(57)【要約】【課題】本発明は粉体ロータリージョイント及びそれを用いた回転ノズルユニットを提案する。【解決手段】粉体送出経路を有するコア部が粉体導入経路を有するボデー部に対し同軸状に回転可能で、前記粉体送出経路と前記粉体導入経路は平行で、両者は前記ボデー部に設けられた環状中継室により連通し、前記コア部はベアリングによって前記ボデー部に支持され、前記コア部と前記ボデー部の空隙はＸリング等によって密閉されている粉体ロータリージョイント。前記粉体ロータリージョイントのコア部をアブレシブノズルヘッドに連結される高圧水ホースが導通し、前記コア部の粉体送出経路には、ボデー部の粉体導入経路からアブレシブが環状中継室を経て供給され、前記コア部の粉体送出経路はアブレシブホースによりアブレシブノズルに連結されている回転ノズルユニット。【選択図】            図１
2004267840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体送出経路を有するコア部が粉体導入経路を有するボデー部に対し同軸状に回転可能で、前記粉体送出経路は前記粉体導入経路に平行に配置され、両者は前記ボデー部に設けられた環状中継室により連通し、前記コア部はベアリングによって前記ボデー部に支持され、前記コア部と前記ボデー部の空隙はＸリング、ダストリング、ダストシール、リングによって密閉されていることを特徴とする粉体ロータリージョイント。
【請求項２】
コア部が導管部を有し、前記導管内部にアブレシブノズルヘッドに連結される高圧水ホースが導通し、前記コア部の粉体送出経路には、ボデー部の粉体導入経路からアブレシブが環状中継室を経て供給され、前記コア部の粉体送出経路はアブレシブホースによりアブレシブノズルに連結されていることを特徴とする粉体ロータリージョイントを用いた回転ノズルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転するアブレシブノズルに研磨材を供給する粉体ロータリージョイントおよび該粉体ロータリージョイントを用いたアブレシブノズルユニットに関し、特に、高圧水配管と同軸方向で研磨材の供給が可能でコア部の回転性に優れた粉体ロータリージョイントおよびそれを用いた回転ノズルユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォータージェット技術は、土木、食品、自動車等様々な分野で切断技術として用いられ、特に高圧のウォータージェットにガーネット、ケイ砂、スチールグリッド等のアブレシブ（研磨材）を混合させたアブレシブウォータージェットは切断能力が高いため高強度材の切断、剥離、破砕等に適用されている。
【０００３】
アブレシブウォータージェットは、アブレシブノズルヘッドに供給される高圧水によるエジェクタ効果を利用してアブレシブを自然吸引し、高圧水に混合させるもので、アブレシブノズルヘッドには高圧水ホースとアブレシブホースが取り付けられる。
【０００４】
アブレシブノズルヘッドを回転させる場合、高圧水やアブレシブの送給は高圧水ホースやアブレシブホースが捩れないようにロータリージョイントを用いてアブレシブノズルヘッドに供給される。
【０００５】
特許文献１は、粉体を含む高圧水を被処理面に吹きつけるウエットブラスト処理に用いるウエットブラスト用ノズルユニットに関し、ノズルを回転させ、少ないノズルの簡便な装置で被処理面の面積が大きい場合であっても効率良く処理を行う回転ノズルユニットが記載されている。
【０００６】
図５は回転ノズルユニットを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は粉体ロータリージョイントの断面図を示す。図５（ａ）において、１００はサンドノズル、１０１は枝管、１０２は粉体供給用ロータリージョイント、１０３は高圧水用ロータリージョイント、１０４はモ−タを示す。
【０００７】
モータ１０４の回転軸に直交して取りつけられた枝管１０１先端のサンドノズル１００に対し、高圧水は高圧水供給用ロータリージョイント１０３を経由して、粉体は粉体供給用ロータリージョイント１０２を経由して供給される。
【０００８】
図５（ｂ）において、１０５は環状中継室、１０６はエアー導入口、１０７は粉体送出口、１０８は粉体導入口、１０９はベアリング、１１０はＯリング、１１１は中空軸（幹管）、１１２は回転部材、１１３は固定部材を示す。
【０００９】
