JP6580638B2

JP6580638B2 - スラリ噴射体

Info

Publication number: JP6580638B2
Application number: JP2017141890A
Authority: JP
Inventors: 幸人松原; 勇雄熊谷
Original assignee: Macoho Co Ltd
Current assignee: Macoho Co Ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2037-07-21
Also published as: JP2019018329A

Description

本発明は、スラリ噴射体に関するものである。

近年、高強度で比較的安価な特殊鋼が自動車、産業機械、電気電子機器、土木建築などの幅広い分野で使用されている。

ところで、この特殊鋼製の線材は、熱間圧延にて成形された後、引き抜きによる伸線や、一定長に切断してからの冷間鍛造により最終製品へと加工されるが、この加工前（伸線前及び鍛造前）には、熱間圧延工程時に生成される線材表面の酸化被膜（スケール）、鍛造後の製品表面欠陥の原因となる微細なキズ（深さ数十μｍ）及び表層（異常層）を除去する必要がある。

例えば、この線材の表面処理方法（酸化被膜，微細なキズ及び異常な表層の除去方法）として、線材表面に砥粒を圧縮空気により噴射する乾式ブラスト処理があるが、酸化被膜や異常な表層は除去し得るものの、粉塵による劣悪な作業環境となる問題や処理後に線材表面の汚染（線材表面に砥粒が刺さり残留する）などの問題があった。

そこで、この乾式ブラスト処理の問題点を解消する処理として、線材の表面に液体に砥粒が混合されたスラリを噴射するウエットブラスト処理が行われており、本出願人は、この線材をウエットブラスト処理するための図12に図示したスラリ噴射体（以下、従来例）を提案している。

この従来例は、図12に図示したように液体50ａに砥粒50ｂが混合されたスラリ50が通過するスラリ通路部33と圧縮空気が通過する圧縮空気通路部32とを有し、前記スラリ通路部33から導出されるスラリ50と前記圧縮空気通路部32から導出される圧縮空気とは該圧縮空気通路部32と連通する混合室34において混合され、また、前記圧縮空気通路部32には圧縮空気噴射部35が設けられ、この圧縮空気噴射部35の端部開口35ａは前記混合室34内に位置せしめられており、前記圧縮空気と混合したスラリ50が前記混合室34に連設される噴射部36の端部開口36ａから噴射されるものであり、長さ方向に送り出し搬送される線材へ向けて圧縮空気と混合したスラリ50を噴射して該線材表面の酸化被膜や異常な表層を除去することができる。

しかしながら、前述したように線材の表面をより綺麗な処理面としたいという要求が高まる一方、線材の搬送速度を落とさずに処理したいという要求もあり、この点、従来例にはより一層の処理能力の向上が望まれている。

本発明は、前述した課題を解決するもので、極めて実用性に秀れたスラリ噴射体を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

液体50ａに砥粒50ｂが混合されたスラリ50が通過するスラリ通路部３と圧縮空気が通過する圧縮空気通路部２とを有し、前記スラリ通路部３から導出されるスラリ50と前記圧縮空気通路部２から導出される圧縮空気とは該圧縮空気通路部２と連通する混合室４において混合され、前記圧縮空気と混合したスラリ50が前記混合室４に連設される噴射部６の端部開口６ａから被処理体60へ噴射されるスラリ噴射体であって、前記混合室４内に位置する前記圧縮空気通路部２の端部開口５ａは、中心位置に設けられる第一孔部５ａ’と、この第一孔部５ａ’の周囲に等間隔で設けられる複数の第二孔部５ａ”とで構成されていることを特徴とするスラリ噴射体に係るものである。

また、請求項１記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部５ａ’は前記第二孔部５ａ”より径大に設定されていることを特徴とするスラリ噴射体に係るものである。

また、請求項１記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部５ａ’と前記第二孔部５ａ”は同一径に設定されていることを特徴とするスラリ噴射体に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部５ａ’及び前記第二孔部５ａ”の断面積は、前記噴射部６の端部開口６ａの断面積の２５〜４５％であることを特徴とするスラリ噴射体に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載のスラリ噴射体において、前記被処理体60は線材や棒材などの長尺部材であることを特徴とするスラリ噴射体に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、被処理体の表面を迅速且つ良好にウエットブラスト処理し得るなど、極めて実用性に秀れたスラリ噴射体となる。

従来例，実施例１及び実施例２の使用状態説明図である。実施例１を示す分解斜視図である。実施例１の要部を説明する断面図である。実施例１の要部の説明図である。実施例１の有効性を確認する試験条件を示す表である。実施例１の有効性を確認する試験結果を示すグラフである。実施例１の有効性を確認する試験結果を示すグラフである。実施例１の有効性を確認する試験結果を示すグラフである。実施例２を示す分解斜視図である。実施例２の要部を説明する断面図である。実施例２の要部の説明図である。従来例の要部を説明する断面図である。従来例の要部の説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

