KR950004440B1

KR950004440B1 - 실드형 터널굴삭기

Info

Publication number: KR950004440B1
Application number: KR1019900011527A
Authority: KR
Inventors: 도시오 아께사까
Original assignee: 가부시기가이샤 이세끼가이하쯔고오기; 스즈끼 유끼오
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1990-07-28
Publication date: 1995-05-01
Also published as: US5123708A; JPH0359295A; KR910003233A; DE69001464T2; JP2519105B2; CN1015813B; ATE88792T1; CA2021773A1; AU625869B2; CA2021773C; CN1049045A; EP0410353B1; EP0410353A1; AU5989990A; DE69001464D1

Abstract

내용 없음.

Description

실드형 터널굴삭기

제1도는 본 발명에 따른 실드형 터널굴삭기의 일실시예를 도시한 단면도.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도.

제3도는 제1도에 도시된 본 발명의 실시예의 좌측면도.

제4도는 제1도의 4-4선 단면도.

제5도는 본 발명의 실시예의 미캐니컬실의 일부를 확대도시한 단면도.

제6도는 본 발명의 배출기구의 일부를 확대도시한 단면도.

제7도는 제6도의 7-7선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 실드형터널굴삭기 12: 실드본체

14: 헤드부 16: 테일부

18: 제1실 20: 제2실

20a: 상부영역 20b: 하부영역

24: 격벽 26: 보스부

30.40: 축선 32: 크랭크축

32b: 편심부 46: 로터

52: 커터조립체 60,62,64: 커터비트

66: 환형부재 68: 내치기어

70: 외치기어 80: 날개

84: 회전기구 88: 로드

90,92,94: 잭 96,98: 이음구

100: 배출기구 102: 케이싱

104: 스크루컨베이어 106: 구동기구

108: 밸브기구 150: 인디케이터

152: 눈금판 154: 지침

본 발명은 실드본체의 축선 주위의 선회운동과 상기 본체의 축선에서 편심된 축선주위의 회전운동을 하는 로더를 구비한 실드(shield)형 터널굴삭기에 관한 것이다.

이러한 종류의 실드형 터널굴삭기의 하나로서 일본국 특개소 61-102999호와 일본국 특개소 63-189596호 공보등에 기재된 굴삭기가 있다. 이 굴삭기는 원통형의 실드본체와, 이 본체내를 전방영역과 후방영역으로 구휙하는 격벽과, 본체의 축선을 중심으로하는 선회운동 및 본체의 축선에서 변위된 축선을 중심으로하는 회전운동을 가능하게 전방영역에 표시된 로터로서 직경이 후방을 향하여 점차 커지는 외면을 가진 로터와,이 로터를 선회운동 및 회전운동을 시키는 구동기구와, 상기 로터와 함께 선회 및 회전하도록 로터에 연결된 굴삭용 커터조립체와, 굴삭물을 전방영역에시 후방영역으로 배출하는 배출기구를 포함한다.

전방영역은 커터조립체에 의한 굴삭물을 받아들이는 직경이 후방을 향하여 점차 작아지는 제1실과, 이 제1실의 후부에 연통되고 본체의 축선의 주위를 연장하는 제2실을 갖는다. 로터는 후방을 향하여 점차 커지는 외경을 가지며 제1실에 배치되어 있다.

굴삭시에 로터 및 커터조립체는 구동기구에 의하여 본체의 축선을 중심으로하여 선회되는 동시에 본체의 축선에서 편심된 축선을 중심으로하여 회전된다. 이에따라 커터조립체는 막장을 굴삭하고, 또 로터는 본체와 같이 굴삭물을 위한 압밀기 또는 파쇄기로서 작용한다. 굴삭하는동안 제1 및 제2공간내가 굴삭물로 채워지는 것에 의하여 막장의 붕괴가 방지된다.

그러나 공지의 굴삭기는 가압된 흙탕물을 후방영역에서 제2실에 공급하면서 제2실내의 흙탕물과 굴삭물을 후방영역으로 배출하고 있기 때문에, 배출된 흙탕물과 굴삭물을 분리하는 작업등, 흙탕물 처리를 해야만하는 문제점이 있었다.

이 문제를 해결하기 위해 스크류 컨베이어를 구비한 배출기구를 사용하면, 실트(silt)층과 같이 점성이 큰 물질을 다량으로 함유하는 지반을 굴삭할때, 굴삭물의 점착성 때문에 굴삭물이 특히 제2실내를 배출기구측으로 이동하지 않으므로 굴삭물이 배출되지 않아 굴삭을 속행하기가 곤란하게 된다.

본 발명은 흙탕물공법에 의하지 않고 점성이 큰 물질을 다량으로 함유한 지반을 굴삭할 수가 있는 실드형 터널굴삭기를 제공함을 목적으로 하는 것이다.

본 밭명의 실드형 터널굴삭기는 원통형의 실드본체와, 이 본체의 전단부에 배치된 굴삭용 커터조립체와,상기 본체내를 상기 커터조립체에 의하여 굴삭된 굴삭물을 받아들이는 제1실 및 이 제1실내의 굴삭물을 받아들이도록 제1실의 뒤쪽에 연통되며 상기 본체의 축선 주위를 연장하는 제2실을 갖는 전방영역 및 그 뒤쪽의 후방영역으로 구획하는 격벽과, 제1실에 배치되고, 후방을 향하여 점차 커지는 외경을 갖는 로터와, 이 로터를 본체의 길이방향으로 연장하는 제1축선을 중심으로 하는 선회운동과 상기 제1축선에서 편심된 제2축선을 중심으로 하는 회전운동을 하게하는 구동기구와, 제2실내에서 로터와 함께 선회운동 및 회전운동을 하도록 로터에 부착된 본체의 축선의 주위를 연장하는 환형(環形)부재와, 제2실로 받아들여진 굴삭물을 제2실의 하부에서 상기 후방영역으로 배출하는 기구를 포함한다.

