JPH02218600A

JPH02218600A - 切削・切断方法とその装置

Info

Publication number: JPH02218600A
Application number: JP3449289A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Horii; 清之堀井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-31
Also published as: EP0383556B1; CA2010083C; EP0383556A1; DE69011357D1; CA2010083A1; DE69011357T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）こめ発明は、切削・切断方法とその装置に関するもので
ある。さらに詳しくは、この発明は、切削・切断効率に
優れ、しかも切削・切断面が均一でパリの生成を抑止す
ることのできる新しい切削・切断方法とそのための装置
に関するものである。

（従来の技術とその課題）従来より金属の切削・切断に際しては、ガスの燃焼炎を
用いた高温ガス溶断の方法や油状物タンクなどの解体に
おいて火気使用できない条件下で採用される液体ジェッ
トカッティングの方法が知られている。

たとえばこの液体ジェットカッティングは、高圧水を用
いての水ジエツトカッティング法として広く知られてお
り鋼板の切断などにも多用されている。またこの方法は
、建築現場においても、火薬類が使用できない場合の岩
石やコンクリートの切断・破壊の方法として使用されて
もいる。

この液体ジェットカッティング法に用いるジェットノズ
ルの一例を示したのが第３図である。ノズル出口（ア）
に向って高圧水導入部（イ）より高圧水を導入し、横方
向に設けた切削粒子導入部（つ）より硬質粒子を導入し
、ノズル出口（ア）より噴射されるジェット流によって
切削または切断を行う、この場合、硬質切削粒子を使用
しない場合もある。

このジェットカッティングの方法は、火気の使用が困難
な条件下等における切削・切断方法として極めて有用な
ものであるが、従来の方法およびその装置においては、
改善すべきいくつかの課題があった。

すなわち、従来の方法においては、第３図に示したノズ
ル出口（ア）より噴射されるジェット流が急速に拡散し
、切削・切断部に噴射流を集中させることが困難であり
、しかも切削・切断面が不均一で、パリの生成が避けら
れないという問題があった。また、硬質切削粒子を用い
る場合には、ノズル内壁面の牽粍が著しいという欠点が
あった。

このような欠点は、高圧水の導入によるジェット流の生
成において避けられないものであり、このため、液体ジ
ェットカッティング法の採用にはおのずと制約があった
。切削・切断の効率向上と、切削・切断面の均一化とパ
リ生成の抑止、さらにはノズルの牽耗の減少は重要な課
題となっていた。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、上記した通りの従来法の欠点を解消したジェット
流による切削・切断の新しい方法とそのための装置を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するものとして、加圧流
体の導入によって生成させたコアンダスパイラルフロー
により流体を噴射させて切削・切断することを特徴とす
る切削・切断方法を提供する。

まなこの発明はそのための装置として、ノズル噴射口に
対して横方向から加圧流体を導入する環状スリットと、
噴射口に向う湾曲面をを有するコアンダスパイラルフロ
ー生成ノズルを回動および移動自在としてなることを特
徴とする切削・切断装置をも提供する。

この発明で利用するコアンダスパイラルフローは、従来
の流体の運動概念として知られている層流まなは乱流と
は全く異なり、乱に領域に属する流体の運動条件下にあ
りながらも乱流とは相違いする運動状態としてこの発明
の発明者により見出されたものである。その形成方法に
間してもこの発明者により既に提案されている。

すなわち、このコアンダスパイラルフローは、旋回しつ
つ管路方向に高速進行するという流体の流れであって、
管路方向に導入した流体の流れベクトルに管の半径方向
のベクトルを加えることにより形成することができる。

この場合、コアンダスパイラルフローの進行方向の反対
側には強い吸引力の負圧が形成され、また管内壁近傍に
はこの旋回流に基づく高速コアンダ層が形成される。

この発明は、このようなコアンダスパイラルフローの特
徴を利用して、金属、無機物、セメント、その他固体の
切削・切断を行うものであり、この方法を利用するにあ
たっての重要な点は、コアンダスパイラルフローの進行
方向に対しての速度分布が進行軸に集中することである
。この集中は、従来の乱流によるジェット７０−には見
られないものである。この集中によって、切削・切断の
効率は向上し、しかも切削・切断面は均一でパリの生成
が抑制されたものとなる。

以下、添付した図面に沿ってこの発明の方法について説
明する。

第１図は、この発明の一例を、コアンダスパイラルフロ
ー生成ノズルとして示したものである。

この第１図に示した例においては、たとえば、ノズル出
口（１）に向う主筒（２）には水や、その池の流体を加
圧導入するための環状のスリット（３）が形成してあり
、このスリット（３）には、加圧流体を供給する供給管
（７）を設けている。

