JPH08332627A - Plasma fusion cutting method for concrete structure and its device - Google Patents

Plasma fusion cutting method for concrete structure and its device

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Publication number
JPH08332627A
JPH08332627A JP14062995A JP14062995A JPH08332627A JP H08332627 A JPH08332627 A JP H08332627A JP 14062995 A JP14062995 A JP 14062995A JP 14062995 A JP14062995 A JP 14062995A JP H08332627 A JPH08332627 A JP H08332627A
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JP
Japan
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electrode
gas
plasma
concrete structure
oxygen
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Application number
JP14062995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Murakami
卓 村上
Hirokimi Takeuchi
宥公 竹内
Hitoshi Hayakawa
均 早川
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Daido Steel Co Ltd
Komatsu Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a small plasma fusion cutting device suitable for the fusion cutting a concrete structure or the like and also an economical fusion cutting method of high efficiency using the device. CONSTITUTION: While argon, nitrogen and oxygen are jetted out of an open end 18 of a gas flow path 14 by a plasma gas feed mechanism 2, electrodes 11 and 12 composed of soft steel pipes are loaded by a plasma power source 3 of constant-current type and discharge is carried out at the open end 18 to form an argon jet plasma gas flow. A material 6 to be fusion cut as a concrete lump is fusion cut and bored by high temperature jet plasma gas. An electrode material melted by discharge is carried to a heating section for the material 6 to be fusion cut by the jet plasma gas, where the electrode material is reacted with the concrete to form a low melting point product and accelerate the fusion cutting. The efficiency of fusion cutting is further improved by feeding powder of iron, aluminum or the like by a powder feed mechanism 4. Oxygen can also be fed by an oxygen gas feed mechanism 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主に鉄筋コンクリート
等の構造物、岩石、耐火煉瓦等の鉱物質材料を熱的に溶
断する方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a method and apparatus for thermally fusing structural materials such as reinforced concrete, mineral materials such as rocks and refractory bricks.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、鉄筋コンクリート等の構造物、岩
石、耐火煉瓦等の鉱物質材料を熱的に溶断する方法とし
ては、例えばDIN 32510に定められている酸素
ランスによる燃焼切断法のような火炎ジェットを熱源と
するものを始め、プラズマやレーザー等の高温を利用す
る方法が種々開発されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for thermally fusing structures such as reinforced concrete, rocks, and mineral materials such as refractory bricks, a flame such as a combustion cutting method using an oxygen lance defined in DIN 32510 is used. Various methods have been developed, including those using a jet as a heat source, and utilizing high temperatures such as plasma and laser.

【0003】鉱物質材料の熱的溶断においては使用する
熱源が高温なほど高速、高能率な溶断が可能なわけで、
その点ではプラズマやレーザーは火炎ジェットに較べて
有利な熱源といえる。しかし、レーザーの発生装置は高
価であるうえ、特に、コンクリート構造物等の大型構造
物を処理するためには大容量のレーザー発生装置を必要
とする等の困難性がある。一方、プラズマは比較的安価
に高温が得られる熱源であって、従来から金属材料の溶
接、溶断等に利用されている。
In the thermal fusing of mineral materials, the higher the temperature of the heat source used, the faster and more efficient fusing is possible.
In that respect, plasmas and lasers can be said to be more advantageous heat sources than flame jets. However, the laser generator is expensive, and in particular, there is a difficulty in that a large-capacity laser generator is required for treating a large structure such as a concrete structure. On the other hand, plasma is a heat source that can obtain a high temperature relatively inexpensively, and has been conventionally used for welding and fusing of metallic materials.

【0004】ところで、従来使用されているプラズマト
ーチは、基本的には非消耗型の電極を用い、例えば電極
部を水冷するなどして電極部を保護する方策を講じてい
る。そのため電極部の構造が複雑となり、電極部の寸法
も大きなものとなっている。
By the way, the plasma torch conventionally used basically uses non-consumable electrodes, and measures are taken to protect the electrode parts, for example, by cooling the electrode parts with water. Therefore, the structure of the electrode part is complicated and the size of the electrode part is large.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のプラズマトーチによると、コンクリート構造物等の
大型品の溶断ではトーチを移動する距離が長くなるため
トーチを保持することが困難となる。特に、穿孔などの
作業においては、トーチ寸法が大きいと、前記のトーチ
保持の困難性に加えて穿孔する孔の内径が必要以上に大
きなものとなるなどの不利を生じる。
However, according to such a conventional plasma torch, it is difficult to hold the torch because the moving distance of the torch becomes long when fusing large-sized products such as concrete structures. In particular, in the work such as drilling, if the torch size is large, disadvantages such as the difficulty of holding the torch and an unnecessarily large inner diameter of the hole to be drilled occur.

