JPH04327683A - 超高圧用ロッド - 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】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、超高圧水の噴射による
衝撃破壊力によりコンクリートや岩盤等に穿孔を開けた
り、破壊する超高圧用ロッドに関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、この種の超高圧用ロッドは、超
高圧水の噴射による衝撃破壊力を利用して岩盤やコンク
リート構造物等を穿孔または破壊して掘削するものであ
り、ロッド本体内に、掘削（ボーリング）用の高圧水を
供給する高圧水路と、掘削屑の排出のために低圧水を供
給する低圧水路をそれぞれ形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そして、このような超
高圧用ロッドの設計に際しては、次の条件を満たすこと
が要求される。

【０００５】■取扱条件（流体圧、流量）が異なる高、
低圧２種類の流体（水）を必要量だけ移送できること。

【０００６】■この高圧水の圧力（２０００〜４０００
ｋｇｆ／ｃｍ２　）にロッド本体やジョイント（継手）
が十分耐え得る強度を有すること。

【０００７】■容易に変形しないだけの剛性を有するこ
と。

【０００８】■ロッドのジョイント部（接合部）におけ
る高、低圧各流路のシール性が充分であること。

【０００９】■ロッドのジョイント部の着脱操作が容易
であること。

【００１０】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は接合部のシール性と健全性
に優れた着脱装置が容易な超高圧用ロッドを提供するも
のである。 〔発明の構成〕

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために次のように構成される。

【００１２】本願の請求項１記載の発明（以下第１の発
明という）は、ボーリング用超高圧水を通水せしめる内
管を外管内に内蔵して２重管に構成すると共に、この外
管と内管との間に低圧水を通水せしめる低圧水路を形成
して中心軸周りに回転されるロッド本体と、このロッド
本体の軸方向両端部にそれぞれ接続されて前記内管内の
高圧水路および低圧水路にそれぞれ連通する高圧、低圧
水連通路をそれぞれ形成する一対の継手と、を具備する
ロッドユニットと、前記継手の一方に着脱自在にねじ結
合されて前記高、低圧水を外部に噴射するビットと、前
記一対の継手と、これに着脱自在にねじ結合される他の
ロッドユニットの継手および前記ビットとの接合部に着
脱自在に介在されてこれら継手およびビットの高圧水連
通路同士を水密に接合するシールと、を有し、このシー
ルは、ポリアセタールよりなり、前記各接合部に介在さ
れる算盤玉形の頭部に、前記継手および前記ビットの各
高圧連通路内にそれぞれ挿入されるガイド筒を、一体に
形成し、その中心軸に、前記高圧水を通す連通路を形成
したことを特徴とする。

【００１３】また、本願の請求項２に記載の発明（以下
第２の発明という）は、請求項１記載のシールが介在さ
れる各接合部の各接合面間に、０．１ｍｍ以下の微少間
隙を設定したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】

〈第１の発明〉ロッドユニットの内管内の高圧水路を流
れる高圧水は、このロッドユニットの継手から他のロッ
ドユニットの継手に、これら両者の接合部のシールを通
して通水する。

【００１５】したがって、高圧水はシールにより水密に
シールされるので、継手同士、継手とビットとの各接合
部から高圧水がリークするのを防止することができる。

【００１６】また、これら継手同士と、継手とビットと
は着脱自在にねじ結合されているので、その着脱操作が
容易であり、しかも、シールが着脱自在であるので、そ
の交換が容易である。

【００１７】また、シールが適度の機械的強度と硬度を
有し、超高圧水のシールに最適なポリアセタールにより
構成され、シールの算盤玉形頭部を前記接合部に介在す
るので、超高圧水のシール性を高めると共に、シールの
変形を最小限に止め、再使用を可能にすることができる
。

【００１８】〈第２の発明〉ロッド本体がその軸心周り
に回転し、このロッド本体に継手を介して着脱自在にね
じ結合されるビットが回転しながら、高、低圧水を外部
に噴射して地盤や岩盤等を掘削する。

【００１９】各ロッドユニットの継手同士、またはその
継手とビットとの接合面は微少間隙があり、当接してい
ないので、その一方の回転によるかじり等の破損が発生
するのを防止することができ、その健全性を高めること
ができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１２に基づ
いて説明する。

