JP2008231784A - Pulsation generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動的注入システムに使用される脈動発生装置に関する。 The present invention relates to a pulsation generator used in a dynamic injection system.
石油やガスを備蓄する地下貯蔵施設やトンネルにおいては、周囲の地盤に対して長期にわたる安定した遮蔽性が求められる。このため、上下、左右それに前後の地盤は注入材が注入されてシーリングが行なわれる。注入材には例えばグラウトがある。グラウトは岩石や地盤などの隙間を埋める流動性の高い液体で、セメント系、粘土系、水ガラス系などがある。隙間が大きい場合は、シーリングが容易であるが、微小亀裂の多い岩盤や低透水性の地盤では、シーリングの工事に時間がかかる。 In underground storage facilities and tunnels that store oil and gas, stable shielding over a long period of time is required for the surrounding ground. For this reason, an injecting material is injected into the upper, lower, left, and right and front and back grounds for sealing. An example of the injection material is grout. Grout is a highly fluid liquid that fills gaps in rocks and ground, including cement, clay, and water glass. If the gap is large, sealing is easy, but it takes time to perform the sealing work on rocks with many microcracks and low-permeability ground.
図7は、一般的な注入材の地盤への注入量と注入時間との関係を表したグラフである。最初は注入量が多いが、時間が経過するにしたがって注入圧力を高くしても注入量が増えない状態となる。シーリングにおいては、注入材を圧送して注入する通常工法(Nで示す)と、注入材を圧送して振動を加えて注入する動的注入工法(Dで示す)が知られる。動的注入工法は、通常工法に比較して10〜20%の改善が得られるので、所定量の注入材を注入するのであれば、その分工事の期間を短縮することができる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the injection amount of general injection material into the ground and the injection time. Initially, the injection amount is large, but as the time passes, the injection amount does not increase even if the injection pressure is increased. In sealing, a normal method (indicated by N) in which an injection material is pumped and injected, and a dynamic injection method (indicated by D) in which the injection material is pumped and injected by applying vibration are known. Since the dynamic injection method can improve 10 to 20% compared to the normal method, if a predetermined amount of the injection material is injected, the work period can be shortened accordingly.
図8は、一般的な動的注入システム構成図である。グラウト17は、タンクの中でミキサー16によって高速に攪拌され、グラウトポンプ18によって注入材圧送管11に送り出される。流量・圧力検出器19で、流量や圧力がチェックされ、そのデータは、流量・圧力の管理装置20に送られ、媒体に記録されるとともに印刷される。流量・圧力検出器19で所定の圧力を超えると、弁が開いてグラウトの一部はタンクに戻される。注入材圧送管11の途中に脈動発生装置50が設けられる。脈動発生装置50は脈動発生器6と制御装置2を有し、脈動を注入材圧送管11のグラウトに付与するものである。圧力センサ21で圧力がチェックされ、制御装置2で脈動が調整される。脈動を有するグラウト17aは、掘削穴の上部に設けられた漏れ防止用のパッカー22を経て、掘削穴の内部に送られ、地盤に注入される。
FIG. 8 is a general dynamic injection system configuration diagram. The
脈動発生装置の具体例として、特許文献1には、注入材圧送管の途中にT字形の交差路が形成され、T字の脚の部分に油圧駆動のシリンダとピストンが設けられ、グラウトを一度シリンダ内に引き込んで再び押し出すことによって、グラウトに脈動を与える機構が示されている。特許文献2には、柔軟性のあるゴムなどで形成された注入材圧送管を、回転体に設けられたローラで押圧して、グラウトに脈動を与える機構が示されている。しかし、いずれも機構が複雑で保守に多大な工数がかかる。
本発明の目的は、機構が簡単で保守が容易な脈動発生装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pulsation generator having a simple mechanism and easy maintenance.
