KR101853742B1

KR101853742B1 - 실드 굴진기의 비트교환방법 및 비트교환장치

Info

Publication number: KR101853742B1
Application number: KR1020157036214A
Authority: KR
Inventors: 미쓰히사 요코야마
Original assignee: 히다치 조센 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2018-05-02
Also published as: SG11201403471UA; KR20160008242A; HK1195352A1; WO2013111359A1; US9222357B2; CN103987921B; JP2013151784A; US20140357461A1; JP5889645B2; KR20140085592A; CN103987921A

Abstract

회전 밸브(38)의 슬라이딩 간격에 있어서의 밀봉성을 향상시켜서, 롤러비트(31)의 교환시에 회전 밸브(38)를 원활하게 회전시킨다.
주 커터 스포크(21)의 전면에 개구되어 형성된 개구부(34)의 뒷부분에 밸브 수용부(35)를 형성하고, 이 밸브 수용부(35)에 회전체인 회전 밸브(39)을 회전하도록 배치하고, 롤러비트(31)를 내장한 비트 케이스(41)를, 회전 밸브(38)에 형성된 착탈 통로(39)로부터 비트 수용부(34)로 돌출 이동하여 코터(cotter) 부재(38)에 의하여 고정해 굴삭반력을 지지시킨다.
이에 따라 회전 밸브(39)의 슬라이딩 간격을 비트 수용부(34)과 밸브 수용부(35)과에 배치하여 비트 케이스(41)에 의하여 덮는다.

Description

실드 굴진기의 비트교환방법 및 비트교환장치{BIT EXCHANGE METHOD AND BIT EXCHANGE DEVICE FOR SHIELD TUNNELING MACHINE}

본 발명은, 막장붕괴토압(coalface崩壞土壓)을 지지하면서 지반(地盤)을 굴삭하여 터널(tunnel)을 형성하는 토압식 실드 굴진기(土壓式 shield 掘進機)에 있어서, 굴삭중에 굴삭에 의하여 마모된 커터비트(cutter bit)나 롤러비트(roller bit) 등의 굴삭비트를, 커터헤드(cutter head)내에 있어서 대기압(大氣壓)으로 유지된 작업공간에서 교환 가능한 비트교환방법(bit交換方法) 및 비트교환장치(bit交換裝置)에 관한 것이다.

커터헤드내에 형성된 작업공간에서 롤러비트를 교환하는 비트교환장치로서 예를 들면 특허문헌1 및 특허문헌2가 있다. 이들 2개의 비트교환장치는 커터 스포크(cutter spoke)의 전면(前面)에 개구부(開口部)를 구비하는 회전체(回轉體)를 배치하고, 이 회전체의 개구부에 롤러비트를 배치하고 있다. 그리고 커터의 교환시에는 상기 회전체를 90° 또는 180° 회전시켜서, 회전체의 개구부를 측면(側面)측 또는 배면(背面)측의 교환용 개구부와 대면(對面)시킨다. 그리고 롤러비트를 개구부로부터 교환용 개구부를 통하여 작업공간으로 뽑아내어 비트를 교환하도록 구성되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 특허 제3139749호 특허문헌2 : 일본국 특허 제4163965호

그러나 상기의 종래 문헌에서는, 커터헤드(커터 스포크)의 전면에 회전체가 배치되어 있다. 그리고 이 회전체와 이 회전체를 지지하는 지지부재(支持部材) 사이의 슬라이딩 간격(sliding 間隔)이, 전면을 향하여 노출되어 있다. 이 때문에 굴삭시의 흙탕물 압력이 상기 슬라이딩 간격에 직접 부하됨과 아울러 자갈 등의 파편이 상기 슬라이딩 간격에 삽입될 우려가 있다. 이에 따라 상기 슬라이딩 간격에 설치된 밀봉재(密封材)가 파손되거나 또는 회전체의 회전이 저해될 우려가 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하여, 슬라이딩 간격에 있어서의 밀봉성을 향상시켜서 흙탕물의 침입을 방지할 수 있는 굴삭기의 비트교환방법 및 비트교환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항1에 기재되어 있는 발명은,

실드 본체의 앞 부분에 커터헤드를 실드축심을 중심으로 하여 회전하도록 지지함과 아울러 상기 커터헤드의 전면에 굴삭비트를 배치하고, 상기 커터헤드내에 설치된 작업공간에서 마모된 상기 굴삭비트를 교환하는 실드 굴진기의 비트교환방법으로서,

상기 굴삭비트를, 상기 커터헤드의 전면판으로부터 개구부를 통하여 전방으로 돌출된 굴삭위치로부터, 상기 전면판의 배면측에서 비트 수용 케이스내의 지지통에 형성된 진퇴구멍으로 후퇴시킴과 아울러, 상기 굴삭비트로부터 충전재를 상기 굴삭비트가 후퇴된 후퇴공간에 충전하고,

상기 비트 수용 케이스내에서 상기 전면판과 상기 지지통의 개구면과의 사이에 형성된 개폐공간에, 게이트판을 폐쇄동작시켜서 상기 지지통의 상기 개구면을 덮고,

상기 진퇴구멍에서 상기 게이트판과 상기 굴삭비트 사이에 충전된 상기 충전재를 배출하여 감압함으로써, 상기 게이트판을 전면으로부터 가압하는 막장붕괴토압과 상기 게이트판 배면의 감압된 압력과의 압력차이를 이용하여, 상기 게이트판을 상기 지지통의 전면에서 상기 진퇴구멍 주위로 압접시켜서, 상기 진퇴구멍 주위와 상기 게이트판 사이에 끼워진 밀봉재를 가압하여 상기 진퇴구멍을 밀폐하는 것이다.

청구항2에 기재되어 있는 발명은, 청구항1에 기재되어 있는 방법에 있어서,

상기 지지통의 개구면을 폐쇄한 후에, 상기 압력차이와 함께, 상기 게이트판을 후방으로 가압 또는 후퇴 구동하여 상기 밀봉재를 압축하는 것이다.

