JPH02501582A - 試錐孔用パッキングシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 試錐孔用バッキングシール 本発明は試錐孔内の各種の液面を隔離するために使用される形式のバッキングシ ールに関する。かかる試錐孔は例えば、地下水中に存在する汚染物質を試験する 目的にて地面に穿孔されるものである。

地下中試料採取器に使用されるかかるバンキングノールの一般的な構造は次のよ うに説明することが出来る。

採取器自体は、ＰＶＣ又はその他の適当な材料にて形成され試錐孔内に投入され る管を有している。該管は試錐孔内の所定の深さに設定されたｌ又は複数の試料 採取ポートを有している。

これら各試料採取ポートは試料採取ポートの上方及び下方に位置決めされたそれ ぞれのバッキングシールにより試錐孔の他の部分から密閉されている。バッキン グシールの（垂直方向の）間隔は数Ｃｍら数ｍに及ぶこともある。

かかるバッキングシールは膨張可能でなければならない。管が試錐孔内に下降さ れていくとき、バッキングシールが試錐孔の壁に接触しないようにする一方、バ ッキングシールが正確な深さの位置に達したならば、バッキングシールは膨張し て試錐孔の壁と緊密に密封接触し得なければならない。

バッキングシールが膨張可能であるようにするため、従来のバッキングシールは 、地表から膨張させ、又は例えば、水に浸けたときに著しく膨張するベントナイ ト又はダウェル・ケミカル・シール・リング・ガスケット（ＤｏｕｖＣｌｌ　Ｃ ｂｓｍｉｃｓｌ　５ｅｉｌ　Ｒｉｍ（Ｇａ５ｋｕ）　（登録商標）のような材料 にて形成されていた。

バッキングシールが試錐孔かだ回収可能であるようにするか否かは任意である。

現在、バッキングシールが試錐孔と協動する方法に関心が向けられている。試錐 孔は試料を採取しようとする地面に穿孔される。地下水中の汚染物質が最も広が り易い子とを理由として、試料が採取される地面は通常、幾つかの異なる地層、 及び幾多の軽微な欠点及び凹所を有する種類の地面である。こうした状況下にお いて、極めて欠点の多い試錐孔の壁面を密封するためにバッキングシールが必要 とされる。

一方、地下水がシールを通じて漏洩するのを完全かつ確実に防止するためにシー ルに要求される条件は極めて過酷である。シールから漏洩したとしても、その漏 洩が生じていることを発見する途がない。試料採取ポートにて水試料の採取が可 能であるが、検査員にとって試料水が深さの異なる部分から漏洩したものである か否かを確認する手段がない。

本発明は又、検査員が試錐孔の壁面は亀裂、欠点、凹所、軽微なへこみ、均一で ない材料等の欠点のある状態にあることを知っている場合でも、不当な費用を伴 うことなく、検査員がバッキングシールが、実際上、密封機能を果していると確 信することの出来るバッキングシールを提供することを目的とする。

ベントナイトのような水膨張物質を利用した従来型式のバッキングシールの物理 的構造を検討すると、ベントナイトはＰＶＣ管及びゴムスリーブ間の環状スペー ス内に収容されている。このゴムスリーブはクランプ又は端部グリップによりベ ントナイトの上方及び下方にてＰＶＣ管に固着されている。端部グリップ間にて ＰＶＣ管にはスロット又は穴が形成され、管の内部がベントナイトと連通可能で あるようになっている。バッキングシールが一亘適所に位置決めされたならば、 水が地表面からＰＶＣ管内に注入され、水はスロットから流出し、ベントナイト に接触し、その結果ベントナイトが膨張する。試錐孔内にて採取しようとする汚 染される可能性のある水は、勿論、密封され、この表面から供給される水から隔 離されていることを要する。

ベントナイト、及びその他の水膨張性の材料は、相当な力を伴って膨張する。試 錐孔の側面の強度が大であれば、ベントナイトは封じ込められ、それ以上の膨張 は阻止される。しかし、壁面が局部的に弱い箇所を有する場合、ベントナイトは 膨張を続け、ゴムスリーブだけがベントナイトを封じ込める働きをする。

