JP2006205114A - Electrode for device for discharge crushing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放電破砕装置の電極に関し、構造が簡単で、製作も容易であり、放電を生じさせやすい構造の電極に関する。 The present invention relates to an electrode for an electric discharge crusher, and relates to an electrode having a structure that is simple and easy to manufacture, and that easily causes discharge.
岩石やコンクリート等の破壊対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている(特許文献1,2)。これは、図7に示すように、破壊対象物60に予め電解液充填孔61を形成し、この電解液充填孔61内に水等の電解液63を充填してこの電解液63中に放電破砕装置50Aの電極70を挿入し、電極70に大電流パルスを印加して放電を行なわせる。この放電エネルギーにより電解液63がプラズマ化して圧力波を発生するので、この圧力波で電解液充填孔61の周囲を破砕することで、破壊対象物60を破砕する。放電破砕装置50Aは、大容量(例えば約500kJ)のコンデンサ82及びスイッチ83,84を備えた回路で構成されたパルスパワー源80と、コンデンサ82の一方の極82aに接続されるとともにコンデンサ82の他方の極82bにスイッチ83を介して接続された発電機等の電源部81と、コンデンサ82の一方の極82aに接続された一方の電極とコンデンサ82の他方の極82bにスイッチ84を介して接続された他方の電極とこれら一方の電極と他方の電極とを絶縁する絶縁体とで形成された電極70とを備える。パルスパワー源80と電極70とは同軸ケーブル71及びコネクタ部72を介して接続される。図示しないが、パルスパワー源80の回路は接地(アース)されている。
図7,図8に示すように、電極70は、一方の電極を構成する内部導体軸73と内部導体軸73の外周囲を被覆する筒状絶縁体74と筒状絶縁体74の外周囲に設けられて他方の電極を構成する外部導体75とで同軸状に形成される。外部導体75は、内部導体軸73の軸に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の外部導体構成体76により形成される。筒状絶縁体74の先端74tより突出して露出する内部導体軸73の先端部73tとこの先端部73tに最も近い外部導体構成体76の先端部76tとで放電を生じさせる先端側放電ギャップ77が形成され、対向する外部導体構成体76の端部76sと端部76sとで放電を生じさせる中間側放電ギャップ78が形成される。中間側放電ギャップ78は複数形成される。
スイッチ84及びスイッチ83の非導通の状態で、破壊対象物60の電解液充填孔61内の電解液63中に電極70を挿入した後に、スイッチ83を導通してコンデンサ82に電源部81からの電荷を蓄積させる。そして、スイッチ84を導通して、コンデンサ82に蓄えられた電荷を電極70に印加すると、先端側放電ギャップ77で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液63がプラズマ化して圧力波を発生する。同様に、複数の中間側放電ギャップ78で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液63がプラズマ化して圧力波を発生する。これら圧力波により破壊対象物60が破砕する。
An electric discharge crushing method using an electric discharge crushing device to crush destruction objects such as rocks and concrete is known (
As shown in FIGS. 7 and 8, the
After the
また、銅等の導電体を絶縁体で被覆した単芯絶縁電線を2本用いて、これら2本の単芯絶縁導線を互いに撚り合わせてこれら2本の単芯絶縁導線を強化繊維テープ等の固定部材で固定し、一方の単芯絶縁電線を複数箇所で切断し、切断面と切断面とで放電ギャップを形成した電極も知られている(特許文献3)。 Also, using two single-core insulated wires coated with a conductor such as copper with an insulator, these two single-core insulated conductors are twisted together and the two single-core insulated conductors are reinforced fiber tape or the like. There is also known an electrode that is fixed by a fixing member, one single-core insulated wire is cut at a plurality of locations, and a discharge gap is formed between the cut surface and the cut surface (Patent Document 3).
