JP4157957B2 - ロックボルト加圧・膨張用シールヘッド - Google Patents
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例えば特許文献1にみられるように、長手方向に膨張用凹部を有し、先端部が閉じられ、後端部に加圧流体圧入用スリーブが被せられた鋼管製のロックボルトを岩盤に設けた孔内に挿入し、スリーブの側面に穿った加圧流体圧入孔から加圧流体を圧入し、鋼管を加圧・膨張させて孔と密着させることによって岩盤や地盤を鋼管で固結しようとするものである。
そして、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させるための装置に関しても特許文献1の他に種々のものが提案され、使用されている。
加圧流体圧入用スリーブ22に設けられる加圧流体圧入孔23は、通常、ドリル等で穿設される。ドリルで孔を穿つと、生成した切削バリが残ったままとなることがある。
そして、上記のようなロックボルト加圧・膨張用シールヘッドの環状シールパッキン用素材には、通常比較的軟質の弾性材料であるウレタンゴムが使用されている。
疵が付いたシールパッキンはシール能が低下するので、交換を頻繁に行わざるを得なくなる。特に環状シールパッキンとして軟質のウレタンゴムを使用すると、このウレタンゴム自身は疵が付くと破断しやすくなる。このため、岩盤補強作業の途中でシールパッキンの交換を行わざるを得ないこともある。
さらに、環状シールパッキンを高圧でスリーブ表面に押付けようとするとき、パッキン自身が軟質であるとシールヘッドとスリーブ間の隙間にパッキンがはみ出して損傷することがある。さらにまた、ロックボルトの加圧・膨張操作が終了し、内圧がかかった状態でスリーブからシールヘッドを抜き取ろうとするとき、環状シールパッキンの表面が軟らかいとロックボルト内の残圧によって高圧水のパッキン内面への噴出し現象を起こし損傷することがある。
まず、シールヘッドの具体的構造を、図2を用いて説明する。
シールヘッド1を構成する円筒状ハウジング6は、先端にスリーブ挿入口2、後端にストッパー部3が設けられている。内面はストッパー部3に近い小径部4とスリーブ挿入口2につながる大径部5からなっている。この円筒状ハウジング6には、後端ストッパー部3に近接する小径部4に環状凹部7が設けられスリーブ保持用環状パッキン8が嵌め込まれていることが好ましい。この環状パッキン8の内径をスリーブ22の外径よりわずかに小さくすれば、内部に挿し込まれたスリーブ22はパッキンで保持される。したがって、例えばトンネルのクラウン部削孔に挿入されたロックボルト21のスリーブ22に取り付けた場合であっても、シールヘッド1が自重で抜け落ちるようなことはない。
ストッパー部側環状シールパッキン9及びスリーブ挿入口側環状シールパッキン10の外周面には、その表面に加圧流体を受けたとき当該環状シールパッキン自体を内側に押圧するための環状窪み14が形成されており、アダプターリング11の内周面には加圧流体を効率的に分散させるための環状窪み13が形成されている。
上記図2に示す態様では、シールヘッド1とスリーブ22はスリーブ保持用環状パッキン8で固定されることになるが、両者の固定を、スリーブ保持用環状パッキン8はなく、シール用の環状パッキンで行うことも可能である。その態様について説明する。
環状シールパッキンの内径を、スリーブが挿し込まれる方向の奥の方に向かって徐々に傾斜させて小さくすると、スリーブを挿入しやすいとともに抜け難くなる。また、パッキン断面を山型にすると、パッキンをどちらの方向にも挿入できる。
ストッパー部側環状シールパッキン9とスリーブ保持用環状パッキン8の両者の作用で、挿入されたスリーブを保持する態様を採用してもよいことは、勿論である。
スリーブとして外径40〜50mm程度のものが使用されているので、ハウジング6はそのスリーブを受け入れられる程度の内径を有し、長さ60〜70mm程度あれば十分である。そして、スリーブ保持用環状パッキン8が嵌め込まれる環状凹部7の深さは、保持用パッキンの硬さ、横幅にもよるが、数mm程度で十分である。保持用パッキンとしては、硬さがショアーA硬度で70〜90度程度のニトリルゴムやウレタンゴムを使用することが好ましい。スリーブ保持用環状パッキン8の内径も、保持用パッキンの硬さ、横幅によっても変わるが、スリーブ外径に対してわずかに小さくした程度で十分である。幅も数mm程度で十分である。
ストッパー部側環状シールパッキン9にスリーブ保持機能を持たせるためには、その最小部内径はスリーブ外径に対してわずかに小さくした程度で十分である。
アダプターリング11の材質も、円筒状ハウジング6と同質のものが使用される。
スリーブ挿入口側環状シールパッキン10の外側をストッパー部側環状シールパッキン9と同材質のニトリルゴムやウレタンゴムからなる外側リング状部材10−1で構成する。そしてその内側に、ニトリルゴムやウレタンゴムよりも硬質のテフロン(登録商標)材または強化繊維を含有させることによって硬度を高めたニトリルゴム,ウレタンゴムからなる内側リング状部材10−2を嵌め込んだ2層構造とする。嵌め込み構造のずれ防止のために、外側リング状部材の内面に凹部を、内側リング状部材の外面に凸部を設け、両者を嵌め合わせた構造10−3とすることが好ましい。
