KR101547185B1

KR101547185B1 - 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치

Info

Publication number: KR101547185B1
Application number: KR1020147007342A
Authority: KR
Inventors: 야스하루 하나오카
Original assignee: 히다치 조센 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2015-08-25
Also published as: CN103814190B; SG11201400747SA; KR20140050112A; US20140217805A1; CN103814190A; HK1192770A1; JP5769567B2; JP2013072181A; WO2013047025A1; US9222356B2

Abstract

굴삭 개구부(34)가 형성된 하우징(33)과, 하우징(33)에 형성된 밸브 수용실(36)에 커터헤드(16)의 앞면과 수직인 축에 대하여 소정의 각도로 경사지는 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 회전 가능하게 수용된 밸브체(35)와, 밸브체(35)에 형성되어서 롤러비트(31)를 삽탈 가능하게 수용하는 비트수용구멍(39)과, 밸브 수용실(36)의 앞면에서 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하는 굴삭 개구부(34)의 대칭위치에 형성되어서 제2밀봉재(62)로 둘러싸인 교환밀봉부(40)를 구비하고, 밸브체(35)를 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 회전시켜서 굴삭 개구부(34)와 면하는 롤러비트(31)를 교환밀봉부(40)로 이동시켜, 비트수용구멍(39)으로부터 롤러비트(31)를 빼어내어 교환하는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치이다.

Description

실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치{DRILL BIT EXCHANGE DEVICE FOR SHIELD TUNNELING MACHINE}

본 발명은, 굴삭(掘削) 도중에 마모된 롤러비트(roller bit)를 커터헤드(cutter head)내의 작업공간에서 교환하는 실드 굴진기(shield 掘進機)의 굴삭비트 교환장치(掘削bit 交換裝置)에 관한 것이다.

굴삭 도중에 마모된 롤러비트를 교환하는 굴삭비트 교환장치에는 수많은 구조가 제안되어 있다. 예를 들면 특허문헌1 및 2에는, 개구부를 구비하는 앞면판의 배면(背面)에 롤러비트가 슬라이드 가능하도록 결합되는 지지구멍을 형성한 회전체(回轉體)를 배치한 굴삭비트 교환장치가 개시되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 특허 제4163965호 특허문헌2 : 일본국 특허 제3139749호

그러나 상기 특허문헌1 및 2에 기재된 굴삭비트 교환장치는 회전체의 지지면이 구면(球面)으로 형성되어 있기 때문에, 롤러비트에 관한 큰 굴삭반력(掘削反力)을 지지하는 것이 곤란했다. 또한 구조 및 교환동작이 복잡해지기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하여 구조 및 교환동작이 간단하고, 큰 굴삭반력을 지지할 수 있는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 청구항1에 기재된 발명은, 커터헤드 앞면에 배치된 굴삭비트를 굴삭 도중에 당해 커터헤드내에 형성된 작업공간에서 교환하는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치로서,

상기 커터헤드의 앞면에 부착되어서 상기 굴삭비트가 노출되는 굴삭 개구부가 형성된 하우징과,

당해 하우징에 형성되어서 상기 굴삭 개구부가 통하는 밸브 수용실에, 상기 커터헤드의 앞면과 수직인 축에 대하여 소정의 각도로 경사지는 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치된 밸브체와,

당해 밸브체에 상기 굴삭 개구부와 통할 수 있게 형성되어서 상기 굴삭비트를 삽탈 가능하게 수용하는 비트수용구멍과,

상기 밸브 수용실의 앞면에서, 상기 회전축심을 중심으로 하는 상기 굴삭 개구부의 회전위치에서 당해 굴삭 개구부로부터 이간하여 형성된 교환밀봉부를 구비하고,

