JPH0192070A - 超高圧流体噴射ノズル装置 - 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】 （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って生じる磁
弄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、ウォータジェット式破壊工法があ
る。

この工法では、数千Ｋｇ　／　ｃｉ程度の吐出圧力に加
圧したジェッ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、ジェット水中に切削効果を増
加させるためにアブレイシブ（砥石粉）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、この負圧にょリアフレイシブを吸引して
噴射されるジェッ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ェット水の切削能力を充分
に向上できないという問題があった。

そこで、例えば、実開昭６２−１５１９５７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った。

（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。

従って、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った
。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あって、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った
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った後部側が、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をジェット水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って、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
ホッパ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、″上記ホッパ１６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３０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
部分があって、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３
６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３
８と、励磁コイル３６の冷却を行う冷却袋＠４０とから
構成されている。

上記励磁フィル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４２には上記冷却装置４０に接続され
、冷媒が流通するジャケット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
に亘って捲回されており、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４２の後部側が前
部側より高密度になっているので、第２図（ｂ）に示す
ように、磁界のピーク（ＨｗａＸ）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、ダイオードブリッジ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５６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、４４
ｂ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２
２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（Ｈａ
＋ａｘ）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、複数のジェット水Ｂの噴射ロア０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、ホッパ１
６内のアブレイシブへが間欠的にアブレイシブ供給管２
４に供給され、制御装置３８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、噴射ロア０から放出され
るジェット水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の進行方向に沿った後部側が、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っていることであり、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が設けであるので
、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７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の軸方向に沿っ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因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１１．ＩＪ御波装置回路図、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１４・・・・・・・・・・
・・ノズルガン２４・・・・・・・・・・・・アブレイ
シブ供給管３６・・・・・・・・・・・・励磁コイル３
８・・・・・・・・・・・・制御装置６６・・・・・・
・・・・・・ノズル部６８・・・・・・・・・・・・混
合室 ７０・・・・・・・・・・・・噴射日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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
   の進行方向に沿っ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. （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. （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. （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。