(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体の前部にカッタヘッドが回転自在に設けられ、このカッタヘッドの回転により掘削された掘削土砂を、そのカッタヘッドとシールド本体の隔壁との間に区画形成されたカッタヘッドチャンバ内に取り込んで、その隔壁に開設された土砂取込口からスクリュコンベヤにより後流側へ搬出するように構成されるシールド掘進機において、
前記土砂取込口を開閉するゲートが、前記隔壁の前記カッタヘッドチャンバ側に設けられるとともに、前記ゲートを支持する支持軸が、前記カッタヘッドの回転中心と同心となるように設けられ、
前記ゲートは、前記隔壁の土砂取込口とほぼ同一形状の穴部を有する略扇形の形状で、該ゲートを開いた状態でその穴部が前記土砂取込口と一致するよう回動自在に前記隔壁に支持されており、
前記隔壁の土砂取込口の周囲に前記隔壁と前記ゲートとの間をシールするシール部材が設けられることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記ゲートの両側端部が面取り加工される請求項１に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機に関し、より詳しくは隔壁に開設された土砂取込口を開閉するゲートを備えるシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、切羽における掘削土砂をカッタヘッドチャンバ内に取り込んだ後、隔壁に開設された土砂取込口からスクリュコンベヤにより後流側へと排出させるように構成されるシールド掘進機において、土砂排出の際にスクリュコンベヤに大礫や異物をかみ込んだ場合にそのスクリュコンベヤに設けられた点検口からそれら大礫等の取り出しを安全に行えるように、土砂取込口を開閉するためのゲート装置を装備したものが知られている。
【０００３】
このようなゲート装置として、両側に開く一対のゲート板を操作して土砂取込口の開閉を行うようにしたものが知られている（実開平１−１４７０９５号公報参照）。すなわち、このゲート装置５０は、図６に示されているように、両側に開く一対のゲート板５１Ａ，５１Ｂと、各ゲート板５１Ａ，５１Ｂを開閉操作するロッド５２ａ，５２ａを有する作動用ジャッキ５２，５２と、ゲート板５１Ａ，５１Ｂの上下端部を案内するガイド溝５３を有するガイド板５４Ａ，５４Ｂとがシールド本体６１の隔壁６２の後方側に、配設されるものである。前記ガイド板５４Ａには土砂取込口５５と連通してスクリュコンベヤ５６が固定されている。このような構成のゲート装置５０においては、作動用ジャッキ５２，５２の伸縮操作によりゲート板５１Ａ，５１Ｂを摺動させて土砂取込口５５の開閉操作が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のゲート装置５０においては、以下のような問題点がある。すなわち、ゲート装置５０を構成するガイド板５４Ａ，５４Ｂやゲート板５１Ａ，５１Ｂ、作動用ジャッキ５２，５２等が全て隔壁６２の後方側に配設されるので、土砂取込口５５を中心に後方側隔壁の半分程度のスペースはこのゲート装置５０によって占有されることになって、他の装置類の配置が制限されてしまう。また、占有されるスペースの問題上、小口径シールド掘進機にはこのゲート装置５０のような構造を採用することができない。さらに、ゲート遮蔽時には、図６において仮想線Ｘで示されるように、両ゲート板の直線状端面５１Ａａ，５１Ｂａ同士を接触させて土砂取込口５５を遮蔽するため、礫等の挟み込みによる遮蔽不良や、その接触端面におけるシール性に不安がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、隔壁の後方側における省スペース化を実現し、礫等を挟み込むことなく、シール性にも優れ、また小口径シールド掘進機にも採用可能なゲート装置を備えるシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるシールド掘進機は、
シールド本体の前部にカッタヘッドが回転自在に設けられ、このカッタヘッドの回転により掘削された掘削土砂を、そのカッタヘッドとシールド本体の隔壁との間に区画形成されたカッタヘッドチャンバ内に取り込んで、その隔壁に開設された土砂取込口からスクリュコンベヤにより後流側へ搬出するように構成されるシールド掘進機において、
前記土砂取込口を開閉するゲートが、前記隔壁の前記カッタヘッドチャンバ側に設けられるとともに、前記ゲートを支持する支持軸が、前記カッタヘッドの回転中心と同心となるように設けられ、
前記ゲートは、前記隔壁の土砂取込口とほぼ同一形状の穴部を有する略扇形の形状で、該ゲートを開いた状態でその穴部が前記土砂取込口と一致するよう回動自在に前記隔壁に支持されており、
前記隔壁の土砂取込口の周囲に前記隔壁と前記ゲートとの間をシールするシール部材が設けられることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、隔壁に開設された土砂取込口を開閉するゲートが、前記隔壁の前記カッタヘッドチャンバ側に設けられているので、従来この種のゲートによって占有されていた隔壁の後方側のスペースを確保することが可能となる。こうして、この隔壁後方側のスペースに他の装置・計器類を配設することができ、言い換えれば設計自由度を広げることができ、スペースの有効活用が行え、かつ小口径シールド掘進機にも適用可能なものとすることができる。
