JPH11180532A - Screw type carrying device - Google Patents

Screw type carrying device

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JPH11180532A
JPH11180532A JP34985697A JP34985697A JPH11180532A JP H11180532 A JPH11180532 A JP H11180532A JP 34985697 A JP34985697 A JP 34985697A JP 34985697 A JP34985697 A JP 34985697A JP H11180532 A JPH11180532 A JP H11180532A
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JP
Japan
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sand
pushing
screw
transfer
earth
Prior art date
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Application number
JP34985697A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadao Yoshikawa
忠男 吉川
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screw type carrying device capable of carrying soil and sand efficiently even if a pushing-in force does not act on them. SOLUTION: This screw type carrying device comprises a soil and sand transfer device 11 comprising a transfer cylindrical casing which is positioned in a soil and sand intaking chamber 2 of which front end is formed in a shield main body 3 and in which a soil and sand transfer screw vane 22 is disposed, and the first drive part 23 for rotating the soil and sand transfer screw vane 22, a soil and a soil and sand pushing-in device 12 comprising a soil and sand pushing in cylindrical casing 31 connected to a soil and sand intake port 21a formed at the front end part of the cylindrical casing for pushing-in, a pushing in screw vane 32 for pushing soil and sand in the cylindrical casing 31 into the transfer cylindrical casing, and a second rotating drive part 33 for rotating the pushing-in screw vane 32.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被搬送物の取込空
間部に押込力が作用しない場合のスクリュウ式搬送装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw-type transfer device in which no pushing force is applied to a space for taking in an object to be transferred.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、土圧式シールド掘進機において
は、シールド本体の前部にカッタヘッドが回転自在に設
けられるとともにこのカッタヘッドにより掘削された土
砂を取り込むための圧力室が形成され、さらにこの圧力
室内の土砂を外部に排出するためのスクリュウ式排土装
置が設けられている。
2. Description of the Related Art Generally, in an earth pressure type shield machine, a cutter head is rotatably provided at a front portion of a shield body, and a pressure chamber for taking in earth and sand excavated by the cutter head is formed. A screw type discharging device for discharging earth and sand in the pressure chamber to the outside is provided.

【0003】従来、このスクリュウ式排土装置は、圧力
室を構成する隔壁部に接続された筒状ケーシングと、こ
の筒状ケーシング内に回転自在に配設された土砂移送用
のスクリュウ羽根と、このスクリュウ羽根を回転させる
回転駆動部とから構成されており、圧力室内に取り込ん
だ土砂を、地山の土圧・水圧を保持しながら、シールド
本体の後方トンネル内の大気圧側空間部に減圧しながら
排出するものである。
Conventionally, this screw-type earth discharging device has a cylindrical casing connected to a partition wall constituting a pressure chamber, a screw blade for transferring earth and sand rotatably disposed in the cylindrical casing, and It consists of a rotary drive unit that rotates this screw blade, and depressurizes the earth and sand taken into the pressure chamber to the atmospheric pressure side space inside the tunnel behind the shield body while maintaining the earth pressure and water pressure of the ground. While discharging.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、地山側から
圧力が圧力室内に作用している場合には、スクリュウ羽
根による土砂の排出はスムースに行われるが、例えば山
岳トンネルなどのように硬い岩盤を掘削する場合には、
地山側からの圧力(切羽における圧力)すなわち押込力
が作用しないため、圧力室内での圧力がゼロとなり、し
たがって筒状ケーシングへの土砂の取り込みが十分に行
われないという問題が発生する。
By the way, when pressure is acting from the ground side into the pressure chamber, the earth and sand is smoothly discharged by the screw blades. However, hard rock such as a mountain tunnel is used. When excavating,
Since the pressure from the ground (pressure at the face), that is, the pushing force is not applied, the pressure in the pressure chamber becomes zero, so that there is a problem that the earth and sand are not sufficiently taken into the cylindrical casing.

【0005】そこで、本発明は、押込力が作用しない場
合でも、被搬送物を効率良く搬送し得るスクリュウ式搬
送装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a screw-type transfer device that can efficiently transfer a transferred object even when no pushing force is applied.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスクリュウ式搬送装置は、被搬送物を下方
位置から上方位置に搬送するためのスクリュウ式搬送装
置であって、一端部が被搬送物の取込空間部内に位置さ
れるとともに内部に被搬送物の移送用スクリュウ羽根が
配設された移送用筒状ケーシングと、上記移送用スクリ
ュウ羽根を回転させる第1回転駆動部とからなる移送装
置、および上記移送用筒状ケーシングの一端側に形成さ
れた取込口に接続された被搬送物の押込用筒状ケーシン
グと、この押込用筒状ケーシング内の被搬送物を移送用
筒状ケーシング内に押し込むための押込用スクリュウ羽
根と、この押込用スクリュウ羽根を回転させる第2回転
駆動部とからなる押込装置により構成したものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a screw-type transfer device for transferring an object to be transferred from a lower position to an upper position. A transfer cylindrical casing in which a screw blade for transferring an object to be transferred is disposed and a screw blade for transferring the object to be transferred is disposed therein, and a first rotation drive unit for rotating the screw blade for transfer. , And a cylindrical casing for pushing an object to be transported, which is connected to an intake port formed at one end of the cylindrical casing for transport, and transporting an object in the cylindrical casing for pushing. And a second rotary drive unit for rotating the pushing screw blade for pushing the screw blade into the cylindrical casing.

