JP2004044254A - Large stone crushing device for tunnel excavator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中にトンネルを掘削するトンネル掘削機において、掘削土砂中に存在する大径の礫を搬出可能な大きさに破砕する大径礫破砕装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル掘削機のカッタ板によって軟弱地盤を掘削しながらトンネルを築造していく際に、大径礫(玉石)がカッタ板の背面と隔壁との間に形成している土砂室に取り込まれると、隔壁を貫通してこの土砂室に臨ませている排泥管が大径礫によって閉塞されて掘削土砂の排出ができなくなる事態が発生する。このため、土砂室内に破砕装置を配設して大径礫を排泥管に送り込み可能な大きさに破砕することが行われている。
【0003】
このような破砕装置としては、従来からクラッシャが用いられ、排泥管の開口端前方側にこのクラッシャを配設して大径礫を破砕したのち、排泥管に送り込むように構成しているが、クラッシャはジャッキ等の駆動手段が必要であって装置全体が大型化し、狭い土砂室内への設置が困難となるばかりでなく、設備費が高くつくという問題点がある。
【0004】
このため、例えば、特開平7−26891号公報に記載されているように、カッタヘッドの背面に隔壁側に向かって棒体を突設する一方、隔壁の前面に複数個の突起部を突設し、隣接する突起部間に大径礫の端部を入り込ませて挟持させた状態で、カッタヘッドの回転に伴って移動する上記棒体の先端部で上記突起部間から突出している大径礫を叩打することにより破砕するように構成した破砕装置が開発されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような破砕装置では、土砂室内に取り込まれた大径礫を隔壁の前面から互いに一定間隔を存して突設している突起部間に自動的に入り込ませてこれらの突起部間で挟持させて始めて大径礫の破砕が可能となるものであり、単に突起部間に大径礫が入り込んだだけでは棒体の通過により、突起部間から大径礫が外れてしまって破砕することができず、従って、安定的に破砕することは困難である。その上、大径礫が突起部間で挟持された状態になっても、棒体により大径礫が破砕されると突起部間に一部の礫部分がそのまま残存することになり、従って、これらの突起部間に再び大径礫の端部入り込ませることができなくなって破砕処理能力が著しく低下すると共に、排泥管を通じての掘削土砂の排出処理に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【0006】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、土砂室に取り込まれた大径礫を確実且つ能率よく小割り状態に破砕することができるトンネル掘削機における大径礫破砕装置を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のトンネル掘削機における大径礫破砕装置は請求項1に記載したように、筒状のスキンプレートと、このスキンプレートの前端部の開口全面を塞ぐ隔壁と、この隔壁前方における上記スキンプレートの前端開口部に回転自在に配設されたカッタ板と、このカッタ板の回転駆動手段とを備えたトンネル掘削機において、上記カッタ板の後面に上記隔壁に向かって突設した複数本の可動棒体と、上記隔離の前面にその突端が可動棒体の突端よりも上記カッタ板側に位置するようにカッタ板に向かって突設した複数本の固定棒体とからなり、これらの可動棒体と固定棒体のうちの少なくとも一方の棒体は、スキンプレートの半径方向に大径礫の両端部を支持可能な間隔を存して複数本設けられていると共に、他方の棒体はこれらの棒体間の中間部を通過可能な位置に突設している構造としている。
【0008】
上記請求項1に記載のトンネル掘削機における大径礫破砕装置において、請求項2に係る発明は、上記カッタ板の後面と隔壁の前面との間の空間部により形成されている土砂室に、隔壁を貫通した排泥管の排泥口を臨ませていると共に、上記土砂室に上記カッタ板の後面に突設した複数本の可動棒体と、上記隔壁の前面に突設した複数本の固定棒体とを設けていることを特徴とし、請求項3に係る発明は、上記カッタ板の回転駆動手段を、カッタ板の回転抵抗が大きくなったときにカッタ板を反対方向に所定角度だけ回転させ、しかるのち、正方向に回転させるように構成している。
【0009】
また、請求項4に係る発明は、上記カッタ板の回転駆動手段を、カッタ板の回転軸の両側部に突設しているアームと、一端がこれらのアームの先端部に他端がスキンプレートに取付けられている一対の油圧ジャッキと、油圧タンクからの圧油の供給管と戻り管とを切替弁を介して第1管路と第2管路とに連通し、且つ第1管路を一方の油圧ジャッキにおけるシリンダのヘッド側と他方の油圧ジャッキにおけるシリンダのロッド側とに連通させている一方、第2管路を一方の油圧ジャッキにおけるシリンダのロッド側と他方の油圧ジャッキにおけるシリンダのヘッド側とに連通させている油圧回路とから構成していることを特徴とする。
【0010】
【作用】
トンネル掘削機を推進しながらカッタ板を回転させることによって切羽地盤を掘削し、掘削した土砂をカッタ板の後面側に設けている土砂室に取り込んで、この土砂室内に供給される泥水と共に掘削土砂を排泥管を通じて後方に排出する。この時、掘削土砂中に大径礫が存在する場合には、大径礫が土砂室内に取り込まれた際に、カッタ板の後面から後方に突設していて該カッタ板の回転に伴って一体に移動する可動棒体により持ち上げられる。
【0011】