粉体供給用ロータリージョイントは、中空軸（幹管）１１１の外周にベアリング１０９、Ｏリング１１０を介して取りつけられる固定部材１１３と、中空軸（幹管）１１１に固定され、中空軸（幹管）１１１と一体となって回転する回転部材１１２を有し、固定部材１１３の粉体導入口１０８と回転部材１１２の粉体送出口１０７は環状中継室１０５で導通している。高圧水ホースは中空軸（幹管）１１１に挿通されるため、中空軸が回転運動を行っても捻れることがない。
【００１０】
本粉体供給用ロータリージョイントでは、回転部材１１２と固定部材１１３の突き合わせ面間に隙間ｇを設け、環状中継室１０５より外縁側に設けたエアー導入口１０６からエアーを供給し、エアーを隙間ｇから外部に噴出させ、隙間ｇのエアーシールを行い、粉体が外気中の水分を吸って内部で固まることを防止する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１１３８５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の粉体ロータリージョイントは、粉体が吸湿により固化するのを防止するためエアー送給用ホースが必要で構造が複雑で、装置も大きくなり狭隘な場所に適用することは困難である。
【００１３】
そこで、本発明は一般的なアブレシブノズルヘッドと高圧水スイベルジョイントを利用し、狭隘な管体内部等でもアブレシブウォータージェットの回転噴射を可能とする粉体ロータリージョイント及びそれを用いたアブレシブノズル回転ユニットを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の手段により達成できる。
【００１５】
１．粉体送出経路を有するコア部が粉体導入経路を有するボデー部に対し同軸状に回転可能で、前記粉体送出経路は前記粉体導入経路に平行に配置され、両者は前記ボデー部に設けられた環状中継室により連通し、前記コア部はベアリングによって前記ボデー部に支持され、前記コア部と前記ボデー部の空隙はＸリング、ダストリング、ダストシール、リングによって密閉されていることを特徴とする粉体ロータリージョイント。
【００１６】
２．コア部が導管部を有し、前記導管内部にアブレシブノズルヘッドに連結される高圧水ホースが導通し、前記コア部の粉体送出経路には、ボデー部の粉体導入経路からアブレシブが環状中継室を経て供給され、前記コア部の粉体送出経路はアブレシブホースによりアブレシブノズルに連結されていることを特徴とする粉体ロータリージョイントを用いた回転ノズルユニット。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を利用した既設埋設管切断装置の図面を参照しながら詳細に説明する。該装置は既設埋設管を内面からアブレシブウォータージェットで切断するものであり、既設埋設管の更新工法に適用される。説明においては粉体をアブレシブ（研磨材）とする。図１はアブレシブロータリージョイントの構造を模式的に示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は外観正面図を示す。
【００１８】
図１において、１はアブレシブロータリージョイント、２はコア部、３はボデー部、４はカバー部、５は中空部、６は研磨材送出経路、７は圧縮空気送給経路、８は圧縮空気導入経路、９は研磨材供給経路、１０はリング、１１はダストシール、１２はＸリング、１３はベアリング、１４はダストリング、１５は圧縮空気導入経路取りつけ部、１６、１６ａは環状中継室、を示す。
【００１９】
アブレシブロータリージョイント１はボデー部３内にコア部２が嵌合されボデー部３を固定して、コア部２のみを回転させることが可能となっている。
【００２０】
コア部２はベアリング１３によって保持され、コア部２とボデー部３の空隙はＸリング１２、ダストリング１４、ダストシール１１、リング１０によって密閉されている。
【００２１】
コア部２には減速機（図示しない）が取り付けられ、回転駆動用モータ（図示しない）からの回転が減速される。高圧水はコア部２の中心部に設けられた中空部５を通る高圧水ホースによってアブレシブノズルヘッドに供給される。
【００２２】
ボデー部３にはコア部２の外周面の全周に亘って一定の空間を形成するように環状中継部１６が形成されている。研磨材導入経路９と研磨材送出経路６が環状中継部１６に開口し、両者は環状中継部１６を経由して導通している。
【００２３】
研磨材はアブレシブホースから研磨材導入経路９に供給され、環状中継部１６を経由して研磨材送出経路６に送給される。コア部２が回転しても、環状中継部１６により研磨材送出経路６と研磨材導入経路９は導通し、研磨材がアブレシブホースからアブレシブノズルヘッド（図示しない）に円滑に供給される。
【００２４】