청구항3에 기재되어 있는 발명은,

실드 본체의 앞 부분에 커터헤드를 실드축심을 중심으로 하여 회전하도록 지지함과 아울러 상기 커터헤드의 전면에 굴삭비트를 배치하고, 상기 커터헤드내에 설치된 작업공간에서 마모된 상기 굴삭비트를 교환하는 실드 굴진기의 비트교환장치로서,

상기 커터헤드의 전면판에 형성된 개구부의 배면에서 상기 작업공간에, 상기 개구부를 덮음과 아울러 배면에 상기 굴삭비트가 출입 가능한 삽탈구가 형성된 비트 수용 케이스를 설치하고,

상기 비트 수용 케이스에,

상기 전면판의 개구부 사이에 개폐공간을 두고 배치되어, 상기 굴삭비트를 진퇴축심 방향을 따라 진출 및 후퇴하도록 지지하는 진퇴구멍을 구비하는 지지통과,

상기 전면판의 개구부로부터 전방으로 돌출되는 굴삭위치에서, 상기 굴삭비트를 상기 진퇴구멍내에 고정 가능한 비트 고정구와,

상기 개폐공간으로 이동 가능하고 상기 진퇴구멍을 개폐 가능한 게이트판과,

상기 게이트판과 상기 지지통 전면에서 상기 진퇴구멍 주위의 사이에 끼위진 지수 밀봉재와,

상기 굴삭비트에 형성되어 충전재를 상기 굴삭비트의 전방에 공급 가능한 연통구멍을 구비하고,

상기 굴삭비트를 상기 굴삭위치로부터 상기 지지통내에 후퇴시킴과 동시에, 상기 굴삭비트의 상기 연통구멍으로부터 상기 굴삭비트 전방의 후퇴공간에 상기 충전재를 충전하고, 상기 게이트판에 의하여 상기 진퇴구멍을 폐쇄한 후에, 상기 진퇴구멍내에서 상기 게이트판과 상기 굴삭비트 사이의 상기 충전재를 상기 연통구멍으로부터 배출하여 감압하고, 상기 게이트판 전면의 막장붕괴토압과 상기 게이트판 배면의 감압된 압력과의 압력차이에 의하여, 상기 게이트판을 상기 지지통의 전면에 가압하여 상기 지수 밀봉재를 가압해서 상기 진퇴구멍을 밀폐하도록 구성된 것이다.

청구항4에 기재되어 있는 발명은, 청구항3에 기재되어 있는 구성에 있어서,

상기 지지통의 전면과 상기 게이트판을, 상기 개폐공간의 후방에서 상기 진퇴축심과 직교하는 개폐축을 중심으로 하는 원호면에 각각 형성하고,

상기 개폐축 방향의 양측부의 적어도 일방에, 상기 개폐축을 통하여 상기 게이트판을 회전하도록 지지하는 베어링체를 설치하고,

상기 베어링체를 상기 진퇴축심 방향으로 이동하도록 안내하는 가동지지기구를 설치한 것이다.

청구항5에 기재되어 있는 발명은, 청구항4에 기재되어 있는 구성에 있어서,

상기 베어링체를 상기 진퇴축심을 따라 후방으로 가압하는 가압지지기구 또는 상기 베어링체를 상기 진퇴축심 방향으로 구동하는 구동지지기구를 설치한 것이다.

청구항6에 기재되어 있는 발명은 청구항3 내지 5중의 어느 하나에 기재된 구성에 있어서,

상기 굴삭비트는, 디스크 커터가 비트홀더에 회전하도록 지지된 롤러비트로서,

상기 비트홀더에 형성된 상기 연통구멍에, 상기 롤러비트에 의하여 굴삭된 토사를 배출하는 배니관과, 충전재를 공급·배출 가능한 충전재 급배관이 각각 선택 가능하게 접속된 것이다.

청구항1에 기재되어 있는 발명에 의하면, 굴삭비트의 후퇴공간에 충전재를 충전함으로써 토사나 흙탕물이 개구부로부터 비트 수용 케이스내로 침입하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한 게이트판에 의하여 지지통 전면에서 진퇴구멍의 개구면을 폐쇄한 후에, 상기 진퇴구멍내에서 상기 게이트판과 상기 굴삭비트 사이에 충전된 충전재를 배출하여 대기압으로 감압한다. 그리고 상기 게이트판 전면의 막장붕괴토압과 상기 게이트판 후면의 대기압과의 압력차이에 의하여, 상기 게이트판을 상기 지지통 전면에서 상기 주위에 가압하여 지수 밀봉재를 압축한다. 이에 따라 상기 지지통의 개구면을 효과적으로 밀봉시킬 수 있다. 또한 상기 게이트판의 개폐시에, 상기 게이트판과 상기 지수 밀봉재를 비접촉이나 가벼운 접촉으로 개폐할 수 있어, 상기 지수 밀봉재의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 게이트판의 개폐동력이 작아도 된다.

청구항2의 발명에 의하면, 게이트판을 지지통의 개구면에 가압함으로써 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이가 작은 경우에도, 확실한 밀봉성능을 유지할 수 있다.

청구항3의 발명에 의하면, 굴삭비트를 후퇴시킨 후퇴공간에 충전재를 주입하기 때문에 개구부로부터 비트 수용 케이스내로 토사나 흙탕물이 침입하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한 게이트판에 의하여 지지통 전면에서 진퇴구멍의 개구면을 폐쇄한 후에, 상기 진퇴구멍내에서 게이트판과 굴삭비트 사이에 충전된 충전재를 연통구멍으로부터 배출하여 공간부를 대기압으로 감압함으로써, 상기 게이트판의 전면에 부하되는 막장붕괴토압과 상기 게이트판의 후면에 부하되는 대기압과의 압력차이에 의하여, 상기 게이트판을 상기 지지통의 전면에 가압하여 지수 밀봉재를 압축하고, 상기 지지통의 개구면을 효과적으로 밀봉할 수 있다. 또한 상기 게이트판의 개폐시에, 상기 게이트판과 상기 지수 밀봉재를 비접촉이나 가벼운 접촉으로 개폐할 수 있기 때문에, 지수 밀봉재의 손상을 미연에 방지할 수 있으며 또한 게이트판의 개폐동력이 작아도 된다.

청구항4에 기재되어 있는 발명에 의하면, 상기 지지통의 개구면과 상기 게이트판을 원호면으로 함으로써 상기 게이트판을 개폐축을 중심으로 회전시켜 개폐할 수 있어, 전체를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또한 가동지지기구에 의하여 상기 개폐축을 지지하는 베어링체를 진퇴축심(進退軸心)을 따라 전후방향으로 이동하도록 지지함으로써, 압력차이를 효과적으로 작용시켜 상기 게이트판에 의하여 상기 지지통의 개구면을 밀폐할 수 있다.

청구항5에 기재되어 있는 발명에 의하면, 가압지지기구 또는 구동지지기구에 의한 가압력과 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여, 상기 게이트판을 상기 지지통의 전면에 가압하는 것이 가능하기 때문에, 상기 지수 밀봉재를 더 효과적으로 압축하여 밀봉할 수 있다. 또한 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이가 작은 경우에도, 상기 가압지지기구 또는 상기 구동지지기구에 의한 가압력에 의하여 상기 지수 밀봉재를 압축하여 상기 지지통의 전면을 효과적으로 밀봉할 수 있다.

청구항6에 기재되어 있는 발명에 의하면, 롤러비트에 의한 경질지반(硬質地盤)의 굴삭시이더라도 작업공간에서 마모된 디스크 커터를 용이하게 교환할 수 있다. 그리고 상기 롤러비트의 비트홀더에 형성된 상기 연통구멍에 배니관(排泥管)을 접속했기 때문에 굴삭된 토사의 배출을 원활하게 할 수 있음과 아울러, 충전재 급배관(充塡材給排管)이 접속됨으로써 충전재를 후퇴공간에 효과적으로 공급하여 충전할 수 있다.