【0007】上記の構成によると、押込装置を使用し
て、被搬送物を強制的に移送装置側に押し込むため、被
搬送物の取込空間部に圧力が作用しないような場合、す
なわち押込力が作用しない場合でも、被搬送物を効率良
く搬送することができる。
[0007] According to the above arrangement, the object to be conveyed is forcibly pushed into the transfer device side by using the pushing device, so that no pressure acts on the space for taking in the object to be carried, ie, the pushing force. Can be efficiently conveyed even when does not work.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
におけるスクリュウ式搬送装置を、図1〜図5に基づき
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A screw-type transfer device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0009】なお、本実施の形態においては、トンネル
掘削機の一例であるシールド掘進機に設けられる排土用
に適用した場合について説明する。図1に示すように、
本第1の実施の形態に係るシールド掘進機1は、前部に
土砂取込室(取込空間部)2が形成されたシールド本体
(トンネル掘削機本体)3と、このシールド本体3の前
部に旋回軸受4を介して回転自在に設けられたカッタヘ
ッド5と、このカッタヘッド5を回転させる回転駆動装
置(例えば、油圧モータにより歯車機構を介して回転さ
せるもの)6と、上記シールド本体3内に配置されたス
クリュウ式搬送装置(スクリュウ式排土装置ともいう)
7とから構成されている。
In this embodiment, a description will be given of a case where the present invention is applied to earth removal provided in a shield machine as an example of a tunnel excavator. As shown in FIG.
The shield machine 1 according to the first embodiment includes a shield body (tunnel excavator body) 3 having a sediment intake chamber (take space section) 2 formed at a front portion thereof, and a shield body 3 in front of the shield body 3. A cutter head 5 rotatably provided on the section via a swivel bearing 4, a rotary drive device (for example, a rotary motor for rotating the cutter head 5 via a gear mechanism) 6 for rotating the cutter head 5, and the shield body Screw-type transfer device (also called screw-type discharging device) arranged in 3
7 is comprised.

【0010】このスクリュウ式搬送装置7は、図2およ
び図3に示すように、土砂をシールド本体3の後方空間
部8側に移送するための土砂移送装置11と、土砂取込
室2内の土砂を土砂移送装置11側に押し込むための土
砂押込装置12とから構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the screw-type transfer device 7 includes a sediment transfer device 11 for transferring the earth and sand to the rear space 8 side of the shield main body 3, and And an earth and sand pushing device 12 for pushing earth and sand into the earth and sand transfer device 11 side.

【0011】上記土砂移送装置11は、前部が土砂取込
室2を形成する隔壁部9を挿通されるとともに前端部に
土砂取込口21aが形成され、かつ後方空間部8側の後
端部に土砂排出口21bが形成された移送用筒状ケーシ
ング21と、この移送用筒状ケーシング21内に回転自
在に配設された軸付きの移送用スクリュウ羽根22と、
同じく移送用筒状ケーシング21の後端部に設けられて
上記移送用スクリュウ羽根22を回転させる第1回転駆
動部(例えば、油圧モータ、電動機などが使用される)
23と、上記移送用筒状ケーシング21の土砂排出口2
1bを開閉する開閉蓋部(例えば、蓋体をシリンダ゛装
置により開閉させるもの)24とから構成されている。
The sediment transporting device 11 has a front part inserted through the partition wall part 9 forming the sediment intake chamber 2, a sediment intake 21 a formed at the front end part, and a rear end part on the rear space part 8 side. A transfer cylindrical casing 21 having a sediment discharge port 21b formed in a portion thereof; a transfer screw blade 22 having a shaft rotatably disposed in the transfer cylindrical casing 21;
A first rotation drive unit (for example, a hydraulic motor, an electric motor, or the like is used) that is also provided at the rear end of the transfer tubular casing 21 and rotates the transfer screw blade 22.
23 and the sediment discharge port 2 of the transfer tubular casing 21
An opening / closing lid (for example, a lid that opens and closes with a cylinder device) that opens and closes 1b.

【0012】また、上記土砂押込装置12は、移送用筒
状ケーシング21の土砂取込口21aに、鉛直面内でか
つ土砂移送方向に対して直角方向で取り付けられた押込
用筒状ケーシング31と、この押込用筒状ケーシング3
1内に回転自在に配設されたリボン状の押込用スクリュ
ウ羽根32と、この押込用スクリュウ羽根32を回転さ
せる第2回転駆動部33とから構成されている。
The earth and sand pushing device 12 includes a pushing cylindrical casing 31 attached to the earth and sand inlet 21a of the cylindrical transfer casing 21 in a vertical plane and at right angles to the earth and sand transfer direction. , This push-in tubular casing 3
1 comprises a ribbon-like pushing screw blade 32 rotatably arranged in the inside 1, and a second rotation drive unit 33 for rotating the pushing screw blade 32.

