JPH0471670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ この発明は、超高圧流体噴射ノズル装置に関
し、特に、励磁コイルに励磁電流を通電すること
によつて生じる磁界でアブレイシブを加速して超
高圧流体とともに噴射させる装置に関する。

≪従来の技術≫ 周知のように、土木建築の分野でコンクリート
構造物を解体する方法として、ウオータジエツト
式破壊工法がある。

この工法では、数千Kg／cm²程度の吐出圧力に加
圧したジエツト水をコンクリートに衝突させ、そ
の衝撃力で破壊する方法であり、ジエツト水中に
切削効果を増加させるためにアブレイシブ（砥石
粒）を添加することも行われている。

ところで、この種の工法で使用されている超高
圧流体噴射ノズル装置としては、先端にノズル部
を有するノズルガンと、このノズルガンの内部に
形成された混合室に開口する複数の高圧流体噴射
口と、この噴射口の中心軸上に配置されたアブレ
イシブ供給管とで構成されたものがある。

このような構造のノズル装置では、ポンプなど
で加圧した水を流体噴射口から噴射させること
で、混合室内に負圧を生じさせ、この負圧により
アフレイシブを吸引して噴射されるジエツト水中
に混合していた。

しかしながら、このような負圧によるアブレイ
シブの供給では、噴射口から放出される水の流速
と、供給されるアブレイシブの流速との速度差が
大きすぎて、アブレイシブを混合することによる
ジエツト水の切削能力を充分に向上できないとい
う問題があつた。

そこで、例えば、実願昭60−151957号（実開昭
62−59162号公報）にみられるように、アブレイ
シブ供給管の外周に励磁コイルを設置し、この励
磁コイルに直流電流を通電して供給管の軸方向に
磁界を発生させ、磁界とアブレイシブとの間に作
用する磁気力でこれを加速する装置が提案されて
いるが、このノズル装置にも直流電流で励磁する
場合には、以下に説明する問題があつた。

≪発明が解決しようとする問題点≫ すなわち、上記公報に開示されているノズル装
置によれば、磁気力でアブレイシブが加速されて
混合室に供給されるので、噴射口から放出される
水との間の速度差は負圧のみによる場合より小さ
くなるとされているが、円筒状に捲回された励磁
コイルでアブレイシブを加速しようとすれば、励
磁コイルの両端に発生する磁極が異なるので、そ
の全長でこれを加速することができない。

つまり、今、例えば、励磁コイルをその軸方向
に均一に捲回したとすれば、励磁コイルの一方側
にＮ極が、他方側にＳ極が生じ、磁界内のアブレ
イシブは一方の極では吸引により加速されるが他
方の極では反発により逆に減速される。

従つて、このような磁界では、アブレイシブが
磁界の中心に到達したときに励磁電流を停止する
ことで、アブレイシブを加速することが可能にな
る。

しかし、このように励磁コイルを均一に捲回す
ると、加速領域が、その全長の約半分しか利用で
きないので、アブレイシブを効率良く加速できな
いという欠点があつた。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされ
たものであつて、その目的とするところは、効率
よくアブレイシブが加速できる超高圧流体噴射ノ
ズル装置を提供することにある。

≪問題点を解決するための手段≫ 上記目的を達成するために、この発明は、先端
にノズル部を有するノズルガンと、このノズルガ
ンの内部に形成された混合室に開口する複数の高
圧流体噴射口と、この噴射口の中心軸上に配置さ
れたアブレイシブ供給管と、このアブレイシブ供
給管に磁性を有するアブレイシブを供給するアブ
レイシブ供給手段と、前記アブレイシブ供給管の
外周に配置され、直流電流が通電される励磁コイ
ルとからなる超高圧流体噴射ノズル装置におい
て、前記直流電流の通電と停止とを行う制御手段
を設け、かつ、前記励磁コイルは前記アブレイシ
ブの進行方向に沿つた後部側がその前部側より高
密度化されていることを特徴とする。

≪作用≫ 上記構成のノズル装置によれば、励磁コイルの
アブレイシブの進行方向に沿つた後部側が、その
前部側よりも高密度化されているので、励磁コイ
ルによる磁界が後部側に偏心し、アブレイシブの
加速領域が偏心した分だけ長くなる。