このゴムスリーブが極めて薄い場合、ベントナイトがスリーブを破断させ、バッ キングシールは漏洩を生じるが、上述のように検査員はこれが生じたことを知り 得ない。一方、ゴムが厚くかつ強度が大であるならば、ベントナイトはゴムの抵 抗に抗しである程度は膨張するが、スリーブは壁面の軽微な凹凸に従うことが出 来ず、同様に漏洩が生じる可能性がある。

このように、ゴムスリーブが非常に薄い場合、スリーブは亀裂内部まで膨張する にしても破断し、漏洩を生じる。スリーブが非常に厚い場合、スリーブは軽微な 凹凸に十分に従うことが出来ず、同様に漏洩を生ずる。これはバッキングシール の機能を低下させ、従来の試料採取器を用いて欠点のある表面のある試錐孔から 採取された試料は許容し得ない程、信頼性に欠けるということを意味する。

：（’）問題点は、バッキングシールが水膨張型であるか、又は気体膨張型であ るか否かを問わず発生することが理解されよう。本明細書の目的上、バッキング シールは上記何れの型式の場合でも、膨張可能な環状体と称して説明する。

発明の詳細な説明 本発明において、スリーブの材料が必要とする条件はゴム自体によっては満足し 得る程度に達成することは出来ないということが認識された。

本発明は、ゴムスリーブに加えて、膨張可能な環状体の外側に補助的な封じ込め スリーブを提供するものである。

本発明において、補助的な封じ込めスリーブはゴムよりも自然の剛性が著しく大 きい材料にて形成される。例えば、剛性の布地がかかる材料として使用される。

しかし、本発明において、この補助的な封じ込めスリーブは、支持体を使用する ことなく、それ自体が円周方向に膨張するのに実質上、河谷抵抗を受けないよう な構造を備えており、本発明において、この円周方向の膨張に対する抵抗性がな いという固有の性質は補曹的な封じ込めスリーブの形状により実現される。

材料が円周方向に膨張可能であるような形状とする一例は、材料を膨張可能な環 状体の周囲に巻き付けた板状の形態とすることである。この板状体の寸法は円周 方向に著しく重なり合わせ得るのに十分な値であるようにすることが望ましい。

この膨張可能な環状体が膨張するとき、補助的な封じ込めスリーブは単に必要な 程度巻きほどけることによりその膨張に対応することが出来る。

この補助的な封じ込めスリーブは、バッキングシールが試錐孔の壁と密封接触す るのに十分な程度に膨張するまで巻きほどける。この時点にて補助的な封じ込め スリーブは試錐孔の壁により支持されかつ制限されて、それ以上は膨張せず、そ の結果、補助的な封じ込めスリーブは「固着する」、即ち、巻きほどけ動作モー ドが急激に阻止されたとき、その円周方向の剛性が急激に増大する。

その時以降、膨張可能な環状体が膨張しようとすればする程、補助的な封じ込め スリーブは試錐孔の壁に作用可能に係合して動きが阻止される。この係合により 、補助的な封じ込めスリーブの重なり合った端部は緊密に付勢され、その結果、 重なり合った端部同士が緊密に掴持し、補助的な封じ込めスリーブがそれ以上円 周方向に膨張するのを阻止する。

試錐孔の壁が凹所又は亀裂の存在により欠点を有する場合、補助的な封じ込めス リーブは膨張可能な環状体の材料が局部的に膨張して亀裂内に入るのを阻止する 働きをする。当然、このように、対応し得る亀裂寸法には限界があるが、本発明 において、垂直方向の高さ数Ｃ−に亘る亀裂に対応可能であることが確認されて いる。これよりも大きい亀裂は何れにしろ試錐孔を穿孔するときに発見されるで あろうから、かかる亀裂は防止し得よう。

本発明のバッキングシールは従来の補助的な封じ込めスリーブと同様、直径７又 は１０ｃｍの試錐孔に対して５乃至７０ｃｍの全体寸法にて形成することが出来 る。

本発明において、補助的な封じ込めスリーブを形成するだめの材料はケブラー（ ｋｔｖｌｉｒ）　（登録商標）であることが望ましい。織布地の形態において、 ケブラーは抵抗を受けずに実際上巻きほどけるが、局部的な歪曲に対しては極め て堅く剛性であるという、本発明に必要とされる性質を備えている。

