JP2531823B2 - Swivel for rotating water jet - Google Patents

Swivel for rotating water jet

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JP2531823B2
JP2531823B2 JP2064335A JP6433590A JP2531823B2 JP 2531823 B2 JP2531823 B2 JP 2531823B2 JP 2064335 A JP2064335 A JP 2064335A JP 6433590 A JP6433590 A JP 6433590A JP 2531823 B2 JP2531823 B2 JP 2531823B2
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宏 吉田
隆 石田
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  • Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、コンクリート構造物の解体、コンクリート
及び/又は岩の切断、破砕、地盤の掘削、金属の加工、
コンクリートや金属の表面の洗浄、塗装剥離等の各種工
法に使用される回転式ウォータジェット用スイベルに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to demolition of concrete structures, cutting and crushing of concrete and / or rock, excavation of ground, metal working,
The present invention relates to a swivel for a rotary water jet used in various construction methods such as cleaning the surface of concrete or metal and removing paint.

[従来の技術] 近年、鉄筋コンクリートや岩、地盤、金属、その他に
対して切断、破砕、掘削、加工等の各種工法を行う新た
な技術として、アブレイシブジェットが建設業で急速に
普及してきた。
[Prior Art] In recent years, as a new technology for performing various construction methods such as cutting, crushing, excavation, and processing on reinforced concrete, rock, ground, metal, etc., the abrasive jet has rapidly spread in the construction industry. .

アブレイシブジェットは、低騒音、無振動、無粉塵で
遠隔操作性に優れているという特性を持っており、既存
構造物の解体工法や上述した様な各種工法を行う際に、
作業の自動化や低公害化を達成する上で有望な基礎技術
となり得るものである。その反面、施工コストが他の切
断方法より高いこと、厚い部材の切断では能力が低下す
るなどの理由で、工法として一般化されるまでには至ら
ず、住宅のリフォームや原子炉生体遮蔽壁の解体などの
特殊な条件下での使用に留まっている。
The abrasive jet has the characteristics of low noise, no vibration, no dust, and excellent remote controllability, and when performing the dismantling method of existing structures or the various methods described above,
It can be a promising basic technology for achieving automation of work and reduction of pollution. On the other hand, due to the fact that the construction cost is higher than other cutting methods, and the ability to cut thick members decreases, it has not been generalized as a construction method, and it has not been used as a method for housing remodeling or reactor biological shielding walls. It is only used under special conditions such as dismantling.

アブレイシブジェットにおけるコストや能力の問題を
改善できる方法の一つとして、回転式ウォータジェット
が考えられる。この技術は主に硬岩の削孔、切削用とし
て研究されているもので、ノズルボディを回転させるこ
とにより切削巾を広くし、切削の進行に従いノズルが溝
に挿入できることを特徴としている。このため、厚い部
材でも一定の能力で施工することができるという利点が
ある。また、研磨材を使用しないためランニングコスト
もアブレイシブジェットに比べ安くなる。
A rotary water jet can be considered as one of the methods that can solve the problems of cost and capacity in the abrasive jet. This technique has been mainly studied for drilling and cutting hard rock, and is characterized in that the cutting width is widened by rotating the nozzle body, and the nozzle can be inserted into the groove as the cutting progresses. Therefore, there is an advantage that even a thick member can be constructed with a constant ability. Further, since no abrasive is used, the running cost is lower than that of the abrasive jet.

[発明が解決しようとする課題] ここで、回転式ウォータジェットで一般に用いられて
いるスイベル(回転継手)のシール方法には、パッキン
シールとメカニカルテーパーシールがあるが、いずれの
タイプも、100Mpa以上の圧力で長時間高速回転で使用す
る場合には、シール面での摩擦によりパッキンが発熱し
たり、摩耗が生じたり、或いは摩擦抵抗による回転負荷
が発生するので、シール部の耐久性に問題があった。こ
れに伴い、装置全体(回転動力部を含む)の小型化とい
う点においても問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Here, there are a packing seal and a mechanical taper seal as a sealing method of a swivel (rotating joint) generally used in a rotary water jet. When used at high speed for a long time under the pressure of, the packing will generate heat due to friction on the sealing surface, wear will occur, or rotational load will occur due to frictional resistance, so there is a problem in durability of the seal part. there were. Along with this, there is a problem in that the entire device (including the rotary power unit) is downsized.