[도1] 본 발명에 관한 실드 굴진기의 비트교환유닛의 실시예를 나타내고, 주스포크의 종단면도이다.
[도2] 상기 비트교환유닛을 나타내는 주스포크의 횡단면도이다.
[도3A] 상기 비트교환유닛의 정면도이다.
[도3B] 상기 비트교환유닛의 배면도이다.
[도4] 도1에 나타내는 Ａ부의 확대도이다.
[도5] 지수 밀봉재를 나타내는 확대 횡단면도이다.
[도6] 게이트 가동수단을 구성하는 가동지지기구의 설명도이다.
[도7] 게이트 가동수단을 구성하는 가압지지기구를 나타내는 설명도이다.
[도8A] 게이트 가동수단을 구성하는 구동지지기구의 일례인 나사 잭 구조를 나타내는 측면부분 단면도이다.
[도8B] 게이트 가동수단을 구성하는 구동지지기구의 일례인 실린더 구조를 나타내는 측면도이다.
[도8C] 게이트 가동수단을 구성하는 구동지지기구의 일례인 편심축 구조를 나타내는 측면도이다.
[도9] 비트교환순서에 있어서 비트후퇴상태를 설명하는 측면에서 볼 때의 단면도이다.
[도10] 비트교환순서에 있어서 지지통 폐쇄상태를 설명하는 측면에서 볼 때의 단면도이다.
[도11] 실드 굴진기의 전체 정면도이다.
[도12] 실드 굴진기의 전체 종단면도이다.

[실시예1]

이하에서는, 본 발명에 관한 실드 굴진기(shield 掘進機)의 비트교환장치(bit交換裝置)의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

(실드 굴진기)

이 실드 굴진기는, 도12에 나타나 있는 바와 같이 원통형의 실드 본체(shield 本體)(11)의 앞 부분에 압력분리벽(壓力分離壁)(12)이 설치되고, 이 압력분리벽(12)의 앞 부분에 막장붕괴토압(coalface崩壞土壓)을 지지하는 압력실(壓力室)(19A)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 지지되어 있다. 이 선회 링체(14)로부터 전방(前方)으로 돌출된 복수의 지지다리(15)에, 압력실(19A)의 전면(前面)을 덮는 원형의 커터헤드(cutter head)(16)가 지지되어 있다. 압력분리벽(12)의 후방(後方)의 대기실(待機室)(19B)에, 이 커터헤드(16)를 회전하도록 구동하는 커터구동장치(cutter 驅動裝置)(17)가 설치되어 있다. 이 커터구동장치(17)는, 선회 링체(14)의 배면(背面)에 설치된 링기어(ring gear)(17a)와, 이 링기어(17a)와 맞물리는 복수의 구동 피니언(驅動 pinion)(17b)과, 상기 구동 피니언(17b)을 각각 회전하도록 구동하는 회전구동장치(유압식 또는 전동식 모터)(17c)로 구성되어 있다. 또한 이 압력분리벽(12)에 배토용 스크루 콘베이어(排土用 screw conveyor)(18)가 관통되어 설치되고, 이 배토용 스크루 콘베이어(18)에 의하여, 커터헤드(16)에 의하여 굴삭된 토사(土砂)를 막장붕괴토압을 지지하면서 압력실(19A)로부터 대기실(19B)로 배출시킨다.

(커터헤드)

도11에 나타나 있는 바와 같이 커터헤드(16)는, 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)의 사이에서 반경방향으로 연장되는 복수의 부스포크(副spoke)(22)와, 실드축심(Ｏ)을 중심으로 하는 원호방향(圓弧方向)으로 설치되어 주스포크(21) 및 부스포크(22)를 연결하는 중간링(中間ring)(23) 및 외주링(外周ring)(24)을 구비하고, 이들 부재(21∼24) 사이에 토사 유입구(土砂流入口)(25)가 형성되어 있다.

그리고 주스포크(21)의 앞 부분에, 본 발명에 관한 복수의 비트교환유닛(bit交換unit)(비트교환장치)(30)과, 고정식(固定式)의 커터비트(cutter bit)(32)가 교대로 배열되어 있다. 각 비트교환유닛(30)에는 롤러비트(roller bit)(굴삭비트)(31)가 각각 설치되어 있다. 또한 중심부재(20)나 부스포크(22)의 전면 및 측면(側面), 주스포크(21)의 전면에, 복수의 고정비트(固定bit)(26)가 각각 설치되어 있다.

도12에 나타나 있는 바와 같이 상기 중심부재(20)의 배면측에, 작업원이 출입 가능한 맨홀(manhole)(27)이 형성되어 있다. 이 맨홀(27)은, 압력분리벽(12)을 관통하여 대기실(19Ｂ)측으로부터 출입할 수 있도록 통하게 되어 있다. 또한 각 주스포크(21)의 배면측에, 작업원이 들어가서 비트교환작업이 가능한 대기압(大氣壓)의 작업공간(28)이 형성되어 있다. 그리고 상기 맨홀(27)로부터 작업공간(28)으로 작업원이 왕래할 수 있도록 통하게 되어, 굴삭 도중에 마모된 롤러비트(31)를 작업공간(28)에서 교환할 수 있다.

(비트교환유닛)

도1∼도3A, 도3B에 나타나 있는 바와 같이 비트교환유닛(30)은, 주스포크(21)의 전면판(前面板)(21F)의 절단부분에 배치된 유닛 전면판(unit 前面板)(전면판)(33)에, 굴삭위치의 롤러비트(31)가 돌출되는 개구부(開口部)(34)가 형성되어 있다. 그리고 유닛 전면판(33)의 배면측에, 개구부(34) 주위로부터 작업공간(28)측으로 비트 수용 케이스(bit 收容 case)(35)가 부착되어 있다. 이 비트 수용 케이스(35)는, 유닛 전면판(33)에 고정된 좌측면판(35L), 우측면판(35R), 천장면판(35U), 바닥면판(35D) 및 배면판(35B)으로 이루어지는 상자모양으로 형성되고, 전면측의 개구부(34)와 후술하는 배면측의 삽탈구(揷脫口)(36) 이외에는 밀폐되어 있다. 또한 배면판(35B)은 바닥부 가까이에서 상하(上下)로 2분할되어 있으며, 상기 2분할된 하부(下部)가 유닛 전면판(33)에 고정된 고정부(35Ｂａ)이며, 상기 2분할된 상부(上部)가 고정부(固定部)(35Ｂａ)로부터 분리가능한 분리부(分離部)(35Ｂｂ)이다. 이들 고정부(35Ｂａ)와 분리부(35Ｂｂ) 사이에 롤러비트(31)가 삽탈 가능한 삽탈구(36)가 형성되어 있다.

