JPH1182836A - 濁液用スイベルジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濁液用スイベルジョイントの寿命を延長す
る。 【解決手段】 筒状のケース２に回転部材１０を回転自
在に嵌入する。第１濁液通路２３を第１濁液孔２１から
回転部材１０の孔１４に接続し、第１回転シール１２ａ
と第２回転シール１２ｂでシールする。第２濁液通路３
３を第２濁液孔３１から回転部材１０の環状孔１５に接
続し、第３回転シール１２ｃと第４回転シール１２ｄで
シールする。それぞれの回転シールの反濁液孔側に清液
ポンプ４７に接続する第１清液孔４１、第２清液孔４
３、第３清液孔４５を設け、清液を圧送してそれぞれの
回転シール部を洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濁液用スイベルジ
ョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から建築物の基礎となる杭を埋設す
る作業を一台の機械で行う杭埋設機がある。この杭埋設
機には、掘削液である泥水やセメントミルク等の濁液
を、回転式掘削ロッドや埋設する杭の先端部に供給する
ためのスイベルジョイントが用いられている。このスイ
ベルジョントは、周知のように、相対回転自在な内外筒
の間に流体を流通自在とする通路を有するとともに、そ
の通路内に流体を外部に洩れないように閉じ込める回転
シールを有する構成となっている。しかしながら、この
回転シールのシール部には泥水やセメントミルクが接触
するため、シールリップ部が損傷し易く、寿命が短いと
いう問題がある。

【０００３】上記の問題点に対する対策の一例として、
特公平７−６５７０８号公報で提案のものがある。すな
わち、このシールされた流体スイベルジョントは、 ａ）共通の中央縦軸の周りで互いに相対的に回転可能で
ある第一および第二の隣接するジョイントリングであっ
て、かつ、それらの間に環状の間隙ギャップを規定して
第一および第二のジョイントリングの間で上記の相対的
回転運動を可能にし、環状のシールハウジング溝が上記
第一ジョイントリングの中で形成されて上記間隙ギャッ
プに連通する、第一および第二の隣接ジョイントリン
グ； ｂ）上記の第一ジョイントリングと上記の第二ジョイン
トリングの間にシールを提供する上記環状シールハウジ
ング溝中に位置する環状シールであって、この環状シー
ルは環状の柔軟シール部材とこの柔軟シール部材が上記
環状シールを横切って存在する流体差圧によって上記間
隙ギャップの中へ変形するのを防ぐ硬質環状の押出し防
止リングとを含み、この流体差圧が上記環状シール部材
を上記第二ジョイントリング上の隣接シール面へかたよ
らせてそれらの間に有効な流体シールを提供する、環状
シール；並びに ｃ）上記環状シール部材と上記第二ジョイントリング上
の隣接シール面との間に油の循環流を提供するための油
注入手段であって、油源および前記第一ジョイントと第
二ジョイントリングとの間に油を射出するための手段か
ら成る、油注入手段；から成るとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構成は、第一および第二のジョイントリングの間に油を
射出し、環状シール部材と第二のジョイントリング上の
隣接シール面との間に油の循環流を提供し、これにより
主として、熱とシール磨耗屑とを除去してシールの磨耗
寿命を向上させようとするものである。そのため、油を
供給する手間とコストとを必要とするとともに、特に泥
水やセメントミルクを圧送するような場合には、環状シ
ール部や泥水およびセメントミルクの通路を充分に洗浄
することが出来ず、シールリップ部に粒子が残留してシ
ールリップを損傷させ、シール寿命を短くする問題があ
る。また外部に油を散乱させる恐れもある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑み、泥水およ
びセメントミルクの通路ならびに環状シール部を充分に
洗浄でき、かつシール寿命の長い濁液用スイベルジョイ
ントを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、本発明に係る濁液用スイベルジ
ョイントの第１は、例えば図１を参照して説明すれば、
相対回転自在とされた内外筒(10,2)間で濁液を流通自在
とする濁液通路(30)と、この濁液通路(30)内の液体の濁
液通路(30)外への漏洩を防止する回転シール(12)とを内
外筒(10,2)間に有するスイベルジョイントにおいて、濁
液通路(30)内の液体の濁液通路(30)外への漏洩を防止す
る回転シール(12)の外側に清液を圧送自在とされた清液
通路(46)を有することを特徴としている。

【０００７】上記第１構成によれば、回転シール１２の
外側に清液を圧送することにより、清液が回転シール１
２を押し開いてシール面を流れ、シールリップ部および
接触面を洗浄する。したがって、回転シール１２の損傷
を阻止でき、回転シール１２を長寿命化できる。