상기 밸브체를 대략 원기둥모양으로 형성함과 아울러, 상기 밸브체에, 앞쪽 가장자리 외주부를 따라 형성되어서 상기 굴삭 개구부를 폐쇄가능한 밀봉체부와, 당해 밀봉체부의 일부에 형성된 상기 비트수용구멍의 개구부와, 당해 비트수용구멍의 개구부의 주위에 상기 밀봉체부를 삭제하여 형성되어 상기 굴삭비트의 굴삭단을 수용하는 굴삭 오목부를 형성하고,

상기 교환밀봉부의 주위에서 상기 하우징과 상기 밸브체의 간극을 밀봉하는 교환용 밀봉재를 설치하고,

상기 굴삭비트의 교환시에, 상기 밸브체를 상기 회전축심을 중심으로 하여 회전시켜서 상기 굴삭 오목부의 상기 굴삭비트를 상기 교환밀봉부로 이동시켜, 상기 비트수용구멍으로부터 상기 굴삭비트를 빼어내어 교환하는 것이다.

청구항2에 기재된 발명은, 청구항1에 기재된 구성에 있어서 상기 교환용 밀봉재를, 그 중공부에 공급된 유체압력을 변화시켜서 슬라이딩 접촉압력이 조정 가능한 튜브모양 밀봉재로 한 것이다.

청구항3에 기재된 발명은, 청구항1 또는 2에 기재된 구성에 있어서 상기 굴삭비트를, 비트 지지체에 디스크 커터를 회전하도록 지지한 롤러비트로 하고,

상기 비트 지지체에, 상기 디스크 커터의 주위로부터 상기 비트수용구멍에 있어서 진출 및 후퇴방향을 따르는 배니통로를 관통하여 형성하고,

상기 비트 지지체의 상기 배니통로로부터 상기 작업공간을 통하여 상기 커터헤드의 외면과 통하는 직선모양의 배니배관을 접속하고,

당해 배니배관과 접속 분리가능한 단관을 설치함과 아울러, 당해 단관의 입구측 및 출구측의 배관에 차단밸브를 각각 설치한 것이다.

청구항1에 기재된 발명에 의하면, 하우징의 밸브 수용실에, 대략 원기둥모양의 앞쪽 가장자리부를 따른 밀봉체부의 일부에 굴삭 오목부를 통하여 비트수용구멍을 형성한 밸브체를, 커터헤드의 앞면에 수직인 축에 대하여 경사지는 회전축심을 중심으로 하여 회전하도록 배치했기 때문에, 비트교환시에 회전축심을 중심으로 하여 밸브체를 회전하는 것만으로, 굴삭 오목부에 굴삭단(掘削端)이 돌출된 굴삭비트를 교환용 밀봉재로 둘러싸인 교환밀봉부까지 변위시킴과 동시에, 밀봉체부에 의하여 굴삭 개구부를 폐쇄할 수 있다. 따라서 교환용 밀봉재로 둘러싸인 교환밀봉부로부터 마모 굴삭비트를 비트수용구멍을 따라 빼어내어 새로운 굴삭비트를 비트수용구멍에 장전하고, 밸브체를 회전하여 새로운 굴삭비트를 굴삭 개구부에 대응시키는 것만으로, 용이하고 또한 짧은 시간에 굴삭비트를 교환할 수 있다. 또한 하우징에, 회전축심이 경사진 밸브체를 배치한 간단한 구조로 했기 때문에 신뢰성이 높다. 또한 밸브체를 대략 원기둥모양으로 형성함으로써 구면과 비교하여 충분하게 큰 굴삭반력을 확실하게 지지할 수 있다.

청구항2에 기재된 발명에 의하면, 교환용 밀봉재를 슬라이딩 접촉압력이 조절 가능한 튜브 밀봉으로 했기 때문에, 비트교환시에 교환용 밀봉재를 감압함으로써 굴삭비트 및 굴삭 오목부가 통과할 때에 동반되는 토사나 자갈에 의한 교환용 밀봉재의 파손을 방지할 수 있어, 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

청구항3에 기재된 발명에 의하면, 비트 지지체에 형성된 배니통로로부터 직선모양으로 신장하는 배니배관을 접속함으로써, 롤러비트에 의하여 굴삭된 부서진 돌이 섞인 흙탕물을 폐쇄하지 않고 원활하게 배출할 수 있어, 효과적으로 굴삭할 수 있다. 또한 단관의 전후에 차단밸브를 설치하였기 때문에, 비트의 교환에 있어서 흙탕물이 작업공간으로 유입하지 않고 배니배관을 분리할 수 있어, 마모 롤러비트의 교환을 용이하게 할 수 있다.

