專利名稱：破碎裝置用電極和破碎裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及破壞巖石的破碎裝置及其破碎用電極，更具體地說涉及能效率更高地破壞巖石的破碎裝置和破碎裝置用電極。
背景技術(shù)：
作為用于破壞巖石的現(xiàn)有技術(shù)的方法有例如特開平4-222794號公報中公開的方法。圖19是概略表示現(xiàn)有的破碎裝置的圖，圖21是表示圖19所示的電極前端的局部放大的示意圖。下面參照圖19～21說明用于實施在上述特開平4-222794號公報中公開的破碎方法的破碎裝置的構(gòu)造和動作。
首先參照圖19～21簡單說明現(xiàn)有的破碎裝置的構(gòu)造。脈沖電功率源106由含電容器108和開關(guān)等的電路構(gòu)成。脈沖電功率源106與電源109連接。搭載有脈動力源106的電路、包含該電路的箱體和破碎裝置的車體接地。
作為用于破壞巖石等的破壞電極的同軸電極101通過同軸電纜105與脈沖電功率源106連接。在同軸電極101的前端上配置中心電極112、通過絕緣體113定位在該中心電極112的外周側(cè)的外周電極115。中心電極112和外周電極兩者之一接地，而另一個在脈沖電功率源106的開關(guān)107閉合時導(dǎo)入存儲在電容器108中的電荷。
下面說明現(xiàn)有技術(shù)的破碎方法。在作為破壞對象的巖石等上形成用鉆頭開的下孔110。在該下孔110中注入水111等電解液，在該下孔110中插入同軸電極101。
于是電源109使電荷產(chǎn)生，將該電荷存儲在電容器108中。但電容器108的一側(cè)電極接地。
隨著在電容器108中存儲足夠的電荷后閉合開關(guān)，電荷通過同軸電纜105供給同軸電極101。于是在同軸電極101的前端因在中心電極112與外周電極115之間產(chǎn)生電位差而引起放電。這時因同軸電極101的前端附近的電解液被放電能量等離子化而產(chǎn)生壓力波。利用該壓力波破壞同軸電極101周圍的巖石等。
根據(jù)上述特開平4-222794號公報，在巖石等破碎時，按每一微秒至少100MW的比例，至少3GW的峰值的功率只是橫跨浸漬在封閉有要破碎物質(zhì)的區(qū)域的電解液中的同軸電極101的兩電極間(中心電極與外周電極115之間)，將電能供給同軸電極101。
上述的現(xiàn)有技術(shù)的破碎裝置存在以下的問題。也就是說，在通過中心電極112與外周電極115之間放電形成電弧的區(qū)域電解液變處在等離子體狀態(tài)，該區(qū)域的溫度隨著供給同軸電極101的電流值的增加而變大。也就是說，如果電流值變大，則形成有電弧的區(qū)域的溫度升高。另外眾所周知，形成有電弧的區(qū)域的溫度越高，放電電阻就越低。在此通過同軸電極101的放電消耗的能量與供給同軸電極101的電流值的平方與電阻的乘積成比例。
因此，雖然為了使通過同軸電極101的放電消耗的能量(利用破碎的能量)增加，而增加供給同軸電極101的電流值，但隨著電流值的增加放電電阻也變小。因此如果只簡單使上述電流值增加，則使通過電極101的放電消耗的能量增加足夠地大當(dāng)時曾是困難的。為此，在現(xiàn)有技術(shù)的破碎裝置中，通過使利用在碎上的能量增加進(jìn)行高效率地破碎是困難的。
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供能使利用在碎的能量變大的破碎裝置用電極和破碎裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明1的情況的破碎用電極包括沿中心軸延伸并具有外周面的中心導(dǎo)電體、配置在上述中心電導(dǎo)電體的外周面上的絕緣構(gòu)件、和包圍上述絕緣構(gòu)件配置的外周導(dǎo)電體，上述外周電導(dǎo)電體包括第一導(dǎo)電體、和與上述第一導(dǎo)電體在上述中心軸延伸的方向隔開間隔配置的第二導(dǎo)電體。
按照上述的本發(fā)明，在把電流供給破碎裝置用電極后該電流在作為中心電極的中心導(dǎo)電體與作為外周電極的外周導(dǎo)電體之間流動場合，在中心導(dǎo)電體上定位在破碎裝置用電極的端部的部分與配置在該端部側(cè)上的第一和第二導(dǎo)電體任何一個之間發(fā)生第一放電。而在第一導(dǎo)電體與第二導(dǎo)電體之間還發(fā)生第二放電，也就是說，與在現(xiàn)有技術(shù)的電極上只在端部的一個位置上引起放電的這點(diǎn)相比，本發(fā)明的電極至少在兩個位置上引起放電。由于這樣使引起放電的位的數(shù)目增加，而可以使在使電流值一定的條件下使放電電阻隨著相應(yīng)的放電位置的數(shù)目比現(xiàn)有技術(shù)的放電電阻增加。從而可以使利用在破碎上的能量確實比現(xiàn)有技術(shù)大。并且可以使破碎裝置的能力(，破碎能力)增加。通常因放電電阻比整個電路的電阻小，在多個位置的放電電阻的增加比整個電路的電阻也小，所以可以在不變更電源大小的條件下使破碎力增加。