【０００８】第２に、上記第１の濁液用スイベルジョイ
ントにおいて、清液通路(46)は、回転シール(12)に向け
て一方向開の第２チェック弁(51)を有することを特徴と
している。

【０００９】上記第２構成によれば、仮に回転シール１
２が破損し、このため回転シール１２から濁液が清液通
路４６内に漏れ込もうとしても、第２チェック弁５１が
その流れを阻止する。したがって、第２チェック弁５１
の上流側に配置された、例えば清液ポンプ等が濁液によ
って損傷するようなことが無い。

【００１０】第３に、上記第１の濁液用スイベルジョイ
ントにおいて、清液通路(46)にこの清液通路(46)から分
岐して濁液通路(30)に接続される第３通路(52)を設ける
とともに、第３通路(52)内に濁液通路(30)に向けて一方
向開の第１チェック弁(50)を有することを特徴としてい
る。

【００１１】上記第３構成によれば、清液を第３通路５
２を経由して濁液通路３０に供給することにより濁液で
汚れた濁液通路３０を洗浄できる。また第１チェック弁
５０を設けたため、濁液通路３０内を濁液が流れている
ときに濁液が清液通路４６に逆流することも阻止され
る。このため濁液が清液に混じって回転シール１２の外
側に至ることがなく、したがって、回転シール１２を長
寿命化できる。

【００１２】第４に、上記第１の濁液用スイベルジョイ
ントにおいて、清液通路(46)にこの清液通路(46)から分
岐して濁液通路(30)に接続される第３通路(52)を設ける
とともに、第３通路(52)内の路内抵抗を清液通路(46)内
の路内抵抗より大きくする手段(53)を有することを特徴
としている。

【００１３】上記第４構成によれば、清液通路４６に清
液を流したとき、清液は抵抗の少ない清液通路４６に多
く流れ、所定の圧力を保償することができる。このため
回転シール１２を充分に洗浄して回転シール１２を長寿
命化する。また清液の一部は濁液で汚れた濁液通路３０
にも供給されて濁液通路３０を同時に洗浄する。尚、第
３通路５２内の路内抵抗を清液通路４６内の路内抵抗よ
り大きくする手段５３としては、第１図では第３通路５
２内に設けた絞り部５３であるほか、そのほか例えば、
第３通路５２の内径を清液通路４６の内径より小さくし
たもの、また第３通路５２の長さを清液通路４６の長さ
より大幅に長くしたもの等としても良く、各種準備でき
る。

【００１４】第５は、第１、第２、第３又は第４記載の
濁液用スイベルジョイントは、例えば図６を参照して説
明すれば、回転式掘削ロッド(64)の上部から供給した掘
削液を回転式掘削ロッド(64)の下部から外部に放出しつ
つ回転式掘削ロッド(64)を回転させて地表から坑を掘削
し、坑の完成後に回転式掘削ロッド(64)に代えて杭を坑
内に投入し、杭の上部から供給したセメントミルクを杭
の下部から坑内に放出して杭を地中に根固めする杭埋設
機における回転式掘削ロッド(64)および杭の上部に接続
され、かつ濁液が掘削液又はセメントミルクとされたこ
とを特徴としている。

【００１５】上記第５構成は、杭埋設機に本発明の濁液
用スイベルジョイントを用いたものである。このため、
スイベルジョントでの、掘削液およびセメントミルクの
通路の洗浄や回転シール部の洗浄が充分可能となり、ス
イベルジョイントの回転シール寿命の長い杭埋設機を得
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明に係る濁
液用スイベルジョイントの実施例を図１〜図６を参照し
説明する。

【００１７】図１は２個の濁液通路を備えた第１実施例
の構成および回路を示す図である。スイベルジョイント
１の筒状のケース２の内部には軸受３ａ、３ｂを介して
筒状の回転部材１０が相対回転自在に取着されている。
尚、軸受３ａ、３ｂの間の回転部材１０の外周部には複
数個のカラー１１が順次嵌着されている。つまり、ケー
ス２の内周面と、カラー１１の外周面とが相対回転自在
とされている。ケース２の上部には第１濁液環状溝２０
およびこれに連通する第１濁液孔２１が設けられ、第１
濁液孔２１は第１濁液通路２３を介して第１濁液ポンプ
２２に接続される。第１濁液環状溝２０は回転部材１０
の中央部に設けた孔１４に連通している。他方、ケース
２の下部には第２濁液環状溝３０およびこれに連通する
第２濁液孔３１が設けられ、第２濁液孔３１は第２濁液
通路３３を介して第２濁液ポンプ３２に接続される。第
２濁液環状溝３０は回転部材１０に設けられた環状孔１
５に連通している。ケース２の第１濁液環状溝２０の上
側の回転接触面には第１回転シール１２ａがそのシール
リップ１３を第１濁液環状溝２０側に向けて配設され、
下側の回転接触面には第２回転シール１２ｂがそのシー
ルリップ１３を同じく第１濁液環状溝２０側に向けて配
設されいる。また、第２濁液環状溝３０の上側の回転接
触面には第３回転シール１２ｃがそのシールリップ１３
を第２濁液環状溝３０側に向けて配設され、下側の回転
接触面には第４回転シール１２ｄがそのシールリップ１
３を同じく第２濁液環状溝３０側に向けて配設されてい
る。

