KR920005151B1 - 쉬일드형 터널굴삭기 - Google Patents

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내용 없음.

Description

쉬일드형 터널굴삭기

제1도는, 본 발명의 쉬일드형 터널 굴삭기의 1 실시예를 나타내는 도면으로서, 굴삭기의 쉬일드 본체를 단면으로 나타낸 도면.

제2도는, 제1도의 굴삭기를 나타낸 확대 단면도.

제3도는 제2도의 좌측면도.

제4도는, 제2도의 4-4선 단면도.

제5도는, 메카니컬시일의 부위의 확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 쉬일드(Shield)형 터널 굴삭기 12 : 쉬일드 본체

14 : 제1본체부 14a, 16a : 제1원통부

14b, 16b : 제2원통부 16 : 제2본체부

16c : 제3원통부 18 : 제1공간

20 : 제2공간 22 : 링형상의 격자

24 : 트인구멍 26 : 간막이벽(배출기구)

28 : 슬리이브 30 : 내기어

32 : 크랭크축 32a, 32b : 축부분

34, 38 : 축받침 36 : 로터

40 : 커터 조립체 42 : 아암

44, 98 : 커터비트 46 : 외기어

48 : 메카니컬 시일 50, 62, 66 : 오목홈부

52 : 링 54 : 받침시이트

56 : 스프링 58 : 오일실

60, 64, 70 : 구멍 66 : 시일재

68 : 지지벽 72 : 잭

74 : 연결구 76 : 연결구

78 : 구동기구 80 : 출력축

82 : 키이 84 : 날개

86, 88 : 흙탕물 공급로 90 : 파이프

92 : 부착구 94 : 간막이

96 : 캡 100 : 관

본 발명은, 관 추진공법에 의하여 관을 부설하는 데에 적합한 쉬일드형터널 굴삭기에 관한 것이다.

종래의 관의 추진 공사에서는, 추진되는 여러 개의 관의 제일 앞부위에 쉬일드형 터널굴삭기가 배치된다.

굴삭대상물은 굴삭기에 설치된 커터헤드의 작동에 의하여 굴삭되며, 그 사이에 상기 관 및 굴삭기는 제일뒤 부위의 관에 인접하는 추진잭에 의한 추진력을 받고, 이에 따라서 관 및 굴삭기는 커터헤드의 작동에 의하여 굴삭된 지반 속을 추진한다.

커터헤드는 쉬일드 본체를 가로지르는 간막이벽의 앞쪽에 이 격벽에서 간격을 두고 배치되어 있다.

굴삭기 및 관의 추진중, 굴삭 대상물에서의 굴삭물, 즉 찌꺼기는 커터헤드를 거쳐 이 커터헤드와 상기 간막이벽과의 사이의 압력식, 즉 간막이벽의 앞쪽 구역으로 들어가, 이 격벽의 앞쪽 구역을 채운다.

상기 간막이벽의 앞쪽 구역을 채우는 찌꺼기는, 굴삭 대상물인 흙의 압력을 쉬일드 본체의 간막이벽에 전달하며, 또한 이 간막이벽에 의한 반발력을 굴삭 대상물에 전달하는 작용을 하고, 이 반발력과 흙의 압력과의 균형에 의해 굴삭 대상물은 붕괴 또는 융기하는 일이 없이 안정하게 유지한다.

이런 종류의 쉬일드형 터널 굴삭기의 하나로서, 일본국 실개소 60-178098호 공보와, 동 특개소 61-102999호 공보와, 동 실개소 63-5097호 공보에 기재되어 있는 바와같이, 굴삭된 찌꺼기를 용이하게 배출하기 위하여 찌꺼기 중의 큰 덩어리를 분쇄하기 위하여 로터를 간막이 벽의 앞쪽 구역에 배치한 굴삭기가 있다. 3이 굴삭기에서, 로터는 구동기구에 의하여 쉬일드 본체의 중심 축선의 주위를 회전하는 편심 운동을 함으로써, 덩어리를 쉬일드 본체의 내면으로 밀어서 눌러 분쇄한다.

분쇄된 덩어리는, 간막이 벽 앞쪽 구역의 압력을 저하하지 않도록 배출기에 의하여 찌꺼기와 함께 간막이 벽의 뒤쪽 구역으로 배출된다.

이 굴삭기에는, 또 로터의 회전 및 이 로터를 지지하는 축의 회전을 원활히 하고, 축받침부를 보호하도록 축받침부에 윤활유가 충만되고, 로터와 간막이 벽과의 사이에 시일수단이 배치된다.

이 시일수단에 의해 축받침부는 간막이벽의 앞쪽에서 구획되어 물 및 찌꺼기가 축받침부로 침입하는 것을 방지한다.

종래의 이런종류의 시일수단은, 간막이벽이 로터와 대면하는 개소에 설치된 오목홈부로서 로터를 향해 트인 구멍되어, 쉬일드 본체의 축선의 주위로 뻗은 링형상의 오목홈부와, 이 오목홈부에 상기 축선의 방향으로 이동가능하게 배치된 링과, 이 링을 로터로 향해 누르는 스프링들을 구비한 메카니컬시일로 이루어진다.

그러나, 종래의 쉬일드형 터널 굴삭기에 사용되고 있는 메카니컬시일에서는, 상기의 링이 균일한 외경 치수를 가진 원통이기 때문에, 및 링의 로터와 접촉하는 시일면의 직경 치수가 로터의 링과 접촉하는 시일면의 직경 치수보다 크기 때문에, 로터의 편심, 운동에 따라 링의 시일면이 간막이벽의 앞쪽 구역으로 노출하고, 이때 간막이벽의 앞쪽 구역내의 압력에 의하여 링이 스프링의 힘에 대향하여 오목홈부 내로 눌리어, 시일 효과가 저하하는 것이다.

즉, 간막이벽의 앞쪽 구역, 특히 시일장치의 주위의 공간은 상기 축받침부 보다 높은 압력으로 유지된다.

