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技術 泥水式シールド掘進機用水位センサーとそれを具備した泥水式シールド掘進機

出願人 川崎重工業株式会社鹿島建設株式会社
発明者 近藤保徳内山進摩湯博一岩田博吉酒井睦治田名網康一坂本敏郎田中利春中田久也古谷達雄大林信彦
出願日 2001年10月11日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2001-313712
公開日 2003年4月23日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2003-120176
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術 うきを用いたレベル指示器 液位または流動性固体のレベルの測定
主要キーワード 超音波式センサー 半径方向所定位置 エアチャンバー内 緩衝槽 静電容量式センサー 旋回歯車 給気バルブ 左右対称構造
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年4月23日)のものです。
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図面 (9)

課題

圧気中のエアーチャンバー内で作業者センサー交換等のメンテナンス作業を行うのは困難であり、また水位センサー泥水泥分によって長期間安定して使用できない。

解決手段

カッターチャンバー4のシールド本体側に設けたエアチャンバー7に泥水を導入して泥水層21を形成するとともに、この泥水層21の上部に空気層20を形成し、このエアチャンバー7のシールド本体側に、シールド本体内側から前記空気層20と泥水層21とに連通するセンサー取付体24を設け、このセンサー取付体24の泥水層21と連通するエアチャンバー側を下向き傾斜に形成し、このセンサー取付体24にセンサー取付体24内の水位を検出するセンサー本体33を設けて、安定した水位検出ができるようにする。

概要

背景

従来から、道路地下鉄上下水道等のトンネル掘削する機械としてシールド掘進機が用いられているが、近年、掘削地盤深層化や、不安定な地盤を掘削する要望が多くなっている。掘削地盤が深層化すると地下水圧が高くなり、また掘削地盤に不安定な軟弱層等が存在すると地下水圧の変動を受けやすくなり、掘削中に地山崩壊するおそれが生じる。そのため、このような場所を掘削する場合には、切羽側泥水圧を作用させて地山の崩壊等を防止しながら掘削する泥水式シールド掘進機が採用されている。

この泥水式シールド掘進機は、シールド本体側からカッターヘッドチャンバー内に所定圧泥水を供給することによって切羽側に泥水圧を作用させながら掘削し、これらを排泥することにより地山の崩壊や逸水を防止しながら掘削するものである。そのため、切羽側圧力を安定して制御することは、地山の崩壊や逸水を防止する上で重要である。

しかし、掘削開始、停止時等のバルブ切換時や、排泥管閉塞時等に切羽側の圧力変動が大きくなり、切羽側圧力を安定させることが困難な場合がある。また、このような圧力変動は、通常運転時でも地下水圧の変動等によって生じる場合がある。

そこで、このような圧力変動を吸収して安定させようとする従来技術として、特許第3117380号公報記載の発明がある。この発明では、チャンバーの後部に形成したエアーチャンバー内に水位センサーを設け、この水位センサーの検出したレベル値水面レベル設定値との差に基づいて、チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプ回転数を制御してチャンバー内の圧力を安定させるようにしている(従来例1)。

また、他の従来技術として、特公昭60−56873号公報記載の発明や特開昭52−104328号公報記載の発明がある。これらの発明では、チャンバーの後部に緩衝槽圧力室を形成し、これらの緩衝槽や圧力室内の水位を検出してその水位を調節することによって切羽水圧を所定の圧力にしようとしている(従来例2)。

概要

圧気中のエアーチャンバー内で作業者センサー交換等のメンテナンス作業を行うのは困難であり、また水位センサーが泥水の泥分によって長期間安定して使用できない。

カッターチャンバー4のシールド本体側に設けたエアチャンバー7に泥水を導入して泥水層21を形成するとともに、この泥水層21の上部に空気層20を形成し、このエアチャンバー7のシールド本体側に、シールド本体内側から前記空気層20と泥水層21とに連通するセンサー取付体24を設け、このセンサー取付体24の泥水層21と連通するエアチャンバー側を下向き傾斜に形成し、このセンサー取付体24にセンサー取付体24内の水位を検出するセンサー本体33を設けて、安定した水位検出ができるようにする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

