WO1999012648A1

WO1999012648A1 - Dispositif de desagregation

Info

Publication number: WO1999012648A1
Application number: PCT/JP1998/003389
Authority: WO
Inventors: Hidehiko Maehata; Hiroaki Arai; Daisuke Tamakoshi; Tetsuya Inoue
Original assignee: Hitachi Zosen Corporation
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 1999-03-18
Also published as: EP1010466A4; RU2183271C2; JPH1176854A; ZA988071B; JP3249073B2; EP1010466A1; CN1269735A

Description

明細

技術分野

この発明は、電気エネルギーを金属細線（溶融気化物質の一例）に短時間で供給することによりこれを急激に溶融気化させ、この溶融気化による気化膨張力を用いて、コンクリー卜構造物や岩盤、あるいは板状の被破壊物を破壊するようにした破壊装置に関する。背景技術

従来、放電エネルギーを用いてコンクリートや岩盤などの被破壊物を破壊する破壊装置がある。

この破壊装置は、電極同士を接続した金属細線と、破壊容器内に充填されるとともに金属細線を浸漬する圧力伝達用の破壊用物質（例えば水あるいは油などが用いられる）と、前記両電極を介して金属細線に対し電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給回路とを有している。上記のように構成された破壊装置を用いて、岩盤などの被破壊物を破壊する破壊方法は次の通りである。

すなわち、被破壊物に装着孔を形成し、この装着孔に破壊容器を装着し、エネルギー供給回路の構成要件であるコンデンサーに充電蓄積した電気エネルギーを、極めて短時間で金属細線に対して放電供給する。このようにすることにより、金属細線が急激に溶融気化して膨張するとともに破壊用物質によって金属細線の膨張力が外方に向けて伝達され、その膨張力が、例えば装着孔の壁面に対し、装着孔の径方向に働くことで被破壊物が破壊される。このように、被破壊物が岩盤のようなものの場合には、これに装着孔を形成し、この装着孔に破壊容器を装着して使用すると、金属細線が溶融気化する際の膨張力が装着孔の径方向に働くので、被破壊物に十分な衝撃力が付与され、これが破壊される。しかし、被破壊物が板状のものでは、被破壊物に装着孔を形成することなく、単に破壊容器を被破壊物の表面に当てて用いるだけなので、金属細線が溶融気化する際の膨張力がほとんど空気中に逃げてしまい、被破壊物に十分に破壊力を与えることができなかった。

そこで本発明は、上記課題を解決し得る破壊装置の提供を目的とする。発明の開示

この発明は、被破壊物の表面に衝突して被破壊物に衝撃を付与するための衝撃付与部材が容器に移動自在に内装され、この容器に、前記衝撃付与部材を被破壊物の表面に衝突させるための膨張力を発生し得る膨張力発生部が設けられ、この膨張力発生部は、前記容器に形成した開口に着脱自在に取付けられる蓋部材に対で揷通した電極と、これら電極間に接続される金属細線と、この金属細線に電極を介して電気エネルギーが短時間で供給されることで金属細線が急激に溶融気化する際に発生する膨張力を、前記衝撃付与部材に対して伝達するための流動性の破壊用物質と、この破壊用物質を容器内へ注入するための注入口と、使用後の破壊用物質を容器から排出するための排出口とを備え、前記注入口および排出口をそれぞれ封止するための封止手段および前記容器を被破壊物に向けて押圧するための押圧装置が設けられた破壊装置である。

この構成によれば、蓋部材に電極を挿通するとともに、電極間を金属細線で接続し、蓋部材を容器に装着し、注入口から破壊用物質を容器内に充填して封止手段で封止し、電極を介して金属細線に電気エネルギーを極めて短時間で供給すると、金属細線が溶融気化し、その際に発生する膨張力が破壊用物質によって衝撃付与部材に伝達され、前記膨張力により衝撃付与部材が被破壊物に強く押し当てられて被破壊物に衝撃を付与し、板状の被破壊物であっても確実に破壊することができる。