커터조립체에 의하여 굴삭된 굴삭물은 토압과 굴삭기의 추력(推力)에 의하여 제1실에 넣어지며 제1실내에 들어온 굴삭물은 제2실쪽을 향하여 제1실내를 이동하여 제1실에서 제2실로 이동되며, 제2실내의 하부를 향해 이동된다. 제1실내는 굴삭하는 동안에 굴삭물로 채워지며 그것에 의해 막장의 붕괴가 방지된다.

굴삭시에 로터 및 환형부재가 각각 제1 및 제2실내에서 선회운동을 하기때문에 비록 제1 및 제2실내가 굴삭물로 채워지더라도 실드본체에 대한 로터 및 환형부재의 변위에 의하여 제1 및 제2실내에 굴삭물을 받아들이는 공간이 형성된다.

이 때문에 막장이 실트층과 같은 점성이 높은 물질을 다량으로 포함하는 층이라 할지라도 굴삭물은 주로 로터의 변위에 따라 생기는 공간을 메우도록 제 1실에 받아들여져서 제 2 실을 향하여 제1실내를 이동한다.제1실내의 굴삭물은 환형부재의 변위에 의해 생기는 공간을 메우도록 제2실로 압출된다. 제2실내의 굴삭물은 환형부재의 회전에 따라서 제2실내를 그 아래쪽으로 이동하여 환형부재가 아래쪽으로 변위할때 제2실의 하부, 즉 배출부로 강제적으로 압출되고 최종적으로 배출수단에 의하여 제2실로부터 배출된다.

따라서 본 발명에 의하면 흙탕물공법에 의하지 않고 점성이 높은 물질을 다량으로 함유한 지반을 굴삭할수가 있다.

다수의 날개를 실드본체의 반경방향 및 전후방향으로 연장하도록 환형부재의 외면에 인정한 각도로 간격을 두고 부착하는 것이 바람직하다. 이와같이하면 날개가 환형부재와 함께 제2실내에서 선회운동 및 회전운동을 하기 때문에 점성이 높은 굴삭물이라 할지라도 제2실내의 굴삭물은 날개의 선회운동 및 회전운동에따라 제 2 실의 하부로 확실하게 이동되기 때문에 제 2 실내의 굴삭물을 확실하게 배출할 수가 있다. 제 2 실은 제1실내의 굴삭물을 받아들이도록 제1실과 연통되고, 본체의 축선주위를 연장하는 환형의 상부영역과이 상부영역내의 굴삭물을 받아들이도록 이 상부영역의 하부와 연동된 하부영역을 갖는 것이 바람직하다. 이에따라 상부영역내의 굴삭물이 비록 그 점성이 높다할지라도 환형부재의 선회운동 및 회전운동에 따라 하부영역을 향해 확실하게 이동되고 환형부재가 아래쪽으로 변위할때 상부영역에서 하부영역으로 강제적으로 압출되어 그 결과 하부영역에 받아들여진 굴삭물을 배출수단에 의하여 확실하게 배출할수 있다.

배출기구로서는, 제2실의 하부영역과 후단에 개방되며 격벽에서 본체내의 후방으로 연장하는 케이싱과,하부영역에서 케이싱의 후단개방부를 향하여 케이싱내를 연장하는 스크류 컨베이어와, 이 스크루 컨베이어를 회전시키는 회전기구와, 케이싱의 후단개방부를 개폐하는 밸브기구를 구비한 스크류 컨베이어형의 기구를 사용하며 밸브기구에 의해 케이싱내의 압력이 소정의 값을 초과했을때 케이싱의 후단개방부를 개방하는구조로 할수가 있다.

커터조립체를 로터의 선단부에 부착하므로써 커터조립체를 로터와 함께 선회 및 회전시킬 수가 있다. 또다수의 커터비트를 구비한 커터조립체를 사용하여 커터비트를 그 칼날부가 본체의 중심을 향하도록 배치할수가 있다.

구동기구는, 로터를 회전가능하게 지지하는 편심부를 제1실측에 가지는 격벽에 제1축선을 중심으르하여 회전가능하게 지지된 크랭크축과, 이 크랭크축을 회전시키는 회전기구와, 제1축선의 주위를 연장하도록 격벽에 부착된 외치기어와, 이 외치기어의 일부와 치합하며 제2축선 주위를 연장하도록 로터 및 환형부재의 최소한 한쪽에 착설된 내치기어를 구비할 수가 있다.

실드본체는 그 전방영역을 갖는 원통형의 헤드부와, 이 헤드부의 뒤쪽에 이어지는 원통형으로된 테일부와, 이 테일부의 축선방향으로 상대적으로 변위되는 2개의 연결부를 갖는 다수의 잭과, 헤드부 및 테일부가 요동하는 것은 허용하지만, 헤드부 및 테일부가 테일부의 축선방향으로 상대적으로 변위하는 것은 지지하도록 헤드부 및 테일부를 연결하는 1개의 연결체의 구비할수가 있다. 이경우 각 잭은 한쪽은 연결부가 헤드부에 연결되고 다른쪽 연결부가 테일부에 연결된다. 또 잭 및 연결체는 테일부의 축선주위에 일정한 각도를 간격을 두고 배치된다.

