JPH04289075A - 切削性流体の混合噴射方法と装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧水に砥粒を混合さ
せた切削性流体を被加工物に吹き付けて所望の加工を行
うものであり、例えば建設業等において建築中のコンク
リート構造物に対する加工作業や、既に建築されたコン
クリート構造物の解体作業等に利用できる切削性流体の
混合噴射方法と装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の切削性流体を噴射する場
合には例えば図３のように、高圧ポンプ１からの高圧水
２を圧送するための先端部内面に絞り構造のノズル３が
装着された送水管４の先端側外周に、砥粒５として珪砂
等の研摩材を供給する給送管６が装着されているノズル
装置を用い、ノズル３から高圧水３を噴射すると共に、
その際に当該ノズル３の先端付近に発生する負圧域７を
利用して高圧水流の外周域から砥粒５を混合させ、これ
によって得られた切削性流体８をアブレーシブジェット
９として被加工物に吹き付け、切断や穴開けその他所望
の加工処理を行っていた。

【０００３】然しながら、上記したように高圧水２が噴
射されるノズル３の外周域から砥粒５を混合して造られ
た切削性流体８をアブレーシブジェット９にする従来の
技術では次のような問題点があった。砥粒５が高圧水２
の周囲に沿って運ばれるように噴射されるので、均一で
且つ十分に混合された切削性流体８が得られないと共に
、細いビーム幅で遠方まで噴射されるアブレーシブジェ
ット９が得られ難いので切削力が弱く、然も高価な砥粒
５が効果的に利用されないので不経済である。また切削
力を向上させるために高圧水２の流速を上げる必要があ
り、このために大型で高価な超高圧ポンプを使用しなけ
ればならない。更に、被加工物に応じて砥粒５の濃度を
調整することが困難である。

【０００４】そこで、本件出願人は別の発明でこれら従
来の技術の課題を解決し得る切削性流体の混合噴射方法
と装置に関する提案を行った。この提案では、高圧タン
ク側から送液路に圧送されるまでの間に予め高圧水に砥
粒が混合された状態の切削性流体を造り、この切削性流
体を送液路の先端に設けられたノズルからアブレーシブ
ジェットとして噴射するものである。これにより、この
切削性流体は従来の高圧水のみの場合に比べると流速は
多少低下するものの、砥粒の濃度分布が均一に分布され
るので当該砥粒が効果的に作用して従来の場合に比べて
格段に切削力が向上する。また、この切削力の向上によ
ってそれほど流速を大きくする必要もなくなり、小型で
低コストの高圧ポンプでも十分な切削力が得られる。更
に本発明の装置では、被加工物に応じて高圧水パイプを
上下移動させるだけで砥粒の濃度を容易に調整すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、この提案
では高圧タンク側で水と砥粒が予め混合されて高圧ポン
プにより送液路１０を介して圧送されくる切削性流体１
１が、図２のようにノズル１２からアブレーシブジェッ
ト１３として噴射される際に、ノズル１２内面の特に流
速を上げるための絞り構造部分１２ａを通過する時に砥
粒による流体摩擦を生じ、当該絞り構造部分１４ａを次
第に摩耗して欠損部１５を発生させる恐れがある。この
ように流体摩擦で欠損部５が発生すると、所望のビーム
径と流速によるアブレーシブジェット１３が得られない
ので、切削力が低下したり安定した切削を行うことがで
きなくなる。また、ノズル１２の寿命が短くて頻繁に交
換することはコストアップになると共に、その交換作業
も煩雑である。更に、流体摩擦が大きいと例え欠損部１
５が発生しないくとも流体摩擦によって流速が低下した
り、この流体摩擦を少なくするために絞りを大きくした
り砥粒の混合比率を少なくすると切削性能がすることも
あり得る。そこで本発明では、前記した従来の技術の課
題を解決すると共に、本件出願人による別途提案のもの
を更に改善し得る切削性流体の混合噴射方法と装置の提
供を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、高圧水
に砥粒を混合させた切削性流体を被加工物に吹き付けて
所望の加工を行う切削性流体の混合噴射方法において、
上記切削性流体は圧送される送液部側で予め所望の砥粒
濃度に混合され、この切削性流体を送液部の先端に設け
られたノズルの噴射口から高圧噴射させると共に、当該
ノズル内には切削性流体の外周を包囲して当該切削性流
体を絞り構造部に沿って噴射口へ誘導案内するシール用
流体が給送される切削性流体の混合噴射方法である。

