(57)【要約】【課題】排泥管の閉塞による排泥ポンプ吸込み負圧によって発生するキャビテーションを防止する泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置の提供。【解決手段】送泥配管（２３）と排泥配管（３４）をつなぐ第１のバイパス管（２７Ａ）を有し、その第１のバイパス管（２７Ａ）はオン／オフ作動の第１のバイパスバルブ（２７）を設けている泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置において、前記第１のバイパス管（２７Ａ）に前記第１のバイパスバルブ（２７）をバイパスする第２のバイパス管（２７Ｂ）を設け、その第２のバイパス管（２７Ｂ）に開度で流量が制御される制御弁（２８）を設け、前記排泥配管（３４）に設けられた第２の可変速ポンプ（３１）の吸入負圧に応じて前記制御弁（２８）の開度を調節して吸入負圧を正圧に保持する制御手段が設けられている。【選択図】　図１
2004107979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水調整槽からシールド機の切羽チャンバーに到る送泥配管を設け、その泥水調整槽の近傍の送泥配管に第１の可変速ポンプを設け、前記シールド機の切羽チャンバーからの泥水を泥水処理設備に送る第２の可変速ポンプを設けた排泥配管を設け、前記シールド機近傍の送泥配管と排泥配管を結ぶ第１のバイパス管を設け、その第１のバイパス管にバイパスバルブが設けられている泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置において、前記第１のバイパス管に第１のバイパスバルブをバイパスする第２のバイパス管を設け、その第２のバイパス管に開度で流量が制御される制御弁を設け、前記排泥配管の第２の可変速ポンプの上流側に吸込圧力計を設け、その吸込圧力計の圧力信号によって前記制御弁の開度制御をして前記排泥配管の第２の可変速ポンプの吸込圧を正圧に保持する制御手段を設けたことを特徴とする泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸込圧力計の検出値が負圧域にあるときは、前記制御弁の弁開度を徐々にあげてその制御弁を流れる泥水流量を徐々に増加させて負圧値を低減させるとともに負圧値の正圧への急激な回復に伴うウオーターハンマーの発生を防止する機能を有する請求項１の泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水調整槽からシールド機の切羽チャンバーに到る送泥配管を設け、その泥水調整槽の近傍の送泥配管に第１の可変速ポンプを設け、また、前記シールド機の切羽チャンバーからの泥水を泥水処理設備に送る第２の可変速ポンプを設けた排泥配管を設け、前記シールド機近傍の送泥配管と排泥配管を結ぶ第１のバイパス管を設け、その第１のバイパス管にバイパスバルブが設けられている泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、従来の泥水シールド装置の切羽水圧制御装置の構成を示している。
泥水処理設備１９によって調整された泥水を貯留する泥水調整槽２の付近に第１の可変速ポンプ３が設置され、送泥配管４によってシールド機１０と切羽チャンバーＣに連通されている。
【０００３】
送泥配管４に送泥流量計１７と、送泥γ線密度計１５と、送泥圧力検出器５と、送泥バルブ６が設けられていて、送泥圧力検出器５は送泥配管４と後記するバイパス管Ｔｂとの分岐点に取り付けられている。
【０００４】
切羽チャンバーＣは、シールド機１０を介して排泥配管１４によって泥水処理装置１９に連通されていて、排泥配管１４に排泥バルブ７と、第２の可変速ポンプ１１と、ブースタ機能を果たす複数のオンオフ型の中継定速ポンプ１２と、第３の可変速ポンプ１３と排泥流量計２０とが設けられている。
【０００５】
送泥管４の送泥バルブ６のすぐ上流側と、排泥管１４の排泥バルブ７のすぐ下流側に、送泥配管４と排泥排管１４を結ぶバイパス管Ｔｂがバイパスバルブ８を設けて取り付けられている。
【０００６】
