JP2809504B2 - 天然岩石及び／又は人工岩石様材料からなる硬質材料物体の表面を処理するための方法及び装置 - Google Patents
天然岩石及び／又は人工岩石様材料からなる硬質材料物体の表面を処理するための方法及び装置Info
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- E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
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- E01C23/081—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades by thermal or cryogenic treatment, excluding heating to facilitate mechanical working
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、天然岩石又は人工岩石様材料からなる硬質
材料物体の表面に魅力的な仕上げを施すための、前記物
体表面の処理方法と処理装置に係わる。こうした方法と
装置は、この目的のために高温プラズマジェットと冷却
流体の高速ジェットとを使用する。
材料物体の表面に魅力的な仕上げを施すための、前記物
体表面の処理方法と処理装置に係わる。こうした方法と
装置は、この目的のために高温プラズマジェットと冷却
流体の高速ジェットとを使用する。
従来の技術 天然岩石（特に花こう岩）の表面を処理するために現
在広汎に使用されている方法は、花こう岩の表面に光沢
のある魅力的な仕上げを施すために、花こう岩の表面を
加熱して、その表面の結晶を破裂させることにある。上
記の方法の工業規模における実際的な使用では、望まし
い処理を行うために、天然ガス又は他の燃焼性燃料によ
って得られる火炎を使用して花こう岩表面を加熱する。
1953年10月20日に交付された米国特許第2,655,909号
（R.B.Aitchison他）と、1986年５月17日に交付された
米国特許第3,251,394号（M.L.Thorpe他）との両方は、
このタイプの処理方法を説明している。そうした方法
は、コスト高であるばかりでなく、処理される花こう岩
平板がその平板の厚さ全体に亙って加熱されるが故に処
理速度が遅い。従って、大きなストレスがその花こう岩
材料に及ぼされ、このストレスが、処理される平板の亀
裂とひび割れとを引き起こすことが多い。この欠点の故
に、極度の亀裂や破壊等が生じる危険性なしに表面処理
が行われ得る平板の最小厚さが、著しく大きなものとな
る。
在広汎に使用されている方法は、花こう岩の表面に光沢
のある魅力的な仕上げを施すために、花こう岩の表面を
加熱して、その表面の結晶を破裂させることにある。上
記の方法の工業規模における実際的な使用では、望まし
い処理を行うために、天然ガス又は他の燃焼性燃料によ
って得られる火炎を使用して花こう岩表面を加熱する。
1953年10月20日に交付された米国特許第2,655,909号
（R.B.Aitchison他）と、1986年５月17日に交付された
米国特許第3,251,394号（M.L.Thorpe他）との両方は、
このタイプの処理方法を説明している。そうした方法
は、コスト高であるばかりでなく、処理される花こう岩
平板がその平板の厚さ全体に亙って加熱されるが故に処
理速度が遅い。従って、大きなストレスがその花こう岩
材料に及ぼされ、このストレスが、処理される平板の亀
裂とひび割れとを引き起こすことが多い。この欠点の故
に、極度の亀裂や破壊等が生じる危険性なしに表面処理
が行われ得る平板の最小厚さが、著しく大きなものとな
る。
1957年２月19日に交付された米国特許第2,781,754号
（R.B.Aitchison他）は、酸素／可燃性ガスのブローパ
イプによって生じさせられる火炎を用いた天然岩石表面
の熱加工に係わる。この岩石平板の加熱を最小限度にす
るために、この平板が水の中に浸される。更に、この加
工方法の使用は厚い岩石平板に限定され、その最小厚さ
は約1.91cm（3/4インチ）である。
（R.B.Aitchison他）は、酸素／可燃性ガスのブローパ
イプによって生じさせられる火炎を用いた天然岩石表面
の熱加工に係わる。この岩石平板の加熱を最小限度にす
るために、この平板が水の中に浸される。更に、この加
工方法の使用は厚い岩石平板に限定され、その最小厚さ
は約1.91cm（3/4インチ）である。
1972年12月５日に交付された米国特許第3,704,914号
（Ralph Andrew Fletcher Jr）は、火炎を用いた岩石の
切断方法を開示する。切断されるべき表面上に火炎が衝
突し、その材料の表面が、火炎によって激しい白熱状態
に急速に加熱される。熱が貫通し、熱の先端部が前進す
るにつれて、白熱区域の下方に、熱破壊された材料の基
体も生じさせられる。この熱破壊された基体を水ジェッ
