(57)【要約】【課題】シール性の確保と耐久性向上の両立が可能な多軸スクリューコンベアを提供すること。【解決手段】外筒３０内に相互に螺旋状の羽根１２，２２の形成方向が異なる複数のスクリュー１０，２０を回転自在に収容し、各スクリュー１０，２０に逆方向の回転を与えて搬送する多軸スクリューコンベアにおいて、前記スクリュー１０，２０の一方または両方の羽根１２，２２の周端部に螺旋シール材１５，２５を設ける。【選択図】        図１
2004263468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒内に、螺旋状の羽根の形成方向が相互に異なる複数のスクリューを回転自在に収容し、前記各スクリューの螺旋状の羽根と羽根の間に他の羽根を嵌入させ、各スクリューに逆方向の回転を与えて搬送する多軸スクリューコンベアにおいて、
前記スクリューの一方または両方の羽根の周端部に螺旋シール材を設けたことを特徴とする、
多軸スクリューコンベア。
【請求項２】
前記スクリューの一方または両方の回転軸を、これと対向する羽根の周端部と当接可能な弾力シール層で被覆したことを特徴とする、請求項１に記載の多軸スクリューコンベア。
【請求項３】
前記スクリューの羽根の周端部と外筒の内周面との間を区画した室へ流体を供給する流路を形成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多軸スクリューコンベア。
【請求項４】
前記スクリューの羽根に設けた螺旋シール材を分割し、前記分割したシール材の単位で交換可能に構成したことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多軸スクリューコンベア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種シールドマシンの排土装置、汎用縦向きコンベア、或いは礫用ポンプ等として活用できる、多軸スクリューコンベアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多軸スクリューコンベアは、相互に平行に配置した二本のスクリューと、これら二本のスクリューを回転自在に収容する外筒とを主要な構成部品としていて、羽根の肉厚、羽根の形成方向および回転方向が相互に異なる両スクリューを駆動モータで回転し、両スクリューの羽根が当接して重合する範囲に亘るスクリュー送り作用によって、外筒内に取り込んだ土砂を搬送し得る構造になっているものが、特許文献１，２により知られている。
この種の多軸スクリューコンベアの止水性を保持する手段としては、何れか一方のスクリューの回転軸の周面をシール材で被覆し、シール材に他方の羽根の周端面を当接させて回転軸と羽根間を止水する構造（特許文献１）や、一方のスクリューの薄肉の羽根と薄肉の羽根の１ピッチ分の隙間に嵌まるように他方のスクリューの羽根を厚肉化して、二本のスクリューの羽根同士の重合部分の隙間を充塞する構造（特許文献２）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２５２３９２号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−３３１５９１号公報（第３−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の多軸スクリューコンベアにあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞スクリューの羽根と外筒内周面との間に土砂の細砂分が入り込むことによる摩耗作用と、二つの羽根の当接箇所で礫を噛み込むことによる摩耗作用に起因して、スクリューの羽根の周端部と外筒内周面が摩耗し易い。
＜ロ＞上記した箇所の摩耗を放置すると、止水性が損なわれる問題も起こる。
＜ハ＞スクリューの羽根や外筒の素材に硬質金属を使用すれば、摩耗の問題を解消できるが、その反面コストが嵩む問題が残る。
【０００５】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、シール性の確保と耐久性向上の両立が可能な多軸スクリューコンベアを提供することを目的とする。
