JPS6128138Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は土木機械における泥水侵入阻止のため
の接摺部シール機構の考案に係り、シールドマシ
ンのような泥水圧に直面して採用され、しかも回
転部体と固定部体との間に必要とされる接摺シー
ル機構において、コンパクト化された構成により
初期荷重が小さくて耐摩耗性や耐用性に優れ、し
かもシール性や耐圧性が良好で安定したシール作
用を得しめるようにしたものである。

トンネル施工に使用されるシールドマシン等の
土木機械により実際に作業する場合においてはそ
れなりの大型機構で、しかも掘削時の振動が伝播
され、しかも掘削により泥水圧が例えば５〜10
Kg／cm²又はそれ以上のような高圧条件で脈動的に
作用し、しかも上記のように大型機械で且つ土木
作業たることから芯振れ（偏心運動）が７〜８mm
にも達するのが普通でこのような芯振れにより砕
砂、ベントナイト等の細粒固形分が回転部体と固
定部体との間に侵入することが避けられず、この
ような細粒固形分の侵入によりその推力軸受の摩
耗が著しく、若干の使用によつて使用に耐えなく
なる。このため上記のような回転部体と固定部材
との間の接摺部にシール材を使用し、このシール
材としては通常ゴム又はウレタンゴム質などが用
いられ、このものとSS材デイスク間で摺動シー
ルするようにしたものであるけれども、前記のよ
うなトンネル施工用シールドマシンにあつてその
回転偏心量が７〜８mmのも達する条件下において
は上記のようにしても上記砕砂、ベントナイト等
の侵入によりSS材の摩耗が激しく、それによつ
て洩れを生じ、特に前記のように５Kg／cm²以上の
圧力の高い条件ではシール材リツプ部の反転など
が生ずる。従つてこのような現象の発生を防止す
るためシール材に対する押し圧を高め或いはその
他の手法でシール状態の安定化を図る特別な操作
を加えることが必要であるが、このようにシール
材に対する押し圧を高めるならば更に摩耗が促進
されることが不可避で悪循環が繰返されることと
なり、好ましい耐用性が得ることができない。

然して従来一般の技術として上記のような固定
部体と回動部体との間のシールに関し、例えば特
開昭51−44754号公報や実公昭40−33054号、実公
昭37−23223号公報のような提案がなされてい
る。然し特開昭51−44754号公報のものにおいて
は受圧時の撓みを得るための荷重が大で、しかも
不連続な撓み作用をなすので、安定なシール作用
が得られず、又回転部体の芯振れに対する追従性
に劣ることからしても好ましいシール関係が形成
されず、特に前記のように不連続な撓み作用はシ
ール材先端部の浮上する可能性が高いので前記し
た固形粒子などの侵入を的確に阻止できず、シー
ル材又は相手部材に損耗を与える。実公昭40−
33054号のものはシール部材における外方封緘唇
が若干薄肉となつていて軸段部の曲率半径をもつ
た部分に接摺するようにしているが、上記軸段部
は軸受部材の範囲外に形成されたものでこの軸段
部材で軸受部材と軸材との間隙を小さくするもの
でないから外界が高圧化すると前記した外方封緘
唇が軸受部材内の方向に湾曲し、従つてこの湾曲
で外方封緘唇は益々薄層化先端部で上述した軸段
部の曲率半径部分に接触することとなり、前記曲
率半径部分がこのような外方封緘唇の湾曲傾向を
増大することとなつて上記同様に安定したシール
関係を形成し得ない。実公昭37−23223号公報の
ものにおいては外輪に形成された円弧状溝部にシ
ール板の周側を嵌合させただけのものであるから
シール板基端の取付状態が安定せず、５Kg／cm²以
上のような泥水外圧を受けた場合には該取付部を
中心として先端側が内側へ回動し、押込まれたま
まの状態となり、内輪における接摺面の土砂が侵
入付着したままとなる。又シール板先端部が内輪
接摺面に軽く接触した程度であり、しかも先端部
が浮上して取付けられるものであるから上記した
ように高い泥水外圧に対して安定したシール作用
が得られず、この点からも接摺面に土砂が侵入付
着し、何れにしても侵入土砂による摩耗が著し
い。