トが貫通するのを可能にする角度で、水ジェットが白熱
した表面に吹き付けられる。このFletcher Jrの方法が
岩石材料を極度に加熱し、その結果として上記の欠点が
生じることが明らかである。
（Ralph Andrew Fletcher Jr）は、火炎を用いた岩石の
切断方法を開示する。切断されるべき表面上に火炎が衝
突し、その材料の表面が、火炎によって激しい白熱状態
に急速に加熱される。熱が貫通し、熱の先端部が前進す
るにつれて、白熱区域の下方に、熱破壊された材料の基
体も生じさせられる。この熱破壊された基体を水ジェッ
トが貫通するのを可能にする角度で、水ジェットが白熱
した表面に吹き付けられる。このFletcher Jrの方法が
岩石材料を極度に加熱し、その結果として上記の欠点が
生じることが明らかである。
Humphreys Corporationに与えられ1975年６月６日付
で公開されたフランス特許第2,251,178号は、岩石物体
内に深い溝を作るための方法を提案する。プラズマジェ
ットと黒鉛製の補助電極との間を又は２つのプラズマジ
ェットの間を渡るアークを用いて、岩石が誘電加熱され
る。岩石物体内に深い溝を切ることが可能な、フランス
特許第2,251,179号に説明される方法が、天然岩石又は
人工の岩石様材料の薄い平板の表面処理に適さないこと
は明らかである。
で公開されたフランス特許第2,251,178号は、岩石物体
内に深い溝を作るための方法を提案する。プラズマジェ
ットと黒鉛製の補助電極との間を又は２つのプラズマジ
ェットの間を渡るアークを用いて、岩石が誘電加熱され
る。岩石物体内に深い溝を切ることが可能な、フランス
特許第2,251,179号に説明される方法が、天然岩石又は
人工の岩石様材料の薄い平板の表面処理に適さないこと
は明らかである。
発明の目的 従って、本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を取
り除く、天然岩石及び又は人工の岩石様材料で作られた
硬質材料の表面処理のための方法と装置を提供すること
である。
り除く、天然岩石及び又は人工の岩石様材料で作られた
硬質材料の表面処理のための方法と装置を提供すること
である。
本発明の別の目的は、天然岩石又は人工の岩石様材料
の表面処理のために、高温プラズマジェットを使用する
ことである。本発明の更に別の目的は、迅速で、経済的
で且つ0.95cm（3/8インチ）ほどの薄さの平板の表面を
処理することが可能な、天然岩石又は人工の岩石様材料
の表面処理のための方法と装置を提供することである。
の表面処理のために、高温プラズマジェットを使用する
ことである。本発明の更に別の目的は、迅速で、経済的
で且つ0.95cm（3/8インチ）ほどの薄さの平板の表面を
処理することが可能な、天然岩石又は人工の岩石様材料
の表面処理のための方法と装置を提供することである。
発明の概要 上記の目的を実現するために、本発明は、天然岩石又
は人工の岩石様材料の薄層だけが加熱されるように、処
理されるべき表面の上に短時間だけ吹き付けられる高温
プラズマジェットを使用する。プラズマジェットによっ
て硬質材料の薄層だけが加熱されるが故に、その処理は
迅速であり、エネルギー的に経済的であり、表面処理に
起因するあらゆる亀裂やひび割れ等に対して処理平板を
保護する。
は人工の岩石様材料の薄層だけが加熱されるように、処
理されるべき表面の上に短時間だけ吹き付けられる高温
プラズマジェットを使用する。プラズマジェットによっ
て硬質材料の薄層だけが加熱されるが故に、その処理は
迅速であり、エネルギー的に経済的であり、表面処理に
起因するあらゆる亀裂やひび割れ等に対して処理平板を
保護する。
より詳細には、本発明によって、 処理されるべき表面上に吹き付けられる高温プラズマ
ジェットを発生させる段階と、 前記表面上に吹き付けられる冷却流体の高速ジェット
を発生させる段階と、 前記高温プラズマジェットが前記硬質材料の前記表面
における薄層だけを急激に加熱することを可能にすべ
く、前記表面に対して前記高温プラズマジェットを十分
迅速に移動させる段階と、 前記冷却流体の高速ジェットが前記表面上において前
記高温プラズマジェットを追従するように、前記表面に
対して前記冷却流体の高速ジェットを移動させ、（ａ）
前記表面において前記硬質材料の粒子を破裂させる熱衝
撃を引き起こすべく、及び（ｂ）前記物体の硬質材料中
において熱が深くまで侵入することを防止すべく、前記
高温プラズマジェットによって加熱された直後の前記表
面における前記薄層を前記冷却流体の高速ジェットによ
り急激に冷却し、且つ前記粒子を前記表面から吹き飛ば
す段階とを含む、天然岩石及び／又は人工岩石様材料か
らなる硬質材料物体の表面を処理するための方法が提供
される。
ジェットを発生させる段階と、 前記表面上に吹き付けられる冷却流体の高速ジェット
を発生させる段階と、 前記高温プラズマジェットが前記硬質材料の前記表面
における薄層だけを急激に加熱することを可能にすべ
く、前記表面に対して前記高温プラズマジェットを十分