【００１８】ケース２の第１回転シール１２ａの上方に
は第１清液環状溝４０およびこれに連通する第１清液孔
４１が設けられ、その上方には上側回転シール１６ａが
そのシールリップを第１清液環状溝４０側に向けて配設
されている。ケース２の第２回転シール１２ｂと第３回
転シール１２ｃとの間には第２清液環状溝４２およびこ
れに連通する第２清液孔４３が設けられている。そして
ケース２の第４回転シール１２ｄの下方には第３清液環
状溝４４およびこれに連通する第３清液孔４５が設けら
れ、その下方には下側回転シール１６ｂがそのシールリ
ップを第３清液環状溝４４側に向けて配設されている。
尚、第１〜第４回転シール１２ａ〜１２ｄを総称すると
きは、回転シール１２とする。

【００１９】第１〜第３清液孔４１、４３、４５は清液
通路４６を介して清液ポンプ４７に接続し、清液通路４
６上には第１〜第３清液孔４１、４３、４５に向けて一
方向開の第２チェック弁５１を介装している。清液ポン
プ４７と第２チェック弁５１との間には、分岐して第２
濁液通路３３に接続される第３通路５２が設けられる。
第３通路５２には第２濁液通路３３に向けて一方向開の
第１チェック弁５０を有するとともに、第１チェック弁
５０と第２濁液通路３３との間の第３通路５２には絞り
部５３を有する。この絞り部５３によって第３通路５２
の路内抵抗は清液通路４６の路内抵抗より大きくなって
いる。

【００２０】次に作動について説明する。濁液を供給す
るときは、第１濁液ポンプ２２および／又は第２濁液ポ
ンプ３２を駆動する。このとき清液ポンプ４７は停止し
ている。第１濁液ポンプ２２から吐出された濁液は、第
１濁液通路２３を経て第１濁液孔２１に入り、回転部材
１０に設けられた孔１４を経て所定の箇所に圧送され
る。このとき、ケース２とカラー１１との隙間に入った
濁液は第１、第２回転シール１２ａ、１２ｂにより外部
への漏洩を防止される。したがって、ケース２と、回転
部材１０およびカラー１１とが相対回転したときでも、
濁液が外部に洩れることなく圧送される。第２濁液ポン
プ３２から吐出された濁液は、第２濁液通路３３を経て
第２濁液孔３１に入り、回転部材１０に設けられた環状
孔１５を経て所定の箇所に圧送される。このとき、濁液
の外部への漏洩は、第３、第４回転シール１２ｃ、１２
ｄにより防止される。

【００２１】濁液供給作業が完了すると、スイベルジョ
イントの洗浄を行う。洗浄作業時には、第１、第２濁液
ポンプ２２、３２を停止し、清液ポンプ４７を駆動す
る。清液ポンプ４７から吐出された清液は、第２チェッ
ク弁５１を開いて清液通路４６を通り、第１〜第３清液
孔４１、４３、４５に入る。同時に清液ポンプ４７から
吐出された清液は、第１チェック弁５０を開いて第３通
路５２を通り、第２濁液通路３３、第２濁液孔３１を洗
浄し、環状孔１５から吐出される。このとき、第３通路
５２には絞り部５３が有るため、所定量の清液が所定圧
力で清液通路４６に流れ、一部が第２濁液通路３３に流
れ込むこととなる。