また、電極が対で蓋部材に複数組だけ揷通され、これら対で設けた各電極間にそれぞれ金属細線が接続された破壊装置である。

この構成によれば、各金属細線に電気エネルギーを供給してこれを溶融気化させると、金属細線は複数個設けているので金属細線が 1個の場合に比べて膨張力が増大し、この増大した膨張力によつて衝撃付与部材から被破壊物に衝撃が付与され、被破壊物を確実に破壊することができる。

また、被破壊物の表面に衝突して被破壊物に衝撃を付与するための衝撃付与部材が容器に移動自在に内装され、この容器に、前記衝撃付与部材を被破壊物の表面に衝突させるための膨張力を発生し得る膨張力発生部が設けられ、この膨張力発生部は、容器に対で挿入される電極と、これら電極間のギヤップに対して押し出し可能に各電極に挿通された金属細線と、この金属細線に電極を介して電気エネルギーが短時間で供給されることで金属細線が急激に溶融気化する際に発生する膨張力を、前記衝撃付与部材に対して伝達するための流動性の破壊用物質と、この破壊用物質を容器内へ注入するための注入口と、使用後の破壊用物質を容器から排出するための排出口とを備え、前記注入口および排出口をそれぞれ封止するための封止手段および前記容器を被破壊物に向けて押圧するための押圧装置が設けられた破壊装置である。上記構成によれば、破壊作業毎に金属細線を電極間のギャップに押し出すようにし、電極間のギヤップに押し出された金属細線に電気工ネルギ一を供給すれば、連続して破壊作業を行うことができ、破壊作業の作業性を向上させることができる。

また、容器に対の電極が複数組揷通され、これら対で設けた各電極間のギヤップに対して押し出し可能に金属細線が揷通された破壊装置である。

この構成によれば、各金属細線に電気エネルギーを供給して溶融気化させると、金属細線は複数個設けているので金属細線が 1個の場合に比ベて膨張力が増大し、この増大した膨張力によって衝撃付与部材が被破壊物に衝撃が付与され、確実に被破壊物を破壊することができる。さらに、衝撃付与部材に膨張力を集中させるための、傾斜あるいは湾曲した反射面が容器に形成された破壊装置である。

この構成によれば、金属細線に電気エネルギーを供給した際に発生する膨張力は、傾斜あるいは湾曲した反射面によって衝撃付与部材の中心部に集中して働くので、被破壊物を衝撃付与部材によって確実に破壊することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の実施の第 1形態を示す破壊装置の断面図であり、第 2図は、同じくエネルギー供給回路の構成を示す全体図であり、第 3 図は、本発明の実施の第 2形態を示す破壊装置の断面図であり、第 4図は、本発明の実施の第 3形態を示す破壊装置の断面図であり、第 5図は、本発明の実施の第 4形態を示す破壊装置の断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、まず、添付の第 1図および第 5 図に従って、本発明の実施の第 1形態を説明する。本発明の実施の第 1 形態における破壊装置 1は、金属細線 [例えば銅（C u ) が使用される ] 8が電気エネルギーの供給によって急激に溶融気化する際に発生する膨張力を破壊用物質（水あるいは油などが用いられる） 3によって伝達させて、その膨張力を用いて被破壊物 H 1を破壊するもので、特に板状の被破壊物 H 1の破壊に適している。この破壊装置 1は、被破壊物 H 1 の表面に当接させる破壊容器 2を有し、この破壊容器 2は、その一方（被破壊物 H I側）が開放され、他方が閉じられた構成であり、この破壊容器 2には、金属細線 8に膨張力を発生させるための膨張力発生部 Aが付設されている。なお、破壊容器 2は、金属細線 8および破壊用物質 3 の膨張力に耐え得るよう金属から形成されている。

