JPH1037677A - トンネル掘進機のカッタヘッド - Google Patents

トンネル掘進機のカッタヘッド

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Publication number
JPH1037677A
JPH1037677A JP21058396A JP21058396A JPH1037677A JP H1037677 A JPH1037677 A JP H1037677A JP 21058396 A JP21058396 A JP 21058396A JP 21058396 A JP21058396 A JP 21058396A JP H1037677 A JPH1037677 A JP H1037677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutter head
water
face plate
cutter
tunnel excavator
Prior art date
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Pending
Application number
JP21058396A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuyuki Kasuya
哲之 糟谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP21058396A priority Critical patent/JPH1037677A/ja
Publication of JPH1037677A publication Critical patent/JPH1037677A/ja
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切羽3の掘削土砂に遮られ難くして水の噴射
範囲が拡大でき、また切羽3の掘削土砂により破損した
り、詰まることのない水噴出装置10を備えたトンネル
掘進機のカッタヘッド1を提供することを目的とする。 【解決手段】 カッタヘッド1のカッタヘッド面板2か
ら切羽3内に水を噴射するための水噴出装置10を備え
たトンネル掘進機のカッタヘッド1において、前記水噴
出装置10はカッタヘッド面板2の表面2aから所定の
深さを有する凹部12に設置されると共に、掘進方向と
ほぼ直角方向に噴出する水噴出口11aを備えることを
特徴とするトンネル掘進機のカッタヘッド1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトンネル掘進機のカ
ッタヘッドに関し、特にカッタヘッドのカッタヘッド面
板から切羽内に水を噴射するための水噴出装置を備えた
トンネル掘進機のカッタヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
(1)第1の従来技術として、図3に示す「特開昭61
−274096」について説明する。(A)は一部断面
を示すトンネル掘進機の全体側面図で、(B)はカッタ
ヘッドの拡大前面図、(C)は(A)のP部拡大断面図
である。
【0003】「カッタヘッド51に複数のカッタビツト
52およびジェットノズル53を設け、中空の駆動軸内
54にジェット管55を配置して、ジェット管55の先
端をジェットノズル53に接続すると共に、ジェット管
55の基端をジェット供給ホース56を接続してなるカ
ッタヘッド51を有するトンネル掘進機」が記載されて
いる。
【0004】(2)第2の従来技術として、図4に示す
トンネル掘進機のカッタヘッドについて説明する。
(A)はカッタヘッドの前面図、(B)は(A)のB−
B断面図、(C)は(A)のC−C断面図である。「二
つのテーパディスクカッタ62が回転自在に装着された
各開口部にはカッタビット63が固定されている。また
二つのテーパディスクカッタ62の回転軸と直交する方
向には、二つのストレートディスクカッタ64が回転自
在に装着されており、この二つのストレートディスクカ
ッタ64の間には水噴出装置65が設置されている。そ
してスクリュコンベヤ66内の図示しない水供給管を経
由してきた水は、前方管67を介して矢印Aの方向に流
れ、水噴出装置65の遮蔽板65aに衝突して矢印B方
向に噴射される。同時に側管68を介して水噴出装置6
9からチャンバ70内へ水が噴射されるトンネル掘進機
のカッタヘッド61」が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術には次のよう問題があった。 (1)第1の従来技術ジェット管55から供給される水
は、ジェットノズル53からカッタヘッド51の前面に
直接噴射されるため、カッタヘッド51の回転によりカ
ッタヘッド51の表面を相対移動する掘削土砂により遮