【００２１】図２は本願第１、第２発明を含む一実施例
の一部分解斜視図であり、図において、超高圧用ロッド
１はロッド本体２の軸方向開口両端部に、左右（雌雄）
一対の継手である雄型の第１カップリング３と、雌型の
第２カップリング４とをねじ結合することにより、１組
のロッドユニット５を構成している。

【００２２】超高圧用ロッド１は、このロッドユニット
５の複数ユニットを軸方向に連結して長尺の１本のロッ
ドに構成し、その先端部に接続されたロッドユニット５
の第２カップリング４に、コンクリートや岩盤等の掘削
（ボーリング）用のビット６をねじ結合している。

【００２３】また、超高圧用ロッド１はその後端部（上
端部）に接続されたロッドユニット５に、図示しない地
上設置の回転装置を装着せしめ、このロッドユニット５
を、その軸心周りに回転させることにより、ビット６を
回転させ、しかも、このビット６から高圧水を外部へ噴
射させることにより地盤や岩盤等を掘削するようになっ
ている。

【００２４】また、同時にビット６から低圧水を外部へ
噴射することにより、この低圧水を、これまでに掘削さ
れた地盤のボーリング孔の孔壁と超高圧用ロッド１の外
周面との環状間隙に沿って下方から地上へ向けて押し出
して昇流させ、その昇流によりボーリング時の掘削屑、
つまり、土砂を地上へ搬送し、地上で回収させるように
なっている。

【００２５】ロッド本体２は図３〜６に示すように、両
端開口の外管２の内部に、両端開口の内管２ｂを同心状
に内蔵して２重管に構成し、内管２ｂ内を、ボーリング
用（例えば３８００ｋｇｆ／ｃｍ２　）の超高圧水を通
水する高圧水路Ｈに形成する一方、内管２ｂと外管２ａ
との間に、掘削屑を回収するための低圧水を通す低圧水
路Ｌを形成している。

【００２６】内管２ｂはその軸方向開口両端部を外方に
向けて細先のテーパ口２ｂ１　，２ｂ２　にそれぞれ形
成し、各テーパ口２ｂ１　，２ｂ２　の外周には左ねじ
溝を形成したねじ部を形成し、このねじ部に、左右一対
のナットであるブッシュ７ａ，７ｂをねじ結合する。

【００２７】内管２ｂはその外周面に、各テーパ口２ｂ
１　，２ｂ２　より若干内方において、円盤状の左右一
対のブッシュ押え金具８ａ，８ｂを外嵌固着している。

【００２８】各ブッシュ押え金具８ａ，８ｂはその外周
面に内管２ｂのテーパ口２ｂ１　，２ｂ２　の外周面の
ねじ溝と逆方向のねじ溝を切っているねじ部を形成して
おり、外管２ａの左右両端部の開口内端面のねじ溝とね
じ結合し、さらに、図８にも示す複数のノックピン９，
９により固定する。

【００２９】各ブッシュ押え金具８ａ，８ｂはその外周
縁部に、軸方向に貫通する矩形状のノッチ１０を周方向
等配位置に形成し、ロッド本体２内の低圧水路Ｌと連通
する低圧水連通路Ｌａ，Ｌａをそれぞれ形成している。

【００３０】外管２ａはその軸方向にほぼ２等分されて
、その中間部には上下方向に半割りの一対の半割りパイ
プ１１ａ，１１ｂを介在させて、外管２ａを内管２ｂよ
りも若干長くなるように延長し、半割りパイプ１１ａ，
１１ｂの内方では内管２ｂの外周に、各半割りパイプ１
１ａ，１１ｂより若干長い厚肉円筒状の中間スペーサ１
２を軸方向に摺動自在に外嵌している。

【００３１】中間スペーサ１２はその肉厚外周部に、軸
方向に貫通する貫通孔１２ａ，１２ａをそれぞれ形成し
、ロッド本体２内の低圧水路Ｌにそれぞれ連通する低圧
水連通路Ｌａ，Ｌａをそれぞれ形成している。

