(57)【要約】【課題】中折れシールが破損したときにも止水機能を確保することができるトンネル掘削機の中折れ機構を提供する。【解決手段】トンネル掘削機の中折れ機構１２は、前胴３の後端部３１とこの後端部３１の内側に位置する後胴４の前端部４１との間に配置された少なくとも２つの中折れシール５を含む。さらに、中折れ機構１２は、２つの中折れシール５の間に形成されたシール室６へノーマルグリスを供給するノーマルグリス供給装置７と、シール室６へ前記ノーマルグリスよりも粘度の高いハードグリスを供給可能なハードグリス供給装置８を含む。【選択図】図２
2022003195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削機の前胴と後胴の間の中折れ機構であって、
前記前胴の後端部とこの後端部の内側に位置する前記後胴の前端部との間に配置された少なくとも２つの中折れシールと、
前記２つの中折れシールの間に形成されたシール室へノーマルグリスを供給するノーマルグリス供給装置と、
前記シール室へ前記ノーマルグリスよりも粘度の高いハードグリスを供給可能なハードグリス供給装置と、
を備える、トンネル掘削機の中折れ機構。
【請求項２】
前記２つの中折れシールは、前側中折れシールと後側中折れシールを含み、
前記後側中折れシールが破損したときに、前記ノーマルグリス供給装置が前記シール室へのノーマルグリスの供給を停止し、前記ハードグリス供給装置が前記シール室へハードグリスを供給する、請求項１に記載のトンネル掘削機の中折れ機構。
【請求項３】
前記シール室へのノーマルグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサと、
前記ノーマルグリス供給装置および前記ハード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、前記後側中折れシールが破損したと判定する、請求項２に記載のトンネル掘削機の中折れ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機の中折れ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削機は、地山を掘削するカッターヘッドと、このカッターヘッドを回転可能に支持する掘削機本体を含む。掘削機本体には中折れ式のものがあり、この中折れ式の掘削機本体では、管状の外殻が前胴と後胴とに分けられ、それらの間に中折れ機構が設けられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、前胴の後端部とその内側に位置する後胴の前端部との間に２つの中折れシールが配置され、それらの中折れシールの間に形成されたシール室にシール剤を充填することが記載されている。シール剤としては、例えば、半固体のグリスを用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０３１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中折れシールは、異物の噛み込みやグリスの供給不足により破損する可能性がある。この場合、中折れ機構の止水機能が低下し、土砂が機内に流入するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、中折れシールが破損したときにも止水機能を確保することができるトンネル掘削機の中折れ機構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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削機の前胴と後胴の間の中折れ機構は、前記前胴の後端部とこの後端部の内側に位置する前記後胴の前端部との間に配置された少なくとも２つの中折れシールと、前記２つの中折れシールの間に形成されたシール室へノーマルグリスを供給するノーマルグリス供給装置と、前記シール室へ前記ノーマルグリスよりも粘度の高いハードグリスを供給可能なハードグリス供給装置と、を備える、ことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、中折れシールが破損したときにハードグリス供給装置によってシール室へハードグリスを供給することができる。ハードグリスは粘度が高いので、中折れシールの破損部がラビリンスの役割を果たす。従って、中折れシールが破損したときにも止水機能を確保することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、中折れシールが破損したときにも止水機能を確保することができるトンネル掘削機の中折れ機構が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る中折れ機構を含むトンネル掘削機の側面図である。
【図２】前記中折れ機構を示す、トンネル掘削機の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２に、本発明の一実施形態に係る中折れ機構１２を示し、図１に、その中折れ機構１２を含むトンネル掘削機１を示す。例えば、トンネル掘削機１は内部でセグメントを組み立てるシールド掘進機である。ただし、本発明は、シールド掘進機以外のトンネル掘削機にも適用可能である。
【００１２】
図１に示すように、トンネル掘削機１は、地山を掘削するカッターヘッド２と、このカッターヘッド２を回転可能に支持する掘削機本体１０を含む。掘削機本体１０は、中折れ式のものであり、前胴３と後胴４とに分けられた管状の外殻１１を含む。そして、前胴３と後胴４の間に中折れ機構１２が設けられている。