られて、水の噴射範囲が限定されるため多くのジェット
ノズル53を必要としていた。また切羽内の土砂により
ジェットノズル53が詰まり所要の水が不足して、カッ
タヘッド51に掘削土砂が固着してカッタヘッドの駆動
トルクが増加したり、カッタヘッドの土砂取込口57が
閉塞する問題があった。 (2)第2従来技術の水噴出装置65には遮蔽板65a
があるため、スクリュコンベヤ66内を経由してきた水
は、前方管67を介して矢印Aの方向に流れ、水噴出装
置65の遮蔽板65aに衝突して矢印B方向から切羽内
に噴射される。そのため遮蔽板65aに衝突することに
より、切羽内に噴射される水の速度エネルギーが低下し
て水の噴射範囲が限定されるため、第1の従来技術同様
の問題があった。また水噴出装置65の遮蔽板65aは
カッタヘッド61の表面から前方に突出しているため、
切羽内の掘削土砂により破損し易くなる。
【0006】本発明は前記各従来技術における問題を解
決するためになされたもので、切羽の掘削土砂に遮られ
難くしたので水の噴射範囲が拡大でき、また切羽の掘削
土砂により破損したり、詰まることのない水噴出装置を
備えたトンネル掘進機のカッタヘッドを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段、および作用・効果】前記
目的を達成するために、第1の発明に係るトンネル掘進
機のカッタヘッドは、カッタヘッドのカッタヘッド面板
から切羽内に水を噴射するための水噴出装置を備えたト
ンネル掘進機のカッタヘッドにおいて、前記水噴出装置
は、カッタヘッド面板の表面に沿って掘進方向とほぼ直
角方向に噴出する水噴出口を備えることを特徴とする。
【0008】第1の発明によれば、前記水噴出装置はカ
ッタヘッド面板の表面に沿って掘進方向とほぼ直角方向
に噴出する水噴出口を備えたため、水噴出口から噴出さ
れた水は従来例のように切羽面に向かうのではなく、カ
ッタヘッド面板に沿って流れようとする。その時カッタ
ヘッドは回転しているので表面に噴出された水は、カッ
タヘッド面板に沿いながら外径方向に流れつつカッタヘ
ッドの回転方向とは逆の方向へ流れて行く。そしてその
ようにして水が流れて行こうとする方向は、カッタヘッ
ド面板上を掘削土砂が相対移動して行く方向と同方向で
ある。従って掘削土砂によって水の流れが遮られること
なく、水はカッタヘッド面板表面を流れていき、噴出方
向だけでなくカッタヘッド面板表面を流れる範囲を拡大
できる。従って水をカッタヘッド全面に供給できるた
め、カッタヘッド面板表面に付着した掘削土砂を洗い流
すことができる。このためカッタヘッドに掘削土砂が固
着してカッタヘッドの駆動トルクが増加したり、カッタ
ヘッドの土砂取込口が閉塞する問題を確実に解決でき
る。
【0009】第2の発明に係るトンネル掘進機のカッタ
ヘッドは、第1の発明において、前記水噴出口はカッタ
ヘッド面板の表面から所定の深さに設置され、その水噴
出口の部分からカッタヘッド面板の表面まで徐々に浅く
形成される凹部を設置することを特徴とする。
【0010】第2の発明によれば、カッタヘッド面板の
凹部内に溜まった掘削土砂は水噴出口から噴出する水圧
により、カッタヘッド面板の表面まで徐々に浅く形成さ
れた凹部を経由してカッタヘッド面板上に排出されるの
で、水噴出口から噴出した水は凹部の中を通るので、土
砂等に邪魔されることなく外周方向に進む。そしてその
溝は徐々に浅くなっているため水噴出口から噴出された
水は、どこに当たることもなくスムーズにカッタヘッド
面板表面に達することができる。従って噴出時の流速を
低下させることがなく水を噴出して、カッタヘッド面板
表面を洗浄することができる。さらに水噴出口はカッタ
ヘッド面板表面から所定深さの凹部に設置されているた
め、カッタヘッドの表面を相対移動する掘削土砂により
破壊することがない。
【0011】第3の発明に係るトンネル掘進機のカッタ
ヘッドは、第2の発明において、前記凹部の徐々に浅く
形成される方向は、カッタヘッドの回転方向と逆向きで
あることを特徴とする。
【0012】第3の発明によれば、前記凹部の徐々に浅
く形成される方向は、カッタヘッドの回転方向とは逆向
きになっているため、カッタヘッド回転時における凹部
内の土砂にはその凹部からカッタヘッド面板表面に排出
する力のみが作用する。従って凹部には土砂が入り難
い。
【0013】第4の発明に係るトンネル掘進機のカッタ
ヘッドは、第2および3の発明において、前記カッタヘ
ッド面板の表面から所定の深さを有する凹部は、テーパ
状に形成されることを特徴とする。
【0014】第4の発明によれば、凹部内の掘削土砂は
カッタヘッド面板の表面までテーパ状に形成され凹部上
を円滑に排出される。従って第2および3の発明の効果
は一層向上する。
【0015】第5の発明に係るトンネル掘進機のカッタ
ヘッドは、第2および3の発明において、前記カッタヘ
ッド面板の表面から所定の深さを有する凹部は、円弧状
