(57)【要約】【課題】管推進の際に地盤の掘削により生じる土砂の過剰な取り込みを抑制することができ、かつ掘削土砂中の比較的大きい礫を取り込むことができる管推進装置のためのスクリュコンベヤを提供すること。【解決手段】スクリュコンベヤ（１０）は、管（１２）を地中に推進するための装置に適用される。スクリュコンベヤは地中に推進されかつ互いに接続された複数の管（１２）と、管をケーシングとしてケーシングの内部に配置された軸（１４）であってその周囲を取り巻くねじ羽根（１６）及びその先端部に取り付けられたビット（１８）を有する軸とを含む。ねじ羽根の一部が軸の周囲に配置された弾性を有する筒状の弾性筒体（４２）であってその両端部において前記軸に気密又は液密に固定された弾性筒体と、弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する弾性羽根（４４）とからなり、弾性筒体及び及び弾性羽根は、軸と弾性筒体との間への流体の供給により放射方向へ膨張しケーシングの周面に当接可能である。【選択図】図１
2005179939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管を地中に推進するための装置に適用されるスクリュコンベヤであって、
地中に推進されかつ互いに接続された複数の管と、
該管をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された軸であってその周囲を取り巻くねじ羽根及びその先端部に取り付けられたビットを有する軸とを含み、
前記ねじ羽根の一部が前記軸の周囲に配置された弾性を有する筒状の弾性筒体であってその両端部において前記軸に気密又は液密に固定された弾性筒体と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する弾性羽根とからなり、前記弾性筒体及び及び前記弾性羽根は、前記軸と前記弾性筒体との間への流体の供給により放射方向へ膨張し前記ケーシングの周面に当接可能である、スクリュコンベヤ。
【請求項２】
前記弾性羽根は、非膨張状態において、前記ねじ羽根の他の部分の外径より小さい外径を有する、請求項１に記載のスクリュコンベヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤、特に滞水砂層からなる地盤中への管路の敷設のために管を地中に推進するために用いられる管推進装置に適用されるスクリュコンベヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道管、ガス管、ケーブル管等の地中への敷設のため、地中に設けられた立て坑から、鋼管やコンクリート管からなる複数の管を順次地中に推進する管推進装置が用いられている。
【０００３】
管推進装置として、地中に推進される管（推進管）に先行して地盤を掘削し、また掘削により生じた土砂を搬送するためのスクリュコンベヤを備えるものがある。前記スクリュコンベヤは、前記推進管の内部に配置された管状のケーシングと、該ケーシング内に配置された軸及び該軸の周囲を取り巻くねじ羽根と、前記軸の先端部に取り付けられたビットとを有する。
【０００４】
これによれば、前記立て坑内に設置され前記管推進装置の一部をなす液圧ジャッキの作動により前記スクリュコンベヤが前記推進管と共に推進される。このとき、前記立て坑内に設置された回転駆動装置により前記スクリュコンベヤの軸が回転駆動され、これにより前記軸の先端部のビットによる地盤掘削が行われ、回転する前記ねじ羽根の作用の下、前記ケーシング内に取り込まれる掘削土砂が前記ケーシング内を前記推進管の推進方向と反対の方向に送られる。
【０００５】
ところで、滞水砂層における掘削では、切羽における土水圧のために前記ケーシング内への掘削土砂の取り込み量が過大となり、切羽の崩壊を招くおそれがある。
【０００６】
従来、このような切羽の崩壊を回避するため、前記ケーシング内の少なくとも一個所に、前記軸の長手方向に関する一部の周囲に弾性を有する弾性筒体を配置することが提案されている（後記特許文献１参照）。
【０００７】
前記弾性筒体はその両端部において前記ケーシングの内周面に気密に固定されており、前記弾性筒体と前記ケーシングの周面との間への空気の供給により、前記ケーシング内を前記軸に向けて膨張する。これにより、前記ケーシング内における土砂の移動空間である前記軸と前記ケーシングの周面との間の空間が狭められ、前記ケーシング内における土砂の送り量が低減される。その結果、過剰な土砂の取り込みが抑制される。