【００３２】一方、雄型の第１カップリング３はスパナ
を掛け易くするために、角筒状に形成した本体３ａの軸
方向両端部に、円筒状外周面にねじ溝を形成した左右一
対のねじ部３ｂ１　，３ｂ２　をそれぞれ一体に突設し
、図中右側のねじ部３ｂ２　を、ロッド本体２の左端部
内のねじ部にねじ結合させる一方、左側のねじ部３ｂ１
　を図２に示すように他のロッドユニット５の雌型の第
２カップリング４内にねじ結合する。

【００３３】第１カップリング３は図７に示すように、
ロッド本体２の高圧水路Ｈに連通する高圧水連通路Ｈａ
を中心軸に沿って貫通させ、その外周部には低圧水路Ｌ
に連通する複数の低圧水連通路Ｌａを周方向に等配して
いる。

【００３４】また、第１カップリング３は高圧水連通路
Ｈａの図中右側のねじ部３ｂ２　の外端面において、図
５にも示すように、内管２のテーパ開口端部２ｂ１　に
適合する円錐状の受け口３ｃを形成する一方、第１カッ
プリング３の図中左端面には外方に向けてほぼ台形状に
拡開するシール収容口３ｄを形成している。

【００３５】第１カップリング３は、図５に示すように
角筒状本体３ａの図中左端面を垂直壁よりも若干大きい
角度で外方へ傾倒するテーパ面３ａ１　を形成し、この
第１カップリング３を、他のロッドユニット５の第２カ
ップリング４にねじ結合したときに、そのテーパ面３ａ
１　よりも若干小さい角度で傾斜する接合壁を、そのテ
ーパ面３ａ１　壁に押し付けて弾性変形させることによ
り、この接合面をシールパッキン無しでシールするよう
になっている。

【００３６】一方、雌型の第２カップリング４はその円
筒状の本体４ａの図中左端部に、円筒状外周面にねじ溝
を形成したねじ部４ｂ１　を、その右端に、スパナを掛
け易くするために角筒状に形成した角筒部４ｂ２　にそ
れぞれ同心状に一体に突設し、このねじ部４ｂ１　は図
１０に示すようにロッド本体５の高圧水路Ｈに連通する
小径の高圧水連通路Ｈａを中心軸に沿って貫通し、その
外周部には低圧水路Ｌに連通する複数の低圧水連通路Ｌ
ａを周方向に等配している。

【００３７】また、第２カップリング４は図６にも示す
ように高圧水連通路Ｈａの左端面に、内管２ａの図中右
端部のテーパ開口部２ｂに適合する円錐状の受け口４ｃ
を形成する一方、高圧水連通路Ｈａの図中右端面に、外
方に向けてほぼ台形状に拡開するシール収容口４ｄを形
成している。

【００３８】円筒状本体４ａおよび角筒部４ｂ１　の内
周面には図６，１１で示すように、ビット６のねじ部６
ｂにねじ結合されるねじ部４ｃ１　を形成している。

【００３９】このように構成されるロッドユニット５は
次の手順により工場または現場等で組み立てられる。

【００４０】（１）まず、ブッシュ押え金具８ａ，８ｂ
を外管２ａにねじ込み取り付ける。このとき、ブッシュ
７ａ，７ｂを押え付けるときの位置関係に注意し、適当
な位置に取り付ける。

【００４１】（２）内管２ｂに所定の順序で、中間スペ
ーサ１２、ブッシュ押え金具８ａ，８ｂを取り付けた外
管２ａ等を取り付ける。

【００４２】（３）次に、このブッシュ押え金具８ａ，
８ｂと外管２ａとのねじ結合部と逆ねじを有するブッシ
ュ７ａ，７ｂを、内管２ｂの両端にねじ込み取り付ける
。これらブッシュ７ａ，７ｂの螺合位置は、内管２ｂの
テーパ口２ｂ１　，２ｂ２　を第１、第２カップリング
３，４の各受け口３ｃ，４ｃ内に当接させずに、微小間
隙を設定した状態で挿入させると共に、外管２の外端が
両カップリング３，４の両本体３ａ，４ａの接合端面に
密着するように調整される。