そして、この可動棒体をスキンプレートの半径方向、即ち、カッタ板の半径方向に大径礫の両端部を支持可能な間隔を存して突設している場合には、大径礫はこれらの内外一対の可動棒体間に架設状態に支持され、この状態で持ち上げられて隔壁の前面から突設している固定棒体に達する。この固定棒体は一対の可動棒体間の中間部を通過可能な位置に突設しているので、大径礫がこの固定棒体に達すると、該固定棒体が大径礫の中央部上面に当接したのち、可動棒体間を通過しながら相対的に移動し、その間に大径礫を可動棒体を支点としてその中間部から下方に折り曲げながら分割、破砕する。こうして小割り状に破砕された礫は可動棒体間から落下し、排泥管内を通じて後方に排出されるものである。
【0012】
なお、大径礫をカッタ板の後面から突設して該カッタ板の回転に伴って移動する可動棒体によって両端支持させているが、隔壁の前面から突設している固定棒体をスキンプレートの半径方向に大径礫の両端部を支持可能な間隔を存して突設しておき、これら一対の固定棒体に大径礫をその両端部を支持させた状態で上記カッタ板の後面から突設している可動棒体によって分割、破砕させるようにしてもよい。
【0013】
このように大径礫を破砕する時に、カッタ板に大きな回転抵抗(負荷)が生じる場合があるが、このような場合には、カッタ板を一旦停止させて逆方向に所定角度だけ回転させたのち、再び、正方向に回転させて大径礫の破砕や土砂の掘削作業を行えばよい。
【0014】
また、上記カッタ板の回転駆動手段としては、通常のトンネル掘削機と同様にモータ駆動によってカッタ板を一方向に連続回転させるように構成しておいてもよいが、比較的小径で施工距離の短いトンネルの掘削機においては、請求項3に記載したように、カッタ板の回転軸の両側部に突設しているアームとスキンプレート間に一対の油圧ジャッキを装着し、一方の油圧ジャッキのロッドを伸長させた時に他方の油圧ジャッキのロッドを収縮させるように油圧回路を設けてこれらの油圧ジャッキの伸縮作用によりカッタ板の回転軸を所定角度範囲内で往復回転させるように構成している。
【0015】
従って、一方の油圧ジャッキを伸長させた時にはカッタ板が所定角度だけ正方向に回転し、他方の油圧ジャッキを伸長させた時にはカッタ板が所定角度だけ逆方向に回転するものであり、このようにカッタ板を所定角度範囲内で往復回転させながら前方の切羽地盤を掘削すると共に、土砂室内に取り込まれた大径礫を上述したように可動棒体と固定棒体とによって破砕しながら排泥管を通じて後方に排出するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、1はトンネル掘削機の胴体である一定径と一定長さを有する筒状のスキンプレートで、このスキンプレート1の前端部に、該前端部内を全面的に塞いでいる隔壁2を固着していると共にこの隔壁2から前方における上記スキンプレート1の前端開口部にカッタ板3を配設し、このカッタ板3の中心部に一体に固着している回転軸4を上記隔壁2の中央部に貫通状態で支持させてあり、隔壁2の後方側に配設した回転駆動手段5によって回転軸4を回転させ、カッタ板3を回転駆動するように構成している。
【0017】
このカッタ板3の回転駆動手段5は、駆動モータによってカッタ板3を一方向又は他方向に連続的に回転させながら掘削するように構成しておいてもよいが、上記実施の形態で示したトンネル掘削機は小口径で比較的短距離のトンネル施工用であり、そのため、カッタ板3の回転駆動手段5としては、左右一対の油圧ジャッキ5a、5bによってカッタ板3を一定の角度範囲内で往復回転させるように構成している。
【0018】
具体的には図1、図4に示すように、カッタ板3の上記回転軸4における隔壁2から後方に突出している後端両側部に外側方に向かってアーム51、52を突設すると共にこれらのアーム51、52の上方における上記スキンプレート1の内周面にブラケット53、54を突設し、一方のアーム51とこのアーム51の上方に位置するブラケット53間に一方の油圧ジャッキ5aを配設して該油圧ジャッキ5aのロッドの先端部をアーム51に、シリンダの適所をブラケット53にそれぞれ連結、支持させている。同様に、他方のアーム52とこのアーム52の上方に位置するブラケット54間に下方の油圧ジャッキ5bを配設して該油圧ジャッキ5bのロッドの先端部をアーム52に、シリンダの適所をブラケット54にそれぞれ連結、支持させている。
【0019】
そして、後述する油圧回路20によって上記油圧ジャッキ5a、5bを、一方が伸長した時に他方が収縮するように作動させることにより、カッタ板3を一定の角度範囲内で往復回転させながら切羽地盤を掘削するように構成している。
【0020】
上記カッタ板3は、スポークタイプのカッタ板であって、図2、図3に示すように、内端が回転軸4の前端外周面に固着してこの回転軸4からトンネル径方向に放射状に突設している一定長さを有する複数本のカッタスポーク3aと、これらのカッタスポーク3aの外端を一体に連結させている外径がトンネル径に略等しい外周リング3bと、上記カッタスポーク3aの前面に長さ方向に適宜間隔毎に突設している掘削ビット3cとからなり、回転軸4の先端(前端)面にもセンタービット3dを突設している。
【0021】
さらに、カッタ板3の後面と隔壁2の前面間の空間部を、カッタ板3によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室6に形成してあり、この土砂室6内には、取り込まれた掘削土砂中の大径礫Aを破砕するための破砕装置が配設されている。この破砕装置は、図1、図3に示すように、上記カッタ板3の後面、即ち、各カッタスポーク3aの後面に隔壁2に向かって水平に突設している可動棒体7と、隔壁2の前面にカッタ板3に向かって水平に突設している複数本の固定棒体8とからなり、上記全ての可動棒体7はその突端(後端)が隔壁2の前面近傍部に達する位置まで突設している一方、上記全ての固定棒体8は、その突端(前端)が可動棒体7の長さの中間部に達する位置まで突出している。
【0022】
これらの可動棒体7と固定棒体8において、可動棒体7は2本1組として、カッタスポーク3aの長さ方向、即ち、カッタ板3の半径方向に大径礫Aの両端部を支持可能な間隔、具体的には隔壁2の下部において土砂室6に開口している排泥管9の排泥口9aの径と同等又はやや短い間隔を存して突設されている。なお、図3においては、カッタスポーク3aの後面において、カッタ板3の外径側に突設している外側可動棒体7と内径側に突設している内側可動棒体7とを1組だけ突設しているが、カッタ板3が大径の場合には内外一組の可動棒体を2組ないしは3組、1本のカッタスポーク3aの後面に配設しておいてもよい。