그러나, 종래의 상기 메카니컬시일에서는, 링의 시일면이 간막이벽의 앞쪽 구역으로 노출하면, 이 시일면의 간막이벽 앞쪽 구역으로 노출한 부분에 간막이벽 앞쪽 구역의 압력이 작용한다.

이 압력은, 종래의 메카니컬시일에서는 시일면을 간막이벽으로 접촉시키는 구조이기 때문에, 링을 스프링의 힘에 대향하여 오목홈부내로 후퇴시키도록 작용한다.

이 때문에, 링이 간막이벽으로 부터 떨어져서 시일효과가 저하한다. 로터의 앞끝단부에는, 여러개의 커터비트를 구비한 커터 조립체가 부착되어 있다. 각 커터비트는, 그 이끝이 커터조립체의 회전축선과 직각으로 교차하는 동일한 면에 위치할 뿐, 상기 편심부를 중심으로 하는 방사방향의 바깥쪽으로 향하도록 배치되어 있다.

또한, 종래의 상기 굴삭기는, 상기 로터를 상기 크랭크축의 상기 편심부의 주위로 강제로 회전시키도록, 상기 간막이벽에 내, 외기어 및 상기 로터에 고정된 외기어를 구비한다.

이때문에, 로터 및 커터 조립체는, 쉬일드 본체의 중심축선의 주위를 선회(공전)하는 동시에 상기 중심축선과 평행으로 뻗은 축선의 주위를 회전(자전)한다.

이에 따라서, 각 커터비트는, 그 이끝이 바깥쪽으로 향하고 있기 때문에, 커터비트가 바깥족으로 이동될 때에 굴삭 대상물을 굴삭한다.

그러나, 이와같은 굴삭기에서는 커터 조립체가 쉬일드 본체에 대하여 자전 및 공전한다는 것 및 각 커터비트의 이끝이 바깥쪽을 향하고 있다는 원인으로 하여, 굴진에 수반하여 쉬일드 본체가 그 자세를 위쪽으로 변경시키어 버린다.

즉, 커터 조립체의 선회 회전운동에 수반하여 커터 조립체의 회전축선에 관하여 아래쪽에 배치된 커터비트로 굴삭 대상물을 굴삭할 때는, 커터 조립체는 위쪽으로의 힘을 받아, 이로써 쉬일드 본체에는 위쪽으로의 힘을 그 앞부위에 받는다.

이와같은 힘이 쉬일드 본체에 작용하면, 약한 지반의 경우는, 쉬일드 본체가 그 위쪽의 토사를 밀어올려, 그 결과 쉬일드 본체의 앞부분 아래면과 지반과의 사이에 공간이 형성되고, 이 공간에 쉬일드 본체의 주위의 토사가 들어가 쉬일드 본체는 약간 상향 자세로 유지된다.

이와같이, 커터 조립체의 회전축선에 관하여 아래쪽에 배치된 커터비트로 굴삭할 때마다 쉬일드 본체는 그 자세를 서서히 상향으로 변경된다.

특히, 암석이 포함된 약한 지반을 굴삭할 때에 쉬일드 본체에 큰힘이 작용하고, 그 결과로 쉬일드 본체의 자세가 크게 변경된다.

이에 대해, 커터 조립체의 회전축선에 관하여 위쪽에 배치된 커터비트로 굴삭대상물을 굴삭할 때는, 커터 조립체는 아래쪽으로의 힘을 받아, 이에따라 쉬일드 본체에도 아래쪽으로의 힘이 작용한다.

그러나, 이 힘에 의해 쉬일드 본체는 그 아래면을 그 아래쪽의 토사에 밀어붙일 뿐이며, 쉬일드 본체의 아래면과 그 주위의 지반과의 사이에 공간이 형성되지 않기 때문에, 피굴삭 지반이 약하더라도 쉬일드 본체는 그 자세가 변경되지 않는다.

본 발명은, 간막이벽 앞쪽 구역의 압력이 시일효과를 약화시키는 링에 작용하지 않는 쉬일드형 터널굴삭기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 쉬일드 본체에 그 자세를 상향으로 되게 하는 힘이 작용하더라도, 이 쉬일드 본체의 자세가 변경되지 않는 쉬일드형터널 굴삭기를 제공함에 있다.

본 발명의 쉬일드형 터널 굴삭기는, 쉬일드 본체와, 이 쉬일드 본체내에서 이 본체의 앞부위에 배치된 로터와, 상기 본체내에서 상기 로터의 뒤쪽에 설치되어, 상기 로터를 상기 쉬일드 본체의 중심축선의 주위에 편심 운동 가능하게 지지하는 지지수단과, 상기 로터에 편심 운동을 시키는 구동수단과, 상기 지지수단과, 상기 로터와의 사이에 배치된 시일수단 등을 포함하고, 상기 시일수단은 상기 지지수단 및 상기 로터의 한쪽의 다른쪽과 대면하는 개소에 설치되고, 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽을 향해 트여진 중심축선의 주위의 링 형상의 오목홈부와, 이 오목홈부에 상기 중심축선쪽으로 이동가능하게 배치되어, 거의 일정한 외경치수를 갖는 링과, 이 링을 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽을 향해 밀어 누르는 스프링 등을 구비하고, 상기 링의 직경 치수들 S₁, 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽의 상기 링과 접촉하는 개소의 최대직경 치수를 D₂, 상기 편심 운동의 편심량을 e로 했을 때,

D₁

D₂-2e

임을 특징으로 한다.

로터의 선회 운동 및 회전운동에 의해, 시일수단의 링이 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽에 대해 선회 운동을 하더라도, 상기 링의 외경치수가 거의 일정하다는 것, 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽과 상기 링과의 접촉면(시일면)의 직경이

D₁

D₂-2e

라는 데서, 링은 그 외주면에 간막이벽 앞쪽 구역의 압력이 작용할 뿐이고, 상기 시일면이 간막이벽의 앞쪽을 구역하지 않는다.