【０００８】
ところで、前記従来の管推進装置におけるスクリュコンベヤのケーシングは、前記推進管の内部に配置されるものとして構成されているため、口径は前記推進管の口径より小さい。このため、特に前記推進管が小口径の場合には、掘削により生じた土砂中の比較的大きい礫を前記ケーシング内に取り込むことができない場合があった。
【特許文献１】特開平６−３２３０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、管推進の際に地盤の掘削により生じる土砂の過剰な取り込みを抑制することができ、かつ掘削土砂中の比較的大きい礫を取り込むことができる管推進装置のためのスクリュコンベヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、管を地中に推進するための装置に適用されるスクリュコンベヤであって、地中に推進されかつ互いに接続された複数の管と、該管をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された軸であってその周囲を取り巻くねじ羽根及びその先端部に取り付けられたビットを有する軸とを含み、前記ねじ羽根の一部が、前記軸の周囲に配置された弾性を有する弾性筒体であってその両端部において前記軸に気密又は液密に固定された弾性筒体と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する弾性羽根とからなり、前記弾性筒体及び前記弾性羽根は、前記軸と前記弾性筒体との間への流体の供給により放射方向へ膨張し前記ケーシングの周面に当接可能である。前記弾性羽根は、非膨張状態において、前記ねじ羽根の他の部分の外径より小さい外径を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スクリュコンベヤのねじ羽根の一部を共に弾性を有する弾性筒体及び弾性羽根からなるものとし、前記ねじ羽根の一部が流体の供給による膨張により前記ケーシングの周面に当接可能としたことから、前記ねじ羽根の一部の膨張により、前記軸と前記ケーシングの周面とが規定する空間の断面積を縮小することができ、これにより、管推進の際に前記ケーシング内に取り込まれる掘削土砂の量を制限することができる。また、推進される管をもってスクリュコンベヤのケーシングとしたことから、前記従来のスクリュコンベヤと比べて、前記掘削土砂のための取り込み開口をより大きいものとすることができ、これにより掘削土砂中の比較的大きい礫をも前記ケーシング内に取り込むことができる。
【００１２】
好ましくは、前記ねじ羽根の一部をなす弾性羽根の外径を、非膨張状態において前記ねじ羽根の他の部分におけるより小さいものに設定する。これによれば、前記弾性ねじにこれが有する掘削土砂の送り能力を確保すると共に、前記弾性ねじよりも内側に位置する前記弾性筒体の前記弾性ねじによる膨張阻害とこれに伴う前記ケーシングの周面への前記弾性筒体の当接妨害をより少ないものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１、図４及び図５を参照すると、管推進装置に適用されその一部をなす本発明のスクリュコンベヤが全体に符号１０で示されている。
【００１４】
スクリュコンベヤ１０は、地中に推進されかつ互いに接続された複数の管１２と、これらの管１２をケーシングとして該ケーシングの内部に配置された中空の軸１４であってその周囲を取り巻くねじ羽根１６とその先端部に取り付けられたビット１８を有する軸１４とを含み、ビット１８は先頭の管１２の先端からその外部に突出した状態におかれる。
【００１５】
前記管推進装置は、地中に構築された立て坑（図示せず）に設置された、管１２及びスクリュコンベヤ１０の双方に推力を与えるための液圧ジャッキ（図示せず）と、スクリュコンベヤの軸１４をその軸線の周りに回転駆動するための油圧モータのような回転動力源（図示せず）とを備える。
【００１６】
コンクリート製の管や図示の鋼製の管等からなる管１２は、軸１４と共に、前記液圧ジャッキの作動の下、前記立て坑から地中に推進される。このとき、前記回転動力源の作動により軸１４が回転駆動され、管１２の推進に先行してビット１８による地盤２０の掘削が行われる。
