JP2587895B2 - 固液混相流用ノズル - Google Patents
固液混相流用ノズルInfo
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- JP2587895B2 JP2587895B2 JP7315693A JP7315693A JP2587895B2 JP 2587895 B2 JP2587895 B2 JP 2587895B2 JP 7315693 A JP7315693 A JP 7315693A JP 7315693 A JP7315693 A JP 7315693A JP 2587895 B2 JP2587895 B2 JP 2587895B2
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- liquid
- orifice
- multiphase flow
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固液混相流に使用する
ノズルに関し、とくに流体が高速で通過するノズルに関
する。
ノズルに関し、とくに流体が高速で通過するノズルに関
する。
【０００２】
【従来の技術】高硬度の超硬合金等の加工は放電加工や
研削等によって行われているが、放電加工による方法で
は、放電によって加工部の近傍の材質に熱による悪影響
を及ぼしたり、研削による方法では機械的応力によるひ
ずみが発生するという問題がある。
研削等によって行われているが、放電加工による方法で
は、放電によって加工部の近傍の材質に熱による悪影響
を及ぼしたり、研削による方法では機械的応力によるひ
ずみが発生するという問題がある。
【０００３】そこで、超高圧の水を噴射するウォーター
ジェットによる加工が行われている。ウォータージェッ
トでは、水の噴射エネルギーによって加工を行ったいる
ので、高度の大きな材料等では加工が困難なものもあ
る。そこで、ウォータージェットによる方法では、切断
等の加工が困難な材料に対しては、高圧の噴射流中に研
磨材を混入したアブレイシブウォータージェットによっ
て加工することが行われている。
ジェットによる加工が行われている。ウォータージェッ
トでは、水の噴射エネルギーによって加工を行ったいる
ので、高度の大きな材料等では加工が困難なものもあ
る。そこで、ウォータージェットによる方法では、切断
等の加工が困難な材料に対しては、高圧の噴射流中に研
磨材を混入したアブレイシブウォータージェットによっ
て加工することが行われている。
【０００４】図４は、アブレイシブウォータージェット
用のノズルの一例を示す図である。混合室１１にはウォ
ーターノズル１２を介して高圧水が導入され、混合室に
発生する負圧により研磨材流入口１３からは、研磨材１
４が吸引されて高速の水とともにノズル１５から噴射さ
れて、被加工部材の切断あるいは研削等が行われる。ノ
ズルは、高硬度の物質で作製した場合でも、研磨材を混
合した高圧の流体が通過するために摩耗損傷が大きく、
ノズルを頻繁に取り替える必要があった。
用のノズルの一例を示す図である。混合室１１にはウォ
ーターノズル１２を介して高圧水が導入され、混合室に
発生する負圧により研磨材流入口１３からは、研磨材１
４が吸引されて高速の水とともにノズル１５から噴射さ
れて、被加工部材の切断あるいは研削等が行われる。ノ
ズルは、高硬度の物質で作製した場合でも、研磨材を混
合した高圧の流体が通過するために摩耗損傷が大きく、
ノズルを頻繁に取り替える必要があった。
【０００５】また、塗料、顔料、インキ、医薬品、感光
材料、磁気記録媒体等の製造工程において、原料の液
体、微粒子を分散させて均質化させるために乳化装置が
用いられているが、とくに乳化分散度の高いものを得る
ためには、高圧の流体をノズルから噴射して流体を衝突
させる等の方法によって乳化分散する各種の装置が提案
されている。このような装置では、高度に乳化分散した
流体を得ることが可能であるが、ノズルの耐久性に問題
があり、流体の組成によっては短時間にノズルの交換を
行う必要があった。
材料、磁気記録媒体等の製造工程において、原料の液
体、微粒子を分散させて均質化させるために乳化装置が
用いられているが、とくに乳化分散度の高いものを得る
ためには、高圧の流体をノズルから噴射して流体を衝突
させる等の方法によって乳化分散する各種の装置が提案
されている。このような装置では、高度に乳化分散した
流体を得ることが可能であるが、ノズルの耐久性に問題
があり、流体の組成によっては短時間にノズルの交換を
行う必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、研磨材を混
合したアブレイシブウォータージェット用のノズルや乳
化分散用のノズル等に使用する固液混相流が高速で通過