本発明は、シール部の耐久性を向上し、装置全体をコ
ンパクト化することが出来る回転式ウォータジェット用
スイベルを提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a swivel for a rotary water jet, which can improve the durability of a seal portion and can make the entire apparatus compact.

[課題を解決するための手段] 本発明の回転式ウォータジェット用スイベルは、ノズ
ルを備えたノズルボディを回転する回転軸の内孔にシー
ル内筒を挿嵌し、該シール内筒の外周にクリアランスを
形成するシール外筒を設け、弾性リングを介して前記シ
ール外筒を高圧ポンプへ接続されたコネクタに支持して
いる。
[Means for Solving the Problems] In a swivel for a rotary water jet of the present invention, a seal inner cylinder is fitted into an inner hole of a rotating shaft that rotates a nozzle body provided with a nozzle, and the seal inner cylinder is provided with an outer periphery thereof. A seal outer cylinder that forms a clearance is provided, and the seal outer cylinder is supported by a connector connected to a high-pressure pump via an elastic ring.

上記シール内筒及び外筒は、共に超硬合金(例えばタ
ングステンカーバイト)で真円筒状に形成するのは好ま
しい。
It is preferable that both the seal inner cylinder and the outer cylinder are made of a cemented carbide (for example, tungsten carbide) and have a true cylindrical shape.

また、クリアランスは、例えば1〜6ミクロン、シー
ル面の長さは、例えば20〜50mm、内筒の外径は、例えば
5〜15mmの範囲から選ばれた寸法に形成するのが好まし
い。
The clearance is preferably 1 to 6 microns, the length of the sealing surface is 20 to 50 mm, and the outer diameter of the inner cylinder is preferably 5 to 15 mm.

さらに、ノズルボディには一対のノズルを備えるのが
好ましいが、レイアウトにより一個或いは複数個のノズ
ルを備えることが可能である。
Further, although it is preferable that the nozzle body is provided with a pair of nozzles, one or a plurality of nozzles can be provided depending on the layout.

これに加えて、シール内筒を弾性リングを介して他の
部材に接続することが可能である。
In addition to this, it is possible to connect the seal inner cylinder to another member via an elastic ring.

[作用] 上記のように構成された本発明の回転式ウォータジェ
ット用スイベルにおいては、クリアランスを介して水が
外部にリークするので、内筒及び外筒は無接触に保たれ
る。したがって、両筒間の摩擦が減少し、従って、該摩
擦による部材の摩耗や、摩擦抵抗による回転負荷が大巾
に低減される。その結果、回転式ウォータジェット用ス
イベルの耐久性が大幅に向上するのである。
[Operation] In the rotary water jet swivel of the present invention configured as described above, since water leaks to the outside through the clearance, the inner cylinder and the outer cylinder are kept in non-contact with each other. Therefore, the friction between the two cylinders is reduced, and therefore the wear of the member due to the friction and the rotational load due to the frictional resistance are greatly reduced. As a result, the durability of the rotary water jet swivel is greatly improved.

また、外筒は弾性リングを介してコネクタに支持され
ているので、外筒の軸線はコネクタの軸線に対し自由度
がある。したがって、両筒の軸線が例えば1ミクロン以
上の精度で一致していない場合(1ミクロン以下の精度
で一致させることは、通常、極めて困難である)に、外
筒が水圧に関してバランスしているため、上記自由度の
存在によって外筒が内筒に追従し、両筒の軸線が一致す
る。そして両筒の軸線が一致すれば、両筒間に大きい応
力が発生するのが抑えられるのである。
Further, since the outer cylinder is supported by the connector via the elastic ring, the axis of the outer cylinder has a degree of freedom with respect to the axis of the connector. Therefore, when the axes of both cylinders do not match with an accuracy of, for example, 1 micron or more (it is usually extremely difficult to match with an accuracy of 1 micron or less), the outer cylinder has a water pressure balance. Due to the presence of the above degrees of freedom, the outer cylinder follows the inner cylinder, and the axes of both cylinders coincide. If the axes of both cylinders coincide with each other, it is possible to prevent a large stress from occurring between both cylinders.