尚、研磨材と並行して圧縮空気等の導入ー送出も可能であり、圧縮空気導入経路８、圧縮空気送出経路７を設け、環状中継部１６ａによって両者を導通させる。圧縮空気はアブレシブノズルヘッドに取りつけられる検出器などの駆動源とする。
【００２５】
また、上述したアブレシブロータリージョイントはガーネット、ケイ砂、スチールグリッド等のアブレシブ（研磨材）用に限定されず、粉体ロータリージョイントとして使用可能である。
【００２６】
図３はアブレシブロータリージョイントを用いた回転ノズルユニットの構造を示すもので、１はアブレシブロータリージョイント、１７はアブレシブノズル、１８はアブレシブノズルヘッド、２１はアブレシブホース、２２は回転用モータ、２２１は減速機、２４は高圧水スイベルジョイントを示す。
【００２７】
アブレシブノズル１７が取付けられたアブレシブノズルヘッド１８は、回転用モータ２２と減速機２２１により所望の速度で管体の全円周方向に回転する。
【００２８】
高圧水は高圧水ホース２６により高圧水スイベルジョイント２４に供給され、高圧水スイベルジョイント２４からアブレシブロータリージョイント１の中空部を挿通する高圧水ホース２６によりアブレシブノズルヘッド１８に供給される。
【００２９】
アブレシブ（研磨材）はアブレシブホース２１によりアブレシブロータリージョイント１に供給され、アブレシブロータリージョイント１からアブレシブホース２１によってアブレシブノズルヘッド１８に供給される。
【００３０】
図２は回転ノズルユニットを用いた管体切断装置を示すもので、管内に配置された状態を示す。図２においてＰは管体、１はアブレシブロータリージョイント、１７はアブレシブノズル、１８はアブレシブノズルヘッド、１９は継手部検出器、２０は補助車輪、２１はアブレシブホース、２２は回転用モータ、２３は切断機構部、２４は高圧水スイベルジョイント、２５は切断装置全体、２６は高圧水ホース、２７は伸縮自在な直線機構、２８は移動機構部、２９は駆動台車、３２はエアーシリンダである。
【００３１】
切断機構部２３において、アブレシブノズル１７が取付けられたアブレシブノズルヘッド１８は、回転用モータ２２により所望の速度で管体Ｐの全円周方向に回転する。
【００３２】
本装置はアブレシブロータリージョイント１と高圧水スイベルジョイント２４を用いることにより回転するアブレシブノズルヘッド１８に高圧水と研磨材を供給する。高圧水は切断装置２５の外部から高圧水ホース２６により高圧水スイベルジョイント２４を経てアブレシブノズルヘッド１８に供給される。研磨材はアブレシブホース２１によりアブレシブロータリージョイント１に供給される。
【００３３】
移動機構部２８は駆動台車２９と伸縮自在な直線機構２７を有し、伸縮自在な直線機構２７を介して切断機構部２３と連結する。切断機構部２３は駆動台車２９により管体Ｐ内部の所定の位置に移動する。
【００３４】
管継手部のフランジを管軸方向に切断する場合など、アブレシブノズル１７のみを移動させる場合は伸縮自在な直線機構２７の伸縮量Ｌを調整する。管継手部を検出するため継手部検出器１９にはＣＣＤカメラなど目視観察が可能なものが好ましい。
【００３５】
また、切断機構部２３の先端にあるアブレシブノズル１７を保持するため補助車輪２０を取りつける。移動機構部２８の後方には複数の腕を管内の径方向に管壁まで伸ばし、切断の際のアブレシブウォータージェットの反力を吸収するエアーシリンダ３２が取り付ける。
【００３６】
上述した装置によれば、既設埋設管を管内より切断除去し、新管に更新する既設埋設管更新工法が可能となる。図３は本装置を用いた既設埋設管更新工法の途中経過を模式的に説明する図で、（ａ）〜（ｆ）に施工における各段階を示す。
【００３７】
図４において、Ｔは高圧水遮蔽管を推進する推進機を配置する立坑、Ｐは既設埋設管、２５は切断装置、３０は既設埋設管の継手部、３１は推進機、Ｕは高圧水遮蔽管、Ｐ１，Ｐ２は切断除去される既設埋設管、Ｑは新管を示す。
【００３８】
（ａ）：更新すべき既設管Ｐの両端に立坑を掘削し、立坑Ｔには高圧水遮蔽管を推進する推進機３１を配置する。既設管Ｐの継手部３０は、一方が他方を覆うようにはめ込んだ後、ボルトなどで結合され、外周面にはフランジが形成され、管内面側には前後の管の突き合わせ線が観察される。
【００３９】
（ｂ）：切断装置２５を立坑から既設管の管内に搬入し、立坑Ｔに向けて走行させ、全ての継手部３０の位置を予め検出し、検出した結果に基づいて切断位置を決定する。その後、立坑に向けて後退しながら、所定の切断位置で既設管Ｐを切断する。切断する際、隣接する既設管（図では省略）を損傷しないように高圧水遮蔽管Ｕを切断位置の外側に位置させる。
【００４０】