【0006】以上の観点から、本発明の目的とするとこ
ろは、コンクリート構造物等の溶断に用いるのに適した
小型なプラズマ溶断装置と、これを用いた経済的な溶断
方法とを提供することにある。
From the above viewpoints, an object of the present invention is to provide a small-sized plasma fusing device suitable for fusing concrete structures and the like, and an economical fusing method using the same. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のコンクリート構造物のプラズマ溶断装置
は、 (1)金属製中空棒状の第1の電極の中空部を貫通して
金属製棒状の第2の電極を設け、かつ前記第1の電極と
前記第2の電極との間に絶縁体を設けるとともに、前記
第1の電極と前記第2の電極との間にガス流通可能なガ
ス流路を有する電極部と、前記第1の電極の一端に接続
しており、前記ガス流路にプラズマガスを送給するプラ
ズマガス供給機構と、前記第1の電極と前記第2の電極
とに電圧を付与するプラズマ電源と、を備えることを特
徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a plasma fusing apparatus for a concrete structure according to the present invention comprises: (1) a metal hollow rod-shaped first electrode that penetrates through a hollow portion of a metal; A rod-shaped second electrode is provided, an insulator is provided between the first electrode and the second electrode, and gas can flow between the first electrode and the second electrode. A plasma gas supply mechanism that is connected to one end of the first electrode and has a plasma gas supply mechanism that supplies a plasma gas to the gas flow path, the first electrode and the second electrode. And a plasma power supply for applying a voltage to the electrodes.

【0008】(2)(1)記載のコンクリート構造物の
プラズマ溶断装置において、前記第1の電極と前記プラ
ズマガス供給機構との間に接続しており、前記ガス流路
へ粉末を給送する粉末供給機構を備えることを特徴とす
る。 (3)(1)または(2)記載のコンクリート構造物の
プラズマ溶断装置において、前記棒状の第2の電極に代
えて、長手方向に貫通するガス導通孔を有する第2の電
極を備えるとともに、当該第2の電極の一端に接続する
酸素ガス供給機構を備えることを特徴とする。
(2) In the plasma fusing device for a concrete structure according to (1), the powder is fed to the gas flow path, which is connected between the first electrode and the plasma gas supply mechanism. A powder supply mechanism is provided. (3) In the plasma fusing device for a concrete structure according to (1) or (2), in place of the rod-shaped second electrode, a second electrode having a gas communication hole penetrating in the longitudinal direction is provided, An oxygen gas supply mechanism connected to one end of the second electrode is provided.

【0009】(4)(1)〜(3)のいずれか一項記載
のコンクリート構造物のプラズマ溶断装置において、前
記絶縁体がフラックスであることを特徴とする。また、
前記の課題を解決するために、本発明のコンクリート構
造物のプラズマ溶断方法は、 (5)金属製中空棒状の第1の電極と前記第1の電極の
中空部を貫通して設ける金属製の第2の電極とを備える
電極部の一端より、窒素およびアルゴンのいずれか1種
または2種よりなるガス、あるいは窒素およびアルゴン
のいずれか1種または2種と酸素とよりなるガスを噴出
するとともに、前記第1の電極の端部と前記第2の電極
の端部との間にアークを発生して前記噴出するガスをプ
ラズマとし、前記噴出プラズマガスと前記第1の電極お
よび前記第2の電極をなす金属の酸化および溶融により
生じる溶融粒子とによってコンクリート構造物を溶断す
ることを特徴とする。
(4) In the plasma fusing device for a concrete structure according to any one of (1) to (3), the insulator is a flux. Also,
In order to solve the above-mentioned problems, the method for plasma-cutting a concrete structure according to the present invention comprises: (5) a metal hollow rod-shaped first electrode and a metal electrode provided through the hollow portion of the first electrode. A gas composed of one or two kinds of nitrogen and argon, or a gas composed of one or two kinds of nitrogen and argon and oxygen is jetted from one end of an electrode portion including a second electrode. , The arc is generated between the end of the first electrode and the end of the second electrode, and the gas to be ejected is plasma, and the ejected plasma gas, the first electrode and the second electrode It is characterized in that the concrete structure is melt-cut by the molten particles generated by the oxidation and melting of the metal forming the electrode.

【0010】(6)(5)記載のコンクリート構造物の
プラズマ溶断方法において、前記噴出プラズマガスに加
えて、それぞれ粉末状とした鉄、アルミニウム、酸化
鉄、アルミナ、ホタル石、イルメナイト、ルチルおよび
ボライドのうちいずれか1種または2種以上を噴出する
ことを特徴とする。 (7)(5)または(6)記載のコンクリート構造物の
プラズマ溶断方法において、前記第2の電極の内部に長
手方向に貫通するガス導通孔を設け、前記ガス導通孔か
ら前記噴出プラズマガスの中心部に向かって窒素アルゴ
ンおよび酸素のいずれか1種または2種以上からなるガ
スを噴出することを特徴とする。
(6) In the method for plasma-cutting a concrete structure according to (5), iron, aluminum, iron oxide, alumina, fluorspar, ilmenite, rutile and boride, which are in the form of powder, are added to the jetted plasma gas. It is characterized in that any one or two or more of them are ejected. (7) In the method for plasma-cutting a concrete structure according to (5) or (6), a gas through hole penetrating in a longitudinal direction is provided inside the second electrode, and the jetted plasma gas is discharged from the gas through hole. It is characterized in that a gas consisting of one or more of nitrogen, argon and oxygen is ejected toward the central portion.