【0013】上記第2回転駆動部33は、押込用筒状ケ
ーシング31に形成された環状凹部31a内に、軸受3
4を介して回転自在に配置されるとともに内周面に上記
押込用スクリュウ羽根32が固定された環状帯体35
と、この環状帯体35の外周部に設けられたリングギア
36と、このリングギア36に噛み合うピニオンギア3
7と、このピニオンギア37を減速機38を介して回転
させる電動機(油圧モータでもよい)39とから構成さ
れている。なお、上記リングギア36とピニオンギア3
7との歯部はかさ歯にされている。また、上記押込用筒
状ケーシング31の上端開口部31bはホッパー形状に
されて、土砂取込室2内に取り込まれた土砂を取り込み
易くしている。なお、41はシールド本体3の後方部に
施工された覆工体42内に配置されて、土砂を外部に搬
出するための土砂搬出用ベルトコンベアである。
The second rotary drive section 33 has a bearing 3 in an annular recess 31a formed in the cylindrical casing 31 for pushing.
An annular band 35, which is rotatably disposed via the screw 4 and has the pushing screw blade 32 fixed to the inner peripheral surface thereof
And a ring gear 36 provided on an outer peripheral portion of the annular band body 35, and a pinion gear 3 meshing with the ring gear 36.
7 and an electric motor (or a hydraulic motor) 39 for rotating the pinion gear 37 via a speed reducer 38. The ring gear 36 and the pinion gear 3
The toothed portion 7 is a beveled tooth. The upper end opening 31b of the pushing tubular casing 31 is formed in a hopper shape so that the earth and sand taken into the earth and sand intake chamber 2 can be easily taken in. Reference numeral 41 denotes a sediment discharge belt conveyor that is disposed in a lining body 42 provided at a rear portion of the shield main body 3 and that conveys sediment to the outside.

【0014】また、上記シールド本体3は、例えば前胴
51と後胴52とにより構成されるとともに、これら両
胴51,52を前進させるために、前胴51側には前部
グリッパ53が、後胴52側には後部グリッパ54が設
けられるとともに、両胴51,52間に亘ってシールド
ジャッキ55が設けられている。なお、シールド本体3
については、前胴および後胴とに分割したものについて
説明したが、勿論、分割しないものでもよい。
The shield body 3 comprises, for example, a front trunk 51 and a rear trunk 52. In order to advance these two trunks 51, 52, a front gripper 53 is provided on the front trunk 51 side. A rear gripper 54 is provided on the rear trunk 52 side, and a shield jack 55 is provided between the two trunks 51 and 52. In addition, the shield body 3
Has been described as being divided into a front body and a rear body, but it is needless to say that it may not be divided.

【0015】以下、上記シールド掘進機1を使用して、
例えば図1に示すように、水平面に対して所定角度δを
有するトンネルを掘削する場合について説明する。この
とき、移送用筒状ケーシング21の水平面に対する傾斜
角度をφ(90°≧φ>δ)とする。
Hereinafter, using the shield machine 1 described above,
For example, a case where a tunnel having a predetermined angle δ with respect to a horizontal plane is excavated as shown in FIG. 1 will be described. At this time, the inclination angle of the transfer tubular casing 21 with respect to the horizontal plane is φ (90 ° ≧ φ> δ).

【0016】上記シールド本体3における前胴51の前
進に伴って、カッタヘッド5により掘削された土砂は、
土砂取込室2内に入るとともに、カッタヘッド5の内周
面に所定間隔置きに設けられた複数個の掻揚げ板(図示
せず)により上方に持ち上げられ、そしてホッパー形状
の上端開口部31bから、押込用筒状ケーシング31内
に投入される。
The earth and sand excavated by the cutter head 5 as the front body 51 advances in the shield body 3 is
While entering the sediment intake chamber 2, the cutter head 5 is lifted upward by a plurality of scooping plates (not shown) provided at predetermined intervals on the inner peripheral surface of the cutter head 5, and has a hopper-shaped upper opening 31 b. From the cylindrical casing 31 for pushing.

【0017】この押込用筒状ケーシング31内に投入さ
れた土砂は、押込用スクリュウ羽根32により、移送用
筒状ケーシング21内に強制的に押し込まれ、そして移
送用スクリュウ羽根22により後方空間部8側に搬送さ
れて、土砂搬出用ベルトコンベア41により所定場所ま
で搬出される。
The earth and sand introduced into the pushing tubular casing 31 are forcibly pushed into the transferring tubular casing 21 by the pushing screw blades 32, and the rear space portion 8 is pushed by the transferring screw blades 22. And carried out to a predetermined location by a belt conveyor 41 for carrying out earth and sand.

【0018】このように、土砂取込室2内に取り込まれ
た土砂を、土砂押込装置12を使用して、強制的に土砂
移送装置11側に押し込むため、土砂取込室2内に圧力
が作用しないような岩盤などの固い地山を掘削する場合
でも、土砂を効率良く排出することができる。
As described above, since the sediment taken in the sediment intake chamber 2 is forcibly pushed into the sediment transfer device 11 by using the sediment pushing device 12, the pressure in the sediment intake chamber 2 is increased. Even when excavating hard ground such as bedrock that does not act, soil and sand can be efficiently discharged.