迅速に移動させる段階と、 前記冷却流体の高速ジェットが前記表面上において前
記高温プラズマジェットを追従するように、前記表面に
対して前記冷却流体の高速ジェットを移動させ、（ａ）
前記表面において前記硬質材料の粒子を破裂させる熱衝
撃を引き起こすべく、及び（ｂ）前記物体の硬質材料中
において熱が深くまで侵入することを防止すべく、前記
高温プラズマジェットによって加熱された直後の前記表
面における前記薄層を前記冷却流体の高速ジェットによ
り急激に冷却し、且つ前記粒子を前記表面から吹き飛ば
す段階とを含む、天然岩石及び／又は人工岩石様材料か
らなる硬質材料物体の表面を処理するための方法が提供
される。
更に、本発明は、処理されるべき表面上に吹き付けら
れる高温プラズマジェットを発生させるための第１の手
段と、前記表面上に吹き付けられる冷却流体の高速ジェ
ットを発生させるための第２の手段と、前記第１及び第
２の手段がその上に取り付けられる機械的支持手段と、
前記表面上に吹き付けられた前記高温プラズマジェット
が、前記硬質材料の前記表面における薄層だけを急激に
加熱すると共に前記冷却流体の高速ジェットが、前記表
面上において前記高温プラズマジェットを追従すること
を可能にすべく、前記表面に対して前記支持手段を十分
迅速に移動させるための手段とを含んでおり、前記冷却
流体の高速ジェットが、前記高温プラズマジェットによ
って加熱された直後の前記表面における前記薄層を急激
に冷却して、（ａ）前記表面において前記硬質材料の粒
子を破裂させる熱衝撃を引き起こし、且つ（ｂ）前記物
体の硬質材料中において熱が深くまで侵入することを防
止し、更に、前記冷却流体の高速ジェットが、前記粒子
を前記表面から吹き飛ばすことを特徴とする、天然岩石
及び／又は人工岩石様材料からなる硬質材料物体の表面
を処理するための装置にも係わる。
れる高温プラズマジェットを発生させるための第１の手
段と、前記表面上に吹き付けられる冷却流体の高速ジェ
ットを発生させるための第２の手段と、前記第１及び第
２の手段がその上に取り付けられる機械的支持手段と、
前記表面上に吹き付けられた前記高温プラズマジェット
が、前記硬質材料の前記表面における薄層だけを急激に
加熱すると共に前記冷却流体の高速ジェットが、前記表
面上において前記高温プラズマジェットを追従すること
を可能にすべく、前記表面に対して前記支持手段を十分
迅速に移動させるための手段とを含んでおり、前記冷却
流体の高速ジェットが、前記高温プラズマジェットによ
って加熱された直後の前記表面における前記薄層を急激
に冷却して、（ａ）前記表面において前記硬質材料の粒
子を破裂させる熱衝撃を引き起こし、且つ（ｂ）前記物
体の硬質材料中において熱が深くまで侵入することを防
止し、更に、前記冷却流体の高速ジェットが、前記粒子
を前記表面から吹き飛ばすことを特徴とする、天然岩石
及び／又は人工岩石様材料からなる硬質材料物体の表面
を処理するための装置にも係わる。
本発明の好ましい具体例では、プラズマジェットと冷
却流体ジェットは、硬質材料表面に対して各々に異なっ
た値の第１の角度と第２の角度を形成する。
却流体ジェットは、硬質材料表面に対して各々に異なっ
た値の第１の角度と第２の角度を形成する。
添付図面を参照しながら、以下の本発明の好ましい具
体例の非限定的な説明を理解することによって、本発明
の目的と利点とその他の特徴とがより明確になるだろ
う。
体例の非限定的な説明を理解することによって、本発明
の目的と利点とその他の特徴とがより明確になるだろ
う。
実施例 添付図面の図１によれば、本発明による装置は、天然
岩石及び／又は人工の岩石様材料で作られた硬質材料の
表面３の上に吹き付けられる高温プラズマジェット２を
発生させる、直流プラズマトーチ１を有する。図１から
分かるように、プラズマジェット２は表面３に対して鋭
角αを成す。
岩石及び／又は人工の岩石様材料で作られた硬質材料の
表面３の上に吹き付けられる高温プラズマジェット２を
発生させる、直流プラズマトーチ１を有する。図１から
分かるように、プラズマジェット２は表面３に対して鋭
角αを成す。
加圧された水が供給されるノズル４は、図１に照合番
号５で示される水（冷却流体）の高速ジェットを発生さ
せ、この水ジェット５は表面３上に吹き付けられる。水
ジェット５も表面３に対して鋭角βを成す。
号５で示される水（冷却流体）の高速ジェットを発生さ
せ、この水ジェット５は表面３上に吹き付けられる。水
ジェット５も表面３に対して鋭角βを成す。
これらの２つのジェットは同一の鉛直平面内に位置
し、この平面内で互いに交差するように方向付けられ
る。トーチ１とノズル４は、適切な支持部材６を介して
互いに固定されている。
し、この平面内で互いに交差するように方向付けられ
る。トーチ１とノズル４は、適切な支持部材６を介して
互いに固定されている。
トーチ１とノズル４は、プラズマジェット２と水ジェ
ット５とがその中に位置する平面に対して平行な方向
に、表面３に対して移動させられる。表面３が定置され
ているとすれば、この移動方向は図１の矢印７によって
