JPS6357199A - アブレ−シブジエツトノズル - 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、ノズル口から加圧流体および研磨材を吐出
させてコンクリート等の石材や鉄材を切断するアブレー
シブジェットノズルに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ビルの解体工事や道路工事等におけるコンクリー
ト等の石材や鉄材の切断には、ダイヤモンドブレード等
が用いられているが、上記ダイヤモンドブレードは刃の
摩耗が激しく不経済であるとともに、切削によって騒音
が発生することが問題となっていた。

そこで、近年、より効率的な切断方法とし、て、超高圧
水ジェツトによって切断する方法が提案され実用化され
ている。これは、微小なノズル口から水を１〜３トンの
高圧で吐出させることにより水を超高速で直進させ、応
力を一点に集中させてそのエネルギーで対象物を切削す
るものであり、切削点以外に圧力がかからず振動の発生
がなく亀裂等も生じないとともに、騒音を抑えることの
できる優れた方法である。そして、最近では、上記超高
圧水ジェツトによる切削能をより高めるために、吐出さ
せる水に微粒ガーネット等の研磨材を混入させるアブレ
ーシブジェット式切断方法が１に案されている。このア
ブレーシブジェット式切断に用いるアブレーシブジェッ
トノズルとして：よ、例えば第５図に示すようなものが
一般的なタイプである。すなわち、このノズルは高圧水
の流路１を、ノズル中心軸方向に直線的に形成し、この
高圧水流路１の外側に同心円的に研磨材流路２を形成し
ている。研磨材は、研磨材供給口３から供給される。そ
して、この研磨材流路２先端側に高圧水吐出口４を開口
させ、この高圧水吐出口４からノズル口５までの間で研
磨材と水とを混合してノズル口５からこの混合水を高圧
で吐出させるようにしたものである。なお、６は研磨材
をノズル口５方向に飛ばすための空気送入口である。

上記アブレーシブジェットノズルは、第５図のノズル口
５の周辺を拡大した第６図に示すように、ノズル口５か
ら超高圧水および研磨材７を吐出し、超高速の水流によ
って加速された研磨材７を対象物に激突させることによ
り対象物を切削するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来のアブレーシブジェットノズル
では、高圧水吐出口４からノズル口５までの内部空間に
おいて、研磨材７が、高圧で吐出される水によって加速
され流路内壁面にこすりつけられて上記内壁面を削り取
りながらノズル口５に到達するため、第５図の一点鎖線
Ａで示す領域の内壁面の摩耗が著しい。したがって、こ
のアブレーシブジェットノズルを用いて連続的にコンク
リート材等の切断を行うと、比較的短時間でノズル内壁
が摩耗して摩耗屑がノズル口５に詰ってノズルが使用で
きなくなり、新しいノズルと交換しなければならず、大
きな問題となっていた。また、水流に研磨材７を混入し
て研磨材７を加速することが切削能を向上させる前提条
件であるが、通常、吐出する水流の直径はｌ　ｕ＋以下
で、かつその流速が５００ｍ／秒以上であり、水流は液
体というより固体に近いものとなっているため研磨材７
は水流に混入するよりもはじき飛ばされるものの方が多
くなっているのが実情である。したがって、はじき飛ば
された研磨材７は低速のまま対象物に当たり、切削に寄
与せずに落ちてしまうのであり、研磨材７を大量に供給
しなければ切削能の向上効果が得られないことも問題で
あった。これは、研摩材７が比較的高価であることから
、コスト的に大きな問題である。さらに、水流によって
加速される研磨材７が水流の外側から吐出されるため、
どうしても研磨材７が外周方向に拡散しノズル口５の口
径よりも直径が大きくなる傾向にあり（第６図参照）、
ノズル口５よりも切削点が大きくなり、切断面がいま一
つシャープにならないことも改良の余地があるとされて
いた。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ノ
ズル内壁が研磨材７によって摩耗せずノズル寿命が長く
切削能に優れるとともに研磨材７の供給が少量ですみ１
、かつその切断面をシャープに形成しうる優れたアブレ
ーシブジェットノズルの提供をその目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明のアブレーシブジ
ェットノズルは、ノズル口と、このノズル口内に位置決
め形成された加圧流体吐出口および研磨材吐出口と、上
記加圧流体吐出口に接続された加圧流体の流路と、上記
研摩材吐出口に接続された研磨材の流路とを備え、上記
加圧流体吐出口が上記研磨材吐出口を取り囲こむように
配置されており、かつ、上記加圧流体の流路と上記研磨
材の流路とがそれぞれ独立して形成されているという構
成をとる。

