JP4652070B2 - Electric discharge crushing method - Google Patents
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Description
本発明は放電破砕装置の電極を複数用いた放電破砕方法に関する。 The present invention relates to a discharge crushing method using a plurality of electrodes of a discharge crushing apparatus.
岩石やコンクリート等の破壊対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている。例えば図7に示すように、破壊対象物60に予め電解液充填孔61を形成し、この電解液充填孔61内に水等の電解液63を充填してこの電解液63中に放電破砕装置50Aの電極70を挿入し、電極70に大電流パルスを印加して放電を行わせる。この放電エネルギーにより電解液63がプラズマ化して圧力波を発生するので、この圧力波で電解液充填孔61の周囲を破砕することで、破壊対象物60を破砕する。放電破砕装置50Aは、大容量(例えば約500kJ)のコンデンサ82及びスイッチ83;84を備えた回路で構成された放電制御装置としてのパルスパワー源80と、コンデンサ82の一方の極82aに接続されるとともにコンデンサ82の他方の極82bにスイッチ83を介して接続された発電機等の電源部81と、コンデンサ82の一方の極82aに接続された一方の電極とコンデンサ82の他方の極82bにスイッチ84を介して接続された他方の電極とこれら一方の電極と他方の電極とを絶縁する絶縁体とで形成された電極70とを備える。電極70とパルスパワー源80は電線としての同軸ケーブル71及びコネクタ部72により接続される。図示しないが、パルスパワー源80の回路は接地(アース)されている。
An electric discharge crushing method using an electric discharge crusher is known for crushing destruction objects such as rocks and concrete. For example, as shown in FIG. 7, an electrolytic
図7;図8に示すように、電極70は、例えば一方の電極としての内部導体軸73と内部導体軸73の外周囲を被覆する筒状絶縁体74と筒状絶縁体74の外周囲に設けられた外部導体75とで構成される。外部導体75は、内部導体軸73の軸に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の外部導体構成体76により形成される。筒状絶縁体74の先端74tより突出して露出する内部導体軸73の先端部73tとこの先端部73tに最も近い外部導体構成体76の先端部76tとで放電を生じさせる先端側放電ギャップ77が形成され、対向する外部導体構成体76の端部76sと端部76sとで放電を生じさせる中間側放電ギャップ78が形成される。中間側放電ギャップ78は複数形成される。
As shown in FIG. 7; FIG. 8, the
スイッチ84及びスイッチ83の非導通の状態で、破壊対象物60の電解液充填孔61内の電解液63中に電極70を挿入した後に、スイッチ83を導通してコンデンサ82に電源部81からの電荷を蓄積させる。そしてスイッチ84を導通して、コンデンサ82に蓄えられた電荷を電極70に印加すると、先端側放電ギャップ77で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液63がプラズマ化して圧力波を発生する。同様に、複数の中間側放電ギャップ78で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液63がプラズマ化して圧力波を発生する。これら圧力波により破壊対象物60が破砕する。
After the
上記放電ギャップ77;78を備える電極70と放電制御装置としてのパルスパワー源80はコネクタ部72を介して接続される。このコネクタ部72は、一端がパルスパワー源80に接続された同軸ケーブル71の他端に設けられた図外のケーブル側コネクタと電極70の後端に設けられた図外の電極側コネクタとが接続されて構成される。このコネクタ部72により、電極70の正極を形成する内部導体軸73と同軸ケーブル71中の正極電線とが電気的に接続され、電極70の負極を形成する外部導体75と同軸ケーブル71中の負極電線とが電気的に接続される。
The
ところで、比較的大きい岩盤等の破壊対象物を完全に破砕するためには、破壊対象物60に複数の放電破砕対象箇所として複数の電解液充填孔61を形成し、電解液63を充填した複数の電解液充填孔61において電極70を用いて放電破砕を実施する必要がある。この場合、例えば、パルスパワー源80から最も遠い位置にある電解液充填孔61に電極70を設置し、この電極70とパルスパワー源80とを電気的に接続可能な長さの同軸ケーブル71で接続し、1つの電極70を複数の電解液充填孔61間で移動させて複数の電解液充填孔61で放電破砕を行うことが考えられる。また、パルスパワー源80や電源部81を移動して1つの電極70を複数の電解液充填孔61間で移動させて複数の電解液充填孔61で放電破砕を行うことも考えられる。しかしながらこれらの方法では、1つの電解液充填孔61での放電破砕作業を終了するたびに電極70、あるいは電極70とパルスパワー源80や電源部81を移動させなくてはならず、破砕作業に多くの手間と時間がかかり、破壊対象物60を効率的に破砕することができない。
発明が解決しようとする課題は、従来の放電破砕方法では、複数の放電破砕対象箇所に対して破砕作業を行う必要のある破壊対象物の破砕作業において、多くの手間と時間がかかり、破壊対象物を効率的に破砕することができないという点である。 The problem to be solved by the invention is that, in the conventional electric discharge crushing method, it takes a lot of labor and time in the crushing work of the destruction target object that needs to be crushed with respect to a plurality of electric discharge crushing target locations. It is a point that an object cannot be crushed efficiently.