【0023】
また、カッタ板3が上述したように回転駆動手段5を構成している左右一対の油圧ジャッキ5a、5bによって一回転以下の所定の角度範囲内で往復回転するものであるから、カッタ板3が中立姿勢である時における上周部側のカッタスポーク3aに上記内外1組の可動棒体7、7を突設しておいても、これらの可動棒体7、7間に大径礫Aを架設状態で支持させることが困難であるために、大径礫支持用として突設しておく必要はなく、土砂室6内に取り込まれた土砂を泥水と共に攪拌するための可動棒体7として1本、必要に応じて、突設しておけばよい。
【0024】
一方、隔壁2の前面に突設している複数本の固定棒体8は、上記カッタ板3が回転した時に、そのカッタスポーク3aに突設している内外一組の上記可動棒体7、7間の中間部を通過可能な位置に、これらの内外可動棒体7、7を突設しているカッタスポーク3aに対応させて隔壁2の前面に周方向に所定間隔毎に配設されている。
【0025】
上記回転駆動手段5において、左右一対の油圧ジャッキ5a、5bを作動させるための油圧回路20としては、図5に示すように、油圧タンク21に連通させている圧油供給管22と圧油戻り管23とを電磁弁からなる切替弁24を介して第1管路25と第2管路26とに連通させていると共にこれらの第1、第2管路25、26を上記油圧ジャッキ5a、5bに連結、連通させてあり、さらに、圧油供給管22に油圧ポンプ27、逆止弁28を順次介装していると共に逆止弁28と切替弁24間における管路中に、圧油供給管22と圧油戻り管23間を連結、連通した第1連結管部29と第2連結管部30とを設け、第1連結管部29に圧油逃がし弁31を配設している一方、第2連結管部30に上記左右の油圧ジャッキ5a、5bの動作速度を調整するための一方向絞り弁32を配設している。
【0026】
また、第2連結管部30に圧力スイッチ33が設けられていて、上記カッタ板3の回転抵抗が大きくなった時、即ち、該カッタ板3を正方向に回転させる油圧ジャッキ5aのロッド伸長時におけるシリンダ内の油圧が設定圧以上になった時にその圧力を検出して上記切替弁24をカッタ板3が逆方向に回転させる方向に切り替え、しかるのち、再び、正回転となるように構成している。
【0027】
さらに、上記第1管路25は、一方の油圧ジャッキ5aにおけるシリンダのヘッド側、即ち、そのロッドを伸長させる側と他方の油圧ジャッキ5bにおけるシリンダのロッド側、即ち、該ロッドを収縮させる側とに連通し、第2管路26は、一方の油圧ジャッキ5aにおけるシリンダのロッド側と他方の油圧ジャッキ5bにおけるシリンダのヘッド側とに連通させている。
【0028】
また、図1において、上記隔壁2の上端部には泥水を土砂室6内に供給するための泥水供給管10の供給口が設けられてあり、この泥水供給管10を通じて土砂室6内に泥水を注入、充満させてその泥水圧により、切羽面の崩壊を防止しながらカッタ板3により切羽地盤を掘削すると共に土砂室6内に取り込まれた掘削土砂を泥水と共に攪拌し、上述した排泥口9aから排泥管9内を通じて後方に排出するように構成している。
【0029】
この排泥管9を通じての掘削土砂の搬出は、例えば、該排泥管9の前端部分にピンチバルブ11を介装しておき、このピンチバルブ11によって掘削土砂を一定量ずつ後方に排出すると共に排泥管9内に真空ポンプ(図示せず)による吸気力を発生させて掘削土砂を後方に搬出するように構成しているが、他の搬出手段を採用してもよい。なお、ピンチバルブ11の出口側における排泥管9の端部に上記上記真空ポンプによる吸気力によって吸い込まれる掘削土砂の背面側に空気を送り込むための給気用短管12を連結している。
【0030】
次に、以上のように構成したトンネル掘削機における大径礫破砕装置の作用を述べると、トンネル掘削機はカッタ板3によって切羽地盤を掘削しながら発進立坑(図示せず)側に配設している推進ジャッキ等の推進手段によって押し進められてトンネルを掘進していくと共に、一定長のトンネルが掘削される毎に発進立坑側においてスキンプレート1にヒューム管等の管体Bを順次接続していく。
【0031】
カッタ板3によって掘削された土砂は土砂室6に取り込まれ、泥水供給管10を通じて土砂室6内に供給、充満している泥水と混合すると共にカッタ板3の後面に突設している複数本の可動棒体7によって攪拌されながら、排泥口9aから排泥管9内を通じて後方に搬出され、地上等において掘削土砂貯留槽内で掘削土砂を沈降させて泥水と分離させたのち、泥水をポンプにより供給管10内に送り込んで再び、土砂室10に還流させ、該土砂室10を常に一定の泥水圧に保持しながら掘削土砂の排出を行うものである。
【0032】
カッタ板3により切羽地盤の掘削は、このカッタ板3を回転駆動手段5によって一定の角度範囲内で往復回転させることにより行われる。即ち、油圧回路20の切替弁24を作動させて圧油供給管22を第1管路25に、戻り管23を第2管路26に連通させた状態にし、この状態で油圧ポンプ27を駆動すると、圧油が第1管路25側に供給されて一方の油圧ジャッキ5aのロッドを伸長させると同時に他方の油圧ジャッキ5bのロッドを収縮させ、従って、一方のアーム51を下方に押し下げると共に他方のアーム52を引き上げて回転軸5を介してカッタ板3を正方向に回転させる。
【0033】
カッタ板3が所定角度だけ正方向に回転すると、上記一方の油圧ジャッキ5aのロッドが近接スイッチ(図示せず)に当接して切替弁24を切り替える。即ち、一方の油圧ジャッキ5aのロッドのストロークが一定長に達すると、近接スイッチによって検出されて切替弁24を電気的に切り替えるものである。切替弁24が切り替わると、今度は圧油供給管22が第2管路26に、戻り管23が第1管路25にそれぞれ連通した状態となり、油圧ポンプ27の駆動によって圧油供給管22に供給された圧油は、第2管路26に導入されて一方の油圧ジャッキ5aのロッドを収縮させると同時に他方の油圧ジャッキ5bのロッドを伸長させてカッタ板3を逆方向に回転させる。