【００１７】
地盤２０を掘削するためのビット１８は、カッタヘッド２２を介して、軸１４に取り付けられている。カッタヘッド２２は管１２の内径より僅かに小さい直径を有する外周面を有し、最前方に位置する管１２の内部にあってその内周面においてねじ羽根１６を介して軸１４の先端部に連なり、軸１４の先端部の周囲を取り巻いている。
【００１８】
カッタヘッド２２は、また、前記管の推進方向前方に開放する開口２４を有し、地盤２０の掘削により生じた土砂は開口２４を通して、前記ケーシングすなわち前記最前方の管１２内に取り込まれる。カッタヘッド２２には、さらに、地盤２０の掘削に際しての切羽の土水圧に対抗するため、前記ケーシング内に取り込まれた土砂に供給される泥水のような液体のための供給口２６が設けられている。供給口２６は、前記ケーシング内に配置されたホース２８を介して、地上又は前記立て坑内に配置された液体供給源（図示せず）に接続されている。
【００１９】
前記ケーシング内に取り込まれた掘削土砂は、回転運動をするねじ羽根１６の作用により前記ケーシング内を前記推進方向における後方に送られ、前記立て坑を経て最終的に地上に運ばれる。
【００２０】
本発明に係るスクリュコンベヤ１０にあっては、そのねじ羽根１６の一部（以下「ねじ羽根部分」という。）３０が例えばゴム（例えば硬度６０を有する天然ゴム）のような弾性材料で形成されている。
【００２１】
図示の例では、ねじ羽根部分３０は、カッタヘッド２２の後方に位置する他のねじ羽根部分３２と、残りの他のねじ羽根部分３４との間にあってこれらに隣接している。これらの他のねじ羽根部分３２，３４は鋼のような金属材料で形成されている。
【００２２】
また図示の例では、ねじ羽根部分３０を設けるため、軸１４が、ねじ羽根部分３０及び他の２つのねじ羽根部分３２，３４にそれぞれ対応する互いに連結された３つの部分３６，３８，４０をもって構成されている。
【００２３】
さらに図示の例では、ねじ羽根１６の外径の大きさが、後方のねじ羽根部分３４及び前方のねじ羽根部分３２及び真中のねじ羽根部分３０の順に小さいものに設定されている。望ましくは、全てのねじ羽根部分３０，３２，３４が後方のねじ羽根部分３４と同じ外径を有し、後方のねじ羽根部分３４と同様にケーシング１２の周面（内周面）に近接する先端を有することであるが、後述する理由のため、前方のねじ羽根部分３２が後方のねじ羽根部分３４よりわずかに小さい外径に、またねじ羽根部分３０がより一層小さい外径に設定されている。
【００２４】
前方のねじ羽根部分３２については、前記ケーシングの自由端を構成する前方の管１２はその自重によって下降し、前方のねじ羽根部分３２に接触しやすいところ、この接触に伴う前方のねじ羽根部分３２の接触及び摩耗を回避するため、前方のねじ羽根部分３２の外径が後方のねじ羽根部分３４の外径より小さいものに設定されている。なお、前方の管１２の下降を防止するため、カッタヘッド２２が前方の管１２を支持する機能を担っている。
【００２５】
弾性材料で形成されたねじ羽根部分３０は、軸１４、より詳細にはねじ羽根部分３０に対応する軸部分３６を取り巻く筒状の弾性体すなわち弾性筒体４２と、該弾性筒体を螺旋状に取り巻く、弾性を有する羽根すなわち弾性羽根４４とからなる。弾性筒体４２と弾性羽根４４とは、好ましくは、前記弾性材料で一体に成形される。
【００２６】
弾性筒体４２は、軸部分３６の両端部の周面にそれぞれ接する両端部を有する。弾性筒体４２は、その両端部において、これらの周囲をそれぞれ取り巻く２つのバンド４６と該バンド及び弾性筒体４２の両端部をそれぞれ経て伸びかつ軸部分３６の両端部に螺合する複数のボルト４８とを介して軸部分３６に固定され、軸部分３６に気密に接している。
【００２７】
また、軸部分３６の両端部間には、該両端部の外径より小さい外径を有する窪み、より詳細には円筒面４８が形成されている。このことから、軸部分３６の前記両端部と、円筒面４８と、弾性筒体４２とにより、軸部分３６の周りに環状の密閉空間５０が形成されている。
【００２８】
さらに、軸部分３６にはその中空内部と密閉空間５０とに連通する孔５２が設けられている。孔５２は、軸部分３６及びその後方の軸部分４０を経て伸びるホース５４を介して、地上又は前記立て坑内に配置されたエアコンプレッサを含む加圧空気供給源（図示せず）に接続されている。
【００２９】
