JP3150552U - ハイブリッド型ショットブラスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高能率に研掃または研磨することができるとともに、使用部材の損耗を防止し、さらに段取替え工数を大幅に低減することができるハイブリッド型ショットブラスト装置を提供する。【解決手段】筒状のキャリア流体導入部２と、他端に接続される負圧吸引部からなり、さらにホイッスル形状の空気導入装置６が設けられているハイブリッド型ショットブラスト装置において、被処理鋼管とキャリア流体導入部２とがダミー管１３を外周側に配する空気導入部６３およびレデューサ管１４を介して接続され、キャリア流体導入部２はキャリア流体３を噴射するエアーノズル２１と、キャリア流体導入部２の本体を構成する筒部と、この筒部と同軸かつ同内径の軸管２３とが設けられていることを特徴とする。さらに、軸管２３がダミー管１３を外周側に配する空気導入部６２を貫通するように構成し得ること、エアーノズルの供給配管に流量計および減圧弁並びに圧力計を設置することが望ましい。【選択図】図３

Description

本考案は、処理される鋼管内面に研掃材または研磨材をキャリア流体に搬送させて、鋼管内面を優れたショットブラスト性能で、かつ高能率に研掃または研磨加工することができ、さらに段取替え工数を大幅に短縮することができるハイブリッド型ショットブラスト装置に関する。

ここで「ハイブリッド型ショットブラスト装置」とは、高圧キャリア流体を用いて被処理鋼管の内面に研掃材または研磨材を噴射するとともに、鋼管の終端側から鋼管内の空気を吸引し鋼管内部を負圧にする機能を具備し、高圧噴射と負圧吸引を組み合わせたショットブラスト装置を意味する。

従来から、鋼管の内面を研掃または研磨することができるショットブラスト装置としては、高圧噴射ブラスト装置と負圧吸引ブラスト装置とが慣用されている。

高圧噴射ブラスト装置は、高圧空気をキャリア流体として研掃材または研磨材を搬送させ、鋼管内面に噴射させて内面ケールを除去し、または管内面を研磨する。高圧空気によって鋼管内を搬送された研掃材または研磨材は、鋼管の他端に設置された回収タンクによって回収される。

この高圧噴射ブラスト装置では、研掃材または研磨材を搬送する高圧空気を低速度で噴射すると、高圧空気は層流となり、研掃材または研磨材が十分に加速されず、研掃能力または研磨能力が不足する。さらに研掃材または研磨材の固気比（空気の単位体積当たりの研掃材または研磨材の量）を適切に選択しなければ、所定のブラスト効果が得られないという問題がある。

負圧吸引ブラスト装置は、鋼管の始端側に設けられた供給装置から研掃材または研磨材を投入し、鋼管の終端側から吸引することにより、負圧空気流を発生させて研掃材または研磨材を搬送させ、管内面に衝突させることによって、内面スケールを除去し、または管内面を研磨する。負圧空気流によって鋼管内に搬送された研掃材または研磨材は、鋼管の他端からブロアに吸引されて排出される。

一方、負圧吸引ブラスト装置では、鋼管の始端側から研掃材または研磨材が供給されることから、鋼管の始端側の近傍では鋼管の内面をブラストするのに十分な粒子密度や粒子速度が形成され難いことから、鋼管の始端部を十分に研掃または研磨することができない場合がある。

特許文献１では、従来の高圧噴射ブラスト装置および負圧吸引ブラスト装置に関する問題に検討を加え、上述した負圧吸引ブラスト装置の問題点を改良した装置を提案している。具体的には、負圧吸引ブラスト装置において、鋼管の始端側に設けられた研掃材または研磨材の供給部の形状を改善し、負圧空気流で搬送される研掃材または研磨材が鋼管の始端部の近傍に通過する際に、その負圧空気流を旋回させることにしている。

しかしながら、特許文献１の負圧吸引ブラスト装置では、鋼管の終端部においては、空気速度の旋回成分が減衰するため、ショットブラスト性能が劣るという問題がある。

特開平５−２２８８４２号公報

鋼管の始端部から終端部まで全長に亘り、十分にショットブラスト性能を発揮するには、高圧流体をキャリアとして、研掃材または研磨材を鋼管内に噴射するとともに、鋼管の終端側から鋼管内の空気を吸引し、鋼管内部に負圧空気流を発生させるのが有効である。