また本発明は、消耗部品の交換が簡単におこなえる多軸スクリューコンベアを提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明は外筒内に、螺旋状の羽根の形成方向が相互に異なる複数のスクリューを回転自在に収容し、前記各スクリューの螺旋状の羽根と羽根の間に他の羽根を嵌入させ、各スクリューに逆方向の回転を与えて搬送する多軸スクリューコンベアにおいて、前記スクリューの一方または両方の羽根の周端部に螺旋シール材を設けたことを特徴とするものである。
さらに本発明は、前記した多軸スクリューコンベアにおいて、前記スクリューの一方または両方の回転軸を、これと対向する羽根の周端部と当接可能な弾力シール層で被覆したことを特徴とするものである。
さらに本発明は、前記した多軸スクリューコンベアの何れかにおいて、前記スクリューの羽根の周端部と外筒の内周面との間を区画した室へ流体を供給する流路を形成したことを特徴とするものである。
さらに本発明は、前記した多軸スクリューコンベアの何れかにおいて、前記スクリューの羽根に設けた螺旋シール材を分割し、前記分割したシール材の単位で交換可能に構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
＜イ＞多軸スクリューコンベアの全体構成
図１に多軸スクリューコンベアの縦断面図を示す。
本発明が前提とする多軸スクリューコンベアは、主動スクリュー１０と、これと平行に配置した従動スクリュー２０と、これらの両スクリュー１０，２０を外装する断面形状が瓢箪形の外筒３０と、両スクリュー１０，２０に回転力を付与する回転手段とを具備している。以下、主要な各部について詳述する。
【０００９】
＜ロ＞スクリュー
主動スクリュー１０は回転軸１１と、回転軸１１の外周面に螺旋状に設けた薄肉の羽根１２よりなり、また従動スクリュー２０も同様に回転軸２１の外周面に螺旋状に厚肉の羽根２２を設けてなる。
各スクリュー１０，２０はその羽根１２，２２の肉厚だけでなく、螺旋方向および回転方向が相互に逆の関係となる。
排出口３１を望む両スクリュー１０，２０の回転軸１１，２２の後部は、排土口３１より土砂を排出し得るように羽根１２，２２を省略している。
両スクリュー１０，２０は一方の羽根１２，１２の間に他方の羽根２２が入り込んでいて、各羽根１２，２２の周端面は対向する回転軸１１，２１の周面と当接し、また隣り合う各羽根１２，２２の側端面は相互に当接して止水性を確保している。両スクリュー１０，２０の止水構造の詳細については後述する。
【００１０】
主動スクリュー１０の回転軸１１の前方（図の左方）は、単筒４３に収容した搬送スクリュー４０の前記羽根１２と同方向の羽根４２を有する回転軸４１と、公知のピン連結や凹凸嵌合手段を介して着脱可能に接続している。
また、多軸スクリューコンベアは保守、点検のために解体可能であって、外筒３０と単筒４３の間だけでなく外筒３０自体も分離および組立て可能なようにボルト等で連結してある。
【００１１】
両スクリュー１０，２０の各回転軸１１，２１の後端は、ギア伝達機構４４を介してモータ４５，４５と接続していて、各スクリュー１０，２０へ所定の回転を付与できるようになっている。尚、スクリュー１０，２０を回転駆動するモータ４５は一台で兼用する場合もある。
【００１２】
＜ハ＞シール構造
本発明に係る多軸スクリューコンベアでは、以下に説明するシール構造を複数箇所に採用した。
そのひとつは図２に示すように、各スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１の周面を弾力シール層１４，２４で覆い、羽根１２，２２の周端面がこれらの各弾力シール層１４，２４に当接（弾接）させて、各スクリュー１０，２０の羽根１２，２２の周端面と回転軸１１，２１の周面との間をシールするものである。
弾力シール層１４，２４はゴムや樹脂等の弾性材を使用でき、また摩耗時に交換可能なように接着しておくとよい。
【００１３】
また主動スクリュー１０または従動スクリュー２０の羽根１２，２２のいずれか一方または両方の周端部には、螺旋シール材１５，２５を設け、これらの螺旋シール材１５，２５で各羽根１２，２２と対向する外筒３０の内周面との間をシールする。
さらに螺旋シール材１５，２５を羽根１２，２２の側面と周面の両方に跨った周端部の両角部（エッヂ部）に設けることで、隣り合う両羽根１２，２２の当接部間を併せてシールするものである。
これにより、外筒３０内に回転軸１１，２１と羽根１２，２２とにより仕切られたシール性の高い複数の室３２が形成される。
【００１４】
