(57)【要約】流体の流れが、流れを別の流路に方向転換することでオン／オフ切換えされる。一好適適用例の場合、導管５を介して切削ノズル６に供給される砥粒スラリ流で生成される切削ジェットは、３方切換え弁１により流れが導管８及びバイパスノズルに方向転換されることでオン／オフ切換えされる。弁１８，２０は、切換え弁１の各出口ポート４，７への補助清水流の接続を制御し、切換え弁作動中の圧力差を低減させ、かつ清水の逆流を生じさせ、この逆流が、切換え弁のところで砥粒スラリの流れを液圧により方向転換させ、切換え弁が、主として砥粒不含有の清水流により開閉可能にされる。
2006521938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３方弁（１）により流体の流れを制御する方法であって、前記３方弁が、
（ａ）入口ポート（２）と、
（ｂ）第１及び第２出口ポート（４，７）と、
（ｃ）弁に入口ポート（２）から第１出口ポート（４）を通る流路は事実上得られるが、入口ポート（２）から第２出口ポート（７）を通る流路は得られない第１位置と、
（ｄ）弁に入口ポートから第１、第２出口ポート各々を通る流路が得られる中間の第２位置と、
（ｅ）弁に入口ポートから第２出口ポートを通る流路は得られるが、入口ポートから第１出口ポートを通る流路は得られない第３位置とを有する形式のものにおいて、
前記方法が、（ｆ）から（ｌ）への順序で連続的に行われる次の段階、すなわち、
（ｆ）３方弁の入口ポートを第１圧力で１次流体源に接続し、３方弁を第１位置にすることにより、１次流体が入口ポートへ流入し、３方弁をへて第１出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｇ）補助流体供給源を第２圧力で第２出口ポートに接続する段階と、
（ｈ）３方弁を中間の第２位置に移動させる段階と、
（ｉ）前記第２出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止して、補助流体供給源を第３圧力で第１出口ポートに接続する段階と、
（ｊ）１次流体を入口ポートへ流入させ、３方弁をへて第２出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｋ）３方弁を第３位置に移動させることにより、１次流体が第１出口ポートから流出するのを防止する段階と、
（ｌ）前記第１出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止する段階とを含んでおり、これらの段階を実施するさい、第２、第３の圧力が第１圧力より高くされ、かつ入口ポートへ流入し３方弁をへて出口ポートの少なくとも１つから噴射される１次流体の流れが、前記の諸段階の実施中、事実上連続的に維持される、３方弁により流体の流れを制御する方法。
【請求項２】
３方弁（１）の入口ポート（２）へ流入する１次流体の流れを方向転換し、始めに３方弁の第１出口ポート（４）から放出し、方向転換して３方弁の第２出口ポートから放出し、その間、入口ポートへの前記１次流体の連続的な流入が維持される方法において、該方法が、（ａ）から（ｆ）への順序で連続的に実施される次の段階、すなわち、
（ａ）３方弁の入口ポートを第１圧力で１次流体源に接続し、３方弁の位置を第１出口ポートが開かれ、第２出口ポートが閉じられる位置にすることで、１次流体が入口ポートへ流入し、３方弁をへて第１出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｂ）補助流体供給源を第２圧力で第２出口ポートに接続する段階と、
（ｃ）３方弁を双方の出口ポートが開かれる位置に移動させ、１次流体が入口ポートに流入し、どちらの出口ポートからも流出できるようにする段階と、
（ｄ）前記第２出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止して、補助流体供給源を第３圧力で第１出口ポートに接続し、それにより始めに入口ポートへ流入する１次流体の流れを方向転換し、３方弁をへて、第２出口ポートから流出させる代わりに、第１出口ポートから流出させる段階と、
（ｅ）第１出口ポートを閉じることで、更に１次流体が第１出口ポートから流出するのを防止する段階と、