に形成されることを特徴とする。
【0016】第5の発明によれば、円弧状凹部の円弧は
ミリングカッタと同一径であり、凹部の加工が容易であ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトンネル掘進
機のカッタヘッドの実施例について図1および図2によ
り詳述する。図1は本発明に係るトンネル掘進機のカッ
タヘッドの第1実施例を示す図、図2は本発明に係るト
ンネル掘進機のカッタヘッドに装着される水出口装置の
詳細図で、(A)は図1のP部拡大図、(B)は図1の
P部に相当する本発明の第2実施例を示す図ある。
【0018】トンネル掘進機のカッタヘッド1には、そ
のカッタヘッド面板2から切羽3内に水を噴射するため
の水噴出装置10を備えている。この水噴出装置10
は、カッタヘッド面板2の表面2aから所定深さの位置
に、掘進方向とほぼ直角方向で、カッタヘッドの半径方
向に水を噴出する水噴出口11aを有するノズル11
と、この水噴出口11aの位置からカッタヘッド面板2
の表面2aまで、カッタヘッド面板2からの深さが徐々
に浅くなるテーパ状凹部12aが、カッタヘッド1の半
径方向に伸びるスリット状に形成されている。このテー
パ状凹部12aは、ノズル中心Oに対して角度φの範囲
内の方向に形成される。前記ノズル11には、トンネル
掘進機のスクリューコンベヤ4内に形成された図示しな
い水供給路からは、管継手5を介してブロック6内に形
成された管路6aを経由して水が供給される。
【0019】図1および図2の構成による作用について
説明する。トンネル掘進機のスクリューコンベヤ4内に
形成された水供給路から、管継手5および管路6aを経
由してノズル11に供給された水は、水噴出口11aか
ら掘進方向とほぼ直角方向で、カッタヘッド1の半径方
向に噴出される。この水噴出口11aから噴出された水
は、深さが徐々に浅くなるテーパ状で、カッタヘッド1
の半径方向に伸びるテーパ状凹部12aからカッタヘッ
ド面板2の表面2a上に排出される。また水噴出装置1
0はカッタヘッド面板2の表面2aから所定深さの位置
に設置されているため、カッタヘッド1の表面を相対移
動する掘削土砂により破損することがない。
【0020】カッタヘッド1の回転により切羽3内の掘
削土砂がカッタヘッド面板2の表面2a上を相対移動し
て、カッタヘッド面板2のテーパ状凹部12a内に溜ま
った掘削土砂7は、噴出口11aから噴出する水圧によ
り、カッタヘッド面板2の表面2aまで徐々に浅く形成
されたテーパ状凹部12aを経由してカッタヘッド面板
2の表面2a上まで円滑に排出される。そのため水噴出
口11aから噴出する水は、カッタヘッド1全面および
切羽3内全域に供給され易くなる。 テーパ状凹部12
aを、ノズル中心Oに対して角度φの範囲内の方向に形
成すると、カッタヘッド1の表面を相対移動する掘削土
砂に作用する力は、テーパ状凹部12aの徐々に浅く形
成される方向の成分のみとなり、逆向きの成分がないた
め、カッタヘッド面板2のテーパ状凹部12a内に溜ま
った掘削土砂は水噴出口11aから噴出する水圧によ
り、カッタヘッド面板2上に排出され易くなる。
【0021】図2において、凹部12aに内に溜まった
掘削土砂7の掘進方向の受圧面積をA、切羽3内の土圧
をP1 とすると、掘削土砂7には掘進方向と逆方向にA
P1の押圧力が作用する。掘削土砂7の重量を無視し、
テーパ面の角度をθとすると、テーパ面に沿って掘削土
砂7を押し下げる力AP1 sinθであり、テーパ面に
沿って掘削土砂7を押し上げる力に対抗する摩擦力は、
AP1 μ・cosθとなり、また掘削土砂7のテーパ面
方向の受圧面積をA・sinθとすると、水圧P2 によ
り掘削土砂7を押し上げる力はAP2 ・sinθとな
る。これらの釣合式、AP1 μ・cosθ+AP1 si
nθ=AP2 ・sinθから求まる、(P2 /P1 )=
1+(μ/tanθ)となる関係の水圧P2 により、凹
部11に内に溜まった掘削土砂7をカッタヘッド面板2
の表面2aまで排出できる。
【0022】図2(B)に示す第2実施例においては、
図2(A)のテーパ状凹部12aに代えて円弧状凹部1
2bに形成した以外は、図2(A)と同様であるため同
一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について
のみ説明する。この円弧状凹部12bの円弧はミリング
カッタと同一径であり、製作が容易になるが、凹部12
bに内に溜まった掘削土砂7をカッタヘッド面板2の表
面2aまで排出する水圧が円弧である分だけ高くなる。
【0023】図2(C)は図1(A)のC−C断面を示
す図である。カッタヘッド1の表面を相対移動する掘削
土砂は、テーパ状凹部12aのスリット上面を矢印の方
向に通過してテーパ状凹部12aに溜まり難いため、こ
の面からも水噴出口11aから噴出する水は、カッタヘ
