土圧式シールド掘進機の排土用スクリュウコンベヤ装置

【目的】スクリュウ羽根の耐摩耗性を向上させた排土用スクリュウコンベヤ装置を提供する。
【構成】シールド本体１の前部に設けられたカッタヘッド２により掘削した土砂を、シールド本体１前部のチャンバ１ａ内へ取込んだ後、スクリュウコンベヤ４によりチャンバ１ａ内より搬出するようにした土圧式シールド掘進機において、上記スクリュウコンベヤ４のスクリュウ羽根４ｂ外周面に、円周方向に所定のピッチｐで多数の超硬チップ８を取付けたもので、超硬チップ８によりスクリュウ羽根４ｂの耐摩耗性が向上するため、長期間安定した土砂の搬送が可能である。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はスクリュウ羽根の耐摩耗性を向上させた土圧式シールド掘進機の排土用スクリュウコンベヤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来土圧式シールド掘進機は図１に示すようにシールド本体ａの前部にカッタヘッドモータｂにより回転駆動されるカッタヘッドｃが設けられていて、このカッタヘッドｃによりシールド本体ａ前方の切羽ｄを掘削するように構成されている。またカッタヘッドｃにより掘削された土砂は、シールド本体ａ前部のチャンバｅ内へ取込まれた後、スクリュウコンベヤｆによりチャンバｅ内より搬出され、さらに図示しない土砂搬送装置により後方へ搬出されるようになっている。
【０００３】一方上記従来のスクリュウコンベヤｆは、ケーシングｇ内にスクリュウ羽根ｈが設けられていて、このスクリュウ羽根ｈをスクリュウモータｉにより回転させることにより、チャンバｅ内の土砂をケーシングｇ内へと取込み、ケーシングｇ内面と土砂の摩擦を利用して土砂をケーシングｇの後方へ搬送するように構成されている。例えば実開昭６０−１００４９７号公報では，スクリュウコンベヤにおけるスクリュウ羽根の搬送側もしくは、反対側に突起を設けることにより土砂中の礫などが効率よく搬送できるようにしたトンネル掘削機が提案されている。さらに実開昭６０−８５３９５号公報では、スクリュウコンベヤにおける土砂取込み口のトラフ先端とスクリュウ羽根との間に形成された楔状部に、スクリュウ羽根の土砂搬出側となる外径側に突起物を設けることにより土砂中の礫などが効率よく搬送できるようにしたトンネル掘削機が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のスクリュウコンベヤｆではスクリュウ羽根ｈが鉄または鉄の表面に図２の（イ）及び（ロ）に示すように耐摩耗材料ｊを肉盛りした構造のため、砂礫などを搬送すると、スクリュウ羽根ｈが早期に摩耗して搬送能力が低下する不具合がある。
【０００５】またスクリュウ羽根の摩耗によりケーシングｇ内面とスクリュウ羽根ｈ外周間の隙間が大きくなって小礫などが噛み込みやすくなり、その結果スクリュウモータｉに過大なトルクが作用して、スクリュウモータｉの耐久性が早期に低下するなどの不具合もあった。なおシールド掘進機用のカッタービットにおいては特開平４−１６６５９６号公報のように、複数の超硬チップを台金の少なくとも切削方向の前端面に先端側から基端部側にかけて多段式に並べて安定した掘削作業ができるようにしたものや、特開平３−８７４９４号公報のように刃先部先端に楔傾斜面と同一傾斜面を有する超硬チップを植設し、台金の楔傾斜面に設けた凹部に硬化肉盛材を充填肉盛りして刃先部の耐摩耗性を向上させるようにしたものは公知であるが、スクリュウコンベヤ装置においてスクリュウ羽根の早期摩耗に対する対策については従来格別の対策がなされていないのが現状である。この発明はかかる不具合を改善するためになされたもので、スクリュウ羽根の耐摩耗性を向上させた土圧式シールド掘進機のスクリュウコンベヤ装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達成するために、シールド本体の前部に設けられたカッタヘッドにより掘削した土砂を、シールド本体前部のチャンバ内へ取込んだ後、スクリュウコンベヤによりチャンバ内より搬出するようにした土圧式シールド掘進機において、上記スクリュウコンベヤのスクリュウ羽根外周面に、円周方向に所定のピッチで多数の超硬チップを取付けたものである。またスクリュウ羽根の摩耗しやすいケーシングの後部側ほど超硬チップのピッチを小さくしたものである。さらにケーシング内周面に複数の突条を突設したものである。
【０００７】
【作用】上記構成によりスクリュウ羽根の耐摩耗性が向上すると共に、摩耗したスクリュウ羽根の外周面とケーシング内面との間に小礫などが噛み込むことも少なくなるため、スクリュウモータに過大なトルクが作用するのを防止することができる。