（ｆ）前記第１出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止する段階とを含んでおり、これらの段階において、第２と第３の圧力が第１圧力より高くされており、かつ入口ポートへ流入し３方弁をへて出口ポートの少なくとも１つから流出する１次流体の流れが、前記の諸段階の実施中に事実上連続的に維持される、１次流体の流れを方向転換させる方法。
【請求項３】
前記１次流体が搬送流体に連行される砥粒を含む、請求項１又は請求項２に記載された方法。
【請求項４】
前記１次流体が搬送液体に連行される砥粒を含む、請求項１又は請求項４に記載された方法。
【請求項５】
前記搬送液体が水である、請求項４に記載された方法。
【請求項６】
前記補助流体が水である、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項７】
ノズル（６）が出口ポートの一方（４）に接続されていることで、ノズルから出る１次流体がジェットに生成される、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項８】
前記１次流体が、搬送液体に連行される砥粒を含み、前記ノズルが砥粒ジェットを生成するためのものである、請求項７に記載された方法。
【請求項９】
第２ノズル（９）が前記出口ポートの他方（７）に接続されている、請求項７又は請求項８に記載された方法。
【請求項１０】
前記３方弁が回転弁である、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１１】
前記回転弁が自己重合平弁座による回転ワイプ動作を利用している、請求項１０に記載された方法。
【請求項１２】
流体の流れを制御する弁装置であって、該弁装置が３方弁（ｌ）を含み、該３方弁が、
（ａ）第１圧力で１次流体源に接続可能な入口ポート（２）と、
（ｂ）第１と第２の出口ポート（４，７）と、
（ｃ）弁に入口ポート（２）から第１出口ポート（４）を通る流路は事実上得られるが、入口ポートから第２出口ポート（７）を通る流路は得られない第１位置と、
（ｄ）弁に入口ポートから第１及び第２出口ポート各々を通る流路が得られる中間の第２位置と、
（ｅ）弁に入口ポートから第２出口ポートを通る流路は事実上得られるが、入口ポートから第１出口ポートを通る流路は得られない第３位置とを有する形式のものにおいて、
前記弁装置が、また
（ｆ）第１出口ポートに接続された流体流第１導管（１７）を含み、該第１導管が、第１出口ポート（４）へ第２圧力で流れるように補助流体を制御する第１補助弁（１８）を備えており、また
（ｇ）第２出口ポートに接続された流体流第２導管（１９）を含み、該第２導管が、第２出口ポート（７）へ第３圧力で流れるように補助流体流を制御する第２補助弁（２０）を備えており、更に
（ｈ）３方弁と第１及び第２の補助弁とを制御する弁制御器を含んでおり、
前記弁制御器が、
（ｉ）前記３方弁を第１位置から、中間の第２位置へ、次いで第３位置へと順次に変更するようにされ、
（ｊ）３方弁の位置を第１位置から第２位置へ変更する少なくとも直前と変更中とに、第１補助弁を閉に、第２補助弁を開に維持するようにされ、
（ｋ）３方弁が中間の第２位置にある場合、第１補助弁は開かれ、第２補助弁は閉じられるようにされ、
（ｌ）３方弁の位置を中間の第２位置から第３位置へ変更中に、第２補助弁は閉に、第１補助弁は開に維持するようにされ、
（ｍ）３方弁が第３位置に変更された後、第１と第２双方の補助弁が閉じるようにされている、流体を制御する弁装置。
【請求項１３】
前記１次流体が搬送流体に連行される砥粒を含む、請求項１２に記載された弁装置。
【請求項１４】
前記１次流体が搬送液体に連行される砥粒を含む、請求項１２に記載された弁装置。
【請求項１５】
前記搬送液体が水である、請求項１４に記載された弁装置。
【請求項１６】
前記補助流体が水である、請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載された弁装置。
【請求項１７】
ノズル（６）が出口ポートの一方（４）に接続されており、これによりノズルから出る１次流体がジェットに生成される、請求項１２から請求項１６までのいずれか１項に記載された弁装置。
【請求項１８】
前記１次流体が、搬送液体に連行される砥粒を含み、前記ノズルが切削ジェットを生成するためのノズルである、請求項１７に記載された弁装置。