또한 비트 수용 케이스(35)내에, 유닛 전면판(33)의 개구부(34)의 후방에 지지통(支持筒)(37)이 설치되어 있다. 그리고 이 지지통(37)에, 진퇴구멍(37a)이 예를 들면 실드축심(Ｏ)과 평행한 진퇴축심(進退軸心)(Ｏａ)을 따라 형성되어 있으며, 이 진퇴구멍(37a)에 롤러비트(31)가 전후방향으로 진출 및 후퇴 가능하게 지지된다. 또한 비트 수용 케이스(35)내에, 지지통(37)과 유닛 전면판(33) 사이에 게이트판(gate板)(51)이 이동 가능한 개폐공간(38)이 형성되어 있다. 또한 지지통(37)의 상부에, 게이트판(51)을 수용 가능한 게이트 수용공간(39)이 형성되어 있다. 또한 지지통(37)에, 개폐공간(38)과 면(面)하는 전면에 게이트판(51)에 의하여 진퇴구멍(37a)이 개폐되는 개구면(開口面)(37b)이 형성되어 있다. 이 개구면(37b) 및 게이트판(51)은, 지지통(37)의 후방위치에서 진퇴축심(Ｏａ)과 직교하는 커터헤드(16)의 접선방향(接線方向)의 개폐축심(開閉軸心)(Ｏｂ)을 중심으로 하는 원호면상(圓弧面狀)으로 각각 형성되어 있다. 상기 롤러비트(31)는, 비트홀더(bit holder)(42)가 대략 타원 + 직사각형의 원통형 단면으로 형성되고, 이 비트홀더(42)의 앞 부분에 전후방향을 따라 배니공간(排泥空間)(41)이 형성되어 있다. 이 배니공간(41)의 앞 부분에, 날이 2매인 디스크 커터(disc cutter)(44)가 단축지름방향의 지축(支軸)(43)을 통하여 회전하도록 지지되어 있다.

또한 유닛 전면판(33)의 개구부(34)의 내주면(內周面)에, 비트 밀봉재(bit 密封材)(45A)가 장착 홈(裝着 groove)을 통하여 장착되어 있다. 또한 비트홀더(42)의 중간부의 외주(外周)에, 비트 밀봉재(45B)가 장착 홈을 통하여 장착되어 있다.

(비트 고정구(bit 固定具))

또한 도1, 도4에 나타나 있는 바와 같이 비트 수용 케이스(35)의 뒷부분에, 굴삭위치에서 비트홀더(42)를 고정하고 또한 교환시에 해제 가능한 복수의 비트 고정구(46)가 설치되어 있다. 이들 비트 고정구(46)는 비트 수용 케이스(35)와 비트홀더(42)에, 블록 결합부(block 結合部)(48)와 이 블록 결합부(48)에 결합되는 고정부재(固定部材)(47)를 구비하고 있다. 상기 블록 결합부(48)에는, 비트 수용 케이스(35)의 배면에서 상하의 장변부(長邊部)에, 전후로 대략 90°를 이루는 경사 단면(傾斜端面)(48a) 및 경사 지지면(傾斜支持面)(48b)으로 이루어지는 뿔 모양의 홈(groove)이 형성되어 있다. 그리고 지지통(37)의 배면부에 경사 단면(48a)과 대략 90°를 이루어 형성된 경사 수면(傾斜受面)(48c)이 구성되어 있다. 또한 상기 고정부재(47)에는, 지지통(37)에 비트 수용 케이스(35)의 길이방향으로 형성된 지지구멍(35a)에 장착되는 축형 너트(軸刑 nut;barrel nut)(47a)와, 이 축형 너트(47a)의 암나사 구멍에 착탈, 체결이 가능한 고정 볼트(固定 bolt)(47b)와, 블록 결합부(48)에 결합되는 직육면체 모양의 엣지 블록(edge block)(47c)이 구비되어 있다. 그리고 엣지 블록(47c)에 고정 볼트(47b)가 결합되는 관통구멍(47d)이 형성되어 있다. 따라서 엣지 블록(47c)을 블록 결합부(48)에 결합한다. 그리고 고정 볼트(47b)를 관통구멍(47d)으로부터 축형 너트(47a)의 암나사 구멍에 장착하고 체결하여, 엣지 블록(47c)에 의하여 경사 단면(48a) 및 경사 수면(48c)을 각각 가압(加壓)한다. 이에 따라 고정부재(47)에 의하여 비트홀더(42)를 통하여 디스크 커터(44)를 주스포크(21)에 견고하게 고정시킬 수 있다. 이때에 롤러비트(31)의 굴삭반력(掘削反力)은, 경사 수면(48c)으로부터 경사 지지면(48b)에 전달되어 비트 수용 케이스(35)에 지지된다.

(게이트 개폐장치)

비트 수용 케이스(35)내에는, 지지통(37)의 개구면(37b)을 개폐 가능한 게이트판(51)을 구비하는 게이트 개폐장치(50)가 설치되어 있다. 이 게이트 개폐장치(50)는, 게이트판(51)과, 전동(電動) 또는 유압식(油壓式) 혹은 수동식(手動式)의 회전공구를 사용하여 게이트판(51)을 개폐동작 가능한 개폐축(開閉軸)(52)과, 게이트판(51)에 의하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 밀폐 가능한 게이트 밀봉수단(gate 密封手段)을 구비하고 있다.

게이트판(51)에는, 좌우의 원호변(圓弧邊)으로부터 개폐축심(Ｏｂ)으로 신장하는 부채 모양의 연결판(53)이 부착되어 있다. 이들 연결판(53)의 고정단부(固定端部)가 개폐축(52)에 고정되어 있으며, 이 개폐축(52)은, 좌우 측면판(35R, 35L)에 각각 회전하도록 관통되어 지지되어 있다. 따라서 회전공구를 사용하여 개폐축(52)을 회전시킴으로써, 게이트 수용공간(39)내의 개방위치와 개폐공간(38)내의 폐쇄위치 사이에서 게이트판(51)을 회전시켜 개구면(37b)의 진퇴구멍(37a)을 개폐할 수 있다.

게이트판(51)의 내면에, 폐쇄위치에서 개구면(37b)과의 간격을 밀봉하는 지수 밀봉재(止水密封材)(40)가 전 주위에 걸쳐 설치되어 있다. 이 지수 밀봉재(40)는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 예를 들면 단면이 대략 오각형인 특수한 Ｏ링(Ｏ-ring)이 사용되고 있으며, 이 Ｏ링은, 수납홈에 결합되는 직사각형 단면의 장착부(40a)와, 장착부(40a)로부터 돌출되는 산(山) 형상의 단면의 슬라이딩부(40b)를 구비하고 있다. 물론 이 지수 밀봉재(40)를 개구면(37b)의 진퇴구멍(37a) 주위를 따라 설치하더라도 좋다.

