JP5974038B2 - 液体注入具 - Google Patents

Description

本発明は、膨脹型ロックボルト用の液体注入具に関する。

従来、トンネル工事等で地盤補強をする場合に膨脹型ロックボルトが用いられており、例えば特許文献１に挙げる方法に用いられている。特許文献１では削孔を施すと同時に、該削孔に拡径可能なケーシングパイプを挿入し、該ケーシングパイプ内に膨脹型ロックボルトを挿入する。挿入した膨脹型ロックボルトに液体注入具を介して液体を注入する。液体を注入された膨脹型ロックボルトの膨張に伴ってケーシングパイプも拡径し、地盤補強がなされる。これによって、例えば湧水が多く削孔内面が崩落しやすい地山であっても良好に施工できるようになる。

特開２０１１−６８４２号公報

上記のような膨脹型ロックボルトに液体を注入する従来の液体注入具の一例について説明する。図２は、従来の液体注入具１００及びロックボルト２００の略示断面図であり、図３は、ロックボルト２００の斜視図である。

ロックボルト２００は、図３Ａに示すような管体２０１を有する。管体２０１は円管の周方向の一部を内側に折り込んでなる凹部を軸長方向の全長に亘り備え、断面が略Ｕ字状をなす。管体２０１は端部の外周に注入孔２０２を備える。また、ロックボルト２００は有底円筒状のスリーブ２０４を備えている。スリーブ２０４には外周に凹溝２０５が周設され、凹溝２０５には内外周を貫通する注入孔２０３が設けてある。

図３Ｂに示す通り、管体２０１の端部がスリーブ２０４の開口部に嵌められ、前記管体２０１の注入孔２０２とスリーブ２０４の注入孔２０３とが連通している。なお図示していないが、前記端部の反対側端部も別のスリーブの開口部に嵌められている。

液体注入具１００は、円筒形のケーシング１１０を備える。ケーシング１１０は、一端部側の内径の大きさが、軸長方向の中央部の内径及び前記一端部と反対側の他端部の内径よりも大きい。これにより凹溝１１２が形成される。
凹溝１１２には、ロックボルト２００の前記端部を外嵌可能である。また、ケーシング１１０の他端部側の内径は中央部の内径よりも小さく、これにより凸部１１５が形成される。

ケーシング１１０の前記中央部から前記一端部に亘り、移動部１１３が内嵌されている。移動部１１３は円筒形の構造であり、一端部の外径は該一端部と反対側の他端部の外径より大きい。移動部１１３は一端部に径方向外向きに突出した突出部１１３ａが周設されている。
移動部１１３の前記他端部の外周は、ケーシング１１０の前記中央部における前記他端部側の内周に当接している。移動部１１３の中央部の外周は、ケーシング１１０の前記中央部における前記一端部側の内周に当接している。突出部１１３ａはケーシング１１０の前記一端部の内周に当接している。

ケーシング１１０の前記他端部から前記中央部に亘り、後述する貯留室１４０からの圧力により移動する圧力伝達部１１４がケーシング１１０に内嵌されている。圧力伝達部１１４は円筒形の構造であり、一端部の外径は該一端部と反対側の他端部の外径より大きい。圧力伝達部１１４の外周には、凹部が設けられ、該凹部にシールリングが配されている。
圧力伝達部１１４の前記他端部の外周は、凸部１１５の内周に接している。圧力伝達部１１４の前記一端部の外周は、ケーシング１１０の前記中央部の前記他端部側の内周に接している。また、圧力伝達部１１４の一端面は移動部１１３の他端面に当接している。

液体注入具１００はケーシング１１０の前記一端部の外周に固定された押え部１１１を備える。押え部１１１は、円筒状の構造であり、その一端部には内側に突出した凸部１１１ａが設けてある。押え部１１１の前記一端部の反対側の他端部にケーシング１１０の前記一端部が嵌め込まれている。

また、液体注入具１００は注入リング１５０及びシールリング１６０，１６１を備える。シールリング１６０，１６１は凹溝１１２に篏合し、並置されている。注入リング１５０は、シールリング１６０，１６１の間で、凹溝１１２に篏合している。注入リング１５０及びシールリング１６０，１６１は凸部１１１ａと移動部１１３の間に配置されている。

図４は、注入リング１５０の斜視図である。注入リング１５０は、液体が流通するものであり、図４に示すように外周に凹溝１５０ａ、内周に凹溝１５０ｂが周設され、凹溝１５０ａ，１５０ｂに内外周を貫通する複数の注入孔１５０ｃを備えるリングである。注入孔１５０ｃは注入リング１５０の凹溝１５０ｂ及びスリーブ２０４の凹溝２０５を介して注入孔２０３と連通する。

