JP2001300361A - Cavitation nozzle - Google Patents

Cavitation nozzle

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JP2001300361A
JP2001300361A JP2000126820A JP2000126820A JP2001300361A JP 2001300361 A JP2001300361 A JP 2001300361A JP 2000126820 A JP2000126820 A JP 2000126820A JP 2000126820 A JP2000126820 A JP 2000126820A JP 2001300361 A JP2001300361 A JP 2001300361A
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JP
Japan
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cavitation
cavitator
nozzle
ejection hole
jet
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JP2000126820A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Sato
一教 佐藤
Tadaaki Mizoguchi
忠昭 溝口
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and effective cavitator. SOLUTION: This cavitation nozzle 101 is provided with a feed passage 103 for a high-pressure liquid 102 (high-pressure water), a nozzle 105 bored in the tip in the flow direction of the high-pressure liquid 102, an expanding cavity 106 furnished in succession to the tip face of the nozzle 105 and the cavitator 108 to cavitate the high-pressure liquid 102 jetted into an ambient liquid 409 from the nozzle 105, The cavitator 108 is composed of a conical body 109a with the diameter gradually increasing in the flow direction (in the direction of the arrow) of the high-pressure liquid 102 and a flange-shaped protrusion 109 provided circumferentially at the tip face of the conical body 109a and mounted on the center axis in the cavity 106.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄などに利用す
るキャビテーション・ジェットの生成に係り、特にキャ
ビテーションを促進するキャビテーションノズルに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the generation of a cavitation jet used for cleaning or the like, and more particularly to a cavitation nozzle for promoting cavitation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のノズルにおいては、水中において
水中に設置したノズルより高速でウォータージェットを
吹き出すと、この水中ウォータージェットにより激しい
キャビテーションが発生する。このような水中ウォータ
ージェットは、キャビテーション・ジェット(Cavitati
on jet)と呼ばれる。気相中における通常のウォーター
ジェットであれば、ジェットが衝突する際の最大衝撃圧
力は、原理的にノズルにおけるジェットの噴射圧力を超
えることがない。したがって、気相中のウォータージェ
ットの威力を高めようとすれば、高圧ポンプの吐出圧力
を高めねばならず、エネルギーコスト的なメリットが消
滅する。一方、キャビテーション・ジェットの場合は、
ジェットの衝突圧力に加えて、気泡崩壊時に生じる衝撃
圧力を活用することができる。この衝撃圧力は200MPa
(およそ200Kgf/cm2)を超えるものであって、ノズルに
おけるウォータージェットの噴射圧力の数倍にも達す
る。
2. Description of the Related Art In a conventional nozzle, when a water jet is blown out in water at a higher speed than a nozzle installed in water, severe cavitation is generated by the water jet. Such underwater water jets are known as cavitation jets.
on jet). In the case of a normal water jet in the gas phase, the maximum impact pressure when the jet collides does not in principle exceed the jet pressure of the jet at the nozzle. Therefore, in order to increase the power of the water jet in the gas phase, the discharge pressure of the high-pressure pump must be increased, and the merit in terms of energy cost disappears. On the other hand, for cavitation jets,
In addition to the jet impingement pressure, the impact pressure generated during bubble collapse can be utilized. This impact pressure is 200MPa
(Approximately 200 kgf / cm 2 ), and reaches several times the injection pressure of the water jet at the nozzle.

【0003】このような特徴を有するキャビテーション
・ジェットは、様々な分野の洗浄に最適であり、キャビ
テーションの衝撃圧力とジェット水量の洗い流しの相乗
作用で洗浄効果が高まる。洗浄装置に対する要求は幅広
いが、洗浄効果が大きい、特殊な洗剤を使わなくて
済む、できるだけ少ない水量で済ませる(排水量も少
ない)、短時間で作業を終わらせられる及びエネル
ギコストが低いなどが主要な要求である。キャビテーシ
ョン・ジェットを用いる洗浄でも、洗浄能力を高めよう
としてウォータージェットの噴射圧力を高めればキャビ
テーションも激しくなるが、エネルギーコストを考慮し
た場合にメリットが出にくい。エネルギーコストに影響
が及ぶことなくキャビテーションを促進する手段があれ
ば大変に有効である。いわゆるキャビテータ(キャビテ
ーション促進体)を設けた特殊なノズル構造である。
The cavitation jet having such characteristics is most suitable for cleaning in various fields, and the cleaning effect is enhanced by the synergistic effect of the cavitation impact pressure and the flushing of the jet water amount. Although there are a wide range of requirements for cleaning equipment, there are major demands such as high cleaning effect, elimination of special detergents, use of as little water as possible (low drainage), completion of work in a short time, and low energy cost. It is a request. Even in the case of cleaning using a cavitation jet, if the jet pressure of the water jet is increased in order to increase the cleaning performance, cavitation will increase. However, there is little advantage in considering energy costs. Any means of promoting cavitation without affecting energy costs would be very effective. This is a special nozzle structure provided with a so-called cavitation (cavitation promoting body).