【０００７】また他の要旨は、高圧タンク内に砥粒と水
とが収容され、外部から高圧水パイプを介して高圧タン
ク内に取り入れた第１の高圧水を当該高圧タンクの出口
部から送液管側に向けて噴射すると共に、上記高圧タン
ク内には収容された砥粒と水とを出口部側へ押圧する第
２の高圧水が供給され、この砥粒と水とを上記高圧水パ
イプの先端部周囲の流出路を介して出口部側へ順次流出
させて上記第１の高圧水と混合し、切削性流体が造られ
る上記に記載した切削性流体の混合噴射方法である。

【０００８】また他の要旨は、高圧水に砥粒を混合した
切削性流体を造って主管路へ圧送する主送液部と、高圧
水にシール助材を混合したシール用流体を造って補助管
路へ圧送する補助送液部と、この主管路と補助管路の先
端部に装着されて切削性流体とシール用流体を高圧噴射
するノズル部とで構成され、上記ノズル部は主管路と補
助管路の各々の先端部に接続されて内外の流路を形成す
る二重筒による隔壁部と、円錐状の絞り面と噴射口によ
る漏斗状の通路を有して、当該絞り面が隔壁部の内筒の
前方に位置する態様で外筒先端に接続された絞り部とで
一体に構成された切削性流体の混合噴射装置である。

【０００９】また他の要旨は、上記主送液部は、内部に
砥粒と水とが収容される主高圧タンクと、先端側を主高
圧タンク内へ挿通して基端側は主高圧タンクの外部に突
設されて当該主高圧タンク内へ外部から高圧水を取り入
れる高圧水パイプと、この高圧水パイプの基端部に接続
されて主高圧タンク内へ高圧水を圧送する高圧ポンプと
、一端が主高圧タンクの出口部に接続されて切削性流体
を圧送する主管路と、この主送液管の他端に装着されて
被加工物に対して切削性流体を高圧噴射するノズルとで
構成され、上記高圧水パイプの中間部には主高圧タンク
内の上部側と連通して収容された砥粒と水とを出口部へ
押圧する高圧水が噴射される連通口が設けられ、上記高
圧水パイプの先端噴射口は主高圧タンク内の出口部で開
口されると共に、当該高圧水パイプの先端部周囲と主高
圧タンクとの間に砥粒と水の流出路が形成され、上記補
助送液部は、内部にシール助材と水とが収容された補助
高圧タンクと、この補助高圧タンク内のシール助材と水
を混合する高圧ポンプと、一端が補助高圧タンクに接続
されて混合したシール用流体が上記高圧ポンプの圧力で
給送される補助管路とで構成された上記に記載した切削
性流体の混合噴射装置である。

【００１０】更に他の要旨は、上記主高圧タンクと補助
高圧タンクとは上部側で連通され、補助高圧タンク内の
シール助材と水との混合と、混合したシール用流体の圧
送とが主高圧タンク側の高圧ポンプによって行われるよ
うにした上記に記載した切削性流体の混合噴射装置であ
る。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を第１図で図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。この図のように、漏斗状に形成さ
れた主高圧タンク２１内には水２２と珪砂等の研摩材に
よる砥粒２３とが収容され、この主高圧タンク２１内に
は、一端が高圧ポンプ２６に接続される高圧水パイプ２
７の他端がの中心部を挿通する態様で収容されている。 この高圧水パイプ２７の先端は主高圧タンク２１の底部
に形成された出口部２１ａ上に開口され、その外周と出
口部２１ａの内壁面との間には環状通路が形成されると
共に、当該高圧水パイプ２７の上方には主高圧タンク２
１内の主として水２２が収容されている部分で開口する
連通口２７ａが穿設されている。上記主高圧タンク２１
の出口部２１ａには、後述するノズル部Ｃへ水２２と砥
粒２３とが混合された切削性流体２９を圧送する主管路
３２の一端が接続され、全体として主送液部Ａが構成さ
れている。

【００１２】上記の主送液部Ａでは、高圧ポンプ２６か
らの高圧水が高圧水パイプ２７を介して主高圧タンク２
１内へ圧送されると、当該高圧水パイプ２７の先端から
主管路３２側へ噴射された高圧水によって出口部２１ａ
には負圧域が発生し、周囲の砥粒２３を出口部２１ａ側
へ引き込もうと作用する。一方、高圧水パイプ２７の連
通口２７ａから主高圧タンク２１内の上部へ噴射された
高圧水は、水２２と砥粒２３とを攪拌混合させると共に
、水２２に混合された砥粒２３を出口部２１ａ側へ押出
すように作用する。この結果、この砥粒２３は上記環状
通路を介して負圧域側へ順次送り出され、当該砥粒２３
は出口部２１ａで主高圧水パイプ２７の先端から噴射さ
れる高圧水によって更に混合されると共に、高圧水の圧
送力で切削性流体２９として主管路３１へ送り出される
。