上述本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極最好是，使中心導(dǎo)電體包括使放電發(fā)生的端部，以使第一導(dǎo)電體沿上述中心軸的延伸方向配置在上述端部側(cè)并包括在上述中心軸延伸方向的兩端部上被所述兩端部夾著的區(qū)域。第一導(dǎo)電體的兩端部最好具有相對小的直徑部分，被第一導(dǎo)電體的兩端部夾著的區(qū)域最好具有相對直徑大的部分。
在這種情況下，在位于端部的中心導(dǎo)電體與第一導(dǎo)電體之間發(fā)生第一放電，并且在第一導(dǎo)電體與第二導(dǎo)電體之間發(fā)生第二放電。也就是說，第一和第二放電夾著第一導(dǎo)電體發(fā)生。并且通過使被第一導(dǎo)電體兩端部的區(qū)域的直徑變得相對的大，可以使第一放電發(fā)生的區(qū)域和第二放電發(fā)生的區(qū)域被該相對大的直徑部分隔離開。結(jié)果可以防止第一放電與第二放電互相干擾。因為通過使第一和第二放電產(chǎn)生的電弧一體化可以防止放電部的數(shù)量減少，所以可以防止放電電阻的減少。從而可以確實使破碎裝置的能力提高。
上述第一情況下向上的破碎裝置用電極，最好在第一和第二導(dǎo)電體的至少一個上形成突起部。
在這種情況下，由于在第一和第二導(dǎo)電體上形成突起部，而可以在把電流供給電極時，使電荷集中在所述的突起部上。從而可以在形成有該突起部的部分上優(yōu)先發(fā)生放電。并且可以隨著突起部的位置變更而任意變更發(fā)生放電的區(qū)域的位置。
在上述本發(fā)明的局部上的破碎用電極1上的突起部也可以包括在第一和第二導(dǎo)電體的任何一個上形成的第一突起部、和在第一和第二導(dǎo)電體的至少一個上的與中心軸的圓周方向的第一突起部的位置不同的位置上形成的第二突起部。
在此，第一放電和第二放電在中心軸的圓周方向大致相同的位置上的場合，存在引起所謂第一和第二放電中的電弧相連(一體化)的現(xiàn)象。一旦這樣使第一和第二放電的電弧一體化，結(jié)果就變成與在破碎裝置用電極上與只發(fā)生一個放電的狀態(tài)相同的狀態(tài)，使在破碎上的能變小。
然而按照本發(fā)明的破碎裝置用電極，由于第一突起部和第二凸起部形成在中心軸的圓周方向的不同位置上，而可以使在形成有第一突起部的部分上發(fā)生的一個放電和在形成有第二突起部形成的部分上發(fā)生的另一放電在中心軸的圓周方向不同的位置上發(fā)生。因此如果例如在位于破碎裝置用電極的端部側(cè)的第一或第二導(dǎo)電體上的面對破碎裝置用電極的端部側(cè)的區(qū)域上形成第一突起部，并在第二導(dǎo)電體的面向第一導(dǎo)電體的區(qū)域上形成第二突起部，則在破碎裝置用電極的端部側(cè)發(fā)生的第一放電對應(yīng)上述第一放電，在第一導(dǎo)電體與第二導(dǎo)電體之間發(fā)生的第二放電對應(yīng)上述另一放電，結(jié)果可防止第一放電中的電弧與第二放電中的電弧相連(一體化)。從而可以防止因第一和第二放電的電弧相連而使利用在破碎上的能量變小。
另外，本發(fā)明人就破碎裝置用電極中的放電現(xiàn)象進(jìn)行實驗、研究后，獲得以下的見解。也就是說，按照本發(fā)明的破碎裝置用電極，為了通過使一個破碎裝置用電極發(fā)生多次放電使破碎利用的能量變大，而必需使多個放電獨(dú)立發(fā)生。在此，本發(fā)明人詳細(xì)觀察在破碎裝置用電子中的放電現(xiàn)象，并研究使多個放電獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)生的條件。根據(jù)本發(fā)明者的實驗，當(dāng)使破碎裝置用電極在例如第一與第二導(dǎo)電體之間發(fā)生放電時，則在放電開后立即伴隨發(fā)生的電弧比較小，但該電弧的大小隨著時間向中心軸方向有一定程度增長。而一旦電弧的大小變大到某種程度時，其后電弧的大小就幾乎不再變化。這樣大小的穩(wěn)定的電弧的端部達(dá)到在沿中心軸的方向只離開第一和第二導(dǎo)電體的端部約10mm左右長度侵入到第一和第二導(dǎo)電體上的位置。使第一和第二導(dǎo)電體的中心軸方向的長度變得足夠長，則即使在破碎上用的電源的電壓、破碎裝置用電極的形狀·材料等變化，從所述第一和第二導(dǎo)電體的端部到第一和第二導(dǎo)電體的電弧伸長的長度(電弧延伸長度)也幾乎不變化。
另外，在使第一和第二導(dǎo)電體的中心軸的方向的長度小于10mm時，電弧延伸長度最大也只能達(dá)到第一和第二導(dǎo)電體的長度，電弧不能充分地增長。因此在這樣的狀態(tài)下，通過放電消耗的能量(在破碎上用的能量)變得比電弧充分增長的場合小。
另外，如使上述的第一和第二導(dǎo)電體的中心軸方向的長度比10mm小時，則第一放電產(chǎn)生的電弧和第二放電產(chǎn)生的電弧在中心軸的圓周方向形成在附近的位置上，在此場合下，這兩個電弧容易連接。結(jié)果仍有使在破碎上利用的能量變小的問題。
根據(jù)本發(fā)明人的這樣的見解，優(yōu)選的是，使上述本發(fā)明1的情況的破碎裝置的上述第一和第二導(dǎo)電體的至少一個在中心軸延伸方向的長度大于10mm。
