JP4467780B2

JP4467780B2 - パッカー

Info

Publication number: JP4467780B2
Application number: JP2000381581A
Authority: JP
Inventors: 正樹川原; 武美伊藤; 真一細谷; 充彦中田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; NLC Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; NLC Co Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: JP2002180775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体圧により膨張可能な膨張体を備えたパッカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示されるように、ボーリング掘削された掘削孔11にパイプ12を介して挿入されたパッカー13は、パイプ12の外部に配設されたホース14で供給された空圧または水圧により、図示のように膨張して孔11の内壁に密着し、崩壊性軟弱地層においても孔11を維持しながら、孔11内を区画シールすることができる。
【０００３】
このパッカー13により上側孔内空間からシールされた下側孔内空間に、パイプ12内を経てノズル15の先端部に供給されたグラウト16を注入する。水を注入して透水テストに用いるなどの他の目的にも使用できる。
【０００４】
図８に示されるように、前記パッカー13は、管部材21の外周側に、空圧または水圧の作動流体圧により膨張可能な円筒形のゴム部材22が嵌合され、このゴム部材22の上端に固定された接続金具23は、Оリング24を介して上端部材25に螺合され、また、ゴム部材22の下端に固定された接続金具26は、Оリング27を介して下端部材28に螺合され、この下端部材28は、パッキング29を介して管部材21に摺動自在に嵌合されている。管部材21の下端部が前記ノズル15となる。
【０００５】
さらに、管部材21とゴム部材22との隙間が、上端部材25に穿設された孔31を経て、上端部材25の上面に螺入されたニップル32に連通され、このニップル32に前記ホース14が接続されている。
【０００６】
そして、このホース14より管部材21とゴム部材22との隙間に作動流体圧が供給されると、図７に示されるようにゴム部材22が膨張する。その際、下端部材28が上方へ移動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のパッカー13は、外部に設けられたホース14から作動流体圧の供給を受けるので、ニップル32からゴム部材22の内側まで作動流体圧の通路を確保するための複雑な構造とならざるを得ない。
【０００８】
さらに、パッカー13から外部に引出されたホース14が外部の障害物に引掛るなどした場合は、破損するおそれもある。
【０００９】
また、複数の地層に対応して、複数のパッカー13を直列に接続して用いる場合もあるが、そのような場合は、下端部材28にも、上端部材25の孔31およびニップル32と同様の孔およびニップルを設けて、上側パッカーの下端ニップルと、下側パッカーの上端ニップルとを、ホースで順次接続する構造にしなくてはならないので、全てのパッカーにおいてゴム部材22の内圧が等しくなり、地層の硬さなどに応じたパッカー毎の個別調整ができない。
【００１０】
このように、複数のパッカーに一律の作動流体圧が供給されるから、崩壊性軟弱地層を破壊する場合も生じ、シール不能、測定器具の挿入不能などの問題が生ずる。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、構造がシンプルで、また破損しにくいパッカーを提供することを目的とし、また、複数の個別調整が可能のパッカーを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、液状物を通すことが可能の通液筒体と、通液筒体の外周側に嵌合され作動流体圧により膨張可能な筒形の膨張体と、膨張体の両端部を通液筒体に締付固定する締付金具と、通液筒体の内空部に挿入され通液筒体と膨張体との間に作動流体圧を供給して膨張体を膨張させる内管とを具備したパッカーにおける締付金具が、膨張体の拡径部と対向する端部の内周面に膨張体の逃げ代溝を有するものであり、これにより、締付金具により膨張体の両端部を通液筒体に締付固定するから、構造がシンプルで、製作容易となり、また、通液筒体と膨張体との間に作動流体圧を供給して膨張体を膨張させる内管を通液筒体の内空部に挿入したから、内管が外部の障害物に引掛るなどのおそれがなく、破損しにくいとともに、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具の端部の内径側に位置する角部の膨張体への食込みを和らげ、膨張体の損傷を防止する。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のパッカーにおける膨張体は、内部に補強繊維が設けられた筒形のゴム体であり、これにより、膨張体は、ゴム体のみでは耐えられない高圧の作動流体圧にも補強繊維により耐え得るので、硬い地層などに対して高圧で接触し、より確実にシールする。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のパッカーにおける膨張体の無圧時の外径が、締付金具の外径と同径以下に形成されたものであり、これにより、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具の端部の外径側に位置する角部の膨張体への食込みを防止し、膨張体の損傷を防止する。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のパッカーにおける締付金具が、膨張体の拡径部と対向する端部を円弧断面に形成されたものであり、これにより、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときに、締付金具の端部に膨張体が接触した場合でも、端部の円弧断面により膨張体の損傷を防止する。