【請求項１９】
第２ノズル（９）が前記出口ポートの他方（７）に接続されている、請求項１７又は請求項１８に記載された弁装置。
【請求項２０】
前記３方弁が回転弁である、請求項１２から請求項１９までのいずれか１項に記載された弁装置。
【請求項２１】
前記回転弁が自己重合平弁座による回転ワイプ動作を利用する、請求項２０に記載された弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御する装置と方法とに関するものである。より詳しく言えば、本発明は、砥粒が含まれる加圧搬送流体の流れの切換え又は始動／停止の制御に関するものだが、それらに限定されるものではない。本発明の一適用例は、水等の流体中に砥粒を含ませることで生成される砥粒ジェットを制御することであり、その場合、該流体がノズルへ高圧で送られ砥粒ジェットが生成される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、流体の流れの制御、特に往々にして制御弁部品の詰まりや、不都合な摩耗や、腐食を生じさせる砥粒含有流体の流れの制御に適用される。
例えば切断、穴あけ、表面仕上げ等の機械加工の場合に、流体ジェットに砥粒を混入させて使用することは公知である。公知の一装置の場合、高圧搬送流体、例えば水が、砥粒のスラリを入れた容器内へポンプにより送入され、輪郭の明確な砥粒ジェットを生成するノズルから搬送流体と砥粒との混合物が噴射される。
【０００３】
種々の用途の場合に、ジェット又は少なくともジェットの含有砥粒の反復的なオン／オフ切換えが要求される。例えば多数の穴を順次に開ける場合、ジェット又は少なくともジェットの含有砥粒が、工作物上でノズルを位置換えする間はオフにされ、次の穴あけのさいには再びオンに切換えられる。
この操作を、高圧ポンプを単に反復的に切換えることで行うのは、実際的ではない。砥粒スラリ容器の減圧と再加圧を交互に行うには時間がかかり、このため、噴出口のところでの砥粒含有流体の停止と再始動が遅延し、ジェットの切換え回数が制限される。
【０００４】
又、流体の流れがよどむと、流動する流体中に含まれる砥粒が沈殿して、例えば導管やノズルが詰まることがある。こうした詰まりは、砥粒含有流体の容易な再始動を妨げる上に、部品を減圧し、取り外し、洗浄して詰まりを除去し、再び組み立て、再加圧する間に、往々にして過剰な非稼動時間を生じさせる。出口ノズルが詰まると、砥粒を連行するために流体が通過する圧力容器を、別のルートを介して、通常は、圧力容器に接続された弁を介して減圧せねばならない。この弁は、その場合、著しい摩耗を生じるが、これは、弁開時に弁座の前後の全圧力差にさらされたり、容器からの砥粒の微粉が弁を通過することが往々にしてあるからである。
【０００５】
更に、砥粒含有流体の制御に弁を使用することは、流体の研摩特性が弁に過度の摩耗を生じさせるものであるために難しい。従来の弁は、高圧の砥粒含有流体に対して開閉するには、あるいは又開閉操作時に弁座前後の差圧を維持するには、あまり適してはいない。
先行技術の或る２方ワイプ弁では、「主として」砥粒無含有の水ジェットをオン／オフ切換えするため、低圧でスラリが処理される。この種の弁は、摩耗しても密封性を維持し続けるように、自己重合式である。しかし、高圧の砥粒含有流体を制御する場合、弁がもう少しで閉じられるというときに損傷が急速に進むが、これは、狭くなった隙間を通って排出される高圧砥粒スラリが弁を腐食させるからだろう。
【０００６】
この最後に挙げた問題は、先行技術のＷＯ  ９９／１４０１５及びＷＯ  ０２／０８７８２７で扱われ、大きい圧力差に対処した小直径の流出口の使用や、弁の起動前に流体から相対的に砥粒が減量されるように制御されたジェットポンプの使用が説明されている。この弁は、砥粒含有流体を停止させて、噴出口を閉じ、流れを完全に止めるように設計されている。ピストンポンプにより圧縮された砥粒含有ジェットの場合、流れを停止すると、導管又はホース内に砥粒が詰まる結果になるため、流れの停止や始動は問題である。更に、この構成は、弁の出口が小直径のため、比較的多量の流量を要する場合には不適である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１実施例の目的は、先行技術に関連する諸問題の少なくとも幾つかを軽減する流体流制御装置を得ることである。