図1に示した通り、膨張用の凹みが形成され、先端部が閉じられ、後端部に加圧流体圧入用スリーブ22が被せられたロックボルト21のスリーブ22に本発明ロックボルト加圧・膨張用シールヘッド24を嵌め合わせる。
スリーブがスリーブ保持用環状パッキン又は/及びストッパー部側環状シールパッキンに抗するように挿し込まれる態様となって、スリーブ22はシールヘッド24内に保持される。したがって、例えばトンネルのクラウン部に穿たれた穴に挿入されたロックボルトに当該シールヘッドを嵌着させた場合であっても、シールヘッド24がスリーブ22から自重で落下するようなことはない。スリーブ保持用環状パッキン又は/及びストッパー部側環状シールパッキンのサイズ,材質は、シールヘッド24内へのスリーブ22の着脱が人力で容易に行える範囲の着脱力になるように調整・設定することが好ましい。
また、スリーブ挿入口側環状シールパッキンの内面は、比較的硬質な材料で構成されているため、スリーブ22に穿設されている加圧流体圧入孔23に切削バリが残存していても、疵がつき難い。
圧入された加圧流体は、円筒状ハウジング6内のアダプターリング11外周面に導かれる。アダプターリング11には内側に連通する流体流通孔16は1〜2個しか設けられていないので、加圧流体は流体流通孔16に達する前に2つの環状シールパッキン、すなわちストッパー部側環状シールパッキン9とスリーブ挿入口側環状シールパッキン10の外周表面に設けられた押圧用窪み14に作用し、2つの環状シールパッキンを内方に移動、すなわちスリーブに押し付ける。スリーブ挿入口側環状シールパッキン10の内側に硬質のテフロン(登録商標)材があっても、その外側の軟質のウレタンによって、テフロン(登録商標)材を変形させ、内側に押圧する形態となるので、シール作用上では全く問題はない。環状シールパッキンを効かせてシールヘッド24内面とスリーブ22外面を密閉する。その後加圧流体は、アダプターリング11に穿たれた流体流通孔16を経由し、アダプターリング11内周の環状窪み13とスリーブの貫通孔、すなわち加圧流体圧入孔23を通ってロックボルト内に圧入され、ロックボルト21を膨張させる。
このため、ロックボルト加圧・膨張用シールヘッドを長時間にわたって連続的に使用でき、岩盤補強作業の途中でシールパッキンの交換を行う必要もないので、岩盤補強作業が極めて効率的に行えるようになる。
4:小径部 5:大径部 6:円筒状ハウジング 7:管状凹部
8:スリーブ保持用環状パッキン 9:ストッパー部側環状シールパッキン
10:スリーブ挿入口側環状シールパッキン 11:アダプターリング
12:ガイドリング 13:環状窪み 14:シールパッキン押圧用窪み 15:流体流入口 16:流体流通孔 17:ガイドリングシール用パッキン 18:口金装着用雌ネジ部
21:ロックボルト 22:スリーブ 23:加圧流体圧入孔
24:シールヘッド
Claims (2)
- 円筒状ハウジング(6)内に、ストッパー部側環状シールパッキン(9),スリーブ挿入口側環状シールパッキン(10)及びその間に配置されたアダプターリング(11)を嵌め込んだロックボルト加圧・膨張用シールヘッドにおいて、スリーブ挿入口側環状シールパッキン(10)が、その外側を構成する軟質弾性材料からなる外側リング状部材と、その内側に嵌め込まれ、外側の軟質弾性材料よりも硬質な弾性材料からなる内側リング状部材とからなる2層構造を有することを特徴とするロックボルト加圧・膨張用シールヘッド。
- 円筒状ハウジング(6)が、先端にスリーブ挿入口(2)、後端にストッパー部(3)を有し、後端のストッパー部につながる小径部(4)と、先端のスリーブ挿入口につながる大径部(5)を有するとともに、前記大径部(5)に挿入されたストッパー部側環状シールパッキン(9)、スリーブ挿入口側環状シールパッキン(10)及びその間に配置されたアダプターリング(11)と、前記スリーブ挿入口(2)から嵌入され前記ストッパー部側環状シールパッキン(9)、スリーブ挿入口側環状シールパッキン(10)及びアダプターリング(11)の軸方向の移動を規制するガイドリング(12)を備え、前記ストッパー部側環状シールパッキン(9)の内径が挿入されるスリーブの外径よりもわずかに小さくされ、さらに前記アダプターリング(11)内面の軸方向中央に環状窪み(13)が形成されるとともに、前記ストッパー部側環状シールパッキン(9)及びスリーブ挿入口側環状シールパッキン(10)の外面の軸方向中央にシールパッキン押圧用窪み(14)が形成され、しかも前記円筒状ハウジング(6)のアダプターリング(11)対応箇所に流体流入口(15)を貫通させ、前記アダプターリング(11)に流体流通孔(16)を貫通させた形状を有する請求項1に記載のロックボルト加圧・膨張用シールヘッド。
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