【００２２】清液通路４６から第１〜第３清液穴４１、
４３、４５に圧送された清液は、図２に示すように、各
回転シール１２のそれぞれのシールリップ１３を含むシ
ール部を洗浄する。すなわち、第１清液孔４１に圧送さ
れた清液は、第１清液環状溝４０を全周に渡って巡りつ
つ、細い矢印のように、第１回転シール１２ａを背面か
ら押し開いてカラー１１と第１回転シール１２ａとの接
触面を流れ、第１回転シール１２ａのシールリップ１３
に滞留していた濁液の粒子を第１濁液環状溝２０内に押
し流してシール面を清浄する。第１清液孔４１の上方に
向かう清液は、上側回転シール１６ａによって流れを阻
止される。第２清液孔４３に圧送された清液は、第２清
液環状溝４２を全周に渡って巡りつつ、細い矢印のよう
に、第２、第３回転シール１２ｂ、１２ｃを背面から押
し開いてカラー１１と第２、第３回転シール１２ｂ、１
２ｃとの接触面を流れ、第２、第３回転シール１２ｂ、
１２ｃのそれぞれのシールリップ１３に滞留していた濁
液の粒子を第１、第２濁液環状溝２０、３０内に押し流
してシール面を清浄する。第３清液穴４５に圧送された
清液は、第３清液環状溝４４を全周に渡って巡りつつ、
細い矢印のように、第４回転シール１２ｄを背面から押
し開いてカラー１１と第４回転シール１２ｄとの接触面
を流れ、第４回転シール１２ｄのシールリップ１３に滞
留していた濁液の粒子を第２濁液環状溝３０内に押し流
してシール面を清浄する。第３清液孔４５の下方に向か
う清液は、下側回転シール１６ｂによって流れを阻止さ
れる。以上のように回転シール１２のシール部および濁
液回路が充分に洗浄される。このため回転シール１２の
寿命を大幅に向上できる。

【００２３】図３は第２実施例の構成および回路を示す
図である。清液ポンプ４７の吐出側に設けた開閉弁５４
以外の構成および機能は第１実施例と同一なので説明は
省略し、異なる部分のみ説明する。清液ポンプ４７の吐
出側には開閉弁５４が設けてある。この開閉弁５４は閉
位置Ａと開位置Ｂを備えており、洗浄時には開位置Ｂと
し、濁液圧送時には閉位置Ａとし、この開閉により清液
ポンプ４７の駆動・停止を行うことなく、清液の圧送又
は停止自在としてある。

【００２４】図４は第３実施例の構成及び回路を示す図
面である。清液ポンプ４７の吐出側に設けた切換弁５５
および取り除いた絞り部５３以外の構成および機能は第
１実施例と同一なので説明は省略し、異なる部分のみ説
明する。清液ポンプ４７と、第１チェック弁５と第２チ
ェック弁５１との間には、切換弁５５が介装されてい
る。切換弁５５は位置Ｒ、Ｎ、Ｌを有する。位置Ｒは清
液ポンプ４７と精液通路４６とを連通させ、位置Ｌは清
液ポンプ４７と第３通路５２とを連通させ、位置Ｎは清
液ポンプ４７と、清液通路４６および第３通路５２との
連通を遮断する。尚、上記の通り、第３通路５２は絞り
部５３を有うさない。すなわち、洗浄作業時は位置Ｒで
回転シールを洗浄でき、位置Ｌに切り換えることにより
第２濁液通路３３を洗浄できる。したがって、回転シー
ル部洗浄時にも、濁液通路洗浄時にも清液をそれぞれ高
圧で圧送することができ、両者を確実に洗浄できる。ま
たこの切換弁５５によれば、第１、第２実施例における
絞り部５３が不要となる。従って上記の通り、第３実施
例では第３通路５２に絞り部５３を有していない。

【００２５】図５は第４実施例であり、図４に示した第
３実施例の切換弁５５を電磁式切換弁５６に置き換える
とともに、電磁切換弁５６の作動をコントローラ５７に
よって制御する構成とした。洗浄時は例えば、位置Ｒと
位置Ｌとを交互に自動切換えすることにより、夫々に対
して高圧洗浄を行える。また施工条件に合わせ、例えば
濁液を流した後、直ちに所定時間のみ自動洗浄させるこ
と等、自在なタイムスケジュールで自動洗浄が可能とな
る。

【００２６】図６は、上記実施例を装着した、建設物の
基礎となる杭を地中に埋設する杭埋設機の回転掘削装置
６０の部分断面図である。モータ６１（例えば油圧モー
タ６１）により駆動されるピニオン６２はギヤ６３を介
して回転部材１０を回転駆動する。回転部材１０の上端
部には相対回転自在にケース２が外嵌される。つまり回
転部材１０の上端部と、ケース２とがスイベルジョイン
ト１の要素となる。そしてこのスイベルジョイント１
は、第１、第２濁液通路２３、３３および清液通路４６
と接続されている。そして、第１濁液通路２３には高圧
の掘削液である泥水が供給され、第２濁液通路３３には
セメントミルク又は低圧の掘削液である泥水が供給さ
れ、清液通路４６には洗浄液である清水が供給される。