또한 이들 지수 밀봉재(40) 및 상기 비트 밀봉재(45A, 45B) 중에서, 지수 밀봉재(40) 및 비트 밀봉재(45B)는 대기압의 작업공간(28)측에서 교환할 수 있다. 즉 지수 밀봉재(40)를 교환하는 경우에, 배면판(35B)의 분리부(35Ｂｂ)를 떼어내고, 개폐축(52)을 분리하여 게이트판(51)을 작업공간(28)측으로 꺼낼 수 있다. 이에 따라 파손된 지수 밀봉재(40)를 교환할 수 있다. 또한 비트 밀봉재(45B)를 교환하는 경우에, 비트홀더(42)를 뽑아내어 롤러비트(31)를 교환할 때에 파손된 비트 밀봉재(45B)를 교환할 수 있다. 이와 같이 만일 굴삭중에 지수 밀봉재(40)나 비트 밀봉재(45B)가 파손되는 경우가 있더라도, 작업공간(28)에서 교환할 수 있어서 지수성(止水性)을 확보할 수 있기 때문에, 비트교환유닛(30)의 신뢰성이 향상된다.

롤러비트(31)에는, 디스크 커터(44)에 의하여 굴삭된 토사를 배출하는 배니관(排泥管)(55)이 비트홀더(42)에 접속되어 있다. 비트홀더(42)에는, 배니공간(41)과 통하는 연통구멍(57A)이 비트홀더(42)를 관통하도록 형성되어 있다. 배니관(55)은 상기 연통구멍(57A)의 배면측에 접속된다. 그리고 배니관(55)은, 작업공간(28)내를 진퇴축심(Ｏａ)을 따라 신장하여 주스포크(21)의 배면판(背面板)(21R)을 관통하여 압력실(19A)로 개구되어 있다. 이 배니관(55)은, 연통구멍(57A)에 접속되는 제1배니 밸브(56A) 및 분리용 플랜지(分離用flange)와, 배면판(21R)의 관통부(貫通部)에 접속되는 제2배니 밸브(56B) 및 분리용 플랜지와, 2개의 상기 분리용 플랜지 사이에 분리 가능하게 접속된 배니관 본체(55a)로 구성되어 있다. 따라서 비트교환시에 2개의 분리용 플랜지를 각각 분리하여 배니관 본체(55a)를 떼어낼 수 있다.

또한 비트홀더(42)의 배면에, 배니공간(41)과 통하게 된 2개의 연통구멍(57B, 57C)이 형성되어 있다. 그리고 이들 연통구멍(57B, 57C)에 개폐 밸브(58A, 58B)가 각각 장착되어 있다. 또한 이들 개폐 밸브(58A, 58B)에, 충전재 공급관(充塡材供給管)(충전재 급배관(充塡材給排管))(59A), 충전재 배출관(充塡材排出管)(충전재 급배관)(59B), 세정수 공급관(洗淨水供給管)(59C), 세정수 배출관(59D)(충전재 배출관(59B)과 겸용되는 경우도 있다)이 각각 선택적으로 접속되어, 충전재나 세정수의 공급, 배출을 한다.

(게이트 밀봉수단)

상기 게이트 밀봉수단은, 전방으로부터 게이트판(51)을 가압하는 막장붕괴토압(굴삭지반압(掘削地盤壓))과 대기압(작업공간(28)내의 기압)과의 압력차이를 이용하여 게이트판(51)을 가압하여 밀봉하는 것이다. 기본적으로는 후술하는 (Ａ)에 설명하는 바와 같이, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이만을 이용하는 가동지지기구(可動支持機構)(61)에 의하여 된다. 그러나 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이가 작아 밀봉성능이 저하되는 경우를 대비하여, 개폐축(52)을 통하여 게이트판(51)을 진퇴축심(Ｏａ) 방향으로 후퇴시켜서 지수 밀봉재(40)를 압축하는 게이트 밀봉보조수단이 설치되어 있다. 이 게이트 밀봉보조수단으로서, 후술하는 (Ｂ)에서 설명하는 바와 같이 개폐축(52)을 후방으로 가압하는 가압지지기구(加壓支持機構)(62)와, 후술하는 (Ｃ)∼(E)에서 설명하는 바와 같이 기계적인 구동력(驅動力)을 이용하여 개폐축(52)을 후방으로 구동하는 제1∼제3구동지지기구(63A∼63C)가 있으며, 후술하는 (Ｂ)∼∼(E)로부터 선택된다.

이하에서는 가동지지기구(61), 가압지지기구(62) 및 제1∼제3구동지지기구(63A∼63C)를 도6∼도8C를 참조하여 설명한다. 또 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

(A) 가동지지기구(61)에는, 도6에 나타나 있는 바와 같이 좌우 한 쌍의 개폐축(52)을 각각 회전하도록 지지하는 베어링체(bearing體)(64)와, 이들 베어링체(64)를 진퇴축심(Ｏａ) 방향으로 소정의 범위에서 이동시킬 수 있도록 지지하는 베어링 가이드 프레임(bearing guide frame)(65)이 구비되어 있다. 상기 베어링 가이드 프레임(65)의 가이드 공간내에, 상변부(上邊部)와 하변부(下邊部)를 따라 가이드 레일(guide rail)(65a)이 설치되고, 이들 상하의 가이드 레일(65a)을 따라 베어링체(64)가 전후방향으로 이동하도록 안내되어 있다.

따라서 비트교환시에, 롤러비트(31)를 진퇴구멍(37a)으로 후퇴시킴과 아울러, 충전재 공급관(59A)으로부터 연통구멍(57B)을 통하여 롤러비트(31)의 후퇴공간(개폐공간(38) 및 게이트수용공간(39)을 포함한다)에 충전재를 주입한다. 그리고 수동 또는 회전공구 등을 사용하여 개폐축(52)을 회전시켜서, 게이트판(51)을 개방위치로부터 폐쇄위치로 폐쇄동작시켜 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 닫는다. 그 후에 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이에 충전된 충전재를 연통구멍(57C)을 통하여 충전재 배출관(59B)에 의하여 배출하여, 작업공간(28)의 대기압측과 통하게 한다. 이에 따라 충전재가 잔존하는 게이트판(51)의 전면측은 막장붕괴토압을 받아서 고압(高壓)이며, 충전재가 배출된 게이트판(51)의 후면측의 연통구멍(57C)은 작업공간(28)과 통하게 되어 대기압이 된다. 이 때문에 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여 게이트판(51)이 가압되어서, 개폐축(52)이 베어링체(64) 및 베어링 가이드 프레임(65)을 통하여 진퇴축심(Ｏａ) 방향의 후방으로 변위되고, 게이트판(51)이 개구면(37b)에 눌리어짐으로써 지수 밀봉재(40)가 압축되어 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)이 밀봉된다.

(B) 도7에 나타나 있는 바와 같이 가압지지기구(62)에는, 가동지지기구(61)의 베어링체(64)를, 진퇴축심(Ｏａ)을 따라 후방으로 가압하는 압축 코일스프링(壓縮 coil spring)(67A) 또는 인장 코일스프링(引張 coil spring)(67B)이 설치되어 있다. 또한 게이트판(51)의 개폐 동작시에 코일스프링(67A, 67B)의 가압력(加壓力)이 베어링체(64)에 가해지는 것을 방지하기 위하여, 베어링 가이드 프레임(65)에 베어링체(64)의 후퇴를 제한하는 나사축(68a)을 구비하는 나사축식(screw軸式)의 개폐축 고정구(開閉軸固定具)(68)가 설치되어 있다.