【0034】
そして、カッタ板3が所定角度だけ逆方向に回転すると、上記他方の油圧ジャッキ5bのロッドが近接スイッチ(図示せず)に当接して切替弁24を再び元の状態となるように切り替え、上記のようにカッタ板3を正方向に所定角度だけ回転させるものである。
【0035】
こうして、切替弁24を切り替えることによってカッタ板3が一定の角度範囲内で正方向と逆方向とに交互に回転しながら切羽地盤を掘削していくものであるが、カッタ板3に切羽地盤側から大きな抵抗力を受けた場合、或いは、後述するように、土砂室6内で破砕装置によって大径礫Aを破砕する際にカッタ板3に大きな回転抵抗力(負荷)が生じた場合、その抵抗力が一定値になると、油圧回路20中の圧力スイッチが作動して、切替弁24を一旦、圧油の供給を停止する状態に切り替えたのち、それまで回転していた上記カッタ板3の回転方向(正方向とする)とは逆方向に回転するように切替弁24を切り替える。
【0036】
そうすると、カッタ板3を逆方向の回転させるように油圧ジャッキ5a、5bが作動して近接スイッチによって検出される一定の角度まで逆方向に回転したのち、再び、上述したような正常通りの正、逆方向の回転を繰り返し行いながら切羽地盤を掘削していくものである。
【0037】
こうして、カッタ板3により掘削された土砂は、上述したように土砂室6内に取り込まれるものであるが、その掘削土砂内に大径礫Aが混入している場合があり、この大径礫Aが泥水と共に排泥管9の排泥口9aから排出されようとすると、該排泥口9aを詰まらせて掘削土砂の排出が行えなくなる事態が発生する。そのため、土砂室6内に取り込まれた大径礫Aを上述したカッタ板3の後面から突設している可動棒体7と隔壁2の前面から突設している固定棒体8とからなる破砕装置によって分割、破砕したのち、排泥管9を通じて排出する。
【0038】
即ち、カッタ板3が往復回転しながら切羽地盤を掘削して土砂室6に取り込んだ際に、その掘削土砂中に大径礫Aが混入している場合、該大径礫Aはカッタ板3の回転に伴って一体的に回転軸4回りに移動する内外一組の可動棒体7、7によって掬い上げられてその両端部を可動棒体7、7に受止され、これらの内外可動棒体7、7間に架設、支持された状態で持ち上げられる。
【0039】
この時、これらの内外可動棒体7、7の上方には隔壁2から内外可動棒体7、7間の中間部を相対的に通過可能な位置に固定棒体8が突設しているため、図6に示すように、この固定棒体8の下周部が可動棒体7、7間に支持されている大径礫Aの中央部上面に当接し、この状態からさらにカッタ板3の回転に伴って可動棒体7、7が一体的に上方に移動して、固定棒体8がこれらの内外可動棒体7、7間の中間部を相対的に通過しながら図7に示すように、大径礫Aを内外可動棒体7、7を支点としてその中央部から下方に折り曲げながら分割、破砕するものである。
【0040】
このように内外一組の可動棒体7、7と一本の固定棒体8とによる大径礫Aの破砕作用は、カッタ板3が往復回転しながら切羽地盤を掘削する時に、往動時においても復動時においても上記同様にして行われ、分割、破砕された礫は可動棒体7、7から下方に落下して掘削土砂と共に排泥管9内を通じて後方に排出される。なお、以上の実施の形態においては、カッタ板3の背面に突設している可動棒体7、7によって大径礫Aを架設状態に支持させているが、隔壁2の前面に突設している固定棒体8を、大径礫Aの両端部を支持可能な間隔を存して配設しておき、これらの固定棒体8、8によって支持された大径礫Aの中央部を1本の可動棒体7によって分割、破砕させるように構成しておいてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明のトンネル掘削機における大径礫破砕装置によれば、請求項1に記載したように、筒状のスキンプレートと、このスキンプレートの前端部の開口全面を塞ぐ隔壁と、この隔壁前方における上記スキンプレートの前端開口部に回転自在に配設されたカッタ板と、このカッタ板の回転駆動手段とを備えたトンネル掘削機において、上記カッタ板の後面に上記隔壁に向かって突設した複数本の可動棒体と、上記隔離の前面にその突端が可動棒体の突端よりも上記カッタ板側に位置するようにカッタ板に向かって突設した複数本の固定棒体とからなり、これらの可動棒体と固定棒体のうちの少なくとも一方の棒体は、スキンプレートの半径方向に大径礫の両端部を支持可能な間隔を存して複数本設けられていると共に、他方の棒体はこれらの棒体間の中間部を通過可能な位置に突設しているので、構造が簡単で容易に製作することができるのは勿論、可動棒体及び固定棒体はそれぞれの突端を隔壁の前面とカッタ板の後面とにそれぞれ近接した位置まで突出させているから、カッタ板と隔壁間で形成している土砂室内に取り込まれた大径礫をいずれか一方の棒体間によって両端支持状態に確実に支持させることができ、また、排泥管内を通じて排出可能な大きさの礫であれば、そのまま、これらの棒体間を通過させて排出させることができる。
【0042】
さらに、他方の棒体は一方の棒体間の中間部を通過可能な位置に突設しているので、一方の棒体間に架設状態で支持されている大径礫の中間部をカッタ板の回転に伴って、他方の棒体によって確実に分割、破砕することができる。
【0043】
この場合、カッタ板の後面に突設している可動棒体をスキンプレートの半径方向に大径礫の両端部を支持可能な間隔を存して設けておけば、カッタ板の回転に伴って移動するこれらの内外可動棒体によって土砂室内の大径礫を掬い上げるように確実に捕捉、支持することができ、この状態でさらにカッタ板の回転に伴って大径礫を持ち上げながらその中間部を1本の固定棒体によって確実に分割、破砕させることができ、大径礫の破砕処理が能率よく安定的に行うことができ、掘削土砂の排出処理を円滑に行うことができる。
【0044】