[도1] 본 발명에 관한 실드 굴진기의 비트교환유닛의 실시예1을 나타내고, 비트교환유닛의 종단면도이다.
[도2] 커터헤드의 굴삭 개구부를 나타내는 정면도이다.
[도3] 비트교환유닛의 주요부를 확대한 밸브체의 종단면도이다.
[도4] 밸브체의 정면도이다.
[도5] 롤러비트 및 비트 지지체를 나타내는 사시도이다.
[도6] 비트교환유닛에 있어서의 교환동작을 설명하는 종단면도이다.
[도7] 도6의 부분 확대도이다.
[도8] 도6의 정면도이다.
[도9] 비트교환유닛에 있어서의 교환동작을 설명하는 종단면도이다.
[도10] 비트교환유닛을 구비한 실드 굴진기의 종단면도이다.
[도11] 비트교환유닛을 구비한 실드 굴진기의 커터헤드를 나타내는 정면도이다.

[실시예1]

이하, 본 발명에 관한 굴삭비트 교환장치(掘削bit 交換裝置)를 구비한 실드 굴진기(shield 掘進機)의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

(실드 굴진기)

도10에 나타나 있는 바와 같이 원통형의 실드 본체(shield 本體)(11)의 앞부분에는 압력분리벽(壓力分離壁)(12)이 설치된다. 이 압력분리벽(12)의 앞부분에는, 막장붕괴토압(coalface崩壞土壓)을 지지하는 압력실(壓力室)(28A)이 형성되어 있다. 상기 압력분리벽(12)에는, 선회 베어링(旋回 bearing)(13)을 통하여 선회 링체(旋回 ring體)(14)가 실드축심(shield軸心)(Ｏ)을 중심으로 회전하도록 지지되고, 이 선회 링체(14)로부터 전방(前方)으로 돌출된 복수의 지지다리(15)에 원형의 커터헤드(cutter head)(16)가 지지되어 있다.

압력분리벽(12)의 후방(後方)의 대기실(大氣室)(28B)에는, 커터헤드(16)를 회전하도록 구동하는 커터 구동장치(cutter 驅動裝置)(17)가 설치되어 있다. 이 커터 구동장치(17)는, 선회 링체(14)의 배면에 설치된 링기어(ring gear)(17a)와, 링기어(17a)와 맞물리는 복수의 구동 피니언(驅動 pinion)(17b)과, 상기 구동 피니언(17b)을 각각 회전하도록 구동하는 회전구동장치(유압식 또는 전동식모터)(17c)로 구성되어 있다. 또한 압력분리벽(12)에는 커터헤드(16)에 의하여 굴삭된 토사(土砂)를, 압력실(28A)에서 막장붕괴토압을 지지하면서 이 압력실(28A)로부터 대기실(28B)로 배출시키는 배토용 스크루 콘베이어(排土用 screw conveyor)(18)가 관통하여 설치되어 있다.

(커터헤드)

커터헤드(16)는, 도11에 나타나 있는 바와 같이 실드축심(Ｏ)상에 배치된 중심부재(中心部材)(20)로부터 반경방향(半徑方向)으로 연장되는 복수의 주스포크(主spoke)(21)와, 주스포크(21) 사이에서 반경방향으로 연장되는 복수의 부스포크(副spoke)(22)와, 실드축심(Ｏ)을 중심으로 하는 원호방향(圓弧方向)으로 설치되어서 주스포크(21) 및 부스포크(22)를 연결하는 중간링(中間ring)(23) 및 외주링(外周ring)(24)을 구비한다. 그리고 부재(21∼24) 사이에 토사 유입구(土砂流入口)(25)가 형성되어 있다.