따라서 개폐축 고정구(68)에 의하여, 게이트판(51)의 지수 밀봉재(40)가 지지통(37)의 개구면(37b)에 접촉하지 않는 위치에 지지된다. 그리고 회전공구에 의하여 게이트판(51)을 폐쇄위치로 폐쇄동작시켜 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 닫는다. 그 후에 충전재 배출관(59B)에 의하여 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이에 충전된 충전재를 배출하고, 충전재가 배출된 게이트판(51)의 후면측의 진퇴구멍(37a)내를 작업공간(28)과 통하게 하여 감압함으로써 대기압으로 되게 한다. 동시에 또는 그 후에 개폐축 고정구(68)를 후퇴하여 개방함으로써, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이와 압축 코일스프링(67A)(또는 인장 코일스프링(67B))의 가압력에 의하여 게이트판(51)이 개구면(37b)에 눌리어진다. 그리고 지수 밀봉재(40)가 압축되어 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)이 효과적으로 밀봉된다.

(C) 도8A에 나타나 있는 바와 같이 제1구동지지기구(63A)는, 가동지지기구(61)의 베어링체(64)에, 게이트판(51)을 진퇴축심(Ｏａ) 방향으로 소정의 범위에서 구동하는 수동식(또는 전동식, 유압식이더라도 가능)의 잭장치(jack裝置)(69)를 설치한 것이다. 따라서 게이트판(51)을 폐쇄위치까지 폐쇄동작시킨 후에, 잭장치(69)에 의하여 베어링체(64)를 후방으로 이동시켜서 게이트판(51)을 개구면(37b)에 가압한다. 동시에 충전재 배출관(59B)에 의하여 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이에 충전된 충전재를 배출하여 게이트판(51)의 후면측의 진퇴구멍(37a)내를 대기압으로 되게 한다. 이에 따라 잭장치(69)에 의한 게이트판(51)의 가압 압력과, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여 폐쇄위치의 게이트판(51)이 개구면(37b)에 눌리어지고, 지수 밀봉재(40)에 의하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉할 수 있다.

(D) 도8B에 나타나 있는 바와 같이 제2구동지지기구(63B)는, 가동지지기구(61)의 베어링체(64)에, 게이트판(51)을 진퇴축심(Ｏａ) 방향으로 소정의 범위에서 구동하는 유압식의 밀폐용 실린더(密閉用 cylinder)(70)를 연결한 것이다. 이에 따라 가동지지기구(61)에 의한 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이와, 밀폐용 실린더(70)에 의한 가압력을 이용하여 폐쇄위치의 게이트판(51)이 개구면(37b)에 눌리어지고, 지수 밀봉재(40)가 압축되어 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)이 효과적으로 밀봉된다.

(E) 도8C에 나타나 있는 바와 같이 제3구동지지기구(63C)는, 게이트판(51)을 진퇴축심(Ｏａ) 방향으로 소정의 범위에서 이동 가능한 편심식 변위장치(偏心式變位裝置)(71)를 설치한 것이다.

이 편심식 변위장치(71)는, 외부회전체(73)를 비트 수용 케이스(35)에 부착된 외주 베어링체(72)에 회전하도록 지지시킨다. 또한 외부회전체(73)의 회전축심(Ｏｃ)으로부터 편심량(Δd)만큼 편심된 위치에, 개폐축(52)을 회전하도록 지지하는 베어링체(64)를 설치한다. 또한 외부회전체(73)를 소정의 범위에서 회전하도록 구동하기 위하여 예를 들면 수동식의 베벨 기어 장치(bevel gear 裝置)(74)가 배치된다. 따라서 개폐축(52)을 통하여 게이트판(51)을 개방위치로부터 개구면(37b)을 덮는 폐쇄위치까지 폐쇄동작시킨 후에, 베벨 기어장치(74)를 구동하여 외부회전체(73)를 화살표 방향으로 회전하도록 구동하여, 베어링체(64)를 후방으로 소정의 거리(Ｌｂ)만큼 후퇴시킴으로써, 게이트판(51)을 개구면(37b)에 가압할 수 있다. 또한 충전재 배출관(59B)으로부터 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이에 충전된 충전재를 배출하여 작업공간(28)과 통하게 하여, 충전재가 배출된 연통구멍(57C)을 대기압으로 되게 한다. 이에 따라 편심식 변위장치(71)에 의한 게이트판(51)의 가압 압력과, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이를 이용하여 폐쇄위치의 게이트판(51)을 개구면(37b)에 가압하고, 지수 밀봉재(40)에 의하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉할 수 있다.

(교환동작)

다음에 가압지지기구(62)에 수동식의 잭장치(69)를 구비한 비트교환유닛(30)의 교환동작을 설명한다.

(1) 커터헤드(16)의 회전을 정지하고, 작업공간(28)으로 작업원이 들어 가서 마모된 롤러비트(31)의 배면까지 이동한다. 그리고 충전재 공급관(59A)과 충전재 배출관(59B)을 개폐 밸브(58A, 58B)에 각각 접속한다. 또한 배니관(55)의 제1, 제2배니 밸브(56A, 56B)를 닫고, 배니관 본체(55a)를 떼어낸다. 이어서 비트 고정구(46)를 빼어내어 롤러비트(31)를 해제한 후에, 비트홀더(42)와 주스포크(21)의 배면판(21R) 사이에, 롤러비트(31)를 인출가능한 잭 등의 압인공구(押引工具)(도면에는 나타내지 않는다)를 부착한다.

(2) 도9에 나타나 있는 바와 같이 개폐 밸브(58A)를 열어, 충전재 공급관(59A)으로부터 충전재(M)를 주입한다. 동시에 압인공구에 의하여 롤러비트(31)를 진퇴축심(Ｏａ)을 따라 진퇴구멍(37a)측으로 인입(引入)시킨다. 이에 따라 전방의 롤러비트(31)가 배니공간(41)으로부터 후퇴된 공간에 충전재가 충전된다. 이에 따라 개구부(34)로부터의 토사의 유입이 방지된다. 또한 비트홀더(42)가 진퇴구멍(37a)내에 인입되면, 충전재(M)가 진퇴구멍(37a)내로부터 개폐공간(38), 게이트 수용공간(39)내로 충전된다.

(3) 디스크 커터(44)가 게이트 수용공간(39)내에 완전하게 인입되면, 개폐 밸브(58A)를 닫아서 충전재(M)의 공급을 정지시킨다. 또한 게이트 개폐장치(50)를 작동하여 게이트판(51)을 개방위치로부터 개폐공간(38)의 폐쇄위치로 폐쇄동작시켜서, 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 닫는다. 그 후에 잭장치(69)를 조작하여 게이트판(51)을 개구면(37b)에 가압함과 아울러, 도10에 나타나 있는 바와 같이 개폐 밸브(58B)를 열어 충전재 배출관(59B)으로부터 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이에 충전된 충전재를 작업공간(28)으로 배출해서, 진퇴구멍(37a)과 작업공간(28)을 통하게 하여 대기압으로 되게 한다. 이에 따라 잭장치(69)에 의한 게이트판(51)의 가압 압력과, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이를 이용하여 폐쇄위치의 게이트판(51)을 개구면(37b)에 가압하고, 지수 밀봉재(40)를 압축하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉한다.