織布地は一般的に防水性に欠け、従って、織ったケルバーは防水性ではない。ケ ルパー自体が水分を含有しないということから、バッキングシールを設計する際 に設計者が留意しなければならない２つの事項がある。第１に、設計者は、当然 、管の内側及び外側を通じて織布材料を通る漏洩路が存在しないことを確認しな ければならない。第２の事項は次のものである。即ち、バッキングシールを膨張 させるための手段は様々な形態にて形成することが出来るが、これら全ての手段 に共通することは、バッキングシールの内部には圧力が生ずるということである 。この圧力は、空気圧又は油圧により発生されるか否かを問わず、封じ込めなけ ればならない。膨張手段がダウェル又はベントナイトのような上述の如き膨張可 能な材料である場合であっても、材料を膨張させるために該材料に水を供給する ことが必要であり、又かがろ水の供給は圧力下に行うことが一般に必要である。

織ったケルバーはかかる圧力を保持し得ないため、一般的にケルパー製の補助的 な封じ込めスリーブと加圧された媒体との間にはゴム製の圧力スリーブを取り付 けることが必要である。このゴム製の圧力スリーブはケルバーの内側に位置決め されなければならない。該圧力スリーブがケルバーの外側に位置決めされ、圧力 がこのケルバーを通じて漏洩するならば、かかる圧力によりその外側の圧力スリ ーブは膨張してケルバーから離反することになろう。

一方、バッキングシールの主たる目的は、試錐孔の壁に対して水密シールを提供 し、設計者がケルバーと試錐孔の壁の間にはさらに別の密閉手段が存在すること を確認し得るようにすることである。

従って、本発明において、補助的な封じ込めスリーブの材料がケルバーである場 合、ケルバーの内側に配設されたゴム製の圧力スリーブに加えて、ケルバーの外 側には第２のゴム製スリーブを取り付けることが望ましい。

このようにして、本発明において、ケルバーを巻き付けたスリーブを提供するな らば、該スリーブは２つのゴム製スリーブの間に挟持することが望ましい。

好適な実施例の詳細な説明 本発明をさらに説明するため、本発明を具体化する補助的な封じ込めスリーブの 例について、添付図面を参照しながら以下に説明する。添付図面において、第１ 図は一例のバッキングシールの断面図、第２図は構造の詳細を示す第１図のバッ キングシールの部分切り欠き図、 第３図は試錐孔内にて使用中の第１図のバッキングシールの図、 第４図及び第５図はバッキングシールを構成する別の方法を示す図である。

地下水試料搾取器の一部が第１図に図示されている。

この試料搾取器は試錐孔内に下方に伸長するＰＶＣＶ６Ｏ１３えている。試錐孔 は壁面６２を有している（第３図）。

ダウェル・ケミカル・リング・ガスケット（登録商標）水膨張性材料から成る膨 張可能な環状体６３が管６０を囲繞している。別の形態として、この環状体の材 料はベントナイトとするか、又は環状体６０は地表面からの空気又は気体圧力に より膨張される袋を備える型式のものとするこきが出来る。

圧力スリーブ６１がダウェル環状体６３を囲繞しており、圧力スリーブ６１は織 つＩ；ケルバー材料製の板状体６５を備える補助的な封じ込めスリーブ６４によ り囲繞されている。この板状体は板状体６５の横方向端部６７．６８が相当部分 円周方向に重なり合うような寸法とする。

ゴム製の外側スリーブ６９がケルバーを囲繞している。

ゴム製スリーブ６１．６９はケルバーを巻き付けた板状体の形態とは異なり、そ れぞれ閉成管の形態をしている。

管６０には、穴又はスロット７０が形成されており、これらの穴又はスロット７ ０によりダウェル環状体６３は管６０の内部と連通ずる。試料搾取器が試錐孔内 に組み立てられたとき、管の内部は乾燥しているが、この管には地表面から水を 溢れるように注入する。水は穴７０を通り（望ましくは圧力下に）、ダウェル環 状体６３に接触する。

その結果、ダウェル環状体６３は膨張し、それにより圧力スリーブ６１及び封じ 込めスリーブ６４も又膨張する。スリーブ６４は、巻き付けられ又は重ね合わさ れた板状体６５を備えるために半径方向に膨張してダウェル環状体の膨張に従う ことが出来る。外側のゴム製スリーブ６１はダウェル環状体６３及びケルバース リーブ６４の膨張に対して実質上回等制限的作用を及ぼさない程柔軟性がある。

