(57)【要約】  本発明は物質、特に土壌物質を掘削及び搬出する装置に関し、回転軸（ｙ）の周りを回転方向（ｕ）に回転させられる掘削機と、掘削物質（４１）を搬出するための長手方向コンベア（１８）とを備える。掘削機は、回転軸（ｙ）の周りに回転対称に配置された円錐状に広がる案内面（２０）と、円錐状の案内面（２０）から放射状に突き出し、回転軸（ｙ）に対して鋭角を形成する案内羽根（２２）とを有するインペラホイール（１２，１４）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（ｙ）の周りを回転方向（ｕ）に回転させられる少なくとも１つの掘削機（１２，１４）と、掘削物質（４１）を搬出するための長手方向コンベア（１８）とを備える、物質、特に土壌物質を掘削及び搬出する装置であって、前記掘削機は、前記回転軸（ｙ）の周りに回転対称に配置された円錐状に広がる案内面（２０）と、該円錐状案内面（２０）から放射状に突き出し、回転軸（ｙ）に対して鋭角を形成する案内羽根（２２）とを有するインペラホイール（１２，１４）を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記インペラホイール（１２，１４）の円錐状に広がる案内面（２０）が、コンベアベルト（１８）に隣接する狭くなる端部を有し、掘削物質（４１）の流出面を形成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記掘削機が、コンベアベルト（１８）を間に配置させた２つのインペラホイール（１２，１４）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記案内羽根（２２）が互いに平行である２つの側面縁（２４，２６）で境界づけられ、前記案内羽根（２２）の幅が前記円錐状に広がる案内面（２０）の幅と実質的に対応することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記案内羽根（２２）が、走行方向（ｕ）に見て外側の側面縁（２６）が内側の側面縁（２４）を先導するように、ある角度をなして前記回転軸（ｙ）に対してねじられていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記案内羽根（２２）の前記外側の側面縁（２６）が、前記コンベアベルト（１８）の少なくとも下の領域で、固定された案内プレート（３０）に隣接することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記案内プレート（３０）が、前記コンベアベルト（１８）の搬送面に平行に位置する上縁部（３１）により、前記コンベアベルト（１８）の上方に間隔（ｅ）を隔てて終わり、帯状カバープレート（３３）が前記縁部（３１）から低位の前記コンベアベルト（１８）へ延びることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記案内羽根（２２）を覆う羽根カバー（３４）が前記案内プレート（３０）の周縁部（３２）から内側に突き出すことを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記案内羽根（２２）が、前記側面縁（２４，２６）に垂直に位置する断面に対して湾曲し、前記案内羽根（２２）の前記湾曲面はその湾曲した凹面を前記インペラホイール（１２，１４）の前記回転方向（ｕ）に向けていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記案内羽根（２２）はその自由な放射状の先端部に、前記インペラホイール（１２，１４）の前記走行方向（ｕ）において、前記案内羽根（２２）の放射方向に対して実質的に直角に突き出す羽根部（３８）を具備することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
羽根歯（２８）が前記案内羽根（２２）から横方向外向きに突き出すことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記インペラホイール（１２，１４）にはそれぞれ、別々に制御可能なモータ（４０）が配設されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の周りを回転させられる少なくとも１つの掘削機と、掘削物質を搬出するための長手方向コンベアとを備える、物質、特に土壌物質を掘削及び搬出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、振動装置に連結された下向きブレードを有し、該ブレードで囲い込まれた物質の断面を切り取るようにした、物質の掘削及び積載装置を開示する。
【０００３】