前記膨張力発生部 Aには、破壊容器 2の胴部に形成した開口 2 aに止め金 2 cを介して着脱自在に取付けられる破壊プローブ Pが設けられ、この破壊プローブ Pは、蓋部材 2 bに一対で挿通した電極 4 , 4と、これら電極 4 , 4間に接続される前記金属細線 8とから構成されている。また、膨張力発生部 Aは、金属細線 8に電気エネルギーが短時間で供給されることにより急激に溶融気化する際に発生する膨張力を、後述の衝撃付与部材 2 2に対して伝達するための前記破壊用物質 3と、金属細線 8に対して電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給回路 9と破壊用物質 2を破壊容器 2から注入するための注入口 1 8と、使用後の破壊用物質 3を破壊容器 2から排出するための排出口 1 9とを有している。

第 2図に示すように、前記エネルギー供給回路 9は、各電極 4 , 4の端子 5 , 5間にリード線 5 aを介して接続された電源部 1 0と、この電源部 1 0と両端子 5， 5間に並列接続されたコンデンサ一 1 3と、このコンデンサ一 1 3と電源部 1 0との間に接続して図示しない充電スィヅチを備えた充電制御用の制御装置 1 1と、この制御装置 1 1と一方の端子 5の間に接続された放電スィツチ 1 2とから構成されている。

また、前記注入口 1 8および排出口 1 9は、破壊容器 2の他方に形成されており、注入口 1 8および排出口 1 9をそれぞれ開閉自在とするとともに、金属細線 8の溶融気化時に発生した膨張力に^え得る弁装置（封止手段の一例） 2 0， 2 1が注入口 1 8および排出口 1 9のそれぞれに設けられている。

前記衝撃付与部材 2 2は、被破壊物 H 1の表面に衝突することでこれに衝撃を付与するためのもので、衝撃付与部材 2 2は、破壊容器 2の一方に移動自在に内装され、この衝撃付与部材 2 2の被破壊物 H 1に衝突する先端側に、複数個の尖頭片 2 3が形成され、衝撃付与部材 2 2の基端には、受圧面 3 3を有する拡径部 3 0が形成され、破壊容器 2内に、拡径部 3 0の移動を案内するための環状の突起 3 1が形成されている。なお、この衝撃付与部材 2 2は、膨張力による衝撃に耐え得るよう金属から形成されている。

そして、前記破壊容器 2の他方には、破壊容器 2を被破壊物 H Iに向けて押圧するための図示しないエアシリンダ装置（押圧装置の一例）のロッド 2 5が取付けらてれいる。

次に、上記構成の破壊装置 1を用いた被破壊物 H 1の破壊方法を説明する。まず、両電極 4 , 4を蓋部材 2 bに挿通し、これら電極 4， 4の先端部間に金属細線 8を溶接などにより接続して破壊プローブ Pを所定の個数だけ製作しておく。そして、蓋部材 2 bを破壊容器 2の胴部に形成した開口 2 aに嵌め込み、止め金 2 cで固定する。次に弁装置 2 0を開状態とし弁装置 2 1を閉状態として、注入口 1 8から破壊容器 2内に破壊用物質 3を充填し、弁装置 2 0を閉じる。この状態で、金属細線 8 は破壊用物質 3に浸渍された状態となる。

また、衝撃付与部材 2 2は、破壊用物質 3を充填した際の圧力によつて破壊容器 2の一方、すなわち被破壊物 H 1側に押され、拡径部 3 0が案内面 3 2に案内され、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が破壊容器 2から突出した状態となっている。そして、ロッド 2 5を破壊容器 2に当ててエアシリンダ装置を駆動すると、破壊用物質 3の圧力に抗して破壊容器 2が被破壊物 H 1の ¾面側に押圧されて破壊容器 2の一方の端面が被破壊物 H 1の表面に'¹' i接し、同時に衝撃付与部材 2 2が破壊容器 2の他方に押し戻され、尖頭片 2 3が被破壊物 H 1の表面に押し当てられた状態となる。