カッターチャンバーシールド本体側に設けたエアチャンバー泥水を導入して泥水層を形成するとともに、該泥水層の上部に空気層を形成し、該エアチャンバーのシールド本体側に、シールド本体内側から前記空気層と泥水層とに連通するセンサー取付体を設け、該センサー取付体の泥水層と連通するエアチャンバー側を下向き傾斜に形成し、該センサー取付体に該センサー取付体内の水位を検出するセンサー本体を設けた泥水式シールド掘進機用水位センサー

請求項2

前記センサー取付体の下向き傾斜部にドレンを設けるとともに、該傾斜部に、エアチャンバー側に向って洗浄水噴射する洗浄管を設けたことを特徴とする請求項1記載の泥水式シールド掘進機用水位センサー。

請求項3

前記センサー本体を静電容量式センサーで構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の泥水式シールド掘進機用水位センサー。

請求項4

前記センサー取付体に、該センサー取付体内の水面に位置する反射板と、該反射板に向って発した光線又は音波で該センサー取付体内の水位を検出するレーザー又は超音波式センサーとを設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の泥水式シールド掘進機用水位センサー。

請求項5

前記センサー本体の水位測定範囲で、前記空気層と泥水層との境から該空気層と泥水層とに所定間隔で複数の水位レベルスイッチを設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の泥水式シールド掘進機用水位センサー。

請求項6

前記センサー取付体の水位測定範囲から所定距離離れた位置の空気層と泥水層に異常水レベルスイッチを設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の泥水式シールド掘進機用水位センサー。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の水位センサーを具備したことを特徴とする泥水式シールド掘進機。

請求項8

請求項1〜6のいずれか1項に記載の水位センサーを、エアーチャンバーの左右位置に設けたことを特徴とする泥水式シールド掘進機。

技術分野

0001

本願発明は、カッターチャンバーの後部に設けたエアーチャンバー内の水位を安定して検出することができる泥水式シールド掘進機用水位センサーと、それを具備した泥水式シールド掘進機に関するものである。

背景技術

0002

従来から、道路地下鉄上下水道等のトンネル掘削する機械としてシールド掘進機が用いられているが、近年、掘削地盤深層化や、不安定な地盤を掘削する要望が多くなっている。掘削地盤が深層化すると地下水圧が高くなり、また掘削地盤に不安定な軟弱層等が存在すると地下水圧の変動を受けやすくなり、掘削中に地山崩壊するおそれが生じる。そのため、このような場所を掘削する場合には、切羽側泥水圧を作用させて地山の崩壊等を防止しながら掘削する泥水式シールド掘進機が採用されている。

0003

この泥水式シールド掘進機は、シールド本体側からカッターヘッドチャンバー内に所定圧泥水を供給することによって切羽側に泥水圧を作用させながら掘削し、これらを排泥することにより地山の崩壊や逸水を防止しながら掘削するものである。そのため、切羽側圧力を安定して制御することは、地山の崩壊や逸水を防止する上で重要である。

0004

しかし、掘削開始、停止時等のバルブ切換時や、排泥管閉塞時等に切羽側の圧力変動が大きくなり、切羽側圧力を安定させることが困難な場合がある。また、このような圧力変動は、通常運転時でも地下水圧の変動等によって生じる場合がある。

0005

そこで、このような圧力変動を吸収して安定させようとする従来技術として、特許第3117380号公報記載の発明がある。この発明では、チャンバーの後部に形成したエアーチャンバー内に水位センサーを設け、この水位センサーの検出したレベル値水面レベル設定値との差に基づいて、チャンバー内に泥水を供給する泥水供給用送泥ポンプ回転数を制御してチャンバー内の圧力を安定させるようにしている(従来例1)。

0006

また、他の従来技術として、特公昭60−56873号公報記載の発明や特開昭52−104328号公報記載の発明がある。これらの発明では、チャンバーの後部に緩衝槽圧力室を形成し、これらの緩衝槽や圧力室内の水位を検出してその水位を調節することによって切羽水圧を所定の圧力にしようとしている(従来例2)。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、前記従来例1の場合、エアーチャンバー内の水位を検出する水位センサーがエアチャンバー内に設けられているため、この水位センサーが故障した場合には作業者圧気中のエアチャンバー内に入ってセンサー交換等のメンテナンス作業を行わなければならず、困難な作業となる。