ケーシング１１０は内部に、液体の供給口１２０、及び通路１３０，１３１を備える。供給口１２０は、ケーシング１１０の他端面に設けられている。供給口１２０よりもケーシング１１０の一端部側に軸長方向に延びた通路１３０が設けてある。供給口１２０と通路１３０とは連通している。また、通路１３０の一端部に凹溝１１２及び注入リング１５０の凹溝１５０ａに連通する出口が設けてある。

通路１３０内にはパイプ１３０ａ、バルブ１３０ｂ、スプリング１３０ｃが設けてある。パイプ１３０ａ及びスプリング１３０ｃは軸長方向に離間している。パイプ１３０ａはスプリング１３０ｃよりも供給口１２０側に位置する。パイプ１３０ａとスプリング１３０ｃの間にバルブ１３０ｂが設けられている。通路１３０は凹溝１１２に向けて屈曲しており、スプリング１３０ｃはバルブ１３０ｂと前記屈曲部分とにより支持されている。
スプリング１３０ｃの付勢力によりバルブ１３０ｂはパイプ１３０ａを閉じている。また、パイプ１３０ａの内径は通路１３１の内径よりも小さい。

液体注入具１００の内側に貯留室１４０を設けてある。貯留室１４０は圧力伝達部１１４の前記一端部と前記他端部が連なる部分における外周面（外径の大きさが変更される段差部分）と、ケーシング１１０の前記中央部と凸部１１５とが連なる部分における内周面（内径の大きさが変更される段差部分）との間に形成されている。貯留室１４０は中空のリング状をなす。また、供給口１２０と貯留室１４０とは通路１３１を介して連通している。

シールリング１６０，１６１は夫々単一のシール材から構成される。シールリング１６０は凸部１１１ａと注入リング１５０の間にて軸長方向に位置決めされ、シールリング１６０の内周はロックボルト２００の外周と接する。また、シールリング１６１は注入リング１５０と移動部１１３との間にて軸長方向に位置決めされる。シールリング１６１の内周はロックボルト２００の外周に接する。

供給口１２０から液体を供給した場合、液体は通路１３０及び通路１３１に入る。このとき、通路１３１の径の方がパイプ１３０ａの径より大きいので、液体は主に通路１３１を通り、貯留室１４０に貯留される。貯留室１４０に液体が一定量貯留されることにより初期圧力が発生し、加圧状態が維持される。

これにより、圧力伝達部１１４と移動部１１３はケーシング１１０の前記一端部側に移動し注入リング１５０、シールリング１６０，１６１が加圧される。加圧されたシールリング１６０，１６１シール材は膨脹し周囲を液密に封止する。そして液体はパイプ１３０ａを通り、スプリング１３０ｃの付勢力に抗してバルブ１３０ｂを開き、注入リング１５０の凹溝１５０ａ、注入孔１５０ｃ、注入リングの凹溝１５０ｂ、スリーブ２０４の凹溝２０５、注入孔２０３及びロックボルト２００の注入孔２０２を通りロックボルト２００に注入される。これにより、ロックボルト２００は膨脹する。

この場合において、シールリング１６０，１６１によって封止を確実に行うために、バルブ１３０ｂ及びスプリング１３０ｃでパイプ１３０ａを閉じ、シール材に大きな圧力を付与している。しかし、シール材に過大な圧力が付与された場合、シール材は固くなり、その復元性は悪くなり、劣化しやすくなる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シールリングの復元性及び耐久性が高い液体注入具を提供することにある。

本発明に係る液体注入具は、円筒形をなし、一端部側の内周面に凹溝が周設されたケーシングと、該凹溝に嵌合され軸長方向に並置された複数のシールリングと、環状をなし、内外周に凹溝が形成され、該凹溝に内外周を貫通する孔を備える液体流通部とを有する膨脹型ロックボルト用の液体注入具において、前記シールリングは、軸長方向に並置された複数の環状のシール材と、該複数のシール材の間に配された環状の緩衝材とを有し、該緩衝材により、前記複数のシール材の間に隙間が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、夫々のシールリングは複数のシール材及び緩衝材からなっているので、シール材の寸法を従来よりも小さくできる。これにより夫々のシールリングは低い圧力で封止効果を発揮する。また、シール材の間に緩衝材が配されているので、シールリングの内部構造に隙間ができ、液体注入具に圧力がかかる際の衝撃荷重を軽減できる。更に、シールリングに大きな圧力を付与する必要がないので、バルブ及びスプリングは不要となり、液体注入具の構造が簡素化できる。