【００１６】
請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか記載のパッカーにおいて、複数の通液筒体が直列に接続され、各通液筒体内に内管がそれぞれ個別に接続されたものであり、これにより、複数の内管で複数のパッカー毎に作動流体圧の供給を選択または調整でき、複数のパッカーを使用、不使用に応じて選択的に膨張させたり、地層の硬さなどに応じて個別に作動流体圧を調整することで、崩壊性軟弱地層の破壊を防止したりする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４を参照しながら、他の実施の形態を図５を参照しながら、また、使用例を図６を参照しながら説明する。
【００１８】
図１にはフィックスエンドパッカー41が示されており、液状物を通すことが可能の通液筒体42と、通液筒体42の外周側に嵌合され作動流体圧により膨張可能な筒形の膨張体43と、膨張体43の両端部を通液筒体42に締付固定する締付金具44と、通液筒体42の内空部に挿入され通液筒体42と膨張体43との間に作動流体圧を供給して膨張体43を膨張させる内管45とを具備している。
【００１９】
通液筒体42は、膨張体43が嵌合された上下部外周面に、膨張体43の軸方向の相対的滑りを防止するための多数の係止溝46を形成してなり、さらに、膨張体43から突出された上下両端部の外周面にパイプ接続用のねじ溝47が形成されている。
【００２０】
膨張体43は、内部に補強繊維48が設けられた筒形のゴム体であり、補強繊維48は、化学繊維などを使用し、補強層を縦方向のみに配置し、ゴム膨らみ形状や補強層の剥離に対して有効に作用する構造となっている。
【００２１】
締付金具44は、かしめられて膨張体43を通液筒体42に締付固定するスリーブ状の金具であり、無圧時の膨張体43の外径より大径の外径を有し、また、膨張体43の膨らみに対しては、膨張体43を傷付けないような特殊な形状をしており、耐圧力および膨らみ代に余裕がある。この点は、後で詳述する。
【００２２】
内管45は、空圧または水圧などの作動流体圧を供給するための金属管およびホースを含む配管であり、通液筒体42を内側から貫通して外周面に開口した状態で通液筒体42に溶接付けされている。この内管45の上端には管継手49が設けられ、この管継手49を介して、地上から作動流体圧を供給するための配管（図示せず）が接続される。
【００２３】
図２に示されるように、膨張体43の無圧時の外径は、締付金具44の外径と同径以下に形成されて、段差51が設定され、また、図３に示されるように膨張体43の加圧時の外径は、締付金具44の外径より拡径して、突出量52が確保されるが、膨張体43の無圧時の外径が、締付金具44の外径と同径以下に形成されたことから、膨張体43が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具44にて膨張体43の拡径部と対向する端部53の外径側に位置する角部54の膨張体43への食込みを防止でき、膨張体43の損傷を防止できる。
【００２４】
また、図２乃至図４に示されるように、締付金具44は、膨張体43の拡径部と対向する端部53の外径側の角部54および内径側の角部55を円弧断面に形成されたものであり、これによって、膨張体43が作動流体圧の供給を受けて拡径したときに、締付金具44の端部53に膨張体43が接触した場合でも、端部53の角部54，55の円弧断面により膨張体43の損傷を防止できる。
【００２５】
さらに、図４に示されるように、締付金具44の内周面には、膨張体43の滑りを防止する凹溝56が形成されているとともに、膨張体43の拡径部と対向する締付金具44の端部53の内周面には、締付金具44をかしめたときに膨張体43の逃げ代となる逃げ代溝57を有する。これによって、膨張体43が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具44の端部53の内径側に位置する角部55の膨張体43への食込みを和らげ、膨張体43の損傷を防止できる。
【００２６】
図５は、他の実施の形態を示し、そのパッカー41aは、通液筒体42の両端部に形成されたねじ溝47に、Оリング58を介して接続筒体59がそれぞれ螺合されたものであり、その他の構造および作用は、図１に示されたパッカー41と同様であるから、説明を省略する。
【００２７】
図６は、ボーリング掘削された掘削孔61に、図１に示された複数のパッカー41がそれらの通液筒体42に螺合されたパイプ62を介して直列に接続されたものが挿入され、各通液筒体42にそれぞれ個別に接続された内管45およびこれらの内管45に接続された配管63を経て、各膨張体43の内側に作動流体圧をそれぞれ個別に供給するようにした使用例である。
【００２８】
次に、これらの実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
図６に示されるように、ボーリング掘削された掘削孔61の所定深度までパイプ62を介してパッカー41を挿入して、設置レベルを固定した後、パイプ62および通液筒体42の内部に配設された内管45および配管63を通して、通液筒体42と膨張体43との間に空圧または水圧の作動流体圧を供給することにより、膨張体43を図２から図３に示されるように膨張拡径させて、掘削孔61の内壁に密着させる。これにより、この膨張体43により崩壊性軟弱地層においても掘削孔61を維持しながら、掘削孔61内を区画シールすることができる。
【００３０】