0008

しかも、近年、シールド掘進機で大深度を掘削する場合が多くなっており、このような大深度でセンサーを点検する場合には切羽圧もより高圧となって、より困難な作業となる。例えば、大深度の場合5kg/cm2程度の切羽圧となることがあるため、このような高圧下のチャンバー内で水位センサーの点検や交換を行うのは非常に困難である。

0009

また、前記従来例2の場合、チャンバーの後部に形成した緩衝槽や圧力室内の水位を水位計で検出してその水位を調節するが、これらの水位計が泥水の泥分によって検出困難な状態になる場合があり、長期間安定して水位検出するのが困難であるとともに、水位計のメンテナンスも困難である。

0010

その上、水位計の閉塞等によって水位検出が困難な状態で配管が閉塞した場合等、空気層の空気が排泥管へ流れて排泥ポンプキャビテーションを生じさせてしまう恐れもある。

課題を解決するための手段

0011

そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、カッターチャンバーのシールド本体側に設けたエアチャンバーに泥水を導入して泥水層を形成するとともに、該泥水層の上部に空気層を形成し、該エアチャンバーのシールド本体側に、シールド本体内側から前記空気層と泥水層とに連通するセンサー取付体を設け、該センサー取付体の泥水層と連通するエアチャンバー側を下向き傾斜に形成し、該センサー取付体に該センサー取付体内の水位を検出するセンサー本体を設けている。このように、カッターチャンバーのシールド本体側に設けたエアチャンバー内の水位を検出するためのセンサー取付体をシールド本体内側に設けるとともに、センサー取付体内の泥分を排出しやすいように形成することにより、シールド本体内側からエアーチャンバー内の水位を長期間安定して検出することができるとともに、泥水中で使用されるセンサー本体を機内側から容易に点検することができる。

0012

前記センサー取付体の下向き傾斜部にドレンを設けるとともに、該傾斜部に、エアチャンバー側に向って洗浄水噴射する洗浄管を設ければ、センサー取付体内に入った泥水中の泥分が沈降したとしても容易に排出したり洗浄することができる。

0013

また、前記センサー本体を静電容量式センサーで構成すれば、泥水圧が作用した状態の水位を安定して検出することができる。

0014

さらに、前記センサー取付体に、該センサー取付体内の水面に位置する反射板と、該反射板に向って発した光線又は音波で該センサー取付体内の水位を検出するレーザー又は超音波式センサーとを設ければ、レーザーや超音波を使用してエアーチャンバー内の水位を検出することができる。

0015

また、前記センサー本体の水位測定範囲で、前記空気層と泥水層との境界から該空気層と泥水層とに所定間隔で複数の水位レベルスイッチを設ければ、この水位レベルスイッチによる水位検出とセンサー取付体内のセンサー本体による水位検出との差によって、センサー取付体内の閉塞等を検出することができる。

0016

さらに、前記センサー取付体の水位測定範囲から所定距離離れた位置の空気層と泥水層に異常水レベルスイッチを設ければ、センサー取付体内が等で閉塞してセンサー本体が正常に機能しなくなった場合でも、この異常水位レベルスイッチによって水位の異常を検知することができるので、空気が排泥管側へ流れるようなことを未然に防止することができる。

0017

一方、これらの水位センサーを具備した泥水式シールド掘進機によれば、エアチャンバー内に形成した空気層の圧縮性によって切羽側の圧力変動を緩和することができるとともに、泥水圧下でも正確な水位を検出して空気層と泥水層の境界となる水面を安定させることができる。

0018

また、これらの水位センサーを、エアーチャンバーの左右位置に設ければ、片側の水位センサーに異常が生じても他方の水位センサーによって安定して水位を検出することができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本願発明の一実施形態を示す泥水式シールド掘進機の前胴を示す縦断面図であり、図2図1に示す水位センサー取付部の拡大図である。図3は同水位センサーの拡大断面図であり、図4図1に示す水位レベルスイッチの拡大断面図で、(a) は取付状態、(b) は取外状態を示す断面図である。なお、これらの図面では、旋回モータ旋回歯車中折ジャッキ等の構成を図示しない状態で記載している。