特許文献２は、廃棄物を搬出するための長手方向コンベアを備え、採鉱での坑道支保を目的とした掘削装置を開示する。コンベアの先端部にはコンベアの長手方向に対して横方向に配置された回転ローラーが搭載される。ローラー面には破砕スパイクが設けられ、ローラーの内部に駆動モータが配置されている。駆動ローラーは廃棄物を拾い上げて同時にコンベアが前進する床面を均す。それと同時に廃棄物はコンベアに投げ上げられる。
【０００４】
特許文献３は、機械の長手方向に対して横方向に延びる除去チェーンの横ストランド（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｓｔｒａｎｄ）を有する、軌道バラストのクリーニング装置を開示する。機械はゆっくり前に移動し、エンドレスに周回する除去チェーンによって軌道の下のバラストは掘り取られ、クリーニングユニットへ送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＣＨ−Ａ−３３１１４９
【特許文献２】ＤＥ−Ａ−３２３５０２３
【特許文献３】ＷＯ−Ａ−２００６／０７４８２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が基づく目的は、例えばチェーンやバケット等の露出した可動部がなく、そのため、比較的大きな塊を粉砕するように頑強な構造にすることができる、上記で述べたタイプの装置を提供することである。また、本発明の掘削装置はあらゆる種類の掘削物に適応し、最小空間での使用が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、掘削機が回転軸の周りに回転対称に配置された円錐状に広がる案内面と、円錐状案内面から放射状に突き出し、回転軸に対して鋭角を形成する案内羽根とを有するインペラホイールを備えることにより達成される。
【０００８】
好ましい実施形態では、インペラホイールの円錐状に広がる案内面が、コンベアベルトに隣接する狭くなる端部を有し、掘削物質の流出面を形成する。
【０００９】
掘削機がコンベアベルトを間に配置させた２つのインペラホイールを備えることが好ましい。
【００１０】
案内羽根が互いに平行である２つの側面縁で境界づけられ、案内羽根の幅は円錐状に広がる案内面の幅と実質的に対応することが好ましい。
【００１１】
案内羽根が走行方向に見て外側の側面縁が内側の側面縁を先導するように、ある角度をなして回転軸に対してねじられていることが好ましい。
【００１２】
案内羽根の外側の側面縁は、コンベアベルトの少なくとも下の領域で、固定された案内プレートに隣接することが好ましい。
【００１３】
好ましい実施形態の一つでは、案内プレートは、コンベアベルトの上方の、コンベアベルトの搬送面に平行に位置する上縁部で終わる。
【００１４】
好ましくは、案内羽根を覆う羽根カバーは案内プレートの周縁部から内側に突き出す。
【００１５】
好ましくは、案内羽根が、側面縁に垂直に位置する断面に対して湾曲し、案内羽根の湾曲面はその湾曲した凹面をインペラホイールの回転方向に向けている。
【００１６】
好ましくは、羽根歯が案内羽根から横方向外向きに突き出す。
【００１７】
好ましくは、インペラホイールにはそれぞれ、別々に制御可能なモータが配設されている。
【００１８】
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、以下の好ましい例示の実施形態の説明から、及び図を参照して明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図１は、掘削装置の概略斜視図を図式的に示す。
図２は、右インペラホイールを取り除いた図１の細部の斜視図を図式的に示す。
図３は、搬送方向に見た図１の掘削装置の一部の、回転軸を通る垂直断面図を図式的に示す。
図４は、搬送方向とは反対の方向に見た図１の掘削装置の一部の、回転軸を通る図３の、さらに簡略化された垂直断面図を図式的に示す。
図５は、図４の配置の側面図を図式的に示す。
図６−図１１は、回転方向に応じて充填された後の物質層を図式的に示す。
図１２−図１４は、様々なインペラホイールの実施形態を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１の掘削機１０は、同軸で互いに距離を置いて配置された２つのインペラホイール１２，１４を有する。共通の回転軸ｙの周りに回転可能なインペラホイール１２，１４の間には、回転軸ｙに対して直角であり、掘削機１０の動作方向Ａに通常対応している搬送方向ｘを有するエンドレスに周回するコンベアベルト１８を具備する長手方向のコンベアが配置されている。インペラホイール１２，１４とコンベアベルト１８は機械フレーム１６に取り付けられている。
【００２１】