上記の目的を達成するため、請求項1記載の発明による脈動発生装置は、岩盤に注入される注入材に脈動を与える脈動発生装置が、油圧ポンプおよび前記油圧ポンプから吐出された油圧を制御する圧力制御バルブからなる油圧発生装置と、前記圧力制御バルブを制御して、油圧に最大圧力、最小圧力、立ち上がり時間、最大圧力維持時間、立ち下り時間および周波数で規定される脈動を付与する制御装置と、注入材圧送管の途中に取り付けられ、前記油圧の脈動によって内径が縮むように伸縮する筒状の弾性体を有する脈動発生器と、で構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the pulsation generator according to the first aspect of the present invention controls the hydraulic pump and the hydraulic pressure discharged from the hydraulic pump. A hydraulic pressure generating device including a pressure control valve, and a control device that controls the pressure control valve to give the hydraulic pressure a pulsation defined by a maximum pressure, a minimum pressure, a rise time, a maximum pressure maintenance time, a fall time, and a frequency. And a pulsation generator having a cylindrical elastic body that is attached in the middle of the injection material pressure-feed pipe and expands and contracts so that the inner diameter is contracted by the pulsation of the hydraulic pressure.
請求項2の記載によれば、前記脈動発生器は、筒状のピストンが前記弾性体に当接されるとともに、前記ピストンとケースの間に油圧室が形成され、前記油圧室に伝えられた油圧の脈動が、前記ピストンの軸方向の往復運動を介して前記弾性体の内径を縮める径方向の伸縮運動に変換されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the pulsation generator, a cylindrical piston is brought into contact with the elastic body, a hydraulic chamber is formed between the piston and a case, and is transmitted to the hydraulic chamber. The hydraulic pulsation is converted into a radial expansion / contraction motion that reduces the internal diameter of the elastic body through a reciprocating motion of the piston in the axial direction.
請求項3の記載によれば、前記脈動発生器は、前記弾性体の外側に設けられた環状の凹部とケースとの間に油圧室が形成され、前記油圧室に伝えられた油圧の脈動が、前記弾性体の内径を縮める径方向の伸縮運動に直接変換されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the pulsation generator, a hydraulic chamber is formed between an annular recess provided outside the elastic body and the case, and hydraulic pulsation transmitted to the hydraulic chamber is generated. Further, the elastic body is directly converted into a radially extending and contracting motion that reduces the inner diameter of the elastic body.
請求項4の記載によれば、前記油圧発生装置は、複数の前記圧力制御バルブが前記油圧ポンプに接続されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the hydraulic pressure generating device is characterized in that a plurality of the pressure control valves are connected to the hydraulic pump.
請求項5の記載によれば、前記制御装置は、前記脈動発生器に脈動を付与する制御の他に、外部の流量および圧力センサの値に追随して、圧力が高ければ前記弾性体の内径を拡げ、圧力が低ければ前記弾性体の内径を絞る制御がさらに備えられることを特徴とする。 According to the fifth aspect of the present invention, the control device follows the control of giving pulsation to the pulsation generator, and follows the external flow rate and the value of the pressure sensor. And a control for reducing the inner diameter of the elastic body when the pressure is low.
本発明による請求項1の脈動発生装置によれば、ケースの内側に埋め込まれた筒状の弾性体の内部を通過する注入材に対して、油圧に付与された脈動でもって、内径が縮むように伸縮動作させる弾性体を有する脈動発生器を備えたので、注入材を吸い込み押し出すピストン機構や、注入材圧送管を外側から押圧する回転機構がなく、きわめて簡単な構造にできる。 According to the pulsation generating device of the first aspect of the present invention, the inner diameter is reduced by the pulsation imparted to the hydraulic pressure with respect to the injection material passing through the inside of the cylindrical elastic body embedded inside the case. Since a pulsation generator having an elastic body that can be expanded and contracted is provided, there is no piston mechanism that sucks and pushes the injection material, and there is no rotation mechanism that presses the injection material pressure-feeding tube from the outside.