本発明の第２実施例の目的は、先行技術に関連する諸問題の少なくとも幾つかを軽減する流体流制御方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
広義では、本発明の第１の態様は、
（ａ）入口ポートと、
（ｂ）第１及び第２出口ポートと、
（ｃ）弁に、事実上、入口ポートから第１出口ポートを通る流路は開かれるが、入口ポートから第２出口ポートを通る流路は閉じられる第１位置と、
（ｄ）弁に、入口ポートから第１、第２出口ポート各々を通る各流路が開かれる中間の第２位置と、
（ｅ）弁に、事実上、入口ポートから第２出口ポートを通る流路は開かれるが、入口ポートから第１出口ポートを通る流路は閉じられる第３位置とを有する３方弁により流体の流れを制御する方法であるということができ、
前記方法が、（ｆ）から（ｌ）の順に連続的に行われる次の段階、すなわち、
（ｆ）３方弁の入口ポートを第１圧力で１次流体源に接続し、３方弁を第１位置にすることにより、１次流体が入口ポートへ流入し、３方弁をへて第１出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｇ）補助流体供給源を第２圧力で第２出口ポートに接続する段階と、
（ｈ）３方弁を中間の第２位置に移動する段階と、
（ｉ）前記第２出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止して、補助流体供給源を第３圧力で第１出口ポートに接続する段階と、
（ｊ）１次流体を入口ポートへ流入させ、３方弁をへて第２出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｋ）３方弁を第３位置に移動させることにより、１次流体が第１出口ポートから流出するのを防止する段階と、
（ｌ）前記第１出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止する段階とを含み、これらの段階の場合に、第２、第３の圧力が第１圧力より高くされ、かつ入口ポートへ流入し３方弁をへて出口ポートの少なくとも１つから噴射される１次流体の流れが、前記の諸段階の実施中に事実上連続的に維持されるようになっている。
【０００９】
第２の態様によれば、本発明による方法は、大雑把にいえば、３方弁の入口ポートへ流入する１次流体の流れを方向転換して、はじめに３方弁の第１出口ポートから放出し、方向転換して３方弁の第２出口ポートから放出し、その間、入口ポートへの前記１次流体の連続的な流入が維持されるというものであり、該方法は、（ａ）から（ｆ）の順で連続的に実施される次の段階、すなわち、
（ａ）３方弁の入口ポートを第１圧力で１次流体源に接続し、３方弁の位置を第１出口ポートが開かれ、第２出口ポートが閉じられる位置にすることで、１次流体が入口ポートへ流入し、３方弁をへて第１出口ポートから流出できるようにする段階と、
（ｂ）補助流体供給源を第２圧力で第２出口ポートに接続する段階と、
（ｃ）３方弁の位置を両出口ポートが開かれる位置に移動させ、１次流体が入口ポートに流入し、どちらの出口ポートからも流出できるようにする段階と、
（ｄ）前記第２出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止して、補助流体供給源を第３圧力で第１出口ポートに接続し、それによりはじめに入口ポートへ流入する１次流体を方向転換し、３方弁をへて、第１出口ポートから流出させる代わりに、第２出口ポートから流出させる段階と、
（ｅ）第１出口ポートを閉じることで、更に１次流体が第１出口ポートから流出するのを防止する段階と、
（ｆ）前記第１出口ポートへの前記補助流体供給源の接続を中止する段階とを含んでおり、これらの段階において、第２と第３の圧力が第１圧力より高く、かつ入口ポートへ流入する１次流体が３方弁をへて出口ポートの少なくとも１つから流出する動作が、前記の諸段階の実施中に事実上連続的に維持されるようになっている。
【００１０】
第３の態様によれば、本発明は、広くは、流体の流れを制御する弁装置ということができ、該弁装置は３方弁ｌを含み、該３方弁が、
（ａ）第１圧力で１次流体源に接続可能な入口ポート２と、
（ｂ）第１と第２の出口ポート４，７と、
（ｃ）弁に入口ポート２から第１出口ポート４を通る流路は事実上得られるが、入口ポートから第２出口ポート７を通る流路は得られない第１位置と、