따라서, 링₍₅₂₎에는 간막이벽 앞쪽 구역의 압력 때문에 링이 스프링의 힘에 대향하여 후퇴하는 힘은 작용하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지수단은 상기 쉬일드 본체내를 앞쪽 구역과 이 뒤쪽의 뒤쪽 구역들로 구획하는 간막이 벽을 포함하고, 상기 로터는 상기 간막이벽을 상기 본체의 축선쪽으로 관통하는 회전축에 지지되어 있다.

또, 상기 링은 미끄럼 동작 가능하게 받쳐 넣어진 주체부와, 이 주체부의 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽 측면의 끝단부에서 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽을 향해 상기 주체부와 동축적으로 뻗은 돌출부 들을 가지고 있다.

또한, 상기 지지수단 및 상기 로터의 다른쪽의 상기 링과 접촉하는 부위에는 상기 링과 접촉되는 받침 시이트가 배치되어 있다.

본 발명의 다른 쉬일드형 터널 굴삭기는 쉬일드 본체와 여러개의 커터비트를 갖는 커터 조립체이며, 상기 쉬일드 본체의 앞부분에 배치된 커터 조립체와, 이 커터 조립체를 이것이 상기 쉬일드 본체의 중심축선의 주위에 편심 운동되어 상기 커터비트에 의해 굴삭대상물을 굴삭하도록 지지하는 수단과, 상기 커터 조립체에 편심 운동을 시키기 위한 구동수단 들을 포함하고, 각 커터 비트는 상기 커터 조립체의 편심 운동에 수반하여, 상기 굴삭 대상물을 커터 조립체의 회전축선보다 아래쪽에 배치되어 토사를 굴삭할 때에 하향 반발력을 상기 쉬일드 본체에 전달하고, 또한, 위쪽에 배치되어 토사를 굴삭할 때에 상향 반발력을 상기 쉬일드 본체에 전달하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 굴삭기에 의하면, 커터 조립체의 선회 및 회전운동에 수반하여, 커터 조립체의 회전축선에 관하여 아래쪽에 배치된 커터 비트로 굴삭대상물을 굴삭할 때는 쉬일드 본체에는 하향의 힘을 그 앞부분에 받는다.

이에 대해 위쪽에 배치된 커터 비트로 굴삭대상물을 굴삭 할때는 쉬일드 본체에는 위쪽으로의 힘이 작용한다.

쉬일드 본체에 아래로 향하는 힘이 작용하면, 쉬일드 본체는 그 아래면을 그 아래쪽의 토사에 밀어붙일 뿐이며, 쉬일드 본체의 아래면과 그주위의 지반과의 사이에 공간이 형성되지 않기 때문에, 피굴삭지반이 약하더라도 쉬일드 본체는 그 자세가 변경되지 않는다.

또한, 쉬일드 본체에 위로 향하는 힘이 작용하면, 이 때는 굴삭대상물이 굴삭된 공간내를 향해서 커터 비트로 긁어 내리게 되므로, 피 굴삭지반이 약할수록 쉬일드 본체에 작용하는 위로 향하는 상기의 힘이 작고, 따라서 쉬일드 본체의 아래쪽에 공간히 형성되지 않고, 쉬일드 본체는 그 자세가 변경되지 않는다.

피굴삭 지반이 단단하면 쉬일드 본체는 단단한 지반에 의해 그 자세가 변경되는 것이 저지된다.

각 커터비트는 상기 커터 조립체의 회전축선에 향해진 이끝을 갖도록 배치할 수 있다.

또한, 상기 커터 조립체의 회전중심부에 배치된 커터비트를 제외한 다른 각 커터 비트는, 상기 이끝이 상기 중심축선과 직각으로 교차하는 동일한 면에 위치하던가 또는 상기 이끝이 그 커터 비트의 위치에 대해 상기 회전중심축의 위치에 배치된 커터 비트의 이끝보다 앞쪽이 되도록 배치할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 지지수단은, 상기 쉬일드 본체 내를 앞쪽 구역과 이것의 뒤쪽인 구역 들로 구획하는 간막이벽을 포함한다.

이 경우, 상기 구동수단은, 상기의 간막이벽을 상기 본체의 축선방향으로 관통하는 크랭크축과, 상기 쉬일드 본체의 상기 앞쪽 구역내에서 상기 크랭크축의 상기 편심부에 회전가능하게 받쳐져 지지된 로터와, 상기 쉬일드 본체 또는 상기 간막이벽과 상기 로터와의 한쪽에 고정된 내기어 및 그 다른쪽에 고정된 외기어를 구비한 기어기구와, 상기 크랭크축을 회전시키는 구동기구들을 포함한다.

상기 커터 조립체는 상기 로터의 앞끝단부에 부착되어, 이에 의해 상기 커터 조립체는, 상기 크랭크축이 회전함에 따라 상기 크랭크축의 회전축선의 주위를 선회하는 동시에 상기 편심부의 주위를 회전한다.

[실시예]

다음에, 본 발명의 쉬일드형 터널 굴삭기의 1실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도 내지 제5도에 나타낸 쉬일드형 터널 굴삭기(10)는, 서로 끼워맞춰진 제1본체부(14), 및 제2본체부(16)를 구비한 원통형상의 쉬일드 본체(12)를 포함한다.

제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 제1본체부(14)는, 내경이 뒤쪽으로 향해 점차 감소하는 원추형으로 된 파쇄실 즉 제1공간(18)을 규정하는 제1원통부(14a)와, 제1공간(18)의 뒤부분으로 이어지고, 이 제 1 공간부도 넓은 단면적을 갖는 흙탕물을 즉 제2공간(20)을 규정하는 제2원통부(14b)들을 구비한다.