本発明に係る液体注入具は、前記緩衝材の硬度は、前記シール材の硬度より高いことを特徴とする。

緩衝材の硬度がシール材の硬度よりも高いので、圧力がなくなった時のシール材の復元性が高まる。

本発明によれば、夫々のシールリングは複数のシール材及び緩衝材からなっているので、シール材の寸法を従来よりも小さくできる。これにより夫々のシールリングは低い圧力で封止効果を発揮する。また、シール材の間に緩衝材が配されているので、シールリングの内部構造に隙間ができ、これにより液体注入具に圧力がかかる際の衝撃荷重を軽減できる。したがって、シールリングのシール材の変形を小さくでき、シール材の復元性が高くなる。

更に、シール材に大きな圧力を付与する必要がないので、バルブ及びスプリングは不要となり、液体注入具の構造が簡素化できる。更に、緩衝材の硬度が高いので、緩衝材は圧力が減少した場合に速やかに復元する。したがって、緩衝材の復元に伴って、シール材も速やかに復元する。これにより、シールリング全体の復元性が高まる。

夫々のシール材を小さくすることができるので、液体注入具を小型軽量化でき、作業性が向上する。また、液体注入具にかかる圧力を小さくすることができるので、シールリングに付与される圧力が小さくなり、シール材の耐久性が上がる。

実施の形態に係る液体注入具及びロックボルトの略示断面図である。 従来の液体注入具及びロックボルトの略示断面図である。 ロックボルトの斜視図である。 注入リングの斜視図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、実施の形態に係る液体注入具１及びロックボルト２００の略示断面図である。本実施の形態におけるロックボルト２００の構成の内、図３に示す前記一例のロックボルト２００と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

液体注入具１は、円筒形のケーシング１０を備える。ケーシング１０は、一端部側の内径の大きさが、軸長方向の中央部の内径及び前記一端部と反対側の他端部の内径よりも大きい。これにより凹溝１２が形成されている。
凹溝１２には、ロックボルト２００の前記端部を外嵌可能である。また、ケーシング１０の他端部側の内径は中央部の内径よりも小さく、これにより凸部１５を形成している。また、ケーシング１０の中央部において、前記一端部側の内径の方が前記他端部側の内径よりも大きい。

ケーシング１０の前記中央部から前記一端部にわたり、移動部１３が内嵌されている。移動部１３は円筒形の構造であり、一端部の外径は該一端部と反対側の他端部の外径より大きい。移動部１３の前記一端部に径方向外向きに突出した突出部１３ａが周設されている。
移動部１３の前記他端部の外周は、ケーシング１０の前記中央部における前記他端部側の内周に当接している。移動部１３の中央部の外周は、ケーシング１０の前記中央部における前記一端部側の内周に当接している。突出部１３ａはケーシング１０の前記一端部の内周に当接している。

ケーシング１０の前記他端部から前記中央部に亘り、後述する貯留室４０からの圧力により移動する圧力伝達部１４がケーシング１０に内嵌されている。圧力伝達部１４は円筒形の構造であり、一端部の外径は該一端部と反対側の他端部の外径より大きい。圧力伝達部１４の外周には、凹部が設けられ、該凹部にシールリングが配されている。
圧力伝達部１４の前記他端部の外周は、凸部１５の内周に当接している。圧力伝達部１４の前記一端部の外周は、ケーシング１０の前記中央部における前記他端部側の内周に当接している。また、圧力伝達部１４の一端面は移動部１３の他端面に当接している。

ケーシング１０の前記一端部の外周に押え部１１が周設されている。押え部１１は、円筒状の構造であり、その一端部には内側に突出した凸部１１ａが設けてある。押え部１１の前記一端部の反対側の他端部にケーシング１０の前記一端部が嵌め込まれている。

液体注入具１は前記一例と同様の注入リング１５０を備える。したがって、注入リング１５０は、同様な構成について前記一例と同一の符号を付してその説明を省略する。また、凹溝１２には金属環１６，１７及びシールリング６０，６１が嵌合し、軸長方向に並置されている。注入リング１５０は、シールリング６０，６１の間で、凹溝１２に嵌合している。注入リング１５０及びシールリング６０，６１は金属環１６と金属環１７の間に配置されている。金属環１６は移動部１３とシールリング６１との間、金属環１７は凸部１１ａとシールリング６０との間に配置されている。

前記一例と同様に注入リング１５０の注入孔１５０ｃは凹溝１５０ｂ及びロックボルト２００が備えるスリーブ２０４の凹溝２０５を介して注入孔２０３と連通する。

ケーシング１０は内部に、液体の供給口２０、及び通路３０，３１を備える。供給口２０は、ケーシング１０の他端面に設けられている。供給口２０よりもケーシング１０の一端部側に軸長方向に延びた通路３０が設けてある。供給口２０と通路３０とは連通している。また、通路３０の一端部に凹溝１２及び注入リング１５０の凹溝１５０ａに連通する出口が設けてある。