また、請求項3に係る発明によれば、上記カッタ板の回転駆動手段を、カッタ板の回転抵抗が大きくなったときにカッタ板を反対方向に所定角度だけ回転させ、しかるのち、正方向に回転させるように構成しているので、カッタ板の回転駆動手段に過度の負荷が生じるのを未然に防止して故障の発生を少なくすることができる。
【0045】
このカッタ板の回転駆動手段としては、請求項4に記載したように、カッタ板の回転軸の両側部に突設しているアームと、一端がこれらのアームの先端部に他端がスキンプレートに取付けられている一対の油圧ジャッキと、油圧タンクからの圧油の供給管と戻り管とを切替弁を介して第1管路と第2管路とに連通し、且つ第1管路を一方の油圧ジャッキにおけるシリンダのヘッド側と他方の油圧ジャッキにおけるシリンダのロッド側とに連通させている一方、第2管路を一方の油圧ジャッキにおけるシリンダのロッド側と他方の油圧ジャッキにおけるシリンダのヘッド側とに連通させている油圧回路とから構成しているので、この油圧回路によって一方の油圧ジャッキのロッドを伸長させると同時に他方の油圧ジャッキのロッドを収縮させる工程と、一方の油圧ジャッキのロッドを収縮させると同時に他方の油圧ジャッキのロッドを伸長させる工程とを交互に行わせて、カッタ板を所定角度範囲内で往復回転させながら前方の切羽地盤を掘削していくことができるものであり、その上、カッタ板の往動時は勿論、復動時においても上記可動棒体と固定棒体とによる大径礫の破砕処理を行わせることができて、トンネル掘削作業が円滑に且つ能率よく行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネル掘削機全体の簡略縦断側面図、
【図2】カッタ板の正面図、
【図3】カッタ板に突設している可動棒体と隔壁に突設している固定棒体との位置関係を示す縦断正面図、
【図4】回転駆動手段部分の背面図、
【図5】油圧回路図、
【図6】内外可動棒体間に大径礫を支持させている状態の簡略正面図、
【図7】大径礫を破砕している状態の簡略正面図。
【符号の説明】
1 スキンプレート
2 隔壁
3 カッタ板
4 回転軸
5 回転駆動手段
5a、5b 油圧ジャッキ
6 土砂室
7 可動棒体
8 固定棒体
9 排泥管
20 油圧回路
A 大径礫[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a large-diameter gravels crushing apparatus for crushing large-diameter gravels existing in excavated earth and sand into a size capable of being carried out, in a tunnel excavator for excavating a tunnel underground.
[0002]
[Prior art]
When constructing a tunnel while excavating soft ground with the cutter plate of the tunnel excavator, large-diameter gravel (cobblestone) is taken into the sediment chamber formed between the back of the cutter plate and the bulkhead, A situation occurs in which the mud pipe penetrating the partition wall and facing the sediment chamber is blocked by large-diameter gravels, so that excavated sediment cannot be discharged. For this reason, a crushing device is arranged in the earth and sand room to crush large-diameter gravels into a size that can be sent to a drainage pipe.
[0003]
As such a crushing device, a crusher is conventionally used, and the crusher is arranged in front of the open end of the mud pipe to crush large-diameter gravels and then sent to the mud pipe. However, the crusher requires a driving means such as a jack and the like, so that the whole apparatus becomes large, and it is difficult to install the crusher in a small earth and sand room, and there is a problem that equipment costs are high.
[0004]
