JP2008526539A - 事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置 - Google Patents

Abstract

事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置は、相互に密封されて隔てられた状態の油圧オイル側及びスラリー側を内部に有し、且つ油圧オイル側及びスラリー側がそれぞれオイル出入用ポート又はスラリー出入用ポートを有する油圧シリンダと；油圧オイル用の管を介して前記油圧シリンダのオイル出入用ポートと連通された油圧オイル供給システムと；スラリー用の管を介して前記油圧シリンダのスラリー入出用ポートと連通されたスラリー供給システムと；を含み、前記油圧シリンダは内部に設置される密閉ブラダーによって油圧側とスラリー側に密閉状態での分離が実現される。スラリーがブラダーの変形を利用してノズルから噴出されるので、ブラダーとボディの間における摩擦は非常に小さくなる。それ故、ブラスト装置の耐用年数は、より長くなる。更に、ブラダーが長期間の使用のための摩耗の故に駄目になったとしても、ブラダーのみが取り替えられ得る。シリンダの全体を取り替えることは不要である。それ故、生成コストは低下する。

Description

本発明は、高圧水ジェットの分野において材料を切削するために使用される事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置に関し、特に事前混合式研磨材スラリージェットを生成する一種のブラスト装置に関する。

現在、所定の硬質材料を切削する場合、主なアプローチは、高い圧力に依存して、切削装置における水及び砂の混合物を搬送するスラリーを高速で駆動して噴出させ、切削意図を実現することである。

例えば事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置のような従来の切削装置が、高圧水ジェット技術及びその応用に関する出版物として下記非特許文献１に開示されている。図１に示すように、当該装置は、油圧オイルタンク１及び高圧ポンプ２を備えて構成される高圧通路３、オイルリターン通路４、高圧通路３及びオイルリターン通路４に接続する電磁切換弁５、及び電磁切換弁５に接続する頂部と平行である２本の油圧シリンダ６を含み、油圧シリンダ６は、シリンダブロック７と当該シリンダブロック７を２つの密閉キャビティに分割するピストン８とによって形成される。油圧シリンダ６の底部は、スラリーケース１０及びダイヤフラムポンプ１１を含むスラリー供給通路９に接続するとともに、ノズル１２に対しても接続する。切削の間、シリンダブロック７内のピストン８は、高圧の油圧オイルまたはスラリーの下において油圧シリンダ６内を上下に摺動する。その上下運動は、スラリーをキャビティの中に充填し、或いはノズル１２からスラリーを噴出させるべく駆動する。
Shengxiong Xue等著、「高圧水ジェット技術と応用」、１９９８年８月、北京機械工業出版社、セクション１０．２．３

従来の装置では、切削作業を実行するためのスラリーは、主に水と砂から構成される。ピストン８がシリンダブロック７内を上下に移動する間に、ピストン８の外周面とシリンダブロック７の内周面の間における相互摩擦が摩滅を引き起こす。そのような摩滅により、当初密閉されていた２つのキャビティの密閉性が失われ、その後はもはや密閉しなくなる。それ故、新しい油圧シリンダが必要になる。しかし、ピストン８とシリンダブロック７の間において摺動摩擦は必ず生じる。そのような検討事項は、シリンダブロック７の内壁に関して厳格な要求事項を提示する。それ故、従来の油圧シリンダは、例えば寿命が短いこと、メンテナンスが困難なこと及びコストが高いことのようないくつかの不都合を有する。

本発明の目的は、事前混合式研磨材スラリージェットを生成する種類のブラスト装置を提供して、その摩滅を減少させることである。

また、本発明の他の目的は、当該装置の寿命が長く、メンテナンスが容易であり、及び低コストである事前混合式研磨材スラリージェットを生成する種類のブラスト装置を提供することである。