더욱이, 본 발명에 따른 실드형 터널굴삭기는 헤드부와 테일부 사이의 상대적인 편향의 량과 방향을 도시하기 위한 인디케이터(indicator)를 포함한다. 이 인디케이터로서, 헤드부 및 테일부의 한쪽에 고정된 눈금판과, 헤드부 및 테일부의 다른쪽에 고정되어 눈금판에 대향하는 지침을 구비하는 공지의 인디케이터가 사용될수 있다. 인디케이터를 연결체의 근방에 배치하면. 눈금판과 지침이 헤드부와 테일부 사이의 상대적인 편향에 기인하여 서로 붙였다 떨어졌다하는 방향으로 상대적으로 변위하는 양이 적어지고, 테일부에 대한 헤드부의 편향량을 정확하게 알수가 있다.

본 발명의 다른 실드형 터널굴삭기는 원통형의 실드본체와, 이 본체의 전단부에 배치된 굴삭용 커터조립체와, 본체내를 커터조립체에 의하여 굴삭된 굴삭물을 받아들이는 제1실 및 이 제1실내의 굴삭물을 받아들이도록 상기 제1실의 뒤쪽에 연통되며 상기 본체의 축선 주위를 연장하는 제2실을 갖는 전방영역과 그뒤쪽의 후방영역으로 구획하는 격벽과, 제1실에 배치되어 후방을 향하여 점차 커지는 외경읕 가신 로터와,이 로터를 본체의 길이방향으로 연상하는 제1축선을 중심으로 하는 선회운동과 제1축선에서 편심된 제2축선을 중심으로 하는 회전운동을 하게 하는 구동기구와, 제2실내를 본체의 반경방향 및 전후방향으로 연장하도록 로터에 상기본체의 축선 주위에 일정한 각도로 간격을 두고 부착된 다수의 날개와, 제 2실로 들어온 굴삭물을 제 2 실의 저부에서 후방영역으로 배출하는 기구를 포함한다.

이외의 굴삭기에 있어서, 날개는 로터의 선회운동 및 회전운동에 따라서 제2실내에서 선회운동 및 회전운동을 한다. 이때문에 제2실내의 굴삭물은 날개의 선회운동 및 회전운동에 의하여 제2실의 하부로 이동되며 최종적으로 배출수단에 의하여 후방영역으로 배출된다.

다른 굴삭기에 있어서, 제2실내에서 본체의 축선주위를 연장하는 환형부재를 로터와 함께 선회운동 및 회전운동을 하도록 로터에 부착하고, 날개를 환형부재의 외면에 부착할수가 있다. 이에따라 제2실내의 굴삭물은 환형부재의 선회운동에 의하여 제2실내를 아래쪽으로 강제적으로 압출된다.

본 발명의 양호한 실시예를 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제1도를 참고허면, 실드형 터널굴삭기(10)는 원통형의 실드본체(12)를 포함한다. 본체(12)는 원통형으로된 헤드부(14)와, 이 헤드부의 뒤쪽에 이어지는 테일부(16)를 구비한다. 테일부(16)의 선단부는 직경이 작게 형성되어 있으며 또 헤드부(14)의 후단내측이 요동이 가능하게 끼워져있다.

헤드부(14)는 내경이 뒤쪽을 향해 점차 작아지는 원뿔대형으로 이루어전 제1실(18)을 가진 제1원통부(14a)와, 제 1실(18)의 뒤쪽에 이어지며 이 제1실 후단의 내경보다 큰 내경을 갖는 제2실{20)을 규정하는 제2원통부(14b)로 분할되어 있다. 제1및 제2원통부(14a)(14b)는 제1원통부(14a)의 후단과 제2원통부(14)의 전단부에서 다수의 볼트(22)에 의하여 분리가 가능하게 서로 결합되어 있다.

제1 및 제2실(18)(20)은 막장의 붕괴를 방지하기 위해 고압으로 유지되는 격벽 전방영역을 구성하고 있으며, 또 제2원통부(14b)에 부착된 격벽(24)에 의해 대기압상태로 되는 격벽 후방영역으로 구획되어 있다. 제1실(18)의 내경은 대략 균일하게 되어있으며, 이 경우 제1 및 제2실(18)(20)의 내경을 대략 동일하게 할수가 있고 제2실(20)의 내경을 제1실(18)의 내경보다 작게할 수도 있다.

격벽(24)은 제2실(20)축으로 돌출하는 보스부(26)를 중앙부에, 또 제2실(20)측으로 돌출하는 돌출부(28)를 외주부에 각각 형성하고 있다. 돌출부(28)는 제2도에 도시한 바와같이 아래쪽의 일부가 절치된 링형태를 하고 있다. 이때문에 제2실(20)은 보스부(26)의 주위를 연장하는 환형의 상부영역(20a)과 이 상부영역의 굴삭물을 받아들이기 위해 상부영역(20a)의 하부에 연통된 하부영역(20b)을 갖는다. 상부영역(20a)은 제 1실(!8)내의 굴삭물을 받아들이기 위해 제1실(18)과 연통되어 있다.