For this reason, for example, as described in JP-A-7-26891, a rod is protruded toward the partition wall on the back surface of the cutter head, while a plurality of protrusions are protruded on the front surface of the partition wall. Then, with the end of the large-diameter gravel inserted between the adjacent protrusions and sandwiched, the large-diameter protrusion protruding from between the protrusions at the tip of the rod moving with the rotation of the cutter head. Crushers have been developed that are configured to crush rubble by beating.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a crushing device, large-diameter gravel taken into the sediment chamber is automatically introduced into the space between the protrusions projecting from the front of the partition wall at a certain interval, and the space between these protrusions is formed. Large gravels can be crushed only when they are clamped by a large gravels.If the large gravels simply enter between the projections, the large gravels come off from between the projections due to the passage of the rod and crush. And therefore it is difficult to stably crush. In addition, even if the large-diameter gravels are sandwiched between the projections, if the large-diameter gravels are crushed by the rods, some gravels will remain between the projections, and therefore, There is a problem in that the end of the large-diameter gravels cannot be re-entered between these projections, so that the crushing treatment capacity is remarkably reduced, and the discharge processing of excavated earth and sand through a drain pipe is adversely affected.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tunnel excavator that can reliably and efficiently crush large-diameter gravels taken into a sediment chamber into small pieces. To provide a large-diameter rubble crushing device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the large-diameter gravel crushing device in the tunnel excavator according to the present invention, as described in claim 1, a cylindrical skin plate, and a partition wall that covers the entire opening at the front end of the skin plate, In a tunnel excavator provided with a cutter plate rotatably disposed at a front end opening of the skin plate in front of the partition wall, and a rotary driving unit for the cutter plate, a rear surface of the cutter plate faces the partition wall. A plurality of movable rods protruding, and a plurality of fixed rods protruding toward the cutter plate such that their protruding ends are located closer to the cutter plate than the protruding ends of the movable rods in front of the isolation. And at least one of the movable rod and the fixed rod is provided with a plurality of rods at intervals capable of supporting both ends of the large-diameter gravels in the radial direction of the skin plate. The other Body is a structure that has projecting intermediate portion between these rods to passable position.