【0004】図10及び図11に示すノズルは従来技術の例
であり、キャビテーション・ジェットにおけるキャビテ
ーションを促進するためのキャビテータ的な機能を有す
るタイプである。図10に示すノズル1では、噴出孔8の出
口端面に釣り鐘型拡大空洞部3を連設している。この釣
り鐘型拡大空洞部3のキャビテーション・ジェットに
は、ジェットの周囲に生じる循環渦に起因する圧力変動
が作用し、また周囲水中の気泡核(Cavitation nucle
i)が供給される。一方、図11に示すノズル9は、噴出孔
8内に円柱体のキャビテー11を挿入し、円柱体の先端で
生じる渦をキャビテーション・ジェット中に供給させよ
うとするタイプである。このノズルでは、噴出孔の出口
に円錐型の拡大空洞部を設けている。以上のノズルでも
キャビテーションは促進されるものの、十分とはいえな
い。例えば、低い噴射圧力のウォータージェットによ
り、威力十分でパワフルなキャビテーションを作り出す
という要求には、これらのノズルでは応えられない。
The nozzles shown in FIGS. 10 and 11 are examples of the prior art, and are of a type having a cavitation-like function for promoting cavitation in a cavitation jet. In the nozzle 1 shown in FIG. 10, a bell-shaped enlarged cavity 3 is continuously provided on the outlet end face of the ejection hole 8. The cavitation jet in the bell-shaped enlarged cavity 3 is affected by pressure fluctuations caused by a circulating vortex generated around the jet, and the cavitation nucleus in the surrounding water (Cavitation nucleus)
i) is supplied. On the other hand, the nozzle 9 shown in FIG.
In this type, a cavitation 11 of a cylindrical body is inserted into 8, and vortices generated at the tip of the cylindrical body are supplied into the cavitation jet. In this nozzle, a conical enlarged cavity is provided at the outlet of the ejection hole. Even with the above nozzles, cavitation is promoted, but not enough. For example, these nozzles cannot meet the demands of creating powerful and powerful cavitation with low jet pressure water jets.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のノズルあって
は、噴出孔の出口端面に延設した拡大空洞部内のキャビ
テーション・ジェットには、ジェットの周囲に生じる循
環渦に起因する圧力変動が作用し、また周囲水中の気泡
核が供給される。一方、他のノズルは噴出孔内に円柱体
を挿入し、円柱体の先端で生じる渦をキャビテーション
・ジェット中に供給させようとするタイプである。この
ノズルでは、噴出孔の出口に円錐型の拡大空洞部を設け
ている。以上のノズルでもキャビテーションは促進され
るものの、十分とはいえない。例えば、低い噴射圧力の
ウォータージェットにより、威力十分でパワフルなキャ
ビテーションを作り出すという要求には、これらのノズ
ルでは応えられないという問題点がある。
In a conventional nozzle, a pressure fluctuation caused by a circulating vortex generated around a jet acts on a cavitation jet in an enlarged cavity extending from an outlet end face of an ejection hole. , And also bubble nuclei in the surrounding water. On the other hand, the other nozzles are of a type in which a cylindrical body is inserted into the ejection hole, and a vortex generated at the tip of the cylindrical body is supplied into the cavitation jet. In this nozzle, a conical enlarged cavity is provided at the outlet of the ejection hole. Even with the above nozzles, cavitation is promoted, but not enough. For example, there is a problem that these nozzles cannot respond to a demand for producing a powerful and powerful cavitation by a water jet having a low injection pressure.

【0006】本発明の課題は、新規で有効なキャビテー
タを備えるキャビテーションノズルを提供することにあ
る。
[0006] It is an object of the present invention to provide a cavitation nozzle with a new and effective cavitator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係るキャビテーションノズルは、高圧液体
の供給流路と、高圧液体の流れ方向の先端に穿設された
噴出孔と、噴出孔の先端に連設された拡大空洞部と、噴
出孔より周囲液中に噴出した高圧液体をキャビテーショ
ンさせるキャビテータとを備えたキャビテーションノズ
ルにおいて、キャビテータは、流れ方向へ向けて径を拡
大する円錐体と、円錐体の先端面に周設されたフランジ
状突起体とを備え、拡大空洞部内の中心軸上に挿着され
るものである構成とする。
In order to achieve the above object, a cavitation nozzle according to the present invention comprises: a supply passage for a high-pressure liquid; an ejection hole formed at a tip end in a flow direction of the high-pressure liquid; In a cavitation nozzle provided with an enlarged cavity portion continuously provided at the tip of the hole and a cavitator for cavitation of high-pressure liquid ejected into the surrounding liquid from the ejection hole, the cavitator has a cone whose diameter increases in the flow direction. And a flange-shaped projection provided around the distal end surface of the cone, and inserted on the central axis in the enlarged cavity.