示される。上記から理解されるように、トーチ１とノズ
ル４が方向７に移動させられるが故に、水ジェット５が
表面３上をプラズマジェット２に随伴して移動する。
ット５とがその中に位置する平面に対して平行な方向
に、表面３に対して移動させられる。表面３が定置され
ているとすれば、この移動方向は図１の矢印７によって
示される。上記から理解されるように、トーチ１とノズ
ル４が方向７に移動させられるが故に、水ジェット５が
表面３上をプラズマジェット２に随伴して移動する。
プラズマジェット２は、プラズマトーチ１のノズル８
の先端から高速で放出される非常に高温（約10,000〜1
2,000℃）のイオン化気体によって形成される。プラズ
マジェット２の非常な高温度と高い熱伝導率とが、ジェ
ット２の前方の表面３に大きな球形の熱流束を発生させ
る。天然岩石又は人工の岩石様材料の平板の表面が短時
間だけプラズマジェット２に露出される場合には、その
高温の熱流束が迅速に平板表面３を加熱するが、その熱
が平板に浸透し、貫通するには時間が不足している。従
って、硬質材料の表面３の薄層だけがプラズマジェット
によって加熱され、従って、その処理は迅速でエネルギ
ー的に経済的であり、処理されるべき平板表面３をあら
ゆる亀裂やひび割れ等から保護する。当然のことなが
ら、図１の装置の方向７の移動速度は、前記硬質材料の
薄層のみを加熱するのに適した短い時間の間だけ、プラ
ズマジェット２に表面３を露出するように選択される。
の先端から高速で放出される非常に高温（約10,000〜1
2,000℃）のイオン化気体によって形成される。プラズ
マジェット２の非常な高温度と高い熱伝導率とが、ジェ
ット２の前方の表面３に大きな球形の熱流束を発生させ
る。天然岩石又は人工の岩石様材料の平板の表面が短時
間だけプラズマジェット２に露出される場合には、その
高温の熱流束が迅速に平板表面３を加熱するが、その熱
が平板に浸透し、貫通するには時間が不足している。従
って、硬質材料の表面３の薄層だけがプラズマジェット
によって加熱され、従って、その処理は迅速でエネルギ
ー的に経済的であり、処理されるべき平板表面３をあら
ゆる亀裂やひび割れ等から保護する。当然のことなが
ら、図１の装置の方向７の移動速度は、前記硬質材料の
薄層のみを加熱するのに適した短い時間の間だけ、プラ
ズマジェット２に表面３を露出するように選択される。
方向７の移動の際には、水ジェット５が表面３上をプ
ラズマジェット２を追って移動し、加熱直後の前記硬質
材料薄層を急激に冷却するということが理解できる。こ
れによって、硬質材料の粒子（花こう岩の場合には結
晶）を破裂させる熱衝撃が表面３に発生させられる。更
に水ジェット５は、この破裂させられた粒子を表面３か
ら吹き飛ばす。
ラズマジェット２を追って移動し、加熱直後の前記硬質
材料薄層を急激に冷却するということが理解できる。こ
れによって、硬質材料の粒子（花こう岩の場合には結
晶）を破裂させる熱衝撃が表面３に発生させられる。更
に水ジェット５は、この破裂させられた粒子を表面３か
ら吹き飛ばす。
図２と図３は、処理されるべき表面に対してプラズマ
トーチ１と水ノズル４を移動させるのに適した装置を示
す。
トーチ１と水ノズル４を移動させるのに適した装置を示
す。
図２と図３とに示されるように、天然岩石又は人工の
岩石様材料の平板９の表面３上に両方とも吹き付けられ
る、互いに概ね平行なプラズマジェット２と水ジェット
５を発生させるように、プラズマトーチ１と水ノズル４
とが配置され方向付けられることも可能である。（ａ）
表面３と（ｂ）プラズマジェット２と水ジェット５との
間の鋭角の角度α、βは、等しくても異なってもよい。
更に、90゜に等しい角度α、βを使用することも、本発
明の範囲内である。
岩石様材料の平板９の表面３上に両方とも吹き付けられ
る、互いに概ね平行なプラズマジェット２と水ジェット
５を発生させるように、プラズマトーチ１と水ノズル４
とが配置され方向付けられることも可能である。（ａ）
表面３と（ｂ）プラズマジェット２と水ジェット５との
間の鋭角の角度α、βは、等しくても異なってもよい。
更に、90゜に等しい角度α、βを使用することも、本発
明の範囲内である。
図２と図３でも、２つのジェット２と５は同一の鉛直
平面内に位置する。
平面内に位置する。
図２と図３の装置は、複数の横断方向のローラ12がそ
の間に回転可能な形で取り付けられた、２つの長手方向
横みぞ形部材10、11を有するフレームを有する。
の間に回転可能な形で取り付けられた、２つの長手方向
横みぞ形部材10、11を有するフレームを有する。
ローラ12は全て同一の直径を有し、１つの共通の水平
平面内に位置する個々の横断方向の回転軸の周りを回転
し、電気モータを含む従来通りの機構（図示されていな
い）によって駆動される。
平面内に位置する個々の横断方向の回転軸の周りを回転
し、電気モータを含む従来通りの機構（図示されていな
い）によって駆動される。
２つの支持部材13、14の鉛直方向断面はＬ字形であ
り、その下部端部は各々にみぞ部材10、11に固定されて
