JPH1037678A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド掘進機におけるカッタ駆動部あるい
は鋼殻の中折れ部を密封する密封装置において、装着を
容易にし、密封性能を向上させる。 【解決手段】 前部鋼殻１０１ａのハウジング１に形成
されたシール装着溝１２にはゴム状弾性体からなる密封
装置本体３の基部３１が密嵌される。密封装置本体３
は、基部３１の内周に軸方向２段に並んだシールリップ
３２，３３を備え、その先端内周縁３２ａ，３３ａが、
後部鋼殻１０１ｂの摺動筒部２に摺接される。基部３１
は、環状体を円周方向３箇所以上で等分割した円弧状を
なす押さえ金具４でボルト５の締め付け力によってシー
ル装着溝１２内に密着固定され、シールリップ３２の背
面が押さえ金具４の内向き鍔部４１によって支承され
る。シールリップ３２，３３間には給脂孔１４を介して
潤滑のためのグリースが供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機器の密封技術に係
り、特に、シールド工法により地下鉄やトンネル等を掘
削するシールド掘進機に、機内への地下水や泥水等の侵
入を防止するために装着される密封装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤を掘進してトンネル等を構築す
るシールド掘進機は、典型的には図４に示すような構造
を備えている。すなわち、この種のシールド掘進機１０
０は、略円筒形の鋼殻１０１の掘進方向前端で、中央の
フィッシュテールビット１０２ａ及びその周囲の多数の
カッタスポーク１０２ｂが設けられた円盤状のディスク
カッタ１０２を、鋼殻１０１の軸心部を中心に回転させ
ることによって地盤を掘削する。これによって発生した
掘削土（ズリ）Ｇは、ディスクカッタ１０２に形成され
たスリット（図示省略）から、その背面に形成された作
泥チャンバ１０３内に導入して、ディスクカッタ１０２
の背面に突設された撹拌翼１０４により、回転に伴って
撹拌し、この作泥チャンバ１０３から後方へ延在された
スクリュコンベア１０５を介して排土ゲート１０６に連
続的に搬送し、更にそこから適宜搬送手段を介して外部
へ排出する。

【０００３】鋼殻１０１の掘進方向後端では、掘削され
た坑内壁に、エレクタ１０７によって多数のセグメント
Ｓを環状に組み立て、これによって、土圧に耐えるため
の一次覆工を施している。そして、前記セグメントＳを
１リング分だけ組み立てたら、このセグメントＳの前端
に推進用油圧ジャッキ１０８を当てて後方へ押圧するこ
とによって、その反力でシールド掘進機１００を前記１
リングの軸方向幅Ｗに相当する距離だけ掘進してから、
次の１リング分のセグメント組み立てを行うといった掘
進サイクルが繰り返される。このとき、既設セグメント
Ｓの外周と鋼殻１０１の後端内周の隙間からの地下水や
土砂等の侵入は、テールシール１０９によって遮断され
る。

【０００４】ディスクカッタ１０２は、円周方向所定間
隔で配置された複数のモータ１１１によって駆動され、
このモータ１１１による駆動力は、作泥チャンバ１０３
を画成している隔壁１１２を貫通した状態で設けられた
環状の動力伝達部１１３を介して前記ディスクカッタ１
０２に伝達される。また、カーブしたトンネルの掘削に
対応するために鋼殻１０１が中折れ式になっているもの
においては、この鋼殻１０１は、前部鋼殻１０１ａと後
部鋼殻１０１ｂに分割されると共に、円周方向複数の油
圧ジャッキ１１０を介して互いに角変位可能に連結され
た構造となっている。したがって、作泥チャンバ１０３
の隔壁１１２とディスクカッタ１０２の動力伝達部１１
３との間Ａは、作泥チャンバ１０３内のズリＧが機内へ
侵入しないように、また中折れ式の鋼殻１０１における
前部鋼殻１０１ａと後部鋼殻１０１ｂとの間の中折れ部
Ｂは、外周の地盤から土砂や地下水が機内へ侵入しない
ように、確実に密封する必要がある。