격벽(24)의 보스부(26)에는 본체(12)의 축선(30)방향으로 연장하는 크랭크축(32)이 다수의 축받이(34)에 의하여 축선 (30)을 중심으로 하여 회전이 가능하게 지지되어 있다. 크랭크축(32)은 보스부(26)에 지지된 피지지부(32a)와 피지지부로부터 전방(제1도에서 우측)으로 연장되는 연장부(32c)를 구비한다. 연장부(32c)는 격벽(24)부착된 브라케트(36)에 다수의 축받이(38)에 의하여 지지되어 있다.

피지지부(32a) 및 연장부(32c)의 축선은 실드본체(12)의 축선(30)과 일치되어 있다. 이에대해 편심부(32b)의 축선(40)은 축선(30)으르부터 거리 e만큼 편심되어 있다. 축받이(34)는 보스부(26)의 전단부에 끼워 맞춘 축받이 누르개(42)와, 연장부(32c)의 피지지부(32a)측 단부에 부착된 기어(44)에 의하여 축선(30)방향으로 이동하는 것이 방지된다. 편심부(32b)는 제1실(18)내에 배치된 로터(46)를 다수의 축받이(48)에 의하여 회전가능하게 지지하고 있다. 로터(46)는 직경이 후단을 향해 짐차 커지는 의표면을 갖는다. 이때문에 제 1실(18)은 제2실(20) 을 향하여 좁아지는 대략 v자형의 단면형상을 하고 있다. 로터(46)는 크랭크축(32)의 선단부에 나사 결합된 너트(50)에 의하여 크랭크축(32)으로부터 빠져 나가는 것이 방지되고 있다.

제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 로터(46) 후단부의 외경은 제1 및 제2실(18)(20)이 항상 축선(30)주위의 환형 범위 전체에 걸쳐서 연통될 수 있도륵 그 크기가 선택되어 있다.

로터(46)의 선단부에는 커터조립체(52)가 고정되어 있다. 커터조립체(52)는 제1도 및 제3도에 도시한 바와같이 로터(46)로부터 본체(12)의 반경방향으로 연장하는 다수의 암(54)과, 인접하는 암(54)의 선단부를 서로 연결하는 링크(56)와, 로터(46)의 선단부에 착설된 원판형의 캡(58)과, 암(54)에 고정된 다수의 커터비트(60)와, 링크(56)에 부착된 커터비트(62)와, 캡(58)에 부착된 다수의 커터비트(64)를 구비하고 있다

암(54)에 고정된 각 커디비트(60)는 그 칼날끝이 커터조립체(52)의 회전중심을 향하도록 즉 내향으로 되게 배치되어 있는 동시에 상기 날끝이 커터 비트의 외측에 배치된 커터비트의 날끝보다 후방이 되도록 배치되어 있다.

이에대해 가장 바깥 둘레에 배치된 각 커터비트(62)는 커터조립체(52)의 회전중심을 향한 내향의 날끝과,이와는 반대 방향으로 향하는 외향의 날끝을 가지고 있다. 또 캡(58)에 부착된 각 커터비트(64)는 날끝이 반경방향의 바깥쪽으르 향하도룩 배치되어 있다.

제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 로터(46)의 후단에는 환형부재(66)가 부착되어 있으며, 환형부재(66)는 보스부(26)의 주위를 보스부(26)로부터 간격을 두고 연장하도록 제2실(20)에 배치되어 있다. 환형부재(66)는 로터(46)의 일부이어도 괜찮다.

환형부재(66)의 내측에는 축선(40)을 중심으로 하는 내치기어(68)가 부착되어 있다. 내치기어(68)와 치합하는 외치기어(70)는 축선(30)을 중심으로 하도록 보스부(26)에 부착되어 있다. 양 기어(68)(70)의 이끝 반경은 양 기어가 일부에서 치합하는 값으로 선택되어 있다.

내치기어(68)는 환형부재(66)와 일체이어도 되고 또 내치기어(68)를 환형부재(66)에 고정하는 대신에 로터(46)에 직접 부착하여도 좋으며 더욱이 외치기어를 보스부(26)에 부착하고 내치기어를 로터(46)이 부착하여도 좋다.

격벽(24)과 환힝부제(66) 사이에는 미캐니컬실(mechanical seal) (72}에 의하여 액밀적 (液密的)으로 유지되어 있다. 미캐니컬실(72)은 제1도 및 제5도에 도시한 바와같이 환형부재(66) 및 내치기어(68)의 후단면에 형성된 요입부에 이동이 불가능하게 배치된 링(74}과, 격벽(24)의 제2실(20)측에 형성된 환형돌부의 내측에 본체(12)의 직경방항으로 이동이 불가능하게 배치된 링(76)를 구비하고 있다. 링(76)은 격벽(24)에 배치된 다수의 스프링(78)에 의하여 링(74)에 눌러져 있다. 각 스프링(78)은 격벽(24)에 형성된 요입부에 수용되어 있다.

제1도 및 제2도에 도시한 바와같이, 환형부재(66)의 외주면에는 다수의 날개(80)가 등각도 간격으로 부착되어 있으며, 로터(46)의 후단면에는 다수의 봉형부재(82)가 등각도 간격으로 부착되어 있다, 각 날개(80)는 전후방향으로 연장되어 있는 동시에, 환형부재(66)로부터 본체(12)의 반경방향 외측으로 제1 및 제2실(18)(20)의 연통부를 초월하는 위치까지 연장하고 있다. 이에 대해 각 봉형부재(82)는 로터(46)로부터 본체(12)의 반경방향 바깥쪽으로 제1 및 제2실(18)(20)의 연통부를 초월하는 위치까지 연장되어 있으며 날개(80)를 로터(46)에 직접 부착하여도 좋다.