するノズルとして、流体の流れによって摩耗損傷するこ
とが少ないノズルを提供することを課題とするものであ
る。
合したアブレイシブウォータージェット用のノズルや乳
化分散用のノズル等に使用する固液混相流が高速で通過
するノズルとして、流体の流れによって摩耗損傷するこ
とが少ないノズルを提供することを課題とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速の固液混
相流が通過するノズルにおいて、ノズルの中心軸を垂直
な面で切断した断面の面積をノズルの入り口から出口側
に向けて漸減させたオリフィスを形成し、最小オリフィ
ス径部分から出口側に粒子の存在しない領域を形成した
固液混相流用ノズルである。すなわち、従来のノズルは
図４に示したように流路の断面積が一定の管路から形成
されていた。このようなノズルにおいては、ノズルの内
面が研磨材によって早期に摩耗していたが、本発明のノ
ズルでは高速の流体が通過するノズル内にオリフィスを
設けるとともに、オリフィス部の最小断面積へと断面積
を漸減させることによってオリフィス部を通過した流体
中の中心部の流速に比べて周囲の流速が低下する結果、
ノズル内には粒子の存在しない領域が発生する。そし
て、粒子の存在する部分としない部分の境界粒子流線に
沿ってノズルの壁面を形成することによってノズルの壁
面が摩耗しないノズルが得られること見いだしたもので
ある。
相流が通過するノズルにおいて、ノズルの中心軸を垂直
な面で切断した断面の面積をノズルの入り口から出口側
に向けて漸減させたオリフィスを形成し、最小オリフィ
ス径部分から出口側に粒子の存在しない領域を形成した
固液混相流用ノズルである。すなわち、従来のノズルは
図４に示したように流路の断面積が一定の管路から形成
されていた。このようなノズルにおいては、ノズルの内
面が研磨材によって早期に摩耗していたが、本発明のノ
ズルでは高速の流体が通過するノズル内にオリフィスを
設けるとともに、オリフィス部の最小断面積へと断面積
を漸減させることによってオリフィス部を通過した流体
中の中心部の流速に比べて周囲の流速が低下する結果、
ノズル内には粒子の存在しない領域が発生する。そし
て、粒子の存在する部分としない部分の境界粒子流線に
沿ってノズルの壁面を形成することによってノズルの壁
面が摩耗しないノズルが得られること見いだしたもので
ある。
【０００８】
【作用】ノズルの壁面に接して液相のみが存在し、固相
が存在しない領域に壁面を設けたので、壁面での液中の
研磨材等による摩耗損傷が発生せず長期にわたりノズル
を使用することができる。
が存在しない領域に壁面を設けたので、壁面での液中の
研磨材等による摩耗損傷が発生せず長期にわたりノズル
を使用することができる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明を図面を参照して説明する。図
１は、本発明のノズルの１実施例を示す断面図である。
ノズル１は、流入側２と流出側３の間にはオリフィス４
が形成されており、オリフィス４に向かって管路の断面
積が漸減している。この例では流入側は大きさが１ｍｍ
の管路から形成されており、０．５２ｍｍの長さの間に
０．３ｍｍのオリフィス径へと管路の断面積が漸減して
いる。
１は、本発明のノズルの１実施例を示す断面図である。
ノズル１は、流入側２と流出側３の間にはオリフィス４
が形成されており、オリフィス４に向かって管路の断面
積が漸減している。この例では流入側は大きさが１ｍｍ
の管路から形成されており、０．５２ｍｍの長さの間に
０．３ｍｍのオリフィス径へと管路の断面積が漸減して
いる。
【００１０】また、図２は、図１で示したノズルの断面
の形状とオリフィスによって粒子が存在しない領域が形
成される境界粒子流線を示したものであり、横軸にはオ
リフィス半径を１としたノズルの長さを示し、縦軸に
は、オリフィス半径を１としたた管路の径を示してい
る。ノズルのオリフィスよりも出口側では粒子の存在し
ない部分が形成されるので、壁面を境界粒子流線よりも
中心軸から離れた位置に形成することによってノズルの
摩耗を防止することができる。
の形状とオリフィスによって粒子が存在しない領域が形
成される境界粒子流線を示したものであり、横軸にはオ
リフィス半径を１としたノズルの長さを示し、縦軸に
は、オリフィス半径を１としたた管路の径を示してい
る。ノズルのオリフィスよりも出口側では粒子の存在し
ない部分が形成されるので、壁面を境界粒子流線よりも
中心軸から離れた位置に形成することによってノズルの
摩耗を防止することができる。
【００１１】また、図３は、粒子を分散した分散液のオ
リフィス付近での等マッハ線を図示したものであり、横
軸には最小オリフィスの半径を１とし、最小オリフィス