【0019】また、上記土砂押込装置12の押込用筒状
ケーシング31内には、押込用スクリュウ羽根32が設
けられているため、ケーシング内での土砂のアーチング
現象または土砂の引っ掛かりなどが防止される。
Further, since the pushing screw blades 32 are provided in the pushing cylindrical casing 31 of the earth and sand pushing device 12, the arching phenomenon of the earth and sand in the casing or the catching of the earth and sand are prevented. .

【0020】ここで、移送用筒状ケーシング(なお、以
下の説明においては、単に筒状ケーシングという)内に
おける土砂の圧力Pを表わす式を、図4および図5に基
づき求めると、以下のようになる。
Here, an equation representing the pressure P of the earth and sand in the transfer cylindrical casing (hereinafter, simply referred to as a cylindrical casing) is obtained based on FIG. 4 and FIG. become.

【0021】図4は、スクリュウ羽根101の1ピッチ
分、すなわちスクリュウ溝部102におけるプラグ(塑
性流動化した掘削土砂)の微小部分103に作用する静
的な力の平衡を示している。
FIG. 4 shows the equilibrium of the static force acting on the minute portion 103 of the plug (plastic fluidized excavated earth and sand) in the screw groove portion 102 for one pitch of the screw blade 101.

【0022】但し、次の仮定を設けている。 土砂は、筒状ケーシング内の全ての面に接触してい
る。 土砂とスクリュウ羽根面のせん断応力は、圧力に無関
係に一定である。
However, the following assumption is made. The earth and sand are in contact with all surfaces in the cylindrical casing. The shear stress of soil and screw blade surface is constant regardless of pressure.

【0023】圧力は、スクリュウ羽根溝の長さ(x)
の関数である。 スクリュウ羽根の外径と筒状ケーシング内径との隙間
は無視する。 スクリュウ羽根溝内の土砂はプラグとして動く。
The pressure is the length of the screw blade groove (x)
Is a function of The gap between the outer diameter of the screw blade and the inner diameter of the cylindrical casing is ignored. Sediment in the screw blade groove acts as a plug.

【0024】なお、以下に示す式中にて使用される記号
および添字は、下記の通りである。 記 号 D:スクリュウ羽根径,筒状ケーシング内径 H:スクリュウ羽根溝深さ L:筒状ケーシング軸方向長さ PL:スクリュウ軸方向任意位置の圧力 P0:初期圧力(圧力室内の土圧・水圧) R:スクリュウ羽根外半径 W:スクリュウ羽根に直角方向の羽根溝幅 e:スクリュウ羽根厚さ g:重力加速度 t:スクリュウ羽根ピッチ x:スクリュウ羽根溝方向長さ α:スクリュウ羽根のねじれ角 η:土砂の排出効率 θ:土砂の排出角 ρ:土砂のかさ密度 τ:せん断応力 φ:筒状ケーシングの傾斜角 添 字 b:スクリュウ外径部,ケーシング内径部 fp:スクリュウ側面押し側 ft:スクリュウ側面引きずり側 m:スクリュウ平均(中央)径部 r:スクリュウ根元径部 まず、スクリュウ軸方向における力の釣合いを考える
と、(1)式のようになる。
The symbols and subscripts used in the following formulas are as follows. Symbol D: Screw blade diameter, inner diameter of cylindrical casing H: Screw blade groove depth L: Length of cylindrical casing axial direction P L : Pressure at any position in screw axial direction P 0 : Initial pressure (earth pressure in pressure chamber (Water pressure) R: screw blade outer radius W: blade groove width perpendicular to screw blade e: screw blade thickness g: gravitational acceleration t: screw blade pitch x: screw blade groove direction length α: screw blade twist angle η : Ejection efficiency of earth and sand θ: Ejection angle of earth and sand ρ: Bulk density of earth and sand τ: Shear stress φ: Inclination angle of cylindrical casing Subscript b: Screw outer diameter part, casing inner diameter part fp: Screw side pushing side ft: Screw Side drag side m: screw average (center) diameter part r: screw root diameter part First, considering the balance of the force in the screw axis direction, the following equation (1) is obtained. .

【0025】[0025]

【数1】 次に、スクリュウ軸回転方向の力の釣合いを考えると、
(2)式のようになる。
(Equation 1) Next, considering the balance of the force in the screw shaft rotation direction,
Equation (2) is obtained.

【0026】[0026]

【数2】 また、(2)式を(1)式で除し、(3)および(4)
式を代入して整理すると、(5)式が得られる。
(Equation 2) In addition, the equation (2) is divided by the equation (1), and (3) and (4)
By substituting the expressions and rearranging, the expression (5) is obtained.

【0027】[0027]

【数3】 次に、(5)式を積分して、スクリュウ溝方向の長さ
(x)をスクリュウ軸方向長さ(L)に変換すると、
(6)式が得られる。
(Equation 3) Next, when the length (x) in the screw groove direction is converted into the length (L) in the screw axis direction by integrating the equation (5),
Equation (6) is obtained.