【０００８】また摩耗しやすいケーシングの後部側ほど超硬チップのピッチを小さくしたことにより、スクリュウ羽根の寿命が向上すると共に、ケーシング内面に突条を突設して、これら突条の間でケーシングの内面に土砂のフィルムを形成することにより、ケーシング内面の摩擦係数がスクリュウ羽根面の摩耗係数より大きくなるため、土砂は羽根に付着できず羽根につれまわりする事なく後方へ排土されていくため、搬送効率が向上する。
【０００９】
【実施例】この発明の一実施例を図３以下に示す図面を参照して詳述する。図３は土圧式シールド掘進機の断面図、図４は排土用スクリュウコンベヤ装置の断面図、図５R>５は図４のＡ円内の拡大図、図６は図５のＢ方向からの矢視図、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００１０】図３において１はシールド本体で、前部にカッタヘッドモータ３により回転されるカッタヘッド２が設けられている。上記カッタヘッド２により掘削された土砂はシールド本体１前部のチャンバ１ａ内へ取込まれた後、スクリュウコンベヤ４によりチャンバ１ａ内より搬出され、さらに図示しない土砂搬送装置により後方へ搬送されるようになっている。上記スクリュウコンベヤ４は前下りとなるように傾斜されたケーシング４ａと、このケーシング４ａ内に収容されたコイル状のスクリュウ羽根４ｂよりなる。
【００１１】上記スクリュウ羽根４ｂの前端はチャンバ１ａ内へ突出されていると共に、後端はケーシング４ａの後端側に回転自在に設けられた回転筒４ｃの内面に固着されている。上記回転筒４ｃの外周面にはリングギヤ４ｄが固着されていて、このリングギヤ４ｄにギヤボックス４ｅを介してケーシング４ａに取付けられたスクリュウモータ５のピニオン５ａが噛合されていて、スクリュウモータ５により回転筒４ｃを回転させることにより、スクリュウ羽根４ｂが回転されるようになっている。
【００１２】またケーシング４ａの後端部にはゲートシリンダ６により開閉される排土ゲート７が設けられていて、この排土ゲート７を開放することにより、スクリュウ羽根４ｂで搬送されてきた土砂をケーシング４ａ内より排出できるようになっている。
【００１３】一方上記スクリュウ羽根４ｂの外周面には円周方向に沿って所定のピッチｐで多数の超硬チップ８が溶接などの手段で固着されている。上記超硬チップ８はスクリュウ羽根４ｂの外周面の幅ｗより長さの短い長方形状の板体より形成されていて、図５に示すようにスクリュウ羽根４ｂ外周の後縁に一端が合致するよう固着されており、土砂の圧密度が高くなるケーシング４ａの後部側ほど超硬チップ８のピッチｐが小さくなるように設定されている。
【００１４】すなわち図４に示すようにケーシング４ａの中間部よりやや前側のＬ₁ の範囲では、超硬チップ８のピッチは例えば２ｐに、またほぼ中間部Ｌ₂ の範囲では例えば１．５ｐに、そして中間部より後側のＬ₃ の範囲では例えば１ｐに設定されていて、ケーシング４ａの後部側ほどスクリュウ羽根４ｂの耐摩耗性が高くなるように構成されている。
【００１５】次に作用を説明すると、カッタヘッド２により掘削されてチャンバ１ａ内に取込まれた土砂は、スクリュウ羽根４ｂの前端でケーシング４ａ内へ取込まれた後ケーシング４ａ内を後方へ搬送され、排土ゲート７よりベルトコンベヤなどの土砂搬送装置１０に排出されて、土砂搬送装置１０により後方へ搬送される。
【００１６】またスクリュウ羽根４ｂによりケーシング４ａ内の土砂を搬送する際、スクリュウ羽根４ｂの外周面がケーシング４ａの内面に付着した土砂と摺接するが、スクリュウ羽根４ｂの外周面には超硬チップ８が所定のピッチｐで固着されているため、早期に摩耗することがないと共に、スクリュウ羽根４ｂの外周面には、各超硬チップ８の間に入り込んだ土砂により図８に示すように薄膜９が形成され、この薄膜９によりスクリュウ羽根４ｂ外周の摩耗が防止されるため、スクリュウ羽根４ｂの耐摩耗性が超硬チップ８と相俟ってさらに向上する。
【００１７】なお上記実施例はスクリュウ羽根４ｂの外周面に所定のピッチｐで超硬チップ８を取付けたものであるが、同時にケーシング４ｂの内面に突条４ｇを設けることにより、土砂の搬送効率を上げることもできる。次にこれを図９ないし図１３で説明すると、ケーシング４ａの内周面には図９及び図１０に示すように、ケーシング４ａの軸線方向に沿い、かつ円周方向に間隔を存して複数本の突条４ｇが突設されている。これら突条４ｇは例えば断面が半円状となっていて、頂部がスクリュウ羽根４ｂの外周面に固着された超硬チップ８と干渉しないよう僅かな隙間が形成されている。
【００１８】なお突条４ｇは図１１に示すように網目状に設けたり、図１２に示すように軸方向と円周方向の組合せや図１３に示すように螺旋状に設けるようにしてもよい。
【００１９】次に作用を説明すると、カッタヘッド２により掘削されてチャンバ１ａ内に取込まれた土砂は、スクリュウ４ｂによりケーシング４ａ内に取込まれてケーシング４ａ内を後方へ搬送されるが、ケーシング４ａの内面には軸線方向に複数本の突条４ｃが突設されており、スクリュウ４ｂの回転により、これら突条４ｃの間に図１０に示すように土砂のフィルム（薄膜）１２が形成される。これによってケーシング４ａ内に取込まれた土砂はこの土砂のフィルム６と接触する際の摩擦力がスクリュウ羽根に付着する土砂の摩擦力よりも高いので、スクリュウ４ｂの土砂付着力が負けてとも回りしなくなるため、土砂の搬送が効率よく行えるようになる。