径を原点とした距離を示し、縦軸にはオリフィスの半径
を１としてノズルの径を示している。また、点線で等マ
ッハ線を図示している。水に研磨材用のガーネットを２
０重量％を混合した固液２相流の２０℃におけるもので
ある。
リフィス付近での等マッハ線を図示したものであり、横
軸には最小オリフィスの半径を１とし、最小オリフィス
径を原点とした距離を示し、縦軸にはオリフィスの半径
を１としてノズルの径を示している。また、点線で等マ
ッハ線を図示している。水に研磨材用のガーネットを２
０重量％を混合した固液２相流の２０℃におけるもので
ある。
【００１２】
【発明の効果】本発明の固液混相流用ノズルは、ノズル
中に特定のオリフィスを形成したので、オリフィスの下
流部分のノズルの壁面には液相のみが存在し、固相が存
在しない領域が形成されたので、壁面での固相による摩
耗損傷が発生せず長期にわたりノズルを使用することが
できる。
中に特定のオリフィスを形成したので、オリフィスの下
流部分のノズルの壁面には液相のみが存在し、固相が存
在しない領域が形成されたので、壁面での固相による摩
耗損傷が発生せず長期にわたりノズルを使用することが
できる。
【図１】本発明のノズルの一例を示す断面図である。
【図２】図１で示したノズルの断面の形状と境界粒子流
線を説明する図である。
線を説明する図である。
【図３】研磨材を含有した固液混相流の等マッハ線を説
明する図である。
明する図である。
【図４】従来のアブレイシブノズルの一例を示す断面図
である。
である。
１…ノズル、２…流入側、３…流出側、４…オリフィ
ス、１１…混合室、１２…ウォーターノズル、１３…研
磨材流入口、１４…研磨材、１５…ノズル
ス、１１…混合室、１２…ウォーターノズル、１３…研
磨材流入口、１４…研磨材、１５…ノズル
Claims (2)
- 【請求項１】高速の固液混相流が通過するノズルにおい
て、ノズルの流入側とノズルの流出側の間には、オリフ
ィスが設けられており、ノズルの流入側からオリフィス
の最小オリフィス径部分まで曲線を描いて断面積を漸減
しており、断面積の漸減の経過は、最小オリフィス径部
分を通過した固液混相流の周囲に液体のみが存在する領
域を形成するようにすることによって、ノズルの壁面へ
の固体粒子の衝突を防止したことを特徴とする固液混相
流用ノズル。 - 【請求項２】 高圧の流体をノズルから噴射して流体を
衝突させる乳化分散装置用のノズルであることを特徴と
する請求項１記載の固液混相流用ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7315693A JP2587895B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 固液混相流用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7315693A JP2587895B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 固液混相流用ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06278030A JPH06278030A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2587895B2 true JP2587895B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=13510038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7315693A Expired - Fee Related JP2587895B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 固液混相流用ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2587895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3368117B2 (ja) * | 1995-09-29 | 2003-01-20 | 幸彦 唐澤 | 固体粒子の破砕方法および装置 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7315693A patent/JP2587895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06278030A (ja) | 1994-10-04 |
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