【0008】そして、キャビテータは、円錐体の後端を
棒状体の先端に固着されてなり、棒状体を噴出孔に挿通
させることにより拡大空洞部内に挿着されるものである
構成、棒状体を噴出孔内に出入可能に挿通され、棒状体
の出入移動により拡大空洞部内に位置決めされるもので
ある構成又はフランジ状突起の径を拡大空洞部の先端径
の0.1倍以上0.45未満の範囲内に形成される構成でもよ
い。
The cavitator has a structure in which the rear end of the conical body is fixed to the tip of the rod-shaped body, and the rod-shaped body is inserted into the enlarged cavity by passing the rod-shaped body through the ejection hole. It is inserted so that it can enter and exit the ejection hole, and is configured to be positioned in the enlarged cavity by the movement of the rod-shaped body, or the diameter of the flange-shaped projection is set within a range of 0.1 times or more and less than 0.45 of the tip diameter of the enlarged cavity. A configuration may be used.

【0009】すなわち、噴出孔の先端面に連設した拡大
空洞部内に、流れ方向に向けて径を拡大するほぼ円錐体
と、円錐体の先端に周設したフランジ状突起体とをキャ
ビテータとして設ける。この円錐体のキャビテータは、
噴出孔内を通すロッド(棒状体)の先端に設けられると
もに、ロッドの操作によって、突き出したりあるいは引
込めたりと、拡大空洞部内で位置を変えられるようにす
る。噴出孔内にはロッドが挿通しているため、噴出孔に
は環状形の隙間がある。円錐体のキャビテータの最大径
(先端のフランジ状突起体の径)は、拡大空洞部の最大
径(出口端の径)の0.1倍以上0.45倍未満の範囲内より
選定するようにすることにより、本発明の課題が達成さ
れる。
That is, a substantially conical body whose diameter is increased in the flow direction and a flange-like projection provided around the distal end of the conical body are provided as cavitators in an enlarged cavity portion connected to the front end surface of the ejection hole. . The cavitator of this cone is
It is provided at the tip of a rod (rod-like body) passing through the ejection hole, and can be moved or protruded or retracted by operating the rod to change its position in the enlarged cavity. Since the rod is inserted into the ejection hole, the ejection hole has an annular gap. By selecting the maximum diameter of the conical cavitator (diameter of the flange-shaped protrusion at the tip) from the range of 0.1 to 0.45 times the maximum diameter of the enlarged cavity (diameter of the outlet end) The object of the present invention is achieved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1を参
照しながら説明する。図1に示すように、高圧液体(高
圧水)102の供給流路103と、高圧液体102の流れ方向の
先端に穿設された噴出孔105と、噴出孔105の先端面に連
設された拡大空洞部106と、噴出孔105より周囲液409中
に噴出して高圧液体102をキャビテーションさせるキャ
ビテータ108とを備えたキャビテーションノズル101であ
って、キャビテータ108は、高圧液体102の流れ方向(矢
印方向)へ向けて次第に径を拡大する円錐体109aと、円
錐体109aの先端面に周設されたフランジ状突起体109と
よりなり、拡大空洞部106内の中心軸上に挿着されるも
のである構成とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a supply flow path 103 for a high-pressure liquid (high-pressure water) 102, an ejection hole 105 formed at the end in the flow direction of the high-pressure liquid 102, and a continuous connection with the end surface of the ejection hole 105. A cavitation nozzle 101 having an enlarged cavity 106 and a cavitation 108 for ejecting into a surrounding liquid 409 from an ejection hole 105 for cavitation of the high-pressure liquid 102. ) And a flange-like projection 109 provided around the distal end surface of the cone 109a, which is gradually inserted into the enlarged cavity 106. It has a certain configuration.

【0011】そしてキャビテータ108は、円錐体109aの
後端を棒状体(ロッド)107の先端に固着されてなり、
棒状体107を噴出孔105に挿通させることにより拡大空洞
部106内に挿着される構成、又は噴出孔105内に棒状体10
7を出入移動可能に挿通され、棒状体107の出入移動によ
り拡大空洞部106内に位置決めされる構成又はフランジ
状突起109の径を拡大空洞部106の先端径の0.1倍以上0.4
5未満の範囲内に形成される構成でもよい。
The cavitator 108 has a rear end of a cone 109a fixed to a front end of a rod 107,
A configuration in which the rod 107 is inserted into the enlarged cavity 106 by inserting the rod 107 into the ejection hole 105, or the rod 10 is inserted into the ejection hole 105.
7 is inserted so as to be able to move in and out, and the diameter of the flange-shaped protrusion 109 or the configuration positioned in the enlarged cavity 106 by the movement of the rod-shaped body 107 is 0.1 times or more 0.4 times the tip diameter of the enlarged cavity 106.
A configuration formed in a range of less than 5 may be used.