本発明は、相互に密封されて隔られた状態の油圧媒体側及びスラリー側を内部に有し、且つ油圧媒体側及びスラリー側がそれぞれ媒体の出入用ポート及びスラリーの出入用ポートを有する油圧シリンダと；油圧媒体用の管を介して前記油圧シリンダの媒体出入用ポートと連通された油圧媒体供給システムと；スラリー用の管を介して前記油圧シリンダのスラリー出入用ポートと連通されたスラリー供給及びスラリージェットシステムとを含み；
前記油圧シリンダが、内部に設置される伸縮性の密閉ブラダーを有することによって油圧媒体側とスラリー側に密閉状態での分離が実現される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置を提供する。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、前記油圧媒体供給システムが：前記油圧媒体用の管を介して前記油圧シリンダの前記媒体出入用ポートと接続された油圧タンクと；前記油圧タンクと前記油圧シリンダの間の油圧媒体用の管上に設置され、前記油圧シリンダに高圧媒体を供給する高圧ポンプと；前記油圧タンクと前記油圧シリンダの間の油圧媒体用の管上に設置され、該管内の油圧媒体を、前記油圧シリンダに向かう正方向に流れるように、油圧タンクに戻る逆方向に流れるように、或いは停止させるように選択的に切換える電磁切換弁と；前記電磁切換弁の動作を制御する電磁弁制御装置と；前記電磁切換弁と油圧タンクを接続する回路管とを含む。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、前記スラリー供給及びスラリージェットシステムが：前記スラリー用の管を介して前記油圧シリンダの前記スラリー入出用ポートと連通されたスラリータンクと；前記スラリータンクと前記油圧シリンダの間の前記スラリー用の管上に設置され、前記油圧シリンダにスラリーを供給するダイヤフラムポンプと；前記ダイヤフラムポンプと前記油圧シリンダの間の前記スラリー用の管上に設置され、油圧シリンダへのスラリーの流入を制御するダイヤフラムポンプ制御装置と；スラリー用の管を介して前記シリンダのスラリー入出用ポートと接続されたノズルと；前記ノズルと油圧シリンダの間の前記ノズル管上に設置され、ノズル管をオンオフ制御するノズル制御装置とを含む。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、更に、前記高圧ポンプと媒体リターン管の間の管上に配置されるオーバーフロー弁をも含む。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、ダイヤフラムポンプの制御装置は逆止弁である。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、前記電磁弁制御装置はタンク内に設置される高液レベル制御器及び低液レベル制御器を備える。

本発明によって提供される一種の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置は、前記シリンダブロックのポート上に設置されるブラダーセンサを有する。

本発明によって提供される事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置では、従来シリンダブロック内に取り付けられるピストンが、ブラダーに取り替えられた。スラリーがブラダーの変形を利用することによってノズルから放出されるので、ブラダーとシリンダブロックの間における摩擦は非常に小さくなる。それ故、ブラスト装置の寿命は、より長くなる。更に、ブラダーが長期間の使用によって壊れた場合にも、それは容易に交換され得る。シリンダの全体を交換することは不要である。それ故、生成コストが削減される。

本発明の好ましい例示的実施例は、同一の参照番号が、同じ、あるいは同様、あるいは機能的に同一である部品を指し示すようにして、図面で示され、以下の説明においてより詳細に説明される。

本発明によって提供された事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置の略図である図２に示すように、そのブラスト装置は、油圧オイルタンク１と、油圧オイルタンクに接続する高圧ポンプ２と、油圧オイルタンクに接続するオイルリターン管３と、油圧オイルタンク１における高レベル用センサ１３と、油圧オイルタンク１における低レベル用センサ１４と、電磁切換弁４と、油圧シリンダ５とを含む。図３に示すように、油圧シリンダ５は、ステンレス鋼製のシリンダブロック７とニトリルゴム製のブラダー８とによって構成される。ブラダー８は、シリンダブロックを油圧オイル側１１及びスラリー側１２に分割して、それらを密閉して互いに分離する。ポート７ｂは、オイルを出入りさせるべく油圧オイル側に設置され、ポート７ａは、スラリーを出入りさせるべくスラリー側に設置される。ブラダー８のポートは、ポート７ｂに向かっている。図２に示すように、電磁切換弁４は、高圧ポンプ２と、油圧オイルタンク１と、油圧シリンダ５においてオイルを出入りさせるポートとに接続する。図２は、更に、スラリーを収容するスラリータンク６と、スラリータンク６の管に接続されるダイヤフラムポンプ９と、ノズル１０とを示す。ダイヤフラムポンプ９及びノズル１０は、両者ともにポート７ａに接続されて、油圧シリンダ５内のシリンダブロック７にスラリーを出入りさせる。ダイヤフラムポンプ９からシリンダブロック７に至るスラリー管の中には、当該管をオンオフ制御する逆止弁１６があり、ノズル１０からシリンダブロック７に至る管の中には、ノズル制御弁（図示せず）がある。