主筒（２）は、ノズル出口（１）からスリット（３）に
向って相似的に次第に径が大きくなっており、滑らかに
湾曲した壁面（５）を形成している。さらにノズル出口
（１）と反対の端部には、補助筒（４）が設けてあり、
流体あるいはこれと硬質切削粒子との混合流の導入口（
６）が形成しである。この場合、スリット（３）の壁面
（５）の反対の側では、補助ａＪ（４）の壁面（８）が
直角または鋭角状に折り曲げられている。

なお、スリット（３）は、その間隔が調整できるように
している。また、加圧流体を供給する供給管（７）の構
造に特に制限はない、均一供給を可能とするために分配
室（９）を設けることもできる。

主筒の傾斜角（θ）については、ｔａｎθが１／３〜１
／１０程度となるようにするのが好ましい。

たとえば以上のように例示することのできるコアンダス
パイラルフロー生成ノズルにおいては、加圧流体として
の加圧水をスリット（３）から主筒（２）内へ導入する
。これにより加圧水の運動ベクトルと導入口（６）から
の水および空気等の流体の運動ベクトルとが合成され、
スパイラルモーション（１０）が生成される。このスパ
イラルモーション（１０）は、流体速度の進行軸方向へ
の集中をもたらし、高速集中流を形成する。また、主筒
内にはコアンダ層が形成されるため、硬質切削粒子を混
入する場合にもノズルの内壁摩耗は抑制される。また、
粒子を混入する場合にはその分散は均一化される。

切ＭＩＪ・切断においては、水等の流体の圧力は適宜に
設定でき、また、硬質切削粒子としても金属、アルミナ
ガーネット等の無機物等を適宜に使用でき、また使用し
なくともよい。

加圧流体は水、あるいはその他の液体、混合液体とする
ことができる。切削・切断の対象は、金属、無機物、そ
の他任意のものとし得る。

次に、実施例を示してさらに詳しくこの発明について説
明する。

実施例　１第１図に示したノズルを用いた。この時のノズル出口径
は、１９　ｍ　／　ｍとした。

ノズル出口と試料との距離は５０　ｍ　／　ｍとし、試
料としてのコンクリート壁の切削・切断を行った。この
場合、４００ｂｇｆ／ｆｆｌの加圧水を噴射させた。硬
質の切削粒子は使用しなかった。

切削・切断の深さは、１８儂であった。同様の条件で従
来の水ジエツト方式による切削・切断を行ったところ、
その深さは１０ｃｍにすぎなかった。

また、その切断面は荒れており、微小なパリが無数に生
成していた。また、切断部の幅も、コアンダスパイラル
フローによる切断に比べて２倍以上になっていた。

なお、アルミナ粒子を混入したところ、切削・切断の深
さは約２６■にもなった。

実施％Ｊ　　２ノズル８　ｍ　／　ｍの場合のジェット流の速度分布に
ついて評価した。

ノズル先端４（＋ｌｌの位置での速度を４３ｍ／ｓに設
定し、従来の水ジェツトとの比較を行った。

４．８ｋｇｆ／−の加圧水によるコアンダジェットと従
来のジェット流との速度分布を示したものが第２図（ａ
）（ｂ）である。

２０　ｍ　／　ｓの速度分布、すなわちその広がり（Ｊ
Ｉ　）の比較から明らかなように、この発明のコアンダ
ジェットの場合には従来に比べてはるかに速度集中して
いることがわかる。

（発明の効果）この発明により、以上詳しく説明したように、コアンダ
スパイラルフローによるジェット流を用いて切削・切断
する場合には、１）　噴流の拡散が少く、エネルギーが進行方向に集中
して作用するため、切削・切断の効率を大きく向上させ
る。

２）　ノズルの耐摩耗性が優れている。

３）　硬質切削粒子が流体中に均一に分散する。

このため、従来に比べてはるかに有用な切削・切断の方
法とそのための装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のノズルの一例を示した断面図であ
る。第２図（ａ）（ｂ）は、各々、この発明と従来法のジェ
ット流の速度分布を示した図である。第３図は、従来の水ジエツト切断ノズルを示した断面図
である。１・・・ノズル出口２・・・主　　　筒３　・・・ス　　リ　　ッ　　ト４・・・補助筒５・・・壁面６・・・導入ロア・・・供給管８・・・壁而９・・・分配室０・・・スパイラルモーション

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加圧流体の導入によって生成させたコアンダスパ
イラルフローにより流体を噴射させて切削または切断す
ることを特徴とする切削・切断方法。
（２）水を加圧流体とし、硬質切削粒子を噴射する請求
項（１）記載の切削・切断方法。
（３）ノズル噴射口に対して横方向から加圧流体を導入
する環状スリットと該スリットから噴射口に向う湾曲面
壁を有するコアンダスパイラルフロー生成ノズルを回動
および移動自在としてなることを特徴とする切削・切断
装置。