在該場合下，因放電的電弧可以在沿中心軸的方向充分?jǐn)U大，而可以使利用在破碎上的能量充分變大。
另外更優(yōu)選的是，使上述本發(fā)明1的情況的破碎裝置的上述第一和第二導(dǎo)電體的至少一個在中心軸延伸方向的長度大于20mm。
這時，如果使第一導(dǎo)電體的中心軸延伸方向的長度大于20mm，則即使在該第一導(dǎo)電體的兩端部發(fā)生的兩個電弧形成在中心軸的圓周方向靠近的位置上，也能使這兩個電弧以獨(dú)立的狀態(tài)充分增長。也就是說，可以確實防止第一和第二放的電弧的一體化，并且因使電弧充分增長而使利用在破碎的能量變大。
上述第一情況的破碎用電極的外周導(dǎo)電體也可以包括與第二導(dǎo)電體在中心軸的延伸方向隔開間隔地配置的至少一個其它的導(dǎo)電體。
在這種場合下，可以使第二導(dǎo)電體與其它導(dǎo)電體之間發(fā)生第三放電。并且如其它的導(dǎo)電體包括隔開間隔形成的多個導(dǎo)電體，則還可以使第四、第五放電發(fā)生。結(jié)果因為能進(jìn)一步提高放電電阻，而能使利用在破碎的能量進(jìn)一步變大。
在上述的本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極中，也可以在從由第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體組成的組中選擇的至少一個上形成突起部。
在這種場合下，在把電流供給電極時，可以使電荷集中在該突起部上，從而可以使放電優(yōu)先發(fā)生在該突起部形成的部分上。從而可以通過變更突起部的位置使發(fā)生放電的區(qū)域的位置任意變化。
在上述本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極中，突起部也可向與中心軸延伸的方向大致平行的方向突出。
在這種場合下，可以使在第一和第二導(dǎo)電體間的中心軸延伸方向的距離或在中心導(dǎo)電體與第一和第二導(dǎo)電體中之一之間的中心軸延伸的方向的距離局部地變小。從而可以使放電優(yōu)先在該突起部形成的部分上發(fā)生，因此可以通過變更突起部的位置使放電發(fā)生的區(qū)域的位置變化。
在本發(fā)明1的局部表面的破碎裝置用電極中，突起部也可以向中心軸的放射方向突出。
在這種場合下，由于能使在中心軸的放射方向中的第一或第二導(dǎo)電體的形狀通過形成突起部變成不均勻的形狀，而可以通過變更該突起部的位置使放電發(fā)生區(qū)域任意變更。
在本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極上，突起部也可以包括在從由第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體組成的組中選擇的一個上形成的第一突起部和在從由第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體組成的組中選擇的至少一個上在與中心軸的圓周方向的第一突起部的位置不同的位置上形成的第二突起部。
在這種場合下，由于第一突起部和第二突起部形成在中心軸方向不同的位置上，而可以使在第一突起部形成的部分上發(fā)生的一個放電和在第二突起部形成的部分上發(fā)生的另一放電發(fā)生在中心軸的圓周方向不同的位置上。從而可以防止一個放電的電弧與另一個放電中的電弧連接(一體化)。結(jié)果可以防止因一個放電中的電弧與另一放電中的電弧相連接而使利用在破碎上的能量變少。
本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極中，最好是使在從第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體組成的組中選擇的至少一個在中心軸延伸方向的長度大于10mm。
在這種場合下，可以使放電的電弧在長度大于10mm的第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體中的任何一個上沿中心軸的方向變得足夠地大，從而可以使利用在破碎的能量變得足夠地大。
另外更優(yōu)選的是，在本發(fā)明的情況的破碎裝置用電極中，使由第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和其它導(dǎo)電體組成的組中選擇的至少一個的在中心軸延伸方向的長度是大于20mm。
在這種場合下，如果例如使在中心軸延伸方向的第二導(dǎo)電體的長度是大于20mm，則即使在所述第一導(dǎo)電體的兩端部發(fā)生的兩個電弧形成在中心圓方向相近的位置上，也可以使這兩個電弧在第二導(dǎo)電體上以獨(dú)立狀態(tài)充分增長，并且不產(chǎn)生因一體化引起的電阻的減少。也就是說，可以防止在第二導(dǎo)電體等的兩端發(fā)生的兩個電弧一體化，并且可以通過使電弧充分增長使利用在破碎上的能量變大。
在本發(fā)明1的情況的破碎裝置用電極中的中心導(dǎo)電體也可以包括絞線電纜導(dǎo)體，絕緣構(gòu)件也可以包含撓性材料。