インペラホイール１２，１４はそれぞれ、回転軸ｙに対して回転対称に配置され、回転軸に対して約４５°の角度をなす、中央の円錐状案内面２０を有する。円錐状案内面２０から外向きに、円錐状案内面の外周に均等に分布させた案内羽根２２が突き出す。ここでは、案内羽根２２は放射方向に突き出して約４５°の鋭角で回転軸ｙと交差する。即ち、案内羽根２２の表面は回転軸ｙから広がる放射面に対して約４５°の角度でねじられる。案内羽根２２は円錐状案内面２０の幅全体に及び、互いに平行で回転軸ｙに直角の２つの羽根側面縁２４，２６によって境界づけられる。側面縁２４，２６に垂直に延びる断面に関して、案内羽根２２は湾曲形状に設計されている。
【００２２】
円錐状案内面２０は、各インペラホイール１２，１４の外側からコンベアベルト１８に隣接して位置する内側に向かって細くなる。
【００２３】
案内羽根２２は、走行方向ｕに見て、外側の側面縁２６が内側の側面縁２４を先導するようにある角度をなして回転軸ｙに対してねじられる。ここでは、案内羽根２２の湾曲面は湾曲した凹面を回転方向ｕに向けている。羽根歯２８は案内羽根２２の外側の側面縁から外向きに、案内羽根２２の湾曲面から実質的に接線方向に突き出している。
【００２４】
各インペラホイール１２，１４はその内側を、コンベアベルト１８の上に位置する領域まで、円形周縁部３２を有する固定された案内プレート３０によって覆われる。案内プレート３０は、コンベアベルト１８に平行に位置する縁部３１により、コンベアベルト１８の上方に間隔ｅだけ突き出す。縁部３１の領域内の案内プレート３０とコンベアベルト１８の間の隙間は、縁部３１から低位のコンベアベルト１８に延びる帯状カバープレート３３により覆われる。インペラホイール１２，１４の最下部ポイントＳとコンベアベルト１８の上方のポイントＴのほぼ間であるさらなる領域では、案内羽根２２の幅とおおよそ対応する帯状の羽根カバー３４が案内プレート３０の周縁部３２から外側に実質的に放射状に突き出す。
【００２５】
図３から理解されるように、案内羽根２２は掘削物質４１を導き、案内プレート３０に押し付ける。案内プレート３０と羽根カバー３４で形成される案内塀は、インペラホイール１２，１４の上昇部分内で掘削物質が流出するのを防ぐ。この羽根カバー３４の領域では、２つの連続する案内羽根２２の間に、案内プレートと羽根カバー３４により画定され、インペラホイール１２，１４の外側に向かってのみ開放されたチャンバー３６が形成される。このチャンバーはインペラホイール１２，１４の回転方向に移動して、コンベアベルト１８の上方の案内プレート３０の終端で開放される。コンベアベルト１８の上方に位置するチャンバー３６の円錐状案内面２０は、掘削物質４１がコンベアベルト１８上へ流れることができる流出面を形成し、円錐状案内面２０の内側の周縁部はコンベアベルト１８の側面縁に隣接する。また、搬送方向ｘの横方向に位置する案内羽根２２によって、掘削物質４１のコンベアベルト１８の方向への強制的移動が生み出される。
【００２６】
２つの傾斜面、即ち、案内羽根２２の方向性と円錐状案内面２０のテーパーとは、共同して物質の流れを援助し、その結果、粘土等のかさ高な、又は粘性のある土砂さえも有利に流出させることができる。
【００２７】
図２に示されるように、案内羽根２２はその自由な放射状の先端部に、インペラホイール１２，１４の走行方向ｕに案内羽根２２の放射方向に対して実質的に直角に突き出す羽根部３８を備えることができ、これにより案内羽根は閉鎖される。案内羽根２２が末端に突き出す羽根部３８を備えて設計される場合、羽根カバーを省くことが可能である。
【００２８】
インペラホイール１２，１４はそれぞれ、回転軸ｙの周りに回転的移動を生じさせるためのモータ４０を装備する。２つのモータ４０は互いに別々に制御することができる。
【００２９】
例えば、下部層が粘土４２で上部層が砂利４４であるような特殊な層構造の土壌物質４１の場合、図６〜１１に見られるように、２つのインペラホイール１２，１４を同時に交換する際、インペラホイール１２，１４の回転方向ｕを変えることにより、案内羽根２２への充填を、掘削する土砂の層構造に適応させることが可能である。
【００３０】
図６〜８に示されるような回転方向では、粘性の粘土４２だけが遅れて流出する危険性がある。従って、排出時間、又は案内羽根２２が開いた案内プレート３０を通過する時間は、粘土４２が完全に流出するためには不十分である。案内羽根２２に付着した残留粘土層は次第に厚さを増し、充填量が減少し、掘削効率が下がる。
【００３１】
図９〜１１に示される回転方向を反転した配置では、重くて粘着性のない砂利４４は粘土４２の流れを促進し、さらにインペラホイール１２，１４上をクリーニングする効果も有する。このように、反時計回りの回転方向ｕは上記のような状況では望ましい。
【００３２】
羽根カバー３４により形成された案内塀はコンベアベルト１８の上部では案内羽根２２を開放し、以下の利点を有する。