この状態で両電極 4， 4の端子 5 , 5間に、エネルギー供給回路 9を接続し、制御装置 1 1の充電スィッチをオンすることにより電気工ネルギ一をコンデンサ一 1 3に蓄積し、放電スィツチ 1 2をオンして電気工ネルギ一を電極 4 , 4を介して金属細線 8に極めて短時間で供給する。あるいは、予め電気エネルギーをコンデンサ一 1 3に蓄積しておき、放電スィツチ 1 2をオンして電気工ネルギ一を電極 4 , 4を介して金属細線 8に極めて短時間で供給する。

そうすると、金属細線 8が急激に溶融気化するとともに、破壊用物質 3が急激に気化し、その際に膨張力が発生する。そして、注入口 1 8および排出口 1 9は、それぞれ弁装置 2 0 , 2 1で封止され、破壊容器 2 はエアシリンダ装置のロッド 2 5で被破壊物 H 1に向けて押圧されているので、発生した膨張力は衝撃付与部材 2 2の受圧面 3 3に働いて、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が被破壊物 H 1の表面に衝撃を与え、被破壊物 H Iが破壊され、あるいは脆弱化される。

その後、エアシリンダ装置の押圧を解除して口ッド 2 5を後退させ、弁装置 2 1を開として使用後の破壊用物質 3を排出口 1 9から排出し、被破壊物 H 1から破壊容器 2を離す。

連続して破壊作業を行う場合は、止め金 2 cを外して破壊プローブ P を交換し、上記と同様に弁装置 2 0を開状態とし、弁装置 2 1を閉状態として、注入口 1 8から破壊容器 2内に破壊用物質 3を新たに充填し、弁装置 2 0を閉じる。そして、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3を被破壊物 H 1の表面に当てるようにするとともにエアシリンダ装置の口ッド 2 5を破壊容器 2の他方に当て、エアシリンダ装置を駆動して破壊容器 2 を被破壊物 H 1の表面側に破壊用物質 3の圧力抗して押圧し、両電極 4 , 4の端子 5， 5間に、エネルギー供給回路 9を接続する。そして、制御装置 1 1の充電スィツチをオンすることで電気エネルギーがコンデンサー 1 3に蓄積され、放電スィッチ 1 2をオンすることで電気工ネルギ —が金属細線 8に極めて短時間で供給され、金属細線 8が急激に溶融気化するとともに破壊用物質 3が急激に気化し、その際に膨張力が発生し、この膨張力によって衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が被破壊物 H 1の表面に衝撃を与え、被破壊物 H Iが破壊され、あるいは脆弱化される。なお、破壊容器 2および衝撃付与部材 2 2は、金属細線 8および破壊用物質 3の膨張力に伴う衝撃に耐え得るよう金属から形成されているので、繰り返して使用可能である。

このように、本発明の実施の第 1形態は、金属細線 8および破壊用物質 3の膨張力を用いて、衝撃付与部材 2 2を被破壊物 H 1の表面に衝突させる（強く押し当てる）ので、板状の被破壊物 H 1であっても、金属細線 8および破壊用物質 3の膨張力を有効に利用して、被破壊物 1を破壊することができる。

また、破壊容器 2および衝撃付与部材 2 2は、金属細線 8および破壊用物質 3の膨張力に伴う衝撃に耐え得るよう金属から形成されることで繰り返して使用可能であり、破壊プローブ Pは、蓋部材 2 bに一対で挿通した電極 4 , 4とこれら電極 4 , 4間に接続される金属細線 8とから構成されているので、連続して破壊作業を行う際に、破壊プローブ Pを交換するだけで、破壊装置 1を構成でき、便利であり、かつ作業効率の向上を図り得る。

次に、本発明の実施の第 2形態を、第 3図に基づいて説明する。本発明の実施の第二形態に係る破壊装置 1は、注入口 1 8および排出口 1 9 が、それぞれ破壊容器 2の胴部に形成されて、注入口 1 8および排出口 1 9にはそれぞれ弁装置 2 0 , 2 1が取付けられ、衝撃付与部材 2 2に膨張力を集中させるために円錐状に形成した反射面 3 5が、破壊容器 2 の他方側内面に形成され、衝撃付与部材 2 2の被破壊物 H 1に衝突する先端側に尖頭片 2 3が 1個だけ形成されたものである。破壊プロ一ブ P の構成および他の構成は上記実施の第 1形態と同様であるので、その説明は省略する。