【0012】すなわち、高圧水102は、供給流路103を通
してキャビテーションノズル101の先端に供給され、径
収縮部(しぼり部)104で減圧・加速されて、噴出孔105
より水中に高速で吹き出して、キャビテーション・ジェ
ットを作り出す。この噴出孔105の先端側には、釣り鐘
型の拡大空洞部106を設けている。本発明のキャビテー
ションノズルにおいては、噴出孔105の出口を起点とし
て、この拡大空洞部106内に突き出すように、ほぼ円錐
体109aで先端外周にフランジ状突起109を有するキャビ
テータ108を設けている。このキャビテータ108は、噴出
孔105内に貫通させたロッド107に支えられ、下流へ行く
ほどゆるやかに広がる円錐体109aである。噴出孔105の
中心には、ロッド107が貫通しているため、水流はリン
グ状の隙間である環状噴出流路110を通して高速で吹き
出すようになっている。
That is, the high-pressure water 102 is supplied to the tip of the cavitation nozzle 101 through the supply channel 103, and is decompressed and accelerated by the radially contracting portion (diaphragm portion) 104, and is discharged.
Blows into the water at high speed to create a cavitation jet. A bell-shaped enlarged cavity 106 is provided at the tip end of the ejection hole 105. In the cavitation nozzle of the present invention, a cavitator 108 having a substantially conical body 109a and having a flange-like projection 109 on the outer periphery of the tip is provided so as to protrude into the enlarged hollow portion 106 from the outlet of the ejection hole 105 as a starting point. The cavitator 108 is a conical body 109a that is supported by a rod 107 that penetrates into the ejection hole 105 and that gradually spreads downstream. Since the rod 107 penetrates the center of the ejection hole 105, the water flow is spouted at a high speed through the annular ejection passage 110 which is a ring-shaped gap.

【0013】キャビテータ108は、ロッド107の出し入れ
操作によって、拡大空洞部106内で前方(下流方向)及び
後方(上流方向)に出し入れし位置調整することが可能
である。図2は、図1に示す位置よりキャビテータ108を
前方に突き出した実施の形態を示している。このように
キャビテータ108を前方に設置すると、キャビテーショ
ン・ジェットの軸方向に対する衝撃圧力のピークの位置
(この領域が例えば、洗浄の場合には洗浄の効果が最大
となる)を下流へシフトさせることができる。例えば、
キャビテーションノズル101の設置位置に対して洗浄対
象が遠ざかった場合は、キャビテータ108の位置調整に
よって、キャビテーションノズル101の設置位置に対し
て洗浄対象が遠ざかった場合は、キャビテーションノズ
ル101の位置を変えることなく、洗浄効果を最高の状態
に維持することが可能となる。図1に示す位置を基準と
して、キャビテータ108を前方へ動かす場合、噴出孔105
における環状噴出流路110の状態は一定のままである。
図3は、キャビテータ108を図1に示す位置に対して後方
へセットした他の実施の形態を示し、後記参照。
The cavitator 108 can be moved in and out of the enlarged cavity 106 forward (downstream direction) and rearward (upstream direction) to adjust the position by moving the rod 107 in and out. FIG. 2 shows an embodiment in which the cavitator 108 protrudes forward from the position shown in FIG. When the cavitator 108 is installed in this way, the position of the peak of the impact pressure in the axial direction of the cavitation jet (in this region, for example, in the case of cleaning, the cleaning effect is maximized) can be shifted downstream. it can. For example,
When the object to be cleaned is away from the installation position of the cavitation nozzle 101, the position of the cavitation nozzle 108 is adjusted, and when the object to be washed is away from the installation position of the cavitation nozzle 101, the position of the cavitation nozzle 101 is not changed. In addition, it is possible to maintain the cleaning effect in the best condition. When moving the cavitator 108 forward with reference to the position shown in FIG.
The state of the annular ejection flow channel 110 in FIG.
FIG. 3 shows another embodiment in which the cavitator 108 is set backward with respect to the position shown in FIG. 1, see the following description.