【0011】(8)(5)、(6)または(7)記載の
コンクリート構造物のプラズマ溶断方法において、前記
第2の電極はガス導通孔を備え、前記ガス導通孔に線状
または粉末状の鉄またはアルミニウムの1種または2種
を挿入することを特徴とする。
(8) In the plasma fusing method for a concrete structure according to (5), (6) or (7), the second electrode has a gas through hole, and the gas through hole has a linear or powdery shape. It is characterized by inserting one or two kinds of iron or aluminum.

【0012】[0012]

【作用】金属製中空棒状の第1の電極と金属製棒状の第
2の電極は、噴出プラズマガスを発生するための電極部
を構成する。第1の電極の側面と第2の電極の側面との
間に設ける絶縁体は、第1の電極の側面と第2の電極の
側面とを電気的に絶縁し、この部分から放電することを
防ぐ作用をする。これによって放電は電極部の端部のみ
で発生することができる。なお、絶縁体は電極の全表面
を覆う必要はなく、電極部の所要の端面以外の部分での
放電を防止する程度に備えればよい。絶縁体を形成する
材料は適度に耐熱性のある絶縁材料であればよい。好ま
しくは絶縁体の材料はフラックスとする。
The metal hollow rod-shaped first electrode and the metal rod-shaped second electrode form an electrode portion for generating the jetted plasma gas. The insulator provided between the side surface of the first electrode and the side surface of the second electrode electrically insulates the side surface of the first electrode and the side surface of the second electrode, and discharges from this portion. Acts to prevent. As a result, the discharge can be generated only at the ends of the electrode portion. Note that the insulator does not have to cover the entire surface of the electrode, and may be provided so as to prevent discharge at a portion other than the required end face of the electrode portion. The material forming the insulator may be an insulating material having appropriate heat resistance. The material of the insulator is preferably flux.

【0013】第1の電極と第2の電極との間に有するガ
ス流路は、電極部の放電端にプラズマガスを送給するた
めのものである。また、ガス流路の効果は、当該ガス流
路を流れるガスによって第1の電極および第2の電極の
側面を冷却することにもある。プラズマガス供給機構
は、電極部の一端からプラズマガスを入れ、電極部内の
ガス流路を経て電極部の他端の放電部に所要量のプラズ
マガスを送給し、噴出する作用をもつ。
The gas flow path provided between the first electrode and the second electrode is for supplying plasma gas to the discharge end of the electrode portion. Further, the effect of the gas flow path is to cool the side surfaces of the first electrode and the second electrode by the gas flowing through the gas flow path. The plasma gas supply mechanism has a function of injecting plasma gas from one end of the electrode portion, supplying a required amount of plasma gas to the discharge portion at the other end of the electrode portion through a gas flow path in the electrode portion, and ejecting the gas.

【0014】プラズマ電源は前記第1の電極と前記第2
の電極とに電圧を付与してプラズマガス噴出部に放電を
生じ、前記プラズマガスをプラズマ化する作用をもつ。
本発明の他の実施態様において備える粉末供給機構は、
プラズマガス供給機構によって送られるプラズマガスに
所要量の粉末を添加する機能をもつ。本発明の他の実施
態様において備える第2の電極の内部に当該電極の長手
方向に貫通するガス導通孔は、噴出プラズマガスの中央
部に酸素ガスを送給するための酸素ガスの通路である。
The plasma power source includes the first electrode and the second electrode.
A voltage is applied to the electrodes of the plasma gas to generate a discharge in the plasma gas jetting portion, and the plasma gas has a function of turning into plasma.
The powder supply mechanism provided in another embodiment of the present invention is
It has a function of adding a required amount of powder to the plasma gas sent by the plasma gas supply mechanism. The gas conduction hole penetrating in the longitudinal direction of the second electrode provided in the other embodiment of the present invention is an oxygen gas passage for feeding the oxygen gas to the central portion of the ejected plasma gas. .