しかしながら特許文献1,2に示された同軸状の電極は、構造が複雑で、コストが高くなり、経済的に不利である。また、特許文献3の図14に示された電極は、2本の単芯絶縁導線を互いに撚り合わせて作成されたので耐久性に劣る。この耐久性を向上させるために特許文献3の図2に示されたようなストランド構成の電極(複数の単芯絶縁導線を撚り合わせた束により形成された電極)も、構造が複雑になり、コストが高くなって、経済的に不利である。また、上記各電極は構造が複雑なため、製作にも手間がかかる。また、上記各電極においては、最初の放電を生じさせるための電極の先端の放電ギャップを形成する導体の端面が互いに対向していないので、放電を生じさせにくい。
発明が解決しようとする課題は、従来の放電破砕装置の電極は、構造が複雑で、経済的に不利であり、製作にも手間がかかり、また、放電を生じさせにくいという点である。 The problem to be solved by the invention is that the electrode of the conventional electric discharge crushing apparatus has a complicated structure, is economically disadvantageous, takes time to manufacture, and does not easily cause discharge.
本発明は、破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の両端が絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことを特徴とする。また、破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことも特徴とする。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において接近した位置で絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持されたことや、絶縁保持部材と絶縁保持部材との間の導体棒の1箇所以下が切断されて絶縁保持部材と絶縁保持部材との間に1以下の放電ギャップが形成されたことや、絶縁保持部材が導体棒の一端側と他端側とに着脱可能に形成されたことや、互いに対向する切断面の端面が尖った形状に形成されたことや、放電ギャップを収納するとともに電解液が充填されるカートリッジを備えたことも特徴とする。
The present invention is a discharge crushing in which a pressure wave is generated by applying discharge energy to an electrolytic solution provided on the inner side of an object to be destroyed through an electrode to generate a pressure wave and crushing the object to be destroyed by the pressure wave. In the electrode of the device, one end of the conductor rod is bent in the direction of the other end of the conductor rod, both ends of the conductor rod are held insulated from each other by the insulating holding member, and the conductor rod is cut and cut from this cut surface It is characterized in that a discharge gap is formed so as to face the surface and generate a discharge. In addition, a discharge crushing device that generates a pressure wave by applying discharge energy to an electrolytic solution provided inside an object to be destroyed through an electrode to convert the electrolyte into plasma and crushing the object to be destroyed with the pressure wave In the electrode, one end of the conductor rod is bent in the direction of the other end of the conductor rod, and the one end side and the other end side of the conductor rod are insulated at a plurality of locations spaced along the extending direction of the conductor rod. It is also characterized in that a discharge gap is formed which is held in an insulated state by the holding member, and the conductor bar is cut to cause discharge by causing the cut surface and the cut surface to face each other.
The one end side and the other end side of the conductor bar are held in an insulated state by the insulating holding member at positions close to each other at a plurality of positions spaced along the extending direction of the conductor bar, or the
本発明によれば、1本の導体棒で電極を形成できて、耐久性を備え、構造を簡単とでき、電極の作成も容易とできる。また、切断面同士を対向させた放電ギャップを備えるので、放電を生じさせやすくなり、放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる。また、絶縁保持部材により導体棒の形状維持効果を高めることができ、放電ギャップの精度も保てる電極が得られる。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持された構成としたので、導体棒の形状維持効果、放電ギャップの精度、電極の耐久性をさらに向上できる。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において接近した位置で絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持された構造としたので、導体棒の形状維持効果、放電ギャップの精度、電極の耐久性をさらに向上できる。
絶縁保持部材と絶縁保持部材との間の導体棒の1箇所以下が切断されて絶縁保持部材と絶縁保持部材との間に1以下の放電ギャップが形成された構成としたことで、導体棒の形状維持効果と放電ギャップの数との調和、即ち、導体棒の形状維持効果を向上でき、しかも、放電箇所を多くできて放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる電極を提供できる。
絶縁保持部材として、導体棒の一端側と他端側とに着脱可能に形成されたものを用いることで、電極の製作を容易にできる。
互いに対向する切断面の端面を尖った形状に形成することで、尖った形状に形成された端面での電界が大きくなり、放電を生じさせやすくなるので、放電効率を向上させることができる。
放電ギャップを収納するとともに電解液が充填されるカートリッジを備えたので、破壊対象物の電解液充填孔内に電解液を保留できない場合にでも対応できる電極を得ることができる。
According to the present invention, an electrode can be formed with a single conductor rod, which is durable, can have a simple structure, and can be easily produced. Moreover, since the discharge gap with the cut surfaces facing each other is provided, it becomes easy to generate a discharge, and the efficiency of the crushing operation by the discharge crushing apparatus can be improved. In addition, the insulating holding member can increase the effect of maintaining the shape of the conductor rod, and an electrode that can maintain the accuracy of the discharge gap can be obtained.
