(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周面に螺旋状の羽根を設けて構成されるスクリューを外筒内に収容したスクリューコンベアにおいて、
前記外筒内に主動スクリューを回転自在に収容すると共に、前記主動スクリューと平行でかつ逆方向に回転する従動スクリューを配置し、
前記各スクリューの各羽根を相互に逆向きに形成し、
一方のスクリューの羽根の側面に他方の羽根の周端面が当接又は近接し、
スクリューの回転軸の周面に、対向するスクリューの羽根と当接又は近接する止水装置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】
請求項１に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置を一方のスクリューの回転軸に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３】
請求項１に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置を両スクリューの回転軸に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４】
請求項１〜３のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が回転軸の周面に被覆した弾力層で構成することを特徴とする、多軸スクリューコンベア。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が回転軸の周面に植設した複数の帯板で構成することを特徴とする、多軸スクリューコンベア。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が交換可能であることを特徴とする、多軸スクリューコンベア。
【請求項７】
請求項５に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、前記帯板に弾力性を有するブラシを設けたことを特徴とする、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手段、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。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールドマシンは切羽側の掘削土砂を排土するスクリューコンベアを具備している。この種のスクリューコンベアは、両端を開放した外筒と、この外筒内に収容したスクリューと、スクリューに回転を付与するモータとからなり、スクリューの回転送りによりスクリューと外筒間に形成される螺旋状の空間を搬送路として掘削土砂を搬送する構造となっている。
【０００３】
また土圧式のシールドマシンにあっては、大断面トンネルや大深度トンネルを施工する場合、切羽圧がより高くなるため、掘削土を圧密したり添加剤を混合して止水性を高めることで、切羽圧を制御したり、スクリューコンベアの排土口にゲート及びバルブ又はポンプを設けて切羽圧を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のスクリューコンベアには次のような課題がある。
＜イ＞  礫を含む土砂を搬送すると、礫がスクリューの回転軸と外筒間に噛み込んで搬送不能に陥り易い。
そのため従来は礫を含む土砂を搬送対象とできず、事前に礫を除去したり、破砕する等の対策を講じる必要があった。
＜ロ＞  スクリューコンベアの止水性を確保するにはスクリューの羽根と外筒間に発生する隙間を小さく設定する必要があり、その製造に高い加工精度が要求され製造費がかさむ。
＜ハ＞  切羽圧力を制御する場合、土質変化に応じて添加剤を混合したり、ゲート及びバルブやポンプを操作しているが、これらの操作は作業員の勘や高度の熟練技術に頼っており、制御の確実性の点で不安があるだけでなく経済性の点でも不利である。
又、ゲート及びバルブやポンプを設けて排土量を制御するため搬送量が低下するだけでなく、バルブやポンプに起因した礫の閉塞事故の発生、切羽圧の脈動誘発、シールド内空の矮小化といった問題がある。
＜ニ＞  外筒内に２つのスクリューを平行に配置した多軸スクリューコンベアが提案されている。
この多軸スクリューコンベアにあっても前記したイ、ロと同様の問題がある他、摩耗に伴うスクリューの交換に要する時間と費用の負担が大きい。
【０００５】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、つぎの多軸スクリューコンベアを提供することにある。
▲１▼塊粒体の混入物を円滑に搬送できる多軸スクリューコンベア。