図３，４に拡大して示すように螺旋シール材１５，２５は、羽根１２，２２の周端部の角部を切欠いて形成した凹部１２ａ，２２ａに収容可能なシール本体１５ａ，２５ａと、シール本体１５ａ，２５ａの外周に沿って一体成形した先鋭形状のリップ１５ｂ，２５ｂとよりなる。
シール本体１５ａ，２５ａは凹部１２ａ，２２ａ内に設置されていて、またシール本体１５ａ，２５ａより突出する先鋭形状のリップ１５ｂ，２５ｂは外筒３０の内周面と当接してシール可能な寸法に設定してある。
これらの螺旋シール材１５，２５はゴムや樹脂等の弾性材を使用でき、また摩耗時に交換可能なように接着しておくとよい。
【００１５】
また図３に示すように主動スクリュー１０の羽根１２の周端面と外筒３０の内周面との間に、一対の螺旋シール材１５，１５で区画されたシール性の高い室３３を形成していて、この室３３内に軸側から連通して形成した流路１２ｂを通じてグリース等の液体を供給できるようになっている。
【００１６】
また図４に示すように従動スクリュー２０も同様に、羽根２２の周端面と外筒３０の内周面との間に、一対の螺旋シール材２５，２５で区画されたシール性の高い室３４を形成していて、この室３４内に軸側から連通して形成した流路２２ｂを通じてグリース等の液体を供給できるようになっている。
【００１７】
図５は隣り合う主動スクリュー１０の羽根１２と羽根１２の間に従動スクリュー２０の羽根２２が入り込んで当接している箇所の断面図を示すもので、隣り合う両羽根１２，２２の当接部間では、螺旋シール材１５，２５のシール本体１５ａ，２５ａの側面が当接することで高いシールを確保するものである。
【００１８】
尚、弾力シール層１４，２４の素材や軸方向の全長や層厚等や螺旋シール材１５，２５の全長や幅寸法等については搬送物の種類や性状に応じて適宜選択する設計的事項であり、本例に限定されるものではない。
【００１９】
＜ニ＞土砂の搬送方法
つぎに多軸スクリューコンベアによる土砂の搬送作用について説明する。
図１に示すモータ４５，４５を駆動すると、両スクリュー１０，２０は夫々矢印で示す方向に相互に逆回転をすると共に、搬送スクリュー４０が回転する。
これにより、搬送スクリュー４０内の土砂は、外筒３０内に取り込まれ、外筒３０内の両スクリュー１０，２０の羽根１２，２２によって搬送され、排出口３１から排出される。
【００２０】
多軸スクリューコンベアにより土砂を搬送するに当たって、主動スクリュー１０の回転軸１１と従動スクリュー２０の羽根２２との間、および主動スクリュー１０の羽根１２と従動スクリュー２０の回転軸２１との間に細砂分が噛み込んだ場合は、回転軸１１，２１を覆う弾力シール層１４，２４が弾性変形して細砂分を小さな抵抗で通過させると共に、細砂分の通過後は、弾力シール層１４，２４が自己弾性により復元して高いシール性を回復する。
【００２１】
また図３，４のように各スクリュー１０，２０の羽根１２，２２の周端部と外筒３０の内周面の間を、螺旋シール材１５，２５がシールしているので、室３３，３４内への細砂分の侵入を阻止して噛み込みによる摩耗を確実に防止できる。
殊に、流路１２ｂ，２２ｂを通じて各室３３，３４内へグリース等の液体を強制的に供給することで、土砂の搬送圧力が高い場合でも良好なシール性を保持することができる。
また図５に示すように、両スクリュー１０，２０の羽根１２，２２のラップ部分の隙間を両螺旋シール材１５，２５の側面が当接して閉塞することにより、ラップ部分についても高いシール性を保持することができる。仮にこの間に土砂の細砂分が入り込んでも両螺旋シール材１５，２５が弾性変形して噛み込みによる羽根１２，２２の磨耗を防止できる。
【００２２】
以上のように、両スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１と羽根１２，２２の間、外筒３０と両スクリュー２０，３０の羽根１２，２２の周端面の間、および両羽根１２，２２の間に弾力シール層１４，２４および螺旋シール材１５，２５が介在することによりシール性を確保できるだけでなく、金属同士が直接接触することがないので摩耗も効果的に防止できる。
また定期的にまたは必要に応じて摩滅した弾力シール層１４，２４や螺旋シール材１５，２５を新しいものと交換することができる。
これらのシール材の交換にあたっては、弾力シール層１４，２４や螺旋シール材１５，２５の接着作業だけで済むため作業が簡単かつ短時間で済む。
【００２３】
＜ホ＞螺旋シールの他の実施例
図６に螺旋シール材１５，２５の他の取り付け構造を示す。