0020

図1に示すように、カッターヘッド1とシールド本体2の前胴3との間にはカッターチャンバー4が形成されている。このカッターチャンバー4には、シールド本体2側から泥水を供給する送泥管5が上部に設けられ、カッターチャンバー4から泥水を排出する排泥管6が下部に設けられている。

0021

このカッターチャンバー4の後部にエアチャンバー7が設けられている。このエアチャンバー7は、カッターチャンバー4の後部に設けられた隔壁8と前胴3の所定位置に設けられた本体側隔壁9との間に形成されており、これらの隔壁8,9の間の半径方向所定位置周壁10を設けることによって形成される前胴外輪11(図5参照)がエアチャンバー7となっている。このエアチャンバー7を形成する本体側隔壁9には、エアチャンバー7内に空気を供給する給気口12と、内部の空気を排出する排気口13が設けられている。また、このエアーチャンバー7内には、カッターチャンバー4の下部(図5二点鎖線)から泥水が導入されるように構成されている。このようにカッターチャンバー4から泥水が導入され、給気口12から所定圧の空気が供給されて、エアーチャンバー7の上部に空気層20が形成され、下部に泥水層21が形成されている。なお、図示する斜線部分が泥水(掘削土砂含む)部分である。また、前記した図示省略の旋回モータや旋回歯車等は、周壁10の内側に設けられる。

0022

そして、この本体側隔壁9のシールド本体側に、シールド本体内側からエアチャンバー7内の空気層20と泥水層21の境界である水位15(泥水面)を検出する水位センサー14が設けられている。この水位センサー14は、エアチャンバー7内の水位15を検出する水位レベル計であり、水位15の変化によって切羽側の圧力変動を検出するためのものである。水位センサー14で検出した水位15は制御装置16に入力され、この水位15の変化からカッターチャンバー4内が所定の泥水圧となるように、モータ17で送泥ポンプ18が駆動されてカッターチャンバー4内に供給される泥水量が調整される。この水位15が変動する時には、エアーチャンバー7内の空気層20の空気が圧縮又は膨張して、切羽側の圧力変動が抑制される。なお、この実施形態では、シールド本体2の中央部、つまり本体側隔壁9の中央部が通常掘削時の水位15となるように設定されている。この切羽側圧力の制御としては、±0.1kg/cm2の圧力範囲で制御したいため、水位センサー14での検出範囲としては上下1m程度の範囲で制御するように構成されている。

0023

また、水位センサー14で検出する水位15の上下には、複数の水位レベルスイッチ19が設けられている。この水位レベルスイッチ19は、水位15がどの水位レベルスイッチ19の間にあるかを検出するためのものであり、前記水位センサー14の補助的な水位検出手段となる。この水位レベルスイッチ19は、水位センサー14の水位測定範囲に設けられている。なお、この水位レベルスイッチ19の検出データも制御装置16に入力されている。

0024

図2に示すように、前記水位センサー14は、水位15の上部に形成される空気層20と、下部に形成される泥水層21との間に設けられており、水位15が位置する本体側隔壁9の中央部から上下方向にほぼ等間隔となる位置のシールド本体内側(機内側)に上入口22と下入口23とが設けられている。泥水層21と連通する下入口23は、エアーチャンバー7側へ下向きに傾斜するように形成されている。これらの上入口22と下入口23との間にセンサー取付体24が設けられており、エアーチャンバー7側へ下向きに傾斜して設けられた下入口23に連なるようにセンサー取付体24の下部もエアーチャンバー7側へ下向きに傾斜させられている。このセンサー取付体24は、バルブ25,26を介して上入口22と下入口23とに取り付けられている。このバルブ25,26は、レバー27,28で閉止した状態でセンサー取付体24を着脱できるように構成されている。

0025

また、このように設けられた水位センサー14のほぼ中央部に設けられた前記水位レベルスイッチ19は、通常掘削時の水位15であるシールド本体2の中央を境にして上下に複数本が配設されている。この例では上下に3本ずつが等間隔で配設されており、通常水位15(中央)であれば、下側3本の水位レベルスイッチ19がONの状態で、上側3本の水位レベルスイッチ19がOFFの状態となる。また、この水位センサー14の水位測定範囲から上下に所定距離離れた位置には異常水位レベルスイッチ29が設けられており、送排泥管の閉塞等によって生じる水位の大幅な変化を検出できるようにしている。