크랭크축(32)은 브라케트(36)에 부착된 한쌍의 회전기구(84)에 의해 기어(44)를 개재하여 회전된다. 이에따라 로러(46)가 축선(30)을 중심으로 하여 선회되면서 커터조립체(52), 환형부재(66), 내치기어(68), 날개(80) 및 봉형부재(82)가 각각 축선(30)을 중심으로 하여 선회된다.

내치기어(68)가 선회되면, 내치기어(68)와 외치기어(70)가 치합한 곳이 내치기어(68)의 선회에 따라서 변화하기 때문에 내치기어(68)가 외치기어(70)에 대해 축선(40)을 중심으로 회전된다. 이것에 의하여 로터(46), 커더조립체(52), 환형부재(66), 날개(80) 및 봉형부재(82)는 각각 축선(30)을 중심으로 하는 선회운동 뿐만아니라 축선(40)을 중심으로 하는 회전운동을 한다.

로터(40), 커터조립체(52), 환형부재(66), 내치기어(68), 날개(80) 및 봉형부재(82)의 회전방향은 도시한 예에서는 내치기어(68)가 로터(46)측에 부착되고, 외치기어(70)가 격벽측에 부착되어 있기 때문에 선회방향과 동일하다. 그러나 내치기어를 격벽측에 부착하고, 외치기어를 로터측에 부착하게 되면 회전방향은 선회방향과 반대가 된다.

로터 (46), 커터조립체 (52), 환형 부재 (66), 내치기어 (68), 날개 (80) 및 봉형 부재 (82) 의 선회운동과 회전운동의 비는, 양 기어(68)(70)의 이빨수에 의하여 결정된다. 기어(68)(70)의 이빨수의 차를 적게하면 회전운동 일회당 선회운동의 횟수를 크게 할수가 있는 것이다. 도시한 예에서는 테일부(16)도 다수의 볼트(86)에 의하여 분리가능하게 서로가 맞붙여 결합된 제1 및 제2원통부(16a)(16b)로 분할되어 있다.

제1도 및 제4도에 도시한 바와같이, 헤드부(14)와 테일부(16)는 테일부(16)에 대한 헤드부(14)의 방향을 수정하여 굴진(掘進)방향을 수정하기 위한 1개의 로드(88)와 3개의 잭(90)(92)(94)에 의하여 서로 요동이 가능하게 연결되어 있다. 잭(90)(92)(94)은 밀어 누르는 쪽 및 끌어당기는 쪽으로 양쪽 모두 작동가능한 복동형 잭이다.

로드(88)의 일단 및 잭(90)(92)(94)의 실런더들은 각각 이음구(96)에 의하여 헤드부(14)에 연결되어 있다. 이에 대해 로드(88)의 타단 및 잭(90)(92)(94)의 피스톤로드 각각은 이음구(98)에 의하여 테일부(16)에 연결되어 있다. 잭(90)(92)(94)의 실린더를 테일부(16)에 연결하고 잭(90)(92)(94)의 피스톤로드를 헤드부(14)에 연결하여도 괜찮다.

이음구(96)(98)로서는 대응하는 로드 또는 잭의 축선과 직교하는 2개의 축선을 중심으로 하는 각도적 회전을 피연결부재에 허용하는 자재이음구가 바람직하다. 이러한 이음구로서는, 예를들면 일본국 특공소 61-47956호 공보에 기재되어 있는 연절구조, 즉 이음구를 사용할 수가 있다.

로드(88) 및 잭(90)(92)(94)은 축선(30)주위의 가상적인 원상에 등각도(90°)간격으로 배치되어 있다. 로드(88) 및 잭(90)(92)(94)은 도시한 예에서는 로드(88) 및 잭(90)이 각각 잭(94)(92)의 위쪽에 배치되어 있다. 그러나, 로드(88) 및 잭(90)(92)(94)은 로드(88)가 잭(90)(92) 또는 (94)의 위치가 되게 배치하여도 좋다.

방향수정시에 잭(92)(94)을 동시에 수축시키면 헤드부(14)는 로드(88) 및 잭(90)을 중심으로하여 테일부(16)에 대해 아래쪽으로 향하게 되고 잭(92)(94)을 동시에 신장시키면 헤드부(14)는 로드(88) 및 잭(90)을 중심으로하여 테일부(16)에 대해 위쪽으로 향하게 된다. 이에 대해 잭(90)(92)을 동시에 수축시키면, 헤드부(14)는 로드(88) 및 잭(94)을 중심으로하여 테일부(16)에 대해 왼쪽으로 향하게 되고, 잭(90)(92)을 동시에 신장시키면, 헤드부(14)는 로드(88) 및 잭(94)을 중심으로 하여 테일부(16)에 대해 오른쪽으로 향하게 된다.

제1도, 제4도, 제6도 및 제7도에 도시한 바와같이, 굴삭물을 제2실(20)로 부터 배출하는 배출기구(100)는 제2실(20)의 하부, 즉 하부영역(20b)으로 개방되며 격벽(24)으로부터 본체(12)내를 뒤쪽으로 연장하는 케이싱(102)과, 케이싱의 후단 개방부를 향하여 이 케이싱내를 연장하는 스크류컨베이어(104)와, 이 스크류 컨베이어를 회전시키는 구동기구(106)와, 케이싱(102)의 후단개방부를 개폐하는 밸브기구(108)를 구비하고 있다.