그리고 주스포크(21)의 앞부분에는, 본 발명에 관한 복수의 비트교환유닛(bit交換unit)(굴삭비트 교환장치)(30)이 설치된다. 각 비트교환유닛(30)에는, 교환용의 굴삭비트인 롤러비트(roller bit)(31)가 각각 설치되어 있다. 또한 중심부재(20) 및 부스포크(22)의 앞면 및 측면, 주스포크(21)의 측면에는, 복수의 고정비트(固定bit)(26)가 각각 설치되어 있다.

도10에 나타나 있는 바와 같이 상기 중심부재(20)의 배면측에는, 작업원이 출입가능한 맨홀(manhole)(27)이 형성되어 있다. 이 맨홀(27)은, 압력분리벽(12)을 관통하여 대기실(28Ｂ)측으로부터 출입할 수 있도록 통하게 되어 있다. 또한 각 주스포크(21)의 배면측에는 작업원이 들어가서 비트교환작업이 가능한 작업공간(29)이 형성되어, 작업원이 맨홀(27)로부터 작업공간(29)으로 왕래할 수 있도록 통하게 되어 있다. 그 때문에 굴삭 도중에 맨홀(27)로부터 작업공간(29)으로 들어간 작업원에 의하여, 마모된 롤러비트(31)를 작업공간(29)에서 교환할 수 있다.

(비트교환유닛)

주스포크(21)의 앞면에는, 반경방향을 따라 비트교환유닛(30)이 소정의 피치(pitch)로 설치되어 있다. 이들 비트교환유닛(30)에 롤러비트(31)가 배치되어 있다. 이들 비트교환유닛(30)은 각각 동일한 구조이다.

롤러비트(31)는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 전후방향으로 배니통로(排泥通路)(41)가 형성된 타원통형 단면(楕圓筒刑斷面)의 비트 지지체(bit 支持體)(42)를 구비한다. 비트 지지체(42)의 앞부분에는, 단축지름방향의 지축(支軸)(43)을 통하여 날이 2매인 디스크 커터(disc cutter)(44)가 회전하도록 지지되어 있다.

도1∼도4에 나타나 있는 바와 같이 비트교환유닛(30)의 하우징(housing)(33)은, 주스포크(21)의 앞면판(32)의 절제부(切除部)에 부착되어 있다. 이들 하우징(33)은 롤러비트(31)가 노출되는 굴삭 개구부(掘削開口部)(34)를 구비한다. 또 하우징(33)에는 밸브 수용실(valve 收容室)(36)이 형성되어 있다. 이 밸브 수용실(36)은 굴삭 개구부(34)와 통하게 된다. 그리고 밸브 수용실(36)은, 롤러비트(31)를 지지하는 밸브체(35)를 경사자세이고 또한 회전하도록 수용한다.

밸브체(35)는 대략 원기둥모양으로 형성되어 있다. 밸브체(35)의 앞쪽 가장자리 외주부에는, 굴삭 개구부(34)를 폐쇄가능한 밀봉체부(密封體部)(37)가 둘레방향을 따라 형성되어 있다. 밀봉체부(37)는, 예를 들면 엣지 부분(edge 部分)이 원기둥모양에 있어서 축심인 회전축심(Ｏｂ)에 대하여 소정의 각도(예를 들면 후술하는 α°)로 경사진 경사면으로 베벨링(beveling)된 사다리꼴 단면에 형성되어 있다. 밀봉체부(37)에는, 밀봉체부(37)의 일부를 절제해서 굴삭 오목부(38)가 형성되어 있다. 이 굴삭 오목부(38)에, 롤러비트(31)를 빼어낼 수 있게 수용하는 비트수용구멍(39)이 개구되어 있다. 도4에 나타나 있는 바와 같이 굴삭 오목부(38)의 저면(底面)은, 비트수용구멍(39)의 개구부의 주위가 회전축심(Ｏｂ)에 대하여 소정의 각도(후술하는 α°)로 경사지는 삭제평면(削除平面)(38a)에 형성된다. 상기 삭제평면(38a)과 밀봉체부(37)의 정상부(頂上部)의 회전궤적과의 사이에, 디스크 커터(44)의 굴삭단(掘削端)이 돌출되는 굴삭공간(38b)이 형성된다.