0026

図3に示すように、前記水位センサー14は、センサー取付体24の中に設けられた電極ワイヤー30に接する水面位置電気的に検出するセンサー本体33を有する静電容量式センサーである。この水位センサー14は、センサー取付体24の上部に形成されたフランジ部31に取付けられるフランジ32に設けられたセンサー本体33と、このセンサー本体33の下部に設けられた接地電極34と、絶縁体35を挟んでセンサー取付体24の所定高さ分に設けられた電極ワイヤー30と、このワイヤー30の下部に設けられたウェイト36とから構成されている。

0027

このように、水位センサー14に静電容量式センサーを用いることにより、メンテナンスが容易に行えるとともに、泥水中でも安定して水位15を検出できるようにしている。また、この水位センサー14をシールド本体2側に突出するように設けることにより、シールド本体2の内側(機内側)からメンテナンスを容易に行えるようにしている。

0028

また、前記センサー取付体24の下部には、このセンサー取付体24内に溜まる泥を排出するためのドレン37と、センサー取付体24の下部に形成された傾斜から下入口23内の泥をエアーチャンバー7側へ排出するための洗浄管38が設けられている。これらのドレン37と洗浄管38により、センサー取付体24の下部に泥分が滞留したとしても、ドレン37から排出するかエアーチャンバー7側に向って洗浄水で洗い流すことができるので、長期間の安定した水位15の検出を行うことができる。なお、この図3では、水位レベルスイッチ19(図2)を図示省略しているが、前記図1,2に示すように設けられている。

0029

図4(a) に示すように、前記水位レベルスイッチ19は、通常の取付状態では、本体側隔壁9に設けられた取付部材39にセンサー本体40が取付られた状態で、接地電極41が本体側隔壁9の近傍まで位置し、その先端に絶縁体42を挟んで電極部43がエアーチャンバー7内に突出するように設けられている。この状態では、センサー本体40の取付部44が取付部材39に固定され、これらの間はシール材45でシールされている。なお、取付部材39には、センサー本体40を取外した時に取付部材39の内部を閉鎖するボールバルブ46が設けられている。

0030

したがって、エアーチャンバー7内の泥水が存在する位置では、電極部43と接地電極41との間に所定の電流が流れて、その位置に水が存在することを検出することができる。つまり、水に接しているか否かを、電極部43と接地電極41との間に流れる電流で検出することができる。

0031

図4(b) は、この水位レベルスイッチ19を取外して点検する場合や交換する場合の図である。図4(a) に示す取付状態からセンサー本体40を取外す場合、センサー本体40の取付部44を外して電極部43の先端がボールバルブ46を通過するまで引き抜く。この間はシール材45でシールされた状態が保たれている。そして、電極部43の先端がボールバルブ46を通過した状態でボールバルブ46のレバー47を閉める。その後は、センサー本体40を取付部材39から完全に抜いて保守点検、あるいは交換する。この水位レベルスイッチ19の取付け作業は前記手順の逆手順となる。

0032

図5図1に示すA−A矢視図であり、図6図5に示す右側の水位センサー拡大図である。図示するように、前記水位センサー14は、前胴外輪11に形成されたエアーチャンバー7の左右対称位置に設けられており、両方の水位センサー14によってエアーチャンバー内の水位が検出可能なように構成されている。

0033

また、これらの水位センサー14の外側に前記水位レベルスイッチ19が設けられており、この水位レベルスイッチ19も左右対称位置に設けられている。この水位レベルスイッチ19は、水位センサー14の中央部と上下端部に設けられており、水位センサー14の中央部に設けられた水位レベルスイッチ19は通常掘削時の圧力変動を検出するためのもので、水位センサー14の上下端部に設けられた水位レベルスイッチ19は、水位15が通常の制御範囲から外れることで水位センサー14の異常を検知するためのものである。