（ｄ）弁に入口ポートから第１及び第２出口ポート各々を通る各流路が得られる中間の第２位置と、
（ｅ）弁に入口ポートから第２出口ポートを通る流路は事実上得られるが、入口ポートから第１出口ポートを通る流路は得られない第３位置とを有しており、
前記弁装置には、また
（ｆ）第１出口ポートに接続された第１流体流導管１７が含まれ、該第１導管が、第１出口ポート４へ第２圧力で流れる補助流体を制御する第１補助弁１８を備えており、また
（ｇ）第２出口ポートに接続された第２流体流導管１９が含まれ、該第２導管が、第２出口ポート７へ第３圧力で流れる補助流体流を制御する第２補助弁２０を備えており、更に
（ｈ）３方弁と第１及び第２の補助弁とを制御する弁制御器が含まれており、
前記弁制御器が、
（ｉ）前記３方弁を第１位置から、中間の第２位置へ、次いで第３位置へと順次に変更するようにされ、
（ｊ）３方弁の位置を第１位置から第２位置へ変更する少なくとも直前及び変更中に、第１補助弁を閉に、第２補助弁を開に維持するようにされ、
（ｋ）３方弁が中間の第２位置の場合に、第１補助弁は開に、第２補助弁は閉となるようにされ、
（ｌ）３方弁の位置を中間の第２位置から第３位置へ変更中に、第２補助弁は閉に、第１補助弁は開に維持するようにされ、
（ｍ）３方弁が第３位置に変更された後、第１と第２双方の補助弁が閉じるようにされている。
【００１１】
本発明の第１、第２、第３の態様は、次の任意の構成を含んでいる。
１次流体は、搬送流体に連行される砥粒を含むことができる。
１次流体は、搬送液体に連行される砥粒を含むことができる。
搬送液体は水にすることができる。
補助流体は水にすることができる。
ノズルは出口ポートの一方に接続して、ノズルから出る流体をジェット状にすることができる。
任意に、１次流体は搬送液体に連行される砥粒を含み、ノズルは砥粒ジェットを生成するようにすることができる。
第２ノズルは前記出口ポートの他方に接続できる。
３方弁は回転弁にすることができる。
回転弁は、自己重合式平弁座による回転ワイプ作用を利用することができる。
【００１２】
本発明の場合、更に本明細書又は添付図面に示す部品又は特徴を別様に組み合わせることもできる。特に説明されていないこれらの部品又は特徴の公知等価物も、本発明に含まれると見なされる。
以下で、本発明の一好適実施例を添付図面につき説明する。図示の実施例は単に説明目的のものであり、本発明を制限する意図のものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図を見ると、本発明が種々の形式や態様で実施できることが理解されよう。以下の一実施例及び方法に関する説明は、単に例示目的のものに過ぎない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、砥粒噴射装置の切削ノズルへの砥粒含有流体の流れ、すなわち切削流を制御する弁装置を示している。この弁装置は、入口ポート２を有する回転３方弁１を含み、入口ポート２は、流入導管３を介して高圧の１次流体源（図示せず）に接続されている。１次流体は液体又はガスだが、一好適適用例では、通常、砥粒を連行する水である。
３方弁１は、また切削流の導管５を介して切削ノズル６に接続する切削流出口ポート４と、バイパス流導管８を介してバイパスノズル９に接続するバイパス流出口ポート７とを有している。この３方弁は、制御軸１０とロータとを有し、これらにより弁座１１が回転せしめられる。弁座は、ばね１２によって弁板１３へ向かって付勢されている。該弁板は、三つのポートに対応する３つの開口を有している。すなわち、入口ポートの中央開口１４と、中央開口から周方向に間隔をおいて、半径方向外方に位置する２つの出口ポートの開口、すなわち切削流の出口開口１５とバイパス流の出口開口１６とを有している。
【００１５】
図２及び図３の軸線方向平面図で最もよく理解されるように、３方弁の制御軸１０及びロータが回転することで、弁座１１は、開口付き弁板１３上を２つの位置の間で移動することができる。
３方弁は、自己重合式平弁座によるワイプ作用を利用する高圧回転弁である。概して、この種の弁は、平弁座前後の圧力差が小さい場合にしか作業できないのだが、この問題は、弁出口がちょうど開いているときに、一時的に弁出口に背圧を与えることで解決された。これについては、更に後述する。