【0028】[0028]

【数4】 初期条件L=0,PL=P0 を(6)式に代入すると、
0=0となり、したがって(7)式が得られる。
(Equation 4) Substituting the initial conditions L = 0, P L = P 0 into equation (6),
C 0 = 0, and thus equation (7) is obtained.

【0029】[0029]

【数5】 上記(7)式中、τb ,τr ,τft,τfpは、ほぼ等
しいので、これらをτとおけば、(8)式が得られる。
(Equation 5) In the above equation (7), τ b , τ r , τf t , and τ fp are almost equal, so if these are set to τ, the equation (8) is obtained.

【0030】[0030]

【数6】 また、排出効率ηは、(シールド掘進機の掘削土砂量/
スクリュウ式搬送装置による理論排土量)で示され、具
体的には、下記の(9)式で表される。
(Equation 6) In addition, the discharge efficiency η is calculated as (the amount of excavated sediment of the shield machine /
(The theoretical amount of soil removed by the screw-type transfer device), and is specifically expressed by the following equation (9).

【0031】 η=tan θ/(tan θ+tan αb )・・・・(9) ここで、図5に、排出効率ηと土砂の排出角θとの関係
を示しておく。図5の(b)において、A点の土砂粒子
がスクリュウ羽根101の1回転でA′点に移動した場
合、土砂粒子は理論通り1ピッチtだけ移動したことに
なり、排出効率ηは1.0となる。しかし、スクリュウ
羽根および筒状ケーシングと土砂との摩擦により、A点
の土砂粒子がB点に移動したとすると、土砂粒子の移動
距離はηtとなり、排出効率ηは1.0以下となる。な
お、ηが1.0以上の場合は、圧力室の圧力により、土
砂が押し出されることを示している。
Η = tan θ / (tan θ + tan α b ) (9) Here, FIG. 5 shows the relationship between the discharge efficiency η and the earth and sand discharge angle θ. In FIG. 5B, when the earth and sand particles at the point A move to the point A 'by one rotation of the screw blade 101, the earth and sand particles move by one pitch t as theoretically, and the discharge efficiency η is 1. It becomes 0. However, if the earth and sand particles at the point A move to the point B due to friction between the screw blades and the cylindrical casing and the earth and sand, the movement distance of the earth and sand particles becomes ηt, and the discharge efficiency η becomes 1.0 or less. When η is 1.0 or more, it indicates that the earth and sand is extruded by the pressure of the pressure chamber.

【0032】このとき、土砂粒子の排出方向は、A点と
B点とを結ぶ線上となり、スクリュウ羽根の軸心に直角
な断面となす角をθとし、このθを排出角と呼ぶ。ま
た、図5の(a)は、スクリュウ羽根101の展開図
で、A点の粒子がスクリュウ羽根の1回転でB点に移動
し、その方向は角度θを持つ。
At this time, the discharge direction of the earth and sand particles is on a line connecting the points A and B, and an angle formed by a cross section perpendicular to the axis of the screw blade is θ, and this θ is called a discharge angle. FIG. 5A is a developed view of the screw blade 101, in which the particle at the point A moves to the point B by one rotation of the screw blade, and its direction has an angle θ.

【0033】そして、ACをスクリュウ羽根1回転の外
周長さπDb とすると、πDb =ηt(cot αb
cot θ),t=πDbtanαb の関係より、ηは下記に
示す式、すなわち(9)式にて表される。
Then, assuming that AC is the outer peripheral length πD b of one rotation of the screw blade, πD b = ηt (cot α b +
cot theta), from the relation of t = πD b tanα b, η is represented by a formula shown below, i.e., (9).

【0034】 η=tan θ/(tan θ+tan αb ) (8)式において、PLが正の値(>0)である場合
に、土砂の排出作用が行われる。
Η = tan θ / (tan θ + tan α b ) In equation (8), when P L is a positive value (> 0), the earth and sand discharging action is performed.

【0035】ここで、上記(8)式の内容について説明
すると、右辺の{}内の第1項(C 1がかかった項)
は、スクリュウ羽根の回転数に関するもので、第2項
(C2 がかかった項)は、スクリュウ羽根に関するも
ので、第3項はスクリュウ羽根の形状、例えば溝寸法
(ピッチ、深さなど)に関するもので、また最後の項
(sinφの項)は筒状ケーシング内の土砂の自重に関す
るものである。
Here, the contents of the above equation (8) will be described.
Then, the first term (C 1Term)
Is related to the rotation speed of the screw blade,
(CTwo Section) is for screw blades
Therefore, the third term is the shape of the screw blade, for example, the groove size.
(Pitch, depth, etc.) and the last section
(Sinφ term) relates to the weight of the soil in the cylindrical casing.
Things.

【0036】したがって、(8)式のPLを大きくする
ためには、θをゼロに近づければ良く、これはηの関係
から、スクリュウ羽根の回転数を大きくすることを意味
している。
Therefore, in order to increase P L in the equation (8), it is sufficient to make θ close to zero, which means that the rotation speed of the screw blade is increased from the relation of η.