또한 밸브 수용실(36)은, 밸브체(35)를 회전하도록 수용 가능한 대략 원기둥모양으로 형성되어 있다. 밸브 수용실(36)은, 굴삭 개구부(34)에서 상기 삭제평면(38a)이 하우징(33)의 앞면과 대략 하나의 면모양이 되도록, 그 축심(밸브체(35)의 회전축심(Ｏｂ))이 각도 α°로 경사져서 형성되어 있다. 또한 하우징(33)의 배면은, 회전축심(Ｏｂ)과 수직인 경사평면으로 삭제되어 있다. 이 경사평면에, 작업공간(29)과 면하여 밸브 수용실(36)이 개구된다.

밸브 수용실(36)의 앞면부는, 밀봉체부(37)을 안내하는 원뿔대모양으로 형성된다. 밸브 수용실(36)의 하부(下部)는, 비트 지지체(42)와 닮은 모양으로 회전축심(Ｏｂ)의 접선방향을 따르는 타원형으로 형성된 굴삭 개구부(34)와 통하게 되어 있다. 또한 회전축심(Ｏｂ)에 대하여 굴삭 개구부(34)의 180° 대칭위치에, 비트교환시에 굴삭 오목부(38)가 대응되는 교환밀봉부(40)가 형성된다. 교환밀봉부(40)에는 후술하는 제2밀봉재(62)가 설치되어 있다. 또 교환밀봉부(40)는 180° 대칭위치에 한정되는 것은 아니고, 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 굴삭 개구부(34)와 동일한 축심상이고 또한 굴삭 개구부(34)와 겹치지 않는 위치이면 좋다.

(밸브회전장치)

밸브 수용실(36)의 후부(後部)에는, 밸브체(35)가 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 회전하도록 구동하는 밸브 회전장치(51)가 설치되어 있다. 밸브 회전장치(51)는, 밸브체(35)의 후단부 외주(後端部外周)에 설치된 링기어(52)와, 하우징(33)의 후부에서 회전축심(Ｏｂ)과 평행한 축심을 중심으로 하여 회전하도록 지지된 구동축(53)과, 구동축(53)에 고정되어서 링기어(52)와 교합(咬合)되는 구동 피니언(54)과, 구동축(53)을 회전하도록 구동하는 수동핸들(55)로 구성되어 있다.

(배니배관)

롤러비트(31)의 배니통로(41)에는, 주스포크(21)의 배면에서 압력실(28A)과 통하는 배니배관(排泥配管)(45)이 접속되어 있다. 배니배관(45)은, 비트 지지체(42)와 테이퍼관(taper管)을 통하여 접속된 제1게이트 밸브(차단밸브)(46A)와, 제1게이트 밸브(46A)와 단관(短管)(47)을 통하여 접속된 제2게이트 밸브(차단밸브)(46B)와, 배면판(背面板)에 관통하여 설치된 배출관(排出管)(48)을 구비하고 있다. 배출관(48)은, 배니통로(41)로부터 축심(Ｏａ)을 따라 직선모양으로 작업공간(29)을 관통하여 압력실(28A)로 개구되어 있다. 이렇게 배니배관(45)을 구성함으로써, 부서진 돌이 섞인 흙탕물을 폐쇄시키지 않고 원활하게 배출할 수 있다.