図１、図２、図４に示した装置の場合、３方弁が切削位置にあり、この弁位置では、弁座１１によりバイパス流の出口開口１６が閉じられる一方、１次流体が入口ポート２と切削流の出口ポート４とをへて切削ノズル６へ流れる流路が得られる。
図３と図５には、３方弁１がバイパス位置にある場合の弁装置が示され、この弁位置では、弁座１１により切削流の出口開口１５が閉じられる一方、１次流体が入口ポート２からバイパス流の出口ポート７をへて流れる流路が得られる。
【００１６】
前述の切削位置とバイパス位置とを変換する場合、３方弁は、中間位置、つまり切換え位置（図示せず）をへて移動する。中間位置では、出口ポートの開口１５，１６の双方が開かれ、１次流体が入口ポート２から出口ポート４，５の各々をへて流れる各流路、すなわち両出口ポートを切削ノズル６とバイパスノズル９の双方へ接続する流路が得られる。
図１から最もよく分かるように、切削流の導管５には、好ましくは清水である高圧補助流体の供給源（図示せず）が、加圧導管１７を介して接続されている。切削流の加圧導管１７は、加圧制御弁１８を含んでいる。またバイパス流導管８にも、好ましくは清水である高圧補助流体の供給源（図示せず）が、加圧導管１９を介して接続されているが、この供給源は、通常、加圧導管１７を介して接続される清水供給源と同じである。バイパス流の加圧導管１９は加圧制御弁２０を含んでいる。
【００１７】
更に後述するが、切削ノズルから噴射される１次流体の流れは、１次流体の流れをバイパスノズルから放出するように方向転換することで停止することができる。同じように、切削ノズルから噴射される流れは、流れを再転換することにより切削ノズルへ戻すことができる。切削ノズルから噴射される１次流体流のこの切換えは、装置を通過する１次流体の流れを停めることなく実施できる。
切削ノズルから出る流体流の切換えは、制御器（図示せず）によって制御され、該制御器は、１次流体が流れを転じて切削ノズルとバイパスノズルとの間を行き来するように、３方弁１及び２つの加圧弁１８，２０の状態を逐次に変更する。
【００１８】
弁操作の順序について、図４及び図５を参照して、更に説明する。これらの図には、捕集タンク２１の上方に配置された砥粒噴射切削装置が示されている。砥粒を含むスラリは、切削ノズル６から輪郭の明確なジェット（図示せず）として、工作物（図示せず）に向かって噴射され、切削又は穴あけの作業を行った後、使用済みスラリは捕集タンクに集められる。捕集タンク内にはバイパスノズル９が配置されることで、砥粒含有液体流が方向転換されてバイパスノズルから放出された場合、放出されたバイパス流が補修タンク内で使用済み切削液体と配合され、リサイクルされる。
図４に示した装置の場合、砥粒を連行する高圧水流が、流入導管３を介して３方弁１の入口ポート２へ給送される。加圧導管１７，１９は、双方とも高圧清水源に接続されている。加圧弁１８，２０（各加圧導管１７，１８の途中の）は双方とも閉じられている。
【００１９】
図２及び図４に見られるように、３方弁１の弁座１１がバイパス流の出口ポート７を閉じているので、砥粒を含む水はバイパスノズル６へは流れない。３方弁内には高圧の砥粒含有水が存在し、バイパス流導管８内には高圧が不在なため、圧力差が生じ、それによってバイパス流出口ポート７のところで弁板開口１６に重なり合う弁座１１の密封性が増す。砥粒含有水は、３方弁内を通り、開かれた切削流出口ポート４と切削流導管５とをへて、切削ジェットとして噴射される。この場合、バイパスノズルからは放出されない。
切削ジェットを停止する場合には、清水でバイパス流加圧導管１９を加圧するためにバイパス流の加圧弁２０が開かれ、清水がバイパスノズルから放出され、かつ３方弁のバイパス流出口ポート７に背圧が加えられ、既述の圧力差が低減される。この圧力差の低減により弁座が容易に移動可能になる。この背圧なしでは、３方弁の作動は、不可能ではないが難しくなるだろうし、可能であっても、極めて大きな力が必要となり、おそらく過剰な弁の摩耗が生じることだろう。
【００２０】
補助清水の供給圧は、流入導管３を介して３方弁に供給される砥粒含有液体の圧力より僅かに高い。一構成（図示せず）では、この補助清水と砥粒含有水用の搬送水とは、始めは同じ高圧水供給源から出ているのだが、補助清水の圧力のほうが、３方弁入口ポートでの砥粒含有水の圧力より僅かに高くなる。搬送水は、例えば、スラリ容器を経由して砥粒を連行するために、より直進的でない流路を流れねばならないことから、その水圧が、３方弁の入り口に到達する前に低下するのである。