すなわち、高圧噴射ブラスト装置と負圧吸引ブラスト装置では、それぞれ鋼管の被処理部においてブラスト効果が不充分になる箇所が生じる場合があるが、高圧噴射ショットと負圧吸引ショットを組み合わせたハイブリッド型ショットブラスト機構を採用することにより、鋼管の始端部から終端部まで全長に亘り、優れたショットブラスト性能を発揮することができる。

図１は、ハイブリッド型ショットブラスト装置の全体構成例を示す図である。図１では研掃材を用いる例で示しているが、研磨材を用いる場合であっても同様の構成例となる。前述の通り、ハイブリッド型ショットブラスト装置は、高圧流体をキャリア流体３として研掃材を処理される鋼管１の内部に噴射するとともに、鋼管１の終端側から吸引し、鋼管１内部を負圧にする構成である。

そして、研掃材を噴射するために、筒状のキャリア流体導入部２およびホイッスル形状の空気導入装置６が配置される。空気導入装置６の内部には空気導入部６ａを備え、空気導入装置６を保護するため、ダミー管１３が配置される。空気導入装置６で導入された空気４は、空気導入部６ａに導かれ、ダミー管１３の内壁に沿って旋回流が形成される。

図１に示すショットブラスト装置では、コンプレッサ（図示せず）から供給された高圧キャリア流体３に、研掃材タンク５に蓄えられた研掃材を落下させ、キャリア流体３に研掃材を混合させたのち、空気導入装置６から導入された空気４による旋回流を形成させながら鋼管１の始端部に圧入される。

鋼管１の終端部には、管内面の研掃を終えた研掃材とこの研掃材を浮遊させて搬送する負圧空気流とを受けて、まだ破砕していない研掃材と空気とを分離する回収タンク７が設置され、また、回収タンク７で分離された研掃材を搬出する搬出手段８が設置されている。

この回収タンク７には、破砕した研掃材や研掃屑と負圧空気流とを分離するためのサイクロン９およびダストコレクタ１０と、研掃を終えた研掃材とこの研掃材を浮遊させて搬送する負圧空気流とを吸引し、研掃材や研掃屑が除去された空気をサイレンサ１２に送り排出するブロワ１１が配置される。

ところで、ハイブリッド型ショットブラスト装置の実操業に際して、鋼管内面の全長に亘り優れたショットブラスト性能を発揮するとともに、段取替えを含めた操業能率の低下を回避する必要がある。このため、被処理鋼管１とキャリア流体導入部２との接続形態を操業に適した構成で具体化するとともに、ショットブラスト処理の高能率化、使用部材の損耗防止、さらには段取替え工数の低減を図ることが重要になる。

本考案は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、鋼管内面を優れたショットブラスト性能で、かつ高能率に研掃または研磨することができるとともに、使用部材の損耗を防止し、さらに段取替え工数を大幅に低減することができるハイブリッド型ショットブラスト装置を提供することを目的とする。

本考案は、前記の課題を解決するためなされたものであり、下記（１）〜（４）のハイブリッド型ショットブラスト装置を要旨としている。

（１）被処理鋼管の一端に接続される筒状のキャリア流体導入部と、この鋼管の他端に接続される負圧吸引部からなり、さらに前記キャリア流体導入部に空気を導入するホイッスル形状の空気導入装置が設けられているハイブリッド型ショットブラスト装置において、被処理鋼管の一端と筒状のキャリア流体導入部とがダミー管を外周側に配する空気導入部およびレデューサ管を介して接続され、前記キャリア流体導入部はキャリア流体を噴射するエアーノズルと、キャリア流体導入部の本体を構成する筒部と、この筒部と同軸かつ同内径の軸管とが設けられていることを特徴とするハイブリッド型ショットブラスト装置である。