(4) 비트홀더(42)로부터 충전재 공급관(59A)과 충전재 배출관(59B)을 빼어낸다. 그리고 개구면(37b)으로부터 진퇴구멍(37a)으로의 누수(漏水)가 없는 것을 확인한 후에, 압인공구에 의하여 비트홀더(42)를 진퇴구멍(37a)으로부터 삽탈구(36)를 통하여 작업공간(28)으로 인출한다.

(5) 새로운 롤러비트(31)를 구비하는 비트홀더(42)를 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)에 삽입하여 압인공구에 의하여 압입한 후에, 비트홀더(42)의 개폐 밸브(58A, 58B)에 세정수 공급관(59C) 및 세정수 배출관(59D)을 접속한다. 또한 게이트 개폐장치(50)를 작동하여 게이트판(51)을 폐쇄위치로부터 개방위치로 개방동작시켜서, 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 개방한다. 그리고 압인공구에 의하여 비트홀더(42)를 진퇴구멍(37a)내의 전방으로 밀어낸다. 동시에 개폐 밸브(58A, 58B)을 열어, 세정수를 세정수 공급관(59C)으로부터 비트홀더(42)의 전방으로 주수(注水)하고, 충전재를 동반한 세정수를 세정수 배출관(59D)으로부터 배출한다. 또한 롤러비트(31)를 유닛 전면판(33)의 개구부(34)로부터 사용위치까지 돌출시키고, 비트 고정구(46)에 의하여 롤러비트(31)를 록(lock) 한다.

(실시예의 효과)

상기의 실시예에 의하면 롤러비트(31)를 굴삭위치로부터 후퇴시킴과 아울러, 충전재 공급관(59A)으로부터 롤러비트(31)의 배니공간(41)으로, 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)으로부터 개폐공간(38), 개구부(34), 지반내의 롤러비트(31)의 후퇴공간으로 충전재를 충전한다. 이에 따라 개구부(34)로부터 비트 수용 케이스(35)내로 토사나 흙탕물이 침입하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한 게이트판(51)에 의하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)의 개구면(37b)을 폐쇄한다. 그 후에 지지통(37)내에서 게이트판(51)과 롤러비트(31) 사이의 진퇴구멍(37a)으로 충전된 충전재를, 충전재 배출관(59B)으로부터 배출하고, 진퇴구멍(37a)을 대기압의 작업공간(28)과 통하게 하여 대기압으로 감압한다. 이와 같이 게이트판(51)의 전면의 막장붕괴토압과 후면의 대기압과의 압력차이에 의하여, 게이트판(51)을 지지통(37)의 개구면(37b)에 가압하고, 지수 밀봉재(40)를 압축하여 지지통(37)의 전면의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉시킬 수 있다. 또한 게이트판(51)과 지지통(37)의 전면을 비접촉상태 또는 가벼운 접촉상태에서 게이트판(51)을 개폐할 수 있다. 이에 따라 게이트판(51)의 내면에 설치된 지수 밀봉재(40)의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한 게이트판(51)의 개폐동력도 작아도 된다.

또한 지지통(37)의 전면과 게이트판(51)을 개폐축(52)을 중심으로 하는 원호면에 형성함으로써, 개폐축(52)을 중심으로 회전시켜 게이트판(51)을 개폐할 수 있다. 이러한 형태에서는 비트 수용 케이스(35)내에서 지지통(37)의 상부나 하부, 좌우측부에 게이트 수용공간(39)을 형성할 수 있어, 비트 수용 케이스(35)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

또한 가동지지기구(61)에 의하여 개폐축(52)을 지지하는 베어링체(64)를 진퇴축심(Ｏａ)을 따라 전후방향으로 이동하도록 지지하는 것만으로, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여 게이트판(51)을 지지통(37)의 개구면(37b)에 효과적으로 압접(壓接)할 수 있어, 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 밀폐할 수 있다. 또한 게이트판(51)의 개폐시에 지수 밀봉재(40)가 강하게 슬라이딩 되는 일이 없기 때문에, 개폐시의 게이트판(51)에 의한 지수 밀봉재(40)의 손상을 최소한으로 막을 수 있다.

또한 가압지지기구(62)에 의하여 게이트판(51)의 개폐동작시에 개폐축 고정구(68)로 개폐축(52)을 고정하고, 게이트판(51)의 폐쇄상태에서 개폐축(52)의 고정을 해제하여, 코일스프링(67A, 67B)에 의하여 게이트판(51)의 개구면(37b)에 가압한다. 이 코일스프링(67A, 67B)에 의한 가압력과, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여, 게이트판(51)을 지지통(37)의 개구면(37b)에 가압할 수 있다. 따라서 상기 압력차이가 작은 경우에도, 지수 밀봉재(40)를 효과적으로 압축하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉할 수 있다.

또한 제1∼제3구동지지기구(63A∼63C)에 의하여 기계적으로 게이트판(51)을 지지통(37)의 개구면(37b)에 가압하는 압력과, 막장붕괴토압과 대기압과의 압력차이에 의하여 게이트판(51)을 지지통(37)의 개구면(37b)에 가압하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉할 수 있다. 따라서 상기 압력차이가 작은 경우에도, 지수 밀봉재(40)를 효과적으로 압축하여 지지통(37)의 진퇴구멍(37a)을 효과적으로 밀봉할 수 있다.

또한 굴삭비트에 롤러비트(31)를 사용했기 때문에, 마모가 큰 경질지반(硬質地盤)의 굴삭시이더라도 내부로부터 마모된 롤러비트(31)를 용이하게 교환할 수 있다. 또한 디스크 커터(44)를 지지하는 비트홀더(42)에, 배니공간(41)을 이용하여 충전재 공급관(59A)이나 충전재 배출관(59B)을 접속할 수 있다. 이에 따라 충전재나 세정수를 효과적으로 공급, 배출하여 롤러비트(31)의 후퇴공간에 대하여 원활하게 충전재를 공급, 배출할 수 있다. 또한 세정수에 의한 충전재의 세정을 용이하게 할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 롤러비트(31)로 하였지만, 롤러비트(31)를 바꾸어 고정식의 커터비트이더라도 좋다.