耐久性が大幅に向上することに伴い、本発明によれば
回転式ウォータジェット用スイベル全体を小形化するこ
とが可能となる。
According to the present invention, it is possible to reduce the size of the entire swivel for a rotary water jet as the durability is greatly improved.

ここで、外筒のみがバランスしていることに代えて、
内筒及び外筒の両方を水圧的にバランスさせるように構
成することが可能である。
Here, instead of balancing only the outer cylinder,
Both the inner cylinder and the outer cylinder can be configured to be hydraulically balanced.

また、両筒とも真円筒状に形成されているので、両者
には、ラジアル荷重及びスラスト荷重は発生しない。
Further, since both cylinders are formed in a true cylinder shape, neither radial load nor thrust load is generated in both cylinders.

[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2図において、回転式ウォータジェット
ノズル組立体には、ロータリスイベルRが設けられてい
る。そのスイベルRの回転軸である挿入管2には、スパ
ーギヤ14が設けられ、このギヤ14には、スイベルRに固
定用ベース16を介して取付けたステッピングモータ17の
出力軸に固設されたスパーギヤ15が噛み合されている。
そして、挿入管2の端部には、ノズルNを備えたノズル
ボディBが取付けられている。
1 and 2, the rotary water jet nozzle assembly is provided with a rotary swivel R. A spur gear 14 is provided on the insertion tube 2 which is the rotation shaft of the swivel R, and a spur gear fixed to the output shaft of a stepping motor 17 mounted on the swivel R via a fixing base 16 is mounted on the spur gear 14. 15 meshed.
A nozzle body B having a nozzle N is attached to the end of the insertion tube 2.

第3図において、ロータリスイベルRの本体1の一端
には、図示しない高圧ポンプに接続されたコネクタ4が
螺合され、他端にはフランジ付きボス3が螺合されてい
る。
In FIG. 3, a connector 4 connected to a high pressure pump (not shown) is screwed into one end of the body 1 of the rotary swivel R, and a boss 3 with a flange is screwed into the other end.

前記挿入管2の一端には、ノズルボディBが螺合され
且つOリング22よりシールされており、他端はボールベ
アリング8、8を介して本体1及びボス3に回転自在に
支持され、Oリング19、ストッパリング6、オイルシー
ル7によりシールされている。そして、フランジ部2aと
ボス3との間にはスラストベアリング9が介装されてい
る。なお、スパーギヤ14はキー20により挿入管2に固定
されている。
A nozzle body B is screwed into one end of the insertion tube 2 and sealed by an O-ring 22, and the other end is rotatably supported by the main body 1 and the boss 3 via ball bearings 8, 8. It is sealed by a ring 19, a stopper ring 6 and an oil seal 7. A thrust bearing 9 is interposed between the flange portion 2a and the boss 3. The spur gear 14 is fixed to the insertion tube 2 with a key 20.

この挿入管2には内孔2bが形成され、その大径部2cに
は、挿入管2の端部に螺合する押えボルト5によってク
リアランスシール内筒10が取付けられ、Oリング21によ
りシールされている。
An inner hole 2b is formed in the insertion tube 2, and a clearance seal inner cylinder 10 is attached to a large diameter portion 2c of the insertion tube 2 by a holding bolt 5 screwed to an end portion of the insertion tube 2 and is sealed by an O-ring 21. ing.