作業の開始時に、電磁切換弁４は油圧シリンダ５及びオイルリターン管３を接続し、高圧ポンプ２は停止し、その一方で、ダイヤフラムポンプ９はスラリー側１２が、スラリータンク６から供給される、材料を切削するために使用されるスラリーで満たされるように機能する。キャビティ１１における高圧オイルは、オイルリターン管３を介して油圧オイルタンク１に戻り、この時、ブラダーが圧縮される。油圧オイルタンク１におけるオイルが所定の高レベルに到達すると、高レベル用センサ１３は、油圧シリンダ５及び高圧ポンプ２を接続するように切換えるための信号を電磁切換弁４に送信する。その一方で、ノズル１０の制御弁を開弁し、高圧ポンプ２が機能したままの状態でダイヤフラムポンプ９を閉鎖する。この時、高圧オイルは、高圧ポンプ２の作動下において、ブラダー８、すなわちキャビティ１１の中に満たされる。高圧オイルの作用によって、ブラダー８が膨張し、キャビティ１２内のスラリーをノズルから噴出させて、材料を切削する。ブラダー８がほとんどシリンダブロック７に重なるまで膨張すると、ほぼ全てのスラリーが噴出する。この時、油圧オイルタンク１における高圧オイルは所定の低レベルに到達し、その後、低レベル用センサ１４は、油圧シリンダ５とオイルリターン管３を再び接続するように切換えるための信号を電磁切換弁４に送信する。その一方で、ノズル１０の制御弁を閉弁し、高圧ポンプ２を停止させた状態でダイヤフラムポンプ９を開放する。その後、当該装置は初期の状態に戻り、作業の１サイクルが完了する。

上記の実施例に拠れば、ピストン付きの従来の油圧シリンダは、ブラダー８及びシリンダブロック７から成る油圧シリンダ５によって代替される。ブラダー８が膨張及び圧縮によってスラリーを噴出させることになるので、ブラダー８とシリンダブロック７の間には摩擦が生じない。更にまた、摩擦が生じるとしても、ブラダー８とシリンダブロックの間における摩擦は硬質材料と軟質材料の間におけるものだけであるので、結果として、その摩擦は僅かである。更になお、ブラダー８がシリンダブロックを２つの密閉キャビティに分割するので、そのような構成は、シリンダブロック７の内壁に厳格な要求事項を提示せず、従って、シリンダブロック７の製造コストを低下させる。ブラダー８が摩耗した場合にも、油圧シリンダの全体ではなくブラダー８を交換することだけが必要であり、それは製造コストを低下させるだけでなく、メンテナンスをも容易にする。

それ故、もう１つの実施例に拠れば、事前混合式研磨材スラリージェットの従来のブラスト装置におけるピストン付きの油圧シリンダは、図３に示すようにブラダー８及びシリンダブロック７から成る油圧シリンダによって代替され得る。

それに加えて、図２に示すように、高圧ポンプ２とオイルリターン管３の間にオーバーフロー弁１５を設置することもまた可能である。ダイヤフラムポンプ９とシリンダブロック７の間における管の中に嵌め込まれるダイヤフラムポンプの制御弁は、電子的な形式のものであっても良い。上下のレベルのそれぞれのセンサ１３及び１４もまた、時間制御センサ及び流れセンサ等のような対応物によって代替され得る。その上、ブラダー８をより良く保護するためには、ブラダーセンサが、シリンダブロック７における７ａ及び７ｂのポートのそれぞれに設置されても良く、ブラダー８がシリンダブロック７から逆に押し出されることを防ぎ、その一方で、ブラダー８の底部がシリンダブロック７と頻繁に接触して、摩滅を引き起こすことをも防止する。