【００２７】杭埋設作業は先ず、回転部材１０の下端部
に接続した回転式掘削ロッド６４を回転駆動させつつ、
スイベルジョイント１を介して回転式掘削ロッド６４の
下端部から低圧の泥水を放出して先端部のカッタ（図示
せず）で地表に坑を掘削する。次いでスイベルジョイン
ト１を介して回転式掘削ロッド６４の下端部側面から高
圧の泥水を放出しつつ坑の底部のみを広くする。尚、こ
れら坑に投入された泥水は、別途準備したバキュウムに
よって坑外に吸引される。坑が完成した後、回転式掘削
ロッド６４に代えて回転部材１０の下端部に杭（図示せ
ず）を連結し、この杭を坑内に投入して杭の上端からス
イベルジョイント１を介してセメントミルクを圧送し、
セメントミルクを杭の下部から坑内に放出して杭を地中
に根固めする。この杭埋設作業が完了した後、清液通路
４６から清水を圧送して前述のようにスイベルジョイン
ト１の濁液通路および回転シール部を洗浄する。これに
より回転シールの寿命の長い杭埋設機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成断面図および流体回路図であ
る。

【図２】第１実施例の回転シール洗浄の説明図である。

【図３】第２実施例の構成断面図および流体回路図であ
る。

【図４】第３実施例の構成断面図および流体回路図であ
る。

【図５】第４実施例の流体回路図である。

【図６】実施例を用いた杭埋設機の回転掘削装置の部分
断面図である。

【符号の説明】

１…スイベルジョイント、２…ケース、１０…回転部
材、１１…カラー、１２ａ…第１回転シール、１２ｂ…
第２回転シール、１２ｃ…第３回転シール、１２ｄ…第
４回転シール、１３…シールリップ、１４…孔、１５…
環状孔、１６ａ…上側回転シール、１６ｂ…下側回転シ
ール、２０…第１濁液環状溝、２１…第１濁液孔、２２
…第１濁液ポンプ、２３…第１濁液通路、３０…第２濁
液環状溝、３１…第２濁液孔、３２…第２濁液ポンプ、
３３…第２濁液通路、４０…第１清液環状溝、４１…第
１清液孔、４２…第２清液環状溝、４３…第２清液孔、
４４…第３清液環状溝、４５…第３清液孔、４６…清液
通路、４７…清液ポンプ、５０…第１チェック弁、５１
…第２チェック弁、５２…第３通路、５３…絞り部、５
４…開閉弁、５５…切換弁、５６…電磁式切換弁、５７
…コントローラ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転自在とされた内外筒間で濁液を
   流通自在とする濁液通路と、この濁液通路内の液体の濁
   液通路外への漏洩を防止する回転シールとを内外筒間に
   有するスイベルジョイントにおいて、濁液通路内の液体
   の濁液通路外への漏洩を防止する回転シール(12)の外側
   に清液を圧送自在とされた清液通路(46)を有することを
   特徴とする濁液用スイベルジョイント。
2. 【請求項２】 清液通路(46)は、回転シール(12)に向け
   て一方向開の第２チェック弁(51)を有することを特徴と
   する請求項１記載の濁液用スイベルジョイント。
3. 【請求項３】 請求項１記載の濁液用スイベルジョイン
   トにおいて、清液通路(46)にこの清液通路(46)から分岐
   して濁液通路(30)に接続される第３通路(52)を設けると
   ともに、第３通路(52)内に濁液通路(30)に向けて一方向
   開の第１チェック弁(50)を有することを特徴とする濁液
   用スイベルジョイント。
4. 【請求項４】 請求項１記載の濁液用スイベルジョイン
   トにおいて、清液通路(46)にこの清液通路(46)から分岐
   して濁液通路(30)に接続される第３通路(52)を設けると
   ともに、第３通路(52)内の路内抵抗を清液通路(46)内の
   路内抵抗より大きくする手段(53)を有することを特徴と
   する濁液用スイベルジョイント。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の濁液用ス
   イベルジョイントは、回転式掘削ロッド(64)の上部から
   供給した掘削液を回転式掘削ロッド(64)の下部から外部
   に放出しつつ回転式掘削ロッド(64)を回転させて地表か
   ら坑を掘削し、坑の完成後に回転式掘削ロッド(64)に代
   えて杭を坑内に投入し、杭の上部から供給したセメント
   ミルクを杭の下部から坑内に放出して杭を地中に根固め
   する杭埋設機における回転式掘削ロッド(64)および杭の
   上部に接続され、かつ濁液が掘削液又はセメントミルク
   とされたことを特徴とする濁液用スイベルジョイント。