스크류컨베이어(104)의 선단부는 제 2 실(20)의 하부영역(20b)에 도달하고 있다. 스크류컨베이어(104)는 그 선단부가 격벽(24)에 지지되어 있는 동시에, 그 후단부가 브라케트(36)에 부착된 캡(110)에 지지되어 있다. 스크류컨베이어(104)에는 스크류컨베이어(104)의 후단부로부터 뒤쪽으로 연장하는 샤프트(l12)가 연결되어 있다.

샤프트(112)는 케이싱(102)의 후단부에 부착된 슈트(115)와 이 슈트의 후단에 부착된 슬리브(116)를 관통하여 연장되어 있으며, 또 다수의 축받이(118)에 의하여 슬리브(116)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 슈트(114)는 스크류컨베이어(104)에 의하여 배출되는 굴삭물을 케이싱(102)으로부터 받아 아래쪽으로 낙하시키도록 케이싱(102)측과 아래쪽에 개방되어 있다. 슬리브(116)의 선단 개방부는 캡(120)에 의하여 폐쇄되어있다.

구동기구(106)는 회전원(122)의 회전을 감속기(124)로 감속시킨 후 체인(130)에 의하여 감속기(124)의 출력축에 부착된 스프로켓(126)으로부터 샤프트(112)의 후단부에 부착된 스프로켓(126)에 전달하므로써 스크류 컨베이어(104)를 회전시킨다. 구동기구(106)는 슬리브(116)에 부착된 케이스(132)에 지지되어 있다. 케이스(132)는 후방으로 개방되 있으며 또 그 개방부는 플레이트(134)에 의해 폐쇄되어 있다.

밸브기구(108)는 케이싱(102)의 후단에 슈트.(114)에 의해 부착된 밸브받칩부 (136)와, 샤프트(112)에 미끄럼운동이 가능하게 지지된 밸브몸체(138)와, 이 밸브몸체를 밸브받침부(136)를 향하여 밀어누르는 한쌍의 실린더기구(140)를 구비한다. 밸브몸체(138)는 직경이 뒤쪽을 항해 점차커지는 외면을 갖는다.

굴삭시, 굴삭기(10)는 도시하지 않은 수직갱에 배치된 추진장치에 의하여 실드본체(12)의 후방에 이어지는 관(l42)과 함께 전진된다. 굴삭기(10)가 전진할때 크랭크축(32)은 회전기구(84)에 의하여 회전되고, 그 결과 상술한 바와같이 로터(46), 커터 조립체(52), 환형부재(66), 내치기어(68), 날개(80) 및 봉형부재(82)가 축선(30)을 중심으로 하며 선회되는 동시에 축선(40)을 중심으로 하여 회전된다.

이때문에 막장은 커터조립체(52)의 선회운동 및 회전운동에 의하여 굴삭되며, 제1및 제2실 (18)(20)내는 굴삭물로 채워지기 때문에 막장의 붕괴가 방지되는 것이다.

그러나, 굴삭하는 동안에 로터(46) 및 환형부재(66)가 선회운동을 하기 때문에 비록 제1 및 제2실(18)(20)내가 굴삭물로 채워진다 하더라도 본체(12)에 대한 로터(46) 및 환형부재(66)의 변위에 의하여 제1 및 제2실(18)(20)내에 공간이 형성된다. 이 때문에 굴삭물은 막장의 토압 및 굴삭기의 전진력에 의해 로터(46)의 변위에 따른 공간을 메우도록 제1실(18)로 이동되고, 제1실(18)내에서 제2실(20)을 향하여 이동된다. 또 제1실(18)내의 굴삭물는 환형부재[66)의 변위에 의한 공간을 메우도록 제2실(20)의 상부영역(20a)으로 압출된다.

제2실(20)내의 굴삭물은 환형부재(66)의 선회운동에 따라서 제2실(20)의 상부영역(20a)내에서 반경방향 바깥쪽으로 반복적으로 밀어누르면서 환형부재(66) 및 날개(80)의 회전운동에 의하여 상부 영역(20a)내를 서서히 아레쪽, 즉 하부영역(20b)의 위쪽으로 이동되고, 이 부위에서 환형부재(66)가 그 선회운동에 따라서 아래쪽으로 변위할때 하부영역(20b)으로 강제적으로 눌러서 밀려난다.

하부영역(20b)내의 굴삭물은 배출기구(100)의 스크류컨베이어(104)에 의하여 밸브기구(108)를 향해서 반송된다. 그러나 케이싱(102)의 후반은 밸브기구(108)에 의하여 페쇄되어 있기때문에 굴삭물은 케이싱(102)내에 머문다. 이것에 의하여 막장의 붕괴가 보다 확실하게 방지된다.

밸브기구(108)의 밸브몸체(138)가 케이싱(102)내의 굴삭물에 의하여 실린더기구(140)의 힘에 대항하여 뒤쪽으로 밀리면, 밸브몸체(138)가 밸브받침부(136)로부터 분리되기 때문에 케이싱(102)내의 굴삭물은 케이싱(102)으로부터 슈트(114)로 밀려난다. 슈트(114)에서 낙하하는 굴삭물은 벨트컨베이어(143)로 받아서 이 벨트컨베이어(143)에 의해 뒤쪽으로 반송된다.