在此，在破碎巖石等的作業(yè)中，也有從橫向沖擊電極的情況，在這種情況下，如果是裝備通過上述那樣構(gòu)成的某種程度的柔軟性的破碎裝置用電極，則因能通過電極的變形吸收來自橫向的沖擊，而可以防止因沖擊引起電極折斷損壞這樣的事故發(fā)生。從而可以實現(xiàn)電極的長壽命化。
本發(fā)明的個別的情況的破碎裝置裝備有在上述發(fā)明1的表面上的破碎裝置用電極。
按照這樣的方案，可以容易獲得破碎能力高的破碎裝置。


圖1是用于說明在使用本發(fā)明的破碎裝置用電極及其使用破碎裝置電極的破碎裝置的實施方式1中的裝置構(gòu)成的示意圖。
圖2是表示圖1中所示的破碎裝置用電極的前端部局部放大示意圖。
圖3是表示圖1所示的破碎裝置用電極的前端部的立體放大示意圖。
圖4是圖2所示的破碎裝置用電極的剖面示意圖。
圖5是表示圖1～4中所示的破碎裝置用電極的第一變型例的局部放大示意圖。
圖6是表示圖1～4中所示的破碎裝置用電極的第二變型例的剖面示意圖。
圖7是表示本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式2的局部放大示意圖。
圖8是表示本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式3的局部放大示意圖。
圖9是表示本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式4的局部放大示意圖。
圖10是圖9所示的破碎裝置用電極的剖面示意圖。
圖11是表示圖9和圖10中所示的破碎裝置用電極的第一變型例的剖面示意圖。
圖12是表示圖9和圖10中所示的破碎裝置用電極的第二變型例的剖面示意圖。
圖13是表示圖9和圖10中所示的破碎裝置用電極的第三變型例的局部放大示意圖。
圖14是表示本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式5的立體示意圖。
圖15是表示圖14中所示的破碎裝置用電極的剖面示意圖。
圖16是表示圖14和圖15中所示的破碎裝置用電極的實施方式5的變型例的示意圖。
圖17是表示在實驗中使用的破碎裝置用電極的示意圖。
圖18是表示在實驗中發(fā)生放電狀態(tài)的示意圖。
圖19是表示現(xiàn)有技術(shù)的破碎裝置的示意圖。
圖20是表示圖19的破碎裝置的基本構(gòu)成的示意圖。
圖21是表示圖20所示的電極前端部的局部放大示意圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。另外在下面的附圖中，凡是相同或相當(dāng)?shù)牟糠稚细郊油粎⒖紭?biāo)號并不重復(fù)其說明。
下面參照圖1～4說明本發(fā)明的破碎用電極和破碎裝置的實施方式1。
參照圖1～4，本發(fā)明的破碎裝置包括同軸電極1、脈沖電功率源6、電源9和同軸電纜5。脈沖電功率源6由包括電容器8、開關(guān)等的電路組成。電源9與脈沖電功率源6連接。脈沖電功率源6的電路接地。作為破碎裝置用電極的同軸電極1通過同軸電纜5與脈沖電功率源6連接。同軸電極1包括作為隨后沿中心軸延伸的中心導(dǎo)電體的中心電極12、作為配置在該中心電極12的外周面上的絕緣構(gòu)件的絕緣體13、和作為配置在絕緣體13的外周面上的外周導(dǎo)電體的外周電極15。同軸電極1插入在形成在巖石等破碎對象2上的下孔10的內(nèi)部。在下孔10的內(nèi)部配置作為電解液的水11。中心電極12的端部在同軸電極1的前端部16上突出。外周電極15包括作為位于前端部16側(cè)的第一導(dǎo)電體的外周電極部分14a、在作為與該外周電極部分14a在中心軸延伸的方向隔開間隔配置的第二導(dǎo)電體的外周電極部分14b。
在脈沖電功率源6的開關(guān)7閉合時存儲在電容器8中的電荷導(dǎo)入同軸電極1中時，在中心電極12的端部與外周電極部分14a之間發(fā)生第一放電，形成電弧20。并且在外周電極部分14a與外周電極部分14b之間也發(fā)生放電，另外形成一電弧20。
如果這樣做，在把電流供給作為破碎裝置用電極的同軸電極1后，該電流在中心電極與外周電極15之間流過的場合，如上所述那樣形成兩個電弧20。也就是說與在現(xiàn)有技術(shù)中的同軸電極上只在一端部的一個位置引起放電的情況相比，本發(fā)明的同軸電極1至少在兩個位置上發(fā)生放電。通過這樣使引起放電的位置數(shù)目增加可以在使電流值變成一定的場合下，使放電電阻比現(xiàn)有技術(shù)的電阻增加。如已描述那樣，由于通過放電消耗的能量與供給同軸電極1的電流值的平方與放電電阻的乘積成比例，而使通過放電消耗的能量(即在破碎上利用的能量)確實比現(xiàn)有技術(shù)的大。從而可以實現(xiàn)作為能使增大破碎能力的破碎裝置電極的同軸電極1及其破碎裝置。
下面參照圖5說明圖1～4中所示的破碎裝置用電極的第一變型例。
參照圖5，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基板包括與圖1～4中所示的同軸電極同樣的構(gòu)造，但在圖5中所示的同樣電極中，外周電極15包括三個外周電極部分14a～14c。外周電極部分14a～14c分別隔開間隔配置。在這種場合下，既可以獲得與圖1～4所示的同軸電極同樣的效果，又可以使放電發(fā)生在中心電極12的端部與外周電極部分14a之間、外周電極部分14a與外周電極14b之間和外周電極部分14b與外周電極部分14c之間這三個位置上。因為可以使放電電阻更加提高，而可以進(jìn)一步增加通過放電放出的能量，結(jié)果可以進(jìn)一步提高破碎裝置的能力。