【0015】また、本発明の他の実施態様において備え
る酸素ガス供給機構は、上記第2の電極が備えるガス導
通孔を経て、噴出プラズマガスの中央部に所要量の酸素
ガスを噴出する作用をもつ。本発明のコンクリート構造
物のプラズマ溶断方法においては、第1の電極の端部と
第2の電極の端部との間にアークを発生すると同時に前
記電極端部からガスを噴出して、この噴出ガスをプラズ
マ化する。この噴出プラズマガスを被溶断物に噴射して
被溶断物を加熱溶解して溶断・穿孔する。本発明のプラ
ズマ発生装置は、従来のプラズマトーチよりも小型であ
り、噴出プラズマの最高温部を被溶断部に近づけて効率
よく加熱溶解して溶断・穿孔することができる。
Further, the oxygen gas supply mechanism provided in another embodiment of the present invention has a function of ejecting a required amount of oxygen gas to the central portion of the ejected plasma gas through the gas conducting hole provided in the second electrode. Hold. In the plasma fusing method for a concrete structure according to the present invention, an arc is generated between the end of the first electrode and the end of the second electrode, and at the same time, gas is ejected from the end of the electrode, and the ejection is performed. The gas is turned into plasma. The jetted plasma gas is jetted onto the melted object to heat and melt the melted object to melt and punch. The plasma generator of the present invention is smaller than the conventional plasma torch, and is capable of bringing the highest temperature part of the ejected plasma close to the part to be melted and efficiently heating and melting it for melting and punching.

【0016】この噴出プラズマガスの熱により、電極
は、放電端から逐次溶解して消耗する。溶解した電極金
属は、溶融粒子となって噴出プラズマガスによって運ば
れ、噴出プラズマガスに曝される被溶断物の表面に到達
する。ここにおいて、前記溶融粒子は被溶断物と反応し
て低融点の反応生成物を形成し、被溶断物の溶解を促進
する。従って、第1の電極および第2の電極の金属材料
としては、被溶断物と反応して低融点反応生成物を形成
する金属とすることが好ましい。
Due to the heat of the jetted plasma gas, the electrodes are successively melted and consumed from the discharge end. The melted electrode metal becomes molten particles and is carried by the ejected plasma gas, and reaches the surface of the melted object exposed to the ejected plasma gas. Here, the molten particles react with the melted material to form a reaction product having a low melting point, and promote the dissolution of the melted material. Therefore, the metal material of the first electrode and the second electrode is preferably a metal that reacts with the material to be melted to form a low melting point reaction product.

【0017】また、電極部は高温のプラズマに近接する
うえ、特に、深孔を穿孔する場合には、第1の電極は高
温の排出ガスに接触するので、電極部の急速な消耗を避
けるためには電極材料は融点の高い材料とすることが好
ましい。好ましくは、電極材料として鉄を用いる。プラ
ズマ化するガスとして、窒素、アルゴンおよび酸素のい
ずれか1種または2種以上よりなるガスを用いるのは、
これらのガスにより安定した高温のプラズマが得やす
く、かつ比較的安価で経済的であることによる。また、
窒素およびアルゴンに加えて酸素を用いるのは、酸素に
よって前記溶融粒子の酸化を促進し、溶融粒子と被溶断
物との反応生成物の低融点化をはかるためである。
Further, in order to avoid the rapid exhaustion of the electrode portion, the electrode portion approaches the high temperature plasma, and especially when the deep hole is bored, the first electrode contacts the high temperature exhaust gas. It is preferable that the electrode material has a high melting point. Preferably, iron is used as the electrode material. As the gas to be turned into a plasma, a gas composed of one or more of nitrogen, argon and oxygen is used.
This is because it is easy to obtain stable high-temperature plasma with these gases, and it is relatively inexpensive and economical. Also,
The reason why oxygen is used in addition to nitrogen and argon is that oxygen accelerates the oxidation of the molten particles and lowers the melting point of the reaction product of the molten particles and the melt-cut material.

【0018】酸素の添加については、前記第2の電極の
内部に設けたガス導通孔より、噴出プラズマガスの中心
部に向かって、窒素、アルゴンおよび酸素のいずれか1
種または2種以上からなるガスとして噴出することがで
きる。酸素は窒素、アルゴン等によって希釈して活性を
調整して用いる。本発明の他の実施態様として、前記噴
出プラズマガスに加えて、それぞれ粉末状とした鉄、ア
ルミニウム、酸化鉄、アルミナ、ホタル石、イルメナイ
ト、ルチルおよびボライドのうちいずれか1種または2
種以上を噴出する。これらの金属および鉱石は、いずれ
も被溶断物と反応して融点の低い化合物を形成するの
で、被溶断物の溶断・穿孔を容易とする効果をもつ。ま
た、前記金属の添加によって、これらの金属の酸化発熱
を得ることができる。アルミニウムと酸化鉄との同時添
加によれば、テルミット反応による高発熱が得られる。
Regarding the addition of oxygen, any one of nitrogen, argon and oxygen is introduced toward the central portion of the ejected plasma gas from the gas conduction hole provided inside the second electrode.
It can be ejected as a gas of one kind or two or more kinds. Oxygen is diluted with nitrogen, argon or the like to adjust its activity before use. As another embodiment of the present invention, in addition to the jetted plasma gas, any one or two of powdered iron, aluminum, iron oxide, alumina, fluorspar, ilmenite, rutile and boride is used.
Eject seeds or more. Each of these metals and ores reacts with the melted object to form a compound having a low melting point, and thus has an effect of facilitating the melt-cutting / perforation of the melted object. In addition, the addition of the above-mentioned metals makes it possible to obtain the heat of oxidation of these metals. By the simultaneous addition of aluminum and iron oxide, a high heat generation due to the Thermite reaction can be obtained.