≪実施例≫ 以下、この発明の好適な実施例について添付図
面を参照にして詳細に説明する。

第１図から第３図は、この発明にかかる超高圧
流体噴射ノズル装置の一実施例を示している。

同図に示すノズル装置は、粉末状のアブレイシ
ブＡを間欠的に供給する間欠供給装置１０と、ア
ブレイシブＡの加速装置１２と、アブレイシブＡ
をジエツト水Ｂに混合して噴射させるノズルガン
１４とから構成されている。

上記アブレイシブＡには、非磁性体のアブレイ
シブに鉄粉などの強磁性体を混合するか、あるい
は、アブレイシブ自体に強磁性を付与することに
よつて、強磁性が与えられている。

上記間欠供給装置１０は、アブレイシブＡが収
容されたホツパ１６と、円筒状のハウジング１８
と、ハウジング１８内に設置され、これに摺接し
てパルスモータ２０で回転駆動されるロータリテ
ーブル２２と、少なくともその先端側を非磁性体
で構成した、先細状に成形されたアブレイシブ供
給管２４とから概略構成されている。

上記ハウジング１８の外周には、上記ホツパ１
６と連通する取入口２６と、上記アブレイシブ供
給管２４と連通する取出口２８とが穿設されてお
り、上記ロータリテーブル２２には、取入口２６
からアブレイシブＡを受承し、約180度回転した
位置でこれを取出口２８に放出する半円状の溝３
０が周方向に所定の間隔をおいて凹設されてい
る。

上記ロータリテーブル２２の回転角度は、パル
スモータ２０の回転軸に連結されたロータリエン
コーダ３２により逐次検出される。

上記加速装置１２は、円筒状のケース３２内に
その本体部分があつて、上記アブレイシブ供給管
２４の先端部分がケース３２を貫通するように設
置され、供給管３２の外周に設置された励磁コイ
ル３６と、この励磁コイル３６に通電される直流
電流の通電と停止とを、上記ロータリエンコーダ
３２の出力信号に基ずいて行う制御装置３８と、
励磁コイル３６の冷却を行う冷却装置４０とから
構成されている。

上記励磁コイル３６は、第２図にその詳細を示
すように、アブレイシブ供給管２４の外周に嵌着
される非磁性体で構成されたボビン４２と、ボビ
ン４２の外周に３段状に捲回された複数のコイル
４４，４４ａ，４４ｂとから構成され、ボビン４
２には上記冷却装置４０に接続され、冷媒が流通
するジヤケツト４６が埋設されている。

上記各コイル４４，４４ａ，４４ｂそれぞれ並
列接続されるとともに、１段目のコイル４４はボ
ビン４２の全長に亘つて捲回されており、２段目
のコイル４４ａはボビン４２の後部側から約3/1
の長さまで捲回され、３段目のコイル４４ｂは２
段目よりもさらに短い範囲でボビン４２の後部側
から捲回されている。

このように捲回された励磁コイル３６に直流電
流を通電すると、コイルの巻線密度が、ボビン４
２の後部側が前部側より高密度になつているの
で、第２図ｂに示すように、磁界のピーク
（Hmax）が後部側に偏心する。

上記制御装置３８の詳細を第３図に示してい
る。

制御装置３８は、商用電源５０を昇圧するトラ
ンス５２と、ダイオードブリツジ５４とコンデン
サ５６とで構成した整流回路と、この整流回路を
制御する第１のGTO素子５８と、コンデンサ５
６の両端に第２のGTO素子６０を介して接続さ
れた励磁コイル４４，４４ａ，４４ｂを“ON”
“OFF”制御する制御回路６２と、制御回路６２
に所定周期の信号を送出する発信器６４とから構
成されている。

制御回路６２は、上記ロータリテーブル２２を
回転駆動するパルスモータ２０の回転をロータリ
エンコーダ３２の信号を受けて制御するととも
に、ロータリテーブル２２からアブレイシブ供給
管２４にアブレイシブＡが供給されると、第二の
GTO素子６０に信号を送出して、これをターン
オンさせ励磁コイル３６に通電する。

そして、通電により励磁コイル３６に磁界が発
生し、これに吸引されてアブレイシブＡが磁界の
ピーク値（Hmax）の近傍まで移動すると、第２
のGTO素子６０をターンオフさせて、励磁コイ
ル３６の通電を停止する。

なお、アブレイシブＡの磁界中での移動を測定
するために、これを検出するコイルをボビン４２
に設けても良い。

一方、上記ノズルガン１４は、先端にノズル部
６６を備え、ノズル部６６の後方にこれに連通し
た混合室６８が形成されている。

混合室６８には、上記アブレイシブ供給管２４
がその軸心上に開口し、かつ、アブレイシブ供給
管２４の外周には、ノズル部６６の後端側で混合
室６８の軸心を指向するようにして、複数のジエ
ツト水Ｂの噴射口７０が開口している。

