JP4381883B2 - 高圧水壁面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルブロックが回転しながら噴射ノズルから高圧水を噴射する高圧水壁面処理装置において、そのノズルブロックの回転速度を調整する技術分野に関するものである。

建物や橋脚等のコンクリート構造物の表面は経年劣化、煙害、中性化などによりひび割れや劣化がコンクリート内部まで進行するため、構造物の表面を剥離して補修する必要があり、その補修工法の一つとして、高圧水を壁面に衝突させて剥離する工法が用いられている。従来の高圧水壁面処理装置としては、噴射ノズルの付いた旋回管を筐体内に配置し、噴射ノズルから高圧水を噴射する際の反作用によって噴射ノズルの付いた旋回管を回転させるものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−９４３９４号公報

ところで、剥離に最適な衝突力や旋回管の回転速度は、構造物ごとに異なるため、その調整をすることが求められる。ところが上述したものは、噴射の反作用によって旋回管を回転させるものであるため、噴射ノズルへの水の供給圧力を変えるか、噴射ノズルの噴射角度が異なる旋回管に付け替える以外に衝突力や旋回管の回転速度を調整することができなかった。水の供給圧力を変えると、衝突力が変動するだけでなく、旋回管の回転数が大幅に変化し、理想とする衝突力と回転速度に一致し難いという問題がある。また、噴射角度の異なる旋回管に付け替えても、衝突力や旋回管の回転数の微調整は困難であるし、噴射角度が異なる旋回管を用意すること自体が煩雑である。

本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その目的とするところは、噴射ノズルの付いた旋回管（本願発明のノズルブロックに相当する）の回転速度を調整することのできる高圧水壁面処理装置を提供することである。

本発明は、筒状のボディの内部に主軸をその先部が突出する状態で回転可能に支持し、噴射ノズルの付いたノズルブロックを主軸の先部に固定し、主軸の内部からノズルブロックの内部を経て噴射ノズルに高圧水を導いて噴射し、噴射の反作用によってノズルブロックを主軸ごと回転する高圧水壁面処理装置を前提とする。

そして、請求項１の発明は、ボディの内部にマグネットブレーキ用のローターとステーターを収容し、主軸の半径方向外側にはローターを固定すると共に、ボディの半径方向内側にはステーターをローターの半径方向外側にクリアランスを設けて固定し、そのクリアランスを保持しながらステーターに対してローターを主軸の長手方向に沿って相対的に移動可能に設け、その移動可能な構成によってローターの半径方向外側をステーターが覆う面積を変更可能としてあることを特徴とする。

マグネットブレーキは、マグネットと導体を用いるものであり、マグネットをローターに用いると共に導体をステーターに用いる組合せであっても良いし、マグネットをステーターに用いると共に導体をローターに用いる組合せであっても良い。

マグネットブレーキのステーターに対してローターを主軸の長手方向に沿って相対的に移動すれば、ローターの外側をステーターが覆う面積が変わり、それに伴って渦電流の大きさ、ひいては主軸の回転を押さえるブレーキ力が変わる。従って、ノズルブロックの回転速度が調整できる。

また、請求項２の発明は、ボディは、ステーターを半径方向内側に固定する筒状のケースと、ケースの前端部に対して着脱可能に接合する第二キャップとを備えるもので、ケースの内部に主軸を回転可能に支持し、主軸の先部側が第二キャップの抜穴を経てケースの外側に突出しており、主軸の半径方向外側にローター付きの位置調整リングを挿入すると共に、主軸と位置調整リングとの間にはキーを備え、位置調整リングの半径方向外側にはローターを螺合してあり、ノズルブロックを主軸の先部に着脱可能に固定し、第二キャップ及び位置調整リングを、ケースに支持された主軸に対してその先部側から抜き差し可能に設けてあることを特徴とする。

請求項３の発明は、ノズルブロックには主軸を挿通する軸通し部を備えると共に軸通し部の後方に延長筒を第二キャップの抜穴に達する状態で突出し、抜穴からケース内への水の浸入を防ぐ回転シールを、延長筒の半径方向外側に抜き差し可能に備え、主軸の先端部には、ノズルブロックを固定する固定ナットを螺合してあることを特徴とする。