いる。２つの細長い円筒形案内部材15、16が、Ｌ字形支
持部材13、14の間に固定される。例えば組み込まれた遠
隔操作される直流ステップモータ（図示されていない）
によって、支持ブロック17が、矢印18で示される互いに
反対の方向のどちらにも案内部材15、16上を滑動させら
れる。
り、その下部端部は各々にみぞ部材10、11に固定されて
いる。２つの細長い円筒形案内部材15、16が、Ｌ字形支
持部材13、14の間に固定される。例えば組み込まれた遠
隔操作される直流ステップモータ（図示されていない）
によって、支持ブロック17が、矢印18で示される互いに
反対の方向のどちらにも案内部材15、16上を滑動させら
れる。
この支持ブロック17は、図２と図３に矢印19で示され
るように、プラズマトーチ１と水ノズル４との位置を鉛
直方向に調節することも可能にする。
るように、プラズマトーチ１と水ノズル４との位置を鉛
直方向に調節することも可能にする。
平板９の表面３に対してジェット２とジェット５とを
移動させるための図２と図３の装置の構造についての更
に詳しい説明は、以下で行われないだろう。こうした構
造は単に例示のために示されるにすぎないのであり、し
かも、そうした装置は当業者にとって知られていると考
えられる。
移動させるための図２と図３の装置の構造についての更
に詳しい説明は、以下で行われないだろう。こうした構
造は単に例示のために示されるにすぎないのであり、し
かも、そうした装置は当業者にとって知られていると考
えられる。
表面３の最初の帯状部分を処理するために、ローラ12
は方向21（図２）に回転するように駆動され、それによ
って平板９は、ジェット２、５がその中に位置する平面
に対して平行な方向20に移動する。本発明では、プラズ
マジェット２は水ジェット５に先立って表面３上を進
み、表面処理を行うということが明らかだろう。
は方向21（図２）に回転するように駆動され、それによ
って平板９は、ジェット２、５がその中に位置する平面
に対して平行な方向20に移動する。本発明では、プラズ
マジェット２は水ジェット５に先立って表面３上を進
み、表面処理を行うということが明らかだろう。
その後で、ブロック17は方向18のどちらか一方に横方
向に移動させられ、次に続く隣接した表面３の帯状部分
を処理するために、平板９が再び移動させられる。この
操作は表面３の全面が処理され終わるまで反復される。
向に移動させられ、次に続く隣接した表面３の帯状部分
を処理するために、平板９が再び移動させられる。この
操作は表面３の全面が処理され終わるまで反復される。
当然のことながら、表面３の連続した帯状部分を処理
するために、ローラ12を両方向に駆動し、平板９の前後
移動を生じさせることが可能である。実際には、表面３
の１つの帯状部分が処理され終わった後に、平板９をそ
の初期位置に戻すために、ローラ12が方向21と反対の方
向に回転させられる。その後で、次に続く隣接した表面
３の帯状部分を処理するために、ローラ12が再び方向21
に回転させられる。平板９がその初期位置に戻される時
には表面３の処理が行われないが故に、方向21とは反対
方向のローラ12の回転速度は、方向21の回転速度よりも
かなり速くてもよく、この方向21と反対方向の回転の場
合には、水ジェット５がプラズマジェット２より先に表
面３上を進む。処理プロセスの効率を高めるために、ト
ーチ１とノズル４とのアセンブリが支持ブロック17に対
して180゜まで回転するように設計されることが可能で
あり、それによって、表面３の帯状部分の処理がローラ
の両回転方向において行われることが可能になり、ロー
ラのどちらの回転方向でも表面３上をプラズマジェット
２が水ジェット５より先に進むことになる。
するために、ローラ12を両方向に駆動し、平板９の前後
移動を生じさせることが可能である。実際には、表面３
の１つの帯状部分が処理され終わった後に、平板９をそ
の初期位置に戻すために、ローラ12が方向21と反対の方
向に回転させられる。その後で、次に続く隣接した表面
３の帯状部分を処理するために、ローラ12が再び方向21
に回転させられる。平板９がその初期位置に戻される時
には表面３の処理が行われないが故に、方向21とは反対
方向のローラ12の回転速度は、方向21の回転速度よりも
かなり速くてもよく、この方向21と反対方向の回転の場
合には、水ジェット５がプラズマジェット２より先に表
面３上を進む。処理プロセスの効率を高めるために、ト
ーチ１とノズル４とのアセンブリが支持ブロック17に対
して180゜まで回転するように設計されることが可能で
あり、それによって、表面３の帯状部分の処理がローラ
の両回転方向において行われることが可能になり、ロー
ラのどちらの回転方向でも表面３上をプラズマジェット
２が水ジェット５より先に進むことになる。
角度αとβ、方向20における平板９の移動速度、表面
３上のプラズマジェット２の衝撃点と水ジェット５の衝
撃点との間の距離、「隔離」距離（プラズマジェット２
の方向における、トーチ１のノズル８の先端と表面３と
の間の距離）といった本発明による装置の操作パラメタ