従来例を用いて例えば被処理体60としての線材をウエットブラスト処理する際、圧縮空気とスラリ50とが混合したスラリ50の中央部分を線材に当てる（図１参照）。これは、噴射部36の端部開口36ａから噴射されたスラリ50の中央部分は、その周囲に比し、圧縮空気通路部32，圧縮空気噴射部35，噴射部36の内面との摩擦抵抗が少ないため、速度が速く、それだけ被処理体60に対する作用が強い（砥粒50ｂの衝突力が強い）からである。

しかしながら、本発明者等は、従来例が、予め設定された圧縮空気の噴射圧及びスラリ50の濃度から想定される作用程、線材の表面を処理できていない点に着目し、その理由として、圧縮空気噴射部35から導出される圧縮空気の噴射速度が圧縮空気噴射部35の端部開口35ａの中央部分において速く、また、噴射部36の断面積に対して圧縮空気噴射部35の端部開口35ａの断面積の割合が比較的大きい（約２５〜４５％）為、噴射部36の中央部分における圧縮空気とスラリ50との混合が不十分となり（中央部分においては砥粒50ｂが少ない）、被処理体60に対し十分な作用が発揮されていないのではないかと推測した。

即ち、従来例は、図13に図示したように圧縮空気噴射部35の端部開口35ａは、噴射部36の断面積に対して比較的大きい断面積比（約２５〜４５％）をもつ一つの孔であるから、この端部開口35ａの中央部分では圧縮空気の速度が速く、また、外周側からこの端部開口35ａの中央部分にまでスラリ50が流入しにくい為、噴射部36の中央部分における砥粒量が不十分のまま噴射部36の端部開口36ａから噴射されていないのではないかと推測した。

そこで、本発明者等は、この圧縮空気通路部２の端部開口５ａを、複数の小孔５ａ’，５ａ”で構成したところ、噴射部６の中央部分から噴射されたスラリ50における被処理体60に対する作用が飛躍的に向上することを確認した。端部開口５ａを複数の小孔５ａ’，５ａ”で構成することで、混合室４において、スラリ通路部３（端部開口３ａ）から導出されるスラリ50が、端部開口５ａの複数の小孔５ａ’，５ａ”の夫々から噴射される圧縮空気の隙間を縫うようにして噴射部６の中央部分近傍まで到達する。これにより、中央部分の砥粒量が不十分という状態ではなくなり、従来例に比し、砥粒量の偏りが無く、よって、全体において砥粒量が均一、即ち、圧縮空気とスラリ50が十分に混合され、中央部分の噴射速度が速いことも作用して、中央部分の作用が飛躍的に向上するものと考えられる。

以上のように、本発明は、スラリ50の中央部分における被処理体60に対する作用が飛躍的に向上するから、中央部分だけの噴射で十分な処理対象面積が狭い線材や棒材などの長尺部材に対するウエットブラスト処理が有効に行えることになる。

本発明の具体的な実施例１について図面に基づいて説明する。

本実施例は、液体50ａに砥粒50ｂが混合されたスラリ50が通過するスラリ通路部３と圧縮空気が通過する圧縮空気通路部２とを有し、前記スラリ通路部３から導出されるスラリ50と前記圧縮空気通路部２から導出される圧縮空気とは該圧縮空気通路部２と連通する混合室４において混合され、前記圧縮空気と混合したスラリ50が前記混合室４に連設される噴射部６の端部開口６ａから被処理体60へ噴射されるスラリ噴射装置に設けられるスラリ噴射体Ｘである。

具体的には、スラリ噴射装置は、被処理体60を通過せしめる基体（図示省略）に設けられ、スラリ噴射体Ｘと、このスラリ噴射体Ｘへスラリ50を搬送するスラリ搬送部10と、スラリ噴射体Ｘへ圧縮空気を搬送する圧縮空気搬送部11とを具備し、スラリ噴射体Ｘから噴射されたスラリ50は循環させて再利用される構成である。

スラリ噴射体Ｘは、図１，２に図示したように噴射本体１’と、この噴射本体１’に設けられるノズル体１”とで構成されている。

この噴射本体１’には、下部開口部を有する空間部１ａが鉛直軸方向に設けられ、この空間部１ａの上方部位は、後述するスラリ通路部３から導出されるスラリ50と圧縮空気通路部２から導出される圧縮空気とが混合する混合室４として構成されている。