圧力スリーブ６１は外側スリーブが水の内圧に直接部されるのを防止する。

スリーブ６４の膨張中、板状体６５の重なり合った端部６７．６８は互いに接近 する。膨張が阻止されない限り、実質上、板状体６５の重なり合った端部６７． ６８間士が互いに摺動するのを干渉する摩擦は全く生じない。

しかし、外側スリーブ６９と試錐孔の壁面とが一旦接触しｊ；ならば、ダウェル 環状体６３のそれ以上の膨張は阻止される。ダウェル環状体が管６０と壁６２の 間にて圧搾されるに伴い、バッキングシールの構成要素の内部には力が蓄積し始 める。こうした力により重なり合った端部６７．６８は大きい摩擦力により互い に係合し、これｊ二よりケルバー板状体６５は管内に効果的に固定、又は固着さ れ、管は穴内にてを完全に密封し得る正確な外径を有するに至る。

この外径が固定されたならば、ダウェル環状体がさらに膨張する傾向は、バッキ ングシールを外方に膨張させるのではなく、その正確な外径をさらに確実に固定 する効果が生じる。

本発明において、ゴム製の外側スリーブは膨張するダウェル環状体を収容する必 要はない。故に、スリーブ６９に使用されるゴムは柔軟性を持たせることが出来 、このことはスリーブ材料は試錐孔の壁の僅かな凹凸に対して極めて順応性があ ることを意味する。

試錐孔が亀裂７１を有する場合、ケルバー板状体６５がこの管内にこのように膨 張不能にロック止めされ、又は固着されることは、亀裂７１の直接部分には生じ ない。

しかし、試錐孔が完全である箇所、即ち、亀裂７１の上方７２及び下方７４にて 固着される。即ち、試錐孔の壁６２の膨張抵抗部分７２．７４間の距離が過大で なければ、ケルバーは空隙を架橋し又は跨がり、ダウェル環状体が亀裂内まで膨 張するのを阻止する。

本発明のバッキングシールが容易に膨張して広範囲の試錐孔の外径に適合し得る ことが本発明の特徴であるが、バッキングシールが一旦試錐孔の壁に接触したな らば、バッキングシールは固着し、存在するであろう亀裂内にてそれ以上大きく 歪曲するのを剛性的に抵抗する。

外側スリーブ６９は端部グリップ７５．７６によりその両端にて密封されている 。土壌の水が管の内部まで漏洩するようにしてはならず、クランプは二重又は三 重の構造にし、この耐漏洩性を提供し得るようにしなければならない。

第４図に図示したバッキングシールの別の構造に８いて、ケルバー板状体６５は 端部グリップ７５を通って伸長している。この形態において、内側圧力スリーブ ６１は二重構造とし、バッキングシールの両端に耐水性を持たせ得るように配設 されている。

第４図の形態において、クランプの領域におけるケルバーはダウェル環状体が膨 張した後でさえ、クランプにより円周方向に巻きほどけないように常時固着され ている。このバッキングシールの両端における封じ込めは存在する可能性のある 亀裂内にスリーブが膨張するのをクランプにより防止するのに効果的である。

第５図のさらに別の形態において、ケルバーのカフ７９がバッキングシール内に 組み込まれている。このカフ７９はケルバー板状体６５から分離され、図示する 方法によりクランプ８０により固着されている。（板状体６５はカッとして機能 し得るように二重にすることが考えられるが、このようにした場合、バッキング シールに対して確実な耐水性を持たせることは極めて困難となる、かかることは これは望ましくはない）。

露出されたカフ７９はバンキングシールの損傷を保護する機能を果たす。

別のバリヤースリーブをバッキングシール内に組み込むことが出来る。このバリ ヤースリーブはゴム製スリーブ６１の直ぐ外側に位置決めすることが出来、及び ケルバースリーブ６５と同一の方法にて重ね合わされたその円周端部の周囲に巻 かれたプラスチックの板状体を備えている。かくてバリヤースリーブはケルバー 板状体と共に膨張することが出来る。