請求項１の発明は、マグネットブレーキのステーターに対してローターを主軸の長手方向に沿って相対的に移動すれば、噴射ノズルからの噴射圧力を保持しながらノズルブロックの回転速度を調整できる。従って、構造物ごとに最適な噴射圧力やノズルブロックの回転速度を得ることができ、壁面の剥離作業を最適な条件で行える。

請求項２、３の発明は、マグネットブレーキのブレーキ力を利用してノズルブロックの回転速度を調整する場合に、主軸の先部から前方の第二キャップ、位置調整リングを順番に引き抜く。位置調整リングにはローターが螺合してあるので、ローターを回して前後位置を調整して、ブレーキ力を調整する。

本発明の高圧水壁面処理装置は図１に示すように、筒状のボディ１の内部にベアリング２を介して主軸３を回転可能に支持すると共に、ボディ１から主軸３の先部を突出し、その先部に噴射ノズル４の付いたノズルブロック５を固定し、高圧水を主軸３からノズルブロック５を経て噴射ノズル４に導き、高圧水を噴射することによって、主軸３と一緒にノズルブロック５が回転する。そして、ボディ１と主軸３の間に収容するマグネットブレーキ６のブレーキ力の調整、並びに噴射ノズル４の噴射角度の調整によって、主軸３と一緒に回るノズルブロック５の回転を制御するものである。

ボディ１は図１、図２又は図４に示すように、ベアリング２とマグネットブレーキ６を収容するケースとしての役目を果たすもので、筒状のケース７の両端部に、ケース７の口径を狭める第一キャップ８と第二キャップ９を止めてある。詳しく言えば、ケース７の後端部の内側に小径の筒状の第一キャップ８をネジ込み、アタッチメント１０を第一キャップ８の内側に後方からネジ込み、アタッチメント１０を主軸３の長手方向に対して直交する方向に延長することによって、アタッチメントに接続する図示しない高圧ホースが補修作業の邪魔にならないようにしてある。一方、ケース７の前端部と第二キャップ９をフランジ接合し、ノズルブロック５を覆うノズルカバー１１をも、そのフランジ接合でまとめて止めてある。第二キャップ９はフランジの付いた椀状であって、中央部に主軸３の先部を通す抜穴１２があけてある。また、水漏れ防止用の環状の回転シール１３を、ボディ１の前後端部に主軸３とボディ１の間の周方向に沿って取り付け、前後の回転シール１３間にはベアリング２を前後に離してボディ１と主軸３の間の周方向に沿って収容し、前後に離れたベアリング２の間にはマグネットブレーキ６を収容してある。なお、回転シール１３以外にも色々な箇所にパッキン（符号省略）を入れて、水漏れを防止してある。

主軸３は図１又は図２に示すように位置決め鍔１４を外周に沿って突出し、位置決め鍔１４の前後を遊びのある状態で挟持されることによって、ボディ１内で前後方向に移動不能に保持される。また、主軸３は前後に離れたベアリング２の間にマグネットブレーキ６用の位置調整リング１５を挿入し、位置調整リング１５と主軸３の各キー溝（符号省略）にキー１６を嵌め込んで位置調整リング１５を回転不能に保持する。さらに、主軸３はその先部にノズルブロック５を挿入し、その先端部に締めた固定ナット１７によって、ノズルブロック５を後方に押し込んでおり、その押し込み力が前方のベアリング２、位置調整リング１５、後方のベアリング２に順次伝わる。ここで、後方のベアリング２がケース７の内鍔１８と第一キャップ８の端面との間に挟持されて位置決めされているので、押し込まれたノズルブロック５は前後のベアリング２及び位置調整リング１５と一体化し、ひいては位置調整リング１５にキー１６で連結された主軸３とノズルブロック５が一体化し、主軸３と一緒にノズルブロック５が回転可能に保持される。また、主軸３の内部には、高圧水用の第一流路１９を長手方向に沿って形成してあり、主軸３の先部では第一流路１９が直交する方向に向かって放射状に分岐している。