另外，也可以在進(jìn)一步增加外周電極部數(shù)目的同時，增加發(fā)生放電的位置的數(shù)目。這時，使破碎裝置的能力進(jìn)一步提高。
下面參照圖6說明圖1～4所示的破碎裝置用電極的第二變型例。
參照圖6，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖1～4所示的同軸電極相同的構(gòu)造。但用撓性的絞合電纜導(dǎo)體17作為中心電極。并且用橡膠系絕緣體和氨基甲酸乙酯等具有撓性的絕緣體18作為絕緣體。
在巖石等破碎作業(yè)中，如上述的本發(fā)明在同軸電極1的中心軸方向的多個位置發(fā)生放電時，存在也從橫方向向同軸電極1施加沖擊的場合，如果用上述那樣的具有某種程度柔性的同軸1，則可以通過同軸電極1的變形吸收來自橫向的沖擊。因此可以防止因該沖擊引起同軸電極1的折斷這樣的事故發(fā)生，從而可以實現(xiàn)同軸電極1的長壽命化。
(實施方式2)下面參照圖7說明本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式2。
參照圖7，作為破碎裝置用電極1基本上具有與圖1～4所示的同軸電極相同的構(gòu)造，但在外周電極部分14a的中央部形成向外周方向突出并向圓周方向延伸的徑向凸部19。
這時，如已描述那樣，在位于同軸電極1的端部上的中心電極12的部分與作為第一導(dǎo)電體的外周電極部分14a之間發(fā)生第一放電(電弧20)，并且在外周電極部分14a與作為第二導(dǎo)電體的外周電極14b之間發(fā)生放電(電弧20)。也就是說，兩個電弧20夾著外周電極部分14a發(fā)生。于是由于使被中心軸的延伸方向的兩端部夾著的區(qū)域的直徑在外周電極部分14a上相對變大地形成徑向凸部19，而可以通過該徑方向凸部19隔離第一放電發(fā)生的區(qū)域和第二放電發(fā)生的區(qū)域。結(jié)果可以防止第一和第二放電產(chǎn)生的電弧20一體化。結(jié)果因能防止放電部的數(shù)目減少，而能防止放電電阻的減少。從而能使破碎裝置的能力確實提高。
(實施方式3)下面參照圖8，說明本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式3。
參照圖8，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖1～4所示的同軸電極相同的構(gòu)造，在外周電極部分14b上形成向作為與中心電極12的中心軸延伸的方向幾乎平行的方向突出的突出部的凸部21。
在這時，因在外周電極部分14b上形成作為突起部的凸部21，而在向同軸電極1供給電流時，使外周電極部分14a與外周電極部分14b之間的距離在局部位置上變小，可以使電荷集中在該凸部21上。從而可以使放電優(yōu)先發(fā)生在形成有該凸部21的部分上。從而可以通過變更凸部21的位置而任意變更放電發(fā)生的區(qū)域的位置。
另外，凸部21既可以形成在外周電極部分14a上，又可以形成在外周電極部分14a、14b的兩者上。并且，凸部21也可以形成在圓周方向的多個位置上。另外凸部21的形狀如果是能使外周電極部分14a、14b之間距離在局部位置變小的形狀，則也可以是圖示那樣的三角形狀的以外的形狀。
另外，在外周電極部分14a上也可以在同軸電極1的端側(cè)(中心電極12露出的側(cè))上形成凸部。在這種場合下，可以通過變更該凸部的位置，變更在中心電極12與外周電極部分14a之間放電發(fā)生的位置。并且即使在中心電極12的端部形成凸部，也能獲得同樣的效果。
(實施方式4)下面參照圖9和10說明本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式4。
參照圖9和10，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖1～4所示的同軸電極相同的構(gòu)造，但在外周電極部分14a、14b上分別設(shè)置向中心電極12的中心軸的放射方向凸出的突出部22a、22b。
在由導(dǎo)電體組成的突出部22a、22b上如圖10所示那樣分別形成螺紋孔25a、25b。并且在外周電極部分14a、14b設(shè)置有突起部22a、22b的部分上分別形成螺紋孔24a、24b。通過把己插入在螺紋孔25a中的螺釘23插入在外周電極部分14a的螺紋孔24a中后固定，使突起部22a固定在外周電極部分14a上。并且通過把已插入在螺紋孔25b中的螺釘23b插入在外周電極部分14b的螺紋孔24b中后固定，使突起部22b固定在外周電極部分14b上。
在這時，因為通過形成突起部22a、22b能使在中心軸的放射方向的外周電極部分14a、14b的形狀制成非圓形，所以可以通過變更該突起22a、22b的位置，任意變更放電發(fā)生的區(qū)域(電弧形成的區(qū)域的區(qū)域)的位置。