回転３方弁の弁座１１は、その場合、双方の出口ポート間の中間位置（図示せず）へ移動し、この位置では、バイパス流出口ポート７と切削流出口ポート４の両方が開く。
【００２１】
３方弁１のバイパス流出口ポート７が開くと、加圧導管１９を介してバイパス流導管８に加えられる補助清水の僅かに高い圧力のため、清水の小逆流がバイパス流出口ポート７へ流入し、切削流出口ポート４から流出する砥粒含有水と合流する。この逆流によりバイパス流出口ポート７は、あまり多くの砥粒含有流体は流過しないために開くことができる一方、同時に、既に開いている切削流出口ポート４を通過する砥粒含有水の流れが維持され、切削ノズル６からジェットとして噴射される。
３方弁１の弁座１１が中間位置に変わると（すなわち切削流出口ポート４とバイパス流出口ポート７双方が開になると）、加圧弁２０は、開から閉に変わり、加圧弁１８が閉から開に変わる。
【００２２】
今や加圧導管１７を介して切削流導管５に加えられる補助清水のより高い圧力が、清水を切削ノズル６から噴出させ、清水の小逆流を切削流出口ポート４内へ流入させる。加圧清水がバイパス流導管８から切削流導管５へ切換えられることで、事実上、３方弁のところの清水の逆流が、バイパス流出口ポート７から切削流出口ポート４へ切換えられる。逆流のこの切換えにより、それまで切削流出口ポート４から３方弁を流出していた砥粒含有水の流れが、液圧により方向転換されて、バイパス流出口ポート７から出てバイパスノズル９をへて捕集タンク２１内へ放出される。
切削流出口ポート４内への補助清水の逆流は、バイパス流出口ポート７から流出する砥粒含有水と合流する。また、この逆流によって、あまり砥粒含有流体の流れない切削流出口ポート４を閉じることもでき（更に後述する）、他方、既に開かれているバイパス流出口ポート７を通過する砥粒含有水の流れが維持され、バイパスノズルから捕集タンク２１内へ放出される。
【００２３】
砥粒含有水流の方向転換は、砥粒を含有する１次水流の圧力より僅かに高い圧力の補助清水の逆流を選択的に加えることにより、液圧によって達せられることが理解されよう。砥粒含有流の切換えは、３方弁の出口ポートが双方とも開の間に行われるので、いずれかの弁部分が開閉を要する他の場合であれば、高圧砥粒含有流のために生じるであろうかなりの腐食又は摩耗が大幅に回避される。
また３方弁の出口ポートへ、３方弁の動作を要する時間中に補助清水により得られる背圧を作用させることにより、他の場合には回転弁の容易な操作を妨害するであろう大きな圧力差が低減される。
【００２４】
また双方の加圧弁の制御により、３方弁内の砥粒含有流体の流れが効果的に切換えられることが理解されよう。この砥粒含有流体の流れの切換えは、切削流導管とバイパス流導管への加圧補助清水流供給を切換えることで液圧により達せられる。双方の加圧弁は、補助清水の場合にのみ開閉し、したがって砥粒含有の１次流体の流れにはさらされず、またその流れによる摩耗や腐食も生じない。
ここで弁ポートを開くとか、弁開口を開くと言う場合、ポート又は開口が、全開している場合に加えて、不適当な場合を除いて、完全に閉じられていない場合、つまり一部が開いている場合も含まれるものと理解されたい。
砥粒含有流体の方向転換を完了するために３方弁１の弁座１１は、今や図３と図５に見られるように、中間位置から回転して、切削流出口ポート４が閉じられる。これによって、それ以上の切削ノズル９への砥粒含有水の流れが阻止される。砥粒含有水は、３方弁を通り、開いているバイパス流出口ポート７とバイパス流導管８とをへて、バイパスノズル９から放出される。
【００２５】
弁座１１が切削流出口ポート４を閉じた後、加圧弁１８が開から閉に変わることで、切削ノズル６から噴射されるジェットがオフへの切換えを完了し、砥粒を含有する１次流体は方向転換してバイパスノズル９から放出される。
切削ジェットの噴射を再開するには、前記手続きを単に逆にするだけでよい。より詳しく言えば、加圧弁１８を開にし、３方弁を中間位置に移動させ、加圧弁１８を閉じ、加圧弁２０を開き、３方弁の位置を移動してバイパス出口ポート７を閉じ、加圧弁２０を閉じる。