0034

さらに、この水位センサー14の上下に離れた位置の左右対称位置に異常水位レベルスイッチ29が設けられている。この異常水位レベルスイッチ29は、水位の異常によって送排泥管5,6へ泥水や空気が侵入するのを未然に防ぐためのものである。この異常水位レベルスイッチ29によって水位15の異常を検出した場合、自動的にシールド掘進機が停止して送排泥ポンプが止まるように構成してもよい。

0035

図7は本願発明における圧力制御の一例を示す系統図である。この図に基づいて、エアチャンバー7内の圧力制御の一例を以下に説明する。なお、図1に示す構成と同一の構成には、同一符号を付して説明する。図示するように、泥水式シールド掘進機48におけるエアチャンバー7内の圧力制御を行う構成としては、エア圧力制御系統と、泥水圧力制御系統とが設けられる。

0036

エア圧力制御系統は、コンプレッサ49によって加圧されたエアがアキュムレータ50に蓄圧され、このアキュムレータ50から減圧弁51と給気バルブ52を介してエアチャンバー7に供給されている。エアチャンバー7の空気は、排気バルブ53を介して排出される。また、エアチャンバー7内のエア圧力は圧力センサ54によって検出されて制御装置55に入力され、検出した値がこの制御装置55に予め設定されている圧力設定値となるように制御装置55から前記給気バルブ52と排気バルブ53とに信号が送られて圧力制御される。

0037

一方、泥水圧力制御系統は、モータ17で駆動される送泥ポンプ18によってカッターチャンバー4内に泥水が供給される。また、カッターチャンバー4内の排泥は、排泥ポンプ56によってタンク57へ排出可能なように構成されている。また、エアチャンバー7の泥水面15付近には水位センサー14(液面センサ)が設けられており、この水位センサー14で検出した信号が制御装置16に入力され、この制御装置16に予め設定されている液面設定値となるようにモータ17に信号が送られてカッターチャンバー4内の泥水圧が調整される。

0038

以上のように構成された泥水式シールド掘進機48によれば、図1に示すように、カッターチャンバー4内に泥水を供給して切羽に泥水圧を作用させながらエアチャンバー7内の上部に所定圧の空気を供給し、切羽側58の圧力を安定させた状態で、エアチャンバー7上部の空気層20と下部の泥水層21との境界である水位15がエアチャンバー7内のほぼ軸心位置となるように圧力バランスさせる。

0039

そして、掘削時や停止時等に切羽側58の圧力が変動して水位15が変化した場合、その水位が水位センサー14によって検出され、水位15がほぼ軸心位置に戻るように泥水の送排泥が行われて切羽側58の圧力が安定するように制御される。この時、エアチャンバー7内に形成した空気層20の圧縮性によって切羽側58の圧力変動は緩和される。

0040

また、水位センサー14のセンサー取付体24内に泥が滞留して正確な水位15を検出できなくなった場合でも、水位レベルスイッチ19によってエアーチャンバー内の水位15のレベル位置が検出されているので、これら水位センサー14と水位レベルスイッチ19との検出結果を制御装置16で比較することによって水位センサー14内の泥等による詰まりやセンサー本体33の故障等を検出することができる。

0041

さらに、水位センサー14内に導入された泥水中の泥分は、センサー取付体24の下部がエアーチャンバー7側に傾斜しているため、この傾斜に沿ってエアーチャンバー7側へと滑り落ちる。この傾斜で滑り落ちない泥分も、センサー取付体24の下部に設けられた洗浄管38からエアーチャンバー7側に洗浄水を噴射することにより、エアーチャンバー7側へと強制的に排出してセンサー取付体24の内部を洗浄することができるので、センサー取付体24の下部に泥分を滞留させることなく排出することができる。また、ドレン37から泥分を定期的に排出することにより、センサー取付体24の内部の詰まりを事前に防止することもできる。したがって、泥水をセンサー取付体24内に導入してその泥水面で水位15を検出するような構成であっても、安定して水位15の検出を行うことができる。

0042

なお、上述した実施の形態では、水位センサー14や水位レベルスイッチ19等の構成を左右対称構造とすることにより、片方の機能が低下したとしても他方の機能で水位15を検出することができるように構成しているが、これらの構成は、左右対称構造に限定されるものではない。