この構成では、破壊用物質 3の充填、排出は、それぞれ破壊容器 2の胴部に形成した注入口 1 8、排出口 1 9から行う。そして、金属細線 8 に電気エネルギーを供給した際に、発生する膨張力は、円錐状に形成した反射面 3 5で、衝撃付与部材 2 2の受圧面 3 3の中心部に集中して働く。従って、被破壊物 H 1を衝撃付与部材 2 2によって確実に破壊することができる。

そして、破壊作業終了毎に、破壊プローブ Pを交換するとともに破壊容器 2内の破壊用物質 3を交換する。他の作用効果は、上記実施の第 1 形態と同様であるので、その説明を省略する。

なお、上記実施の第 2形態では、反射面 3 5は円錐状に形成したがこれに限定されるものでなく、半球状や放物面に湾曲した面に形成してもよく、この場合も、金属細線 8に電気エネルギーを供給した際に発生する膨張力は、反射面 3 5で衝撃付与部材 2 2の受圧面 3 3の中心部に集中して働くので、被破壊物 H 1を衝撃付与部材 2 2によって確実に破壊することができる。

次に、第 4図に基づいて、本発明の実施の第 3形態を説明する。本発明の実施の第 3形態に係る破壊装置 1は、破壊容器 2の他方を押圧するエアシリンダ装置の口ッド 2 5が中空状に形成され、このロッド 2 5の先端部が、破壊容器 2の他方に形成された開口 4 0を被う蓋部材 4 1に兼用されている。そして、この蓋部材 4 1に、一対の電極 4， 4が複数組（図では 3組）揷通され、各組の電極 4， 4間が金属細線 8によって' 接続されて破壊プローブ Pが形成されている。

また、注入口 1 8および排出口 1 9が、それぞれ破壊容器 2の胴部に形成されて、注入口 1 8および排出口 1 9には、それぞれ弁装置 2 0， 2 1が取付けられ、衝撃付与部材 2 2の被破壊物 H 1に衝突する先端側に尖頭片 2 3が 1個だけ形成され、衝撃付与部材 2 2の基端は、受圧面 3 3を有する拡径部 3 0とされ、破壊容器 2内に、拡径部 3 0の移動を案内する環状の案内面 3 2が形成されるとともに移動量を制限する環状の突起 3 1が形成されている。

上記構成の破壊装置 1において、蓋部材 4 1に、一対の電極 4 , 4が複数組揷通され、各組の電極 4 , 4間が金属細線 8によって接続されて破壊プローブ Pが構成されているので、各金属細線 8に電気エネルギーを供給した際に発生する膨張力は、金属細線 8が 1個の場合に比べて増犬し、衝撃付与部材 2 2の受圧面 3 3に働く膨張力が増大する。従って、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が被破壊物 H 1の表面を押圧する力が増大するので、破壊力を増大させることができ、被破壊物 H Iを確実に破壊することができる。そして、破壊作業終了毎に、破壊プローブ Pを交換するととも破壊容器 2内の破壊用物質 3を交換して行う。

次に、第 5図に基づいて本発明の実施の第 4形態を説明する。本発明の実施の第 4形態に係る破壊装置 1は、破壊容器 2の他方を押圧するェァシリンダ装置の口ッド 2 5が中空状に形成され、このロッド 2 5の先端部が、破壊容器 2の他方の開口 4 0を被う蓋部材 4 1に兼用され、この蓋部材 4 1に、パイプ状の一対の電極 4 , 4が破壊容器 2内に対で挿入され、これら電極 4 , 4の先端部間のギャップに対して押し出し可能に金属細線 8， 8が挿入されている。他の構成は、上記実施の第三形態と同様であるので、その説明を省略する。