▲２▼簡易な構造で以て高い止水性を確保できる多軸スクリューコンベア。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、回転軸の周面に螺旋状の羽根を設けて構成されるスクリューを外筒内に収容したスクリューコンベアにおいて、前記外筒内に主動スクリューを回転自在に収容すると共に、前記主動スクリューと平行でかつ逆方向に回転する従動スクリューを配置し、前記各スクリューの各羽根を相互に逆向きに形成し、一方のスクリューの羽根の側面に他方の羽根の周端面が当接又は近接し、スクリューの回転軸の周面に、対向するスクリューの羽根と当接又は近接する止水装置を設けたことを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項２に係る発明は、請求項２に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置を一方のスクリューの回転軸に設けたことを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置を両スクリューの回転軸に設けたことを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が回転軸の周面に被覆した弾力層で構成することを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が回転軸の周面に植設した複数の帯板で構成することを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の多軸スクリューコンベアにおいて、止水装置が交換可能であることを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
請求項７に係る発明は、請求項５に記載の多軸スクリューコンベアにおいて、帯板に弾力性を有するブラシを設けたことを特徴とする、多軸スクリューコンベアである。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の一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。
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羽根１２とからなり、その排出口３１に面した範囲の羽根１２が省略され、回転軸１１の排出口３１の後端（図面右側）に隔壁機能を持った環状羽根１３が形成されている。従動スクリュー２０も同様に、回転軸２１と、回転軸２１の外周面に螺旋状に設けた羽根２２とからなり、その排出口３１に面した範囲の羽根２２が省略され、回転軸２１の排出口３１の後端（図面右側）に隔壁機能を持った環状羽根２３が形成されている。
【００１０】
各スクリュー１０，２０はその羽根１２，２２の形成方向が相互に反対に形成されていると共に、各羽根１２，２２の周端面が対向する羽根２２，１２の側面に当接又は近接している。
【００１１】
これは、▲１▼各羽根１２，２２に付着した土砂を相手の羽根１２，２２で掻き落とす機能と、▲２▼両羽根１２，２２間で礫等の塊粒体を破砕する機能と、▲３▼各羽根１２，２２間にシール機能と、▲４▼両羽根１２，２２間で搬送物を撹拌混合する機能の多くの機能を付与するためである。
【００１２】
また、図２に示すように各スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１の周面に、止水装置である弾力層１４，２４が形成され、羽根１２，２２の周端面がこれらの各弾力層１４，２４に近接又は当接若しくは弾接している。これにより、外筒３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３３が形成される。
【００１３】
弾力層１４，２４は各スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１と羽根１２，２２の接触部のシール性を確保することと、これらの部材１１，２２及び１２，２１間に塊粒体が介在したときに回転軸１１，２１側が弾性変形して塊粒体の噛み込みを回避するための、例えばゴムや樹脂等の弾性材で構成されている。その他に弾力層１４，２４は、各スクリュー１０，２０の製造公差を吸収するためにも機能する。弾力層１４，２４は摩耗時に交換できるように例えば貼着等の手段により取り付けられる。
【００１４】
尚、弾力層１４，２４の軸方向の全長やその素材、層厚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、本実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
〈ハ〉外筒
外筒３０は、少なくとも両スクリュー１０，２０の重合部を覆う範囲の断面形状が羽根１２，２２の外郭と同形の瓢箪形を呈していて、その周面の一部に排出口３１が開設されている。主動スクリュー１０のみを覆う単筒３２には図示しない搬入口が形成されている。
【００１６】
〈ニ〉回転手段
主動スクリュー１０の回転軸１１の基端（右端）にはモータ４０が接続している。前記回転軸１１及び従動スクリュー２０の回転軸１１には相互に噛合するギア１５、２５が設けられ、主動スクリュー１０に付与したモータ４０の回転力を逆方向の回転力として従動スクリュー２０へ伝達できるようになっている。
【００１７】
【作用】
つぎに多軸スクリューコンベアによる搬送作用について説明する。
【００１８】
図１のモータ４０を駆動させると、主動スクリュー１０が一方向に回転する。