(밀봉재)

하우징(33)의 굴삭 개구부(34)의 내주면(內周面)에는, 밸브체(35)와의 간극(間隙)으로부터 흙탕물 혹은 토사 등의 침입을 방지하는 제1밀봉재(61)가 설치되어 있다. 제1밀봉재(61)는, 굴삭시에 굴삭 오목부(38)의 주위를 밀봉한다. 또한 교환밀봉부(40)에는, 밸브 수용실(36)의 내면에 교환밀봉부(40)까지 선회하여 이동한 굴삭 오목부(38)의 주위를 밀봉하는 제2밀봉재(교환용 밀봉재)(62)가 설치되어 있다. 제2밀봉재(62)는, 하우징(33)에 형성된 조압구멍(調壓hole)(63)이 접속된 중공상(中空狀)의 튜브모양 밀봉재에 의하여 구성된다. 이 제2밀봉재(62)는, 조압구멍(63)으로부터 중공부(中空部)로 공급 및 배출되는 가압유체(加壓流體)인 유압(油壓) 또는 가압 에어(加壓 air)에 의하여 신축되어서 밸브체(35)에 대한 슬라이딩 접촉압력을 조정할 수 있다. 이에 따라 비트교환시에 밸브체(35)가 회전될 때에, 제2밀봉재(62)를 감압(減壓)하여 수축시켜 둠으로써 굴삭 오목부(38)의 엣지 및 디스크 커터(44)의 굴삭단부가 통과할 때의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 물론 제1밀봉재(61)를 가압, 감압이 가능한 튜브모양 밀봉재로 하여도 좋다.

밸브체(35)의 외주부에는, 밸브 수용실(36)의 내주면과 슬라이딩하는 제3밀봉재(64)가 설치되어 있다. 또한 비트 지지체(42)의 외주면에는, 비트수용구멍(39)의 내주면과 슬라이딩하는 제4밀봉재(65)가 설치되어 있다.

(롤러비트 교환방법)

상기 비트교환유닛(30)에 있어서의 굴삭비트 교환방법을 도1, 도6∼도9를 참조하여 설명한다.

소정의 거리의 터널을 굴삭해서 롤러비트(31)의 디스크 커터(44)가 마모되면, 교환하려는 비트교환유닛(30)을 구비하는 주스포크(21)가 대략 수평이 되는 자세에서 커터헤드(16)를 정지시킨다. 그리고 맨홀(27)로부터 작업공간(29)으로 작업원이 들어가서 비트의 교환작업을 한다.

A) 도1에 나타내는 굴삭상태로부터, 우선 제1게이트 밸브(46A) 및 제2게이트 밸브(46B)를 닫고, 배니배관(45)의 단관(47)을 분리시킨다.

B) 도6∼도8에 나타나 있는 바와 같이 제2밀봉재(62)를 감압한 후에, 밸브 회전장치(51)의 수동핸들을 회전시켜서 밸브체(35)를 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 180° 회전시켜, 굴삭 개구부(34)의 마모 롤러비트(31)를 교환밀봉부(40)까지 변위(變位)시킴과 아울러, 굴삭 개구부(34)를 밀봉체부(37)에 의하여 폐쇄한다.

C) 도9에 나타나 있는 바와 같이 제2밀봉재(62)를 가압해서 삭제평면(38a)의 주위와 압접(壓接)시킨 후에, 또한 도면에 나타나 있지 않은 빼내기 치구를 사용하여 마모 디스크 커터(44)를 구비하는 롤러비트(31)를 비트수용구멍(39)으로부터 빼어낸다.

D) 빼내기 치구를 사용하여 새로운 롤러비트(31)를 비트수용구멍(39)에 장전(裝塡)한다.

E) 제2밀봉재(62)를 감압한 후에, 밸브 회전장치(51)를 조작해서 밸브체(35)를 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 180° 회전시켜, 교환밀봉부(40)에 있는 신규 롤러비트(31)를 회전해서 굴삭 개구부(34)에 대응시킨다. 또한 제1게이트 밸브(46A)와 제2게이트 밸브(46B) 사이에 단관(47)을 접속한다. 그리고 제1, 제2게이트 밸브(46A, 46B)를 열어서 배니배관(45)을 통하게 한다.

