JP3831237B2 - 一連の穿孔用ロッドに沿って情報を伝送する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺の地形より強固な地面にコラムを形成するのに用いられる特別な一連のロッドを介して、情報の伝送する方法に関し、前記一連のロッドは、地面に近い上端と穿孔具を支持する下端との間でこうした情報を伝送することを可能とする。
【０００２】
【従来の技術】
非常に高い圧力下で液体の噴射で地形を破壊することによって地面を強固にする技術は、しばしば「噴射グラウト（ｊｅｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ）」と呼ばれ、地面にコンクリートのコラムを形成する（本来は、噴射流体によって供給される結合材を地形に混合する）ことである。これは、一連のロッドを用いることによって、高圧力流体がコラムを形成するために中へ供給される試錘孔を形成することから始まる。これら噴射方法の１つは、２つの流体を利用し、「デュアル噴射」法と呼ばれる。第１の流体は、地形を破壊するための液体であり、もう一方の流体は、液体噴射の効果を改善するための空気である。この技術は、通常、一連のロッドの２つのコラム、すなわち両方の流体が試錘孔の下部へ取り入れられることができる内側パイプを有するコラムによって実行される。外側パイプの内壁と内側パイプの外壁の間の環状のスペースで圧縮空気を運ぶ間、中央のパイプは、噴射液、一般的には水とセメントの混合液を運ぶ。
【０００３】
この方法によって扱われる地形の一塊もしくは地面に「ステム（ｓｔｅｍ）」もしくはシェルを構成するために、正確に位置させることを必要とする噴射グラウトされた深いコラムを形成することがますます多くなってきている。このような構造を正確にさせ得るために、前もって穿孔された試錘孔内にコラムを形成する役目を果たす穿孔段階の間の穿孔位置と、噴射段階の間のコラムの径との両方を連続的に測定する必要がある。この目的のために、チルトメーター（ｔｉｌｔｍｅｔｅｒ）、磁気計、ジャイロ、並びに径を測定するための装置などの位置センサーが一連のロッドの下端部に装着される。これらセンサーは、これらが供給するデータが、建設される構造物にとって必要な質を得るのに、不可欠な修正が即座になされることを可能にするために、即時に伝送されるように、地面と通信することができなければならない。
【０００４】
このような情報の伝送を達成するために、複数のコンダクターの１つが穿孔流体自身であり、他方が、ロッドと地形のどちらか一方である情報を伝送するための電流ループを用いる提案が、フランス特許出願第２,７７７,５９５号及び第２,７７７,５９４号においてすでになされている。伝送コイル及び受信コイルが、電気パルスの形態内の情報を伝送及び受信するための前記電流ループに位置されている。この目的を達成するためには、内部絶縁体を有するロッドを使用する必要があり、また、流体は、電気導電性を有していなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、デュアル噴射技術を提供する一連のロッドを用いる、情報を伝送するための伝達手段を提供することであり、この伝達手段は、容易に提供され、標準のデュアル噴射ロッドによって用いられることができる。
【０００６】
本発明の第２の目的は、改良された情報の伝送を提供するデュアル噴射技術を提供するための一連のロッドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために、本発明は、各ロッドが、導電性の外側パイプと、これと同軸で、所定の圧力下にある液体を搬送するための導電性材料からなる内側パイプとを有し、前記内側パイプの外壁と前記外側パイプの内壁との間の環状のスペースが、電気絶縁流体で満たされている、一連のロッドの上端部と下端部との間で情報を伝送する方法において、第１の誘導結合コイルを、このコイルが前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースで、一連のロッドの下端近くに位置させる工程と、伝送される情報を表す電気信号を前記コイルに適用する工程と、第２の誘導結合コイルを、この第２のコイルが前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースで、一連の穿孔用ロッドの上端に近づけて位置させる工程と前記第２のコイルから伝送された情報を表す電気信号を受信する工程とを具備することを特徴とする方法を提供する。
【０００８】