図２又は図３に示すマグネットブレーキ６は、主軸３の回転に伴って発生する誘導起電力によって主軸３の回転速度を落とすもので、筒状をなす導体のステーター２０と、小径の筒状をなすマグネットのローター２１からなり、ボディ１の内周面に沿ってステーター２０を接着等で止め、主軸３に対してローター２１を前後に移動可能に固定し、ローター２１とステーター２０の間にクリアランスを設けてある。そして、不動のステーター２０に対してローター２１の位置を前後に移動させることによって、ブレーキ力を調整する。なお、ステーター２０には渦電流を発生させるために導体素材、例えば銅を用いる。

ローター２１は、Ｓ極の磁石板２２とＮ極の磁石板２３からなり、位置調整リング１５にネジ込む筒状のステージ２４の外周に沿ってＳ極とＮ極の磁石板２２，２３を円周方向に交互に接着等して止めてある。なお、位置調整リング１５にはステージ２４だけでなく、緩み止め用のロックナット２５もネジ込んである。

ノズルブロック５は図１に示すように、主軸３の長手方向に対して直交する方向に沿ってメインブロック２６を放射状に分岐して設け、メインブロック２６の複数本の分岐管２７に噴射ノズル４の付いたサブブロック２８を角度調整可能に固定し、その角度調整によって噴射ノズル４からの噴射角度を変え、高圧水噴射の反作用によるノズルブロック５の回転速度と高圧水の衝突力を調整するものである。

メインブロック２６は図４、図５又は図６に示すように、その中央部（分岐管２７が集中する箇所）には、主軸３に通す軸通し部２９を有し、ボディ１内に突入する延長筒３０を軸通し部２９の後方に突出してある。各分岐管２７は、その内部には主軸３内の第一流路１９に通じる第二流路３１を長手方向に沿って形成し、先部側の外径を小径に形成し、その先部側をサブブロック２８への取付部３２としてある。また、取付部３２は、第二流路３１に通じる複数の第三流路３３を主軸３と平行な方向に貫通し、第三流路３３の出口側に凹溝３４を外周方向に沿って環状に形成してある。なお、取付部３２の先部には栓５１をネジ込んで、第二流路３１の先端を塞いである。

サブブロック２８はその後部に差込孔３５をあけ、前面から差込孔３５に通じる第四流路３６を、凹溝３４に対応する位置に形成し、第四流路３６の出口側を大径のザグリ３７に形成し、ザグリ３７に噴射ノズル４をネジ込んである。そして、差込孔３５をメインブロック２６の取付部３２に挿入し、噴射ノズル４を所望の角度に向けてから取付部３２の先端部に調整ナット３８を締め付けることによって、サブブロック２８を固定する。

ノズルカバー１１は図１に示すように前面側が開放しているケースであって、ドーナツ状の後板３９と、後板３９の周囲から前方に突き出す側板４０とから構成され、外部に通じる筒状の吸引口４１を側板４０の一部から外側に突出し、吸引口４１に接続するホースが作業の邪魔にならないようにし、噴射ノズル４から噴射した高圧水の跳ね返り水や高圧水によって剥離したものを、吸引口４１からホースを介して吸引装置に回収する。また、側板４０の先部に内向き片４２を内周方向に沿って突出し、前方に突出するブラシ４３を内向き片４２に止めると共に、構造物４４の壁面上を移動するキャスター４５を側板４０の外側に固定してある。

上述した高圧水壁面処理装置は、高圧水が主軸３内の第一流路１９からノズルブロック５の第二流路３１、第三流路３３、凹溝３４、第四流路３６を経て噴射ノズル４に導かれ、噴射ノズル４から高圧水が僅かに傾いて噴射され、その反作用によってノズルブロック５が主軸３と一緒に回転する。

マグネットブレーキ６のブレーキ力を利用してノズルブロック５の回転速度を調整する場合は以下の要領で行なう。まず、図１に示してある組み立てられた状態から、図４に示すように分解する。具体的には、まず、ボディ１のケース７と後方の第二キャップ９をフランジ接合しているボルト４６・ナット４７を緩め、ノズルカバー１１を止めていた止め板４８を外し、ノズルカバー１１を後方に移動してアタッチメント１０から引き抜く。次に、主軸３の先部側の固定ナット１７を緩め、座金４９、回り止め５０、ノズルブロック５を順番に外す。回り止め５０はコ字状の屈曲板である。続いて、主軸３の先部から前方の第二キャップ９、回転シール１３、ベアリング２、位置調整リング１５を順番に引き抜く。位置調整リング１５には、ステージ２４とロックナット２５がネジ込んであるので、ステージ２４に付いたローター２１かロックナット２５を摘んで回して、マグネットであるローター２１の前後位置を調整して、ブレーキ力を調整する。調整終了後には反対の手順で組み立てる。