下面參照圖11，說明圖9和圖10所示的破碎裝置用電極的第一變型例。另外，圖11與圖10相對應(yīng)。
參照圖11，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖9和圖19所示的同軸電極1相同的構(gòu)造。然而在外周電極部分14a、14b上設(shè)置的突起部22a、22b的端部26a、26b分別從外周電極部分14a、14b的側(cè)壁27a、27b突出(也就是說使突起部22a、22b的端部26a、26b的側(cè)壁間距離比外周電極部分14a、14b的側(cè)壁27a、27b間的距離變小)地設(shè)置。
如果這樣做，除了獲得圖9和圖10所示的同軸電極產(chǎn)生的效果外，還同時可以獲得圖8所示的同軸電極產(chǎn)生的效果。
下面參照圖12，說明圖9和圖10所示的破碎裝置用電極的第二變型例。另外，圖12與圖10相對應(yīng)。
參照圖12，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖9和圖10所示的同軸電極1相同的構(gòu)造。但突起部28a、28b分別與外周電極部分14a、14b形成一體。在這種情況下，可以獲得與圖9和圖10所示的同軸電極相同的效果。
下面參照圖13說明圖9和圖10所示的破碎裝置用電極的第三變型例。另外圖13與圖9相對應(yīng)。
參照圖13，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖9和圖10所示的同軸電極1相同的構(gòu)造。但在圖13所示的同軸電極1中，在外周電極部分14a的兩端部和外周電極部分14b的兩者之上形成凸部21a～21c，以使突起部21a～21c與中心電極12的中心軸延伸的方向大致平行的方向突出。該突部21a～21c分別由與構(gòu)成外周電極部分14a、14b的材料相同的材料構(gòu)成。而凸部21b、21c形成在與中心電極12的中心軸的圓周方向的凸部21a的位置不同的位置上。因此，在向同軸供給電流時，中心電極12與外周電極部分14之間的發(fā)電(第一放電)在中心電極12與突部21a之間的區(qū)域發(fā)生。另外，外周電極部分14a與外周電極部分14b之間的放電(第二放電)在凸部21b、21c之間的區(qū)域發(fā)生。因此使第一放電和第二放電發(fā)生在朝中心軸的方向不同的區(qū)域上。
如果這樣做，則可以防止第一放電中的電弧與第二放電中的電弧連接。從而可以防止因第一和第二放電的電弧連接而引起利用在破碎上的能量減少。
(實施方式5)下面參照圖14和圖15說明本發(fā)明的破碎裝置用電極的實施方式5。
參照圖14和15，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖1～4所示的同軸電極相同構(gòu)造。但在圖14和圖15所示的同軸電極1中，外周電極15包含四個外周電極部分14a～14d。外周電極部分14a～14b彼此隔開間隔配置。設(shè)外周電極14a～14c的中心軸方向的寬度分別為寬度L1～L3。設(shè)外周電極14a、14b間的間隔為距離W1，設(shè)外周電極14b、14c間的間隔為距離W2，設(shè)外周電極14c、14d間的間隔為距離W3。這時，可以獲得與圖4所示的同軸電極相同的效果的同時，可以使放電發(fā)生在中心電極12的端部與外周電極部分14a之間、外周電極部分14a與外周電極部分14b之間、外周電極部分14b與外周電極部分14c之間、外周電極部分14c與外周電極部分14d之間這四個位置發(fā)生放電。因為可以進(jìn)一步提高放電電阻，所以可以使由放電放出的能量更大。結(jié)果可以進(jìn)一步提高破碎裝置的能力。
下面參照圖16說明破碎裝置用電極的實施方式5的變型例。
參照圖16，作為破碎裝置用電極的同軸電極1基本上具有與圖15所示的同軸電極1相同的構(gòu)造，但在圖16所示的同軸電極1中，在外周電極部分14a～14c上分別形成凸部21a～21d。凸部21a～21d向與中心電極13的中心軸延伸的方向平行的方向突出地形成。突部21a～21d形成在中心電極12的中心軸的方向互相不同的位置上。
在中心電極12的前端部與外周電極部分14a之間發(fā)生的放電(第一放電)發(fā)生在凸部21a與中心電極12之間的區(qū)域。外周電極部分14a與外周電極部分14b之間發(fā)生的放電(第二放電)發(fā)生在凸部21b與外周電極部分14b之間的區(qū)域上。在外周電極部分14c與外周電極部分14d之間發(fā)生的放電(第三放電)發(fā)生在凸部21c與外周電極14c之間的區(qū)域。在外周電極部分14c與外周電極部分14d之間發(fā)生的放電(第四放電)發(fā)生在凸部21與外周電極14d之間區(qū)域。
如上所述，因為通過形成作為突起部的凸部21a～21d可以使電荷集中在所述的凸部21a～21d上，所以可以在所述凸部形成的部分的附近分別發(fā)生第一～第四放電。從而可以通過變更凸部21a～21d的位置，任意變更第一～第四放電發(fā)生的位置。