【０００５】図５は、隔壁１１２と動力伝達部１１３と
の間Ａを密封するための従来の密封装置１１４を示すも
のである。すなわちこの密封装置１１４は、隔壁１１２
側に形成された円筒状ハウジング１１４ａと、このハウ
ジング１１４ａに形成された一対のシール装着溝１１４
ｂ，１１４ｂの各々に、接着剤によって定着されたゴム
状弾性体からなる密封装置本体１１４ｃとを備え、各密
封装置本体１１４ｃの先端のシールリップが、回転する
動力伝達部１１３に摺接された構造となっている。ハウ
ジング１１４ａには、軸方向に並んだ密封装置本体１１
４ｃ，１１４ｃの間にグリースを供給して前記シールリ
ップの潤滑を図るための給脂孔１１４ｄが形成されてい
る。また、中折れ式鋼殻１０１の中折れ部Ｂを密封する
密封装置も、同様の構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の密封装置１
１４においては、次のような問題が指摘される。 (1) ハウジング１１４ａに、密封装置本体１１４ｃを装
着するための複数のシール装着溝１１４ｂを機械加工に
よって形成する必要があり、その加工に時間がかかる。 (2) 密封装置本体１１４ｃは、前記シール装着溝１１４
ｂに接着剤によって定着しており、接着剤の塗布や乾燥
のための時間が必要であるため、装着に時間がかかる。 (3) 前記接着剤の塗布にムラがあると、その部分から漏
れを発生しやすい。

【０００７】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、シールド
掘進機への組み込みを容易にし、かつ密封性能を向上さ
せることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を解
決するための有効な手段として、本発明に係る密封装置
は、環状の基部に軸方向に並んだ複数段のシールリップ
が形成されたゴム状弾性体からなる密封装置本体と、前
記基部が密嵌される環状のシール装着溝が形成されたハ
ウジングと、環状体を円周方向３箇所以上で分割した円
弧状であって、前記基部における前記複数段のシールリ
ップの間に嵌め込まれる押さえ金具と、前記シール装着
溝の溝底に円周方向所定間隔でねじ込まれ前記基部を前
記押さえ金具を介して前記シール装着溝の内面に締め付
けるボルトとを備える。すなわちこの構成によれば、密
封装置本体は軸方向に並んだ複数段のシールリップを有
することによって、単一のシールリップを有する従来の
密封装置本体の複数個分の機能を有する。押さえ金具
は、環状体を円周方向３箇所以上で分割した円弧状であ
ることによって、ボルトの締め付け力を密封装置本体の
基部全周に伝達し、この基部を前記シール装着溝の内面
に密嵌させるものである。

【０００９】この場合、密封装置本体の基部のうちハウ
ジングのシール装着溝の溝底との圧接面に、押さえ金具
による締め付け位置に対応して円周方向に連続した突条
を突設した構成とすれば、この突条は、前記基部をボル
トで押さえ金具とシール装着溝の溝底との間で締め付け
ることによって潰され、局部的に前記溝底との密接力が
高まるので、ハウジングとの間の密封性を向上させるこ
とができる。また、前記押さえ金具の少なくとも軸方向
一側に、密封対象と接する側（外側）のシールリップ背
面を支承する鍔部を形成することによって、密封対象の
圧力による前記シールリップの変形を抑制することがで
きる。なお、ここで「背面」とは、密封対象と反対側の
面のことをいう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係る密
封装置を、先に述べた図４のシールド掘進機１００にお
ける中折れ式鋼殻１０１の中折れ部Ｂの密封手段として
適用した第一の実施形態を示すものである。すなわちこ
の図１において、参照符号１は前記中折れ式鋼殻１０１
の前部鋼殻１０１ａの後端部に形成されたハウジング、
２は前記中折れ式鋼殻１０１の後部鋼殻１０１ｂの前端
部に形成され、前記ハウジング１の内周に挿入された摺
動筒部である。摺動筒部２の外周面は、この摺動筒部２
（後部鋼殻１０１ｂ）の軸心上の一点を中心とする球面
状の凸面（以下、球状外周凸面という）２１をなし、ハ
ウジング１の内周面は前記球状外周凸面２１と対応する
球面状の凹面（以下、球状内周凹面という）１１をな
し、これによって、カーブしたトンネルを掘進する場合
の前部鋼殻１０１ａと後部鋼殻１０１ｂの角変位に対応
できるようになっている。

【００１１】ハウジング１の内周の球状内周凹面１１に
は環状のシール装着溝１２が形成されており、このシー
ル装着溝１２にはゴム状弾性体からなる密封装置本体３
が装着される。密封装置本体３は、前記シール装着溝１
２内に密嵌される環状の基部３１と、その内周に形成さ
れ軸方向２段に並んだシールリップ３２，３３とを備え
る。シールリップ３２，３３はハウジング１の外側（前
部鋼殻１０１ａの後方）へ向けてテーパ状に延在され、
その先端内周縁３２ａ，３３ａが、後部鋼殻１０１ｂの
摺動筒部２の球状外周凸面２１に摺接されるようになっ
ている。

【００１２】密封装置本体３の基部３１の内周面には、
シールリップ３２，３３の間に位置して環状溝３１ａが
形成されており、この環状溝３１ａには押さえ金具４が
嵌め込まれるようになっている。押さえ金具４は、前記
環状溝３１ａと対応する直径の環状体を円周方向３箇所
以上で等分割した円弧状をなすものであって、軸方向両
側に内向き鍔部４１，４２が形成されており、このうち
外側（図１における右側）の内向き鍔部４１は外側のシ
ールリップ３２の背面を支承するようになっている。

