JPS6130117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転体に掘削用ビツトを配置した全
断面ロータリーカツタ式トンネル掘進機に係り、
特に回転体前面から掘削面に対して流体を供給し
ながら掘削することにより、掘削用ビツトの損耗
を防止すると共に、掘削面の自然崩壊を防止する
トンネル掘進機に関する。

この種トンネル掘進機の従来のものは、カツタ
ーフエース面に水または界面活性剤を含む流体等
を掘削面に供給する流体出口を設けた構造を有し
ている。この従来のトンネル掘進機の一例を第１
図ないし第２図により説明する。１は円筒状をな
すシールド本体、２は該シールド本体１の前面に
回転自在に装着されたカツタードラムであり、該
カツタードラム２は、シヤフト４０の先端に固定
され、シヤフト４０はシールド本体に固設された
隔壁４３の中心に取付けられた軸受４４に貫通し
て支持され、かつ隔壁４３と一体に設けられた駆
動支持部８により後端側が支持され、前端部には
センターカツター４が取付けられている。駆動支
持部８に取付けられた駆動モータ７の出力軸に固
定された駆動ピニオン６はシヤフト４０に嵌着さ
れた駆動ギヤ５と噛合し、駆動モータ７を駆動さ
せることによりシヤフト４０、カツタードラム２
が回転するように構成されている。

カツタードラム２は、シヤフト４０に放射状に
取付けられた複数本の中空角筒状をなすカツター
スポーク１５ａ〜１５ｄおよびカツター面板１６
ａ〜１６ｄと、これらの外周部を一体化する外周
リング４１とからなり、これらのカツタードラム
構成部材間に土砂取込口４２が形成されている。
カツタースポーク１５ａ〜１５ｄの前面部の両側
には掘削用ビツト３が複数本づつ取付けられてお
り、各カツタースポーク１５ａ〜１５ｄのビツト
３の半径方向の取付位置はそれぞれ各カツタース
ポーク毎に異ならせており、これによつて、カツ
タードラム２が一回転した場合には掘削面全面の
掘削がなされるようにしている。また、外周リン
グ４１の前面にも掘削用ビツト３が取付けられて
いる。

各カツタースポーク１５ａ〜１５ｄの前板部の
中央部には、半径方向に複数個の流体供給口１３
が穿設されており、流体は、流体供給口１２から
ロータリージヨイント１１、シヤフト４０内の流
体供給管２２、各カツタースポーク内の流体供給
管２３および各流体供給管２３から分岐させた流
体供給管２３ａを通して、前記流体供給口１３か
ら切羽面へと供給されるようになつている。な
お、流体の一部は、センターカツター４の流体供
給口１４およびカツター面板１６の流体供給口１
３からも切羽面へと供給される。９は排土搬送装
置、１０は排土取込口である。

このトンネル掘進機においては、前記カツター
ドラム２を回転させ、かつ流体供給口１３，１４
から水あるいは界面活性剤を含む流体等を供給
し、掘削した土砂を排土搬送装置９によつて外部
に排土しながら掘削を行う。この掘削において、
第２図の矢印４５の方向にカツタードラム２を回
転させて切羽面の切削を行つた場合、カツタース
ポーク１５ａを中心にみると、該カツタースポー
ク１５のビツト３が同心円状の切削軌跡を残し、
この切削軌跡間をカツタースポーク１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄの各ビツトが追跡切削して１回転した
時には掘削面が平面をなすように掘削が行われ
る。第４図はこの掘削の様子を説明するもので、
３４は１つのカツタースポークのビツトによる切
羽断面で、上半はカツタースポーク１５ａのビツ
ト、下半はカツタースポーク１５ｃのビツトによ
るもので、上半部について追跡すると、カツター
スポーク１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの順に切羽面を
通過することにより、３５，３６，３７に示すよ
うな切羽断面が順に得られる。なお、３５〜３７
においては、既に削り取られた部分について、点
線で示している。そして最終的には３８に示すよ
うな切羽断面形状、すなわち掘削面が平面をなす
形状が得られる。