中央監視盤１は、前記第１の可変速ポンプ３と、第２の可変速ポンプ１１と、中継定速ポンプ１２と、第３の可変速ポンプ１３とに制御盤を介した信号ラインによって連通されていて、送泥γ線密度計１５、送泥圧力検出器５、送泥バルブ６、切羽水圧検出器９、排泥バルブ７、送泥γ線密度計１６、バイパスバルブ８等の信号にもとづいて前記各ポンプを制御する機能を有している。
【０００７】
ここで、シールド機１０付近の排泥配管１４が閉塞すると、排泥流量が低下して排泥用の第２の可変速ポンプ１１の吸込側で負圧が発生する。
このような場合にはバイパスバルブ８を開き第２の可変速ポンプ１１への流量を回復させて負圧の正圧化を図っている。
【０００８】
しかし、上記のような従来の技術では、次ぎのような問題がある。
１）排泥配管１４の閉塞による排泥流量の低下によって第２の可変速ポンプにキャビテーションが発生したときは、バイパスバルブ８を開き第２の可変速ポンプへの流量を補填させるが、第２の可変速ポンプへの流量が急激に回復するためにウオーターハンマが発生する。
２）排泥配管１４の閉塞時にバイパスバルブ８の両側の圧力差によって、バイパスバルブ８の作動不良が起きる。
【０００９】
なお、特開平１１−２８７０８６号公報において、泥水加圧式シールド工法における緊急圧抜装置として、送泥ラインと排泥ラインをつなぐバイパス回路を設け、そのバイパス回路に送泥側から排泥ライン側への流れを許容する逆止弁を設けて、排泥ラインが閉塞し、送泥ライン側圧力が上昇した際、前記逆止弁を開き排泥ライン側に送泥ライン側の泥水の一部を流す技術が開示されている。
【００１０】
この技術は、排泥ラインの閉塞による送泥ラインの圧力上昇をさけるには有効であるが、キャビテーション及びウオーターハンマーの対策をする本発明の技術分野とは異なっている。
【００１１】
また、特許第３０７７８９２号公報において、泥水シールド機のチャンバーに泥水吸込口と泥水吐出口とを設け、泥水吸込口と泥水吐出口とを配管で結んでその配管の途中にチャンバー内の泥水を循環するポンプを設けて、切羽チャンバー内の泥水循環を良くする技術が開示されている。
【００１２】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の様々な問題点に鑑みて提案されたものであり、切羽チャンバーに近い排泥配管の閉塞によって発生する排泥ポンプの吸込側に発生する負圧を正常圧に回復させてキャビテーションを防止することと、負圧を正常圧に回復させる際に発生するウオーターハンマの発生の防止をする泥水シールド装置の切羽水圧制御装置の提供を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の泥水シールド装置の切羽水圧制御装置は、泥水調整槽（２１）からシールド機（３０）の切羽チャンバー（Ｃ）に到る送泥配管（２３）を設け、その泥水調整槽（２１）の近傍の送泥配管（２３）に第１の可変速ポンプ（２２）を設け、また、前記シールド機（３０）の切羽チャンバー（Ｃ）からの泥水を泥水処理設備（４０）に送る第２の可変速ポンプ（３１）を設けた排泥配管（３４）を設け、前記シールド機（３０）近傍の送泥配管（２３）と排泥配管（３４）を結ぶ第１のバイパス管（２７Ａ）を設け、その第１のバイパス管（２７Ａ）にバイパスバルブ（２７）が設けられている泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置において、前記第１のバイパス管（２７Ａ）に第１のバイパスバルブ（２７）をバイパスする第２のバイパス管（２７Ｂ）を設け、その第２のバイパス管（２７Ｂ）に開度で流量が制御される制御弁（２８）を設け、前記排泥配管（３４）の第２の可変速ポンプ（３１）の上流側に吸込圧力計（３５）を設け、その吸込圧力計（３５）の圧力信号によって前記制御弁（２８）の開度制御をして前記排泥配管（３４）の第２の可変速ポンプ（３１）の吸込圧を正圧に保持する制御手段を設けている。
【００１４】
上記構成によって第２の可変速ポンプに吸込まれる泥水の流量が増加して負圧を正圧にし、キャビテーションの発生を防止する。
【００１５】