상기 실시예에 의하면, 원기둥모양의 앞쪽 가장자리부 주위에 형성된 밀봉체부(37)의 일부에 굴삭 오목부(38)를 통하여 비트수용구멍(39)이 개구된 밸브체(35)를 설치하고, 이 밸브체(35)를, 커터헤드의 앞면에 설치한 하우징(33)의 밸브 수용실(36)에 커터헤드(16)의 앞면과 수직인 축(Ｏａ)에 대하여 경사지는 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 회전하도록 수용했기 때문에, 비트교환시에 밸브체(35)를 회전축심(Ｏｂ)을 중심으로 하여 회전시키는 것만으로, 마모 롤러비트(31)를 수용한 굴삭 오목부(38)를 제2밀봉재(62)로 둘러싸인 교환밀봉부(40)까지 변위시킴과 동시에, 밀봉체부(37)에 의하여 굴삭 개구부(34)를 폐쇄할 수 있으며, 교환밀봉부(40)의 마모 롤러비트(31)를 비트수용구멍(39)으로부터 빼어내어 새로운 롤러비트(31)를 장전하고, 그 후에 밸브체(35)를 회전해서 새로운 롤러비트(31)를 굴삭 개구부(34)에 대응시키는 것만으로, 용이하고 또한 짧은 시간에 마모 롤러비트(31)를 새로운 롤러비트(31)로 교환할 수 있다.

또한 하우징(33)내에 밸브체(35)를 수용한 간단한 구조로 신뢰성이 높다. 또한 밸브체(35)를 원기둥모양으로 형성함으로써 구체(球體)와 비교하여 충분하게 큰 굴삭반력을, 밸브체(35) 및 하우징(33)을 통하여 확실하게 지지할 수 있다.

또한 제2밀봉재(62)를 슬라이딩 접촉압력이 조절 가능한 튜브 밀봉으로 했기 때문에, 교환시에 교환밀봉부(40)에 출입하는 롤러비트(31) 및 굴삭 오목부(38)가 통과할 때에 제2밀봉재(62)를 감압함으로써, 동반되는 토사 혹은 자갈에 의한 제2밀봉재(62)의 파손을 방지할 수 있으며, 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

또한 비트 지지체(42)의 배니통로(41)로부터 직선모양으로 신장하는 배니배관(45)을 접속함으로써, 롤러비트(31)에 의하여 굴삭된 부서진 돌이 섞인 흙탕물을 폐쇄하지 않고 원활하게 압력실(28A)로 배출할 수 있어, 효과적으로 굴삭할 수 있다. 또한 배니배관(45)에서, 비트교환시에 분리되는 단관(47)의 전후에 제1, 제2게이트 밸브(46A, 46B)를 설치하였기 때문에, 비트교환시에 제1, 제2게이트 밸브(46A, 46B)를 닫아서 단관(47)을 분리함으로써, 흙탕물을 작업공간(29)으로 유입시키지 않고 배니배관(45)을 분리할 수 있어, 마모 롤러비트(31)의 교환을 짧은 시간에 용이하게 할 수 있다.