Since the one end side and the other end side of the conductor rod are held in an insulated state by the insulating holding member at a plurality of locations spaced along the extending direction of the conductor rod, the shape of the conductor rod is maintained. The effect, the accuracy of the discharge gap, and the durability of the electrode can be further improved.
Since the structure is such that one end side and the other end side of the conductor rod are held in an insulated state by the insulating holding member at positions close to each other at a plurality of positions spaced apart along the extending direction of the conductor rod. The rod shape maintaining effect, the accuracy of the discharge gap, and the durability of the electrode can be further improved.
By having a configuration in which one or less portions of the conductor rod between the insulating holding member and the insulating holding member are cut to form a discharge gap of 1 or less between the insulating holding member and the insulating holding member, It is possible to provide an electrode capable of improving the harmony between the shape maintaining effect and the number of discharge gaps, that is, the shape maintaining effect of the conductor rod, and increasing the discharge location and improving the efficiency of the crushing operation by the discharge crushing apparatus.
By using an insulating holding member that is detachably formed on one end side and the other end side of the conductor rod, the electrode can be easily manufactured.
By forming the end surfaces of the cut surfaces facing each other in a sharp shape, the electric field at the end surfaces formed in the sharp shape is increased and discharge is easily generated, so that the discharge efficiency can be improved.
Since the cartridge that accommodates the discharge gap and is filled with the electrolytic solution is provided, an electrode that can be used even when the electrolytic solution cannot be retained in the electrolytic solution filling hole of the object to be destroyed can be obtained.
実施形態1
図1は実施形態1による放電破砕装置を示し、図2は放電破砕装置の電極を形成する導体棒の構造を示し、図3は絶縁保持部材の一例の断面を示す。尚、図7と同一又は相当部分は同一符号を付す。
FIG. 1 shows a discharge crushing apparatus according to