好適適用例の場合にあることだが、１次流体が液体に連行される砥粒を含む場合、液体が例えば切削ノズル又は接続導管のところで停滞したり遅い動きになると、砥粒が沈殿して、詰まりが生じることがある。こうした詰まりの恐れは、既述のように、砥粒含有流体の連続的な流れを維持することで低減される。
【００２６】
切削ノズル６が詰まると、３方弁１は既述のように動作し、切削ノズルへ通じる切削流導管５が閉じられ、砥粒含有流がバイパスノズル９へ方向転換された後、ポンプがオフに切換えられ、システムは、バイパスノズルにより自然に減圧される。
こうすることの利点は、切削ノズルが詰まっても、切削スラリの流れは完全には停止されず、減圧される前に、砥粒を３方弁１と、流入導管３と、切削流導管５とから洗い流すことができる点だが、これに対し、従来式の場合であれば、起こりがちな各ノズルの詰まりが起こった後で、切削ラインの詰まりを除去せねばならないだろう。
圧力センサを使用して、いつ切削ノズルが閉塞したかを検出し、自動式に流れの方向転換処置を起動し、砥粒含有流体をバイパスノズルへ方向変換し、その後でポンプを停止することができる。操作員は、その場合、ノズルを取り外し、詰まりを除去し、再度取り付けるだけでよい。
【００２７】
ここに説明した流れの方向転換処置は、迅速に、例えば数秒で実施できることが理解されよう。すなわち、３方弁の制御軸の回転開始前に一時的にだけ第１加圧弁が開き、加圧弁の切換えが生じる一方、３方弁のロータが２つの限界点の中間へ旋回し、第２加圧弁の最終閉弁が弁の切換えが完了した直後に生じる。
ジェットの急速オン／オフ切換えが可能な場合、高速穴あけ又は穴抜きが切削ジェットで実施できる。先行技術の砥粒噴射機械加工システムでは、砥粒含有流の停止とノズルを通るジェットの減圧とが完了してからでなければ、ノズルを次に必要な穴位置へ再位置決めできない。このため、各再位置決めには、通常、最大１分かかることがある。あるいはまた別の形式では、水ジェットが、まだ高圧でノズルを出ている状態のままで、砥粒を停めることもできよう。しかし、この別形式は、高圧水ジェットが、次の位置へ移動するさいに表面を損傷しそうにない軟質材料の機械加工にしか適さない。
【００２８】
既述のように砥粒含有流体を方向転換することにより、ノズルから噴射される全ジェットが迅速に停止される一方、砥粒含有流体の加圧と流れが維持される。本発明により、ジェット流の方向転換、ノズルの再位置決め、ジェット流の再始動が３秒未満で可能であり、これにより高速穴あけ作業を、二次的な表面損傷の恐れなしに行うことができる。
別の構成（図示せず）では、砥粒含有流体が２つ以上の切削ノズル間で切換えられる。既述のような単一の切削ノズルと単一のバイパスノズルではなく、２つ以上の切削ノズルが使用される。その場合には、砥粒含有流は、選択された切削ノズルへ切換えられる一方、残りのノズルを次の機械加工作業の準備のために、再位置決めができる。
本発明の以上の説明は好適形式を含むものである。当業者には明らかと思われる別形式及び変更態様も、特許請求の範囲に定義された本発明の枠内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】回転弁を含む切削砥粒噴射装置の一部を示す図。
【図２】図１の回転弁の弁板及び弁座を一方の位置で示す軸方向平面図。
【図３】図１及び図２の回転弁の弁板及び弁座を他方の位置で示す軸方向平面図。
【図４】切削砥粒噴射装置の部品配置を一方のモードで略示する図。
【図５】切削砥粒噴射装置の部品配置を他方のモードで略示する図。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転３方弁
２  入口ポート
３  流入導管
４  切削流出口ポート
５  切削流導管
６  切削ノズル
７  バイパス流出口ポート
８  バイパス流導管
９  バイパスノズル
１０  ３方弁制御軸
１１  弁座
１２  弁ばね
１３  弁板
１４  中央入口ポート開口
１５  切削流出口開口
１６  バイパス流出口開口
１７  切削流加圧導管
１８  加圧制御弁
１９  バイパス流加圧導管
２０  加圧制御弁
２１  捕集タンク
２２  使用済み流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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