【0014】図4は、本発明の他の実施の形態としてキ
ャビテータ1008を挿着したキャビテーションノズル1001
用のノズルガン1015の断面図を示すものである。キャビ
テータ1008は、長尺のロッド(棒状体)1007に支えら
れ、噴出孔1005を貫通している。この噴出孔1005におい
て、精度よいいわゆる`芯出し´をするため、長尺のロ
ッド1007には、複数の円環型のスペーサ1011が取付けら
れ、供給流路1003内に挿通されている。キャビテーショ
ンノズル1001は、厚肉筒型のノズルガン1005の先端に設
けられ、ノズルガン1005の中心には供給流路1003が穿設
されている。ノズルガン1005におけるノズル1001と反対
側の端部(後方)では、ロッド1007が貫通している。この
貫通部は、ネジ送り機構1012とストッパーシール1013と
により形成される。ネジ送り機構1012は、キャビテータ
1008を前後方向に移動し調整するためのものである。こ
の調整のため、ロッド1007の後端に、ハンドル1014を設
けている。このノズルガン1005に対して、高圧水1002を
供給する際は、ストッパーシール1013によって、ロッド
1007(言い替えればキャビテータ1008)の位置固定とリ
ーク防止を行う。
FIG. 4 shows a cavitation nozzle 1001 having a cavitator 1008 inserted therein as another embodiment of the present invention.
Is a sectional view of a nozzle gun 1015 for use in the present invention. The cavitator 1008 is supported by a long rod (rod-like body) 1007 and penetrates through the ejection hole 1005. In the ejection hole 1005, a plurality of annular spacers 1011 are attached to the long rod 1007 and inserted into the supply flow path 1003 in order to accurately perform “centering”. The cavitation nozzle 1001 is provided at the tip of a thick-walled cylindrical nozzle gun 1005, and a supply flow path 1003 is formed at the center of the nozzle gun 1005. At the end (rear) of the nozzle gun 1005 opposite to the nozzle 1001, a rod 1007 penetrates. This penetrating part is formed by the screw feed mechanism 1012 and the stopper seal 1013. The screw feed mechanism 1012 is a cavitator
This is for moving and adjusting the 1008 in the front-back direction. For this adjustment, a handle 1014 is provided at the rear end of the rod 1007. When supplying high-pressure water 1002 to this nozzle gun 1005, the stopper seal 1013
The position of 1007 (in other words, cavitator 1008) is fixed and leakage is prevented.

【0015】次に本実施の形態の作用を説明する。図5
は、本発明を具体化したキャビテーションノズルの現象
と作用を模式的に表したものである。ほぼ円錐形のキャ
ビテータ405の先端には空洞域417が生じ、その周囲より
渦キャビテーション410が大量に生成し、噴流内部から
流入411する。一方、噴流界面由来の渦キャビテーショ
ン412も噴流界海から流入413し、渦キャビテーション発
達域414は、噴流内部でほぼ円錐型のキャビテータ405に
より生じた渦キャビテーション410と、噴流界面由来で
発生し噴流内部に流入した渦キャビテーション412とが
混合合体し、著しく激しい渦キャビテーションが発達し
た領域となる。この領域が本発明になるキャビテーショ
ンノズルで作り出すキャビテーション・ジェット415の
第2ピークになる。ちなみに円錐形のキャビテータ405の
後方には空洞域417が生じるし、水芯部がその周囲にあ
る渦キャビテーション410の作用で水中に拡散してしま
うため、このキャビテーション・ジェット415において
第1ピークは存在しない。
Next, the operation of the present embodiment will be described. Figure 5
4 schematically illustrates the phenomenon and action of a cavitation nozzle embodying the present invention. A cavity area 417 is formed at the tip of the cavitator 405 having a substantially conical shape, and a large amount of vortex cavitation 410 is generated around the cavity area 417 and flows in 411 from the inside of the jet. On the other hand, vortex cavitation 412 originating from the jet interface also flows in from the jet interface sea 413, and the vortex cavitation development area 414 includes vortex cavitation 410 generated by the almost conical cavitator 405 inside the jet, and vortex cavitation 410 generated from the jet interface and generated inside the jet And the vortex cavitation 412 that has flowed into the area is mixed and coalesced, resulting in a region where extremely severe vortex cavitation has developed. This region is the second peak of the cavitation jet 415 created by the cavitation nozzle according to the present invention. By the way, a hollow area 417 is created behind the conical cavitator 405, and the water core part diffuses into the water due to the action of the vortex cavitation 410 around it, so the first peak exists in this cavitation jet 415 do not do.

【0016】図6は、図10に示す従来技術と図1に示す本
発明の実施の形態とに対して、衝撃圧力分布曲線を比較
したものである。縦軸におけるキャビテーションによっ
て生じる衝撃圧力量Pを、従来技術(図10)における第
2ピークの衝撃圧力Pで割ることにより無次元化して
表した。本発明の実施の形態によるキャビテーション・
ジェットでは、以下の3点に特徴があることが分かる。 壊食性の強い第1ピークが消滅する。 第2ピーク(第1ピークがないため、こう呼ぶことは厳
密ではない。)に相当する領域の衝撃圧力が大きい。 従来技術に比べて第2ピークの領域がノズルに近づ
く。
FIG. 6 shows a comparison of impact pressure distribution curves between the prior art shown in FIG. 10 and the embodiment of the present invention shown in FIG. The impact pressure amount P generated by cavitation on the vertical axis is determined by the second conventional technology (FIG. 10).
It was dimensionlessly expressed by dividing by two peak impact pressures P * . Cavitation according to an embodiment of the present invention.
You can see that the jet has the following three features. The first peak, which is highly erosive, disappears. The impact pressure in a region corresponding to the second peak (there is no strict description because there is no first peak) is large. The region of the second peak approaches the nozzle as compared with the conventional technology.