実施形態1の放電破砕装置の電極1は、図2のように、1本の導体棒2が中間点3を境として折曲されて形成される。導体棒2としては、例えば鉄,銅,貴金属,合金等で直径5mm程度に形成されたワイヤを用いる。即ち、1本の導体棒2を中間点3を基準として導体棒2の一端4を導体棒2の他端5の方向に折り返し、中間点3の折曲部位6を境とした導体棒2の一端側40と他端側50とを複数の箇所で交差させる。複数の交差点7において導体棒2の一端側40と他端側50とが絶縁保持部材8により互いに絶縁保持される。そして、導体棒2の一端側40(あるいは他端側50)が複数箇所で切断され、切断面9と切断面9とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップ10が複数形成されたものである。放電ギャップ10は数mm程度に設定される。図1では、電極1の先端となる折曲部位6とこの折曲部位6に最も近い位置に設けられた絶縁保持部材8aとの間、電極1の先端から2番目の絶縁保持部材8bと3番目の絶縁保持部材8cとの間、電極1の先端から4番目の絶縁保持部材8dと5番目の絶縁保持部材8eとの間の計3箇所において、導体棒2の一端側40が切断された電極1を示している。この場合、絶縁保持部材8,8間のすべての箇所において放電ギャップ10を形成せず、絶縁保持部材8,8間において1つ飛び毎に放電ギャップ10を形成しているので、導体棒2の形状維持効果を高めることができ、放電ギャップ10の精度を維持できる高精度の電極1を提供でき、また、放電ギャップ10を複数備えるので、放電箇所を多くでき、放電エネルギーを増加させることができて、圧力波による破砕力を向上できる。
The
尚、絶縁保持部材8,8間のすべての箇所において放電ギャップ10を形成すれば、放電ギャップ10の数をさらに増やすことができて、放電箇所を多くでき、放電エネルギーを増加させることができて、圧力波による破砕力を向上できる。即ち、絶縁保持部材8,8間のすべての箇所において設けられる放電ギャップ10が1以下であれば、導体棒2と絶縁保持部材8とによる導体棒2の形状維持効果を達成でき、実用に耐え得る電極1を得ることができる。絶縁保持部材8,8間のすべての箇所において放電ギャップ10を1つずつ設ける場合は、導体棒2の一端側40のみ、あるいは、他端側50のみに設けるようにすれば、導体棒2と絶縁保持部材8とによる導体棒2の形状維持効果を向上できる。
If the
絶縁保持部材8は例えばゴムやプラスチック等で図3のような形状に形成されたものである。即ち、絶縁保持部材8は、交差点7の導体棒2の一端側40と他端側50とに着脱可能に形成されたものであり、具体的には、開口部21,22と開口部21,22を介して導体棒2の一端側40と他端側50とを別々に取り込んで挟持する挟持部23,24とを備えた保持部25と、保持部25の開口部21,22を塞ぐキャップ26とを備える。絶縁保持部材8の交差点7への取付の際には、交差点7の導体棒2の一端側40と他端側50とを保持部25の開口部21,22を介してそれぞれ挟持部23,24に取込んで一端側40及び他端側50の外周を挟持部23,24で挟み込んでこれらを互いに絶縁状態に保持する。そして、キャップ26の係止片27を開口部21,22の外縁周りに設けられた係止部28に係止して開口部21,22を塞ぐ。以上により、複数の交差点7において導体棒2の一端側40と他端側50とを着脱の容易な絶縁保持部材8で簡単に絶縁保持できるので、電極1を簡単に作成できる。また、複数の交差点7において導体棒2の一端側40と他端側50とを絶縁保持部材8で保持しているので、電極1の形状を維持でき、放電ギャップ10の精度を保てる。
The insulating holding
尚、交差点7の導体棒2の一端側40と他端側50とを絶縁接着剤で絶縁接着保持してもよい。
Note that the one
電極1の後端、即ち、導体棒2の一端4と他端5は、互いに電気的に絶縁状態に電極側コネクタ11に接続され、かつ、機械的に電極側コネクタ11により保持される。従って、電極側コネクタ11により導体棒2の形状維持効果が向上する。この電極側コネクタ11に着脱可能に接続される接続コネクタ12にはパルスパワー源80からの負極線13及び正極線14が接続される。従って、電極側コネクタ11と接続コネクタ12とを接続することで、例えば、導体棒2の一端4が負極線13に接続され、導体棒2の他端5が正極線14に接続される。負極線13と正極線14は同軸ケーブルで形成してもよい。パルスパワー源80には電源ケーブル15を介して電源部81が接続される。
The rear end of the
電極1を破壊対象物60の電解液充填孔61内に充填された電解液63中に挿入し、パルスパワー源80を操作して電極1に大電流パルスを印加すると、複数の放電ギャップ10で放電を生じ、放電エネルギーにより電解液充填孔61内の電解液63がプラズマ化して圧力波を発生し、これにより、破壊対象物60を破砕できる。
When the
実施形態1では、1本の導体棒2から電極1を形成するので、構造が簡単で、電極1の作成も容易とできる。また、絶縁保持部材8により導体棒2の形状維持効果を高めることができる。また、導体棒2の途中箇所を切断できるので、切断面を対向させることが可能となり、放電を生じさせやすい放電ギャップ10を形成できるので、放電効率が向上し、圧力波による破砕力を向上できる。即ち、放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる。
In the first embodiment, since the
実施形態2