一方、噴射ノズル４の噴射角度を変更してノズルブロック５の回転速度を調整する場合は図５又は図６を参照しつつ、以下の要領で行なう。調整ナット３８を緩め、サブブロック２８を所望の角度に回して、調整ナット３８を締め付けるだけである。この場合は、ノズルカバー１１の前面が開放していることから、他のパーツを分解せずに調整できるので、調整しやすいと言える。また、噴射角度を調整することによって、壁面に対する高圧水の衝突力も調整できる。なお、マグネットブレーキ６のブレーキ力と噴射ノズル４の噴射角度の双方を調整することによって、ノズルブロック５の回転速度の調整範囲が大幅に広がる。

高圧水壁面処理装置の全体像を示す縦断面図である。 マグネットブレーキ付近の拡大縦断面図である。 マグネットブレーキを示す横断面図である。 高圧水壁面処理装置の分解図である。 ノズルブロックの拡大断面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ ボディ
３ 主軸
４ 噴射ノズル
５ ノズルブロック
６ マグネットブレーキ
２０ ステーター
２１ ローター
２６ メインブロック
２７ 分岐管
２８ サブブロック
２９ 軸通し部

Claims (3)

1. 筒状のボディ（１）の内部に主軸（３）をその先部が突出する状態で回転可能に支持し、噴射ノズル（４）の付いたノズルブロック（５）を主軸（３）の先部に固定し、主軸（３）の内部からノズルブロック（５）の内部を経て噴射ノズル（４）に高圧水を導いて噴射し、噴射の反作用によってノズルブロック（５）を主軸（３）ごと回転する高圧水壁面処理装置において、
   ボディ（１）の内部にマグネットブレーキ（６）用のローター（２１）とステーター（２０）を収容し、主軸（３）の半径方向外側にはローター（２１）を固定すると共に、ボディ（１）の半径方向内側にはステーター（２０）をローター（２１）の半径方向外側にクリアランスを設けて固定し、そのクリアランスを保持しながらステーター（２０）に対してローター（２１）を主軸（３）の長手方向に沿って相対的に移動可能に設け、その移動可能な構成によってローター（２１）の半径方向外側をステーター（２０）が覆う面積を変更可能としてあることを特徴とする高圧水壁面処理装置。
2. ボディ（１）は、ステーター（２０）を半径方向内側に固定する筒状のケース（７）と、ケース（７）の前端部に対して着脱可能に接合する第二キャップ（９）とを備えるもので、
   ケース（７）の内部に主軸（３）を回転可能に支持し、
   主軸（３）の先部側が第二キャップ（９）の抜穴（１２）を経てケース（７）の外側に突出しており、
   主軸（３）の半径方向外側にローター（２１）付きの位置調整リング（１５）を挿入すると共に、主軸（３）と位置調整リング（１５）との間にはキー（１６）を備え、位置調整リング（１５）の半径方向外側にはローター（２１）を螺合してあり、
   ノズルブロック（５）を主軸（３）の先部に着脱可能に固定し、
   第二キャップ（９）及び位置調整リング（１５）を、ケース（７）に支持された主軸（３）に対してその先部側から抜き差し可能に設けてあることを特徴とする請求項１記載の高圧水壁面処理装置。
3. ノズルブロック（５）には主軸（３）を挿通する軸通し部（２９）を備えると共に軸通し部（２９）の後方に延長筒（３０）を第二キャップ（９）の抜穴（１２）に達する状態で突出し、抜穴（１２）からケース（７）内への水の浸入を防ぐ回転シール（１３）を、延長筒（３０）の半径方向外側に抜き差し可能に備え、
   主軸（３）の先端部には、ノズルブロック（５）を固定する固定ナット（１７）を螺合してあることを特徴とする請求項２記載の高圧水壁面処理装置。
   

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