【0017】本発明によれば、ノズルを洗浄に利用する
際、は、母材に損傷が生じないという点で有利であ
る。一方、は洗浄を効率的に行えるという点で本発明
で生じる最大の特徴である。さらにキャビテータの位置
を動かすことにより、衝撃圧力ピークの位置、すなわち
キャビテーションの効果が最も強く出る領域を変えると
ができる。図7に示すように、破線で示す図1の状態に対
して、キャビテータを前方(ジェットの下流方向)へ突
き出すと、衝撃圧力ピークの領域はジェットの下流側へ
シフトされる。一方、後記のようにキャビテータを後方
(ノズルの上流方向)に引くと、衝撃圧力ピークの領域
は、ノズルにより近い位置へとシフトする。
According to the present invention, when the nozzle is used for cleaning, it is advantageous in that the base material is not damaged. On the other hand, is the most significant feature of the present invention in that cleaning can be performed efficiently. Further, by moving the position of the cavitator, it is possible to change the position of the impact pressure peak, that is, the region where the effect of cavitation is strongest. As shown in FIG. 7, when the cavitator is protruded forward (downstream of the jet) from the state of FIG. 1 indicated by a broken line, the region of the impact pressure peak is shifted to the downstream of the jet. On the other hand, when the cavitator is pulled rearward (upstream of the nozzle) as described later, the region of the peak impact pressure shifts to a position closer to the nozzle.

【0018】図8には、図10に示す従来技術と図1に示す
本発明の実施の形態とを対象にして、洗浄に要する時間
を比較して示す。縦軸における洗浄時間tは、従来技術
(図10)における洗浄時間tで割ることにより無次元
化した。すなわち、従来技術においてt/t=1.0と
なる。これに対して、本発明の実施の形態ではt/t
=0.44であり、大幅に洗浄時間を短縮できるという効果
を挙げることができた。ノズルに挿着するキャビテータ
は、キャビテーションを発生させるため、一般にノズル
本体よりも損耗が早い。図9は、従来技術(図10)にお
けるキャビテータと本発明の実施の形態におけるキャビ
テータとの損耗量を比較したものである。縦軸における
損耗量Δmは、従来技術(図10)におけるキャビテータ
の損耗量Δmで割ることにより無次元化して表した。
従来技術においてもΔm/Δm=1.0である。これと比
較して、本発明よるキャビテータの場合はΔm/Δm
1.04であり、わずかな違いはあるものの、両キャビテー
タの摩耗量はほぼ同等とみなしてよい。
FIG. 8 shows the prior art shown in FIG. 10 and FIG.
Time required for cleaning with respect to the embodiment of the present invention
Are shown in comparison. The cleaning time t on the vertical axis is the
Cleaning time t in FIG. 10*Dimensionless by dividing by
It has become. That is, t / t in the prior art*= 1.0 and
Become. On the other hand, in the embodiment of the present invention, t / t *
= 0.44, significantly reducing the cleaning time
Could be mentioned. Cavitation inserted into nozzle
Is generally a nozzle to generate cavitation
Wear is faster than the body. Fig. 9 shows the conventional technology (Fig. 10).
Cavitation in the embodiment of the present invention
It is a comparison of the amount of wear with the theta. On the vertical axis
The amount of wear Δm is the cavitator in the conventional technology (Fig. 10).
Amount of wear Δm*Dimensionless by dividing by.
Δm / Δm in conventional technology*= 1.0. This and ratio
In comparison, in the case of the cavitator according to the present invention, Δm / Δm*=
1.04, although there is a slight difference, both cavities
The wear amount of the pieces may be considered to be substantially equal.

【0019】本発明の他の実施の形態を図3を参照しな
がら説明する。ほぼ円錐型のキャビテータ108を噴出孔1
05側(後方)へ引き戻すようにしたものである。キャビ
テータ108の円錐状広がり部が噴出孔105の出口を塞ぐよ
うになるため、噴出孔105の環状噴出流路110が狭くな
り、同一噴射圧力でも噴出流量が減少する。キャビテー
タ108自体も拡大空洞部106の内側に位置するため、衝撃
圧力分布の第2ピークの位置も、図7に示すように噴出孔
側に近づく。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Vessel 1 with almost conical cavitator 108
It is designed to pull back to the 05 side (rear). Since the conically widened portion of the cavitator 108 blocks the outlet of the ejection hole 105, the annular ejection passage 110 of the ejection hole 105 becomes narrow, and the ejection flow rate decreases even at the same ejection pressure. Since the cavitator 108 itself is also located inside the enlarged cavity 106, the position of the second peak of the impact pressure distribution also approaches the ejection hole side as shown in FIG.