【００１３】また、上記主高圧タンク２１に隣接配備さ
れた補助高圧タンク２４内には水２２と水溶性ポリマー
等の増粘材によるシール助材２５とが収容され、この補
助高圧タンク２４は主高圧タンク２１と連通路２８を介
して各々の水２２の収容部分で相互に連通されている。 この補助高圧タンク２４の底部には、後述するノズル部
Ｃへ水２２とシール助材２５とが混合されたシール用流
体３０を圧送する補助管路３２の一端が接続され、全体
として補助送液部Ｂが構成されている。上記の補助送液
部Ｂでは、高圧水パイプ２７の連通口２７ａから主高圧
タンク２１内の上部へ噴射された高圧水が、連通路２８
を介して補助高圧タンク２４側へ圧送され、この高圧水
が水２２とシール助材２５とを攪拌混合させてシール用
流体３０として補助高圧タンク２４の底部から補助管路
３２へ送り出される。尚、このシール用流体３０は混合
されたシール助材２５によって、粘性が高くて比重が水
より僅かに重くなるように予め調整されている。

【００１４】更に上記ノズル部Ｃは、環状隔壁部３３と
絞り部３４とで一体に構成されている。この環状隔壁部
３３は、主管路３１の先端部３１ａに接続された内筒３
３ａと、補助管路３２の先端部３２ａに接続された外筒
３３ｂとが同心円状に配設され、この環状隔壁部３３に
よって区分された内側流路には、上記主送液部Ａから切
削性流体２９が主管路３１を介して圧送され、外側流路
には補助送液部Ｂからシール用流体３０が補助管路３２
を介して圧送される。絞り部３４は、内面に円錐状の絞
り面３４ａとその先端部に穿設された噴射口３４ｂによ
って形成される漏斗状の通路を有し、当該絞り面３４ａ
が環状隔壁部３３の内筒３３ａの前方に位置する態様で
外筒３３ｂ先端に接続されている。これにより、外側流
路を介して絞り面３４ａの外周側手前から当該絞り面３
４ａに沿って傾斜状にシール用流体３０が圧送されるの
で、内側流路から噴射口３４ｂに向かう切削性流体２９
は、このシール用流体３０に外周を包囲される状態で当
該シール用流体３０に誘導されながら次第に噴射口３４
ｂの軸心部へ収斂されながら、ノズル部Ｃの噴射口３４
ｂからアブレーシブジェット３５として被加工物へ高圧
噴射される。

【００１５】このように、ノズル部Ｃから噴射される切
削性流体２９は外周がシール用流体３０で覆われて絞り
面３４ａおよび噴射口３４ｂによる絞り構造部の内面と
直接接触しないので、前記した本件出願人による別の提
案の場合のように流体摩擦による摩耗その他の各種の弊
害の恐れは解消される。また、上記の理由から噴射口３
４ｂを細くすることが可能となり、狭いビーム幅のアブ
レーシブジェットによって流速を高めて切削力をより向
上させることも可能である。尚、上記の実施例では主高
圧タンク２１と補助高圧タンク２４とを上部で連通させ
、一つの高圧ポンプ２６によって切削性流体２９とシー
ル用流体３０とを圧送できるようにしたが、補助高圧タ
ンク２４側にも小型の高圧ポンプを専用に設けてシール
用流体３０を圧送できるようにしても良い。更に、上記
の装置では高圧水パイプ２７の基部側に例えばラックと
ピニオン等による回転昇降機構等を係合させて上下に移
動させ、これにより上記砥粒２３に対する流出路の環状
幅を可変させて出口部２１ａ側へ流出される砥粒２３の
量を増減させることで、切削性流体２９における砥粒２
３の濃度を被加工物に応じて調整するようにしている。

【００１６】

【発明の効果】前記した実施例でも明らかなとおり、本
発明では予め高圧タンク側で砥粒と水とを混合させて切
削性流体が造られ、この切削性流体をノズルから噴射さ
せるようにしたので、砥粒が均一で且つ十分に混合され
た切削性流体によるアブレーシブジェットが得られるの
で、切削力が向上して小型で安価な高圧ポンプの使用で
も実用に足る切削力が得られる。また、上記のノズル内
には切削性流体の外周を包囲して当該切削性流体を絞り
構造部に沿っては噴射口へ誘導案内するシール用流体を
給送させることにより、噴射される切削性流体は絞り構
造部と直接接触しないので、前記した本件出願人による
別の提案の場合のように当該絞り構造部との流体摩擦に
よる摩耗その他の各種の弊害の恐れは解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による切削性流体の混合噴射装
置を示す縦断面図。