【００２０】ちなみに従来の内面が平滑なケーシングでは、スクリュウ表面の摩擦係数μ１とケーシング内面の摩擦係数μ２がほぼ等しい（μ１＝μ２）ため、スクリュウに土砂が付着してμ１＞μ２になると、土砂はスクリュウととも回りして搬送することができなかったが、この発明のようにケーシング４ａの内面に土砂のフィルム１２を形成することにより、スクリュウ４ｂ表面の摩擦係数μ１と、ケーシング４ａ内面の摩擦係数μ２の関係は常にμ１＜μ２に保持されるため、ケーシング４ａ内の土砂はスクリュウ４ｂととも回りすることもなく、効率よく搬送することができるようになる。
【００２１】
【発明の効果】この発明は以上詳述したように、スクリュウコンベヤのスクリュウ羽根外周面に、円周方向に所定のピッチで多数の超硬チップを取付けたことから、スクリュウ羽根外周面の摩耗を大幅に低減することができる。これによってスクリュウ羽根外周面の摩耗によりケーシング内面との間の隙間が増加して、この隙間に小礫などが噛み込まれにくくなるため、スクリュウモータに過大なトルクが作用することがなく、スクリュウモータの耐久性を大幅に向上することができる。
【００２２】また各超硬チップの間に入り込んだ土砂によりスクリュウ羽根外周面に土砂の薄膜が形成されて、この薄膜によりスクリュウ羽根の摩耗が防止されるため、スクリュウ羽根の寿命が向上すると共に、土砂が圧密されるケーシングの後部側ほど超硬チップのピッチを小さくすることにより、さらに耐摩耗性が向上する。さらにスクリュウ羽根の外周面に超硬チップを所定の間隔で取付ければよいため、スクリュウ羽根の外周面全体に耐摩耗材料を肉盛りする場合に比べて作業が容易で、かつ材料費も少なくてよいため経済的であると共に、超硬チップが摩耗した場合も超硬チップを交換するだけでよいため補修も容易である。
【００２３】しかもケーシングの内面に突条を突設して、この突条によりケーシング内面に土砂のフィルムを形成するようにすれば、土砂のフィルムによりケーシング内面の摩擦係数を常にスクリュウ羽根に付着する土砂の摩擦係数より高くなって土砂がスクリュウ羽根と共回りすることがないため、土砂の搬送効率を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の土圧式シールド掘進機の断面図である。
【図２】（イ）従来の土圧式シールド掘進機に設けられた排土用スクリュウコンベヤのスクリュウ羽根を示す説明図である。
（ロ）図２の（イ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図３】この発明の一実施例になる土圧式シールド掘進機の断面図である。
【図４】この発明の一実施例になる土圧式シールド掘進機に設けられた排土用スクリュウコンベヤ装置の断面図である。
【図５】図４のＡ円内の拡大図である。
【図６】図５のＢ方向からの矢視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図８】この発明の一実施例になる排土用スクリュウコンベヤ装置の作用を示す説明図である。
【図９】この発明の他の実施例になる排土用スクリュウコンベヤ装置の断面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１１】ケーシング内面に突設された突条の他の実施例を示す説明図である。
【図１２】ケーシング内面に突設された突条の他の実施例を示す説明図である。
【図１３】ケーシング内面に突設された突条の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１シールド本体
１ａチャンバ
２カッタヘッド
４スクリュウコンベヤ
４ａケーシング
４ｂスクリュウ羽根
４ｇ突条
８超硬チップ
ｐピッチ

【特許請求の範囲】
【請求項１】シールド本体（１）の前部に設けられたカッタヘッド（２）により掘削した土砂を、シールド本体（１）前部のチャンバ（１ａ）内へ取込んだ後、スクリュウコンベヤ（４）によりチャンバ（１ａ）内より搬出するようにした土圧式シールド掘進機において、上記スクリュウコンベヤ（４）のスクリュウ羽根（４ｂ）外周面に、円周方向に所定のピッチ（ｐ）で多数の超硬チップ（８）を取付けてなる土圧式シールド掘進機の排土用スクリュウコンベヤ装置。
【請求項２】ケーシング（４ａ）の後部側ほど超硬チップ（８）のピッチ（ｐ）を小さくしてなる請求項１記載の排土用スクリュウコンベヤ装置。
【請求項３】ケーシング（４ａ）の内周面に複数の突条（４ｇ）を突設してなる請求項１記載の排土用スクリュウコンベヤ装置。

【図１】