すなわち、この発明のアブレーシブジェットノズルは、
加圧流体の流路と研磨材の流路が互いに独立した状態で
形成されており、かつ上記両流路の先端がノズル口内ま
で延びているため、ノズル口から吐出されるまで両流体
は接触することがない。したがって、ノズル内で研磨材
が加圧流体によって加速されノズル内壁面にこすりつけ
られて内壁を摩耗させるようなことがない。また、加圧
流体吐出口が研磨材吐出口を取り囲こむように配置され
ているため、加圧流体が研摩材を取り囲んで円筒状に吐
出する。このとき吐出する加圧流体は超高速であり、い
わば円筒状の壁を研摩材吐出口周辺に形成し、その壁に
囲まれた空洞部を真空に近い低圧状態にする。したがっ
て、研摩材は上記低圧状態の空洞部に吸い込まれるよう
にして加速しながら移動するのであり、上記加圧流体の
形成する円筒状壁を超えて拡散することなく、吐出する
全ての研摩材が自然に加速された状態で効率よく切削に
利用される。この結果、従来に比べてずつと少量の研磨
材供給量で優れた切削能を示す。これが、この発明の大
きな特徴である。

つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳しく説明する
。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例の縦断面を示している。

すなわち、このアブレーシブジェットノズルは、ノズル
中心軸方向に直線的な研磨材の流路１０を有する内筒体
１１と、上記内筒体１１に外嵌される外筒体１２と、上
記外筒体１２にら合するキャップ１３とを備えている。

上記外筒体１２と内筒体１１の嵌合部において、外筒体
１２の内周直径の方が内筒体１１の外周直径よりも大き
くなっており、上記外筒体１２の内周壁と上記内筒体１
１の外周壁との間の空隙が加圧流体の流路１４に形成さ
れている。上記キャップ１３は、その中心部にノズル口
１５を有しており、このノズル口１５内に上記研磨材の
流路１０の先端側が細径状態で延び、その外周に上記加
圧流体の流路１４の先端細径部が位置決め形成されてい
る。そして、上記研摩材流路１０の先端が研磨材の吐出
口１６となり、加圧流体流路１４の先端が加圧流体の吐
出口１７となっている。すなわち、上記ノズル口１５に
おいては、研磨材吐出口１６を中心とし、これを同心円
的に取り囲んだ状態で加圧流体吐出口１６がリング状に
配置した形となる。なお、ノズル口１５の内周面には、
その内壁を保護してノズル口１５の口径精度を保つため
にダイヤモンド層１８が形成されている。

上記アブレーシブジェットノズルへの研磨材の供給は、
上記外筒体１２から突出した内筒体１１の細径部１１ａ
に、研磨材タンク（図示せず）に連通した研磨材供給用
ホース（図示せず）を接続し、水流もしくは空気流を利
用して低圧で送入することにより行われる。供給する研
磨材の種類は何ら限定されないが、ガーネットや珪砂等
が一般的である。ガーネットの粒度は＃３６〜＃６０程
度のものが好適であり、珪砂の粒度は４号〜６号程度の
ものが好適である。

一方、加圧流体の供給は、第１図のＡ−Ａ’断面図であ
る第２図に示すように、加圧流体の流路１４に連通ずる
ように外筒体１２の一側面から穿設された供給孔１９に
加圧流体供給用ホース（図示せず）を接続し、超高圧ポ
ンプ（図示せず）から上記ホースを介して行われる。供
給する流体としては、通常水が用いられる。