第２の目的を達成するために、本発明は、各ロッドが、導電性の外側パイプと、これと同軸で、導電性があり、所定の圧力下で液体を搬送するための内側パイプと、絶縁流体で満たされた前記内側パイプの外壁と前記外側パイプの内壁との間の環状のスペースとを有する、情報伝送手段が装着された一連の穿孔用ロッドにおいて、前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースに、前記一連のロッドの下端部近くに位置された第１の誘導結合コイルと、伝送された情報を表す電気信号を前記コイルに適用するための手段と、前記内側パイプを囲むように、環状のスペースに、前記一連のロッドの上端部近くに位置された第２の誘導結合コイルと、この第２のコイルに発生した電気信号を受信するための手段とを有することを特徴とするロッドを提供する。
【０００９】
本発明において、電流ループは、ロッドの外側パイプ（外壁）、及び同じロッド内の内側パイプによって形成された導電性部材により構成され、これら部材は、前記同軸である２つのパイプの間にある環状のスペースを満たす絶縁空気によって離間されていることが理解される。かくして、この情報の伝送は、標準的なロッドに対するいかなる修正をも必要としない。穿孔用ロッドの下部及び穿孔用ロッドの上部に取着される導電連結コイルのみを必要とする。この態様において、情報を処理して利用し、地面に位置された装置に情報が伝送され得るように、下部のコイルは、トランスミッターとして作用し、また、上部のコイルはレシーバーとして作用する。
【００１０】
また、第１のコイル、すなわち下部のコイルに適用される情報は、一連のロッドの下部に取着されたセンサーによって発信された情報であり、同じ情報が、おそらくは変換後に、上部コイルによって収集されて地面に位置された処理アッセンブリに伝送される。
【００１１】
本発明の他の特徴及び効果は、以下に説明する限定されない例として用いられる本発明の様々な実施の形態を読むことでより明確になる。この説明は、図面を参照する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、デュアル噴射式の穿孔機械を簡略的に示している。この図は、好ましくはクローラートラック（ｃｒａｗｌｅｒ ｔｒａｃｋ）１２上に設けられ、垂直なガイドマスト１４の下端部１４ａにヒンジ留めされたプラットホーム１０を示している。前記ガイドマスト１４は、穿孔ヘッド１８、すなわち回転駆動ヘッドを支持する垂直運動において、キャリッジ１６をガイドする役目を果たす。前記穿孔ヘッド１８は、第１に、個々のロッド２０ａによって構成されている一連のロッド２０を回転させ、第２に、キャリッジ１６が降りるのにしたがって、一連のロッドを下方へ動かす役目を果たす。一連のロッドの上端部は、特に、所定の圧力下の空気２４、及び噴射液２６をロッドへ供給されることを可能とする回転連結部２２を支持している。下部ロッド部材２０ｉは、噴射具２８（噴射モジュール）及び機械的な穿孔具３０が装着されている。
【００１３】
穿孔は、一連のロッドを回転させること、及び地中へ降ろすことによって実行されることが理解される。また、穿孔が、かなり深くまで実行されるとき、追加の中間ロッド２０ａを装着する必要があるということも理解される。図２は、通常のロッド２０ａ及び下部ロッド部材２０ｉからなる一連のロッド２０と、噴射具２８と、機械的な穿孔具３０との簡略化された図である。また、一連のロッドは、下端部に、以下に説明される様々なセンサーを備えた測定モジュール３２を有する。図２から分かるように、各ロッド２０ａは、外側パイプ３４（外壁）とこれと同軸の内側パイプ３６によって構成されている。これらパイプは、外側パイプ３４の内壁と内側パイプ３６の外壁との間に、所定の圧力下の空気を噴射モジュール２８へ搬送するために用いられる環状のスペース３８を形成している。また、同軸の内側パイプ３６は、所定の圧力下の液体を同様に噴射モジュール２８へ搬送するために用いられる。
【００１４】
本発明において、情報が下部の測定モジュール３２内に収容されているセンサーから地面まで伝送されることを可能とするように、第１の電磁結合コイル（誘導結合コイル）４０が、下部ロッド部材２０ｉ内に設けられている。このコイル４０は、所定の圧力下にある空気が満たされた環状のスペース３８に設けられている。また、このコイル４０は、内側パイプ３６を囲んでいる。コイル４０を容易に装着させるために、この領域内に大径部４２を有するように、ロッドの外側パイプ３４を形成することが可能である。以下にさらに詳細に説明されているように、このコイル４０は、電気コンダクター４４によって、測定モジュール３２のセンサーに接続されている。上部ロッド部材２０ｓ内において、内側パイプ３６を囲い、環状のスペース３８に位置された第２のコイル４６が取着されている。この第２のコイル４６は、回転連結部２２を介して電気コンダクター４８に接続されている。
【００１５】