【0019】上記の金属および鉱石を粉末状とするの
は、粉末状であればガスによって搬送が容易なこと、被
表面積の大きい粉末の活性を利用することなどによる。
The above-mentioned metal and ore are made into a powder because the powder is easy to carry by gas and the activity of the powder having a large surface area is utilized.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明のコンクリート構造物のプラズ
マ溶断装置の実施例を図面を用いて説明する。図1は、
本発明のコンクリート構造物のプラズマ溶断装置の実施
例の構成を示す模式的配置図である。このプラズマ溶断
装置は、主に電極部1、プラズマガス供給機構2、プラ
ズマ電源3、粉末供給機構4および酸素供給機構5から
なる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the plasma fusing apparatus for concrete structures of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
It is a typical layout showing the composition of the example of the plasma fusing device of the concrete structure of the present invention. This plasma fusing apparatus mainly includes an electrode unit 1, a plasma gas supply mechanism 2, a plasma power supply 3, a powder supply mechanism 4 and an oxygen supply mechanism 5.

【0021】電極部1は、外径17.5mm、肉厚2.
3mmの軟鋼パイプ製の第1の電極11と、外径9m
m、肉厚1mmの軟鋼パイプ製の第2の電極12とから
なり、第2の電極12の外周にはイルメナイト系フラッ
クスで厚さ1.5mmの絶縁体13を形成した。第1の
電極11と第2の電極12との間にはガス流路14を形
成した。電極部1の一端をエボナイト製封止具15で封
止し、第1の電極11と第2の電極12とを絶縁して固
定した。電極部1の他端は開放のままとし、開放端18
とした。電極部1の長さは1mとした。
The electrode portion 1 has an outer diameter of 17.5 mm and a wall thickness of 2.
First electrode 11 made of 3 mm mild steel pipe and 9 m outside diameter
m and a second electrode 12 made of a mild steel pipe having a wall thickness of 1 mm, and an insulator 13 having a thickness of 1.5 mm was formed on the outer periphery of the second electrode 12 using an ilmenite-based flux. A gas flow path 14 was formed between the first electrode 11 and the second electrode 12. One end of the electrode part 1 was sealed with an ebonite sealing tool 15, and the first electrode 11 and the second electrode 12 were insulated and fixed. The other end of the electrode part 1 is left open and the open end 18
And The length of the electrode part 1 was 1 m.

【0022】第2の電極12の備えるガス導通孔17の
断面積を調整するため、図2に示すように、直径3mm
の軟鋼線からなる5本の調整材16をガス導通孔17に
挿入した。プラズマガス供給機構2は、図示しないガス
ボンベ、減圧器、流量調節計、ガス混合器等よりなる。
プラズマガス供給管21は、プラズマガス供給機構2と
電極部1とを接続してガス流路14にプラズマガスを導
くものである。
In order to adjust the cross-sectional area of the gas passage hole 17 provided in the second electrode 12, as shown in FIG. 2, the diameter is 3 mm.
Five adjusting members 16 made of the above mild steel wire were inserted into the gas conducting holes 17. The plasma gas supply mechanism 2 includes a gas cylinder, a pressure reducer, a flow rate controller, a gas mixer, and the like, which are not shown.
The plasma gas supply pipe 21 connects the plasma gas supply mechanism 2 and the electrode portion 1 and guides the plasma gas to the gas flow path 14.

【0023】プラズマガス供給管21の一部に接続し
て、図示しない粉末タンク、粉末切出装置等を備える粉
末供給機構4を設けた。酸素ガス供給機構5は、図示し
ないガスボンベ、減圧器、流量調節計、ガス混合器等よ
りなる。酸素ガス供給管51は、酸素ガス供給機構5と
電極部1とを接続してガス導通孔17に酸素ガスを導く
ものである。
A powder supply mechanism 4 equipped with a powder tank, a powder cutting device and the like (not shown) was provided connected to a part of the plasma gas supply pipe 21. The oxygen gas supply mechanism 5 includes a gas cylinder, a pressure reducer, a flow rate controller, a gas mixer, and the like, which are not shown. The oxygen gas supply pipe 51 connects the oxygen gas supply mechanism 5 and the electrode portion 1 and guides the oxygen gas to the gas communication hole 17.

【0024】プラズマ電源3は定電流式電源とし、第1
の電極11がプラス極に、また第2の電極12がマイナ
ス極となるように結合した。 (実施例1)上記装置を用いて、まず、プラズマガス供
給機構2を稼働してプラズマガス供給管21にアルゴン
を送り、ガス流路14を経て開放端18から噴出した。
このとき、アルゴンの圧力は10atmとした。
The plasma power source 3 is a constant current type power source, and the first
The electrode 11 was connected to the positive electrode, and the second electrode 12 was connected to the negative electrode. (Embodiment 1) Using the above apparatus, first, the plasma gas supply mechanism 2 was operated to send argon to the plasma gas supply pipe 21 and jetted from the open end 18 through the gas flow path 14.
At this time, the pressure of argon was 10 atm.