また、噴射本体１’には、スラリ搬送部10が接続されるスラリ通路部３と、圧縮空気搬送部11が接続される圧縮空気通路部２が設けられている。

スラリ通路部３は、一端部が噴射本体１’の側方外面部に開口し、他端部が空間部１ａの側方内面部に開口する管状部で構成されている。

このスラリ通路部３の端部開口３ａは、圧縮空気通路部２の端部開口５ａよりも上方位置（上流側位置）に設けられている。

従って、スラリ搬送部10で搬送されたスラリ50はスラリ通路部３を介して混合室４へ導出される。

圧縮空気通路部２は、一端部が噴射本体１’の側方外面部に開口し、他端部が空間部１ａの上方内面部に開口する管状部で構成され、この管状部の他端開口部には圧縮空気噴射部５が着脱自在に設けられている。

この圧縮空気噴射部５は、図２，３に図示したように適宜な金属製の部材で形成されたノズル構造体であり、下部開口部から空間部１ａ内に配して圧縮空気通路部２を構成する管状部の他端開口部に螺着し得るように構成されている。

従って、この圧縮空気噴射部５の端部開口５ａは混合室４内に位置せしめられている。

また、この圧縮空気噴射部５（圧縮空気通路部２）の端部開口５ａは、夫々一定の間隔をもって配置された複数の小孔５ａ’，５ａ”で構成されている。

具体的には、この端部開口５ａは、中心位置に設けられる第一孔部５ａ’と、この第一孔部５ａ’の周囲にして周方向等間隔の位置に設けられる第二孔部５ａ”とで構成されており、第一孔部５ａ’及び第二孔部５ａ”は圧縮空気噴射部５の上端部から下端部まで貫通する孔である。

従って、圧縮空気搬送部11で搬送された圧縮空気は圧縮空気通路部２，（圧搾空気噴射部５の第一孔部５ａ’及び第二孔部５ａ”）を介して混合室４へ導出される。

また、噴射本体１’の下部には、ノズル体１”を止着する止着部材７を螺着する螺子溝部１ｂが設けられている。

ノズル体１”は、図１〜３に図示したように適宜な合成樹脂製の部材で形成した円筒状体であり、筒孔が噴射部６として構成され、噴射本体１’の空間部１ａの下方開口部から挿入され該噴射本体１’の下端部に螺着される環状の止着部材７を介して着脱自在に止着されている。

このノズル体１”の上方の端部開口は混合室４と連設され、この上方の端部開口はテーパー状に設けられている。

従って、混合室４で圧縮空気と混合したスラリ50は、ノズル体１”の噴射部６を通過して該噴射部６の下方の端部開口６ａから噴射される。

符号９はスラリ50が圧縮空気通路部２側へ流入するのを防止する逆流防止部材である。

以上の構成から成る本実施例に係るスラリ噴射体Ｘと従来例との比較試験を行った。

尚、本実施例の圧縮空気通路部２の端部開口５ａの開口面積（第一孔部５ａ’は直径４．６ｍｍ、第二孔部５ａ”はいずれも直径２．３ｍｍに設定）と、従来例の圧縮空気通路部32の端部開口35ａの直径が８ｍｍの場合の開口面積（圧縮空気通路部32の端部開口35ａは直径６ｍｍ、若しくは８ｍｍに設定）とは同一に設定されている。

この本実施例及び従来例から噴射されるスラリ50夫々を板状の被験体（材質：ＳＵＳ３０４）に一定時間（１分間）当てて削れ量及び削れ深さをみる試験を行った。

削れ量は、スラリ50の噴射・衝突により被験体が削られた時の前後の重量変化を示す。

削れ深さは、スラリ50の噴射・衝突により被験体が削られてできた窪みの深さを示す。

また、スラリ50（砥粒50b）が被処理体60に当たる際にもつエネルギーを比較するため、一定条件で被験体（アルメンストリップ）へスラリ50を当てて被験体の変形量をみる試験を行った。アルメンストリップは、砥粒の衝突エネルギーを自身の変形量（インテンシティ）として間接的に評価する被験体である。

この試験は、圧縮空気の圧力，スラリの圧力，圧縮空気流量及びスラリ濃度を図５に示す処理条件に設定してウエットブラスト処理している。

図６に示すように本実施例は従来例に比し、噴射部６の中央部分から噴射されたスラリ50を当てた部位の削れ深さが深い。このことから、噴射部６の中央部分においても圧縮空気とスラリ50が十分に混合され作用が飛躍的に向上していることが分かる。

また、図７に示すように、本実施例は従来例に比しインテンシティと削れ量の値が大きい。図５に示したように、本実施例は従来例に比し、圧縮空気流量は同程度であるがスラリ流量は少ない。スラリ50（砥粒50ｂ）を噴射させるための圧縮空気流量に変化が無く、インテンシティが増加していることから、砥粒50ｂが効率良く加速・噴射され被験体に当たっていることは明らかであり、その結果、少ない砥粒で効率良く被験体を加工し、結果として削れ量及び削れ深さが増加したことが分かる。

