JP2893123B2 - 水中で使用するアブレーシブジェット加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アブレーシブジェット加工装置に係り、詳
細には、高圧水と固体粒子とを混合してノズルから噴射
することによって対象物を加工するアブレーシブジェッ
ト加工装置において、特に水中使用に適する加工装置に
関する。

［従来の技術］ 高圧水を利用した加工において、水だけをノズルから
噴射して行うウオータジェット加工と、水と固体粒子
（以下アブレーシブと言う）の混合物をノズルから噴射
して行うアブレーシブジェット加工とに大別される。こ
のうち、アブレーシブジェット加工について見れば、水
とアブレーシブとを混合する方法として、水と乾燥アブ
レーシブとを別々にノズルに供給し、ノズル内で混合し
て噴射する方法、アブレーシブをスラリー状にしてこれ
を高圧水と共にノズルに供給し、ノズル内で混合して噴
射する方法、アブレーシブをスラリー状にしてこれを直
接加圧してノズルから噴射する方法等が利用されてい
る。

ところで、ウオータジェット並びにアブレーシブジェ
ットは、従来、水中で適用されることは希であり、殊に
アブレーシブジェットについては極めて希である。しか
し、アブレーシブジェットの有用性に着目して、特に数
10mよりも深い深水下での使用に対する要求が高まりつ
つあり、適用機器の早急な充実が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来装置についてみれば、前記の通り水中での適用そ
のものが実施されていないこともあって、そのほとんど
が陸上の空中での使用を目的にしたもので、一部に水中
での使用を目的にしたものもあるが、水やアブレーシブ
の飛散を防止するための水中使用であるため、水圧に対
する配慮や、深水中における長距離にわたるアブレーシ
ブの供給に対する配慮が皆無であり、適用困難である。
つまり、水上にアブレーシブ供給装置をおいて、該アブ
レーシブ供給装置から深水中のノズルまでアブレーシブ
を導く際、アブレーシブの流れが不連続になることや、
深水中での水圧に相当する圧力でアブレーシブを供給す
る必要があるが、これに対応できる装置が無い。すなわ
ち、本願の目的とする水中で適用できる機器が無いのが
現状である。

［課題を解決するための手段］ そこで本願では次のような構成で目的を達成し得たも
のである。すなわち、ポンプからおくられる加圧水と、
アブレーシブ供給装置から送られるアブレーシブスラリ
ーとをノズルに導入、混合して噴射するようにしたアブ
レーシブジェット加工装置において、水中に埋設した容
器と、該容器に配設した撹拌翼と、該撹拌翼の駆動手段
と、容器の下部に配設した取出口とから成り、容器の一
部または全部を柔軟な部材で形成したアブレーシブ供給
装置を備えて成るものである。

［実施例］ 以下、図示の実施例に基づいて、より具体的に詳細に
説明する。

本実施例は主として深海あるいは湖底等の深水中を対
象に適用されるものである。図において、１は噴射銃で
あって銃身11,混合機12,混合ノズル13,マニホールド14,
把手15,引金16から成っている。２は供給装置であっ
て、スラリーホース34で噴射銃１と連結されている。３
は船であって、ポンプ４を搭載している。ポンプ４はホ
ース33で噴射銃１と連結されている。供給装置２は第２
図にその断面を示すように、脚31を備えた容器21と、容
器21の底部に設けた撹拌翼22と、容器21の上部に配設し
た蓋24と、容器21と蓋24とを連結する柔軟な部材である
ベロフラム25と、容器21の下部に配設した取出口23と、
撹拌翼22の回転駆動手段であるモータ26とモータ26の駆
動電源であるバッテリー27とから成るものである。

さて、船３に搭載されたポンプ４が起動されて高圧水
が生成される。高圧水はホース33で噴射銃１に供給され
る。ホース33は使用形態によっては、一部固定配管（図
示せず、以下同じ）を用いることも可能であり、また、
水底までホース33あるいは固定配管で導き、分岐具（図
示せず、以下同じ）を中継して単一または複数の噴射銃
１までホース33で連結することも可能である。

一方、アブレーシブは、水と混合されてアブレーシブ
スラリーとして、水中もしくは水底に沈設された供給装
置２に収容されている。ブレーシブスラリーは、水より
密度の高いアブレーシブが供給装置２の底部に堆積しな
いように常時撹拌翼22で撹拌されている。撹拌翼22は、
バッテリー27を電源とするモータ26で回転駆動される。
モータ26は電動機に限定されず、油圧、空気圧その他の
方式のものが利用可能であるが、水深並びにそれにとも
なう水圧を考慮して最適の駆動形態のモータが適用され
得る。供給装置２に収容されたアブレーシブスラリー
は、容器21と蓋24との間に介在させたベロフラム25の作
用によって容器21の外部とほぼ等しい圧力に維持される
ものである。すなわち、柔軟なベロフラム25を境界にし
て容器21内のアブレーシブスラリーと容器21外部の周囲
の水とが存在し、アブレーシブスラリーまたは周囲の水
のいずれか圧力の高い方から他の圧力の低い方に向かっ
てベロフラム25が押圧され、アブレーシブスラリーと周
囲の水の圧力がほぼ均衡したところでブロフラム25が係
止されるものである。つまり、アブレーシブスラリーが
容器21の外へ排出されてアブレーシブスラリーの量が減
少すると容器21内の圧力が低下し、周囲の水圧よりも低
くなるため、ベロフラム25は周囲の水圧に押圧されて容
器21の内側に陥没すると共に蓋24が容器21内に陥入して
圧力の均衡を保つべく作用するものである。