さて、上記構成のノズル装置によれば、ロータ
リテーブル２２をパルスモータ２０で回転駆動す
れば、ホツパ１６内のアブレイシブＡが間欠的に
アブレイシブ供給管２４に供給され、制御装置３
８で励磁コイル３６の電流を前述のように
“ON”“OFF”制御すれば、励磁コイル３６とア
ブレイシブＡとの間に作用する磁気力により、ア
ブレイシブＡを加速して、噴射口７０から放出さ
れるジエツト水Ｂとともにノズル部６６から噴射
できる。

この場合、特に注目すべきことは、励磁コイル
３６のアブレイシブＡの進行方向に沿つた後部側
が、その前部側よりも高密度化されているので、
励磁コイル３６による磁界が後部側に偏心し、ア
ブレイシブＡの加速領域が偏心した分だけ長くな
つていることであり、これによりアブレイシブＡ
を効率良く加速して噴射できる。

また、励磁コイル３６に冷却装置４０が設けて
あるので、励磁コイル３６に通電したときの温度
上昇がこれにより抑制され、アブレイシブＡを連
続的に加速できる。

また、励磁コイル３６は、複数に分割され、か
つ、これらが並列接続されているので、全体のイ
ンピーダンスが低下し、制御装置３８での
“ON”“OFF”制御の周波数がより高速化でき
る。

第４図はこの発明の他の実施例を示しており、
以下にその特徴点についてのみ説明する。

同図に示す実施例では、励磁コイル３６のコイ
ル７２を一端に切欠部を設けて分断した平板状の
導体で構成し、これをボビン４２の外周にリング
状の絶縁板７４を交互に配置して嵌着するととも
に、コイル７２の配置密度を後部側で密になるよ
うにしている。

各コイル７２は供給される直流電源に対してそ
れぞれ並列接続されている。

以上の構成の励磁コイル３６を用いても上記実
施例と同様な作用効果が得られるとともに、この
実施例の励磁コイル３６では、さらにインピーダ
ンスが低下するので、アブレイシブＡをより一層
の高周波で供給できる。

なお、上記実施例では、励磁コイル３６をアブ
レイシブ供給管２４の外周に１個設けたものを示
したが、これを供給管２４の軸方向に沿つて複数
設置しても良い。

≪発明の効果≫ 以上実施例で説明したように、この発明にかか
る超高圧流体噴射ノズル装置によれば、励磁コイ
ルの導体密度がアブレイシブの進行方向に対し
て、後部側が高密度化されているので、アブレイ
シブの加速領域が長くなり、アブレイシブを効率
良く加速できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成図、第２図は励
磁コイルの断面図と同コイルに発生する磁界を示
すグラフ、第３図は制御装置の回路図、第４図は
他の実施例を示す励磁コイルの断面図である。 １０……間欠供給装置、１２……加速装置、１
４……ノズルガン、２４……アブレイシブ供給
管、３６……励磁コイル、３８……制御装置、６
６……ノズル部、６８……混合室、７０……噴射
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端にノズル部を有するノズルガンと、この
   ノズルガンの内部に形成された混合室に開口する
   複数の高圧流体噴射口と、この噴射口の中心軸上
   に配置されたアブレイシブ供給管と、このアブレ
   イシブ供給管に磁性を有するアブレイシブを供給
   するアブレイシブ供給手段と、前記アブレイシブ
   供給管の外周に配置され、直流電流が通電される
   励磁コイルとからなる超高圧流体噴射ノズル装置
   において、前記直流電流の通電と停止とを行う制
   御手段を設け、かつ、前記励磁コイルは前記アブ
   レイシブの進行方向に沿つた後部側がその前部側
   より高密度化されていることを特徴とする超高圧
   流体噴射ノズル装置。 ２ 上記アブレイシブ供給手段は、前記励磁コイ
   ルに近接して設置され、アブレイシブを間欠的に
   供給する間欠供給装置からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の超高圧流体噴射ノ
   ズル装置。 ３ 上記励磁コイルは冷却手段を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の超高圧流体噴射ノズル装置。 ４ 上記励磁コイルは平板状の導体からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項の
   いずれかに記載の超高圧流体噴射ノズル装置。