【0025】次に、プラズマ電源3を稼働して第1の電
極11と第2の電極12との間に電圧を付与し、電極部
1の開放端18に放電を発生させた。放電電流は700
Aとした。以上の操作によって、開放端18から噴出す
るアルゴンの噴出プラズマガスを得た。厚さ100mm
のコンクリート板を被溶断物6とし、穿孔部位に噴出プ
ラズマガスを当てて溶断を開始する。溶断位置の変化お
よび電極部1の消耗に応じて電極部1の位置を調整しつ
つ溶断した。
Next, the plasma power supply 3 was operated to apply a voltage between the first electrode 11 and the second electrode 12 to generate a discharge at the open end 18 of the electrode portion 1. Discharge current is 700
A. By the above operation, a jet plasma gas of argon jetted from the open end 18 was obtained. Thickness 100mm
The concrete plate of No. 2 is used as the material to be melted 6, and the blown plasma gas is applied to the perforated portion to start melting. The fusing was performed while adjusting the position of the electrode part 1 according to the change of the fusing position and the consumption of the electrode part 1.

【0026】以上の結果、60secの溶断作業によっ
て直径約50mmの貫通孔を得た。 (実施例2)実施例1における装置の調整に加えて、酸
素供給機構5を稼働してアルゴン+酸素10%のガスを
酸素ガス供給管51に送り、ガス導通孔17を経て開放
端18から噴出した。このとき、アルゴン+酸素10%
のガスの圧力は8atmとした。
As a result of the above, a through hole having a diameter of about 50 mm was obtained by the fusing work for 60 seconds. (Embodiment 2) In addition to the adjustment of the apparatus in Embodiment 1, the oxygen supply mechanism 5 is operated to send a gas of argon + 10% oxygen to the oxygen gas supply pipe 51, and the gas is passed through the gas communication hole 17 from the open end 18. It gushed. At this time, argon + oxygen 10%
The gas pressure was 8 atm.

【0027】実施例1と同様に、厚さ100mmのコン
クリート板を被溶断物6として溶断作業した結果、20
secの溶断作業によって直径約25mmの貫通孔を得
た。 (実施例3)実施例2における装置の調整に加えて、さ
らに粉末供給機構4を稼働して100〜200メッシュ
の鉄粉を250g/minの割合でプラズマガスに添加
して実験した。
In the same manner as in Example 1, the concrete plate having a thickness of 100 mm was used as the object to be melted 6, and as a result of the melting work, 20
A through hole having a diameter of about 25 mm was obtained by a fusing operation for sec. (Example 3) In addition to the adjustment of the apparatus in Example 2, the powder supply mechanism 4 was further operated to add 100 to 200 mesh iron powder to the plasma gas at a rate of 250 g / min for the experiment.

【0028】実施例1と同様に、厚さ100mmのコン
クリート板を被溶断物6として溶断作業した結果、10
secの溶断作業によって直径約25mmの貫通孔を得
た。 (実施例4)実施例3においてプラズマガスに添加した
鉄粉に加えて、さらに100メッシュのアルミニウム粉
末を17g/minの割合でプラズマガスに添加して実
験した。
In the same manner as in Example 1, a concrete plate having a thickness of 100 mm was used as the object to be melted 6, and the result of the melting work was 10
A through hole having a diameter of about 25 mm was obtained by a fusing operation for sec. Example 4 In addition to the iron powder added to the plasma gas in Example 3, 100 mesh aluminum powder was further added to the plasma gas at a rate of 17 g / min for an experiment.

【0029】実施例1と同様に、厚さ100mmのコン
クリート板を被溶断物6として溶断作業した結果、6s
ecの溶断作業によって直径約25mmの貫通孔を得
た。 (比較例1)実施例3の装置において、プラズマ電源3
を除いた装置構成として実験した。実験条件は、プラズ
マ電源3を稼働しないこと、および酸素供給機構5から
送給するガスを100%酸素とすること以外は実施例4
と同様な条件で実験した。この場合、開放端18から噴
出するガスには点火装置を用いて点火した。
In the same manner as in Example 1, a concrete plate having a thickness of 100 mm was used as the object to be melted 6, and the result was 6 s.
A through hole having a diameter of about 25 mm was obtained by the fusing work of ec. (Comparative Example 1) In the apparatus of Example 3, the plasma power source 3
The experiment was conducted with the device configuration excluding. The experimental conditions are those of Example 4 except that the plasma power source 3 is not operated and the gas supplied from the oxygen supply mechanism 5 is 100% oxygen.
An experiment was conducted under the same conditions as. In this case, the gas ejected from the open end 18 was ignited by using an ignition device.