（２）上記（１）のハイブリッド型ショットブラスト装置は、前記キャリア流体導入部に設けられている軸管が前記ダミー管を外周側に配する空気導入部を貫通することにより、能率向上や使用部材の損耗防止が図れて望ましい。

（３）上記（１）、（２）のハイブリッド型ショットブラスト装置は、前記キャリア流体導入部にキャリア流体を噴射するエアーノズルの供給配管に流量計および減圧弁、並びに圧力計を設置することにより、管理精度の向上が図れて望ましい。

（４）上記（１）、（２）、（３）のハイブリッド型ショットブラスト装置では、前記エアーノズルの取り替えにトグルクランプを用いたクランプ方式で行うことにより、段取替え時間を短縮し大幅に取替工数を削減することができる。

上記で規定する「ダミー管を外周側に配する空気導入部」とは、ダミー管は空気導入部の内部に設けられるが、その外周側に配置される構成であることを意味する。

本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置によれば、高圧噴射ショットと負圧吸引ショットとの機能を組み合わせることにより、鋼管内面を優れたショットブラスト性能で、かつ高能率に研掃または研磨することができるとともに、使用部材の摩耗を防止し、さらに段取替え工数を大幅に低減することができる。これにより、実操業に最適なショットブラスト装置の構成とすることができる。

ハイブリッド型ショットブラスト装置の全体構成例を示す図である。 本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置の主要部の構成を示す図である。 本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置の主要部を改善した構成例を示す図である。 本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置に適用できるエアー配管系統を説明する図である。 本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置のエアー配管組立図である。 本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置におけるエアーノズルの段取替えを説明する図であり、（ａ）は正面断面図を示し、（ｂ）は側面図を示している。

図２は、本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置の主要部の構成を示す図である。同図に示すように、本発明のハイブリッド型ショットブラスト装置は、鋼管（図示せず）の一端に接続される筒状のキャリア流体導入部２と、この鋼管の他端に接続される負圧吸引部からなり、さらに空気導入部６ａに空気を導入するホイッスル形状の空気導入装置６が設けられており、鋼管（図示せず）とキャリア流体導入部２とはダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａおよびレデューサ管１４を介して接続され、キャリア流体導入部２はキャリア流体を噴射するエアーノズル２１と、キャリア流体導入部の本体を構成する筒部２２と、この筒部２２と同軸かつ同内径の軸管２３とで構成されている。

本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置は、高圧キャリア流体３により研掃材または研磨材を鋼管の内部に噴射するとともに、鋼管の終端側から吸引する方式であり、高圧噴射と負圧吸引を組み合わせた構造である。このため、鋼管の始端部から終端部の全長に亘って、キャリア流体３の流速を安定して維持することができ、鋼管内面を安定してショットブラストするのに必要な流速を十分に確保できる。

以下では、キャリア流体により研掃材が搬送される場合について説明するが、本考案はこれに限定されるものではなく、キャリア流体により研磨材が搬送され、鋼管内面を研磨する場合についても適用できるものである。

本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置では、鋼管内面を確実にショットブラストできるように、高圧流体をキャリアとして研掃材を鋼管内に噴射するため、コンプレッサ（図示せず）から供給された高圧空気をエアーノズル２１で噴射する。噴射された高圧キャリア流体３に、研掃材導入部５ａから研掃材を落下させ、キャリア流体３と研掃材を混合させる。

キャリア流体導入部２の筒部２２において、エアーノズル２１からの高圧キャリア流体３の噴射と、研掃材との混合が行われる。さらに筒部２２の延長上にキャリア流体導入部の筒部２２と同軸かつ同内径の軸管２３を設け、この軸管２３内に混合された高圧キャリア流体３と研掃材とを圧入することにより、キャリア流体３の流速を安定して維持することができる。

さらに、本考案のショットブラスト装置は、空気４を内部に導入するためのホイッスル形状の空気導入装置６を配置する。この空気導入装置６から導入された空気４によって、空気導入部６ａでは、その外周に配置されたダミー管１３の内壁に沿って旋回流が形成される。旋回流が形成された空気４は、軸管２３より噴射されたキャリア流体３と混合され、ダミー管１３およびレデューサ管１４に噴射される。