【００１３】
図示は省略するが、前胴３の前側開口は隔壁により閉塞され、この隔壁とカッターヘッド２との間にはカッターチャンバーが形成されている。
【００１４】
中折れ機構１２では、図２に示すように、前胴３の後端部３１の内側に後胴４の前端部４１が位置し、前胴３の後端部３１と後胴４の前端部４１とが重なり合っている。前胴３の後端部３１の内側面および後胴４の前端部４１の外側面は、本実施形態では断面が直線の筒状であるが、断面が曲線の球状であってもよい。
【００１５】
前胴３の後端部３１と後胴４の前端部４１との間には、前後方向に並ぶように複数の環状の中折れシール５が配置されている。本実施形態では中折れシール５の数が２つである。つまり、中折れシール５は、前側中折れシール５１と後側中折れシール５２を含む。ただし、中折れシール５の数は３つ以上であってもよい。
【００１６】
本実施形態では、各中折れシール５としてシングルリップシールが用いられている。ただし、いつくつかのまたは全てのシングルリップシールに変えて、多段リップシールが用いられてもよい。
【００１７】
本実施形態では、中折れシール５がシール押え５０によって前胴３の後端部３１に取り付けられており、当該中折れシール５の弾性力によって後胴４の前端部４１に押圧されている。ただし、本実施形態とは逆に、中折れシール５がシール押え５０によって後胴４の前端部４１に取り付けられており、当該中折れシール５の弾性力によって前胴３の後端部３１に押圧されてもよい。
【００１８】
前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間にはシール室６が形成されている。このため、前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間のシール押え５０は、シール室６に面する。
【００１９】
シール室６には、ノーマルグリス供給装置７によって半固体のノーマルグリスが供給される。つまり、シール室６はノーマルグリスで充填される。ノーマルグリスは、例えば、稠度が３５５〜３８５程度のグリスである。ここで、「稠度」とは、日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０で規定される方法によって測定される、グリスの温度が２５℃であるときのグリスの硬さおよび流動性を表す指標である。例えば、稠度が小さくなるほど、グリスの粘度は高くなる。
【００２０】
具体的に、ノーマルグリス供給装置７は、ノーマル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によりシール室６と接続されている。吐出ライン７４には、開閉弁７５が設けられている。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。
【００２１】
本実施形態では、吐出ライン７４の下流側部分が前胴３の後端部３１の内部および前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間のシール押え５０に形成されている。上述したポンプ７３は前胴３内に配置されており、吐出ライン７４の上流側部分は前胴３内に配索された配管などで構成される。ただし、吐出ライン７４の構成はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。
【００２２】
さらに、中折れ機構１２は、シール室６へハードグリスを供給可能なハードグリス供給装置８を含む。ハードグリスは、ノーマルグリスよりも粘度の高い（例えば、稠度が２８０以下の）グリスである。
【００２３】
具体的に、ハードグリス供給装置８は、ハードグリスを貯留するタンク８１（例えば、ドラム缶またはペール缶）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によりシール室６と接続されている。吐出ライン８４には、開閉弁８５が設けられている。
【００２４】
本実施形態では、吐出ライン８４の下流側部分が前胴３の後端部３１の内部および前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間のシール押え５０に形成されている。上述したポンプ８３は前胴３内に配置されており、吐出ライン８４の上流側部分は前胴３内に配索された配管などで構成される。ただし、吐出ライン８４の構成はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。
【００２５】
ノーマルグリス供給装置７のポンプ７３および開閉弁７５、ならびにハードグリス供給装置８のポンプ８３および開閉弁８５は、制御装置９により制御される。ただし、図２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。例えば、制御装置９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはストレージに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
【００２６】
制御装置９には、前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間のシール押え５０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、シール室６へのノーマル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がシール室６への異物の侵入を検出したときに、後側中折れシール５２が破損したと判定する。すなわち、異物検出センサ９１により後側中折れシール５２の破損を検知することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