[0008]
In the large-diameter gravel crushing device for a tunnel excavator according to claim 1, the invention according to
[0009]
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the cutter plate rotation driving means is provided with arms protruding from both sides of a rotation axis of the cutter plate, one end of which is at the tip end of these arms, and the other end of which is a skin plate. And a pair of hydraulic jacks attached to the first and second pipes, and a supply pipe and a return pipe for pressurized oil from the hydraulic tank are connected to the first and second pipes via the switching valve, and the first pipe is connected to the first pipe. The second conduit is connected to the cylinder head side of one hydraulic jack and the cylinder rod side of the other hydraulic jack, while the second pipe is connected to the cylinder rod side of one hydraulic jack and the cylinder head of the other hydraulic jack. And a hydraulic circuit communicating with the side.
[0010]
[Action]
The cutting ground is excavated by rotating the cutter plate while propelling the tunnel excavator, and the excavated earth and sand is taken into a sediment chamber provided on the rear side of the cutter plate, and excavated sediment together with mud water supplied into the sediment chamber. Is discharged backward through a mud pipe. At this time, when large-diameter gravels are present in the excavated sediment, when the large-diameter gravels are taken into the sediment chamber, they protrude rearward from the rear surface of the cutter plate and rotate with the rotation of the cutter plate. It is lifted by the movable rod that moves together.
[0011]
When the movable bar is protruded in the radial direction of the skin plate, that is, in the radial direction of the cutter plate with an interval capable of supporting both ends of the large-diameter gravels, the large-diameter gravels are Is supported between the pair of movable rods inside and outside of the partition, and is lifted in this state to reach the fixed rod projecting from the front surface of the partition wall. Since this fixed rod protrudes at a position where it can pass through an intermediate portion between a pair of movable rods, when the large-diameter gravels reach this fixed rod, the fixed rod is moved to the center of the large-diameter gravels. After coming into contact with the upper surface, it relatively moves while passing between the movable rods, and in the meantime, the large-diameter gravels are divided and crushed while being bent downward from the intermediate portion with the movable rod as a fulcrum. Gravel crushed into small pieces in this manner falls from between the movable rods and is discharged backward through the inside of the mud pipe.
[0012]
The large-diameter gravels protrude from the rear surface of the cutter plate and are supported at both ends by movable rods that move with the rotation of the cutter plate. The fixed rods protruding from the front surface of the partition wall are skinned. The large-diameter gravels are protruded in the radial direction of the plate with an interval capable of supporting both ends of the large-diameter gravels, and the large-diameter gravels are supported on both ends of the pair of fixed rods. It may be divided and crushed by a movable rod projecting from the rear surface.
[0013]
When crushing large-diameter gravels in this way, a large rotation resistance (load) may be generated on the cutter plate. In such a case, the cutter plate is temporarily stopped and rotated in the opposite direction by a predetermined angle. After that, the work may be rotated in the forward direction again to crush large-diameter gravels and excavate earth and sand.