通路３０にはパイプ３０ａが軸長方向に設けてある。パイプ３０ａの内径は通路３１の内径よりも小さい。

液体注入具１の内側に貯留室４０が設けてある。貯留室４０は圧力伝達部１４の前記一端部と前記他端部が連なる部分（外径の大きさが変更される段差部分）における外周面とケーシング１０の前記中央部と凸部１５とが連なる部分（内径の大きさが変更される段差部分）における内周面との間に形成されている。貯留室４０は中空のリング状をなす。また、供給口２０と貯留室４０とは通路３１を介して連通している。

シールリング６０は二つのシール材６０ａ，６０ｂ及び緩衝材６０ｃを備える。シール材６０ａ，６０ｂ及び緩衝材６０ｃは軸長方向に並置されており、緩衝材６０ｃはシール材６０ａ及び６０ｂの間に位置する。緩衝材６０ｃの硬度の方がシール材６０ａ，６０ｂの硬度よりも高い。シールリング６０は金属環１７と注入リング１５０の間にて軸長方向に位置決めされる。また、シールリング６１も同様に二つのシール材６１ａ，６１ｂ及び緩衝材６１ｃを備える。シール材６１ａ，６１ｂ及び緩衝材６１ｃは軸長方向に並置されており、緩衝材６１ｃはシール材６１ａ及び６１ｂの間に位置する。緩衝材６１ｃの硬度の方がシール材６１ａ，６１ｂの硬度よりも高い。シールリング６１は注入リング１５０と金属環１６との間にて軸長方向に位置決めされる。

供給口２０から液体を供給した場合、液体は通路３０及び通路３１に入る。このとき、通路３１の径の方がパイプ３０ａの径より大きいので、液体は主に通路３１を通り、貯留室４０に貯留される。貯留室４０に液体が一定量貯留されることにより初期圧力が発生し、加圧状態が維持される。

これにより、圧力伝達部１４、移動部１３及び金属環１６，１７はケーシング１０の前記一端部側に移動し注入リング１５０、シールリング６０，６１が加圧される。加圧されたシールリング６０，６１は径方向に膨脹し周囲を液密に封止する。そして液体はパイプ３０ａを通り、注入リング１５０の凹溝１５０ａ、注入孔１５０ｃ、注入リングの凹溝１５０ｂ、スリーブ２０４の凹溝２０５、注入孔２０３及びロックボルト２００の注入孔２０２を通りロックボルト２００に注入される。これにより、ロックボルト２００は膨脹する。

本発明によれば、シールリング６０はシール材６０ａ，６０ｂ及び緩衝材６０ｃを備え、シールリング６１はシール材６１ａ，６１ｂ及び緩衝材６１ｃを備える。したがって、シール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂの寸法を従来よりも小さくできる。これにより、シールリング６０，６１は従来のシールリングに係るシール材より低い圧力で封止効果を発揮する。

また、シール材６０ａ，６０ｂの間に緩衝材６０ｃ、シール材６１ａ，６１ｂの間に緩衝材６１ｃが配されているのでシールリング６０，６１夫々の内部構造に隙間ができ、液体注入具１に圧力がかかる際の衝撃荷重を軽減できる。したがって、シール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂの変形を小さくでき、シール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂの復元性が高くなる。

更に、緩衝材６０ｃ，６１ｃはシール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂよりも硬度が高いので、圧力が減少した場合により速やかに復元する。したがって、緩衝材６０ｃ，６１ｃの復元に伴って、シール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂも速やかに復元する。これにより、シールリング全体の復元性が高まる。

シール材６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂを小さくすることができるので、液体注入具１を小型軽量化でき、作業性が向上する。また、液体注入具１にかかる圧力を小さくすることができるので、シールリング６０，６１に付与される圧力が小さくなり、耐久性が向上する。更に、シールリング６０，６１に大きな圧力を付与する必要がないので、バルブ及びスプリングは不要となり、液体注入具の構造が簡素化できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 液体注入具
１０ ケーシング
１２，１５０ａ，１５０ｂ 凹溝
１５０ 注入リング（液体流通部）
１５０ｃ 注入孔
６０，６１ シールリング
６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ シール材
６０ｃ，６１ｃ 緩衝材

Claims (2)

1. 円筒形をなし、一端部側の内周面に凹溝が周設されたケーシングと、該凹溝に嵌合され軸長方向に並置された複数のシールリングと、環状をなし、内外周に凹溝が形成され、該凹溝に内外周を貫通する孔を備える液体流通部とを有する膨脹型ロックボルト用の液体注入具において、
   前記シールリングは、
   軸長方向に並置された複数の環状のシール材と、
   該複数のシール材の間に配された環状の緩衝材と
   を有し、
   該緩衝材により、前記複数のシール材の間に隙間が設けられていることを特徴とする液体注入具。
2. 前記緩衝材の硬度は、前記シール材の硬度より高いことを特徴とする請求項１に記載の液体注入具。

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