제1원통부(14a), 및 제2원통부(14b)는, 제1원통부(14a)의 뒤끝단과 제2원통부(14b)의 앞끝단에서 여러개의 보울트에 의해 분리 가능하도록 끼워맞춰져서 결합되어 있다.

제1공간(18)의 내경은 대략 동일하여도 무방하다.

제2도에 나타낸 바와같이, 제2원통부(14b)의 앞끝단부 외주 및 뒤끝단부 외주에는, 둘레 방향으로 신장하는 홈이 형성되어 있다.

제2원통부(14b)의 앞끝단부의 상기 홈에 의해 앞끝단부의 외주에 형성된 플랜지부에는, 제1원통부(14a) 및 제2원통부(14b)를 분리 가능하게 연결하는 여러개의 상기 보울트가 배치되어 있다.

이에 대해서, 제2원통부(14b)의 뒤끝단부의 상기 홈에 의하여 뒤끝단부의 외주에 형성된 플랜지부에는, 제1본체부(14) 및 제2본체부(16)를 분리 가능하게 연결하는 여러개의 보울트가 배치되어 있다.

제2도 및 제4도에 나타낸 바와같이, 제1원통부(14a)의 뒤끝단부의 내측에는 제1공간(18) 및 제2공간(20) 구획하는 안쪽을 향한 링 형상인 격자(22)가 형성되어 있다.

격자(22)는, 제1원통부(14a)의 뒤끝단부의 면을 따라 뻗고, 또한 작은 굴삭물이 제1공간(18)에서 제2공간(20)으로 이동하는 것은 허용하나, 큰 굴삭물이 제1공간(18)에서 제2공간(20)으로 이동하는 것은 허용하나, 큰 굴삭물이 제1공간(18)에서 제2공간(20)으로 이동하는 것은 저지되도록 쉬일드 본체(12)의 축선의 둘레에 등각도의 간격으로 격리된 여러개의 트인 구멍(24)를 가지고 있다.

격자(22)는, 제2원통부(14b) 앞끝단부의 내측에 부착하여도 좋다.

제2원통부(14b)에는, 쉬일드 본체(12) 내를 앞쪽 구역과 뒤쪽 구역으로 구획하는 간막이 벽(26)이 설치되어 있다.

제2도 및 제4도에 나타낸 바와같이 간막이벽(26)에는, 간막이벽(26)을 쉬일드 본체(12)의 축선 방향으로 관통하여 뻗은 원통 형상의 슬리이브(28)가 미끄럼 동작 및 회전을 할 수 없도록 지지되어 있다.

간막이벽(26)의 제1원통부(14a) 측에는 슬리이브(28)의 주위를 뻗은 내기어(30)가 여러개의 보울트에 의해 고정되어 있다.

슬리이브(28)에는, 이 슬리이브(28)를 쉬일드 본체(12)의 축선 방향으로 관통하는 크랭크축(32)이 여러개의 축받침(34)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

크랭크축(32)은 슬라이브(28)에 지지된 축부분(32a)과, 이 축부분에서 앞쪽으로 편심부 즉 축부분(32b)들을 구비한다. 축부분(32a)의 축선은, 쉬일드 본체(12)의 축선과 일치되어 있다.

이에대하여, 축부분(32b)의 축선은, 쉬일드 본체(12) 및 축부분(32a)의 축선에서 거리(e) 만큼 편심되어 있고, 또한 제1공간(18)에 배치되어 있다.

제2도에 나타낸 바와같이, 축부분(32b)에는, 제1원통부(14a)와 더불어 크러셔(Crusher)를 구성하는 로터(36)가 여러개의 축받침(38)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

이 로터(36)는, 지름치수가 뒤끝단쪽을 향해 점차 증대하는 바깥표면을 갖는 원추형상을 나타내고, 또한, 제1공간(18)내에 배치되어 있다.

로터(36)의 뒤끝단 바깥면과 제1원통부(14a)의 뒤끝단 내면과의 간격은 쉬일드 본체(12)의 직경 방향에서의 격자(22)의 트인 구멍 24의 치수보다 작다.

그리고,제1공간(18)을 규정하는 제1원통부(14a)의 내면 및 로터(36)의 바깥 표면에, 그 둘레 방향으로 뻗은 여러개의 돌출부 또는 홈을 형성하여도 좋다.

제2도 및 제3도에 나타낸 바와같이, 로터(36)의 앞끝단부에는 커터 조립체(40)가 고정되어 있다.

커터 조립체(40)는, 로터(36)에서 쉬일드 본체(12)의 반경 방향으로 뻗은 여러개의 아암(42)과, 이 아암(42)에 고정된 여러개의 커터비트(44)를 구비한다.

아암(42)의 제일 앞끝단에 배치된 커터비트는, 커터 조립체(40)의 회전중심으로 향하는 안쪽을 향한 이끝과, 이것과 반대방향으로 향하는 바깥쪽을 향한 이끝 등을 가지고 있다.

이에 대하여 다른 각 커터 비트는, 그 이끝이 커터 조립체의(40)의 회전중심으로 향하도록 즉, 안쪽으로 향하도록 배치되어 있는 동시에, 상기 이끝이 그 커터 비트의 바깥쪽에 배치된 커터 비트의 이끝보다 되쪽이 되도록 배치되어 있다.

그리고, 각 커터 비트는, 그 이끝이 커터 조립체(40)의 회전축선과 직각으로 교차하는 동일한 면에 위치하도록 배치하여도 좋다.

제2도, 제4도에 나타낸 바와같이, 로터(36)의 뒤끝단면에는, 내기어(30)와 이맞물림하는 외기어(46)가 여러개의 보울트에 의해 고정되어 있다.

기어(46)는, 기어(30)에 대하여 크랭크축(32)의 축부분(32a)에 대한 축부분(32b)의 편심량과 동일한 거리(e)만큼 편심되어 있다.