【0030】厚さ100mmのコンクリート板を被溶断
物6として溶断作業した結果、180secの溶断作業
によって直径約50mmの貫通孔を得た。以上、実施例
によって説明したように、本発明の方法および装置によ
れば、極めて効果的に被溶断物の溶断・穿孔を行うこと
ができる。
As a result of the fusing work of a 100 mm-thick concrete plate as the fusing target 6, a fusing work of 180 sec yielded a through hole having a diameter of about 50 mm. As described above, according to the method and apparatus of the present invention, as described in the embodiments, it is possible to very effectively perform the fusing and perforation of the melted object.

【0031】[0031]

【発明の効果】上述するように、本発明のコンクリート
構造物のプラズマ溶断装置における電極部は、第1の電
極と第2の電極との間に有するガス流路を流れるプラズ
マガスによって冷却する他には特別な冷却機構を有せ
ず、したがって、極めて小型で簡単かつ安価な構造であ
る。これによって、プラズマの高温を利用しつつ比較的
小径の深孔を能率よく穿孔することができる。
As described above, the electrode portion in the plasma fusing apparatus for concrete structure of the present invention is cooled by the plasma gas flowing through the gas flow path provided between the first electrode and the second electrode. Has no special cooling mechanism and is therefore a very small, simple and inexpensive structure. This makes it possible to efficiently form deep holes having a relatively small diameter while utilizing the high temperature of plasma.

【0032】電極はアーク熱によって消耗するが、電極
の溶融によって生じた生成物は溶断の促進に活用される
ので極めて効率的である。本発明の方法においては、プ
ラズマの高温の利用にあわせて、酸素と電極材料および
添加金属粉末との反応熱、テルミット反応による高発熱
の利用を行い、さらに電極材料、添加粉末材料による被
溶断物の融点低下を利用して効果的に溶断・穿孔を行う
ことが可能である。
The electrode is consumed by arc heat, but the product produced by melting of the electrode is utilized for promoting fusing, which is extremely efficient. In the method of the present invention, in accordance with the use of high temperature plasma, heat of reaction between oxygen and the electrode material and the additive metal powder, high exothermicity due to the thermite reaction is used, and further, the material to be melted by electrode material and the additive powder material It is possible to effectively perform fusing and perforation by utilizing the lowering of the melting point.

【0033】なお、発明の方法および装置は、コンクリ
ート構造物に限らず、岩石、耐火煉瓦等の鉱物質材料、
および火炎ジェットでは溶断が困難な耐熱金属材料の溶
断等にも適用可能である。
The method and apparatus of the present invention are not limited to concrete structures, but include mineral materials such as rocks and refractory bricks,
It can also be applied to melting of refractory metal materials that are difficult to melt with a flame jet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のコンクリート構造物のプラズマ溶断装
置の実施例の構成を示す模式的配置図である。
FIG. 1 is a schematic layout diagram showing a configuration of an embodiment of a plasma fusing device for a concrete structure of the present invention.

【図2】本発明の実施例における電極部の横断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrode portion according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極部 2 プラズマガス供給機構 3 プラズマ電源 4 粉末供給機構 5 酸素供給機構 6 被溶断物 11 第1の電極 12 第2の電極 13 絶縁体 14 ガス流路 15 封止具 16 調整材 17 ガス導通孔 18 開放端 21 プラズマガス供給管 51 酸素ガス供給管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 electrode part 2 plasma gas supply mechanism 3 plasma power supply 4 powder supply mechanism 5 oxygen supply mechanism 6 to-be-melted material 11 1st electrode 12 2nd electrode 13 insulator 14 gas flow path 15 sealing tool 16 adjusting material 17 gas conduction Hole 18 Open end 21 Plasma gas supply pipe 51 Oxygen gas supply pipe