【００４３】（４）外管２ａを、第１、第２カップリン
グ３，４に取り付ける。このとき、外管２ａと第１、第
２カップリング３，４の間に隙間が生じないようにブッ
シュ７ａ，７ｂおよびブッシュ押え金具８ａ，８ｂの取
付位置を微調整する。 （５）内管２ｂの各テーパ口２ｂ１　，２ｂ２　とそれ
らの受け口３ｃ，４ｃとが若干の隙間をもって挿入され
、そのシール性は組み立てた後の耐圧試験で確認せざる
を得ないが、リーク等がみられる場合には何度でも（４
）の微調整を行なう。

【００４４】（６）最後に、中間スペーサ１２を両方の
外管２ａに接触するように中央に置き、半割りパイプ１
１ａ，１１ｂを左右一対の外管２に溶接により取り付け
る。

【００４５】そして、このように組み立てられたロッド
ユニット５の第２カップリング４に接続されるビット６
は、角筒状のベース６ａの左端に、前記ねじ部６ｂを一
体に突設する一方、その右端にビット本体６ｃを一体に
突設している。

【００４６】このビット６内部には図１１に示すように
第２カップリング４の高、低圧水連通路Ｈ，Ｌにそれぞ
れ連通する高圧水連通路Ｈａと、低圧水連通路Ｌａをそ
れぞれ形成し、これら連通路Ｈａ，Ｌａに連通する複数
の高、低圧ノズル６Ｈ，６Ｌをビット本体６ｃの前面に
それぞれ放射状に穿設し、さらに、ビット本体６ｃの前
面には図１２にも示すように複数のビットチップ１３，
１３…を植設している。ビットチップ１３は摩耗が激し
いので、摩耗したビット６はボーリング現場等で交換す
る。

【００４７】そして、図１，２，４，６に示すように第
２カップリング４の角筒部４ｃ内に、シール１４をそれ
ぞれ収容し、この第２カップリング４と第１カップリン
グ３、第２カップリング４とビット６の両高圧水連通路
Ｈａ，Ｈａ同士を水密に連通させている。

【００４８】シール１４はジュラコン（商品名）等のポ
リアセタールにより、その頭部６ａを算盤玉形に形成し
、その頭部の一端に円筒状のガイド筒６ｂを同心状に一
体に形成し、その中心軸部に第１、第２カップリング３
，４およびビット６の高圧水連通路Ｈａに連通する連通
路６ｃを貫通させている。

【００４９】シール１４はその頭部１４ａを、図１で示
す右側面１４ａ２　と左側面１４ａ１　との交差角を例
えば約６０°に設定して、第１、第２カップリング３，
４の両シール収容口３ｄ，４ｄ内に収容されており、第
１、第２カップリング３，４の両ねじ部３ｂ１　，４ｃ
１　の締付によりシール１４の頭部１４ａを両側方から
挟持している。このために、頭部１４ａ内の貫通孔１４
ｃ内に高圧水が通水する際に、直径方向に高圧が作用し
ても、シール１４は僅少の変形に止まり、再使用が可能
となる。

【００５０】また、シール１４は図１に示すように、そ
のガイド筒１４ｂを第１カップリング３の高圧水連通路
Ｈａの左端部内に密に嵌入し、両カップリング３，４の
高圧水連通路Ｈａ，Ｈａ同士を水密に接続している。

【００５１】これと同様に、図１１に示すように、第２
カップリング４とビット６の両高圧水連通路Ｈａ，Ｈａ
同士の接合部にもシール１４を介在して、これら両高圧
水連通路Ｈａ，Ｈａ同士を水密に連通させている。

【００５２】そして、このシール１４の素材については
、本発明者等は次の表１に示す素材をまずピックアップ
し、さらに、これらを各角度より種々再検討し、これら
のうちの適宜素材よりシール１４を試作し、これらにつ
いて耐圧試験を長期に亘って種々実施したところ、次の
表２で示す結果を得た。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】つまり、シール１４の素材としてはポリア
セタールのジュラコン（商品名）が最適であることを知
得し、しかも、使用による変形が非常に少なく、再使用
が可能であることを究明した。

【００５６】したがって本実施例によれば、高圧水連通
路Ｈａ同士を超高圧水のシール性に優れたポリアセター
ル製のシール１４により水密に連通させるので、この連
通部における超高圧水のリークを防止することができる
。