이때문에, 기어(30), (46)는 그 직경 방향의 한쪽 부위에서 서로 이맞물림 하고, 양자가 이맞물림을 하는 부위는 크랭크축(32)의 회전에 따라 슬리이브(28)의 둘레를 이동하고, 그 결과 로터(36) 및 커터조립체(40)는 쉬일드 본체(12)의 축선의 둘레로 선의 운동(공전)을 하는 동시에, 축부분(32b)의 둘레로 회전운동(자전)을 한다.

제2도 및 제5도에 나타낸 바와 같이, 로터(36)와 내차(30)와의 사이에는, 양자의 사이를 액밀적으로 폐쇄하는 링 형상의 메카니컬시일(48)이 배치되어 있다. 메타니컬시일(48)은, 로터(36)의 뒤끝단면에 이 로터(36)와 동일축적으로 형성된 링 형상의 홈, 즉 오목홈부(50)와, 이 오목홈부에 끼워맞춰지고 또한 동일한 외경 치수를 갖는 원통 형상의 링(52)과, 내기어(30)의 앞끝단면에 이 내기어와 동일한 축에 고정된 링 형상의 받침 시이트(54)와, 링(52)을 받침 시이트(54)로 향하게 하여 누르는 여러개의 스프링(56)들을 구비한다.

오목홈부(50)는, 내기어(30) 쪽으로 트여진다. 링(52)은, 오목홈부(50)에 쉬일드 본체(12)의 축선 방향으로 미끄럼 동작을 할 수 있게 받아들여진 링 형상의 주체부와, 이 주체부의 뒤끝단 바깥둘레에서 뒤쪽으로 동일축적으로 뻗은 돌출부들을 구비한다.

링(52)의 상기 주체부 및 상기 돌출부는, 균일한 외경 치수를 갖고, 또한, 로터(36)와 동일축적으로, 즉 내기어(30)에 대하여 상기의 거리(e)만큼 편심되어 있다.

스프링(56)은, 압축코일 스프링이며, 또한, 오목홈부(50)에 연결되어 통하는 구멍내에 배치되어 있다.

링(52)의 상기 주체부 및 상기 돌출부의 외경 치수, 특히 링(52)의 뒤끝단면 및 받침 시이트(54)의 앞끝 단면, 즉 링(52)과 받침시이트(54)와의 접촉면(시일면)의 직경은, 받침시이트(54)의 외경 치수보다 적어도 2e만큼 작다.

즉, 링(52)과 받침시이트(54)와의 접촉면(시일면)의 직경은, 링(52)의 뒤끝단면(돌출부)의 외주부의 직경을 D₁으로 하고, 받침시이트(54)의 앞끝단면의 바깥둘레부의 직경을 D₂으로 하면, D₁

D₂-2e이다.

제2도에 나타낸 바와 같이, 간막이벽(26)은 슬리이브(28)를 순회하는 링 형상의 오일실(58)을 갖고, 이 오일실(58)에는 윤활유가 수용되어 있다.

오일실(58)은, 간막이벽(26)에 뚫린 여러개의 구멍(60), 슬리이브(28)의 외주에 형성된 링 형상의 오목홈부(62) 및 슬리이브(28)에 형성된 여러개의 구멍(64)을 거쳐, 크랭크축(32)과 슬리이브(28)와의 사이의 공간에 연결되어 통하여 있다.

이 때문에, 크랭크축(32)과 슬리이브(28)와의 사이의 틈 사이는 윤활유로 충만되어 있다. 로터(36)의 앞끝단부와 크랭크축(32)의 앞끝단부와의 접촉부 로터(36)와 링(52)과의 접촉부, 간막이 벽(26)과 내기어(30)와의 접촉부 및 슬리이브(28)와 간막이벽(26)과의 접촉부에는 각각 시일용의 "0"링이 배치되어 있다.

또한, 슬리이브(28)의 뒤끝단부와 크랭크축(32)의 뒤끝단부와의 사이에는, 윤활유의 유출을 방지하는 시일재(66)가 배치되어 있다.

시일재(66)는, 여러개의 보울트에 의해 슬리이브(28)에 고정되어 있다.

제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 제2본체부(16)는, 제2원통부(14b)의 뒤끝단부에 연결되는 제1원통부(16a)와, 이 제1원통부의 뒤끝단부에 삽입된 제2원통부(16b)와, 이 제2원통부의 뒤끝단부에 연결된 제3원통부(16c)를 구비한다.

제1원통부(16a)의 앞끝단부에는 쉬일드 본체(12)의 축선에 대하여 직각인 지지벽(68)이 설치되어 있고, 이 지지벽에는 슬리이브(28)의 뒤끝단부를 받아들이는 구멍(70)이 형성되어 있다.

제2본체부(16)의 제1원통부(16a)와의 사이 및 제2원통부(16b)와는 방향 수정용인 여러개의 잭(72)에 의해 서로 연결되어 있다.

제2원통부(16b)와 제3원통부(16c)와의 사이 및 제3원통부(16b)와 부설해야 하는 관(100)과의 사이에는 연결구(74), (76)가 배치되어 있다.지지벽(68)의 뒤부분에는, 크랭크 축(32)을 회전시키는 구동기구(78)가 여러개의 보울트에 의해 고정되어 있다.

구동기구(78)는, 전동기와 감속기 들을 구비하고, 또한, 구동기구(78)의 출력축(80)은 크랭크축(32)의 뒤끝단부에 형성된 구멍에 삽입되어 있다.

출력축(80)과 크랭크축(32)과는, 키이(82)에 의해 회전할 수 없도록 결합되어 있다. 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 로터(36)의 원추형의 바깥 표면에는 로터(36)의 회전에 따라 제1공간(18)내의 굴삭물을 교반하고, 이 굴삭물에 유동성을 주는 여려개의 날개(84)가 부착되어 있다.