弾性筒体４２及び弾性羽根４４は、前記加圧空気供給源から密閉空間５０への前記加圧空気の供給により放射方向へ膨張し、前記ケーシングの周面に当接することができる。
【００３０】
これによれば、密閉空間５０への前記加圧空気の供給量を調節することにより、弾性筒体４２及び弾性羽根４４の双方（ねじ羽根の一部３０）の膨張量を調節することができ、前記膨張量の調節により、軸部分３０と該軸部分の周囲の管１２の内周面すなわち前記ケーシングの周面との間の距離を狭め（図２）、又は零（図３）とすること、すなわちこれらの間の空間５６の横断面積を小さくし、または零とすることができる。
【００３１】
図２に示す状態においては、ケーシングの周面に対し、弾性羽根４４は接するが弾性筒体４２は接していない。この状態では、弾性筒体４２と前記ケーシングの周面との間に弾性羽根４４の高さ寸法に相当する間隔の螺旋状の密閉空間５６が生じ、前記掘削土砂は、この狭い螺旋状の空間を通過する。
【００３２】
また、図３に示す状態においては、前記ケーシングの周面に対する弾性羽根４４及び弾性筒体４２の双方の当接により、前記ケーシングが閉鎖され（すなわち螺旋空間５６が消失し）、前記掘削土砂は前記ケーシング内を通過することができない。
【００３３】
螺旋空間５６の横断面積の大きさを調節することにより、ねじ羽根１６の送り作用を受けて前記ケーシング内を後方に向けて搬送される前記土砂の量をより少ないものに制限し、又は零とすることすなわち土砂の搬送を停止することができる。これにより、前記切羽からの掘削土砂の過大な排除と、これに伴う切羽の圧力バランスの不均衡に伴う崩壊を防止することができる。
【００３４】
ねじ羽根部分３０については、その外径を定めるにあたって、次のことを考慮する。すなわち、前記ケーシングに対して弾性羽根４４の周面が密接するときに螺旋空間５６が生じ（図２）、かつ前記ケーシングに対して弾性筒体４２が密接するときに螺旋空間５６が消失する（図３）ように（換言すると前記ケーシングに対する弾性筒体４２の密接が弾性羽根４４によって阻害されないように）するため、ねじ羽根部分３０の外径の大きさは、弾性筒体４２及び弾性羽根４４の構成材料の種類、その弾性の度合い等を考慮して定める。
【００３５】
本発明においては、さらに、軸１４及びねじ羽根１６を取り巻くケーシングが地中に推進される管１２からなることから、前記ケーシングを管１２以外の管部材からなものとしかつ該管部材を管１２の内部に配置する場合と比べて、前記掘削土砂のための搬送路の横断面積をより大きいものとすることができる。このことから、前記掘削土砂中に比較的大きい礫が混合している場合であっても、これを前記ケーシング中に取り込み、排出することができる。
【００３６】
なお、密閉空間５０に供給される流体を、前記加圧空気に代えて、水のような液体とすることができる。このときは、軸部分３６に対する弾性筒体４２の両端部の固定は、水が漏れない液密状態となるように行う。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るスクリュコンベヤの一部の縦断面図である。
【図２】スクリュコンベヤのねじ羽根の一部が膨張され、その弾性羽根のみがケーシングの周面に当接した状態にある、図１に示すと同様のスクリュコンベヤの一部の縦断面図である。
【図３】スクリュコンベヤのねじ羽根の一部が膨張され、その弾性筒体及びその弾性羽根の双方が膨張され、これらがケーシングの周面に共に当接した状態にある、図１に示すと同様のスクリュコンベヤの一部の縦断面図である。
【図４】図１の線４−４に沿って得た横断面図である。
【図５】図１の線５−５に沿って得た横断面図である。
【図６】図２の線６−６に沿って得た横断面図である。
【図７】図３の線７−７に沿って得た横断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  スクリュコンベヤ
１２  管
１４  軸
１６  ねじ羽根
４２  弾性筒体
３６  弾性羽根
【図１】
2005179939.tif 000003
【図２】
2005179939.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005179939.tif 000008
【図７】
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