請求項2によれば、筒状の弾性体に連設された筒状のピストンでもって、その軸方向に弾性体が圧縮されるから、弾性体はその内径が縮むように径方向の伸縮運動する。これにより注入材に効率よく脈動が付与できる。 According to the second aspect, since the elastic body is compressed in the axial direction by the cylindrical piston connected to the cylindrical elastic body, the elastic body expands and contracts in the radial direction so that the inner diameter is reduced. . Thereby, a pulsation can be efficiently given to an injection material.
請求項3によれば、弾性体の外側に設けられた環状の凹部に伝えられた油圧の脈動が、弾性体の内径を縮める径方向の伸縮運動に直接変換される。これにより注入材に効率よく脈動が付与できる。 According to the third aspect, the pulsation of the hydraulic pressure transmitted to the annular recess provided outside the elastic body is directly converted into a radial expansion / contraction motion that reduces the inner diameter of the elastic body. Thereby, a pulsation can be efficiently given to an injection material.
請求項4によれば、油圧発生装置に1台の油圧ポンプに接続される複数の圧力制御バルブが備えられるので、圧力制御バルブに複数の脈動発生器が油圧ホースで接続でき、地盤の複数個所へのシーリング作業を同時進行させることができる。1つの注入材圧送管に2つの脈動発生器を接続することもできる。 According to the fourth aspect, since the hydraulic pressure generator is provided with a plurality of pressure control valves connected to one hydraulic pump, a plurality of pulsation generators can be connected to the pressure control valve with hydraulic hoses, The sealing work can be performed simultaneously. Two pulsation generators can be connected to one injection material pumping tube.
請求項5によれば、制御装置には、脈動制御の他に、外部の流量および圧力センサの値に追随して、圧力が高ければ弾性体の内径を拡げ、圧力が低ければ弾性体の内径を絞る制御がさらに備えられるので、注入材タンクに戻す通路に、この脈動発生器を使用することができる。 According to the fifth aspect, in addition to the pulsation control, the control device follows the external flow rate and the value of the pressure sensor, and if the pressure is high, the inner diameter of the elastic body is expanded, and if the pressure is low, the inner diameter of the elastic body is increased. This pulsation generator can be used in the passage back to the infusate tank.
以下、図面を参照して本発明による脈動発生装置を説明する。 Hereinafter, a pulsation generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明による脈動発生装置の構成図である。本発明による脈動発生装置100は、油圧発生装置1と、制御装置2と、脈動発生器6からなる。油圧発生装置1と脈動発生器6は油圧ホース5で接続される。油圧発生装置1は、オイルタンク13、油圧ポンプ3、電動機12および複数の圧力制御バルブ4からなる。電動機12が回転すると、オイルタンク13から油圧ポンプ3でオイルが汲み上げられ、所定の油圧pとされ、圧力制御バルブ4に圧送される。1台の油圧ポンプ3の下に複数の圧力制御バルブ4が接続されるので、油圧ポンプ3の吐出圧はその数に応じて個別に制御される。
FIG. 1 is a block diagram of a pulsation generator according to the present invention. A
制御装置2は、油圧発生装置1の圧力制御バルブ4を制御して油圧に脈動を発生させる。制御装置2は、また、圧力センサ21の監視や、圧力センサ21のデータに基づく圧力制御バルブ4の制御も行なっている。圧力制御バルブ4を出た脈動する油圧が、油圧ホース5で脈動発生器6に伝えられる。脈動発生器6は、注入材圧送管11の途中に組み込まれる。注入材圧送管11には、注入材7が圧送される。注入材7としては、例えばグラウトがある。
The