容器21内のアブレーシブスラリーは、容器21の下部に
配設した取出口23からスラリーホース34を介して噴射銃
１に送られる。噴射銃１は手動操作用に構成したもので
あるが、基本的には第３図に示すように、混合器12、混
合ノズル13、高圧水ノズル41で機能し得るもので、これ
を例えばマニプレータ（図示せず、以下同じ）等に搭載
することによって効果的に利用されるものである。

噴射銃１に送られたアブレーシブスラリーは導入孔40
を通して混合器12に形成した混合室42に導入され、ホー
ス33、マニホールド14、銃身11を通してポンプ４から供
給され、高圧水ノズル41から噴射される高圧水と混合さ
れた後、混合ノズル13から噴射される。容器21内のアブ
レーシブスラリーの容積は噴射銃１から噴射された分だ
け減少するが、前記の通りブロフラム25に吊止蓋24が容
積に応じて容器21内で上下し、かつベロフラム25によっ
て外部と容器21内の圧力が均衡するため、深水中に設置
した場合においても容器21内のアブレーシブスラリーの
量に無関係に常に一定の圧力で容器21内から取出口23を
通して排出されるものである。アブレーシブスラリーが
容器21から排出されて噴射銃１に導入され混合ノズル13
から噴射されるとき、アブレーシブスラリーの方が周囲
の圧力よりもやや高めである方がアブレーシブスラリー
を安定して供給し得る。すなわち、第３図において、ア
ブレーシブスラリーは供給装置２から導入孔40に入り混
合室42で高圧水と混合されるが、高圧水ノズル41から噴
出し混合ノズル13に突入する高圧水によって混合室は負
圧になり、その結果導入孔40を通してアブレーシブスラ
リーを自吸することになる。ところが、ポンプ４から送
られる高圧水の圧力の変動による自吸力の変化やスラリ
ーホース34を通る際の抵抗等によるスラリー中のアブレ
ーシブ濃度の変動などによって混合室42に供給されるア
ブレーシブスラリーの量並びにアブレーシブスラリー中
のアブレーシブ濃度が変化し、加工能力が変化すること
になる。このような変化を防止するには、高圧水の圧力
変動を抑えることに加えて、アブレーシブスラリーを混
合器12の自吸力の頼らずに強制的に供給することが必要
である。そこで、アブレーシブスラリーの強制供給手
段、すなわち、アブレーシブスラリーの加圧手段として
配設したのが蓋24に載置した重り28である。ベロフラム
25の作用で外部の水深による圧力と均衡した圧力に維持
されたアブレーシブスラリーは、重り28の分だけわずか
に加圧され、混合器12の導入孔40へ加圧供給されるもの
である。蓋24に設けた安全弁29は、例えば混合ノズル13
の閉塞によって高圧水が供給装置２内に逆流した場合を
考慮して配設したもので、該安全弁29の作動圧力をベロ
フラム25の破壊圧力よりも低い圧力に設定することによ
って、容器21内の圧力が上昇した場合、ベロフラム25が
破損する前に安全弁29が作動して容器21ないの流体を外
部へ排出することによって、ベロフラム25の破損を効果
的に防止し得るものである。蓋24は、容器21内のアブレ
ーシブスラリーの量が減少するに従って下降してくる
が、該蓋24が撹拌翼22にぶつからないように、容器21内
の所定位置に止め具30を設け、蓋24がそれ以上下降しな
いようにして、撹拌翼22及び蓋24並びにベロフラム25が
破損しないように考慮してある。

尚、取出口23とスラリーホース34との接続をワンタッ
チ継手にすることによって、供給装置２内のアブレーシ
ブスラリーが無くなったときに吊具２を使って船上に引
き上げると共に、代わりの供給装置２′を水中に投下す
る際のスラリーホース34の継ぎ替えが迅速にできるもの
である。また、第４図に示したのは、容器全体をゴム袋
のような柔軟な部材で形成し上部に蓋を配設した実施例
を示す縦段側面図であり、第２図の実施例と同様、効果
的に実施され得る。図において、21′は柔軟なゴム等の
部材で形成した容器であり、容器ガイド44で保持されて
いる。その他の部位については前記第２図の実施例と同
等の構成と機能を有しているものである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り本発明によれば、水中においても水
深に影響されることなく効果的にアブレーシブをノズル
に供給することが可能となり、アブレーシブジェット加
工を含むウォータージェット加工の適用範囲を水中にま
で拡大し得るもので、当該分野に大きく寄与するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成をしめす外観図、第２図は第
１図の供給装置を拡大して示した縦断側面図、第３図は
ノズル部を拡大して示した縦断側面図、第４図は第３図
に相当する別の実施例を示す縦断側面図である。 1:噴射銃、2:供給装置 4:ポンプ、13:混合ノズル 21,21′：容器、22:撹拌翼 26:モータ、23:取出口 24:蓋、25:ベロフラム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプからおくられる加圧水と、アブレー
   シブ供給装置から送られるアブレーシブスラリーとをノ
   ズルに導入、混合して噴射するようにしたアブレーシブ
   ジェット加工装置において、前記アブレーシブ供給装置
   が水中に埋設した容器と、該容器に配設した撹拌翼と、
   該撹拌翼の駆動手段と、前記容器の下部に配設した取出
   口と、前記容器上部に設けた蓋と、該蓋と前記容器を連
   結する柔軟な部材と、前記蓋を介して前記容器を加圧す
   る重りとで構成し、加圧から柔軟部材の破損を防止する
   安全弁を設けて成ることを特徴とする、水中で使用する
   アブレーシブジェット加工装置。