上記構成の破壊装置 1において、まず、両電極 4 , 4を蓋部材 4 1に挿通し、これら各電極 4， 4に金属細線 8 , 8を挿通して破壊プロ一ブ Pを作製する。このとき、金属細線 8 , 8の先端は、電極 4 , 4間のギャヅプに対して少しだけ突出させ、かつ金属細線 8 , 8同士は接触させずにおく。

次に、弁装置 2 0は開状態とし、弁装置 2 1は閉状態として、注入口 1 8から破壊容器 2内に破壊用物質 3を充填し、弁装置 2 0を閉じる。このとき、金属細線 8， 8は、破壊用物質 3に浸潰されている。

また、衝撃付与部材 2 2は、破壊用物質 3の圧力によって破壊容器 2 の一方に押されるとともに拡径部 3 0が案内面 3 2に案内されて、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が破壊容器 2から突出した状態となっているこの状態で、尖頭片 2 3を被破壊物 H 1の表面に当てるようにし、ェァシリンダ装置を駆動して破壊容器 2を被破壊物 H 1の表面側に破壊用物質 3の圧力に杭して押圧すると、衝撃付与部材 2 2が破壊容器 2の他方に押し戻され、破壊容器 2の一方の端面が被破壊物 H 1の表面に当接される。続いて、エネルギー供給回路 9を両電極 4， 4の端子 5 , 5間に接続し、制御装置 1 1の充電スィヅチをオンすることにより電気エネルギ一がコンデンサー 1 3に蓄積される。あるいは、予め電気工ネルギ —をコンデンサ一 1 3に蓄積しておき、放電スィツチ 1 2をオンして電気エネルギーを両電極 4 , 4を介して金属細線 8に極めて短時間で供給する。そうすると、金属細線 8， 8の先端部間でギャップ放電が発生し、金属細線 8 , 8の先端部（電極 4 , 4から露出している部分）が急激に溶融気化するとともに、破壊用物質 3が急激に気化し、その際に膨張力が発生し、発生した膨張力は衝撃付与部材 2 2の受圧面 3 3に働いて、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が被破壊物 H 1が破壊されたり脆弱化される。

その後、弁装置 2 1を開とすることで使用後の破壊用物質 3が排出口 1 9から排出され、エアシリンダ装置の押圧を解除することで、破壊容器 2が被破壊物 H 1からを離れる。

連続して破壊作業を行う場合は、金属細線 8 , 8をギャップに対して押し出し、弁装置 2 0を開状態とし弁装置 2 1を閉状態として、注入口 1 8から破壊容器 2内に、破壊用物質 3を充填して弁装置 2 0を閉じ、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3を被破壊物 H 1の表面に当て、エアシリンダ装置を駆動して、破壊容器 2を被破壊物 H 1の表面側に破壊用物質 3の圧力に抗して押圧する。そして、電気エネルギーが金属細線 8， 8に対し極めて短時間で供給されることで、金属細線 8， 8の先端部が急激に溶融気化するとともに破壊用物質 3が急激に気化し、その際に発生する膨張力で、衝撃付与部材 2 2の尖頭片 2 3が被破壊物 H 1の表面に衝撃を与え、被破壊物 H 1 が破壊され、あるいは脆弱化される。

上記実施の第 4形態では、金属細線 8をギヤップに対して押し出し、破壊用物質 3を破壊容器 2に充填することで破壊作業が連続して行えるので、破壊作業の作業効率を向上させることができる。

なお、上記実施の第 4形態では、電極 4 , 4は一対のものを 1組設けたがこれに限定されず、上記実施の第 3形態のように複数組の電極 4， 4を蓋部材 4 1に揷通して各電極 4， 4に金属細線 8， 8を挿通するようにし、各金属細線 8 , 8に同時に電気エネルギーを供給するようにして金属細線 8， 8および破壊用物質 3を膨張させ、その膨張力で被破壊物 H 1を破壊するようにしてもよい。この場合、膨張力が増大して、被破壊物 H 1を確実に破壊することができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は、被破壊物に装着孔を形成しにくい場合や、広い範囲で破壊作業を行う場合に適している。