本発明は、破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させこの圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置を用いた放電破砕方法において、放電破砕装置として、複数の電極と、電極に電力を供給して電極に放電を生じさせる放電制御装置と、1つの電極と放電制御装置とを接続する接続装置とを備えたものを用い、接続装置として、電極に電線で接続された接続子の電気的接続部を有するとともに電気的接続部に放電制御装置からの電線が接続されたものを用い、破壊対象物に形成された複数の電解液充填孔の1つ1つに予め電極を1つずつ配置しておき、接続装置の電気的接続部に1つの電極の接続子を接続して当該1つの電極に放電を行わせて破壊対象物を放電破砕する作業と当該1つの電極による放電破砕終了後に当該1つの電極の接続子を接続装置の電気的接続部より外す作業とを1つ1つの電極毎に順番に行う。 In the present invention, a discharge wave is generated by applying discharge energy to an electrolytic solution provided on the inner side of an object to be destroyed through an electrode to turn the electrolyte into plasma, and the pressure wave causes the electric discharge to break the object to be destroyed. In a discharge crushing method using a crushing device, as a discharge crushing device, a plurality of electrodes, a discharge control device for supplying electric power to the electrodes to cause discharge in the electrodes, and a connection for connecting one electrode and the discharge control device It used after a device, as a connection device, with which the electric wires from the discharge control device for the electric connection portions and having electrical connections of the connected connectors with wires to the electrodes are connected, broken One electrode is arranged in advance in each of the plurality of electrolyte solution filling holes formed in the object, and one electrode connector is connected to the electrical connection portion of the connection device. Break by causing the electrode to discharge The operation of discharging and crushing the object and the operation of removing the connector of the one electrode from the electrical connection portion of the connecting device after the discharge crushing by the one electrode are sequentially performed for each electrode .
本発明によれば、接続装置の電気的接続部に接続する電極の接続子を切換えることにより、破壊対象物の異なる破砕対象箇所に配置された電極で次々と放電破砕を行わせることができ、比較的に大きな破壊対象物を効率的に破砕できる。 According to the present invention, by switching the electrode connector connected to the electrical connection portion of the connection device, it is possible to cause the discharge crushing one after another with the electrodes arranged in different crushing target locations of the destruction target, A relatively large destruction object can be efficiently crushed.
図1は実施形態による放電破砕方法を示し、図2は放電破砕装置を示し、図3は接続装置の内部構造を示し、図4は接続装置の電気的接続部に対する接続子の接続動作を示す。尚、従来装置を示す図7と同一又は相当部分は同一符号を付す。 1 shows an electric discharge crushing method according to the embodiment, FIG. 2 shows an electric discharge crushing device, FIG. 3 shows an internal structure of the connection device, and FIG. 4 shows a connecting operation of a connector to an electrical connection portion of the connection device. . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 7 which shows a conventional apparatus, or an equivalent part.
まず、図2〜図4により実施形態による放電破砕方法に使用する放電破砕装置を説明する。1は電極、2は電極1と放電制御装置としてのパルスパワー源80とを接続する接続装置、3;4は接続装置2に接続される平板状の導体により形成された接続子である。電極1は例えば図7と同じように内部導体軸73と内部導体軸73の外周囲を被覆する筒状絶縁体74と筒状絶縁体74の外周囲に設けられた外部導体75とで形成される。電極1の正極としての内部導体軸73と正極用接続子3は電線5を介して互いに接続され、電極1の負極としての外部導体75と負極用接続子4は電線6を介して互いに接続される。電線5;6は導体芯線の周囲が絶縁体で被覆された被覆電線である。電線5;6の一端側には接続子3;4が電気的に接続され、接続子3;4に対して電線5;6は着脱不能となっている。電線5;6の他端側は電極1に対してコネクタ7;8を介して電気的に接続され、コネクタ7;8により電線5;6と電極1とが着脱可能となっている。即ち、コネクタ7は電線5の導体芯線が接続された電線側コネクタ7aと電極1の正極である内部導体軸73が接続された電極側コネクタ7bとで構成され、コネクタ7a;7bにより電線5の導体芯線と電極1の正極である内部導体軸73とを電気的に接離可能な構成である。コネクタ8は電線6の導体芯線が接続された電線側コネクタ8aと電極1の負極である外部導体75が接続された電極側コネクタ8bとで構成され、コネクタ8a;8bにより電線6の導体芯線と電極1の負極である外部導体75とを電気的に接離可能な構成である。
First, the electric discharge crushing apparatus used for the electric discharge crushing method by embodiment is demonstrated with FIGS.