処理される鋼管の始端部とキャリア流体導入部２との間にダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａを設置し、ダミー管１３の一部を含めて内面をショットブラストすることにより、鋼管の始端部から確実にショットブラストできる。

このため、図２に示すように、キャリア流体導入部２の軸管２３は、ダミー管１３の始端部に装入され、始端部からキャリア流体３を噴射する。鋼管の始端部とキャリア流体導入部２とをダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａを介して接続することにより、研掃材が内壁に衝突開始する位置をダミー管１３の内面とし、鋼管の始端部での研掃材の衝突を安定させることができる。

レデューサ管１４は、処理する鋼管の内径寸法に対応するため、始端側の断面は絞り形状を有し、ダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａの終端部と鋼管の始端部との間に配置される。これにより、ダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａを取り替えることなく１本当たりで適用できる鋼管寸法を拡げることできる。

本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置は、図２に示す構成を採用することにより、安定した高圧キャリア流体の流速および研掃材の衝突を確保し、維持できることから、鋼管の始端部から終端部まで全長に亘り、優れたショットブラスト性能を発揮することができる。

（軸管の長尺化によるレデューサ管摩耗低減等）
本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置は、レデューサ管の損耗を低減し、絞り機構による研掃材の減速に起因する能率低下を抑制するのが望ましい。すなわち、ダミー管を外周側に配する空気導入部６ａの終端部と鋼管の始端部との間に、レデューサ管を配置することにより、軸管２３から噴射される研掃材が始端側の絞り断面に衝突し、レデューサ管の損耗が大きくなる。また、ダミー管から噴射される研掃材が絞り機構による減速し、能率が低下することが懸念される。

図３は、本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置の主要部を改善した構成例を示す図である。図３に示す構成例では、キャリア流体導入部２の軸管２３がダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａを貫通し、軸管２３の噴射端がレデューサ管１４の始端側の絞り断面と対向するように配置する。内径の小さな軸管２３をレデューサ管１４の絞り断面と対向させることにより、噴射される研掃材の衝突にともなうレデューサ管１４の損耗を軽減させることができる。

さらに、軸管２３がダミー管１３を外周側に配する空気導入部６ａを貫通して研掃材を噴射した場合であっても、噴射される研掃材が衝突する範囲はレデューサ管１４の始端側の絞り断面の中心部に限定されることから、絞り機構による減速が低減され、能率低下を抑制することができる。

（キャリア流体の流量、圧力の管理精度の向上）
本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置は、キャリア流体を噴射するエアーノズルの供給配管に流量計および圧力計を設置することにより、キャリア流動条件の管理精度を向上させるのが望ましい。例えば、キャリア流体の流量が少なすぎたり、圧力が低すぎると研削材の詰まりが発生したり、研掃材の固気比（空気の単位体積当たりの研掃材量）が適切にならず、研削能力が著しく低下する場合がある。一方、キャリア流体の流量が多すぎたり、圧力が高すぎると、研削タンクからの逆噴射や部品の損耗が顕著になる。

図４は、本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置に適用できるエアー配管系統を説明する図である。コンプレッサから供給された高圧空気は、４系統のショットブラスト処理ラインに分配され、同時に４本の鋼管を処理することができる。

図５は、本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置のエアー配管組立図である。４系統のショットブラスト処理ラインにはそれぞれ１個の流量計１６および減圧弁２８が設けられ、各処理ラインには、高圧空気の供給側から電磁弁１８、ボールバルブ１７、圧力計１５およびスイベルジョイント１９が配置されている。

ショットブラスト処理ラインに設けられた圧力計１５、並びに流量計１６および減圧弁２８により、高圧空気の供給条件が管理される。また、電磁弁１８およびボールバルブ１７は、４系統のショットブラスト処理ラインの稼働状況に応じてＯＮ−ＯＦＦ条件で作動する。スイベルジョイント１９は、パール・スイベルジョイントを用いることにより、高圧空気を供給する場合に、その配管を回転させたり、上下・左右・前後の任意の方向に移動させることが可能になり、安定したシール機構で滑らかに供給できる。