切断装置２５から噴出する研磨材を含んだ高圧水により既設管が切断されると研磨材を含んだ高圧水が高圧水遮蔽管Ｕに衝突し、高圧水遮蔽管Ｕを振動させるため、該振動を検出することにより切断状況の確認が可能であり、必要に応じて切断状況確認用検出器（振動センサー）を取付ける。
【００４１】
高圧水遮蔽管Ｕは複数の所定長さの単位管を推進機３１により推進させ、管軸方向に連結して構成される。
【００４２】
切断装置２５には、高圧水や研磨材を供給するホースが取付けられ、切断装置の移動が容易なように、ホースは球状部材により支持される。
【００４３】
（ｃ）：既設管Ｐを所定の長さで切断した後、切断された部分Ｐ１を、高圧水遮蔽管Ｕ内に残存しないように立坑Ｔに搬出する。既設管Ｐの新たな切断位置の外側に高圧水遮蔽管Ｕが位置するように単位管を推進機３１により推進し、高圧水遮蔽管Ｕを立坑に向けて延伸させる。
【００４４】
（ｄ）：既設管Ｐを更に切断し、切断された部分Ｐ２を排出する。
【００４５】
（ｅ）：更新すべき既設管Ｐが撤去され、高圧水遮蔽管Ｕが立坑Ｔから立坑に達した段階を示す。
【００４６】
（ｆ）：高圧水遮蔽管Ｕ内に新管Ｑを敷設する段階を示し、立坑Ｔの外部近傍に配置されたウインチにより新管Ｑに取りつけたケーブルを巻き取り、取り込む。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば粉体を、固定された供給ホースから、回転する部材に円滑に供給することが可能で、水道管などの既設埋設管を非開削工法で除去可能な切断装置が構成でき産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアブレシブロータリージョイントの構造を示す図で（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面外観図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係るアブレシブロータリージョイントを用いた切断装置の構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るアブレシブロータリージョイントを用いた回転ユニットの構成を模式的に示す図
【図４】本発明の一実施形態に係るアブレシブロータリージョイントを用いた管体切断装置による既設埋設管更新工法の経過を模式的に示す図で（ａ）〜（ｆ）は各段階を示す。
【図５】粉体ロータリジョイントを用いた従来例で（ａ）はウェットブラスト用回転ノズルユニットの構成を模式的に示す図、（ｂ）は粉体ロータリージョイントの側断面図を示す図。
【符号の説明】
１        アブレシブロータリージョイント
２        コア部
３        ボデー部
４        カバー部
５        中空部
６        研磨材送出経路
７        圧縮空気送出経路
８        圧縮空気導入経路
９        研磨材導入経路
１０      リング
１１      ダストシール
１２      Ｘリング
１３      ベアリング
１４      ダストリング
１５      圧縮空気導入経路取り付け部
１６、１６ａ  環状中継室
１７      アブレシブノズル
１８      アブレシブノズルヘッド
１９      継手部検出器
２０      補助車輪
２１      アブレシブホース
２２      回転用モータ
２２１    減速機
２３      切断機構部
２４      高圧水スイベルジョイント
２５      切断装置
２６      高圧水ホース
２７      伸縮自在な直線機構
２８      移動機構部
２９      駆動台車
３０      既設埋設管の継手部
３１      推進機
３２      エアーシリンダ
Ｐ、Ｐ１，Ｐ２        既設埋設管
Ｑ        新管
Ｔ        立坑
Ｕ        高圧水遮蔽管
（従来技術）
１００    サンドノズル
１０１    枝管
１０２    粉体供給用ロータリージョイント
１０３    高圧水供給用ロータリージョイント
１０４    モータ
１０５    環状中継室
１０６    エアー導入口
１０７    粉体送出口
１０８    粉体導入口
１０９    ベアリング
１１０    Ｏリング
１１１    中空軸（幹管）
１１２    回転部材
１１３    固定部材
【図１】
2004267840.tif 000003
【図２】
2004267840.tif 000004
【図３】
2004267840.tif 000005
【図４】
2004267840.tif 000006
【図５】
2004267840.tif 000007