11 ; 실드 본체
12 ; 압력분리벽
16 ; 커터헤드
17 ; 커터구동장치
18 ; 배토용 스크루 콘베이어
20 ; 중심부재
21 ; 주스포크
21F ; 전면판
28 ; 작업공간
30 ; 비트교환유닛
31 ; 롤러비트(굴삭비트)
33 ; 유닛 전면판
34 ; 개구부
35 ; 비트 수용 케이스
36 ; 삽탈구
37 ; 지지통
37a ; 진퇴구멍
38 ; 개폐공간
39 ; 게이트 수용공간
40 ; 지수 밀봉재
41 ; 배니공간
42 ; 비트홀더
44 ; 디스크 커터
45A, 45B ; 비트 밀봉재
46 ; 비트 고정구
48 ; 블록 결합부
50 ; 게이트 개폐장치
51 ; 게이트판
52 ; 개폐축
55 ; 배니관
57A, 57B, 57C ; 연통구멍
59A, 59B ; 충전재 급배관
61 ; 가동지지기구
62 ; 가압지지기구
63A∼63C ; 구동지지기구
64 ; 베어링체
M ; 충전재
Ｏ ; 실드축심
Ｏａ ; 진퇴축심
Ｏｂ ; 개폐축심

Claims

실드 본체(shield 本體)의 앞 부분에 커터헤드(cutter head)를 실드축심(shield軸心)을 중심으로 하여 회전하도록 지지함과 아울러 상기 커터헤드의 전면(前面)에 굴삭비트(掘削bit)를 배치하고, 상기 커터헤드내에 설치된 작업공간에서 마모(磨耗)된 상기 굴삭비트를 교환하는 실드 굴진기(shield 掘進機)의 비트교환방법(bit交換方法)으로서,
상기 굴삭비트를, 상기 커터헤드의 전면판(前面板)으로부터 개구부(開口部)를 통하여 전방(前方)으로 돌출된 굴삭위치로부터, 상기 전면판의 배면(背面)측에서 비트 수용 케이스(bit 收容 case)내의 지지통(支持筒)에 형성된 진퇴구멍으로 후퇴시킴과 아울러, 상기 굴삭비트로부터 충전재(充塡材)를 상기 굴삭비트가 후퇴된 후퇴공간에 충전하고,
상기 비트 수용 케이스내에서 상기 전면판과 상기 지지통의 개구면과의 사이에 형성된 개폐공간(開閉空間)에, 게이트판(gate板)을 폐쇄동작시켜서 상기 지지통의 상기 개구면(開口面)을 덮고,
상기 진퇴구멍에서 상기 게이트판과 상기 굴삭비트 사이에 충전된 상기 충전재를 배출하여 감압(減壓)함으로써, 상기 게이트판을 전면으로부터 가압(加壓)하는 막장붕괴토압(coalface崩壞土壓)과 상기 게이트판 배면의 감압된 압력과의 압력차이를 이용하여, 전후방향으로 이동할 수 있도록 지지된 상기 게이트판을, 상기 개구면을 덮는 위치에서 후방으로 변위시켜 상기 지지통의 전면에서 상기 진퇴구멍 주위로 압접(壓接)시켜서, 상기 진퇴구멍 주위와 상기 게이트판 사이에 끼워진 밀봉재(密封材)를 가압하여 상기 진퇴구멍을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환방법.
제1항에 있어서,
상기 지지통의 개구면을 폐쇄한 후에, 상기 압력차이와 함께, 상기 게이트판을 후방(後方)으로 가압 또는 후퇴 구동하여 상기 밀봉재를 압축하는 것을 특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환방법.
실드 본체의 앞 부분에 커터헤드를 실드축심을 중심으로 하여 회전하도록 지지함과 아울러 상기 커터헤드의 전면에 굴삭비트를 배치하고, 상기 커터헤드내에 설치된 작업공간에서 마모된 상기 굴삭비트를 교환하는 실드 굴진기의 비트교환장치(bit交換裝置)로서,
상기 커터헤드의 전면판에 형성된 개구부의 배면에 있어서 상기 작업공간에, 상기 개구부를 덮음과 아울러 배면에 상기 굴삭비트가 출입 가능한 삽탈구(揷脫口)가 형성된 비트 수용 케이스를 설치하고,
상기 비트 수용 케이스에,
상기 전면판의 개구부와의 사이에 개폐공간을 두고 배치되어, 상기 굴삭비트를 진퇴축심 방향(進退軸心方向)을 따라 진출 및 후퇴하도록 지지하는 진퇴구멍을 구비하는 지지통과,
상기 전면판의 개구부로부터 전방으로 돌출되는 굴삭위치에서, 상기 굴삭비트를 상기 진퇴구멍내에 고정 가능한 비트 고정구(bit 固定具)와,
상기 개폐공간으로 이동 가능하고 상기 진퇴구멍을 개폐 가능하고, 또한 상기 개구면을 덮는 위치에서 전후방향으로 변위하도록 구성된 게이트판과,
상기 게이트판과 상기 지지통 전면에서 상기 진퇴구멍 주위의 사이에 끼워진 지수 밀봉재(止水密封材)와,
상기 굴삭비트에 형성되어 충전재를 상기 굴삭비트의 전방에 공급 가능한 연통구멍(連通hole)을
구비하고,
상기 굴삭비트를 상기 굴삭위치로부터 상기 지지통내로 후퇴시킴과 동시에, 상기 굴삭비트의 상기 연통구멍으로부터, 상기 굴삭비트 전방의 후퇴공간에 상기 충전재를 충전하고, 상기 게이트판에 의하여 상기 진퇴구멍을 폐쇄한 후에, 상기 진퇴구멍내에서 상기 게이트판과 상기 굴삭비트 사이의 상기 충전재를 상기 연통구멍으로부터 배출하여 감압하고, 상기 게이트판 전면의 막장붕괴토압과 상기 게이트판 배면의 감압된 압력과의 압력차이에 의하여 상기 게이트판을 후방으로 변위시켜 상기 지지통의 전면에 가압하여 상기 지수 밀봉재를 가압해서 상기 진퇴구멍을 밀폐하도록 구성된 것을
특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환장치.
제3항에 있어서,
상기 지지통의 전면과 상기 게이트판을, 상기 개폐공간의 후방에서 상기 진퇴축심과 직교하는 개폐축(開閉軸)을 중심으로 하는 원호면(圓弧面)에 각각 형성하고,
상기 개폐축 방향의 양측부(兩側部)의 적어도 일방(一方)에, 상기 개폐축을 통하여 상기 게이트판을 회전하도록 지지하는 베어링체(bearing體)를 설치하고,
상기 베어링체를 상기 진퇴축심 방향으로 이동하도록 안내하는 가동지지기구(可動支持機構)를 설치한 것을
특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환장치.
제4항에 있어서,
상기 베어링체를 상기 진퇴축심을 따라 후방으로 가압하는 가압지지기구(加壓支持機構) 또는 상기 베어링체를 상기 진퇴축심 방향으로 구동하는 구동지지기구(驅動支持機構)를 설치한 것을
특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환장치.
제3항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 굴삭비트는, 디스크 커터(disc cutter)가 비트홀더(bit holder)에 회전하도록 지지된 롤러비트(roller bit)로서,
상기 비트홀더에 형성된 상기 연통구멍에, 상기 롤러비트에 의하여 굴삭된 토사(土砂)를 배출하는 배니관(排泥管)과, 충전재를 공급·배출 가능한 충전재 급배관이 각각 선택 가능하게 접속된 것을
특징으로 하는 실드 굴진기의 비트교환장치.