간막이벽(26) 및 지지벽(68)은, 흙탕물을 굴삭기(10)의 뒤쪽에서 제2공간(20)으로 공급하는 흙탕물 공급로(86), (88)와, 제2공간(20)으로 공급된 흙탕물을 굴삭물과 함께 굴삭기(10)의 뒤쪽으로 배출하는 흙탕물 배수로(도시하지 않음)와를 구비한다. 지지벽(68)에는, 흙탕물을 공급로(88)로 안내하는 파이프(90)가 부착구(92)에 의해 부착되어 있다. 지지벽(68)에는, 또한, 흙탕물을 상기 흙탕물 배수로에서 굴삭기(10)의 뒤쪽으로 안내하는 파이프(도시하지 않음)가 부착구(도시하지 않음)에 의해 부착되어 있다.

제2도에 나타낸 바와 같이, 제2의 공간(20)의 바닥부에는, 흙탕물 공급로(86)에서 공급된 흙탕물이 상기 흙탕물 배수로로 직접 도달하는 것을 방지하고, 또한, 상기 흙탕물이 제2공간(20)을 순회하는 유로를 흐르도록, 제2공간(20)내에서의 흙탕물의 유로를 규정하는 간막이(94)가 설치되어 있다.

제1도, 제2도 및 제3도에서 나타낸 바와 같이, 로터(36)의 앞끝단부에는 원판형상의 캡(96)이 여러개의 나사에 의해 부착되어 있고, 이 캡(96)에는 굴삭 대상물의 중심부를 굴삭하는 여러개의 커터비트(98)가 고정되어 있다. 각 커터비트(98)의 이 끝은 로터(36)의 회전중심으로 향해져 있다. 굴삭기에, 굴삭기(10)의 구동기구(78)가 작동되어, 크랭크축(32)이 회전된다.

이에 따라, 로터(36) 밑 커터조립체(40)는 쉬일드 본체(12)의 축선에 대하여 e만큼 편심되어 크랭크축(32)의 주위를 크랭크축(32)의 회전방향과 동일한 방향으로 선회(공전)된다.

로터(36)에 고정된 외기어(46)와, 간막이벽(26)에 고정된 내기어(30)와의 이맞물림되는 부위가 로터(36) 및 커터조립체(40)는, 또한 축부분(32b)을 중심으로 하여 크랭크축(32)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전(자전)된다.

로터(36) 및 커터조립체(40)의 선회운동 및 회전운동에 의해, 커터비트(44), (98)는, 쉬일드 본체(12)에 대하여 커터조립체(40)와 함께 선회운동 및 회전운동을 할 뿐더러, 쉬일드 본체(12)에 대해, 쉬일드 본체(12)의 중심으로 향해 이른바 내측방향 및 이것과 반대방향으로 즉 쉬일드 본체(12)의 반경 방향으로 왕복운동을 한다. 굴삭기(10)에는, 커터조립체(40)가 상기와 같이 선회 및 회전되고 있는 상태에서, 굴삭기(10)의 뒤쪽에 배치된 추진기구(도시하지 않음)에 의해 관(100)을 거쳐 추진력이 가해진다.

이에 의해, 굴삭기(10)는 커터조립체(40)로써 굴삭 대상물을 굴삭하면서, 전진되어, 관(100)은 굴삭된 구멍속으로 밀려들어간다.

각 커터비트(44)의 이끝이 안쪽을 향해 있다는 것, 및 커터비트(44)가 쉬일드 본체(12)에 대하여 이 본체(12)의 반경 방향으로 왕복운동을 한다는 데서 커터비트(44)는 커터비트(44)가 쉬일드 본체(12)에 대하여 회전축선 방향으로, 즉 안쪽으로 운동을 할 때 굴삭 대상물을 굴삭하는데, 상기와 반대 방향으로 운동을 할 때는 굴삭하지 않는다.

이때문에, 커터조립체(40)의 선회 및 회전운동에 따라, 커터조립체(40)의 회전축선에 관하여 아래쪽에 배치된 커터비트(44)로 굴삭 대상물을 굴삭할 때는, 쉬일드 본체(12)에는 아래쪽으로 향해지는 힘을 그 앞 부위에 받는다.

이에 대해, 위쪽에 배치된 커터비트(44)로써 굴삭 대상물을 굴삭할 때는, 쉬일드 본체(12)에는 위쪽으로 향하는 힘이 작용한다.

쉬일드 본체(12)에 위쪽으로 향하는 힘이 작용하면, 이때는 굴삭대상물을 굴삭된 공간 내로 향해서 커터비트(44)로 긁어 내리게 되므로, 피굴삭 지반이 약할수록 쉬일드 본체(12)에 작용하는 위쪽으로 향하는 상기의 힘이 작고, 따라서 쉬일드 본체(12)의 아래쪽에 공간이 형성되지 않아, 쉬일드 본체(12)는 그 자세가 변경되지 않는다.

피굴삭 지반이 단단하면, 쉬일드 본체(12)는 단단한 지반에 의해 그 자세가 변경되는 것을 저지당한다.

쉬일드 본체(12)에 아래쪽으로 향하는 힘이 작용하면, 쉬일드 본체(12)는 그 아래면을 그 아래쪽의 토사로 밀어붙일 뿐이며, 쉬일드 본체(12)의 아래면과 그 주위의 지반과의 사이에 공간이 형성되지 않으므로, 피굴삭 지반이 약하더라도 쉬일드 본체(12)는 그 자세가 변경되지 않는다.

특히, 굴삭 대상물의 아래부분에는 굴삭 대상물의 위부분에 존재하지 않는 돌맹이들이 모여 있어 이것을 굴삭할 때는 쉬일드 본체(12)에 아래쪽으로 향하는 큰 힘이 작용하는데, 이 힘에 의해 쉬일드 본체(12)는 자세가 변경되지 않는다.

굴삭된 토사, 즉 굴삭물은 제1공간(18)내로 받아들여진다.