ッド1全面および切羽3内全域に供給され易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトンネル掘進機のカッタヘッドの
第1実施例を示す図で、(A)はカッタヘッドの前面
図、(B)は(A)のB−B断面図である。
【図2】本発明に係るトンネル掘進機のカッタヘッドに
装着される水出口装置の詳細図図で、(A)は図1のP
部拡大図、(B)は図1のP部に相当する本発明の第2
実施例を示す図、(C)は図1のC−C断面図である。
【図3】第1の従来技術を示す図で、(A)は一部断面
を示すトンネル掘進機の全体側面図、(B)はカッタヘ
ッドの拡大前面図、(C)は(A)のP部拡大断面図で
ある。
【図4】第2の従来技術を示す図で、(A)はカッタヘ
ッドの前面図、(B)は(A)のB−B断面図、(C)
は(A)のC−C断面図である。
【符号の説明】
1 カッタヘッド 2 カッタヘッド面板 2a 表面 3 切羽 4 スクリューコンベヤ 5 管継手 6 ブロック 6a 管路 7 掘削土砂 10 水噴出装置 11 ノズル 11a 水噴出口 12a テーパ状凹部 12b 円弧状凹部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カッタヘッドのカッタヘッド面板から切
    羽内に水を噴射するための水噴出装置を備えたトンネル
    掘進機のカッタヘッドにおいて、前記水噴出装置は、カ
    ッタヘッド面板の表面に沿って掘進方向とほぼ直角方向
    に噴出する水噴出口を備えることを特徴とするトンネル
    掘進機のカッタヘッド
  2. 【請求項2】 請求項1記載のトンネル掘進機のカッタ
    ヘッドにおいて、前記水噴出口はカッタヘッド面板の表
    面から所定の深さに設置され、その水噴出口の部分から
    カッタヘッド面板の表面まで徐々に浅く形成される凹部
    を設置することを特徴とするトンネル掘進機のカッタヘ
    ッド。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のトンネル掘進機のカッタ
    ヘッドにおいて、前記凹部の徐々に浅く形成される方向
    は、カッタヘッドの回転方向と逆向きであることを特徴
    とするトンネル掘進機のカッタヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項2および3記載のトンネル掘進機
    のカッタヘッドにおいて、前記カッタヘッド面板の表面
    から所定の深さを有する凹部は、テーパ状に形成される
    ことを特徴とするトンネル掘進機のカッタヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項2および3記載のトンネル掘進機
    のカッタヘッドにおいて、前記カッタヘッド面板の表面
    から所定の深さを有する凹部は、円弧状に形成されるこ
    とを特徴とするトンネル掘進機のカッタヘッド。
JP21058396A 1996-07-22 1996-07-22 トンネル掘進機のカッタヘッド Pending JPH1037677A (ja)

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JP21058396A JPH1037677A (ja) 1996-07-22 1996-07-22 トンネル掘進機のカッタヘッド

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JP21058396A JPH1037677A (ja) 1996-07-22 1996-07-22 トンネル掘進機のカッタヘッド

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JPH1037677A true JPH1037677A (ja) 1998-02-10

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JP21058396A Pending JPH1037677A (ja) 1996-07-22 1996-07-22 トンネル掘進機のカッタヘッド

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757368B1 (ko) * 2001-09-28 2007-09-11 주식회사 케이티 워터젯 노즐이 설치된 보조면판을 구비한 터널 굴진기

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757368B1 (ko) * 2001-09-28 2007-09-11 주식회사 케이티 워터젯 노즐이 설치된 보조면판을 구비한 터널 굴진기

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