【図２】本発明の改善対象となる従来の混合噴射装置の
ノズル部分の縦断面図。

【図３】従来例による切削性流体の混合噴射装置の要部
縦断面図。

【符号の説明】

２１　　　　主高圧タンク　　　　　　　　　　　　２
１ａ　　出口部２２　　　　水　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２３　　　　砥粒２４　　　　
補助高圧タンク　　　　　　　　　　２５　　　　シー
ル助材２６　　　　高圧ポンプ　　　　　　　　　　　
　　　２７　　　　高圧水パイプ ２８　　　　連通路　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２９　　　　切削性流体３０　　　　シール用流体
　　　　　　　　　　　　３１　　　　主管路３２　　
　　補助管路　　　　　　　　　　　　　　　　３３　
　　　環状隔壁３３ａ　　内筒　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３３ｂ　　外筒３４　　　　絞り部
　　　　　　　　　　　　　　　　　　３４ａ　　絞り
面３４ｂ　　噴射口　　　　　　　　　　　　　　　　
　　３５　　　　アブレーシブジェット Ａ　　　　　　主送液部　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｂ　　　　　　補助送液部Ｃ　　　　　　ノズル部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高圧水に砥粒を混合させた切削性流体
   を被加工物に吹き付けて所望の加工を行う切削性流体の
   混合噴射方法において、上記切削性流体は圧送される送
   液部側で予め所望の砥粒濃度に混合され、この切削性流
   体を送液部の先端に設けられたノズルの噴射口から高圧
   噴射させると共に、当該ノズル内には切削性流体の外周
   を包囲して当該切削性流体を絞り構造部に沿って噴射口
   へ誘導案内するシール用流体が給送されることを特徴と
   した切削性流体の混合噴射方法。
2. 【請求項２】　　高圧タンク内に砥粒と水とが収容され
   、外部から高圧水パイプを介して高圧タンク内に取り入
   れた第１の高圧水を当該高圧タンクの出口部から送液管
   側に向けて噴射すると共に、上記高圧タンク内には収容
   された砥粒と水とを出口部側へ押圧する第２の高圧水が
   供給され、この砥粒と水とを上記高圧水パイプの先端部
   周囲の流出路を介して出口部側へ順次流出させて上記第
   １の高圧水と混合し、切削性流体が造られる請求項１に
   記載した切削性流体の混合噴射方法。
3. 【請求項３】　　高圧水に砥粒を混合した切削性流体を
   造って主管路へ圧送する主送液部と、高圧水にシール助
   材を混合したシール用流体を造って補助管路へ圧送する
   補助送液部と、この主管路と補助管路の先端部に装着さ
   れて切削性流体とシール用流体を高圧噴射するノズル部
   とで構成され、上記ノズル部は主管路と補助管路の各々
   の先端部に接続されて内外の流路を形成する二重筒によ
   る隔壁部と、円錐状の絞り面と噴射口による漏斗状の通
   路を有して、当該絞り面が隔壁部の内筒の前方に位置す
   る態様で外筒先端に接続された絞り部とで一体に構成さ
   れたことを特徴とした切削性流体の混合噴射装置。
4. 【請求項４】　　上記主送液部は、内部に砥粒と水とが
   収容される主高圧タンクと、先端側を主高圧タンク内へ
   挿通して基端側は主高圧タンクの外部に突設されて当該
   主高圧タンク内へ外部から高圧水を取り入れる高圧水パ
   イプと、この高圧水パイプの基端部に接続されて主高圧
   タンク内へ高圧水を圧送する高圧ポンプと、一端が主高
   圧タンクの出口部に接続されて切削性流体を圧送する主
   管路と、この主送液管の他端に装着されて被加工物に対
   して切削性流体を高圧噴射するノズルとで構成され、上
   記高圧水パイプの中間部には主高圧タンク内の上部側と
   連通して収容された砥粒と水とを出口部へ押圧する高圧
   水が噴射される連通口が設けられ、上記高圧水パイプの
   先端噴射口は主高圧タンク内の出口部で開口されると共
   に、当該高圧水パイプの先端部周囲と主高圧タンクとの
   間に砥粒と水の流出路が形成され、上記補助送液部は、
   内部にシール助材と水とが収容された補助高圧タンクと
   、この補助高圧タンク内のシール助材と水を混合する高
   圧ポンプと、一端が補助高圧タンクに接続されて混合し
   たシール用流体が上記高圧ポンプの圧力で給送される補
   助管路とで構成された請求項３に記載した切削性流体の
   混合噴射装置。
5. 【請求項５】　　上記主高圧タンクと補助高圧タンクと
   は上部側で連通され、補助高圧タンク内のシール助材と
   水との混合と、混合したシール用流体の圧送とが主高圧
   タンク側の高圧ポンプによって行われるようにした請求
   項４に記載した切削性流体の混合噴射装置。