(57)【要約】【課題】第２土砂シールが損傷したときに第１土砂シールを土砂から保護することができるシールド掘進機を提供する。【解決手段】シールド掘進機は、カッタードラムと掘進機本体の間に配置された少なくとも３つの土砂シールのうちの最も後方に位置する第１土砂シールとその前方に位置する第２土砂シールとの間に形成されたオイル室に、当該オイル室の圧力が所定圧力に保たれるようにオイルを供給するオイル供給装置と、第２土砂シールとその前方に位置する第３土砂シールとの間に形成されたグリス室にグリスを供給するグリス供給装置と、を備え、グリス供給装置は、オイル室にもグリスを供給可能に構成されており、第３土砂シールが損傷したときに、オイル供給装置がオイル室へのオイルの供給を停止し、グリス供給装置がオイル室にグリスを供給する。【選択図】図３
2020105705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタードラムと掘進機本体の間に配置された少なくとも３つの土砂シールのうちの最も後方に位置する第１土砂シールとその前方に位置する第２土砂シールとの間に形成されたオイル室に、当該オイル室の圧力が所定圧力に保たれるようにオイルを供給するオイル供給装置と、
前記第２土砂シールとその前方に位置する第３土砂シールとの間に形成されたグリス室にグリスを供給するグリス供給装置と、を備え、
前記グリス供給装置は、前記オイル室にもグリスを供給可能に構成されており、
前記第３土砂シールが損傷したときに、前記オイル供給装置が前記オイル室へのオイルの供給を停止し、前記グリス供給装置が前記オイル室にグリスを供給する、シールド掘進機。
【請求項２】
前記グリス室へのグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサと、
前記オイル供給装置および前記グリス供給装置を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに、前記第３土砂シールが損傷したと判定する、請求項１に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘進機においては、カッターヘッドに取り付けられた筒状のカッタードラムと掘進機本体との間に複数の土砂シールが配置されている（例えば、特許文献１参照）。土砂シールは、カッタードラムの軸方向に並んでいる。
【０００３】
一般的に、土砂シール同士の間にはグリス室が形成され、このグリス室にグリス供給装置によってグリスが供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６２４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カッターチャンバー内の切羽圧が高い場合にその切羽圧を複数の土砂シールで分担して負担するという観点からは、グリス室の後方にオイル室を設けることが考えられる。具体的には、最も後方に位置する第１土砂シールとその前方に位置する第２土砂シールとの間にオイル室を形成し、第２土砂シールとその前方に位置する第３土砂シールとの間にグリス室を形成する。そして、オイル室には、当該オイル室の圧力が所定圧力（例えば、ゲージ圧で切羽圧の半分程度）に保たれるようにオイル供給装置によってオイルを供給する。
【０００６】
グリス室へのグリスの供給量がグリス室の容積を超えると、グリスは第３土砂シールを超えて前方に流出する。このため、第３土砂シール近傍に土砂が滞留する場合には、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。その結果、第３土砂シールを土砂から保護することができる。
【０００７】
しかしながら、第３土砂シールが損傷した場合は、第２土砂シールの前方のグリス室に土砂が侵入する。このとき、第２土砂シールを超えてオイルが前方に流出するが、オイルはグリスとは性状が異なるため、第２土砂シール近傍の土砂を前方へ排出することができない。よって、第２土砂シールの損傷リスクが増加する。
【０００８】