另外，通過如圖16所示那樣配置凸部21a～21d，可以防止在同軸電極發(fā)生的第一～第四放電形成在中心電極12的中心軸的方向不同的位置上。從而可以確實防止相鄰放電的電弧之間連接。
另外，在圖16中，凸部21a～21d向與中心電極12的中心軸延伸的方向幾乎平行的方向地形成，也可以如圖9～12所示那樣使凸部21a～21d向中心軸的放射方向突出地形成。在這種場合也能獲得與圖16所示的同軸電極同樣的效果。
另外，本發(fā)明的實施方式1～5中的外周電極14a～14d的寬度(中心電極12的中心軸延伸的方向上的長度最好大于10mm)，如果這樣做，可以對外周電極14a～14d的寬度沒有限制，使伴隨放電形成的電弧增長到足夠地大，從而可以使利用在破碎上的能量增加。
另外，本發(fā)明實施方式1～5中的外部電極14a～14d的寬度也可以大于20mm，如果這樣做，則即使在中心電極12的中心軸的圓周方向附近兩個位置上發(fā)生兩個相鄰的放電的場合下，也能確實防止這兩個放電引起的電弧連接。
本發(fā)明人為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，而曾經(jīng)用本發(fā)明的破碎裝置用電極進(jìn)行放電實驗。下面參照圖17和18說明本發(fā)明的實驗。
參照圖17，作為本發(fā)明人準(zhǔn)備的破碎用電極的同軸電極1基本上具有與本發(fā)明的實施方式5的破碎裝置用電極同樣的構(gòu)造。也就是說，同軸電極1包括中心電極12、配置在該中心電極12的外周面上的絕緣體13、配置在該絕緣體13的外周面上的外周電極部分14a～14d。中心電極12沿中心軸延伸并由銅構(gòu)成。中心電極12的直徑是20mm。絕緣體13由FRP(FiberReinforced Plastics)構(gòu)成，其厚度是10mm。構(gòu)成外周電極15的外周電極部分14a～14d由銅構(gòu)成，其厚度是5mm。因此同軸電極1的外徑為50mm。外周電極部分14a～14c的寬L為27mm，設(shè)外周電極14a～14d之間距離W為10mm。在使靜電電容2mF的電容器充電到15KV后，用回路電感為3μH的電纜將所述電容器與上述同軸電極連接起來，使在同軸電極1上發(fā)生放電。
如圖18所示那樣，在放電開始后，立即在外周電極14a～14d之間發(fā)生尺寸比較小的電弧20a。隨著時間的經(jīng)過電弧的尺寸逐漸變大，最后形成尺寸比較大的電弧20b。在變成足夠大(增長后的)電弧20b中觀察到沿中心電極12的中心軸的方向上的電弧20b的端部從外周電極部分14a～14d的端部只伸長到長度LA的內(nèi)側(cè)，長度LA的值約為10mm左右。
即使在使電容器的充電電壓在6～15KV的范圍內(nèi)變化的場合下，電弧形狀狀態(tài)幾乎不變化，長度LA的值幾乎是10mm，并且即使使外周電極14a～14d之間距離W變化的場合下，所述長度LA也幾乎不變化。
因此顯然，如果外周電極14a～14d的寬度L大于10mm，則可以在放電時充分增長后的大電弧(另外，由于在使外周電極14a～14d的寬度L小于10mm時電弧不能充分增長，結(jié)果使利用在破碎上的能量變小。另外，隨著相鄰的電弧的位置的不同，在相鄰的電弧之間(例如外周電極14a、14b之間發(fā)生的電弧與外周電極14b、14c之間發(fā)生的電弧)連接這樣的現(xiàn)象可能發(fā)生。在這種場合下仍認(rèn)為使利用在破碎上的能量變小。)另外，在同軸電極1中，也可以如圖16所示那樣，在中心電極12的中心軸的圓周方向互相不同的位置上外周電極14a～14d上形成凸部分21a～21d。如果這樣做，可以使電弧發(fā)生在中心電極12的圓周方向不同的位置上。因此即使是外周電極14a～14c的寬度L是10mm左右的場合下，也能確實防止相鄰的電弧20b之間連接。
另外，如上述的在實驗中用的同軸電極1，如設(shè)外周電極14a～14d的寬度L為大于20mm的長度，則即使例如相鄰的電弧20b形成在中心電極12的中心軸方向的附近位置上，也能確實防止電弧20b之間連接。
另外，上述公開的實施方式和實施例在所有的點(diǎn)是例示性的，不應(yīng)認(rèn)為是限定性的，本發(fā)明的范圍不是由上述的實施方式和實施例而是由權(quán)利要求書的范圍來限定，并打算包括在與權(quán)利要求書的范圍等的含意和范圍內(nèi)的一切變更的方案。
如上所述，按照本發(fā)明，因為能用一個破碎裝置用電極使放電發(fā)生在多個位置上，所以能使利用在破碎上的能量增加。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的破碎裝置用電極可以適用于巖石，盤石等的破碎，還可以適用于所謂混凝土的構(gòu)造物的破碎。
權(quán)利要求
1.一種破碎裝置用電極(1)，包括沿中心軸延伸并具有外周面的中心導(dǎo)電體(12、17)、配置在上述中心導(dǎo)電體(12、17)的外周面上的絕緣構(gòu)件(13、18)、和包圍上述絕緣構(gòu)件(13、18)配置的外周導(dǎo)電體(15)，其特征在于上述第一導(dǎo)電體(15)包括第一導(dǎo)電體(14a)、和與上述第一導(dǎo)電體(14a)在上述中心軸延伸的方向隔開間隔配置的第二導(dǎo)電體(14b)。