異物検出センサ９１がシール室６への異物の侵入を検出しないときは、制御装置９は、ハードグリス供給装置８の開閉弁８５を閉じるとともにポンプ８３を駆動しない一方、ノーマルグリス供給装置７の開閉弁７５を開くとともにポンプ７３を駆動する。これにより、ノーマルグリス供給装置７によりシール室６へノーマルグリスが供給される。
【００２９】
一方、異物検出センサ９１がシール室６への異物の侵入を検出したとき（すなわち、後側中折れシール５２が破損したとき）は、制御装置９は、ノーマルグリス供給装置７のポンプ７３の駆動を停止するとともに開閉弁７５を閉じる。これにより、ノーマルグリス供給装置７によるシール室６へのノーマルグリスの供給が停止される。また、制御装置９は、ハードグリス供給装置８の開閉弁８５を開くとともにポンプ８３を駆動する。これにより、ハードグリス供給装置８によりシール室６へハードグリスが供給される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の中折れ機構１２では、後側中折れシール５２が破損したときに、ハードグリス供給装置８によってシール室６へハードグリスが供給される。ハードグリスは粘度が高いので、後側中折れシール５２の破損部がラビリンスの役割を果たす。従って、後側中折れシール５２が破損したときにも止水機能を確保することができる。
【００３１】
（変形例）
なお、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。
【００３２】
例えば、前記実施形態では後側中折れシール５２が破損したときにノーマルグリス供給装置７によるシール室６へのノーマルグリスの供給が停止されたが、後側中折れシール５２が破損したときにシール室６へのノーマルグリスの供給が停止されなくてもよい。ただし、前記実施形態のようにシール室６へのノーマルグリスの供給が停止されれば、後側中折れシール５２が破損したときに、シール室６へ供給するグリスをノーマルグリスからハードグリスへ変更することができる。
【００３３】
また、前記実施形態では後側中折れシール５２が破損したか否かを制御装置９が判定しているが、作業員がシール室６内のノーマルグリスをサンプリング検査することによって後側中折れシール５２が破損したか否かが判定されてもよい。
【００３４】
さらに、ノーマルグリス供給装置７およびハードグリス供給装置８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。この場合、前胴３の後端部３１の内部および前側中折れシール５１と後側中折れシール５２の間のシール押え５０に、ノーマルグリスとハードグリスに共通に使用される供給路を形成し、通常時はその供給路にノーマルグリス供給装置７を接続し、後側中折れシール５２が破損したときに供給路に接続される装置をノーマルグリス供給装置７からハードグリス供給装置８に切り換えてもよい。
【００３５】
（まとめ）
本発明のトンネル掘削機の前胴と後胴の間の中折れ機構は、前記前胴の後端部とこの後端部の内側に位置する前記後胴の前端部との間に配置された少なくとも２つの中折れシールと、前記２つの中折れシールの間に形成されたシール室へノーマルグリスを供給するノーマルグリス供給装置と、前記シール室へ前記ノーマルグリスよりも粘度の高いハードグリスを供給可能なハードグリス供給装置と、を備える、ことを特徴とする。
【００３６】
上記の構成によれば、中折れシールが破損したときにハードグリス供給装置によってシール室へハードグリスを供給することができる。ハードグリスは粘度が高いので、中折れシールの破損部がラビリンスの役割を果たす。従って、中折れシールが破損したときにも止水機能を確保することができる。
【００３７】
前記２つの中折れシールは、前側中折れシールと後側中折れシールを含み、前記後側中折れシールが破損したときに、前記ノーマルグリス供給装置が前記シール室へのノーマルグリスの供給を停止し、前記ハードグリス供給装置が前記シール室へハードグリスを供給してもよい。この構成によれば、後側中折れシールが破損したときに、シール室へ供給するグリスをノーマルグリスからハードグリスへ変更することができる。
【００３８】
上記の中折れ機構は、前記シール室へのノーマルグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサと、前記ノーマルグリス供給装置および前記ハード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、前記後側中折れシールが破損したと判定してもよい。この構成によれば、異物検出センサにより後側中折れシールの破損を検知することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    トンネル掘削機
１２  中折れ機構
３    前胴
３１  後端部
４    後胴
４１  前端部
５    中折れシール
５１  前側中折れシール
５２  後側中折れシール
６    シール室
７    ノーマルグリス供給装置
８    ハードグリス供給装置
９    制御装置
９１  異物検出センサ
【図１】
2022003195.tif 000003
【図２】
2022003195.tif 000004