제1공간(18)내에 받아들여진 상기 굴삭물은, 로터(36)의 회전에 따라 날개(84)에 의해 교반되면서, 제1공간(18)에서 격자(22)의 트인 구멍(24)를 거쳐 제2공간(20)으로 유동한다.

제2실(40)로 유동한 굴삭물은 제2실(40)내로 공급된 흙탕물과 혼합되어, 그 혼합물, 즉 슬러리는 배출기구(26)에 의해 굴삭기(10)의 뒤쪽으로 배출된다.

제1공간(18)에 받아들여진 굴삭물 중의 큰 돌맹이는 로터(36)에 의해 쉬일드 본체(12)의 제1공간(18)을 규정하는 내면으로 눌리여 트인 구멍(24)를 통과할 수 있는 크기의 작은 조각으로 파쇄된다.

트인 구멍(24)를 통과할 수 있는 크기로 파쇄된 작은 조각은, 트인 구멍(24)를 거쳐 제2공간(20)으로 받아들여진다.

이 때문에, 돌맹이가 배출용의 관에 막히는 경우가 없다.

제1공간(18) 및 제2공간(20)은, 굴삭을 하는 동안 굴삭 대상물의 붕괴 지반의 및 융기가 발생하지 않는 소정의 압력으로 유지된다.

그러나, 제2공간(20)내의 압력은, 메카니컬시일(48)의 링(52)을 스프링(56)의 힘에 대향하여 후퇴시키는 힘으로서 링(52)에 작용하는 일은 없다.

즉, 로터(36)의 선회운동 및 회전운동에 의해 메커니컬시일(48)의 링(52)이 받침시이트(54)로 향해 눌리면서 받침시이트(54)에 대해서 선회운동을 하더라도, 링(52)의 외경이 거의 일정하다는 것과, 링(52)과 받침시이트(54)와의 접촉면(시일면)의 직경이, D₁

D₂-2e라는 점에서, 링(52)의 뒤끝 단면은 항상 받침시이트(54)의 앞끝단면에 접촉되어, 제2공간(20)에 노출되지 않는다.

따라서, 링은 그 외주면에 간막이벽의 앞쪽 구역의 압력이 작용할 뿐으로, 링(52)의 뒤끝단면에는 제 2 공간(20)의 압력에 기인하는 상기의 힘은 작용하지 않는다.

이때문에, 링(52)과 받침시이트(54)와의 사이의 액체가 새어 나오지 않는 상태를 유지한다.

Claims (10)

1. 쉬일드 본체(12)와, 이 쉬일드 본체(12) 내에서 이 본체(12)의 앞부분에 배치된 로터(36)와, 상기 쉬일드 본체(12)내에서 상기 로터(36)의 뒤쪽에 설치되어, 상기 로터(36)를 상기 쉬일드 본체(12)의 중심축선의 주위에 편심운동 가능하게 지지하는 지지수단과, 상기 로터(36)에 편심운동을 시키는 구동수단과, 상기 지지수단과 상기 로터(36)와의 사이에 배치된 시일수단을 포함하고, 상기 시일수단은 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 한쪽이 다른쪽과 대면하는 개소에 설치되고, 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 트인 구멍된 상기 중심축선의 주위의 링 형상의 오목홈부(62)와, 이 오목홈부(62)에 상기 중심축선쪽으로 이동가능하게 배치되어, 거의 일정한 외경치수를 갖는 링(52)과, 이 링(52)을 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 누르는 스프링(56)들을 구비하고, 상기 링(52)과 접촉하는 개소의 최대 직경 치수를 D₂, 상기 편심운동의 편심량을 e로 했을 때, D₁

   