【００５７】しかも、シール１４の変形が僅少であるの
で、再使用が可能であり、コスト低減を図ることができ
る。

【００５８】そして、図１に示すように第１、第２カッ
プリング３，４の接合面には微少間隙ｃを、例えば約０
．１ｍｍ以下（０＜ｃ≦０．１）に設定して当接させて
いない。

【００５９】したがって、超高圧用ロッド１の回転時の
回転力をこの微少間隙ｃで逃げることができるので、こ
れら接合面の回転によるかじり等の破損を防止できる。

【００６０】なお、第１、第２カップリング３，４同士
をねじ結合するねじ部３ｂ１　，４ｃ１　をロープねじ
により構成してもよく、これによれば着脱が容易になる
。ここでロープねじとは過去のＪＩＳ仮Ｎｏ．３２ＲＴ
Ｂで記載されたねじであり、丸ねじの一種である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本願第１の発明は、
接合部における高圧水連通路同士を、超高圧水のシール
性に優れたポリアセタール製のシールを介して連通する
ので、この連通部の高圧水のリークを防止することがで
きる。

【００６２】また、シールが着脱自在であり、しかも、
高圧水連通路同士の接合部がねじ結合であり、その着脱
が容易であるので、ボーリング現場等でシールの着脱を
簡単に行なうことができる。

【００６３】また、第２の発明は、シールが介在される
接合部の接合面間に、微少間隙を設定したので、このシ
ールのシール性を害さずに、超高圧用ロッドの回転によ
る接合面間のかじり等の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２で示す要部の縦断面図。

【図２】本発明に係る超高圧用ロッドのロッドユニット
等を示す分解正面図。

【図３】図２の一部の分解斜視図。

【図４】図２の一部の分解斜視図。

【図５】図２等で示す第１カップリングとロッド本体と
の結合状態を示す一部切欠縦断面図。

【図６】図２等で示すロッド本体と第２カップリングと
の結合状態を示す縦断面図。

【図７】図５のＶＩＩ　−ＶＩＩ　線矢視断面図。

【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図。

【図９】図５のＩＸ−ＩＸ線矢視断面図。

【図１０】図６のＸ−Ｘ線矢視断面図。

【図１１】図２等で示す第２カップリングとビットとの
結合状態を示す縦断面図。

【図１２】図１１等で示すビットの前面を示す側面図。

【符号の説明】

１　　超高圧用ロッド ２　　ロッド本体 ２ａ　　外管 ２ｂ　　内管 ３　　第１カップリング ４　　第２カップリング ５　　ロッドユニット ６　　ビット ７ａ，７ｂ　　ブッシュ ８ａ，８ｂ　　ブッシュ押え金具 １１ａ，１１ｂ　　半割りパイプ １４　　シール １４ａ　　（シール１４の）頭部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ボーリング用超高圧水を通水せしめる
   内管を外管内に内蔵して２重管に構成すると共に、この
   外管と内管との間に低圧水を通水せしめる低圧水路を形
   成して中心軸周りに回転されるロッド本体と、このロッ
   ド本体の軸方向両端部にそれぞれ接続されて前記内管内
   の高圧水路および低圧水路にそれぞれ連通する高圧、低
   圧水連通路をそれぞれ形成する一対の継手と、を具備す
   るロッドユニットと、前記継手の一方に着脱自在にねじ
   結合されて前記高、低圧水を外部に噴射するビットと、
   前記一対の継手と、これに着脱自在にねじ結合される他
   のロッドユニットの継手および前記ビットとの接合部に
   着脱自在に介在されてこれら継手およびビットの高圧水
   連通路同士を水密に接合するシールと、を有し、このシ
   ールは、ポリアセタールよりなり、前記各接合部に介在
   される算盤玉形の頭部に、前記継手および前記ビットの
   各高圧連通路内にそれぞれ挿入されるガイド筒を、一体
   に形成し、その中心軸に、前記高圧水を通す連通路を形
   成したことを特徴とする超高圧用ロッド。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のシールが介在される各
   接合部の各接合面間に、０．１ｍｍ以下の微少間隙を設
   定したことを特徴とする超高圧用ロッド。