本考案は上記したような従来のものの不利、欠
点を解消するように研究を重ねて考案されたもの
であつて、相対的に移動すべき一方の部体にシー
ル部材を取付け、該シール部材により他方の部体
との間をシールするようにしたものにおいて、前
記シール部材の基端部に上記した一方の部体の周
面に接合止着する板状取付座を形成し、該板状取
付座の中間部から先端側が漸次薄肉化されたシー
ル部を一体に突設し、前記した他方の部体には上
記シール部の先端側を受けるための受部材を圧力
流体下流側に取付け、該受部材に圧力流体上流側
を中心として前記両部体間の間隙に突出した円弧
状接摺面を形成し、該円弧状接摺面に前記シール
部を接合させるようにしたことを特徴とする土木
機械における泥水侵入阻止のための接摺部シール
機構である。

即ち本考案によるものの具体的な実施態様を添
付図面に示すものについて説明すると、本考案者
等は上記したような目的において第１図に示すよ
うに回転体１に対し板状取付座５ｂを囲繞せしめ
て固定するようにしたシール部材５を用い、前記
板状取付座５ｂの中間部に一体に形成されたシー
ル部５ａの先端部を次第に薄層化したゴム質のも
のを用い、該シール部材５のシール部５ａにおけ
る先端側５a′を筒体のような固定部体２の内面に
接合させてシールを得しめることに想到し、斯か
る機構により具体的に運転して検討したが、この
場合においては掘削泥水などの侵入を防止する機
構や搬送機構としてその泥水圧Ｐの全般が前記シ
ール部材５に掛り、それが特に先端側に作用して
シール部材先端側の接摺する固定部体２における
摩耗が相当に激しく、又先端側に作用した上記の
ような泥水圧によつてシール部５ａの先端５ａが
固定部体２の内面から若干浮上するような傾向が
認められることから泥砂が固定部体２との間に侵
入して上記摩耗はシール部材５側のみならず鋼材
製の固定部体２面においても大きく、シール作用
も必ずしも安定しないと共に固定部体２と回転部
体１との間隔Ｗがそれなりに大とならざるを得な
いので若干の泥水圧Ｐの上昇、脈動などによつて
比較的軽度の圧力条件でもシール部５ａが反転し
て全くシール目的を達し得ないようになる可能性
の高いことが知られた。そこで更に検討を重ね第
２図に示すように回転部体１面から突出した前記
シール部材５の突出長さの２分の１以上に亘り圧
力流体Ｐの上流側を中心として回転部体１と固定
部体２との間の間隙に突出して形成された円弧状
接摺面７を有する受部体６を固定部体２の内面に
取付け、シール部５ａの薄層化した先端側５ａを
このような円弧面７において湾曲させて受けしめ
るようにした。シール部材５としては比較的軟質
のゴムを用いたが、又軟質合成樹脂材でもよく、
これに対し受部体６は比較的硬度を有する合成樹
脂又は硬質ゴム等が採用され、その取付けについ
てはそれぞれの被取付部体１又は２に止着などで
固定してもよいが、場合によつては前記板状取付
座５ｂ又は受部体６が適当な緊圧力で接合される
ものであるからそれら部材５又は６の上下に保持
部材を配設して移動しないようにするだけでもよ
い。

回転部体１と固定部体２との間の上記したよう
な芯振れによる間隔変動に対しては第３図に示す
ような接摺部、幅員Ａ，Ｂの変動で適宜に即応で
き、又圧力流体である泥水圧Ｐの軽い条件下では
第２図に示すように先端が軽く接触する程度であ
るが、この泥水圧Ｐが高くなると第３図の実線の
ように広い接触面で接合しシール関係を維持す
る。斯うして高圧化した条件では板状取付座５ｂ
面とシール部５ａの接合域との間隔Ｗが著しく小
となり、シール部５ａの次第に厚くなつた基部側
で接合するのでシール部５ａの反転を的確に阻止
する。

然してこの第２，３図に示すような構成のもの
によつて具体的に掘削泥水の搬送を検討した結果
は回転部体１の回動によつてもシール部材５の漸
次薄層化された先端側がそれぞれの泥水圧Ｐ条件
に応じてシール部５ａを安定に受部材２の円弧面
に接合させて回動し、そのなじみが良好で、しか
も適当な潤滑剤（グリース又は油その他）を用い
ることによつて両部材５，６が共にゴム質である
場合においても摺動摩耗係数が非常に小さいもの
（0.09前後）となり円滑な回転接摺を得ることが
でき、何れか一方が樹脂質とされたような場合は
この潤滑性が更に適切に得られて何れにしても抵
抗の少い回転接摺関係を確保し得る。しかも前記
シール部材５は基端側が板状取付座５ｂで安定に
取付けられると共にシール部５ａは先端側が受部
材６にそれぞれの圧力条件に比例して支持されて
いて両持梁的に荷重を受けることとなり、このこ
との結果としてシール部材５の配設間隔を相当に
大きくしても略適切な圧送が得られ、斯うしてシ
ール部材の配設数を減少することによつて接摺摩
擦を更に低減される。