   D₂-2e인 시일드형 터널굴삭기.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지수단은 상기 쉬일드 본체(12)내를 앞쪽 구역과 이것 뒤쪽의 구역들로 구획하는 간막이벽(26)을 포함하고, 상기 로터(36)는 상기 간막이벽(26)을 상기 본체(12)의 축선방향으로 관통하는 회전축에 받쳐 지지되어 있는 쉬일드형 터널굴삭기.
3. 제1항에 있어서, 상기 링(52)은, 상기 오목홈부(62)에 미끄럽게 움직일 수 있게 받아들여진 주체부와, 이 주체부의 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽 측면의 끝단부에서 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 상기 주체부와 동일축적으로 뻗은 돌출부들을 갖는 쉬일드형 터널굴삭기.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽의 상기 링(52)과 접촉하는 부위에는 상기 링(52)과 접촉되는 받침시이트(54)가 배치되어 있는 쉬일드형 터널굴삭기.
5. 쉬일드 본체(12)와 여러개의 커터비트(44)를 갖는 커터조립체(40)이며, 상기 쉬일드 본체(12)의 앞부분에 배치된 커터조립체(40)와, 이 커터조립체(40)를 이것이 상기 쉬일드 본체(12)의 중심축선의 주위에 편심운동되어 상기 커터비트(44)에 의해 굴삭 대상물을 굴삭하도록 지지하는 수단과, 상기 커터조립체(40)에 편심운동을 시키기 위한 구동수단들을 포함하고, 각 커터비트(44)는 상기 커터조립체(40)의 편심운동에 수반하여, 상기 굴삭 대상물을 커터조립체(40)의 회전축선보다 아래쪽에 변위되어 토사를 굴삭할 때에 하향 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하고, 또한 위쪽으로 변위되어 토사를 굴삭할 때에 상항 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하도록 배치되어 있는 쉬일드형 터널굴삭기.
6. 제5항에 있어서, 각 커터비트(44)는, 상기 커터조립체(40)의 회전축선에 향해진 이끝을 갖는 쉬일드형 터널굴삭기.
7. 제6항에 있어서, 상기 커터조립체(40)의 회전 중심부에 배치된 커터비트를 제외한 다른 각 커터비트는, 상기 이끝이 상기 중심축선과 직각으로 교차하는 동일한 면에 위치하던가 또는 상기 이끝이 그 커터비트의 위치에 대해 상기 회전중심축의 위치에 배치된 커터비트의 이끝 보다 앞쪽이 되도록 배치되어 있는 쉬일드형 터널굴삭기.
8. 제5항에 있어서, 상기 지지수단은, 상기 쉬일드 본체(12)내를 앞쪽 구역과 이것의 뒤쪽인 뒤쪽 구역들로 구획하는 간막이벽(26)을 포함하고, 상기 구동수단은, 상기의 간막이벽(26)을 상기 본체(12)의 축선방향으로 관통하는 크랭크축(32)과, 상기 쉬일드 본체(12)의 상기 앞쪽 구역내에서 상기 크랭크축(32)의 상기 편심부에 회전가능하게 지지된 로터(36)와, 상기 쉬일드 본체(12) 또는 상기 간막이벽(26)과 상기 로터(36)와의 한쪽에 고정된 내기어(30) 및 그 다른쪽에 고정된 외기어(46)를 구비한 기어기구와, 상기 크랭크축(32)을 회전시키는 구동기구들을 포함하고, 상기 커터조립체(40)는 상기 로터(36)의 앞끝단부에 부착되어, 이에 의해 상기 커터조립체(40)는 상기 크랭크축(32)이 회전함에 따라 상기 크랭크축(32)의 회전축선의 주위를 선회하는 동시에 상기 편심부의 주위를 회전하는 쉬일드형 터널굴삭기.
9. 쉬일드 본체(12)와, 이 쉬일드 본체(12)내의 앞부분에 배치된 로터(36)와, 상기 쉬일드 본체(12)내에서 상기 로터(36)의 뒤쪽에 설치되어, 상기 로터(36)를 상기 쉬일드 본체(12)의 중심축선의 주위에 편심운동 가능하게 지지하는 지지수단과, 쉬일드 본체(12)의 앞부분에 배치되어, 상기 로터와 더불어 편심운동이 되어 상기 커터비트(44)에 의해 굴삭 대상물을 굴삭하는 커터조립체(40)와, 상기 로터(36) 및 상기 커터조립체(40)에 편심운동을 시키기 위한 구동수단과, 상기 지지수단과 상기 로터(36)와의 사이에 배치된 시일수단들을 포함하고, 상기 시일수단은 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 한쪽이 다른쪽과 대면하는 개소에 설치되어 오목홈부(62)로서 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 트여진 상기 중심축선의 주위의 링 형상으로 된 오목홈부(62)와, 이 오목홈부(62)에 상기 중심축선 방향으로 이동가능하게 배치되어, 거의 일정한 외경치수를 갖는 링(52)과,이 링(52)을 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 누르는 스프링(56)을 구비하고, 상기 링의 직경 치수를 D₁, 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽의 상기 링(52)과 접촉하는 개소의 최대 직경 치수를 D₂, 상기 편심운동의 편심량을 e로 했을 때, D₁ D₂-2e이고, 각 커터비트(44)는, 상기 커터조립체(40)의 선회 및 회전에 따라 상기 굴삭 대상물을 커터조립체(40)의 회전축선보다 아래쪽으로 변위되어 토사를 굴삭할 때에 아래쪽으로 향하는 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하고, 위쪽으로 변위되어 굴삭을 할 때는 위쪽으로 향하는 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하도록 배치되어 있는 쉬일드형 터널굴삭기.
10. 쉬일드 본체(12)와, 이 쉬일드 본체(12)내를 앞쪽 구역과 이것의 뒤쪽인 뒤쪽 구역들로 구획하는 간막이벽(26)과 편심부가 상기 앞쪽구역이 되게 상기 간막이벽(26)에 회전가능하게 크랭크축(32)과, 상기 앞쪽 구역내에서 상기 크랭크축(32)의 상기 편심부에 회전가능하게 지지된 로터(36)와, 상기 쉬일드 본체(12) 또는 상기 간막이벽(26)과, 상기 로터(36)와의 한쪽에 고정된 내기어(30) 및 그 다른쪽에 고정된 외기어

    (46)를 구비한 기어기구와, 상기 로터(36)에 편심운동을 시키기 위하여 상기 크랭크측(32)을 회전시키는 구동수단과, 여러개의 커터비트(44)를 갖는 커터조립체(40)이며, 상기 쉬일드 본체(12)의 앞부분에 배치되어, 상기 로터(36)와 함게 편심운동이 되어 상기 커터비트(44)에 의해 굴삭 대상물을 굴삭하도록 상기 로터(36)에 지지된 커터조립체(40)와, 상기 지지수단과 상기 로터(36)와의 사이에 배치된 시일수단들을 포함하고, 상기 시일수단은 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 한쪽이 다른쪽과 대면하는 개소에 형성된 오목홈부(62)로서, 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 트여져, 상기 중심축선의 주위의 링 형상의 오목홈부(62)와, 이 오목홈부에 상기 중심축선 방향으로 이동가능하게 배치되어, 거의 일정한 외경치수를 갖는 링(52)과, 이 링(52)을 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽을 향해 누르는 스프링(56)들을 구비하고, 상기 링의 직경 치수를 D₁, 상기 지지수단 및 상기 로터(36)의 다른쪽이 상기 링과 접촉하는 개소의 최대 직경 치수를 D₂, 상기 편심운동의 편심량을 e로 했을때, D₁

    

    D₂-2e이며, 각 커터비트(44)는 상기 커터조립체(40)의 선회 및 회전에 따라 상기 굴삭 대상물을 커터조립체(40)의 회전축선보다 아래쪽으로 변위되어 토사를 굴삭할 때에 아래쪽으로 향하는 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하고, 위쪽으로 변위되어 굴삭을 할 때는 위쪽으로 향하는 반발력을 상기 쉬일드 본체(12)에 전달하도록 배치되어 있는 쉬일드형 터널 굴삭기.

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