それに加えて、油圧シリンダ５内のシリンダブロック７のポート７ａを電磁切換弁４に接続するのに使用し、油圧シリンダ５内のシリンダブロック７のポート７ｂをダイヤフラムポンプ９及びノズル１０に接続するのに使用することもまた可能である。この際、キャビティ１２は高圧ポンプ２からの高圧オイルを収容するために使用され、キャビティ１１はダイヤフラムポンプ９からのスラリーを収容するために使用される。

油圧シリンダは、液圧媒体である油圧または水圧を使用しても良い。シリンダブロック７は、他の材料によって形成されても良い。腐食を防止するためには、シリンダブロック７の内面に耐腐食層をコーティングすることもまた妥当である。ブラダー８は、大きな弾性的変形と大幅な伸縮性とを備えた例えばニトリルゴムのような材料で形成されても良い。

上記の実施例は、本発明を限定するように意図されているものではなく、この分野における当業者は、添付請求項において開示されるような本発明の精神及び範囲から離れることなく、様々な変更が実行可能であると認識するであろう。

図１は、事前混合式研磨材スラリージェットを生成する従来のブラスト装置の略図である。 図２は、本発明によって提供される事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置の略図である。 図３は、本発明によって提供される事前混合式研磨材スラリージェットを生成するブラスト装置における油圧シリンダの断面図である。

Claims (7)

1. 事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置であって：
   相互に密封されて隔てられた状態の油圧媒体側及びスラリー側を内部に有し、且つ油圧媒体側及びスラリー側がそれぞれ媒体出入用ポート及びスラリー出入用ポートを有する油圧シリンダと；
   油圧媒体用の管を介して前記油圧シリンダの媒体出入用ポートと連通された油圧媒体供給システムと；
   スラリー用の管を介して前記油圧シリンダのスラリー出入用ポートと連通されたスラリー供給及びスラリージェットシステムとを含み；
   前記油圧シリンダが、内部に設置される伸縮性の密閉ブラダーを有することによって油圧媒体側とスラリー側に密閉状態での分離が実現されることを特徴とする事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
2. 前記油圧媒体供給システムが：
   前記油圧媒体用の管を介して前記油圧シリンダの前記媒体出入用ポートと接続された油圧タンクと；
   前記油圧タンクと前記油圧シリンダの間の油圧媒体用の管上に設置され、前記油圧シリンダに高圧媒体を供給する高圧ポンプと；
   前記油圧タンクと前記油圧シリンダの間の油圧媒体用の管上に設置され、該管内の油圧媒体を、前記油圧シリンダに向かう正方向に流れるように、油圧タンクに戻る逆方向に流れるように、或いは停止させるように選択的に切換える電磁切換弁と；
   前記電磁切換弁の動作を制御する電磁弁制御装置と；
   前記電磁切換弁と油圧タンクを接続する回路管とを含むことを特徴とする請求項１に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
3. 前記スラリー供給及びスラリージェットシステムが：
   前記スラリー用の管を介して前記油圧シリンダの前記スラリー入出用ポートと連通されたスラリータンクと；
   前記スラリータンクと前記油圧シリンダの間の前記スラリー用の管上に設置され、前記油圧シリンダにスラリーを供給するダイヤフラムポンプと；
   前記ダイヤフラムポンプと前記油圧シリンダの間の前記スラリー用の管上に設置され、油圧シリンダへのスラリーの流入を制御するダイヤフラムポンプ制御装置と；
   スラリー用の管を介して前記シリンダのスラリー入出用ポートと接続されたノズルと；
   前記ノズルと油圧シリンダの間の前記ノズル管上に設置され、ノズル管をオンオフ制御するノズル制御装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
4. 更に、前記高圧ポンプと媒体リターン管の間の管上に配置されるオーバーフロー弁をも含むことを特徴とする請求項２に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
5. 前記ダイヤフラムポンプの制御装置が逆止弁であることを特徴とする請求項３に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
6. 前記電磁弁制御装置はタンク内に設置される高液レベル制御器及び低液レベル制御器を備えることを特徴とする請求項２に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。
7. 前記シリンダブロックのポート上に設置されるブラダーセンサを有することを特徴とする請求項１に記載の事前混合式研磨材スラリージェット用のブラスト装置。

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