0043

図8は本願発明の水位センサーの第2実施形態を示す拡大断面図である。なお、上述した実施形態と同一の構成には、同一符号を付してその説明は省略する。また、この図でも水位レベルスイッチ19の図示を省略しているが、前記図2に示すように設けられている。

0044

図示するように、この水位センサー59は、センサー取付体24の上部に形成されたフランジ部31に取付けられるフランジ32に設けたセンサー本体60と、センサー取付体24の内部で水面に浮く反射板61(浮子)とが設けられており、センサー本体60から反射板61に向って発したレーザー62の反射時間から水面位置を検出するレーザー式センサーである。

0045

このように、水位センサー59にレーザー式センサーを用いても、メンテナンスが容易に行えるとともに、泥水中でも安定した検出を行うことができる。また、この水位センサー59に超音波式センサーを採用しても、メンテナンスが容易に行えるとともに、泥水中でも安定した検出を行うことができる。

0046

なお、この実施形態でも、センサー取付体24の下部には、センサー取付体24内に溜まる泥を排出するためのドレン37と、センサー取付体24の下部に形成された傾斜から下入口23内の泥をエアーチャンバー7側へ排出するための洗浄管38が設けられている。

0047

以上のように構成された水位センサー59によれば、掘削時や停止時等に切羽側58の圧力が変化して水位15が変化した場合、その水位15とともに反射板61が上下動するので、センサー本体60から反射板61に向けて発したレーザー62の反射時間によって水位15が検出され、その水位変動に応じて制御装置16(図1)によって切羽側58の圧力が制御される。この制御は上述した実施形態と同様に行われる。

0048

また、水位センサー59のセンサー取付体24内に泥が滞留して正確な水位15を検出できなくなった場合でも、前記実施形態と同様に、水位センサー59と水位レベルスイッチ19との検出結果を比較することによって水位センサー59内の詰まりやセンサー本体60の故障等を検出することができる。

0049

なお、水位センサー59内に導入された泥水中の泥分の洗浄や排出は、上述した実施形態と同一であるため、その説明は省略する。

0050

したがって、この実施形態の水位センサー59によっても、泥水をセンサー取付体24内に導入してその泥水面で水位15を検出する構成で、安定して水位15の検出を行うことができる。また、この実施形態でも、水位センサー59や水位レベルスイッチ19等の構成を左右対称構造とすることにより、片方の機能が低下したとしても他方の機能で水位15を検出できるように構成してもよい。

0051

なお、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

発明の効果

0052

本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。

0053

シールド本体内からエアーチャンバー内の水位を長期間安定して検出することができるとともに、泥水中で使用するセンサー本体を機内側から容易に点検・交換することが可能となる。

図面の簡単な説明

0054

図1本願発明の一実施形態を示す泥水式シールド掘進機の前胴を示す縦断面図である。
図2図1に示す水位センサー取付部の拡大図である。
図3図2に示す水位センサーの拡大断面図である。
図4図1に示す水位レベルセンサーの拡大断面図であり、(a) は取付状態、(b) は取外状態を示す断面図である。
図5図1に示すA−A矢視図である。
図6図5に示す右側の水位センサー拡大図である。
図7本願発明における圧力制御の一例を示す系統図である。
図8本願発明の水位センサーの第2実施形態を示す拡大断面図である。

--

0055

1…カッターヘッド
2…シールド本体
3…前胴
4…カッターチャンバー
5…送泥管
6…排泥管
7…エアーチャンバー
8…隔壁
9…本体側隔壁
10…周壁
11…前胴外輪
14…水位センサー
15…水位
16…制御装置
17…モータ
18…送泥ポンプ
19…水位レベルスイッチ
20…空気層
21…泥水層
22…上入口
23…下入口
24…センサー取付体
25,26…バルブ
27,28…レバー
29…異常水位レベルスイッチ
30…電極ワイヤー
31…フランジ部
32…フランジ
33…センサー本体
34…接地電極
35…絶縁体
36…ウエイト
37…ドレン
38…洗浄管
39…取付部材
40…センサー本体
41…接地電極
42…絶縁体
43…電極部
44…取付部
45…シール材
46…ボールバルブ
48…泥水式シールド掘進機
56…排泥ポンプ
58…切羽側
59…水位センサー
60…センサー本体
61…反射板
62…レーザー

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