接続装置2は、電気的接続部10を備える。電気的接続部10は、正極用接続子3が接続される正極用の電気的接続部11と、負極用接続子4が接続される負極用の電気的接続部12とを個別に備える。正極用の電気的接続部11は、正極用接続子3を挟み付けて正極用接続子3との電気的接触を維持する挟持部13を有する。負極用の電気的接続部12も同様の挟持部14を有する。挟持部13や14は、導体固定板15と、導体固定板15と対向する可動板16と、導体固定板15と可動板16との間に挿入された接続子3や4を導体固定板15に押し付ける方向の付勢力を可動板16に付与する弾性手段としてのばね体17とを備えて構成される。
The
正極用接続子3が接触する導体固定板15には放電制御装置としてのパルスパワー源80からの電源ケーブル20の正極線21が接続導体22;23を介して接続され、負極用接続子4が接触する導体固定板15にはパルスパワー源80からの電源ケーブル20の負極線25が接続導体26;27を介して接続される。電源ケーブル20は、正極線21を形成する導体芯線の外周囲が絶縁体28で被覆され、絶縁体28の外周囲に電源ケーブル20の負極線25を形成する網状導体線が設けられ、この負極線25の外周囲が絶縁体で被覆された構造の同軸状のケーブルである。パルスパワー源80と電源部81とは電源ケーブル85により電気的に接続され、電源部81からの電力がパルスパワー源80に供給される。
A
接続装置2の筐体30Aは、電気的接続部10及び電源ケーブル20の接続部30が収納される上部開放の絶縁箱31と、電源ケーブル20の接続部30の上方を覆う絶縁中蓋32と、絶縁箱31の上部を塞いで電気的接続部10に接続された接続子3;4を覆う絶縁上蓋33とで形成される。絶縁箱31は、底板34と、電源ケーブル挿入孔35が形成されている側の壁である一端壁36と、一端壁36とは反対側の壁である他端壁37と、一端壁36と他端壁37との端部を繋ぐ壁である両側壁38;39とを備えて形成された上部開放の矩形状の箱である。電気的接続部10と電源ケーブル20の接続部30は、一端壁36及び他端壁37と平行で一端壁36と他端壁37との間のほぼ中間位置に設けられた仕切板40により区切られている。電気的接続部10の正極用の接続部11と負極用の接続部12は、両側壁38;39間のほぼ中央において両側壁38;39と対向するように設けられた仕切板41により区画される。導体固定板15;15は絶縁箱31の両側壁38;39の内側に設けられ、仕切板41側には可動体16;16が設けられる。可動板16;16と仕切板41との間にはばね体17が設けられ、この弾性手段としてのばね体17が可動板16を導体固定板15の方向に付勢している。
The
図4(a)に示すように、ばね体17で可動板16が導体固定板15の方向に付勢された状態で可動板16と導体固定板15との間の間隔は接続子3;4の板厚より小さい寸法に維持される。よって、この可動板16と導体固定板15との間に例えば正極用接続子3を圧入すると、この接続子3の圧入によりばね体17は可動板16を導体固定板15の方向に付勢して接続子3と導体固定板15との電気的な接触を維持する(図4(b)参照)。負極用接続子4も同様に接続される。従って、接続子3;4と導体固定板15;15との電気的な接触状態が確実に維持され、信頼性の高い電気的接続部10を実現できる。また、電気的接続部10に対する接続子3;4の接続切換作業を簡単容易に行えるようになる。
As shown in FIG. 4 (a), the distance between the
また、導体固定板15と可動板16との対向間に圧入された接続子3;4を覆うために絶縁上蓋33を被せる。また、電源ケーブル20の接続部30が絶縁中蓋32により覆われている。よって、絶縁箱31;絶縁中蓋32;絶縁上蓋33により電気的接続部10や電源ケーブル20の接続部30と外部とが確実に絶縁されるので、安全性の高い接続装置が実現される。
In addition, an insulating
図1により実施形態による放電破砕方法を説明する。電源部81、パルスパワー源80、接続装置2を所定の位置に設置する。そして、接続装置2と電極1と電極1に接続された電線5;6と電線5;6に接続された接続子3;4とを1組とした電極構成体1Aを複数用意しておく。電極構成体1Aの電線5;6の長さは、電解液充填孔61と接続装置2との間の距離を考慮し、電極1を電解液充填孔61に設置した状態で接続子3;4を電気的接続部10に接続できる長さとしておく。そして、複数の電解液充填孔61の1つ1つに予め電極1を1つずつ配置しておき、1番目の電極1a(1)の接続子3;4を接続装置2の電気的接続部10に接続して1番目の電極1a(1)で放電破砕を行う。1番目の電極1a(1)での放電破砕を終了したら、1番目の電極1a(1)の接続子3;4を接続装置2の電気的接続部10より外して、電気的接続部10に2番目の電極1b(1)の接続子3;4を接続してこの2番目の電極1b(1)で放電破砕を行う。以後同様に3番目の電極1c(1)、4番目の電極1d(1)、…最後の電極1で放電破砕を行っていく。以上により、接続子3;4を切換えるだけで、複数の電極1で次々と放電破砕を行わせることが可能となり、比較的に大きな岩盤などの破壊対象物60を効率的に破砕できる。