[0014]
Further, as the rotation driving means of the cutter plate, the cutter plate may be configured to be continuously rotated in one direction by a motor drive as in a normal tunnel excavator. In the short tunnel excavator, as described in
[0015]
Therefore, when one hydraulic jack is extended, the cutter plate rotates in a forward direction by a predetermined angle, and when the other hydraulic jack is extended, the cutter plate rotates in a reverse direction by a predetermined angle. While excavating the front face ground while rotating the cutter plate reciprocally within a predetermined angle range, the large-diameter gravels taken into the earth and sand chamber are crushed by the movable rod and the fixed rod as described above, and Through to the rear.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Reference numeral 1 denotes a cylindrical skin plate having a fixed diameter and a fixed length, which is a body of a tunnel excavator. A
[0017]
The rotation driving means 5 of the
[0018]
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4,
[0019]
Then, the
[0020]
The
[0021]
Further, a space between the rear surface of the
[0022]
The
[0023]
Further, since the
[0024]
On the other hand, when the
[0025]
As shown in FIG. 5, in the rotary drive unit 5, as a
[0026]
Further, when the pressure switch 33 is provided in the second connecting
[0027]
Further, the
[0028]
In FIG. 1, a supply port of a muddy
[0029]
For carrying out the excavated earth and sand through the
[0030]
Next, the operation of the large-diameter gravel crushing device in the tunnel excavator configured as described above will be described. The tunnel excavator is disposed on the starting shaft (not shown) side while excavating the face ground by the
[0031]
The earth and sand excavated by the
[0032]
The excavation of the cutting face ground by the
[0033]
When the
[0034]
When the
[0035]
By switching the switching
[0036]
Then, the
[0037]
The earth and sand excavated by the
[0038]
That is, when the
[0039]
At this time, a fixed
[0040]
As described above, the crushing action of the large-diameter gravels A by the pair of
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the large-diameter gravel crushing device in the tunnel excavator of the present invention, as described in claim 1, a cylindrical skin plate, and a partition wall that covers the entire opening at the front end of the skin plate, In a tunnel excavator provided with a cutter plate rotatably disposed at a front end opening of the skin plate in front of the partition wall, and a rotary driving unit for the cutter plate, a rear surface of the cutter plate faces the partition wall. A plurality of movable rods protruding, and a plurality of fixed rods protruding toward the cutter plate such that their protruding ends are located closer to the cutter plate than the protruding ends of the movable rods in front of the isolation. And at least one of the movable rod and the fixed rod is provided with a plurality of rods at intervals capable of supporting both ends of the large-diameter gravels in the radial direction of the skin plate. , The other rod Since the projection is provided at a position where it can pass through the intermediate portion between these rods, not only can the structure be simple and easy to manufacture, but also the movable rod and the fixed rod have their respective protruding ends of the partition wall. The large-diameter gravel taken into the sediment chamber formed between the cutter plate and the bulkhead is supported at both ends by one of the rods because it protrudes to the position close to the front surface and the rear surface of the cutter plate. If the gravel is large enough to be discharged through the inside of the mud pipe, it can be discharged as it is between these rods.
[0042]
Furthermore, since the other rod is protruded at a position where it can pass through the intermediate part between the one rods, the intermediate part of the large-diameter gravels supported in an erect state between the one rods is With the rotation of the rod, the other rod can be surely divided and crushed.
[0043]
In this case, if the movable rod protruding from the rear surface of the cutter plate is provided with an interval capable of supporting both end portions of the large-diameter gravels in the radial direction of the skin plate, the rotation of the cutter plate is performed. These moving inner and outer movable rods can reliably capture and support the large-diameter gravels in the sediment chamber as if they are being scooped up. Can be reliably divided and crushed by one fixed rod, the crushing of large-diameter gravels can be performed efficiently and stably, and the discharge of excavated soil can be performed smoothly.
[0044]
According to the invention according to
[0045]
As means for rotating the cutter plate, as described in claim 4, arms protruding from both sides of the rotation axis of the cutter plate, one end of the arm and the other end of a skin plate And a pair of hydraulic jacks attached to the first and second pipes, and a supply pipe and a return pipe for pressurized oil from the hydraulic tank are connected to the first and second pipes via the switching valve, and the first pipe is connected to the first pipe. The second conduit is connected to the cylinder head side of one hydraulic jack and the cylinder rod side of the other hydraulic jack, while the second pipe is connected to the cylinder rod side of one hydraulic jack and the cylinder head of the other hydraulic jack. And the hydraulic circuit that communicates with the side, so that the hydraulic circuit extends the rod of one hydraulic jack and simultaneously contracts the rod of the other hydraulic jack. And the process of contracting the rod of one hydraulic jack and extending the rod of the other hydraulic jack alternately, excavating the front face ground while reciprocating the cutter plate within a predetermined angle range. In addition, the movable bar and the fixed bar can be used to crush large-diameter gravels at the time of backward movement as well as at the time of forward movement of the cutter plate. In addition, the tunnel excavation work can be performed smoothly and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified longitudinal side view of the entire tunnel excavator,
FIG. 2 is a front view of a cutter plate,
FIG. 3 is a vertical sectional front view showing a positional relationship between a movable rod protruding from a cutter plate and a fixed rod protruding from a partition.
FIG. 4 is a rear view of a rotation driving unit;
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram,
FIG. 6 is a simplified front view of a state in which large-diameter gravel is supported between the inner and outer movable rods.
FIG. 7 is a simplified front view of a state where large-diameter gravels are crushed.
[Explanation of symbols]
1 Skin plate
2 partition
3 cutter board
4 Rotation axis
5 Rotation drive means
5a, 5b hydraulic jack
6 earth and sand room
7 Movable rod
8 Fixed rod
9 Drainage pipe
20 hydraulic circuit
A large diameter gravel
Claims (4)
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