上記アブレーシブジェットノズルを用いたコンクリート
材等の切断は、通常の方法に準じて行われるが、上記ア
ブレーシブジェットノズルにおいては、従来のノズルと
異なり研磨材吐出口１６が加圧流体吐出口１７によって
取り囲まれており、上記加圧流体吐出口１７から超高速
で吐出する流体の勢いに研磨材が帯同し、かつ流体に周
囲を取り囲まれた状態で吐出するため、研磨材全体が著
しく加速されて吐出する。そのため従来に比べて飛躍的
な切削能を発揮することができる。具体的に、従来と同
一の条件に設定してこのアブレーシブジェットノズルを
用いてコンクリートを切断したところ、従来品（第５図
参照）の切削能のほぼ２倍の切削能を発揮した。しかも
、このとき、研磨材は、円筒状の吐出加圧流体に取り囲
まれた状態で吐出するため、吐出加圧流体の円筒状壁が
つくる空洞部に吸い込まれて加速しながら吐出するので
あって（第３図）、従来のように外側に拡散せず、切削
点がノズル口１５よりも大きくなることがない。したが
って、従来にないシャープな切断面が得られる。また、
研磨材７が加圧流体に取り囲まれたままの状態で対象物
（コンクリート等）面に到達するため、従来のように切
削に寄与しないまま落ちてしまう無駄な研磨材７がなく
、研磨材７の吐出量を従来よりもずっと少量に設定する
ことができ、経済的である。さらに、上記アブレーシブ
ジェットノズルは、加圧流体の流路１４と研磨材７の流
路１０とが、互いに独立した状態でノズル口１５に至る
まで形成されているため、従来のように研磨材７が加圧
流体で加速された状態でノズル口１５の内壁に衝突しな
い。したがって１、ノズル口１５の内壁が研摩材７によ
って摩耗するようなことがない。その結果、ノズル寿命
が極めて長（なる。

なお、上記実施例では、アブレーシブジェットノズルを
、内筒体１１と外筒体１２とキャップ１３とから形成し
ているが、上記キャップ１３は、外筒体１２と別部品に
する必要はない。すなわち、上記実施例ではノズル口１
５の周辺部内壁保護のためにダイヤモンド層１８を形成
する必要からキャップ１３を独立部品として外筒体１２
にら合するようにしたのであり、このような保護層を設
けない場合には、上記キャップ１３は不要である。なお
、保護層としてセラミック層や超硬合金層を用いてもよ
い。

また、上記実施例では、ノズル口１５において、研磨材
吐出口１６を中心とし、これを同心円的に取り囲んだリ
ング状で加圧流体吐出口１７を配置しているが、第４図
に示すように、加圧流体吐出口１７を複数の小孔とし、
この複数の小孔が同心円的に研摩材吐出口１６を取り囲
むように配置してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のアブレーシブジェットノズル
は、加圧流体の流路と研摩材の流路が、互いに独立した
状態でノズル口に至るまで形成されているため、ノズル
口から吐出されるまで両流体は接触することがない。し
たがって、ノズル内で研磨材が加圧流体によって加速さ
れノズル内壁面にこすりつけられて内壁を摩耗させるよ
うなことがなく、ノズル寿命が従来に比べ飛躍的に延長
される。また、加圧流体が研摩材を取り囲んで円筒状に
吐出する。このとき吐出する加圧流体は超高速であり、
いわば円筒状の壁を研摩材吐出口周辺に形成し、その壁
に囲まれた空洞部を真空に近い低圧状態にする。したが
って、研摩材は上記低圧状態の空洞部に吸い込まれるよ
うにして加速しながら移動するのであり、上記加圧流体
の形成する円筒状壁を超えて拡散することなく、吐出す
る全ての研摩材が自然に加速された状態で効率よ（切削
に利用される。この結果、従来に比べてずつと少量の研
磨材供給量で優れた切削能を示す。これはコストの大幅
な低下を実現するものである。

しかも、上記のように研磨材が加圧流体の円筒状壁に囲
まれて吐出するため研摩材が拡散せず、切削点がノズル
口の口径よりも拡がることがなくシャープな切断面が得
られることも利点である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
ぞのＡ−Ａ’断面図、第３図は上記実施例の研摩材と加
圧流体の吐出状態を説明する説明図、第４図はこの発明
の他の実施例のノズル口周辺を示す部分的な斜視図、第
５図は従来例を示す縦断面図、第６図は上記従来例の研
摩材と水の吐出状態を説明する説明図である。 ７・・・研摩材　１０・・・研摩材の流路　１４・・・
加圧流体の流路　１５・・・ノズル口　１６・・・研摩
材吐出口　１７・・・加圧流体吐出口 第１　図 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズル口と、このノズル口内に位置決め形成され
   た加圧流体吐出口および研磨材吐出口と、上記加圧流体
   吐出口に接続された加圧流体の流路と、上記研摩材吐出
   口に接続された研磨材の流路とを備え、上記加圧流体吐
   出口が上記研磨材吐出口を取り囲こむように配置されて
   おり、かつ、上記加圧流体の流路と上記研磨材の流路と
   がそれぞれ独立して形成されていることを特徴とするア
   ブレーシブジエツトノズル。