そこで、本発明は、第３土砂シールが損傷したときに第２土砂シールを土砂から保護することができるシールド掘進機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機は、カッタードラムと掘進機本体の間に配置された少なくとも３つの土砂シールのうちの最も後方に位置する第１土砂シールとその前方に位置する第２土砂シールとの間に形成されたオイル室に、当該オイル室の圧力が所定圧力に保たれるようにオイルを供給するオイル供給装置と、前記第２土砂シールとその前方に位置する第３土砂シールとの間に形成されたグリス室にグリスを供給するグリス供給装置と、を備え、前記グリス供給装置は、前記オイル室にもグリスを供給可能に構成されており、前記第３土砂シールが損傷したときに、前記オイル供給装置が前記オイル室へのオイルの供給を停止し、前記グリス供給装置が前記オイル室にグリスを供給する、ことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、第３土砂シールが損傷したときには、第２土砂シールと第１土砂シールの間のオイル室にオイルの代わりにグリスが供給される。オイル室へのグリスの供給量がオイル室の容積を超えると、グリスは第２土砂シールを超えて前方に流出する。従って、第２土砂シールの前方のグリス室に土砂が侵入して第２土砂シール近傍に土砂が滞留しても、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。これにより、第３土砂シールが損傷したときに第２土砂シールを土砂から保護することができる。
【００１１】
例えば、上記のシールド掘進機は、前記グリス室へのグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサと、前記オイル供給装置および前記グリス供給装置を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに、前記第３土砂シールが損傷したと判定してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第３土砂シールが損傷したときに第２土砂シールを土砂から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の一部の断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】内側土砂シール部用の潤滑システムの概略構成図である。
【図４】変形例における内側土砂シール部用の潤滑システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機１を示す。本実施形態では、シールド掘進機１がローラーカッター式であるが、シールド掘進機１はカッタービット式であってもよい。あるいは、シールド掘進機１は、ローラーカッターおよびカッタービットの双方を含んでもよい。
【００１５】
具体的に、シールド掘進機１は、カッターヘッド２と、カッターヘッド２を回転可能に支持する掘進機本体３を含む。
【００１６】
カッターヘッド２は、環状の板であるカッターヘッドフランジ２１を含む。カッターヘッドフランジ２１の前面には、カッターヘッドフランジ２１の中心（掘進機本体３の中心でもある）から放射状に配置された複数のカッターフレーム２２が取り付けられており、これらのカッターフレーム２２に、ローラーカッター２３が支持されている。
【００１７】
一方、カッターヘッドフランジ２１の裏面には、筒状のカッタードラム２４が取り付けられている。カッタードラム２４は、図略の旋回ベアリングを介して掘進機本体３に回転可能に支持されている。
【００１８】
掘進機本体３は、カッタードラム２４を収容する筒状の胴部３１を含む。胴部３１とカッタードラム２４の外周面との間は、外側土砂シール部１１によってシールされている。
【００１９】
また、掘進機本体３は、カッターヘッドフランジ２１の内側開口を閉塞するバルクヘッド３２と、バルクヘッド３２の周縁部から後方に延びる周壁３３を含む。周壁３３とカッタードラム２４の内周面との間は、内側土砂シール部１２によってシールされている。
【００２０】
バルクヘッド３２とカッターヘッド２との間には、カッターチャンバー２０が形成されている。つまり、バルクヘッド３２は、カッターチャンバー２０に面する。カッターチャンバー２０内には、カッターヘッド２により掘削された土砂が流入する。
【００２１】
図２に示すように、外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２のそれぞれは、カッタードラム２４と掘進機本体３（胴部３１または周壁３３）の間に配置された少なくとも３つの土砂シール４を含む。これらの土砂シール４は、カッタードラム２４の軸方向に並んでいる。本実施形態では、外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２のそれぞれが４つの土砂シール４を含む。
【００２２】
また、本実施形態では、土砂シール４がシール押え５によってカッタードラム２４に取り付けられている（詳細な構造の図示は省略）。ただし、本実施形態とは逆に土砂シール４がシール押え５によって胴部３１および周壁３３に取り付けられてもよい。