【０００９】
また、ゲートを支持する支持軸が、前記カッタヘッドの回転中心と同心となるように設けられているので、隔壁にゲート支持軸用の穴を別に設ける必要がなく、より小口径のシールド掘進機にも適用することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、隔壁の土砂取込口の周囲に隔壁とゲートとの間をシールするシール部材が設けられているので、土圧によってゲートはシール部材に押圧されるため、ゲートとシール部材との密着性を高めることができ、その結果シール性を向上させることができる。また、シール部材はゲートが開いた状態でも閉じた状態でも常にゲートと隔壁との間に挟まれた状態となり、シール面がチャンバ内の土砂と直接接触することがほとんどないため、シール部材の損傷を防止することができる。
【００１１】
本発明において、前記ゲートの両側端部が面取り加工されるのが好ましい。このようにすれば、ゲートが揺動しても掘削土砂を払い除け、掘削土砂のかみ込みを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるシールド掘進機の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１には、本発明の一実施例に係るシールド掘進機の要部縦断面図が示され、図２には、本発明の一実施例に係るゲート装置の概略構成図が示されている。また、図３には、カッタヘッドチャンバ側から見たゲート装置の概略構成図で、ゲート開時の状態（ａ）およびゲート閉時の状態（ｂ）がそれぞれ示されている。さらに、図４には、隔壁の後方側から見たゲート装置の概略構成図が示されている。
【００１４】
本実施例に係るシード掘進機１においては、図１に示されるように、シールド本体２の前部にカッタヘッド３が軸受４を介して回転自在に設けられ、このカッタヘッド３とシールド本体２の隔壁６との間にカッタヘッドチャンバ５が区画形成されている。また、この隔壁６にはカッタヘッドチャンバ５内から掘削土砂を排出するための土砂取込口７が開設されるとともに、この土砂取込口７に連設して土砂排出用のスクリュコンベヤ４０がシールド本体２内に設置されている。こうして、カッタヘッド３の回転により掘削された掘削土砂は、カッタヘッドチャンバ５内に取り込まれた後、土砂取込口７からスクリュコンベヤ４０によってシールド本体後流側へと搬出される。
【００１５】
前記スクリュコンベヤ４０は、その外殻４１が円筒状ケーシング４３に接続固定された継手環状ホルダ４２に摺動可能に保持されて、継手環状ホルダ４２と外殻４１とを連結するスクリュスライドジャッキ４４の伸縮により摺動されるように構成されている。こうして、スクリュ羽根軸４５が土砂取込口７に対して出没自在とされている。なお、このスクリュコンベヤ４０の前端部には、点検および礫取出しのための点検口４６が設けられている。
【００１６】
そして、このシールド掘進機１には、土砂取込口７を開閉するゲート装置２０が備えられている。このゲート装置２０は、図２〜４に示されているように、隔壁６のカッタヘッドチャンバ５側に設けられるゲート２１と、隔壁６の後方側に配されそのゲート２１を回動させる駆動装置２５とを備えている。すなわち、隔壁６の中心部を貫通してこの隔壁６に締着固定される軸受部２３にゲート２１を支持する支持軸２２が回動自在に支持されており、この支持軸２２の一側端部には略扇形平板状に形成されたゲート２１の中心角部が固定されるとともに、支持軸２２の他の側端部にはアームプレート２８が複数のボルト２９で締着固定され、このアームプレート２８が隔壁６の後方側に支持された作動用ジャッキ２６とピン２７を介して連結されている。なお、前記隔壁６には、支持軸２２の軸線に沿って貫通孔部２４が形成されるとともに、その貫通孔部２４に、カッタヘッド３の中心部に支持された軸部８が回転自在に挿通されている。また、カッタヘッドチャンバ５内における水、土砂等のシールド本体２内への漏れ防止のために、支持軸２２および軸部８の周辺には周知のシール手段（図示省略）が施されている。
【００１７】
前記ゲート２１には、ゲート開状態における土砂取込口７の形状に合致するように所要位置に略円形状の開口部２１ａが設けられている。このゲート２１の裏面（摺接面）には、前記開口部２１ａの周辺からゲート２１の揺動に伴う後述する止水用シール３７との摺動範囲において、その止水用シール３７に応じた面肌に仕上げ加工が施されている。さらに、前記ゲート２１の両側端部２１ｂ，２１ｂは面取り加工され、断面ヘラ形状に形成されている。こうすることで、ゲート２１が揺動しても掘削土砂を払い除け、掘削土砂のかみ込みを防止することができる。また、前記アームプレート２８には前記作動用ジャッキ２６のピストンロッド２６ａと連結される腕部２８ａが形成されるとともに、この腕部２８ａと反対側の位置に、隔壁６に設けられたゲート２１の固定兼位置決め用ストッパ３０と係合する突設部２８ｂが形成されている。
【００１８】