前記制御手段は、前記吸込圧力計（３５）の検出値が負圧域にあるときは、前記制御弁（２８）の弁開度を徐々にあげてその制御弁（２８）を流れる泥水流量を徐々に増加させて負圧値を低減させるとともに負圧値の正圧への急激な回復に伴うウオーターハンマーの発生を防止する機能を有することが好ましい。
【００１６】
実施に際しては、負圧値の正圧への回復に段階状に適宜な時間をかけて、ウオーターハンマーの発生を防止する必要がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、地上に設けた泥水調整槽２１から第１の可変速ポンプ２２及び送泥バルブ２５を介して切羽チャンバーＣに接するシールド機３０まで送泥配管２３が配設されている。
【００１８】
また切羽チャンバーＣから排泥バルブ２６と、第２の可変速ポンプ３１と、ブースタ機能を果たす複数の図示の例では適宜の間隔を置いた５個の排泥ポンプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び排泥流量計３９とを介して泥水処理設備４０へ戻る排泥配管３４が配設されている。
【００１９】
送泥配管２３に送泥流量計３８と、送泥γ線密度計３６と、送泥圧力検出器２４、とが設けられており、シールド機３０の前端に切羽チャンバーＣの水圧を検出する切羽水圧検出器２９が設けられている。
【００２０】
また、排泥配管３４には第２の可変速ポンプ３１の直前に吸込圧力計３５が、第２の可変速ポンプ３１の直後に排泥γ線密度計３７が、第３の可変速ポンプ３３と泥水処理設備４０との間に排泥流量計４０が設けられている。
【００２１】
送泥配管２３の送泥バルブ２５の上流側と、排泥配管３４の排泥バルブ２６と吸込圧力計３５の間とに、送泥配管２３と排泥配管３４を結ぶ第１のバイパス管２７Ａが、オン／オフ作動の第１のバイパスバルブ２７を設けて取り付けられている。
【００２２】
第１のバイパス管２７Ａに第１のバイパスバルブ２７をバイパスする第２のバイパス管２７Ｂが設けられ、その第２のバイパス管２７Ｂに弁開度で流量が制御される制御弁２８が設けられている。
送泥配管２３の第１のバイパス管２７Ａとの分岐部に、前記送泥圧力検出器２４が設けられている。
【００２３】
中央監視盤２０は、前記第１の可変速ポンプ２２、第２の可変速ポンプ３１、５個の排泥ポンプ３２ａ、３２ｂ・・・３２ｅに、それぞれ制御盤を介した信号ラインによって連通されている。
【００２４】
また、中央監視盤２０は、送泥流量計３８、送泥γ線密度計３６、送泥圧力検出器２４、送泥バルブ２５、切羽水圧検出器２９、排泥バルブ２６、吸込圧力計３５、排泥γ線密度計３７、第１のバイパスバルブ２７、制御弁２８、及び排泥流量計３９のそれぞれに信号ラインで連通されている。
【００２５】
そして、中央監視盤２０は、上記の送泥流量計３８等からの信号を受信して、前記各ポンプや制御弁２８等を制御する機能を有している。
【００２６】
また、中央監視盤２０の中に、吸込圧力計３５からの検出値が負圧であるときに、制御弁２８を開弁して送泥配管２３から第２の可変速ポンプ３１の吸込側に泥水をバイパスさせて第２の可変速ポンプ３１の流量を増加させることにより吸込圧を正圧にさせ、キャビテーションの発生を防止させる機能を有する制御手段が併置されている。
【００２７】
さらに、制御手段には、第２の可変速ポンプ３１の流量を増加させて吸込圧を正圧にさせる際に、負圧を緩やかに正圧に回復させてウオーターハンマーの発生を防止させる機能が含まれている。
【００２８】
上記構成の作用を本発明の要旨であるキャビテーションの発生防止と、ウオーターハンマーの発生防止について図２のフローチャートによって説明する。
【００２９】
正常掘削の前提条件として、バイパスバルブ２７及び制御弁２８は共に閉止状態にある（ステップＳ１）。
【００３０】
次いで、切羽水圧検出器２９の検出値に従って送泥ポンプ２２が泥水調整槽２１の泥水を送泥配管２３を通してシールド機３０に送る通常の掘削で前進する（ステップＳ２）、ついでステップＳ３に進む。
【００３１】
ステップＳ３では、第２可変速ポンプ３１の吸込み圧（吸込圧力計３５による）が、キャビテーションの発生を防止する正圧に近い所定圧以下であるか否かを判断する。ＹＥＳのキャビテーションの懸念〜発生の好ましくない負圧状態であれば、ステップＳ４に進む。吸込み圧が所定圧以上のＮＯで問題ない状態であれば、ステップＳ１、２に行って掘削を進める。