図2は、本発明による脈動発生器の第1構成例を断面図で示している。脈動発生器6は、筒状のケース14と、筒状のケース14の内部に組み込まれた筒状の弾性体8と、弾性体8に連設した筒状のピストン9が設けられる。弾性体8とピストン9の内部を流路として注入材7が通過する構造である。ピストン9とケース14との間には、油圧室10が形成され、油圧室10には、油圧ホース5が接続され、オイル15によって脈動する油圧が伝えられる。油圧室10に圧力がかかると、ピストン9は図2で右側方向(軸方向)に動き、ケース14との間に挟まれた弾性体8が圧縮される。油圧室10の圧力が弱まると、弾性で弾性体8は元の形状に戻る。これにより弾性体8の内径が縮まるように伸縮運動する。この弾性体8の径方向の伸縮運動により注入材7に脈動が付与される。弾性体8は、例えば弾力があり、耐磨耗性、耐薬品性に優れたゴムで作ることができる。なお、ピストン9が右側方向に動いた時、ピストン9の左側の隙間に注入材7が入らないように、ピストン9の左側にピストン9の内側をくわえ込んだに支持部材(図示せず)が設けられる。
FIG. 2 is a sectional view showing a first structural example of the pulsation generator according to the present invention. The
図3は、本発明による脈動発生器の第2構成例を断面図で示している。脈動発生器6は、筒状のケース14と、筒状のケース14の内部に組み込まれた筒状の弾性体8とが設けられる。弾性体8に外側には環状の凹部24が設けられ、環状の凹部24と筒状のケース14との間に油圧室10が形成される。注入材7は、弾性体8の内部を流路として通過する構造である。油圧室10は、油圧ホース5に通じており、オイル15によって脈動する油圧が伝えられる。油圧室10に圧力がかかると弾性体8の内径が縮められ、油圧室10の圧力が弱まると、弾性で弾性体8は元の形状に戻る。これにより弾性体8の内径が縮まるように伸縮運動する。この弾性体8の径方向の伸縮運動により注入材7に脈動が付与される。
FIG. 3 is a sectional view showing a second structural example of the pulsation generator according to the present invention. The
図4は、図1で示す構成の脈動発生装置の回路図である。油圧ポンプ3は、三角形の先端方向にオイルが所定の油圧で吐出されることを表す。圧力制御バルブ4は、例えば3方向2位置弁の電磁バルブを使用することができる。3方向とは、油圧ポンプ3からの入口と、脈動発生器6への出口と、オイルタンク13への戻り口の3つを指す。また、2位置とは、油圧ポンプ3からのオイルが脈動発生器6へ流れると同時に、オイルタンク13への戻り口にも流れる位置s1と、油圧ポンプ3からのオイルがどこにも流れない位置s2の2つを指す。3方向2位置弁の電磁バルブが位置s1にある時は、内部の制御弁が制御装置2の制御で指示された開度量だけ開いた状態にある。使用しない脈動発生器6があれば、対応する圧力制御バルブ4の制御弁はs2の状態とされる。すなわち、制御弁の開度量で、脈動油圧の最大圧力と最小圧力を決めることができる。圧力制御バルブ4は、圧力補償式圧力制御弁であるので、油圧ポンプ3の吐出圧力は低下せずに、稼動させる圧力制御バルブ4の各々の最大圧力を作ることができる。また、各圧力制御バルブ4の制御弁を順番に段階的に変化させたり、同時に変化させたりすることもできる。
FIG. 4 is a circuit diagram of the pulsation generator having the configuration shown in FIG. The
図5は、制御装置2で圧力制御バルブ4を制御して作り出した油圧の脈動の波形を示す図である。各圧力制御バルブ4の制御弁の開度量で最大圧力(Max)や、最小圧力(Min)を決めることができる。また制御弁の開度を段階的に行なうか一気に行なうかで、立ち上がり時間a、立ち下り時間cを制御できる。開度量を一定に保てば、Maxの維持時間bやMinの維持時間dを保持できる。例えば、1サイクル時間f(=a+b+c+d)を0.1秒とすると、脈動の周波数は10Hzとなる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of hydraulic pulsation generated by controlling the
油圧ポンプ3は、吐出圧の大きなものがあるので、複数の圧力制御バルブ4に圧力を分散させても、各脈動発生に必要な脈動の油圧を得ることができる。複数の圧力制御バルブ4があれば、複数のシーリングを同時進行させることや、1つの注入材圧送管に複数の脈動発生器を装着する使い方もできる。
Since the
図6は、本発明による脈動発生装置を動的注入システムに適用した構成例である。図6に示すように、本脈動発生装置100によれば、注入材圧送管11に脈動発生器6を接続してのグラウト17に脈動を与えることができる。また、注入材圧送管11からグラウト17をグラウトタンク23へ戻す通路に脈動発生器6を接続して、流量・圧力の管理装置20の機能を代行することもできる。
FIG. 6 is a configuration example in which the pulsation generator according to the present invention is applied to a dynamic injection system. As shown in FIG. 6, according to the
本発明の脈動発生装置は、地盤のシーリングを行なう動的注入システムの構成要素として好適である。 The pulsation generator of the present invention is suitable as a component of a dynamic injection system that seals the ground.