막장의 토압은 주로 제1원통부(14a)와 로터(46)에 작용한다. 로터(46)에 작용하는 토압은 크랭크축(32)을 개재하여 토압검출기(144)에 작용한다. 토압검출기(144)는 크랭크축(32)의 연장부(32c)에 다수의 축받이(146)를 개재하여 배치되며, 또 브라케트(36)의 후단부 내면과 캡(110)의 전단면과 함께 토압검출실을 규정하고 있다. 토압검출실은 이것에 주입된 오일에 작용하는 압력을 파이프(148)를 통하여 인디케이터(150)에 전달한다. 이것에 의하여 인디케이터(150)의 토압계용 표시부에 눈으로 읽을수 있도록 토압이 표시된다.

인디케이터(150)는 토압게, 유압계등의 계기 이외에 제4도에 도시한 바와같이 테일부(16)에 대한 헤드부(14)의 편향방향 및 그 양을 표시하는 눈금판(152)과 이 눈금판에 대향하는 지침(154)을 구비한다. 눈금판(152)은 다수의 위선과 경선을 갖는 공지의 것이다 . 지침(154)도 +자형을 한 공지의 것이다.

인디케이터(150)는 그 표시면이 후방을 향하도록 테일부(16)에 부착되어 있다. 지침(154)은 헤드부(14)가 테일부(16)에 대해 중립위치에 있을때, 즉 헤드부(14)가 테일부(16)에 대해 편향되어 있지 않을때, 눈금판(152)의 기준점, 즉 0을 가리키도톡 부착구(156)에 의하여 캡(110)에 부착되어 있다.

지침(154)은 헤드부(14)가 로드(88) 및 잭(90)(92)(94)으로된 방향수정장치에 의하여 테일부(16)에 대해 편향되면 눈금판(152)에 대하여 편향방향에 대응하는 방향으로 편향량에 따른 거리만큼 변위한다. 눈금판(152)과 지침(154)의 위치관계는 인디케이터(150)의 표시면을 촬영하는 TV 카메라(158)에 의하여 도시하지않은 모니터로 전송된다. TV카메라(158)도 테일부(16)이 부착되어 있다.

눈금판(152) 및 지침(154)을 포함하는 인디케이터(150)는 축선(30)과 위를 직교.하는 면내에서 로드(88)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다. 이와같이 하면 눈금판(152)과 지침(154)이 서로 근접했다 떨어졌다 하는방향으로의 지침(154)의 변위량이 적기 때문에 테일부(16)에 대한 헤드부(14)의 편향량이 정확하게 표시된다. 또 인디케이터(150)를 헤드부(14)와 테일부(16)가 상대적으로 요동하는 지점, 예를들면 로드(88)의 축선방향을 중심으로 하는 원호상에 배치하면 눈금판(152)과 지침(154)이 서로 근접했다 떨어졌다 하는 방향으로 지침(154)의 변위하는 량이 보다 작아지고, 테일부(16)에 대한 헤드부(14)의 편향량을 보다 정학하게 표시할수가 있다.

굴삭기(10)는 격벽(24)의 상부에 형성된 구멍(160)을 갖는다.구멍(160}은 배출기구(100)에 의하여 굴삭물을 배출할때는 플레이트(162)에 의해 폐쇄되어 있고, 배출수 단으로서 흙탕물을 사용할때 이용된다. 배출수단으로서 흙탕뭍을 사용할때는 배출기구(100) 및 플레이트(162)를 제거하고, 플레이트(162)를 제거한 구멍(160)에는 가압 흙탕물 공급용 파이프가 접속되고 배출기구(100) 자리에는 흙탕물 배출용 파이프가 접속된다.