この内筒10には、挿入管2の内孔2bより小径の内孔10
aが形成され、その内孔10aのコネクタ4側は、コネクタ
4の内孔4aより若干大径のテーパ孔10bに形成されてい
る。
The inner cylinder 10 has an inner hole 10 having a smaller diameter than the inner hole 2b of the insertion tube 2.
A is formed, and the connector 4 side of the inner hole 10a is formed as a tapered hole 10b having a diameter slightly larger than the inner hole 4a of the connector 4.

この内孔10の外周にクリアランスCを形成するクリア
ランスシール外筒11が設けられ、その外筒11は、コネク
タ4の小径部4bに弾性リングであるOリング12及びバッ
クアップリング13により固定支持されている。
A clearance seal outer cylinder 11 that forms a clearance C is provided on the outer periphery of the inner hole 10, and the outer cylinder 11 is fixedly supported on the small diameter portion 4b of the connector 4 by an O ring 12 and a backup ring 13 which are elastic rings. There is.

これら内筒10及び外筒11は、共に超硬合金(例えばタ
ングステンカーバイト)で真円筒状に形成され、シール
面は極めて高精度に仕上げられている。そして、両者1
0、11のクリアランスCは、例えば1〜6ミクロン、シ
ール面の長さLは、例えば20〜50mm、内筒10の外径D
は、例えば5〜15mmの範囲から選ばれた寸法に形成され
ている。
Both the inner cylinder 10 and the outer cylinder 11 are made of a cemented carbide (for example, tungsten carbide) in a true cylindrical shape, and their sealing surfaces are finished with extremely high precision. And both 1
The clearance C of 0 and 11 is, for example, 1 to 6 microns, the length L of the sealing surface is, for example, 20 to 50 mm, and the outer diameter D of the inner cylinder 10 is
Is formed in a size selected from the range of 5 to 15 mm, for example.

例えばコンクリート構造物を切削する場合には、モー
タ17を作動し挿入管2を介してノズルボディBを回転
し、高圧ポンプからの高圧水を回転するノズルNから噴
射しながら、ノズルボディBを横移動する。これによ
り、巾寸法が比較的大きい切削溝が形成される。
For example, when cutting a concrete structure, the motor 17 is operated to rotate the nozzle body B via the insertion tube 2, and the high-pressure water from the high-pressure pump is jetted from the rotating nozzle N while the nozzle body B is horizontally moved. Moving. As a result, a cutting groove having a relatively large width dimension is formed.

切削に際して、第3図中矢印で示すように、クリアラ
ンスCを介して水がリークするので内筒10、外筒11は無
接触に保たれる。したがって、両筒10、11の摩擦による
摩耗や摩擦抵抗による回転負荷が大巾に低減される。な
お、実験によれば、回転負荷はテーパシールに比べて極
めて小さく(圧力196Mpaのときに約1/20)、かつ、リー
ク量も50cc/分(通過流量50リットル/分の0.1%)と低
い値になっている。耐久性については、50時間後の測定
では、クリアランスCの変化は0.1ミクロン以下と極め
て小さく、耐久力が大幅に向上していることが分かっ
た。
At the time of cutting, as shown by an arrow in FIG. 3, water leaks through the clearance C, so that the inner cylinder 10 and the outer cylinder 11 are kept in no contact. Therefore, the wear due to the friction of the two cylinders 10 and 11 and the rotational load due to the frictional resistance are greatly reduced. In addition, according to the experiment, the rotation load is extremely smaller than that of the taper seal (about 1/20 when the pressure is 196Mpa), and the leak amount is as low as 50cc / min (passage flow rate 50 liters / min 0.1%). It is a value. Regarding the durability, when measured after 50 hours, it was found that the change in the clearance C was as small as 0.1 micron or less, and the durability was significantly improved.