【００３２】
ステップＳ４では、吸込み圧の負圧値を低減させるように制御弁２８を開弁させ、送泥配管２３の泥水をバイパスさせ第２可変速ポンプ３１の吸込み側に供給させる。このとき急激な開弁によるウオーターハンマーを避けるために、例えば制御弁２８の開度を１／１０づつ小刻みに大きくして流量の回復と負圧値の低減を確認しながら行う。ステップＳ５を介したステップＳ３への戻りは、弁開度を大きくするたびに結果を確認するためのものである。
【００３３】
ステップＳ４では、制御弁２８の弁開度を小刻みに大きくする段階で弁開度が全開となり、キャビテーションの発生を防止する所定圧以下にできない段階に到ったか否かを制御弁２８の弁開度で判断する（ステップＳ５）。弁開度が全開以下であれば、ステップＳ３に行き、全開であればステップＳ６に行く。
【００３４】
ステップＳ６では、オン／オフ作動のバイパスバルブ２７を開く。これによって送泥配管２３の泥水は第２の可変速ポンプ３１の吸込み側に一層多く供給されて、吸込圧は正圧安全側に戻されキャビテーション発生の条件がなくなる。
【００３５】
ステップＳ７では、吸込負圧が正圧に近い所定圧になりキャビテーション発生の条件が消滅したか否かを確認する。ＮＯでまだ消滅していなければ、吸込負圧が所定圧に戻されるのを待機する。ＹＥＳで吸込圧が所定圧になりキャビテーション発生の消滅が確認されたら、ステップＳ１、２に行って正常な掘削を進める。
【００３６】
上記のように、正常の掘削運転では、第１のバイパスバルブ２７及び制御弁２８を閉止に状態で掘削前進させ、シールド機３０の近傍で排泥配管３４が閉塞してキャビテーションの発生が懸念される吸込み負圧域では、吸込み負圧値に応じて制御弁２８を小刻みに開弁させて、その都度負圧値の低減を確認しながら安全側の所定圧に戻す。
【００３７】
このようにして、泥水のバイパス量を徐々に増加させてキャビテーションの防止をするとともに、ウオーターハンマーの発生を防止する。
また、オン／オフ作動のバイパスバルブ２７を開く以前に制御弁２８を開弁させることで、バイパスバルブ２７の前後の圧力差によるバイパスバルブ２７の開弁作動不良は生じない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）本発明によれば、排泥配管が閉塞し排泥流量が低下して第２の可変速ポンプ吸込み側の圧力が低下すると、制御弁が開いて泥水をバイパスさせ第２の可変速ポンプの吸込み流量を増加させて負圧を減少させ、キャビテーションの発生を防止する。
（２）排泥配管が閉塞してキャビテーションが発生した場合にも、制御弁によって徐々に流量の回復を行うため、ウオーターハンマーが発生しない。
（３）したがって、キャビテーションの発生による第２の可変速ポンプの損傷がなく、ウオーターハンマーの発生に伴う異音の発生と振動の発生によるバイパスバルブ、第２の可変速ポンプ、とそれらの近傍の配管、継ぎ手の損傷や緩み漏水等がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置のブロック構成図。
【図２】図１の作用を説明するフローチャート。
【図３】従来の泥水シールド装置のキャビテーションの発生防止装置のブロック構成図。
【符号の説明】
Ｃ・・・・切羽チャンバー
２０・・・中央監視盤
２１・・・泥水調整槽
２２・・・第１の可変速ポンプ
２３・・・送泥配管
２６・・・排泥バルブ
２７・・・第１のバイパスバルブ
２７Ａ・・・第１のバイパス管
２７Ｂ・・・第２のバイパス管
２８・・・制御弁
２９・・・切羽水圧検出器
３０・・・シールド機
３１・・・第２の可変速ポンプ
３２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ・・・排泥ポンプ
３４・・・排泥配管
３５・・・吸込圧力計
３８・・・送泥流量計
３９・・・排泥流量計
４０・・・泥水処理設備
【図１】
2004107979.tif 000003
【図２】
2004107979.tif 000004
【図３】
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