The discharge crushing method according to the embodiment will be described with reference to FIG. The
挟持部13;14は図5のような構成としてもよい。即ち、上部の開口45の間隔を接続子3;4の板厚に対応させ、中央の対向間隔46を狭くした凹形状に形成された板ばね47で挟持部13;14を構成する。このような挟持部13;14としても信頼性の高い電気的接続部10を実現でき、また、電気的接続部10に対する接続子3;4の接続切換作業を簡単容易に行えるようになる。
The sandwiching
図3;図5のように、接続子3;4の下端先端を尖った断面逆三角形状に形成することで、挟持部13;14の上方から接続子3;4を挟持部13;14に挿入しやすくなり、挟持部13;14への接続子3;4の接続作業の容易化、スムーズ化に貢献する。
As shown in FIG. 3; FIG. 5, by forming the tip of the lower end of the
図6に示すように、放電ギャップ77;78を収納するとともに電解液63が充填される収納体であるカートリッジ50を備えた電極1を用いても良い。破壊対象物60によっては、電解液充填孔61に電解液63を充填しても破壊対象物60の内部に浸透してしまって電解液充填孔61内に電解液63を保持できない場合があるが、このような場合には当該カートリッジ50付きの電極1を用いて、カートリッジ50内に電解液63を充填した状態でカートリッジ50付き電極を破壊対象物60の電解液充填孔61内に挿入して放電することで破壊対象物60を破砕できる。カートリッジ50はゴム、プラスチック等で形成された収納体であり、上部に電極1の外周囲に当接する封止口51を有し、電解液63及び放電ギャップ77;78の部分を内部に入れた後に封止口51を接着剤等で電極1の外周囲に接着して使用する。
As shown in FIG. 6, the
放電ギャップは少なくとも電極の先端側に1つ備えるだけでも良い。例えば、絶縁体を介して平行に設けられた正極線及び負極線の先端を絶縁体の先端より若干突出させてこれら突出させた正極線及び負極線の先端間で放電ギャップを形成した電極を用いてもよい。 Only one discharge gap may be provided on at least the tip side of the electrode. For example, an electrode is used in which the ends of the positive and negative wires provided in parallel via an insulator are slightly protruded from the tip of the insulator and a discharge gap is formed between the protruding positive and negative electrode wires. May be.
電極1と電線5;6とを電気的に接離可能とするコネクタ7;8を備えたので、電解液充填孔61と接続装置2との間の距離に応じて電線5;6を交換することで電線5;6の長さを容易に変更できる。
Since the
上記では、接続子3;4を絶縁箱31の上から電気的接続部11;12に接続する構成としたが、接続子3;4を絶縁箱31の横から電気的接続部11;12に接続する構成としてもよい。
In the above description, the
接続子3;4を平板状でなく例えば棒形状の導体により形成しても良い。この場合、電気的接続部11;12は接続子の形状に合せて接続子との電気的接触を確実に維持できる構成とすればよい。
The
上記では、正極用接続子3と負極用接続子4とを物理的に分離したが、電線5;6の代わりに正極導体及び負極導体を備えた同軸ケーブルを電線5;6の代わりに用いて、接続装置2の電気的接続部10はこの同軸ケーブルの正極導体及び負極導体を絶縁状態に接続できるコネクタ構造のような接続部としてもよい。
In the above, the
1 電極、2 接続装置、3 正極用接続子(接続子)、
4 負極用接続子(接続子)、5;6 電線、7;8 コネクタ、
10 電気的接続部、20 電源ケーブル(電線)、60 破壊対象物、
80 パルスパワー源(放電制御装置)。
1 electrode, 2 connection device, 3 positive electrode connector (connector),
4 Negative electrode connector (connector), 5; 6 electric wire, 7; 8 connector,
10 Electrical connection, 20 Power cable (electric wire), 60 Object to be destroyed,
80 Pulse power source (discharge controller).
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