【００１３】各押さえ金具４の幅方向中央部には、少な
くともその円周方向両端近傍に位置して、円周方向に細
長い形状の長孔４３が開設され、またその間の位置に開
口部４４が開設されている。密封装置本体３の基部３１
には、その環状溝３１ａに臨むと共に前記長孔４３と対
応するボルト挿通孔３４と、前記開口部４４と対応する
連通孔３５が開設されており、ボルト挿通孔３４は、前
記基部３１に一体に埋設された筒状金具３４ａによって
形成されている。更に前記基部３１の外周面には、前記
ボルト挿通孔３４及び連通孔３５の開設位置の軸方向両
側であって環状溝３１ａと対応する位置に、一対の環状
突条３６，３６が形成されている。またハウジング１に
は、シール装着溝１２の溝底の幅方向中間であって前記
各ボルト挿通孔３４と対応する位置から半径方向に延び
内端が閉じた雌螺子穴１３と、前記溝底の幅方向中間で
あって前記各連通孔３５と対応する位置から延びる給脂
孔１４が開設されている。給脂孔１４の上流端部は、図
示されていないグリース等の供給手段に接続される。

【００１４】ハウジング１の各雌螺子穴１３には、それ
ぞれワッシャ６と、押さえ金具４の長孔４３及び密封装
置本体３の基部３１のボルト挿通孔３４を通してボルト
５がねじ込まれ、すなわち、密封装置本体３の基部３１
は、ボルト５のねじ込みによって、押さえ金具４を介し
てハウジング１のシール装着溝１２の内面に固定され
る。このとき、各押さえ金具４は、その円周方向両端部
同士が隣接した状態で取り付けられる。また、前記基部
３１の外周面に形成されている一対の環状突条３６は、
押さえ金具４からの締め付け力によって潰された状態で
シール装着溝１２の溝底に圧接し、この部分で局部的に
前記溝底との密接力が高まるので、ハウジング１との間
の密封を確実に行うことができる。密封装置本体３の基
部３１のボルト挿通孔３４は筒状金具３４ａによって形
成されているため、前記基部３１は過大な締め付け力を
受けて変形するようなことがなく、シール装着溝１２の
内面に均一に圧接する。

【００１５】ハウジング１のシール装着溝１２は、内径
側が開いた形状となるようにその内側面１２ａ，１２ｂ
が傾斜した形状となっており、密封装置本体３の基部３
１の外側面３１ｂ，３１ｃもこれに対応した傾斜形状と
なっている。このため、取り付けに際して密封装置本体
３の基部３１をシール装着溝１２に嵌め込む作業が容易
であり、しかも図１に示す装着状態において、基部３１
が軸方向両側から適宜圧縮を受けてシール装着溝１２の
内側面１２ａ，１２ｂに良好に密接した状態とすること
ができる。また、外側のシールリップ３２は、その背面
が押さえ金具４の内向き鍔部４１に支承されることによ
って、地下水圧等による変形が規制され、内側のシール
リップ３３は、その背面がシール装着溝１２の内側面１
２ｂに支承されている。

【００１６】なお、参照符号７は、ハウジング１の内周
に砂礫等が侵入して密封装置本体３のシールリップ３
２，３３に咬み込まれるのを防止するために、ハウジン
グ１（前部鋼殻１０１ａ）の後端に取り付けられたダス
トシールである。

【００１７】この実施形態による密封装置は、前部鋼殻
１０１ａ側のハウジング１に密着固定された密封装置本
体３のシールリップ３２，３３が、後部鋼殻１０１ｂ側
の摺動筒部２の外周面に密接することによって、シール
ド掘進機１００（図４参照）における中折れ式鋼殻１０
１の中折れ部Ｂから外側地盤の土砂や地下水等が機内へ
侵入するのを遮断するものである。シールリップ３２，
３３の潤滑を図るためのグリースは、ハウジング１に形
成された給脂孔１４と、これに連続した密封装置本体３
の連通孔３５及び押さえ金具４の連通孔４４を介して、
前記シールリップ３２，３３間に供給される。

【００１８】密封装置本体３は、軸方向に並んだ一対の
シールリップ３２，３３を有することによって、先に説
明した図５に示す２個の密封装置本体１１４ｃ，１１４
ｃと同等の密封機能を有するものであり、シールリップ
３２，３３が共通の基部３１に形成されているため、従
来のようにシールリップの数と同数のシール装着溝をハ
ウジングに形成する必要がない。また、密封装置本体３
の基部３１は、円弧状の押さえ金具４を介してボルト５
で締め付けることによりシール装着溝１２に固定し、環
状突条３６によってこのシール装着溝１２における漏れ
の発生を防止するようにしたため、従来のような接着剤
の塗布作業が不要になるばかりでなく、接着剤の塗りム
ラによるシール性の不安定といった問題も解消される。