前記ゲート２１と土砂取込口７のカッタヘッドチャンバ側隔壁との間には、シール部材３５が介在されている。すなわち、図５に示されるように、土砂取込口７のカッタヘッドチャンバ側隔壁には凹状の装着部３８が形成され、この装着部３８に前記シール部材３５が複数の六角穴付きボルト３９によって締着固定されている。ここで、このシール部材３５は、外周縁に段付き部３６ａを有するリング状プレート３６と、このリング状プレート３６の段付き部３６ａに固着される止水用シール３７とを備え、この止水用シール３７がゲート２１の裏面に当接されることで、シール効果を発揮するように構成されている。このような構成によれば、カッタヘッドチャンバ５内の土圧によってゲート２１は止水用シール３７に押圧されて両者の密着性が高められ、シール性が向上するとともに、止水用シール３７はゲート２１によってその開閉状態に関わらず常に掘削土砂等から保護されるので、止水用シール３７の損傷防止を図ることができる。また、シール性をより一層向上させるために、止水用シール３７に対して押圧力を付与しつつゲート２１を揺動させるように、ゲート２１の円周端部の軌跡に沿ってガイド３１が所要数（本実施例では２個）設けられている。こうして、ゲート２１による土砂取込口７の遮蔽時に、カッタヘッドチャンバ５内における水、土砂等のスクリュコンベヤ４０内への漏れを確実に防止することができる。
【００１９】
このように構成されるシールド掘進機１においては、作動用ジャッキ２６を作動させると、アームプレート２８を介して支持軸２２が回動されるに伴いゲート２１が揺動されて土砂取込口７の開閉が行われる。そして、作動用ジャッキ２６が伸長してその終端に至った際には図３（ｂ）に示されるように土砂取込口７はゲート２１によって閉じられる。一方、作動用ジャッキ２６が縮んでその終端に至った際には図３（ａ）に示されるようにゲート２１の開口部２１ａと土砂取込口７とが一致して土砂取込口７が開かれた状態となる。なお、この作動用ジャッキ２６の収縮端では、アームプレート２８の突設部２８ｂが固定兼位置決め用ストッパ３０と当接する。また、アームプレート２８の突設部２８ｂと固定兼位置決め用ストッパ３０とはボルトにより係合可能であり、後述するゲート開の状態を保持できるようになっている。
【００２０】
そして、通常掘進時には、ゲート２１は図３（ａ）に示されているように、開状態すなわち、ゲート２１の開口部２１ａが土砂取込口７と一致した状態とされ、カッタヘッドチャンバ５内へスクリュー羽根軸４５の先端部を突出させておく。こうして、掘削土砂の取込み・排土性を向上させることができる。また、点検時やスクリュコンベヤ４０内に礫等をかみ込んだ時には、カッタヘッドチャンバ５内へ突出させたスクリュー羽根軸４５の先端部を機内側に引き込んだ後、図３（ｂ）に示されるようにゲート２１で土砂取込口７を遮蔽して、スクリュコンベヤ４０内への掘削土砂等の流入を遮断し、点検口４６にて安全かつ容易に点検作業やその礫等の除去作業を行うことができる。
【００２１】
本実施例によれば、隔壁６に回動自在に支持された支持軸２２の回動に伴うゲート２１の揺動により土砂取込口７の開閉を行うように構成されているので、ゲート２１を隔壁６のカッタヘッドチャンバ５側に配設して駆動装置のみを隔壁６の後方側に配設することが比較的容易にでき、また駆動装置としては主に作動用ジャッキ２６（１本のみ）とアームプレート２８とで構成されるコンパクトなものなので、隔壁６の後方側のスペース確保を図ることができ、また小口径シールド掘進機にも適用可能なものとすることができる。さらに、ゲート２１を揺動して土砂取込口７の開閉を行うので、土砂等の挟み込みによる遮蔽不良を回避することができる。
【００２２】
本実施例においては、支持軸２２が隔壁６の中心部において回動自在に支持されているものについて述べた。しかしながら、これに限定されるものではなく、この支持軸２２が隔壁６の中心部以外で回動自在に支持されていても良い。
【００２３】
本実施例においては、ゲートとの干渉を回避するのに十分な位置にまでスクリュ羽根軸を後方に移動させてからでないとゲートの開閉操作が行なわれないような電気的なインタロックが設けられても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施例に係るシールド掘進機の要部縦断面図である。
【図２】  図２は、本発明の一実施例に係るゲート装置の概略構成図である。
【図３】  図３は、カッタヘッドチャンバ側から見たゲート装置の概略構成図で、ゲート開時の状態（ａ）およびゲート閉時の状態（ｂ）である。
【図４】  図４は、隔壁の後方側から見たゲート装置の概略構成図である。
【図５】  図５は、図２のＰ部拡大図である。
【図６】  図６は、従来のゲート装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１              シールド掘進機
２              シールド本体
３              カッタヘッド
４              軸受
５              カッタヘッドチャンバ
６              隔壁
７              土砂取込口
２０            ゲート装置
２１            ゲート
２２            支持軸
２３            軸受部
２５            駆動装置
３５            シール部材
４０            スクリュコンベヤ
４４            スクリュスライドジャッキ
【図１】
0004495323.tif 000002
【図２】
0004495323.tif 000003
【図３】
0004495323.tif 000004
【図４】
0004495323.tif 000005
【図５】
0004495323.tif 000006
【図６】
0004495323.tif 000007