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属製中空棒状の第1の電極の中空部を
貫通して金属製棒状の第2の電極を設け、かつ前記第1
の電極と前記第2の電極との間に絶縁体を設けるととも
に、前記第1の電極と前記第2の電極との間にガス流通
可能なガス流路を有する電極部と、 前記第1の電極の一端に接続しており、前記ガス流路に
プラズマガスを送給するプラズマガス供給機構と、 前記第1の電極と前記第2の電極とに電圧を付与するプ
ラズマ電源と、を備えることを特徴とするコンクリート
構造物のプラズマ溶断装置。
1. A metal rod-shaped second electrode is provided so as to penetrate the hollow portion of the metal hollow rod-shaped first electrode, and the first electrode is provided.
An electrode section having an insulator between the first electrode and the second electrode, and having a gas flow path through which gas can flow between the first electrode and the second electrode; A plasma gas supply mechanism that is connected to one end of the electrode and supplies plasma gas to the gas flow path, and a plasma power supply that applies a voltage to the first electrode and the second electrode. Plasma cutting equipment for concrete structures.
【請求項2】 前記第1の電極と前記プラズマガス供給
機構との間に接続しており、前記ガス流路へ粉末を給送
する粉末供給機構を備えることを特徴とする請求項1記
載のコンクリート構造物のプラズマ溶断装置。
2. The powder supply mechanism, which is connected between the first electrode and the plasma gas supply mechanism, and which supplies powder to the gas flow path. Plasma cutting equipment for concrete structures.
【請求項3】 前記棒状の第2の電極に代えて、長手方
向に貫通するガス導通孔を有する第2の電極を備えると
ともに、当該第2の電極の一端に接続する酸素ガス供給
機構を備えることを特徴とする請求項1または2記載の
コンクリート構造物のプラズマ溶断装置。
3. A rod-shaped second electrode is replaced with a second electrode having a gas communication hole penetrating in the longitudinal direction, and an oxygen gas supply mechanism connected to one end of the second electrode. The plasma fusing device for a concrete structure according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項4】 前記絶縁体がフラックスであることを特
徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のコンクリ
ート構造物のプラズマ溶断装置。
4. The plasma fusing device for a concrete structure according to claim 1, wherein the insulator is a flux.
【請求項5】 金属製中空棒状の第1の電極と前記第1
の電極の中空部を貫通して設ける金属製の第2の電極と
を備える電極部の一端より、窒素およびアルゴンのいず
れか1種または2種よりなるガス、あるいは窒素および
アルゴンのいずれか1種または2種と酸素とよりなるガ
スを噴出するとともに、前記第1の電極の端部と前記第
2の電極の端部との間にアークを発生して前記噴出する
ガスをプラズマとし、前記噴出プラズマガスと前記第1
の電極および前記第2の電極をなす金属の酸化および溶
融により生じる溶融粒子とによってコンクリート構造物
を溶断することを特徴とするコンクリート構造物のプラ
ズマ溶断方法。
5. A metal hollow rod-shaped first electrode and the first electrode.
From one end of an electrode portion including a second electrode made of metal, which penetrates through the hollow portion of the electrode, and a gas formed of one or two kinds of nitrogen and argon, or one kind of nitrogen and argon. Or, a gas composed of two kinds and oxygen is jetted out, and an arc is generated between the end portion of the first electrode and the end portion of the second electrode to make the jetted gas into plasma, Plasma gas and the first
A method for plasma-cutting a concrete structure, characterized in that the concrete structure is melt-cut by the molten particles formed by the oxidation and melting of the metal forming the electrode and the second electrode.
【請求項6】 前記噴出プラズマガスに加えて、それぞ
れ粉末状とした鉄、アルミニウム、酸化鉄、アルミナ、
ホタル石、イルメナイト、ルチルおよびボライドのうち
いずれか1種または2種以上を噴出することを特徴とす
る請求項5記載のコンクリート構造物のプラズマ溶断方
法。
6. In addition to the jetted plasma gas, powdered iron, aluminum, iron oxide, alumina,
The plasma fusion cutting method for a concrete structure according to claim 5, wherein any one or more of fluorspar, ilmenite, rutile and boride is ejected.
【請求項7】 前記第2の電極の内部に長手方向に貫通
するガス導通孔を設け、前記ガス導通孔から前記噴出プ
ラズマガスの中心部に向かって窒素、アルゴンおよび酸
素のいずれか1種または2種以上からなるガスを噴出す
ることを特徴とする請求項5または6記載のコンクリー
ト構造物のプラズマ溶断方法。
7. A gas through hole penetrating in a longitudinal direction is provided inside the second electrode, and any one of nitrogen, argon and oxygen is provided from the gas through hole toward the center of the jetted plasma gas, or The plasma fusion cutting method for a concrete structure according to claim 5 or 6, wherein a gas composed of two or more kinds is ejected.
【請求項8】 前記第2の電極はガス導通孔を備え、前
記ガス導通孔に線状または粉末状の鉄またはアルミニウ
ムの1種または2種を挿入することを特徴とする請求項
5、6または7記載のコンクリート構造物のプラズマ溶
断方法。
8. The fifth electrode according to claim 5, wherein the second electrode has a gas through hole, and one or two kinds of linear or powdery iron or aluminum are inserted into the gas through hole. Alternatively, the method for plasma-cutting a concrete structure according to Item 7.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19858618A1 (en) * 1998-12-18 2000-07-06 Joachim Schilling Anlagen Und Thermal separation of electrically non-conducting materials, esp. concrete with/without steel reinforcement, involves continuously melting cutting gap along defined line of any shape, direction
JP2015513626A (en) * 2012-03-15 2015-05-14 ヨーゼフ グローテンドアストJosef Grotendorst Method and apparatus for forming or excavating a cavity in the ground

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19858618A1 (en) * 1998-12-18 2000-07-06 Joachim Schilling Anlagen Und Thermal separation of electrically non-conducting materials, esp. concrete with/without steel reinforcement, involves continuously melting cutting gap along defined line of any shape, direction
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