図４、図５に示すように、キャリア流体を噴射するエアーノズルの供給配管に圧力計１５、並びに流量計１６および減圧弁２８を設置することにより、鋼管のショットブラスト処理に応じて、高圧空気の供給条件を精度よく管理することができるので、研削能力の低下、研削タンクからの逆噴射、または使用部品の損耗を回避でき、ショットブラスト処理の効率を向上させることができる。

（段取替え工数の低減）
本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置は、段取替えに要する時間、さらに工数の削減を図り、作業能率の低下を抑制するのが望ましい。例えば、エアーノズルは、高圧流体を適切に噴射するため、処理する鋼管の寸法に応じて段取替えを行う必要があるが、エアーノズルの取り替えにトグルクランプを用いたクランプ方式で行うことにより、取替工数を大幅に削減することができる。

図６は、本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置におけるエアーノズルの段取替えを説明する図であり、（ａ）は正面断面図を示し、（ｂ）は側面図を示している。エアーノズル２１は、エアーノズル取付板２７に一体に構成され、キャリア流体導入部の筒部２２の端部に設けられた固定板２０に保持される。

エアーノズル２１を取り付ける際には、位置決めピン２６を用いて固定板２０とエアーノズル取付板２７との位置合わせを行う。その後トグルクランプ２４を作動させて、ストッパーボルト２５により固定板２０にエアーノズル取付板２７を固定する。

エアーノズル２１を取り外す際には、上述の操作と逆の操作を行うことになるが、着脱いずれの操作も簡易な作業であることから、段取替えに要する時間や工数を大幅に削減することができる。

本考案のハイブリッド型ショットブラスト装置によれば、高圧噴射ショットと負圧吸引ショットとの機能を組み合わせることにより、鋼管内面を優れたショットブラスト性能で、かつ高能率に研掃または研磨することができるとともに、使用部材の摩耗を防止し、さらに段取替え工数を大幅に低減することができ、実操業に最適な装置構成とすることができる。これにより、製造現場における生産効率の向上を図ることができ、生産性向上に顕著に寄与することができる。

１：鋼管、 ２：キャリア流体導入部
３：キャリア流体、高圧空気、 ４：空気
５：研掃材タンク、 ５ａ：研掃材導入部
６：空気導入装置、 ６ａ：空気導入部
７：回収タンク、 ８：搬出手段
９：サイクロン、 １０：ダストコレクタ
１１：ブロワ、 １２：サイレンサ
１３：ダミー管、 １４：レデューサ管
１５：圧力計、 １６：流量計
１７：ボールバルブ、 １８：電磁弁
１９：スイベルジョイント、 ２０：固定板
２１：エアーノズル、 ２２：キャリア流体導入部の筒部
２３：軸管、 ２４：トグルクランプ
２５：ストッパーボルト、 ２６：位置決めピン
２７：エアーノズル取付板、 ２９：減圧弁

Claims (4)

1. 被処理鋼管の一端に接続される筒状のキャリア流体導入部と、この鋼管の他端に接続される負圧吸引部からなり、さらに前記キャリア流体導入部に空気を導入するホイッスル形状の空気導入装置が設けられているハイブリッド型ショットブラスト装置において、
   被処理鋼管の一端と筒状のキャリア流体導入部とがダミー管を外周側に配する空気導入部およびレデューサ管を介して接続され、
   前記キャリア流体導入部はキャリア流体を噴射するエアーノズルと、キャリア流体導入部の本体を構成する筒部と、この筒部と同軸かつ同内径の軸管とが設けられていることを特徴とするハイブリッド型ショットブラスト装置。
2. 前記キャリア流体導入部に設けられている軸管が前記ダミー管を外周側に配する空気導入部を貫通していることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型ショットブラスト装置。
3. 前記キャリア流体導入部にキャリア流体を噴射するエアーノズルの供給配管に流量計および減圧弁、並びに圧力計を設置することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド型ショットブラスト装置。
4. 前記エアーノズルの取り替えがトグルクランプを用いたクランプ方式で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド型ショットブラスト装置。

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