に関しては、これらの操作パラメタ間の関係が多数の操
作パラメタ間の関係であり、従って複雑であるが故に、
これらのパラメタを数値範囲によって限定することは不
可能である。これとは反対に、こうした操作パラメタは
個々の用途毎に最適化されなければならない。しかし、
特定の用途毎に、１つ以上の最適な組合せがあり、１つ
の操作パラメタが変更される場合には、その他のパラメ
タが適切に変更されるならば、表面３の処理において最
適な結果が同様に得られることが化可能であるというこ
とに注意しなければならない。
３上のプラズマジェット２の衝撃点と水ジェット５の衝
撃点との間の距離、「隔離」距離（プラズマジェット２
の方向における、トーチ１のノズル８の先端と表面３と
の間の距離）といった本発明による装置の操作パラメタ
に関しては、これらの操作パラメタ間の関係が多数の操
作パラメタ間の関係であり、従って複雑であるが故に、
これらのパラメタを数値範囲によって限定することは不
可能である。これとは反対に、こうした操作パラメタは
個々の用途毎に最適化されなければならない。しかし、
特定の用途毎に、１つ以上の最適な組合せがあり、１つ
の操作パラメタが変更される場合には、その他のパラメ
タが適切に変更されるならば、表面３の処理において最
適な結果が同様に得られることが化可能であるというこ
とに注意しなければならない。
高温プラズマジェットを特徴付ける高い温度勾配の故
に、前記「隔離」距離は重要な操作パラメタである。こ
の距離は、典型的には15〜25mmの間で変化する。この
「隔離」距離が25mmを越える場合は、表面３の処理にお
いて同様の結果を得るためには、プラズマトーチの形状
と出力レベルとが大幅に変更されなければならない。
に、前記「隔離」距離は重要な操作パラメタである。こ
の距離は、典型的には15〜25mmの間で変化する。この
「隔離」距離が25mmを越える場合は、表面３の処理にお
いて同様の結果を得るためには、プラズマトーチの形状
と出力レベルとが大幅に変更されなければならない。
更に、表面３上でのプラズマジェット２の衝撃点と水
ジェット５の衝撃点との間の距離は、典型的には2cmで
ある。この距離は、加熱された硬質材料層を急速に冷却
して望ましい熱衝撃を生じさせるのに適している。しか
し、プラズマジェット２を受けている最中の表面３の区
域を水ジェットで直接的に冷却することを防止するよう
に、トーチ１とノズル４の方向と、表面３上でのプラズ
マジェット２の衝撃点と水ジェット５の衝撃点との間の
距離とが選択されるべきであることに注意しなければな
らない。
ジェット５の衝撃点との間の距離は、典型的には2cmで
ある。この距離は、加熱された硬質材料層を急速に冷却
して望ましい熱衝撃を生じさせるのに適している。しか
し、プラズマジェット２を受けている最中の表面３の区
域を水ジェットで直接的に冷却することを防止するよう
に、トーチ１とノズル４の方向と、表面３上でのプラズ
マジェット２の衝撃点と水ジェット５の衝撃点との間の
距離とが選択されるべきであることに注意しなければな
らない。
表面３からの破裂粒子（又は結晶）がプラズマトーチ
１のノズル８上に吹き着けられることを防ぐように、前
記角度α、βが選択されることが有利である。こうした
ノズル８上への破裂粒子の付着は、ノズル８の寿命を著
しく低下させることになるだろう。
１のノズル８上に吹き着けられることを防ぐように、前
記角度α、βが選択されることが有利である。こうした
ノズル８上への破裂粒子の付着は、ノズル８の寿命を著
しく低下させることになるだろう。
図１の構造と、次のような操作パラメタ又は操作条件
とを使用することによって、「Caledonia」タイプの粗
粒花こう岩の表面処理において、優れた結果が得られ
た。
とを使用することによって、「Caledonia」タイプの粗
粒花こう岩の表面処理において、優れた結果が得られ
た。
−プラズマ気体（窒素）流 :1.4〜2.0m3/h （50〜70ft3/h） −プラズマ出力 :30〜40kW −「隔離」距離 :20mm −角度 :35゜ −角度 :45゜ −方向７の移動速度 :0.4〜0.6m/s −表面３の処理帯状部分の幅 :15〜20mm −水ジェット５の圧力 :3.5MPa（500psi） −表面３上の水ジェットの衝撃点とプラズマジェット の衝撃点との間の距離 :2cm −破裂粒子層（硬質材料の破砕層）の厚さ :1.2mm 一般的に、図２と図３の構造の場合は、工業規模で花
こう岩表面を処理するためには、次の操作パラメタが使
用されることが有利である。
こう岩表面を処理するためには、次の操作パラメタが使
用されることが有利である。
−水ジェットの圧力 :3.4〜4.8MPa （500〜700psi） −「隔離」距離 Caledoniaタイプの花こう岩 :5mm Blach Cambrienタイプの花こう岩:10mm −プラズマ出力 :32〜36kW −表面３上の水ジェットの衝撃点とプラズマジェット の衝撃点との間の距離 :50mm −角度 :35゜ −角度 :45゜ −工場における厚さ0.95cm（3/8インチ）の平板の処 理速度 :6.9〜8.3m2/h （75〜90ft2/h） 本発明による装置は、花こう岩のような天然岩石の表