【0037】スクリュウ羽根の回転数を大きくして、θ
≒0とすると、(8)式は下記(10)式のようにな
る。
By increasing the rotational speed of the screw blade, θ
If ≒ 0, the expression (8) becomes the following expression (10).

【0038】[0038]

【数7】 (10)式より、右辺の{}内の第1項(C1がかかっ
た項)が、唯一、PLを大きくするもので、他の項は、
土砂排出時において抵抗として作用するものである。
(Equation 7) (10) from the equation, the first term in the right side {} (C 1 has took term) is the only one that increases the P L, the other terms,
It acts as a resistance when discharging earth and sand.

【0039】また、土砂を質点とすると(筒状ケーシン
グ内では非充満の状態)、質点の遠心力と筒状ケーシン
グとの摩擦力との釣り合いにより、スクリュウ羽根の回
転数を求めることができる。
When earth and sand are used as a mass point (in a state where the inside of the cylindrical casing is not filled), the rotational speed of the screw blade can be obtained by balancing the centrifugal force of the mass point and the frictional force with the cylindrical casing.

【0040】このように、筒状ケーシングの入口(土砂
取込口)に圧力(押込力)を加えると、筒状ケーシング
の全長に亘ってこの圧力が作用することになる。すなわ
ち、土砂押込装置を設けた効果は、土砂移送装置での入
口圧力として、移送用筒状ケーシング内での土砂の移送
に有効に作用する。
As described above, when pressure (pushing force) is applied to the inlet (the earth and sand intake) of the cylindrical casing, the pressure acts over the entire length of the cylindrical casing. That is, the effect of providing the earth and sand pushing device effectively acts on the earth and sand transfer within the transfer cylindrical casing as the inlet pressure in the earth and sand transfer device.

【0041】例えば、(10)式において、スクリュウ
羽根の外径(Db)を700mm、スクリュウ羽根の軸径
(Dr)を260mm、スクリュウ羽根のピッチ(t)を
700mm、スクリュウ羽根の厚さ(e)を25mm、筒状
ケーシングの長さ(L)を10m、筒状ケーシングの傾
斜角(φ)を45度とし、かつせん断応力(τ)を10
gf/cm2として土砂の圧力(PL)を計算すると、下記の
ようになる。
[0041] For example, in (10), an outer diameter (D b) of 700 mm, 260 mm shaft diameter (D r) of the screw blade, 700 mm pitch of the screw blade (t), the thickness of the screw blade of the screw blade (E) is 25 mm, the length (L) of the cylindrical casing is 10 m, the inclination angle (φ) of the cylindrical casing is 45 degrees, and the shear stress (τ) is 10 mm.
When the pressure (P L ) of earth and sand is calculated as gf / cm 2, the result is as follows.

【0042】PL={+1.0693}−1.4142
=−0.345kgf/cm2となり、少なくとも、−0.3
45kgf/cm2以上の押込圧力が必要となる。したがっ
て、土砂取込室内に取り込まれた土砂を、土砂押込装置
を使用して、強制的に土砂移送装置側に押し込むため、
土砂取込室内に圧力が作用しないような岩盤などの固い
地山を掘削する場合でも、土砂を効率良く排出すること
ができる。
P L = {+ 1.0693} -1.4142
= −0.345 kgf / cm 2 , at least −0.345 kgf / cm 2
A pushing pressure of 45 kgf / cm 2 or more is required. Therefore, in order to forcibly push the earth and sand taken into the earth and sand intake room into the earth and sand transfer device side using the earth and sand pushing device,
Even when excavating a hard ground such as a bedrock where no pressure acts on the sediment intake chamber, the sediment can be efficiently discharged.

【0043】なお、上記第1の実施の形態においては、
土砂取込室を隔壁部により形成したと説明したが、土砂
取込室に圧力が作用しない場所の掘削を行うようにして
いるため、隔壁部を設けなくてもよい。
In the first embodiment,
Although it has been described that the sediment intake chamber is formed by the partition part, the excavation is performed in a place where the pressure does not act on the sediment intake chamber, so the partition part may not be provided.

【0044】また、上記第1の実施の形態においては、
シールド掘進機におけるスクリュウ式搬送装置について
説明したが、シールド掘進機以外に、開放式のトンネル
掘削機におけるスクリュウ式搬送装置にも適用し得る。
In the first embodiment,
Although the screw-type transfer device in the shield machine has been described, the present invention can also be applied to a screw-type transfer device in an open tunnel excavator in addition to the shield machine.

【0045】次に、本発明の第2の実施の形態における
スクリュウ式搬送装置を、図6に基づき説明する。図6
に示すように、本第2の実施の形態におけるスクリュウ
式搬送装置61は、粒状物を例えば低所から高所に搬送
するためのもので、粒状物を下方から上方に移送するた
めの移送装置62と、粒状物を移送装置62側に押し込
むための押込装置63とから構成されている。
Next, a screw-type transfer device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
As shown in FIG. 7, the screw-type transfer device 61 according to the second embodiment is for transferring granular materials from, for example, a low place to a high place, and is a transfer device for transferring the granular materials from below to above. 62, and a pushing device 63 for pushing the granular material into the transfer device 62 side.

