号を出力す
るように作用する。これによりポンプ65が作動して、テ
ールシール部本体50内へシール材51が補給される。そし
て、圧力信号が設定圧力信号以上となつたら、ポンプ65
を停止すべく制御装置71は停止信号を出力する。

鱗片状充填材53を配合したシール材51といえども、高い
水圧がかかつた状態でシールド掘進機１が屈曲して進行
すると、テールシール部本体50から少しずつ抜けていく
場合がある。すると、テールシール部本体50のシール性
能が低下する。

この場合、前の実施例ではシールド掘進機１を一旦停止
させてシール材51を補充する作業をしなければならなか
つたが、この実施例では、必要なシール材51がポンプ65
により自動的に補給される。従つて、シールド掘進機１
を停止させなくて済む。勿論これも、良好なシール材51
のポンプ能による。

つまり、この実施例のテールシール部60は、シールド掘
進機１の作業効率を高めることができる。

＜発明の作用・効果＞以上説明したように、この発明のテールシール部は、網
体を備えた環状のワイヤブラシ層がシールド掘進機のテ
ール部において、シールド掘進機の軸方向へ２層以上並
設され、各ワイヤブラシ層間には、半流動性シール材が
充填されている構成のテールシール部であつて、半流動
性シール材が鱗片状充填剤を配合したものであることを
特徴とする。

このように、シール材として鱗片状充填材を配合したも
のを用いると、鱗片状充填材がワイヤーブラシ層のすき
間、特に網体の目を塞ぐ。従つて、ワイヤーブラシ層に
対する透過抵抗がシール材に付与され、テールシール部
のシール性が確保される。

なおここで、繊維質を配合した従来のシール材と比較を
すると、従来のシール材においても繊維質がワイヤーブ
ラシ層へからまつてそのすき間を閉塞していた。しか
し、炭化水素油中において、繊維質は相互に絡みあつて
収束する性質（いわゆる団子状になる）があるため、ワ
イヤーブラシ層に対する閉塞が不均一になるおそれがあ
つた。一方、鱗片状充填材は均一に分散する。

従つて、鱗片状充填材を配合したシール材は、繊維質を
配合した従来のシール材にくらべて、透過抵抗が安定す
る。よつて、この発明のテールシール部のシール性能は
向上することとなる。

また、シール材へ鱗片状充填材を配合すると、当該鱗
片状充填材どうしのずれが認められるので、シール材の
チキソトロピー性が向上する、繊維質のように絡み付
くことがない、ポンプないし配管の通路の周面へ当該
鱗片状充填材が付着してその抵抗を低減する、等の作用
があるので、シール材のポンプ能が向上する。

従つて、この実施例のテールシール部はそのシール材を
ポンプで充填し、又は補給することができることとな
る。従つて、その製造及びメインテナンスのコストが低
減する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例のテールシール部50を示
す断面図、第２図は第２実施例のテールシール部60を示す断面図、第３図はシールド掘進機１の断面図、第４図は従来例のテールシール部13の断面図、第５図は耐水圧試験装置31の断面図。１……シールド掘進機、５……テール部、13,50,60……
テールシール部、17……ワイヤーブラシ層、21,51……
（半流動性）シール材、25……網体（金網）、53……鱗
片状充填材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】網体を備えた環状のワイヤブラシ層がシー
ルド掘進機のテール部において、前記シールド掘進機の
軸方向へ２層以上並設され、前記各ワイヤブラシ層間に
は、半流動性シール材が充填されている構成のテールシ
ール部であつて、前記半流動性シール材が鱗片状充填剤を配合したもので
あることを特徴とするシールド掘進機のテールシール部。