しかし、この従来のものにおいては、流体をカ
ツターフエース面（カツター面板１６およびカツ
タースポーク１５の前面）から供給しているた
め、次のような欠点がある。

まず、掘削時においては、カツタースポーク１
５、カツター面板１６、ビツト３および土砂取込
口４２は切削土砂や切羽面で覆われた状態となつ
ているため、流体供給口１３からビツト先端部に
向けて流体を供給しても、土砂が障害となつてビ
ツト先端部の切削刃は届かない。このように、切
削負担の最もかかるビツト先端部およびその近傍
に供給されないため、流体として水を使用した場
合は、水の持つ冷却および潤滑等の効果がなく、
ビツト３の損耗の軽減がなされない。

また、流体として、界面活性剤を含む流体を供
給した場合も同様に、水を使用する場合と同じ理
由でビツトの損耗の軽減はなされず、また、供給
圧力と界面活性剤を含む流体の持つ安定化作用に
よる切羽面の安定泥壁は、カツターフエースが１
回転した後にはほとんど残つておらず、切羽の安
定性を向上させるという目的が達成できない。第
４図の斜線部は安定泥壁を示すもので、第１の工
程３４で形成される安定泥壁は第２の工程３５で
切削され、第２の工程３５で形成される安定泥壁
は第３の工程３６で切削され、最終工程３７では
３２で示す部分以外には安定泥壁は残らず、切羽
の安定が著しく低下する。

本発明の目的は、切羽面に供給する流体による
ビツト冷却および切羽面安定化が有効に行える流
体供給構造を有するトンネル掘進機を提供するこ
とにある。

この目的を達成するため、本発明においては、
回転するカツタースポークに掘削用ビツトを取付
けた全断面ロータリーカツタ式トンネル掘進機に
おいて、上記掘削用ビツト内に流体供給路を設け
ると共に、掘削用ビツトの先端部ないしはその近
傍に該流体供給路に連通するノズルを設け、前記
流体供給路を切羽安定・ビツト損耗防止用供給管
と接続したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第５図ないし第８図
により説明する。本実施例のトンネル掘進機は、
第１図ないし第３図のものと基本的構成を同じく
しており、これらの図面と同一符号は同一の構成
部品を示しているのでその重複する説明を省く。
カツタードラム２は、前述の従来例と同様にシヤ
フト４０に対して放射状に複数本取付けられたカ
ツタースポーク１５ａ〜１５ｄおよびカツター面
板１６ａ〜１６ｄと、これらの外周に取付けられ
た外周リング４１とを備え、前述と同様の位置関
係を有して、これらの前面に掘削用ビツト２０が
取付けられている。

第７図、第８図に示すように、各ビツト２０は
ビツト本体２４内に流体供給路２８，２９を有
し、流体供給路２８の先端部には、ビツト本体２
４から切削面への流体流出口となるノズル２７が
流体供給路２８に連通して植設されており、該ノ
ズル２７は、ビツト本体２４の先端に植設された
切削刃２６の近傍に位置する。流体供給路２９の
基端側には、各カツタースポーク１５ａ〜１５ｄ
内に既設した流体供給管２３から分岐させた配管
２３ａに接続される流体供給口３０を有する。ま
た、ビツト本体２４の切削側の面には、切削刃２
６およびノズル２７の部分を除いて、硬装肉盛部
２５が形成されている。

本実施例において、水または界面活性剤を含む
流体を、流体供給口１２、ロータリージヨイント
１１、流体供給管２２，２３，２３ａ、ビツトの
流体供給路２９，２８を介してノズル２７から切
羽面に供給しながらカツタードラム２を回転させ
て掘削を行えば、流体がビツト内を通過しながら
切削面に供給されるために、ビツトの冷却効果が
上がり、損耗が防止されると共に、界面活性剤を
含む流体を用いた場合には、切羽面には安定泥壁
が良好に形成される。