2.如權(quán)利要求1所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述中心導(dǎo)電體(12、17)包括使放電發(fā)生的端部；上述第一導(dǎo)電體(14a)沿上述中心軸的延伸的方向配置在上述端部側(cè)并包括在上述中心軸延伸方向的兩端部、和被所述兩端部夾著的區(qū)域；上述第一導(dǎo)電體的兩端部具有相對小的直徑部分；被所述第一導(dǎo)電體的所述兩端部夾著的區(qū)域具有相對大的直徑部分(19)。
3.如權(quán)利要求1所述的破碎用電極(1)，其特征在于在上述第一和第二導(dǎo)電體(14a、14b)中至少一個上形成突起部(21、21a～21c、22a、22b、28a和28b)。
4.如權(quán)利要求3所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述突起部(21、21a～21c、22a、22b)向與上述中心軸延伸的方向大致平行的方向突出。
5.如權(quán)利要求3所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述突起部(22a、22b、28a、28b)向上述中心軸的放射方向突出。
6.如權(quán)利要求3所述的破碎用電極(1)，其特征在于，包括形成在上述第一和第二導(dǎo)電體(14a、14b)中的任何一個上的第一突起部(21a)、和在上述第一和第二導(dǎo)電體(14a、14b)中的至少一個上形成在與上述第一突起部(21a)的位置不同的位置上的第二突起部(21b、21c)。
7.如權(quán)利要求1所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述第一和第二導(dǎo)電體(14a、14b)中的至少之一在上述中心軸延伸的方向的長度是大于10mm。
8.如權(quán)利要求1所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述外周導(dǎo)電體(15)包含與上述第二導(dǎo)電體(14b)在上述中心軸延伸的方向隔開間隔配置的至少一個其它導(dǎo)電體(14c、14d)。
9.如權(quán)利要求8所述的破碎用電極(1)，其特征在于在從由上述第一導(dǎo)電體(14a)、上述第二導(dǎo)電體和上述其它的導(dǎo)電體(14c、14d)組成的組中選擇的至少一個上形成突起部(21a～21d)。
10.如權(quán)利要求9所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述突起部(21a～21d)向與上述中心軸延伸的方向大致平行的方向突出。
11.如權(quán)利要求9所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述突起部向與上述中心軸的放射方向突出。
12.如權(quán)利要求9所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述突起部(21a～21d)包括在從由上述第一導(dǎo)電體(14a)、第二導(dǎo)電體(14b)和其它導(dǎo)電體(14c、14d)組成的組中選擇的一個上形成的第一突起部(21a)、和在從上述第一導(dǎo)電體(14a)、第二導(dǎo)電體(14b)和其它導(dǎo)電體(14c、14d)組成的組中選擇的至少一個上的在與上述中心軸方向的上述第一突起部(21a)的位置不同的位置上形成的第二突起部(21b～21d)。
13.如權(quán)利要求8所述的破碎用電極(1)，其特征在于從上述第一導(dǎo)電體(14a)、第二導(dǎo)電體(14b)和其它導(dǎo)電體(14c、14d)組成的群中選擇的至少一個在上述中心軸延伸的方向的長度是大于10mm。
14.如權(quán)利要求1所述的破碎用電極(1)，其特征在于上述中心導(dǎo)電體(17)包含絞合電纜導(dǎo)體，上述絕緣構(gòu)件(18)含撓性的材料。
15.一種裝備有如權(quán)利要求1所述的粉碎裝置用電極(1)的破碎裝置。
全文摘要
提供一種能使在破碎中利用的能量變大的破碎裝置用電極和破碎裝置，破碎裝置用電極(1)包括沿中心軸延伸并具有外周面的中心導(dǎo)電體(12)、配置在中心導(dǎo)電體(12)的外周面上的絕緣構(gòu)件(13)、和包圍絕緣構(gòu)件(13)配置的外周導(dǎo)電體(15)；外周導(dǎo)電體(15)包括第一導(dǎo)電體(14a)、和在與該第一導(dǎo)電體(14a)沿中心軸延伸的方向隔開間隔配置的第二導(dǎo)電體(14b)。
文檔編號E21C37/18GK1461239SQ02801114
公開日2003年12月10日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者岡崎徹, 浦野幸治 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社