また、図８に示すように、本実施例は従来例に比し圧縮空気流量が同程度であるにもかかわらず騒音値が低い。ブラスト処理における騒音の主な原因は、圧縮空気の膨張・噴射によって発生する圧縮空気とその周りの流れの速度差に起因する風切音である。従来例では、圧縮空気噴射部35の中心部分に一つの孔で構成される端部開口35ａが配置されるため、端部開口35ａの中心部分、即ち、噴射部36の中心部分にスラリ50が侵入しにくく、噴射部36の断面において、中心部分にスラリ混合濃度が低い領域（圧縮空気の通り道）、中心部分から離れた部分にスラリ混合濃度が高い領域が形成され、その境界部において噴射速度勾配が大きくなる（速度差が大きくなる）ため騒音値が高い。本実施例では、圧縮空気噴射部5の端部開口５ａは夫々一定の間隔をもって配置された複数の小孔５ａ’，５ａ”で構成されるため、噴射部６の中心部分までスラリが侵入し噴射速度勾配が小さく抑えられ、結果として騒音値が低下することが分かる。

以上から、本実施例は従来例に比しスラリ50の中央部分における被処理体60に対する作用が飛躍的に向上していることが確認された。

本実施例は上述のように構成したから、処理対象面積が狭い線材や棒材などの長尺部材に対するウエットブラスト処理が有効に行えることになる。

また、本実施例は、圧縮空気通路部２の端部開口５ａは、中心位置に設けられる第一孔部５ａ’と、この第一孔部５ａ’の周囲にして周方向等間隔の位置に設けられる第二孔部５ａ”とで構成されているから、前述した作用効果を確実に奏することになる。

また、本実施例は、圧縮空気通路部２には圧縮空気噴射部５が連設され、この圧縮空気噴射部５の端部開口５ａは混合室４内に位置せしめられているから、圧縮空気噴射部５の設定により圧縮空気とスラリ50との混合状態を適宜調整することができる。

また、本実施例は、被処理体60は線材や棒材などの長尺部材であるから、迅速且つ良好なウエットブラスト処理が行えることになる。

本発明の具体的な実施例２について図面に基づいて説明する。

本実施例は、図９〜11に図示したように圧縮空気通路部２の端部開口５ａを構成する小孔５を、中心位置に設けられる１つの第一孔部５ａ’と、この第一孔部５ａ’の周囲にして周方向等間隔の位置に設けられる６つの第二孔部５ａ”とで構成し、この第一孔部５ａ’及び第二孔部５ａ”を全て同径に設定した場合である。

本実施例の圧縮空気通路部２の端部開口５ａの開口面積（第一孔部５ａ’と第二孔部５ａ”は、いずれも直径２．３ｍｍに設定）と、従来例の圧縮空気通路部32の端部開口35ａの直径が６ｍｍの場合の開口面積とは同一に設定されている。

この実施例２においても前述した実施例１と同様の作用効果が奏されることになる。

その余は実施例１と同様である。

尚、本発明は、実施例１，２に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

２圧縮空気通路部
３スラリ通路部
４混合室
５ａ端部開口
５ａ’ 第一孔部
５ａ” 第二孔部
６噴射部
６ａ端部開口
50 スラリ
50ａ液体
50ｂ砥粒
60 被処理体

Claims

液体に砥粒が混合されたスラリが通過するスラリ通路部と圧縮空気が通過する圧縮空気通路部とを有し、前記スラリ通路部から導出されるスラリと前記圧縮空気通路部から導出される圧縮空気とは該圧縮空気通路部と連通する混合室において混合され、前記圧縮空気と混合したスラリが前記混合室に連設される噴射部の端部開口から被処理体へ噴射されるスラリ噴射体であって、前記混合室内に位置する前記圧縮空気通路部の端部開口は、中心位置に設けられる第一孔部と、この第一孔部の周囲に等間隔で設けられる複数の第二孔部とで構成されていることを特徴とするスラリ噴射体。
請求項１記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部は前記第二孔部より径大に設定されていることを特徴とするスラリ噴射体。
請求項１記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部と前記第二孔部は同一径に設定されていることを特徴とするスラリ噴射体。
請求項１〜３いずれか１項に記載のスラリ噴射体において、前記第一孔部及び前記第二孔部の断面積は、前記噴射部の端部開口の断面積の２５〜４５％であることを特徴とするスラリ噴射体。
請求項１〜４いずれか１項に記載のスラリ噴射体において、前記被処理体は線材や棒材などの長尺部材であることを特徴とするスラリ噴射体。