第９図は本実施例において、安定泥壁が形成さ
れる様子を示したもので、従来と異なり、切削面
に突出したビツトに流体供給口であるノズル２７
が設けられているために、ビツト２０により切削
した部分５０において、切削面内部に流体が浸潤
し（斜線部５１で示す）、この流体供給が各カツ
タースポークのビツト毎に３４，３５，３６，３
７の各工程において行われることにより、最終的
には３８に示すように、切削面全面にわたつて、
ほぼ均一化された安定泥壁３９が形成される。

第１０図および第１１図は本発明の他の実施例
を示すもので、カツタースポーク１５ａ〜１５ｄ
に取付けるビツトの一部を、５２に示すように大
型のものとし、かつ該大型のビツトの先端近傍に
もノズル２７を設け、かつこれらの大型のビツト
５２の各カツタースポーク１５ａ〜１５ｄ上にお
ける半径方向の取付位置を互いに異ならせたもの
であり、本実施例によれば、大型のビツトにより
深い切削溝５４が切削でき、この深い切削溝５４
よりさらに深く流体が浸潤（55）するため、より
安定した安定泥壁が形成される。なお本実施例に
おいては、外周リング４１に取付けるビツト５３
にもノズル２７を設けた例を示している。

第１２図、第１３図は本発明によるビツト２０
または５２の他の例を示すもので、ビツト本体２
４内の流体供給路２８を切削刃２６の植込み位置
に沿つて設け、切削刃２６の直後の部分から流体
が流出するようにしたものである。本実施例によ
れば最も高温となる切削刃２６の部分が有効に冷
却されるため、冷却および潤滑効果をさらに高め
ることができる。

なお、上記実施例においては、いずれも流体供
給用ノズルを１個のみ設けた例について示した
が、該ノズルを各ビツトに複数個設けるようにし
てもよく、かつ本発明の適用できるトンネル掘進
機の基本的構成は図示例のものに限らないことは
言うまでもない。

以上述べたように、本発明のトンネル掘進機
は、回転するカツタースポークに取付けた掘削用
ビツト内に流体供給路を設けると共に、ビツト先
端部ないしはその近傍に流体供給ノズルを設けた
ので、冷却、潤滑用流体を供給した場合、掘削用
ビツトの冷却、潤滑効果がより高められ、ビツト
の損耗が軽減される。また、流体として界面活性
剤を含むものを用いた場合には、冷却、潤滑効果
の向上が達成されることは勿論、さらに、切羽面
内に安定泥壁が連続的に形成されていくため、切
羽の肌落ちおよび崩壊が発生し難くなるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトンネル掘進機の一実施例を示
す縦断面図、第２図はその前面図、第３図は第２
図のＡ―Ａ断面図、第４図は従来のトンネル掘進
機における掘削進行状況説明図、第５図は本発明
によるトンネル掘進機の一実施例を示す縦断面
図、第６図はその前面図、第７図は本発明による
掘削用ビツトの一例を示す断面図、第８図は第７
図のＢ矢視図、第９図は該実施例における掘削進
行状況説明図、第１０図は本発明の他の実施例の
縦断面図、第１１図はその前面図、第１２図は本
発明による掘削用ビツトの他の例を示す断面図、
第１３図はそのＣ矢視図である。 ２…カツタードラム、１５…カツタースポー
ク、１６…カツター面板、２０，５２，５３…掘
削用ビツト、２２，２３…流体供給管、２６…切
削刃、２７…ノズル、２８，２９…流体供給路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転するカツタースポークに掘削用ビツトを
   取付けた全断面ロータリーカツタ式トンネル掘進
   機において、上記掘削用ビツト内に流体供給路を
   設けると共に、掘削用ビツトの先端部ないしはそ
   の近傍に該流体供給路に連通するノズルを設け、
   前記流体供給路を切羽安定・ビツト損耗防止用供
   給管と接続したことを特徴とするトンネル掘進
   機。