そして、パイプ62には孔が穿設されており、この孔よりグラウトなどを噴出して、各パッカー41により区画シールされた掘削孔内空間に、グラウトなどを選択的に注入できるようにしたり、あるいは、地下水の圧力、流量を検知、採水できるようにしたり、また必要に応じて個別に抽送できるようにする。
【００３１】
このようなパッカー41は、締付金具44により膨張体43の両端部を通液筒体42に締付固定するから、構造がシンプルで、製作容易となり、また、通液筒体42と膨張体43との間に作動流体圧を供給して膨張体43を膨張させる内管45を通液筒体42の内空部に挿入したから、内管45が外部の障害物に引掛るなどのおそれがなく、破損しにくい。
【００３２】
また、膨張体43は、ゴム体のみでは耐えられない高圧の作動流体圧にも補強繊維48により耐え得るので、硬い地層などに対して高圧で接触し、より確実にシールできる。
【００３３】
さらに、既に説明したように、膨張体43が作動流体圧の供給を受けて拡径したときに、締付金具44の端部53に膨張体43が接触した場合でも、端部53の角部54，55の円弧断面により膨張体43の損傷を防止できる。また、前記段差51の設定や、逃げ代溝57の形成により、膨張体43が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具44の端部53の外径側および内径側に位置する角部54，55の膨張体43への食込みを和らげ、膨張体43の損傷を防止できる。
【００３４】
その上、図６に示されるように、ボーリング掘削された掘削孔61に、複数のパッカー41が接続されたものを挿入した場合は、複数の内管45および配管63で各々のパッカー41ごとに作動流体圧の供給を選択または調整でき、複数のパッカー41を使用、不使用に応じて選択的に膨張させたり、地層の硬さなどに応じて個別に作動流体圧を調整することで、崩壊性軟弱地層の破壊を防止したりできる。
【００３５】
最後に、膨張体43は、その上端および下端の両端部が締付金具44により通液筒体42に固定されているから、膨張体43の膨張拡径時の軸方向位置ずれがなく、複数のパッカー41を多連接続した場合でも、掘削孔61内での位置決めを正確にできる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、締付金具により膨張体の両端部を通液筒体に締付固定するから、構造がシンプルで、製作容易となり、また、通液筒体と膨張体との間に作動流体圧を供給して膨張体を膨張させる内管を通液筒体の内空部に挿入したから、内管が外部の障害物に引掛るなどのおそれがなく、破損を防止できる。特に、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具の端部の内径側に位置する角部の膨張体への食込みを和らげ、膨張体の損傷を防止できる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、膨張体は、ゴム体のみでは耐えられない高圧の作動流体圧にも補強繊維により耐え得るので、硬い地層などに対して高圧で接触し、より確実なシールができる。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときの膨らみ代に余裕が生じ、締付金具の端部の外径側に位置する角部の膨張体への食込みを防止でき、膨張体の損傷を防止できる。
【００３９】
請求項４記載の発明によれば、膨張体が作動流体圧の供給を受けて拡径したときに、締付金具の端部に膨張体が接触した場合でも、端部の円弧断面により膨張体の損傷を防止できる。
【００４０】
請求項５記載の発明によれば、複数の内管で複数のパッカー毎に作動流体圧の供給を選択または調整でき、複数のパッカーを使用、不使用に応じて選択的に膨張させたり、地層の硬さなどに応じて個別に作動流体圧を調整することで、崩壊性軟弱地層の破壊を防止したりできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパッカーの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は同上パッカーの無圧時の正面図、（Ｂ）はそのときの膨張体と締付金具との境界部分を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は同上パッカーの加圧時の正面図、（Ｂ）はそのときの膨張体と締付金具との境界部分を示す拡大図である。
【図４】同上パッカーにおける締付金具を示す断面図である。
【図５】本発明に係るパッカーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るパッカーの使用例を示す説明図である。
【図７】従来のパッカーの使用例を示す説明図である。
【図８】従来のパッカーを示す断面図である。
【符号の説明】
41 パッカー
42 通液筒体
43 膨張体
44 締付金具
45 内管
48 補強繊維
53 端部
57 逃げ代溝

Claims

液状物を通すことが可能の通液筒体と、
通液筒体の外周側に嵌合され作動流体圧により膨張可能な筒形の膨張体と、
膨張体の両端部を通液筒体に締付固定する締付金具と、
通液筒体の内空部に挿入され通液筒体と膨張体との間に作動流体圧を供給して膨張体を膨張させる内管とを具備し、
締付金具は、膨張体の拡径部と対向する端部の内周面に膨張体の逃げ代溝を有する
ことを特徴とするパッカー。
膨張体は、内部に補強繊維が設けられた筒形のゴム体である
ことを特徴とする請求項１記載のパッカー。
膨張体の無圧時の外径は、締付金具の外径と同径以下に形成された
ことを特徴とする請求項１または２記載のパッカー。
締付金具は、膨張体の拡径部と対向する端部を円弧断面に形成された
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のパッカー。
複数の通液筒体が直列に接続され、
各通液筒体内に内管がそれぞれ個別に接続された
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のパッカー。