【0046】上記移送装置62は、下端部に粒状物の取
込口71aが形成され、かつ上方空間部側の後端部に粒
状物の排出口71bが形成された移送用筒状ケーシング
71と、この移送用筒状ケーシング71内に回転自在に
配設された軸付きの移送用スクリュウ羽根72と、同じ
く移送用筒状ケーシング71の後端部に設けられて上記
移送用スクリュウ羽根72の軸部72aを一対の歯車7
3,74およびチェーン75を介して回転させる第1回
転駆動部(例えば、油圧モータ、電動機などが使用され
る)76とから構成されている。
The transfer device 62 includes a cylindrical transfer casing 71 having a particulate intake 71a formed at the lower end and a particulate outlet 71b formed at the rear end of the upper space. A transfer screw blade 72 having a shaft rotatably disposed in the transfer cylindrical casing 71, and a shaft of the transfer screw blade 72 also provided at the rear end of the transfer cylindrical casing 71. The part 72a is connected to a pair of gears 7
3, 74 and a first rotation drive unit (for example, a hydraulic motor, an electric motor or the like is used) 76 that rotates via a chain 75.

【0047】また、上記押込装置63は、移送用筒状ケ
ーシング71の取込口71aに、一端側の開口部81a
がほぼ水平方向で取り付けられるとともに他端側にホッ
パー状の開口部81bが設けられた押込用筒状ケーシン
グ81と、この押込用筒状ケーシング81内に回転自在
に配設された軸付きの押込用スクリュウ羽根82と、こ
の押込用スクリュウ羽根82の軸部82aを介して回転
させる第2回転駆動部(例えば、油圧モータ、電動機な
どが使用される)83とから構成されている。なお、9
1は移送用筒状ケーシング71の排出口71b側に配置
されて、粒状物を外部に搬出するための搬出用ベルトコ
ンベアである。
Further, the pushing device 63 is provided with an opening 81a at one end side at the intake 71a of the cylindrical transfer casing 71.
Is mounted in a substantially horizontal direction and has a hopper-shaped opening 81b at the other end, and a shaft-mounted pusher rotatably disposed in the pusher-shaped cylindrical casing 81. Screw blade 82 and a second rotation drive unit (for example, a hydraulic motor, an electric motor, or the like is used) 83 that rotates via a shaft 82a of the pushing screw blade 82. Note that 9
Reference numeral 1 denotes an unloading belt conveyor that is arranged on the discharge port 71b side of the transfer cylindrical casing 71 and that unloads the particulate matter to the outside.

【0048】このスクリュウ式搬送装置61によると、
上述した第1の実施の形態と同様に、ホッパー状の開口
部81bから粒状物が押込用筒状ケーシング81内に供
給されると、押込用スクリュウ羽根82により、粒状物
が移送用筒状ケーシング71内に強制的に押し込まれ、
移送用スクリュウ羽根72により、粒状物は低所から高
所まで効率よく搬送される。
According to the screw-type transfer device 61,
Similarly to the first embodiment, when the granular material is supplied from the hopper-shaped opening portion 81b into the pushing tubular casing 81, the granular material is transferred by the pushing screw blade 82 to the transfer tubular casing 81. Forcibly pushed into 71,
The granular material is efficiently transported from a low place to a high place by the transfer screw blade 72.

【0049】ところで、上記第2の実施の形態において
は、移送用筒状ケーシング71および押込用筒状ケーシ
ング81内に配置されるスクリュウ羽根72,82とし
て、軸付きのものを使用したが、勿論、第1の実施の形
態における押込用スクリュウ羽根と同様に、軸部が無い
リボン状のスクリュウ羽根を使用することもできる。勿
論、この場合、リボン状スクリュウ羽根の外周部分に設
けられる環状帯体を介して回転される。また、上記移送
用筒状ケーシング71の全長が長くなる場合、すなわち
移送距離(移送鉛直高さ)が大きい場合には、途中に、
そのスクリュウ羽根の外周部分に、リボン状スクリュウ
羽根の回転駆動機構と同じように、環状帯体を設けて、
スクリュウ羽根の回転駆動力を増大するための補助回転
駆動部を設けてもよい。
In the second embodiment, the screw blades 72, 82 disposed in the transfer tubular casing 71 and the push-in tubular casing 81 are provided with shafts. As in the case of the pushing screw blade in the first embodiment, a ribbon-shaped screw blade having no shaft portion can be used. Of course, in this case, it is rotated via an annular band provided on the outer peripheral portion of the ribbon-shaped screw blade. When the overall length of the transfer tubular casing 71 is long, that is, when the transfer distance (transfer vertical height) is large,
An annular band is provided on the outer periphery of the screw blade in the same manner as the ribbon-shaped screw blade rotation drive mechanism,
An auxiliary rotation driving unit for increasing the rotation driving force of the screw blade may be provided.

【0050】さらに、上記各実施の形態において、スク
リュウ羽根とその回転駆動部との連動機構を、駆動部と
の直結、およびスプロケットとチェーンとによる連動機
構として説明したが、必要に応じて変更し得るものであ
る。例えば、歯車同士による連動機構などを使用するこ
とができる。
Furthermore, in each of the above embodiments, the interlocking mechanism between the screw blade and its rotary drive unit has been described as a direct connection with the drive unit and an interlocking mechanism with a sprocket and a chain. What you get. For example, an interlocking mechanism using gears can be used.