−案内羽根２２に引っかかった木材、ロープ、ケーブル等の嵩高な物質をインペラホイール１２，１４の停止後に支障なく取り除くことができる。
−案内羽根２２を、運転中のインペラホイール１２，１４によって自動的に、又はインペラホイール１２，１４の停止時に手動で、例えば、粘土、泥灰土等の頑固な粘着性土砂を取り除いてクリーニングすることができる。
【００３３】
インペラホイール１２，１４は、連続して回転運動するので、砂、砂礫、石等の掘削される混合物質を高効率で搬送する装置である。
【００３４】
例えば底のあるバケット等の閉鎖的な空洞（ｃｌｏｓｅｄ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）が常置されないので、この掘削システムは、湿った腐植土、粘土、泥灰土等の厄介な掘削土砂にもよく適合する。
【００３５】
インペラホイール１２，１４は極めてコンパクトで、例えばチェーンやバケット等の露出した可動部品がない。その結果、レンガや石などの比較的大きな塊が存在しても問題なく粉砕されるような頑強な構造が提供できる。ある物体がインペラホイール１２，１４を妨害すると、自動圧力遮断により装置の変形を防止する。例えば、ケーブルが引っ掛かり、巻き上げられたことがわかった場合、回転運動を直ちに停止でき、回転方向を変えることにより、もつれを解除できる。２つのインペラホイール１２，１４はそれぞれのモータ４０を介して別々に駆動され、別々に制御することも可能である。
【００３６】
案内羽根２２の外側の側面縁２６に装備された羽根歯２８は堅い掘削物質４１を解す役目を果たす。
【００３７】
応用分野に応じて、インペラホイール１２，１４をさまざまに最適化させて利用することができる。
−回転方向ｕを変えると、運転方向Ａが（後方へ回転して）変えられる。掘削する物質の層構造に適応することも可能である。
−羽根カバー３４の代わりとして、角度をつけた羽根部３８を有する上方を閉鎖した案内羽根２２が、特に、木等の嵩高の物質を含有しない粒状掘削物に適する。
−掘削領域において連続する羽根カバー３４（図１２）は、特に、大きな石や木等の厄介な掘削物に適する。嵩高な物質は取り除かれる。このような配置は回転動作では機能するが、前方及び後方へ走行する場合には機能しない。
−掘削領域において連続する案内プレート３０（図１３）は、特に、花崗岩の塊や鉄筋基盤の遺構等の粉砕不可能な嵩高な物質に適している。
−短縮した案内プレート３０（図１４）は、特に、レンガ等の粉砕可能な嵩高な物質に適している。
【符号の説明】
【００３８】
１０    掘削機
１２    第一のインペラホイール
１４    第二のインペラホイール
１６    機械フレーム
１８    コンベアベルト
２０    円錐状案内面
２２    案内羽根
２４    ２２の内側の側面縁
２６    ２２の外側の側面縁
２８    羽根歯
３０    案内プレート
３１    ３０の上縁部
３２    ３０の周縁部
３３    カバープレート
３４    羽根カバー
３６    チャンバー
３８    羽根部
４０    モータ
４１    掘削物質
４２    粘土
４４    砂利
Ａ    １０の運転方向
ｘ    １８の搬送方向
ｙ    １２，１４の回転軸
ｕ    １２，１４の回転方向
ｅ    １８と３０の間隔
Ｓ    ３４の下部ポイント
Ｔ    ３４の上部ポイント
【図１】
2010510415.tif 000003
【図２】
2010510415.tif 000004
【図３】
2010510415.tif 000005
【図４−５】
2010510415.tif 000006
【図６】
2010510415.tif 000007
【図７】
2010510415.tif 000008
【図８】
2010510415.tif 000009
【図９】
2010510415.tif 000010
【図１０】
2010510415.tif 000011
【図１１】
2010510415.tif 000012
【図１２】
2010510415.tif 000013
【図１３】
2010510415.tif 000014
【図１４】
2010510415.tif 000015
【国際調査報告】
2010510415.tif 000016
2010510415.tif 000017
2010510415.tif 000018
2010510415.tif 000019
2010510415.tif 000020
2010510415.tif 000021
2010510415.tif 000022
2010510415.tif 000023
2010510415.tif 000024
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