面と、コンクリートのような人工の岩石様材料の表面
と、コンクリートやモルタルやその他の類似物のような
人工の岩石様材料を用いて一体的に接合された天然岩石
破片の集合で作られた物体の表面とを処理することが可
能である。レンガの表面も本発明によって処理されるこ
とが可能である。
面と、コンクリートのような人工の岩石様材料の表面
と、コンクリートやモルタルやその他の類似物のような
人工の岩石様材料を用いて一体的に接合された天然岩石
破片の集合で作られた物体の表面とを処理することが可
能である。レンガの表面も本発明によって処理されるこ
とが可能である。
図面の簡単な説明 図１は、天然岩石及び／又は人工の岩石様材料で作ら
れた硬質材料物体の表面処理のための、本発明による装
置のプラズマトーチと水ノズルとの第１の位置及び方向
を図解する。
れた硬質材料物体の表面処理のための、本発明による装
置のプラズマトーチと水ノズルとの第１の位置及び方向
を図解する。
図２と図３は、プラズマトーチと水ノズルとの第２の
位置及び方向と、処理されるべき表面に対してプラズマ
トーチと水ノズルとを移動させるのに適した装置とを図
解する。
位置及び方向と、処理されるべき表面に対してプラズマ
トーチと水ノズルとを移動させるのに適した装置とを図
解する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブロ，マハー カナダ国、ケベツク・ジエイ・１・エ ル・１・エイチ・７、シヤーブルツク、 モンテマグニー・505 (72)発明者 ロア，クレルモン カナダ国、ケベツク・ジエイ・１・ジエ イ・３・ジエイ・４、シヤーブルツク、 アーギル・850 (56)参考文献 特開 昭51−115166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−63886（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−178480（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B28D 1/00 C04B 41/00
Claims (13)
- 【請求項１】天然岩石及び／又は人工岩石様材料からな
る硬質材料物体の表面を処理するための方法であって、 前記表面上に吹き付けられる高温プラズマジェットを発
生させる段階と、 前記表面上に吹き付けられる冷却流体の高速ジェットを
発生させる段階と、 前記高温プラズマジェットが前記硬質材料の前記表面に
おける薄層だけを急激に加熱することを可能にすべく、
前記表面に対して前記高温プラズマジェットを十分迅速
に移動させる段階と、 前記冷却流体の高速ジェットが前記表面上において前記
高温プラズマジェットを追従するように、前記表面に対
して前記冷却流体の高速ジェットを移動させ、（ａ）前
記表面において前記硬質材料の粒子を破裂させる熱衝撃
を引き起こすべく、及び（ｂ）前記物体の硬質材料中に
おいて熱が深くまで侵入することを防止すべく、前記高
温プラズマジェットによって加熱された直後の前記表面
における前記薄層を前記冷却流体の高速ジェットにより
急激に冷却し、且つ前記粒子を前記表面から吹き飛ばす
段階とを含む方法。 - 【請求項２】前記高温プラズマジェットが前記表面に対
して第１の角度を成し、一方、前記冷却流体高速ジェッ
トが前記表面に対して第２の角度を成し、前記第１の角
度と前記第２の角度の少なくとも一方が鋭角である請求
項１に記載の処理方法。 - 【請求項３】前記高温プラズマジェットが前記表面に対
して第１の鋭角を成し、且つ前記冷却流体高速ジェット
が前記表面に対して第２の鋭角を成し、前記第１及び第
２の鋭角が異なった値である請求項１に記載の処理方
法。 - 【請求項４】前記ジェット移動段階が、前記物体の前記
表面全体が処理されるまで前記硬質材料の前記表面の帯
状部分を連続的に処理するように、前記高温プラズマジ
ェット及び前記冷却流体高速ジェットを移動させる段階
を含む請求項１に記載の処理方法。 - 【請求項５】前記高温プラズマジェットが、前記表面に
第１の衝撃点で衝突し、且つ前記冷却流体高速ジェット
が、前記表面に第２の衝撃点で衝突し、前記第１及び第
２の衝撃点の間に一定の距離が維持される請求項１に記
載の処理方法。 - 【請求項６】天然岩石及び／又は人工岩石様材料からな
る硬質材料物体の表面を処理するための装置であって、
前記表面上に吹き付けられる高温プラズマジェットを発
生させるための第１の手段と、前記表面上に吹き付けら
れる冷却流体の高速ジェットを発生させるための第２の
手段と、前記第１及び第２の手段がその上に取り付けら
れる機械的支持手段と、前記表面上に吹き付けられた前
記高温プラズマジェットが、前記硬質材料の前記表面に
おける薄層だけを急激に加熱すると共に前記冷却流体の
高速ジェットが、前記表面上において前記高温プラズマ