【００２３】
次に、図３を参照して、内側土砂シール部１２用の潤滑システムを説明する。なお、外側土砂シール部１１用の潤滑システムは、周壁３３が胴部３１に代わる以外は、内側土砂シール部１２用の潤滑システムと同様である。
【００２４】
内側土砂シール部１２における最も後方に位置する第１土砂シール４１とその前方に位置する第２土砂シール４２との間にはオイル室５１が形成されている。また、第２土砂シール４２とその前方に位置する第３土砂シール４３との間には第１グリス室５２が形成されており、第３土砂シール４３とその前方に位置する第４土砂シール４４との間には第２グリス室５３が形成されている。
【００２５】
オイル室５１には、オイル供給装置８によって、当該オイル室５１の圧力が所定圧力に保たれるように液体のオイルが供給される。例えば、所定圧力は、ゲージ圧で、カッターチャンバー２０内の切羽圧の半分程度である。
【００２６】
具体的に、オイル供給装置８は、オイルを貯留するタンク８１と、吸入ライン８２によりタンク８１と接続されたポンプ８３を含む。ポンプ８３は、吐出ライン８４によりオイル室５１と接続されている。本実施形態では、オイル室５１からタンク８１まで排出ライン８５が延びており、タンク８１とオイル室５１との間でオイルが循環される。排出ライン８５にはリリーフ弁８６が設けられており、このリリーフ弁８６のリリーフ圧が上述した所定圧力に設定されている。例えば、ポンプ８３は、一定の回転数で連続的に稼働する。
【００２７】
リリーフ弁８６は、電磁リリーフ弁であり、制御装置９により制御される。例えば、制御装置９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
【００２８】
制御装置９は、圧力センサ９２と電気的に接続されている。圧力センサ９２は、図１に示すようにバルクヘッド３２に設けられ、カッターチャンバー２０内の切羽圧を検出する。制御装置９は、圧力センサ９２で検出される切羽圧に応じてリリーフ弁８６のリリーフ圧（上記の所定圧力）を変更する。
【００２９】
なお、排出ライン８５は、必ずしもオイル室５１から延びている必要はなく、吐出ライン８４から分岐してもよい。この場合、オイルが吐出ライン８４の途中からタンク８１へ戻されるように循環する。また、リリーフ弁８６の代わり流量制御弁が排出ライン８５に設けられるとともに、吐出ライン８４に圧力センサが設けられ、この圧力センサで検出される圧力が上述した所定圧力になるように流量制御弁が制御装置９によりフィードバック制御されてもよい。
【００３０】
吐出ライン８４には開閉弁８７が設けられている。また、排出ライン８５にも、リリーフ弁８６の上流側に開閉弁８８が設けられている。
【００３１】
第１グリス室５２および第２グリス室５３には、グリス供給装置７によって半固体のグリスが供給される。また、グリス供給装置７は、オイル室５１にもグリスを供給可能に構成されている。
【００３２】
具体的に、グリス供給装置７は、グリスを貯留するタンク７１（例えば、ドラム缶またはペール缶）と、吸入ライン７２によりタンク７１と接続されたポンプ７３を含む。ポンプ７３は、吐出ライン７４により第２グリス室５３と接続され、吐出ライン７５により第１グリス室５２と接続され、吐出ライン７６によりオイル室５１と接続されている。ポンプ７３は、低い回転数で連続的に稼働してもよいし、ある程度高い回転数で間欠的に稼働してもよい。
【００３３】
吐出ライン７４，７５，７６の上流側部分は、互いに合流して共通の流路となっている。吐出ライン７４，７５，７６の下流側部分（互いに並列な部分）には、開閉弁７７，７８，７９がそれぞれ設けられている。なお、図４に示すように、吐出ライン７６は、オイル供給装置８の開閉弁８７の下流側で吐出ライン８４に合流してもよい。
【００３４】
図３に戻って、最も前方に位置する第４土砂シール４４の前方の空間（カッタードラム２４の外周面と周壁３３との間の隙間）には、土砂が流入してもよいし、グリスが充填されてもよい。グリスが充填される場合は、そのグリスは稠度が２８０以下のハードグリスであることが望ましい。ハードグリスであれば、一般的に用いられる稠度が３５５〜３８５程度のノーマルグリスに比べて、より長い時間、第４土砂シール４４の前方の空間にグリスを滞留させることができるからである。
【００３５】
オイル供給装置８の開閉弁８７，８８およびグリス供給装置７の開閉弁７７，７８，７９は、上述した制御装置９により制御される。ただし、図３では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。