11 ; 실드 본체
12 ; 압력분리벽
13 ; 선회 베어링
14 ; 선회 링체
16 ; 커터헤드
17 ; 커터 구동장치
18 ; 배토용 스크루 콘베이어
20 ; 중심부재
21 ; 주스포크
22 ; 부스포크
25 ; 토사 유입구
26 ; 고정비트
27 ; 맨홀
29 ; 작업공간
30 ; 비트교환유닛
31 ; 롤러비트
33 ; 하우징
34 ; 굴삭 개구부
35 ; 밸브체
36 ; 밸브 수용실
37 ; 밀봉체부
38 ; 굴삭 오목부
39 ; 비트수용구멍
40 ; 교환밀봉부
41 ; 배니통로
42 ; 비트 지지체
44 ; 디스크 커터
45 ; 배니배관
46a, 46b ; 제1, 제2게이트 밸브
47 ; 단관
48 ; 배출관
51 ; 밸브 회전장치
54 ; 구동 피니언
55 ; 수동핸들
61 ; 제1밀봉재
62 ; 제2밀봉재
63 ; 조압구멍
64 ; 제3밀봉재
65 ; 제4밀봉재
Ｏ ; 실드축심
Ｏａ ; 축
Ｏｂ ; 회전축심

Claims

커터헤드(cutter head) 앞면에 배치된 굴삭비트(掘朔bit)를 굴삭 도중에 상기 커터헤드내에 형성된 작업공간에서 교환하는 실드 굴진기(shield 掘進機)의 굴삭비트 교환장치(掘朔bit 交換裝置)로서,
상기 커터헤드의 앞면에 부착되어서 상기 굴삭비트가 노출되는 굴삭 개구부가 형성된 하우징(housing)과,
상기 하우징에 형성되어서 상기 굴삭 개구부가 통하는 밸브 수용실에, 상기 커터헤드의 앞면과 수직인 축에 대하여 소정의 각도로 경사지는 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치된 밸브체(valve體)와,
상기 밸브체에 상기 굴삭 개구부와 통할 수 있게 형성되어서 상기 굴삭비트를 삽탈(揷脫) 가능하게 수용하는 비트수용구멍과,
상기 밸브 수용실의 앞면에서, 상기 회전축심을 중심으로 하는 상기 굴삭 개구부의 회전위치에서 상기 굴삭 개구부로부터 이간(離間)하여 설치된 교환밀봉부(交換密封部)를
구비하고,
상기 밸브체에,
앞쪽 가장자리 외주부를 따라 형성되어서 상기 굴삭 개구부를 폐쇄가능한 밀봉체부와,
상기 밀봉체부의 일부에 형성된 상기 비트수용구멍의 개구부와,
상기 비트수용구멍의 개구부의 주위에 상기 밀봉체부를 삭제하여 형성되어 상기 굴삭비트의 굴삭단(掘朔端)을 수용하는 굴삭 오목부를
형성하고,
상기 교환밀봉부의 주위에서 상기 하우징과 상기 밸브체의 간극(間隙)을 밀봉하는 교환용 밀봉재를 설치하고,
상기 굴삭비트의 교환시에, 상기 밸브체를 상기 회전축심을 중심으로 하여 회전시켜서 상기 굴삭 오목부의 상기 굴삭비트를 상기 교환밀봉부로 이동시키고, 상기 비트수용구멍으로부터 상기 굴삭비트를 빼어내어 교환하는
것을 특징으로 하는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 교환용 밀봉재를, 그 중공부(中空部)에 공급된 유체압력을 변화시켜서 슬라이딩 접촉압력이 조정 가능한 튜브모양 밀봉재로 하는
것을 특징으로 하는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 굴삭비트를, 비트 지지체(bit 支持體)에 디스크 커터(disc cutter)가 회전하도록 지지된 롤러비트(roller bit)로 하고,
상기 비트 지지체에, 상기 디스크 커터의 주위로부터 상기 비트수용구멍에 있어서 진출 및 후퇴방향을 따르는 배니통로(排泥通路)를 관통(貫通)하여 형성하고,
상기 비트 지지체의 상기 배니통로로부터 상기 작업공간을 통하여 상기 커터헤드의 외면(外面)과 통하는 직선모양의 배니배관(排泥配管)을 접속하고,
상기 배니배관과 접속 및 분리가능한 단관(短管)을 설치함과 아울러, 상기 단관의 입구측 및 출구측의 배관에 차단밸브를 각각 설치한
것을 특징으로 하는 실드 굴진기의 굴삭비트 교환장치.