【0051】また、上記各実施の形態においては、被搬
送物として、土砂および粒状物の場合について説明した
が、例えば汚泥物質、塑性物(具体的には、生コンクリ
ート、醗酵モロミなど)、塊状物などスクリュウ羽根に
より搬送し得るものであれば、何であってもよい。
In each of the above embodiments, the case where the conveyed objects are earth and sand and granular materials has been described. However, for example, sludge materials, plastic materials (specifically, ready-mixed concrete, fermented moromi, etc.) Any object can be used as long as it can be conveyed by the screw blades.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、押
込装置を使用して、被搬送物を強制的に移送装置側に押
し込むため、被搬送物の取込空間部に圧力が作用しない
ような場合、すなわち押込力が作用しない場合でも、被
搬送物を効率良く搬送することができる。
As described above, according to the structure of the present invention, since the object to be conveyed is forcibly pushed into the transfer device side by using the pushing device, no pressure acts on the intake space for the object to be conveyed. In such a case, that is, even when the pushing force does not act, the transported object can be efficiently transported.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るシールド掘進
機の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a shield machine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同シールド掘進機における搬送装置の要部を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of a transfer device in the shield machine.

【図3】図2のi−i矢視図である。FIG. 3 is a view as seen from the direction of the arrow ii in FIG. 2;

【図4】同搬送装置における筒状ケーシング内の圧力を
求める原理を説明するスクリュウ羽根の要部拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a screw blade for explaining a principle of obtaining a pressure in a cylindrical casing in the transfer device.

【図5】同搬送装置における排出効率と排出角との関係
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a discharge efficiency and a discharge angle in the transport device.

【図6】本発明の第2の実施の形態におけるスクリュウ
式搬送装置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a screw-type transfer device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド掘進機 2 土砂取込室 3 シールド本体 5 カッタヘッド 7 スクリュウ式搬送装置 11 土砂移送装置 12 土砂押込装置 21 移送用筒状ケーシング 21a 土砂取込口 22 移送用スクリュウ羽根 23 第1回転駆動部 31 押込用筒状ケーシング 32 押込用スクリュウ羽根 33 第2回転駆動部 61 スクリュウ式搬送装置 62 移送装置 63 押込装置 71 移送用筒状ケーシング 71a 取込口 72 移送用スクリュウ羽根 76 第1回転駆動部 81 押込用筒状ケーシング 82 押込用スクリュウ羽根 83 第2回転駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield excavator 2 Sediment taking-in room 3 Shield body 5 Cutter head 7 Screw-type conveying device 11 Sediment transfer device 12 Sediment pushing device 21 Transfer cylindrical casing 21a Sediment intake 22 Screw screw 23 for transfer 23 First rotation drive unit 31 Push-in tubular casing 32 Push-in screw blade 33 Second rotation drive unit 61 Screw-type transfer device 62 Transfer unit 63 Push-in device 71 Transfer tubular casing 71a Inlet 72 Transfer screw blade 76 First rotation drive unit 81 Push-in tubular casing 82 Push-in screw blade 83 Second rotation drive unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被搬送物を下方位置から上方位置に搬送
するためのスクリュウ式搬送装置であって、一端部が被
搬送物の取込空間部内に位置されるとともに内部に被搬
送物の移送用スクリュウ羽根が配設された移送用筒状ケ
ーシングと、上記移送用スクリュウ羽根を回転させる第
1回転駆動部とからなる移送装置、および上記移送用筒
状ケーシングの一端側に形成された取込口に接続された
被搬送物の押込用筒状ケーシングと、この押込用筒状ケ
ーシング内の被搬送物を移送用筒状ケーシング内に押し
込むための押込用スクリュウ羽根と、この押込用スクリ
ュウ羽根を回転させる第2回転駆動部とからなる押込装
置により構成したことを特徴とするスクリュウ式搬送装
置。
1. A screw-type transfer device for transferring an object to be transferred from a lower position to an upper position, wherein one end of the screw-type transfer device is located in an intake space of the object to be transferred and the object is transferred inside. Transfer device including a transfer cylindrical casing in which a transfer screw blade is disposed, and a first rotation drive unit for rotating the transfer screw blade, and an intake formed on one end side of the transfer cylindrical casing. A push-in tubular casing for pushing the transported object connected to the mouth, a pushing screw blade for pushing the transported object in the pushing tubular casing into the transfer tubular casing, and a pushing screw blade. A screw-type transfer device, comprising: a push-in device comprising a second rotation drive unit for rotating.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002000532A1 (en) * 2000-06-27 2002-01-03 Hitachi Zosen Corporation High-gradient high-pump-head screw conveyor device
US8955666B2 (en) 2011-04-13 2015-02-17 Nhk Spring Co., Ltd. Workpiece feeder and adjustment-and-separation apparatus

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US6651805B2 (en) 2000-06-27 2003-11-25 Hitachi Zosen Corporation High-gradient high-pump-head screw conveyor device
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