1 油圧発生装置
2 制御装置
3 油圧ポンプ
4 圧力制御バルブ
5 油圧ホース
6 脈動発生器
7 注入材
8 弾性体
9 ピストン
10 油圧室
11 注入材圧送管
12 電動機
13 オイルタンク
14 ケース
15 オイル
16 ミキサー
17 グラウト
17a 脈動を有するグラウト
18 グラウトポンプ
19 流量・圧力検出器
20 流量・圧力の管理装置
21 圧力センサ
22 パッカー
23 グラウトタンク
50 従来の脈動発生装置
100 脈動発生装置
Max 最大圧力
Min 最小圧力
a 立ち上がり時間
b 最大圧力維持時間
c 立ち下り時間
d 最小圧力維持時間
f 1サイクル時間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
油圧ポンプおよび前記油圧ポンプから吐出された油圧を制御する圧力制御バルブからなる油圧発生装置と、
前記圧力制御バルブを制御して、前記油圧に最大圧力、最小圧力、立ち上がり時間、最大圧力維持時間、立ち下り時間および周波数で規定される脈動を付与する制御装置と、
注入材圧送管の途中に取り付けられ、前記油圧の脈動によって内径が縮むように伸縮する筒状の弾性体を有する脈動発生器と、を備えていることを特徴とする脈動発生装置。 A pulsation generator that pulsates the injected material injected into the rock,
A hydraulic pressure generator comprising a hydraulic pump and a pressure control valve for controlling the hydraulic pressure discharged from the hydraulic pump;
A control device that controls the pressure control valve to give the hydraulic pressure a pulsation defined by a maximum pressure, a minimum pressure, a rise time, a maximum pressure maintenance time, a fall time, and a frequency;
A pulsation generator comprising: a pulsation generator having a cylindrical elastic body that is attached in the middle of an injection material pressure feed pipe and expands and contracts so that an inner diameter thereof is contracted by the pulsation of the hydraulic pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007073185A JP2008231784A (en) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Pulsation generating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007073185A JP2008231784A (en) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Pulsation generating device |
Publications (1)
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JP2008231784A true JP2008231784A (en) | 2008-10-02 |
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Family Applications (1)
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JP2007073185A Pending JP2008231784A (en) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Pulsation generating device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101098846B1 (en) | 2011-04-25 | 2011-12-26 | 주식회사 지승구조건설 | Mechanical type pumping apparatus and method for treating reinforcement materials using the same |
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2007
- 2007-03-20 JP JP2007073185A patent/JP2008231784A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101098846B1 (en) | 2011-04-25 | 2011-12-26 | 주식회사 지승구조건설 | Mechanical type pumping apparatus and method for treating reinforcement materials using the same |
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