すでに知られているように、ロッド２０の外側パイプ３４及び同じロッドの内側パイプ３６は、金属、もしくは電気を通す合金で形成されている。内側パイプ３６と外側パイプ３４とが、適切な手段によってこれらの上端部と下端部で電気的に接続されているとき、電流ループモードで、伝送に良く適合したコンダクターループを構成することが理解される。前記コイル４０，４６は、内側パイプ３６と外側パイプ３４とによって構成されたこの電流ループのコンダクター部材の１つに設けられている。かくして、非ＤＣ電気信号が下部のコイル４０に適用される場合、誘導電流が上記定義された電流ループに生じ、上部のコイル４６によって受信される。この結果、コイル４６と、これと協働するコンダクター４８は、下部のコイル４０に供給された電気信号を表す電気信号を得る。コイル４０に適用された信号が、測定モジュール３２に位置されているセンサーによって実行される測定値を表す場合、前記測定値を表す電気信号は、地面で受信し、また、これら電気信号は、リアルタイムで地上において処理され得ることが理解される。
【００１６】
以下に、図３を参照して、下部ロッド部材２０ｉ及び上部ロッド部材２０ｓに位置された本発明の構成部材を詳細に説明する。
【００１７】
図３は、測定モジュール３２が、穿孔具の傾斜が垂直にどのくらい近いかを測定するための傾斜センサー５０と、噴射段階でコラムの厚さを測定することができるセンサー５２とを有することを詳細に示している。この測定モジュール３２内に位置された他のセンサーを有することももちろん可能である。また、自己収容された電力供給部、すなわちバッテリ５４も示されている。前記測定センサー５０，５２は、これらセンサーから発信され、測定値と対応する電気信号が、デジタルの測定値と、次にこのデジタル情報を表すＡＣ信号に変換され得るインターフェースの構成要素５６に接続されている。例として、この構成要素は、デジタル信号がバイナリ値１を有する間、一定の周波数及び一定の振幅のＡＣ信号を発信し、また、デジタル信号がバイナリ値０を有する間、ＡＣ信号を全く発信しないジェネレータを有することができる。これは、図４に示されている。インターフェースループ５６によって伝送された周波信号は、コンダクター４４によって、下部の誘導結合コイル４０に供給される。誘導結合コイル４０，４６は、従来の形式の電磁コイルを構成するように、電気コンダクターがコアに巻回された状態で、内側パイプ３６を囲むトロイダル形状の電磁気コアによって、好ましくは構成されている。
【００１８】
上部の受信コイル４６は、上部ロッド部材２０ｓの環状のスペース３８に見ることができ、このコイル４６は、回転連結部２２を介して、出力用の電気コンダクター４８に接続されている。コイル４６は、同様に、好ましくは、電気コンダクターがコア６０に巻回された状態で、トロイダル形状の磁気コア５８が使用される。
【００１９】
また、図３は、図の態様において、例えば、水中に懸濁されたセメントなどの内側パイプ３６に供給するための所定の圧力下にある液体の導入部６２と、環状のスペース３８に供給するための圧縮空気供給部６４とが示されている。また、噴射モジュール２８において、内側パイプ３６に接続された噴射ノズル６６と、所定の圧力下で空気を搬送する環状のスペース３８に連通された環状ノズル６８とが示されている。
【００２０】
上述の実施の形態において、前記センサーに接続された伝送する下部のコイル４０は、処理ユニットに接続された上部のコイル４６と協働する。情報は、一連のロッドの下部から地面まで流れる。所定の環境においては、情報を地面からセンサーへ伝送するのに、すなわち伝送が下流へ行われ得るのに、効果がある。このため、上部のロッド２０ｓに２つのコイルを設けることが可能であり、１つは、トランスミッターとして作用し、もう１つは、レシーバーとして作用する。実質的な観点から、両コイルは、これらに巻かれたトランスミッターの巻き線とレシーバーの巻き線とを有する単一の磁気トーラス（ｔｏｒｕｓ）によって構成されることが好ましい。
【００２１】
この結果を達成するために、各々がトランスミッターとして用いられるのとレシーバーとして用いられるのとの間で変動する２つのコイルだけが用いられることも可能である。この目的のために、各コイルは、受信ループか伝送ループのどちらか一方に接続されることができるスイッチ部材と協働することができる。
【００２２】
また、上記定義された電流ループと協働する２つの電磁気コイルは、バッテリ５４を再充電するために、地面から測定モジュール３２まで電力を送ることが可能である。この送電は、伝送される情報が無い間中実行される。
【００２３】
さらに、上述の説明において、穿孔が２つの噴射技術を用いて実行されることが想定される。
【００２４】
任意の構造に対し、３つの噴射技術が用いられる。液体噴射、及び圧縮空気噴射は、地形を破壊する役目を果たし、第３の噴射技術は、コラムを製造するための土泥を配給する役目を果たす。このような状況下において、ロッドは、同軸である２つの内側パイプを有する。任意の構成において、噴射連結コイルは、再び圧縮空気を搬送するために用いられる環状のスペースに位置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、グラウトを使用する噴射口によって穿孔するための装置の従来の形式の立面図である。