本例は各スクリュー１０，２０を構成する羽根１２，２２の凹部１２ａ，２２ａの断面形状と各螺旋シール材１５，２５のシール本体１５ａ，２５ａの接触面の形状を波形に形成して各シール本体１５ａ，２５ａとの接着面積を増したもので、前記した実施例と比べて螺旋シール材１５，２５の固着力が増して剥がれ難い利点がある。
【００２４】
＜へ＞止水構造の他の実施例１
以上は両スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１に弾力シール層１４，２４を設ける場合について説明したが、主動スクリュー１の回転軸１１のみに弾力シール層１４を設けるようにしてもよい。
【００２５】
＜ト＞止水構造の他の実施例２
図７に示すように螺旋シール材１５，２５を複数の分割体で構成し、これらの各分割体をボルト５０で以って各スクリュー１０，２０の羽根１２，２２に交換可能に組み付けてもよい。
螺旋シール材１５，２５の分割体は羽根１２，２２にボルト５０で取り付けた鋼製の分割台座５１の中央の取付溝５２に嵌入して取り付け、分割台座５１と螺旋シール材１５，２５の分割体を一対とし、この単位で組み付けと解体を行う。
本例にあっては、養生期間を必要とする接着手段と比べて螺旋シール材１５，２５の交換時間をさらに短くできる。
また羽根１２，２２の本体の材質とは別に止水装置を構成する分割台座止５１や螺旋シール材１５，２５を耐磨耗性に優れた素材に変更できるので、予め摩耗の発生が予想される部位に適用すると、多軸スクリューコンベアの耐久性が向上する。これまで摩耗が激しいとされていた礫の多い土砂の搬送に好適である。
この分割体の組み立て構造は、羽根１２，２２の一部分だけでなく、その全長に亘って採用してもよい。
尚、本例では螺旋シール材１５，２５に２つのリップを形成し、これらのリップ間に流路１２ｂ，２２ｂを通じてグリース等の液体を供給できるように構成した形態を図示するが、液体の供給形態は図３，４に示すように単一リップを形成した２つの螺旋シール材１５，１５，２５，２５を組み付け、これらの間に供給するようにしてもよい。
【００２６】
＜チ＞多軸スクリューコンベアの適用例
既述した多軸スクリューコンベアをシールドマシンの排土手段として用いた場合は、止水性が高いことから、大断面、大深度トンネルの施工に好適であるうえに、これまでの圧力調整用のバルブやポンプを設ける必要がない。
また、多軸スクリューコンベアは一般土砂の搬送に適用できる他、搬送対象は土砂以外であってもよい。
また多軸スクリューコンベアの向きは横向き斜め、或いは縦向きも可能であり、その向きに制約を受けない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明はつぎの効果が得られる。
＜イ＞スクリューの羽根や外筒の素材に硬質金属を使用せずに、高いシール性能を確保できるだけでなく、スクリューや外筒の摩耗低減に伴う耐久性の向上を図ることができる。
＜ロ＞シール性の確保と摩耗の問題を低コストに解決することができる。
＜ハ＞スクリューの羽根と外筒の内周面との間の室内にグリース等の流体を供給すれば、土砂中の細砂分等の侵入防止効果が高まり、シール性能と耐久性が格段に向上する。
＜ニ＞シール材の交換に手数と時間がかからず、消耗部品の補修が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多軸スクリューコンベアの縦断面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩの断面図
【図３】主動スクリューに設けた螺旋シール材の部分断面図
【図４】従動スクリューに設けた螺旋シール材の部分断面図
【図５】図２におけるＶ−Ｖの断面図
【図６】螺旋シール材の他の取り付け形態を示す要部の部分拡大断面図
【図７】分割形の螺旋シール材の他の取り付け形態を示す要部の部分拡大断面図
【符号の説明】
１０・・主動スクリュー
２０・・従動スクリュー
１１，２１・・回転軸
１２，２２・・羽根
１４，２４・・弾力シール層
１５，２５・・螺旋シール材
３０・・外筒
３１・・排出口
３２，３３，３４・・室
４０・・搬送スクリュー
５０・・ボルト
５１・・分割台座
【図１】
2004263468.tif 000003
【図２】
2004263468.tif 000004
【図３】
2004263468.tif 000005
【図４】
2004263468.tif 000006
【図５】
2004263468.tif 000007
【図６】
2004263468.tif 000008
【図７】
2004263468.tif 000009