ジェットを追従することを可能にすべく、前記表面に対
して前記支持手段を十分迅速に移動させるための手段と
を含んでおり、前記冷却流体の高速ジェットが、前記高
温プラズマジェットによって加熱された直後の前記表面
における前記薄層を急激に冷却して、（ａ）前記表面に
おいて前記硬質材料の粒子を破裂させる熱衝撃を引き起
こし、且つ（ｂ）前記物体の硬質材料中において熱が深
くまで侵入することを防止し、更に、前記冷却流体の高
速ジェットが、前記粒子を前記表面から吹き飛ばすこと
を特徴とする装置。 - 【請求項７】前記高温プラズマジェットが前記表面に対
して第１の角度を成し、一方、前記冷却流体高速ジェッ
トが前記表面に対して第２の角度を成し、前記第１の角
度と前記第２の角度の少なくとも一方が鋭角である請求
項６に記載の装置。 - 【請求項８】前記高温プラズマジェット及び前記冷却流
体高速ジェットが、一つの共通平面内に位置し且つ前記
平面に対して夫々第１及び第２の角度を成し、前記第１
及び第２の角度の少なくとも一方が鋭角であり、更に前
記高温プラズマジェット及び前記冷却流体高速ジェット
が、前記共通平面内で互いに交差するように方向付けら
れている請求項６に記載の装置。 - 【請求項９】前記高温プラズマジェット及び前記冷却流
体高速ジェットが、前記表面に対して夫々第１及び第２
の鋭角を成し、前記第１及び第２の鋭角が異なった値で
ある請求項６に記載の装置。 - 【請求項１０】前記支持手段を移動させるための前記手
段が、前記硬質材料の表面の互いに隣接する狭幅の帯状
部分を連続的に処理するように、前記高温プラズマジェ
ット及び前記冷却流体の高速ジェットを前記表面に対し
て移動させる請求項６に記載の装置。 - 【請求項１１】前記高温プラズマジェット及び前記冷却
流体高速ジェットが、一つの共通平面内に位置し、且つ
前記表面に対して前記支持手段を移動させるための前記
手段が、前記共通平面に対して平行な方向に前記支持手
段を移動させるための手段を含む請求項６に記載の装
置。 - 【請求項１２】前記高温プラズマジェットを発生させる
ための前記第１の手段が、直流プラズマトーチを含む請
求項６に記載の装置。 - 【請求項１３】前記冷却流体の高速ジェットを発生させ
るための前記第２の手段が、水の高速ジェットを発生さ
せる手段を有し、前記水が前記冷却流体である請求項６
に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000598629A CA1271230A (en) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Method and apparatus for treating a surface of granite with a high temperature plasma jet |
| CA598,629 | 1989-05-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04504986A JPH04504986A (ja) | 1992-09-03 |
| JP2809504B2 true JP2809504B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=4140002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2507138A Expired - Fee Related JP2809504B2 (ja) | 1989-05-03 | 1990-05-01 | 天然岩石及び／又は人工岩石様材料からなる硬質材料物体の表面を処理するための方法及び装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5211156A (ja) |
| EP (1) | EP0471692B1 (ja) |
| JP (1) | JP2809504B2 (ja) |
| AT (1) | ATE119458T1 (ja) |
| AU (1) | AU5566490A (ja) |
| CA (1) | CA1271230A (ja) |
| DE (1) | DE69017677T2 (ja) |
| ES (1) | ES2071094T3 (ja) |
| WO (1) | WO1990013406A1 (ja) |
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- 1990-05-01 EP EP90906801A patent/EP0471692B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-01 DE DE69017677T patent/DE69017677T2/de not_active Expired - Fee Related
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