また、外筒11は、弾性リングであるOリング12及びバ
ックアップリング13でコネクタ4に支持されているの
で、外筒11の軸線はコネクタ4の軸線に対し、例えば10
0分の数ミリの自由度がある。したがって、両筒10、11
の軸線が、例えば1ミクロン以上の精度で一致していな
い場合(1ミクロン以下の精度で一致させることは、通
常、極めて困難である)に、外筒1が内筒10に追従して
両筒10、11の軸線が一致し、両筒10、11間に大きい応力
が発生するのが押えられる。
Further, since the outer cylinder 11 is supported by the connector 4 by the O-ring 12 and the backup ring 13 which are elastic rings, the axis of the outer cylinder 11 is, for example, 10 mm relative to the axis of the connector 4.
It has a degree of freedom of a few millimeters. Therefore, both cylinders 10, 11
If the axes of the two do not match with an accuracy of 1 micron or more (it is usually extremely difficult to match with an accuracy of 1 micron or less), the outer cylinder 1 follows the inner cylinder 10 and both cylinders The axes of 10 and 11 are aligned with each other, and it is suppressed that a large stress is generated between the two cylinders 10 and 11.

また、両筒10、11は、真円筒状に形成されているの
で、両筒10、11には、ラジアル荷重及びスラスト荷重は
発生することはない。
Further, since both cylinders 10 and 11 are formed in a true cylindrical shape, neither radial load nor thrust load is generated in both cylinders 10 and 11.

第4図は本発明の他の実施例を示している。第1図乃
至第3図で示す実施例では外筒11がバランスして内筒10
に追従する様に構成されているが、第4図の実施例では
外筒11と内筒10の両方がバランスする構造となってい
る。なお、第4図においては、第1図乃至第3図の実施
例における部材と対応する部材には同一の符号を付して
いる。但、符号21、22はシール用のOリングを示してい
る。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the outer cylinder 11 is balanced and the inner cylinder 10 is
However, in the embodiment shown in FIG. 4, both the outer cylinder 11 and the inner cylinder 10 are balanced. In FIG. 4, members corresponding to those in the embodiment of FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals. However, reference numerals 21 and 22 indicate O-rings for sealing.

[発明の効果] 本発明は、以上説明したように構成されているので、
シール部の耐久性を向上する事ができる。それと共に、
回転式ウォータジェットノズル組立体全体をコンパクト
化することができるのである。
EFFECT OF THE INVENTION Since the present invention is configured as described above,
The durability of the seal part can be improved. Along with that
The entire rotary water jet nozzle assembly can be made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第2図及び第3図は本発明の一実施例を用いた
スイベルを備えた回転式ウォータジェットノズル組立体
を示す正面図、上面図及び側断面図、第4図は本発明の
その他の実施例を示す部分拡大側面図である。 B……ノズルボディ、C……クリアランス、N……ノズ
ル、R……ロータリスイベル、1……本体、2……挿入
管、2c……内径大径部、4……コネクタ、10……クリア
ランスシール内筒、11……クリアランスシール外筒、12
……Oリング、13……バックアップリング
FIGS. 1, 2 and 3 are a front view, a top view and a side sectional view showing a rotary water jet nozzle assembly equipped with a swivel according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a partially expanded side view which shows other Examples of this. B ... Nozzle body, C ... Clearance, N ... Nozzle, R ... Rotary swivel, 1 ... Main body, 2 ... Insertion tube, 2c ... Large inner diameter part, 4 ... Connector, 10 ... Clearance Seal inner cylinder, 11 …… Clearance seal outer cylinder, 12
…… O ring, 13 …… Backup ring

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ノズルを備えたノズルボディを回転する回
転軸の内孔にシール内筒を挿嵌し、該シール内筒の外周
にクリアランスを形成するシール外筒を設け、弾性リン
グを介して前記シール外筒を高圧ポンプへ接続されたコ
ネクタに支持したことを特徴とする回転式ウォータジェ
ット用スイベル。
1. A seal inner cylinder is inserted into an inner hole of a rotating shaft for rotating a nozzle body having a nozzle, and a seal outer cylinder is provided on the outer circumference of the seal inner cylinder to form a clearance. A swivel for a rotary water jet, wherein the seal outer cylinder is supported by a connector connected to a high-pressure pump.
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