【0020】この他の実施の形態は、同一のノズルを用
い、例えば狭い箇所の洗浄を少ない水量で行うケースに
適している。このように、この他の実施の形態による
と、同一のノズル内に設けたキャビテータの操作によっ
て、状況に応じた施工(例えば水洗)が可能となる。
This other embodiment is suitable for a case where the same nozzle is used and a small portion is cleaned with a small amount of water, for example. As described above, according to the other embodiment, the operation (for example, washing with water) according to the situation becomes possible by operating the cavitator provided in the same nozzle.

【0021】本発明の作用を説明する。本実施の形態で
あるキャビテータを備えるノズルを用いると、拡大空洞
部の中心に前方へ突き出たキャビテータの載台状頭部の
先端より渦が周期的に放出される。これらの渦の低圧部
(渦芯)において、水中の気泡核(Cavitation nucle
i)が励起されてキャビテーションが発生し、渦キャビ
テーションとして成長する。ジェット海面のせん断層に
由来するキャビテーションのみならず、ジェットの中心
部においてもキャビテーションが成長することになる。
渦キャビテーションはパワフルであり、水中ウォーター
ジェット全体がパワフルな渦キャビテーションで充満す
ることになる。このようにして、本発明になるキャビテ
ーションノズルを用いることにより、キャビテーション
・ジェットにおけるキャビテーションが促進される。ジ
ェット中心に生じる渦キャビテーションによって、壊食
性の強い(第1ピーク)を作り出す現象が消滅する。こ
の特性は、ノズルの母材自体の健全性を確保しなければ
ならないような、洗浄などの用途に適しているといえ
る。
The operation of the present invention will be described. When the nozzle having the cavitator according to the present embodiment is used, a vortex is periodically emitted from the tip of the mounting head of the cavitator protruding forward to the center of the enlarged cavity. In the low pressure part (vortex core) of these vortices, bubble nuclei (Cavitation nucle
i) is excited to cause cavitation and grow as vortex cavitation. Cavitation not only originates from the shear layer on the surface of the jet, but also grows in the center of the jet.
Vortex cavitation is powerful and the entire submersible water jet will be filled with powerful vortex cavitation. Thus, cavitation in the cavitation jet is promoted by using the cavitation nozzle according to the present invention. Vortex cavitation at the center of the jet eliminates the phenomenon of creating a highly erosive (first peak). It can be said that this characteristic is suitable for applications such as cleaning in which the soundness of the base material of the nozzle itself must be ensured.

【0022】なお、拡大空洞部内では、ジェットのまわ
りに生じる循環渦による圧力変動や気泡核供給の作用
は、本発明のキャビテータの有無にかかわらず保有され
る。
In the enlarged cavity, the pressure fluctuation caused by the circulating vortex generated around the jet and the action of supplying the bubble nucleus are maintained regardless of the presence or absence of the cavitator of the present invention.

【0023】本発明によれば、キャビテータを具備する
ことにより、キャビテーションが促進されるため、洗浄
に応用する場合、有効洗浄面積が拡大する。そして洗浄
時間が短縮でき、作業能率を高めることができる。した
がって使用水量が低減に伴って洗浄排水量を削減するこ
とができる。さらに母材に損傷を与えるおそれのある第
1ピークが消滅する。そしてキャビテーションの威力が
最大となる第2ピークの位置を制御するにより、用途に
応じてスタンドオフ距離(ノズル〜対象物間の距離)を
自在に選定できるようになる。ノズルに設けたキャビテ
ータの損傷の程度は、従来技術とほぼ同等である。
According to the present invention, the cavitation is promoted by providing the cavitation, so that when applied to cleaning, the effective cleaning area is increased. And the cleaning time can be shortened, and the working efficiency can be improved. Therefore, the amount of washing wastewater can be reduced as the amount of used water decreases. In addition, there is a possibility that the base material may be damaged.
One peak disappears. By controlling the position of the second peak at which the power of cavitation is maximized, the standoff distance (distance between the nozzle and the object) can be freely selected according to the application. The degree of damage to the cavitator provided in the nozzle is almost the same as in the prior art.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、移動自在なキャビテー
タの位置を調節することにより、キャビテーションが促
進されるため、洗浄時の有効洗浄面積が拡大するととも
に洗浄時間が短縮できて作業能率が向上される。そして
使用水量の低減に伴い洗浄排水量も削減される。さらに
母材に損傷を与える第1ピークの現象が消滅し、キャビ
テーションの威力が最大となる第2ピークの位置を制御
するにより、用途に応じてスタンドオフ距離を自在に選
定できるようになる効果がある。
According to the present invention, since the cavitation is promoted by adjusting the position of the movable cavitator, the effective cleaning area at the time of cleaning can be increased, and the cleaning time can be reduced, thereby improving the work efficiency. Is done. As the amount of water used is reduced, the amount of washing wastewater is also reduced. Furthermore, the effect of the first peak, which damages the base material, disappears, and the position of the second peak, at which the power of cavitation is maximized, is controlled, so that the standoff distance can be freely selected according to the application. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation of FIG.