Claims

실드형 터널굴사기에 있어서, 전단부 및 후단부를 가지는 원통형의 실드본체(12): 상기 실드본체(12)의 상기 전단부상에 배치된 굴삭용 커터 조립체(52): 상기 실드본체(12)의 내부를, 상기 커터조립체(52)에 의해 굴삭된 굴삭물을 받아들이는 제1실(18) 및 상기 제1실(18)내의 굴삭물을 받아들이도륵 상기 제1실(18)의 뒤쪽과 연통하며 상기 실드 본체(12)의 축선주위를 연장하는 제2실(20)을 가지는 전방영역과 그 뒤쪽의 후방영역으로 구획하는 격벽(24); 상기 제1실(18)내에 배치되며 뒤쪽을 항하여 외경이 점차 커지는 로터(46) , 상기 로터(46)를 상기 실드본체(12)의 길이방향으로 연장하는 제1축선(30)을 중심으로하는 선회운동과 상기 제1축선(30)에 대해 편심된 제2축선(40)을 중심으로하는 회전운동을 하게하는 구동기구:상기 제2실(20)내에서 상기 로터(46)와 함께 선회운동 및 회전운동을 하도록 상기 로터(46)에 부착되며 상기 실드본체(12)의 축선주위로 연장하는 환형부재(66); 상기 제2실(20)로 들어온 굴삭물을 상기 제2실(20)의 저부로부터 상기 후방영역으로 배출하기위한 배출기구(100): 및 상기 환형부재(66)의 외면에 상기실드본체(12)의 반경방향 및 길이방향으로 연장하도록 일정한 각도간격으로 부착된 다수의 날개(80)를 구비함을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
제1항에 있어서, 상기 제2실(20)은 상기 제1실(18)로부터 굴삭물을 받아들이도록 상기 제1실(18)과 연통하며 상기 실드본체(l2)의 축선주위를 연장하는 환형의 상부영역(20a) 및 상기 상부영역(20a)으로 부터 굴삭물을 받아들이도록 상기 상부영역(20a)의 하부와 연통하는 하부영역(20b)을 가지며. 상기 배출기구(100)는 상기 하부영역(20b)에 들어온 굴삭물을 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 실드령형 터널굴삭기.
제2항에 있어서, 상기 배출기구(100)는 상기 하부영역(20b)과 후단으로 개방되고. 상기 격벽(24)으로부터 상기 실드본체(12)내를 뒤쪽으로 연장하는 케이싱(102), 상기 하부영역(20b)으로부터 상기 케이싱(102)의 후단 개방부를 향하여 상기 케이싱(102)내를 연장하는 스크류컨베이어(104), 상기 스크류 컨베이어(104)를 회전시키기위한 구동기구(106) 및 상기 후단개방부를 개폐하는 밸브기구(108)로서 상기 케이싱(102)내의 압력이 소정의 값을 초과하였을때 상기 후단개방부를 개방하는 밸브기구(108)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
제1항에 있어서, 상기 커터조립체(52)는 상기 로터(46)의 선단부에 부착되며, 상기 실드본체(12)의 중심을 향한 칼날부를 가진 다수의 커터 비트(60)(62)(64)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
제1항에 있어서, 상기 구동기구는 상기 로터(46)를 회전가능하게 지지하는 편심부(32b)를 상기 제1실(18)측에 가지며 상기 격벽(24)에 상기 제1축선(30)을 중심으로 하여 회전가능하게 지지되는 크랭크축(32) 상기 크랭크축(32)을 회전시키기 위한 회전기구(84), 상기 제1축선(30)의 주위를 연장하도록 상기 격벽에 착설된 외치기어(70), 및 상기 외치기어(70)와 일부에서 치합하고 상기 제2축선(40) 주위를 연장하도록 상기 로터(46) 및 상기 환형부재(66)의 한쪽에 부착된 내치기어(68)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
제1항에 있어서, 상기 실드본체(12)는 상기 전방영역을 갖는 원통형의 헤드부(14). 상기 헤드부(14)에 후속되는 원통형의 테일부(16), 상기 테일부(16)의 축선방향으로 상대적으르 변위되는 2개의 연결부를 갖는 다수의 잭(90)(92)(94), 및 상기 헤드부(14)와 상기 테일부(16)가 요동하는 것은 허용하지만 상기 헤드부(14)와 상기 테일부(16)가 상기 톄일부(16)의 축선 방향으로 상대적으로 변위하는 것은 저지하도록 상기 헤드부 (14) 및 상기 테일부 (16)를 서로 연결하는 1개의 연결체(88)를 구비하고 상기 각 잭(90)(.92)(94)은 상기 한쪽 연결부에서 상기 헤드부(14)에 또 다른쪽 연결부에서 상기 테일부(16)에 연결되어 있고, 상기 잭(90)(92)(94) 및 상기 연결체(88)는 상기 테일부(!6) 축선주위에 일정한 각도간격으로 배치되어 있는것을 특징으로하는 실드형 터널굴삭기.
제 6항에 있어서, 상기 헤드부(14)와 상기 테일부(16) 사이의 상대적인 편향의 방향 및 량을 표시하는 상기 연결체(88)의 근방의 배치된 인디케이터(150)를 구비하며, 상기 인디케이터(150)는 상기 헤드부(14)및 상기 테일부(16)의 한쪽에 고정된 눈금판(152)과 상기 헤드부(14) 및 상기 테일부(l6)의 다른쪽에 고정되며 상기 눈금판에 대향하는 지침(154)을 구비하는 것을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
실드형 터널굴삭기에 있어서, 전단부 및 후단부를 가지는 원통형의 실드본체(12); 상기 실드본체(12)의 상기 전단부상에 배치된 굴삭용 커터조립체(52): 상기 실드본체(12)의 내부를, 상기 커터조립체(52)에 의해 굴삭된 굴삭물을 받아들이는 제1실(18) 및 상기 제1실(18)내의 굴삭물을 받아들이도록 상기 제1실(18)의 뒤쪽과 연통하며 상기 실드본체(12)의 축선주의를 연장하는 제2실(20)을 가지는 전방영역과 그 뒤쪽의 후방영역으로 구획하는 격벽(24); 상기 제1실(18)내에 배치되며 뒤쪽을 향하여 외경이 점차 커지는 로터(46) ; 상기 로터(46)를 상기 실드본체(12)의 길이방항으로 연장하는 제1축선(30)을 중심으로하는 선회운동과 상기 제1축선(30)에 대해 편심된 제2축선(40)을 중심으로 하는 회전운동을 하게하는 구동기구; 상기 제2실(20)내에서 상기 본체(12)의 반경방향 및 길이방향으로 연장하도록 상기 로터(46)에 상기 본체(12)의 축선주위로 일정한 각도간격으로 부착된 다수의 날개(80), 및 상기 제2실(20)로 들어온 굴삭물을 상기 제2실(20)의 저부로부터 상기 후방영역으로 배출하기위한 배출기구(100)를 구비함을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.
제8항에 있어서, 상기 제2실(20)내에서 상기 로터(46)와 함께 선회운동 및 회전운동을 하도록 상기로터(46)에 부착되며 상기 실드본체(12)의 축선 주위로 연장하는 환형부재(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실드형 터널굴삭기.