主動スクリュー１０の回転がギア１５，２５を経由して従動スクリュー２０へ伝わり、従動スクリュー２０が逆方向に回転する。主動スクリュー１０は塊粒体５０の混じった搬送物５１を両スクリュー１０，２０の重合範囲へ向けて搬送する。両スクリュー１０，２０の重合範囲に区画して形成された室３３内に搬送物５１が取り込まれると、主動スクリュー１０の回転に伴い搬出口３１へ向けて搬送され、排出口３１から排出される。
【００１９】
両スクリュー１０，２０間を通過する際、搬送物５１中の塊粒体５０が、例えば図３に示すように主動スクリュー１０の回転軸１１と従動スクリュー２０の羽根２２間に噛み込むと、前記回転軸１１を覆う弾力層１４が弾性変形して塊粒体５０を小さな抵抗で通過させる。
【００２０】
また、塊粒体５０が通過すると、弾力層１４が自己弾性により復元して従動スクリュー２０の羽根２２との間に高いシール性を回復する。
【００２１】
尚、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間に塊粒体５０が噛み込んだ場合も、弾力層２４が前記弾力層１４と同様に作用するため、弾力層２４の作用についての説明を省略する。
【００２２】
また、一方の羽根１２の側面に他方の羽根２２の周端面が当接しているので、この間に塊粒体が入り込むと粉砕される。
【００２３】
【発明の実施の形態２】
前記実施の形態は、両スクリュー１０，２０の回転軸１１，２１に弾力層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のみに弾力層１４を設けるようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態３】
図４〜６は止水装置の他の形態を示す。
本例はスクリュー１０，２０の回転軸１１，２２の周囲に、可撓性を有するばね鋼等の複数の帯板１６，２６を交換可能な構造で植設し、これらの各帯板１６，２６を対抗する羽根１２，２２に当接又は弾接させて止水性を確保できる構造になっている。図示しない塊粒体はこれらの各帯板１６，２６を弾性変形して通過することになる。
【００２５】
また、帯板１６，２６の板面にワイヤ製のブラシを設けると、スクリュー１０，２０間の止水性がより向上する。また、図５，６に帯板１６，２６の設置形態を示すが、両帯板１６，２６は同一であるので、一方の帯板１６についてのみ説明する。図５は帯板１６を回転軸１１の軸芯と平行に向けて複数設置した場合を示し、図６は回転軸１１の軸芯に対して斜め方向（螺旋状を含む）に向けて設置した場合を示す。
【００２６】
【発明の実施の形態４】
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〉  羽根と対抗する回転軸の周面に設けた止水装置が弾性変形するので、搬送物に塊粒体が混入していても円滑に搬送できる。
〈ロ〉  止水装置が弾力性を有することから、スクリューを荒い精度で製造しても高いシール性を確保でき、スクリューの製造が容易となる。
〈ハ〉  多軸スクリューコンベア内に止水装置を内蔵するだけで、外部に突出した追加物が存在しない。
そのため、多軸スクリューコンベアの占有面積が増大せずに済み、矮小な空間に設置する場合に有利である。
〈ニ〉  羽根と回転時軸間の抵抗が小さくなるので、スクリューの回転力が小さくて済むうえに、スクリューの摩耗を低減できる。
〈ホ〉  各種の用途に適用でき、汎用性に富む。
〈ヘ〉  止水性が高いため、土砂の鉛直搬送に適用することもでき、汎用性に富む。
〈ト〉  多軸スクリューコンベアはシールドマシンに適用した場合は、切羽の土圧管理や止水が容易となることの他に、切羽の高水圧による噴発の防止等多くの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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】  要部の拡大断面図
【図４】  他の止水装置を具備した多軸スクリューコンベアの部分断面図
【図５】  止水装置の設置例を示す説明図
【図６】  止水装置の設置例を示す説明図
【符号の説明】
１０          主動スクリュー
１１          回転軸
１２          羽根
１３          環状羽根
１４          弾力層（止水装置）
１５          ギア
１６          帯板
２０          従動スクリュー
２１          回転軸
２２          羽根
２３          環状羽根
２４          弾力層（止水装置）
２５          ギア
２６          帯板（止水装置）
３０          外筒
３１          排出口
３２          単筒
４０          モータ
【図１】
0003886200.tif 000002
【図２】
0003886200.tif 000003
【図３】
0003886200.tif 000004
【図４】
0003886200.tif 000005
【図５】
0003886200.tif 000006
【図６】
0003886200.tif 000007