【図3】本発明の他の実施の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態を示すノズルガンの断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a nozzle gun showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の動作を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the present invention.

【図6】本発明の効果を説明するグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating the effect of the present invention.

【図7】本発明の効果を説明するグラフである。FIG. 7 is a graph illustrating the effect of the present invention.

【図8】本発明の効果を説明するグラフである。FIG. 8 is a graph illustrating the effect of the present invention.

【図9】本発明の効果を説明するグラフである。FIG. 9 is a graph illustrating the effect of the present invention.

【図10】従来技術を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional technique.

【図11】従来技術を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,1001 キャビテーションノズル 102,1002 高圧水 103,1003 供給流路 105,1005 噴出孔 106,1006 拡大空洞部 107,1007 棒状体 108,1008 キャビテータ 109,1009 フランジ状突起体 109a,1009a 円錐体 110,1010 環状噴出流路 1015 ノズルガン 409 周囲液 101, 1001 Cavitation nozzle 102, 1002 High-pressure water 103, 1003 Supply flow path 105, 1005 Spout hole 106, 1006 Enlarged cavity 107, 1007 Rod 108, 1008 Cavitation 109, 1009 Flange-shaped protrusion 109a, 1009a Conical 110, 1010 Annular ejection channel 1015 Nozzle gun 409 Ambient liquid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3B201 AB01 BB03 BB22 BB36 BB90 BB92 CC21 4F033 AA04 BA04 CA01 DA01 EA01 JA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3B201 AB01 BB03 BB22 BB36 BB90 BB92 CC21 4F033 AA04 BA04 CA01 DA01 EA01 JA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高圧液体の供給流路と、該高圧液体の流
れ方向の先端に穿設された噴出孔と、該噴出孔の先端に
連設された拡大空洞部と、前記噴出孔より周囲液中に噴
出した前記高圧液体をキャビテーションさせるキャビテ
ータとを備えたキャビテーションノズルにおいて、前記
キャビテータは、前記流れ方向へ向けて径を拡大する円
錐体と、該円錐体の先端面に周設されたフランジ状突起
体とを備え、前記拡大空洞部内の中心軸上に挿着される
ものであることを特徴とするキャビテーションノズル。
1. A high-pressure liquid supply flow path, an ejection hole formed at a tip in a flow direction of the high-pressure liquid, an enlarged hollow portion connected to the tip of the ejection hole, and a periphery of the ejection hole. In a cavitation nozzle including a cavitator for cavitation of the high-pressure liquid ejected into a liquid, the cavitator has a conical body whose diameter increases in the flow direction, and a flange provided on a distal end surface of the conical body. A cavitation nozzle comprising: a projection-like body; and being inserted on a central axis in the enlarged cavity.
【請求項2】 請求項1記載のキャビテーションノズル
において、前記キャビテータは、円錐体の後端を棒状体
の先端に固着されてなり、前記棒状体を噴出孔に挿通さ
せることにより拡大空洞部内に挿着されるものであるこ
とを特徴とするキャビテーションノズル。
2. The cavitation nozzle according to claim 1, wherein the cavitator has a rear end of a conical body fixed to a tip of a rod-shaped body, and is inserted into the enlarged cavity by passing the rod-shaped body through an ejection hole. A cavitation nozzle to be worn.
【請求項3】 請求項1又は2記載のキャビテーション
ノズルにおいて、前記キャビテータは、棒状体を噴出孔
内に出入可能に挿通され、前記棒状体の出入移動により
拡大空洞部内に位置決めされるものであることを特徴と
するキャビテーションノズル。
3. The cavitation nozzle according to claim 1, wherein the cavitator is inserted so that a rod-shaped body can be inserted into and ejected from an ejection hole, and is positioned in the enlarged cavity by the movement of the rod-shaped body. A cavitation nozzle characterized in that:
【請求項4】 請求項1、2又は3記載のキャビテーシ
ョンノズルにおいて、前記キャビテータは、フランジ状
突起の径を拡大空洞部の先端径の0.1倍以上0.45未満の
範囲内に形成されることを特徴とするキャビテーション
ノズル。
4. The cavitation nozzle according to claim 1, wherein the cavitator is formed such that the diameter of the flange-shaped projection is within a range of 0.1 times or more and less than 0.45 of the tip diameter of the enlarged cavity. Cavitation nozzle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010214477A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Toyota Motor Corp Surface treatment method and device
RU2555489C2 (en) * 2012-12-04 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет High frequency atomiser
CN113083530A (en) * 2021-03-01 2021-07-09 武汉大学 Cavitation nozzle with continuously adjustable central body position

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010214477A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Toyota Motor Corp Surface treatment method and device
RU2555489C2 (en) * 2012-12-04 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет High frequency atomiser
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