【００３６】
制御装置９には、周壁３３に設けられた異物検出センサ９１が電気的に接続されている。異物検出センサ９１は、第１グリス室５２へのグリス以外の異物の侵入を検出する。制御装置９は、異物検出センサ９１が第１グリス室５２への異物の侵入を検出したときに、第３土砂シール４３が損傷したと判定する。
【００３７】
異物検出センサ９１としては、土砂の性状などに応じて種々の構成のものが採用可能である。例えば、土砂が水分を多く含む場合は、異物検出センサ９１は水検出センサであってもよい。あるいは、土砂にアルカリ性の加泥剤を注入する泥土圧式掘削の場合には、異物検出センサ９１はＰＨ検出センサであってもよい。
【００３８】
異物検出センサ９１が第１グリス室５２への異物の侵入を検出しないときは、制御装置９は、グリス供給装置７の開閉弁７７，７８を開き、開閉弁７９を閉じる。これにより、グリスはオイル室５１には供給されずに第１グリス室５２および第２グリス室５３に供給される。また、制御装置９は、オイル供給装置８の開閉弁８７，８８を開く。これにより、オイルは、オイル室５１の圧力が所定圧力に保たれるようにオイル室５１に供給される。
【００３９】
第１グリス室５２へのグリスの供給量が第１グリス室５２の容積を超えると、グリスは第３土砂シール４３を超えて前方に流出する。同様に、第２グリス室５３へのグリスの供給量が第２グリス室５３の容積を超えると、グリスは第４土砂シール４４を超えて前方に流出する。
【００４０】
一方、異物検出センサ９１が第１グリス室５２への異物の侵入を検出したときは、制御装置９は、オイル供給装置８の開閉弁８７，８８を閉じる。これにより、オイル供給装置８によるオイル室５１へのオイルの供給が停止される。また、制御装置９は、グリス供給装置７の開閉弁７７，７８を閉じ、開閉弁７９を開く。これにより、グリス供給装置７による第１グリス室５２および第２グリス室５３へのグリスの供給が停止されるとともに、グリス供給装置７によりオイル室５１にグリスが供給される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のシールド掘進機１では、第３土砂シール４３が損傷したときには、第２土砂シール４２と第１土砂シール４１の間のオイル室５１にオイルの代わりにグリスが供給される。オイル室５１へのグリスの供給量がオイル室５１の容積を超えると、グリスは第２土砂シール４２を超えて前方に流出する。従って、第２土砂シール４２の前方の第１グリス室５２に土砂が侵入して第２土砂シール４２近傍に土砂が滞留しても、その土砂をグリスと共に前方へ排出することができる。これにより、第３土砂シール４３が損傷したときに第２土砂シール４２を土砂から保護することができる。
【００４２】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４３】
例えば、前記実施形態では第３土砂シール４３が損傷したか否かを制御装置９が判定しているが、作業員が第１グリス室５２内のグリスをサンプリング検査することによって第３土砂シール４３が損傷したか否かが判定されてもよい。
【００４４】
また、グリス供給装置７の開閉弁７７，７８，７９およびオイル供給装置８の開閉弁８７，８８は、必ずしも制御装置９により制御される必要はなく、作業員によって手動で操作されてもよい。
【００４５】
また、土砂シール４の数が３つの場合（第４土砂シール４４が無い場合）には、グリス供給装置７の吐出ライン７４が省略される。この場合、２つの開閉弁７８，７９の代わりに、吐出ライン７５，７６の分岐点に三方弁が設けられてもよい。
【００４６】
さらに、土砂シール４の数が３つの場合には、グリス供給装置７の吐出ライン７６も省略し、第３土砂シール４３が損傷したときに、吐出ライン７５の接続先を作業員がグリス室５２からオイル室５１に変更することでグリス供給装置７によるオイル室５１へのグリスの供給を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１    シールド掘進機
２    カッターヘッド
３    掘進機本体
４    土砂シール
４１  第１土砂シール
４２  第２土砂シール
４３  第３土砂シール
５１  オイル室
５２，５３  グリス室
７    グリス供給装置
８    オイル供給装置
９    制御装置
９１  異物検出センサ
【図１】
2020105705.tif 000003
【図２】
2020105705.tif 000004
【図３】
2020105705.tif 000005
【図４】
2020105705.tif 000006