本考案によるものの具体的な適用機構の１例に
ついては第４図に示す通りであつて回転部体１に
はカツター部１１が形成されていて掘削を行うも
のであるが、勿論本考案によるものは前記したよ
うな受部材６を回転部体１側に取付け、シール部
材５を固定部体２に取付けても同様の作用効果が
得られ、又回転駆動機構の都合などによつては第
２〜３図のものにおいて例えばロータリーキルン
のように外殻部体が回転され、シール部材５の設
けられた中心部体を固定するようにしてもよい。
更に両部体１，２が相対的に反対方向に回動する
ものでもよい。

以上説明したような本考案によるときはシール
部材として板状取付座５ｂを有し該板状取付座５
ｂの中間部から一体にシール部５ａを突設したシ
ール材を用いるものであるから前記板状取付座５
ｂにおいて回転部体又は固定部体の何れかに対し
て安定に取付けることができ、斯うして取付座５
ｂで安定状態に固定されたシール部材５における
シール部５ａはその先端側が漸次薄層化されて受
部材６の両部体１，２間の間隙に突出し且つ圧力
流体上流側を中心とした円弧状接摺面７に臨ませ
られるので、泥水圧の変化に応じてシール部５ａ
と接摺面７との接合シール面積が比例的に変化
し、泥水圧の高圧化した条件下ではシール部５ａ
の突出長さの２分の１以上にも及ぶ広大な接触面
積をもつた有効なシール部を形成することができ
ると共にシール部５ａの厚い部分まで接合するこ
ととなり、又低圧時には前記板状取付座５ｂにお
ける安定な取付状態によつてシール部５ａが接摺
面７から的確に浮上せしめられて接触面積を小と
し且つ薄層部での接触関係を自動的に形成し、何
れにしても圧力条件に比例して安定したシール関
係を形成し、しかも受部材６としては固定部体２
又は回転部体１とは別に準備されたものを用いる
ので、前記部体(2)又は１の製作を容易とすると共
にシール部材５の接摺に際して抵抗の少い部体を
採用することが可能で上記したようなシール部５
ａの作用と相俟つて耐摩耗性ないし耐用性を向上
することができ、更に上記のようにして両部体
１，２間に板状取付座５ｂと受部材６が対設され
受部材６の円弧状接摺面７が両部体１，２の間隔
に突出して形成されることによつてシール部５ａ
の閉塞間隔を小として既述したような芯振れの大
きい条件下で運転され、しかも相当に高圧化した
泥水によつてもシール部を反転させるこがないな
どの作用効果を有しており、実用上その効果の大
きい考案である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案によるものの技術的内容を示し、
第１図は本考案者等の検討した比較例についての
部分的断面図、第２図は本考案によるものの第１
図と同様な断面図、第３図はその回転部体と固定
部体との間における間隔及び偏心に対する即応関
係を示した説明図、第４図は本考案によるものの
具体的な適用機構の１例を示した説明図である。
然してこれらの図面において、１は回転部体、２
は固定部体、５はシール部体、５ａはそのシール
部、５a′はその先端部、５ｂは板状取付座、６は
受部材、７はその円弧状接摺面を示すものであ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 相対的に移動すべき一方のシール部材を取付
   け、該シール部材により他方の部体との間をシー
   ルするようにしたものにおいて、前記シール部材
   の基端部に上記した一方の部体の周面に接合止着
   する板状取付座を形成し、該板状取付座の中間部
   から先端側が漸次薄肉化されたシール部を一体に
   突設し、前記した他方の部体には上記シール部の
   先端側を受けるための受部材を圧力流体下流側に
   取付け、該受部材に圧力流体上流側を中心として
   前記両部体間の間隙に突出した円弧状接摺面を形
   成し、該円弧状接摺面に前記シール部を接合させ
   るようにしたことを特徴とする土木機械における
   泥水侵入阻止のための接摺部シール機構。