実施形態1では、導体棒2の一端側40と他端側50とを複数の箇所で交差させ、この交差点7における導体棒2の一端側40と他端側50とを絶縁保持部材8で保持したが、導体棒2の一端側40と他端側50とを複数の箇所で交差させずに、接近させるだけとし、この接近部分における導体棒2の一端側40と他端側50とを絶縁保持部材8で保持してもよい。このようにしても、導体棒2の形状維持効果を高めることができる。
In the first embodiment, one
実施形態3
図4に示すように、放電ギャップ10を収納するとともに電解液63が充填されるカートリッジ30を備えた電極1としてもよい。破壊対象物60によっては電解液充填孔61に電解液63を充填しても破壊対象物60の内部に浸透してしまって電解液充填孔61内に電解液63を保持できない場合があるが、このような場合には当該カートリッジ30付きの電極1を用いて、カートリッジ30内に電解液63を充填した状態でカートリッジ30付き電極1を破壊対象物60の電解液充填孔61内に挿入して放電することで破壊対象物60を破砕できる。カートリッジ30は、ゴムやプラスチック等で形成された収納体であり、上部に封止部31を有し、電解液63及び電極1の放電ギャップ10の部分を内部に入れた後に封止部31の内周囲と電極1の絶縁保持部材8の外周囲とを図外の接着テープや接着剤等で接着してカートリッジ30の上部を封じて使用する。
As shown in FIG. 4, it is good also as the
実施形態4
上記では導体棒2の一端側40と他端側50とを複数の箇所で交差させ、この複数の交差点7において一端側40と他端側50とを絶縁保持部材8で互いに保持したが、図5に示すように、1本の導体棒2を中間点3を基準として導体棒2の一端4を導体棒2の他端5の方向に折り返した後に、一直線状に対向する導体棒2の一端側40と他端側50とを複数箇所で絶縁保持部材85により互いに保持してから、導体棒2の一端側40あるいは他端側50の一部を切断することで放電ギャップ10を形成した電極1Aとしてもよい。この場合の絶縁保持部材85としては、例えば図6に示した構成のものを用いればよい。図6の絶縁保持部材85は、基板86と、基板86の両端側から中央に折り返されて基板86の係止孔88に係止される係止フック89を備えた係止片87とを備え、係止片87と基板86との間で形成される挟持部90,91に導体棒2一端側40と他端側50とを別々に収納して絶縁保持する構成を備える。この絶縁保持部材85を用いれば、交差点7を形成しない場合においても電極1Aを簡単に作成でき、また、導体棒2の形状維持効果を高めることができる。
In the above description, the one
実施形態5
導体棒2の一端側40あるいは他端側50の一部を切断した対向する一対の切断面9,9の各端面を尖った形状に形成すれば、尖った端面部分では電界が大きくなるので、放電を生じやすくなる。従って、放電効率を向上させることが可能となる。
If each end face of the pair of opposing cut surfaces 9 and 9 obtained by cutting a part of one
図5において、1本の導体棒2を中間点3を基準として導体棒2の一端4を導体棒2の他端5の方向に折り返し、導体棒2の一端4と他端5、即ち、導体棒2の両端のみを絶縁保持部材としての電極側コネクタ11で電気的に絶縁保持し、かつ、機械的に保持した構成とし、一直線状に対向する導体棒2の一端側40あるいは他端側50の一部を一個所のみ切断することで放電ギャップ10を1つのみ形成した電極としてもよい。この構成によれば、絶縁保持部材としての電極側コネクタ11により導体棒2の形状維持効果を高めることができ、電極の構造が簡単となって製作が容易となり、また、切断面同士を対向させた放電ギャップ10を形成することもできるので、本願の所期の目的を達成できる電極が得られる。また、導体棒2は電極側コネクタ11で形状保持されるので、放電ギャップ10の精度も保てる電極が得られる。
In FIG. 5, one
1 電極、2 導体棒、4 導体棒の一端、5 導体棒の他端、6 折曲部位、
7 交差点、8 絶縁保持部材、9 切断面、10 放電ギャップ、
11 電極側コネクタ(絶縁保持部材)、30 カートリッジ、
40 導体棒の一端側、50 導体棒の他端側、60 破壊対象物。
1 electrode, 2 conductor rod, 4 one end of the conductor rod, 5 other end of the conductor rod, 6 bent part,
7 intersection, 8 insulating holding member, 9 cut surface, 10 discharge gap,
11 electrode side connector (insulation holding member), 30 cartridge,
40 One end side of the conductor bar, 50 The other end side of the conductor bar, 60 Destruction object.
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