【図２】図２は、伝送手段によって整合された一連のロッドの簡略化した図である。
【図３】図３は、ロッドの上端部及び下端部に位置された情報伝送手段を示す詳細な図である。
【図４】図４は、伝送のための情報が暗号化されることができる一方法を示す図である。
【符号の説明】
２０……一連のロッド
２０ｓ……上部ロッド部材
２０ａ……下部ロッド部材
３４……外側パイプ
３６……内側パイプ
３８……環状のスペース
４０……誘導結合コイル

Claims (9)

1. 各ロッドが、導電性の外側パイプと、これと同軸で、所定の圧力下にある液体を搬送するための導電性材料からなる内側パイプとを有し、前記内側パイプの外壁と前記外側パイプの内壁との間の環状のスペースが、電気絶縁流体で満たされている、一連のロッドの上端部と下端部との間で情報を伝送する方法において、
   第１の誘導結合コイルを、このコイルが前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースで、一連のロッドの下端近くに位置させる工程と、
   伝送される情報を表す電気信号を前記コイルに適用する工程と、
   第２の誘導結合コイルを、この第２のコイルが前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースで、一連の穿孔用ロッドの上端に近づけて位置させる工程と前記第２のコイルから伝送された情報を表す電気信号を受信する工程とを具備することを特徴とする方法。
2. 各ロッドが、導電性の外側パイプと、これと同軸で、導電性があり、所定の圧力下で液体を搬送するための内側パイプと、絶縁流体で満たされた前記内側パイプの外壁と前記外側パイプの内壁との間の環状のスペースとを有する、情報伝送手段が装着された一連の穿孔用ロッドにおいて、
   前記内側パイプを囲むように、前記環状のスペースに、前記一連のロッドの下端部近くに位置された第１の誘導結合コイルと、
   伝送された情報を表す電気信号を前記コイルに適用するための手段と、
   前記内側パイプを囲むように、環状のスペースに、前記一連のロッドの上端部近くに位置された第２の誘導結合コイルと、
   この第２の誘導結合コイルに発生した電気信号を受信するための手段とを有することを特徴とするロッド。
3. 前記ロッドの下端部に少なくとも１つの測定センサーをさらに具備し、また、前記電気信号を適用するための手段は、前記センサーによって実行された測定値を電気信号に変換するための手段と、前記コイルを通過するように、前記測定値を表す電気信号を生じるための手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のロッド。
4. 前記ロッドの下端部で、前記センサーに電力を送るためのリチャージャブルバッテリをさらに具備し、前記誘導結合コイルは、このリチャージャブルバッテリを再充電するための電力を送る役目も果たすことを特徴とする請求項３に記載のロッド。
5. 前記センサーは、前記測定値を表すデジタル電気信号を発生するための手段を具備し、また、前記電気信号を適用するための手段は、前記デジタル信号からアナログ信号へと変換するための手段を有することを特徴とする請求項３もしくは４に記載のロッド。
6. 前記デジタル信号を変換するための手段は、デジタル信号が、第１の状態にあるときは、所定の周波数及び振幅で電気信号を発生し、かつ前記デジタル信号が第２の状態にあるときには、信号を発生しない手段を具備することを特徴とする請求項５に記載のロッド。
7. 各コイルは、第１の状態のとき、このコイルに電気信号を適用し、かつ第２の状態のとき、前記コイルに存在する電気信号を受信するためのスイッチ手段をさらに具備することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１に記載のロッド。
8. 前記第２のコイルの近くで前記環状のスペースに位置された第３の噴射結合コイルと、この第３の噴射結合コイルに伝送情報を表す電気信号を適用するための手段と、前記第１のコイルの近くに配置され、電気信号を受信するための手段と整合する第４のコイルとをさらに具備することを特徴とする２ないし６のいずれか１に記載のロッド。
9. 各コイルは、前記内側パイプを囲む磁気トーラスと、このトーラスに巻回された電気コンダクターとを具備することを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１に記載のロッド。

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