【００１９】次に図３は、本発明に係る密封装置を、先
に述べた図４のシールド掘進機１００における隔壁１１
２と、この隔壁１１２に貫通状態に設けられて駆動力を
ディスクカッタ１０２に伝達する環状の動力伝達部１１
３との間Ａの密封手段として適用した第二の実施形態を
示すものである。動力伝達部１１３は、図３における下
方に位置する軸心（図示省略）の周りに低速回転され、
すなわち図示の断面において、動力伝達部１１３はこの
断面と直交する方向に移動する。

【００２０】隔壁１１２には、動力伝達部１１３の外周
側及び内周側に位置して断面形状が互いに対称な一対の
ハウジング１が形成されており、双方のシール装着溝１
２にそれぞれ密封装置本体３が装着されている。このう
ち、動力伝達部１１３の外周側（図３では上側）の各要
素及びその装着構造は上述した第一の実施形態と略同様
であり、前記動力伝達部１１３の内周側（図３では下
側）の各要素及びその装着構造は前記外周側の各要素と
ほぼ対称の断面形状を呈し、外周側及び内周側の密封装
置本体３の各シールリップ３２，３３が、回転する前記
動力伝達部１１３の外周面及び内周面に摺接することに
よって、作泥チャンバ１０３内のズリを密封するもので
ある。

【００２１】

【発明の効果】本発明によると、次のような効果が実現
される。 (1) ひとつの密封装置本体が複数のシールリップを有す
るため、ハウジングに形成すべきシール装着溝の加工工
数や、密封装置本体の組み込み工程数を減少させること
ができる。 (2) 密封装置本体の装着に接着剤の塗布、乾燥といった
工程が不要である。 (3) 接着剤の塗りムラによる漏れが発生しないので、密
封性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る密封装置を、シールド掘進機にお
ける中折れ式鋼殻の中折れ部の密封手段として適用した
第一の実施形態を示す要部断面図である。

【図２】上記第一の実施形態を一部切断して示す要部分
解斜視図である。

【図３】本発明に係る密封装置を、シールド掘進機にお
ける隔壁と、この隔壁に貫通状態に設けられた動力伝達
部との間の密封手段として適用した第二の実施形態を示
す要部断面図である。

【図４】シールド掘進機の構成及びこのシールド掘進機
によるトンネルの構築状況を概略的に示す説明図であ
る。

【図５】上記シールド掘進機における従来の密封装置を
示す部分的な断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング １１ 球状内周凹面 １２ シール装着溝 １２ａ，１２ｂ 内側面 １３ 雌螺子穴 １４ 給脂孔 ２ 摺動筒部 ２１ 球状外周凸面 ３ 密封装置本体 ３１ 基部 ３１ａ 環状溝 ３１ｂ，３１ｃ 外側面 ３２，３３ シールリップ ３２ａ，３３ａ 先端内周縁 ３４ ボルト挿通孔 ３４ａ 筒状金具 ３５ 連通孔 ３６ 環状突条 ４ 押さえ金具 ４１，４２ 内向き鍔部 ４３ 長孔 ４４ 連通孔 １０１ａ 前部鋼殻 １０１ｂ 後部鋼殻 １０３ 作泥チャンバ １１２ 隔壁 １１３ 動力伝達部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状の基部（３１）に軸方向に並んだ複
   数段のシールリップ（３２，３３）が形成されたゴム状
   弾性体からなる密封装置本体（３）と、 前記基部（３１）が密嵌される環状のシール装着溝（１
   ２）が形成されたハウジング（１）と、 環状体を円周方向３箇所以上で分割した円弧状であっ
   て、前記基部（３１）における前記複数段のシールリッ
   プ（３２，３３）の間に嵌め込まれる押さえ金具（４）
   と、 前記シール装着溝（１２）の溝底に円周方向所定間隔で
   ねじ込まれ前記基部（３１）を前記押さえ金具（４）を
   介して前記シール装着溝（１２）の内面に締め付けるボ
   ルト（５）とを備えることを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 密封装置本体（３）の基部（３１）のうちハウジング
   （１）のシール装着溝（１２）の溝底との圧接面に、押
   さえ金具（４）による締め付け位置に対応して円周方向
   に連続した突条（３６）が突設されたことを特徴とする
   密封装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の記載において、 押さえ金具（４）の少なくとも軸方向一側に、一方のシ
   ールリップ（３２）の背面を支承する鍔部（４１）が形
   成されたことを特徴とする密封装置。