バリヤースリーブの目的は、次のように説明することが出来る。スリーブ６１１ ６９のゴム材料は主としてその弾性的性質及び、水の漏洩を防止し得る機能を有 することを理由として選択される。しかし、ダウェル材料６３は時間の経過と共 にかかるゴム材料と一体になる化学的物質を包含している。これらの物質はゴム を通じて拡散されるのであれば、地下水の試料中の汚染物質として誤っ工検出さ れる可能性がある。バリヤー・スリーブの場合、汚染物質が検出されたならば、 それがダウェル環状体に起因するものでなく、地下水中に存在するものであるこ とは間違いないと確信を持つことが出来る。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．膨張可能なパッキングシール組立体であって、前記組立体が、 膨張可能な環状体（６３）と、 前記膨張可能な環状体の円周を囲繞する補助的な封じ込めスリーブ（６４）と、 を備える前記組立体において、 前記補助的な封じ込めスリーブ（６４）が板状体の材料を備え、 前記材料が剛性であり、 前記板状体が前記膨張可能な環状体（６３）の周囲の円周に巻き付けられ、 前記巻き付けられた板状体の円周方向の両端（６７、６８）が量なり合い、 及び前記組立体が補助的な封じ込めスリーブ（６４）が膨張したとき、板状体の 重なり合った両端が互いに摺動し合うのを保証する手段を備えるニとにより、該 重なり合い部分の円周方向に伸長する程度を少なくすることを特徴とする膨張可 能なパッキングシール組立体。
2. ２．組立体が膨張可能な環状体を円周方向に囲繞する、弾性的材料の外側スリー ブ（６９）を備え、及び前記外側スリーブの弾性的材料が、該材料が膨張しない ように環状体を封じ込めることが実質上不可能である程度の固有の柔軟性及び可 換性を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の組立体。
3. ３．組立体が弾性材料の内側スリーブ（６１）を備え、前記外側スリーブ（６９ ）が補助的な封じ込めスリーブ（６４）を囲繞すると共に、 補助的な封じ込めスリーブが内側スリーブ（６１）を囲繞し、 及び内側スリーブが膨張可能な環状体（６３）を囲繞するニとを特徴とする請求 の範囲第２項に記載の組立体。
4. ４．組立体が水が侵入しないようにスリーブを密封する手段を備え、 補助的な封じ込めスリーブ（６４）が組立体の外側及び内側の双方から侵入しな いように２つのスリーブ（６１、６９）間に密封され、 及び膨張可能な環状体（６３）が組立体の外側から水が侵入しないように密封さ れかつ組立体内部の水に対して開放していることを特徴とする請求の範囲第３項 に記載の組立体。
5. ５．組立体が上方（７５）及び下方（７６）端部グリップクランプを備え、 及び前記グリップクランプが水が侵入しないようにスリーブの上方及び下方端部 のそれぞれを密封する効果を提供することを特徴とする請求の範囲第４項に記載 の組立体。
6. ６．内側及び外側スリーブの一方の一端がこれら２つのスリーブの他方（６９） の対応する端部上に二重に形成され、 及び該端部における端部グリップクランプ（７６）が内側及び外側スリーブの材 料をクランプ止めし、互いに直接的に密封接触させる効果を提供することを特徴 とする請求の範囲第５項に記載の組立体。
7. ７．組立体が上方（７５）及び下方（７６）スリーブクランプを備え、 前記スリープクランプが補助的な封じ込めスリーブ（６４）の上方及び下方部分 を包囲し、該補助的な封じ込めスリーブを前記部分内に拘束して円周方向に膨張 しないようにし、 よって、円周方向に重なり合って伸長する程度を軽減させる前記効果が２つのク ランプ間にて補助的な封じ込めスリーブの中間部分上においてのみ提供されるよ うにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の組立体。
8. ８．補助的な封じ込めスリーブ（６４）の材料が、その領域の一部分の上にて円 周方向に膨張しないように支持されたとき、実質上、その領域の残部上にて円周 方向に膨張しないように環状体（６３）を収容し得る程度に堅牢でかつ剛性であ り、 及び補助的な封じ込めスリーブの材料が、それ自体によりかつ支持体がない状態 にて、円周方向への膨張に実質上何等抵抗しないような形状を有しかつそのよう に配設されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の組立体。
9. ９．補助的な封じ込めスリーブ（６４）の前記材料が織ったケルバー（登録商標 ）であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の組立体。
10. １０．組立体が試料管と共に使用され、地面に形成された試錐孔の壁面（６２） に対して該管を密封するのに適していることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の組立体。