JP2885867B2 - 小穴あけ用および薄溝切削用の研磨剤ジェットノズル組立体 - Google Patents
小穴あけ用および薄溝切削用の研磨剤ジェットノズル組立体Info
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- JP2885867B2 JP2885867B2 JP2091935A JP9193590A JP2885867B2 JP 2885867 B2 JP2885867 B2 JP 2885867B2 JP 2091935 A JP2091935 A JP 2091935A JP 9193590 A JP9193590 A JP 9193590A JP 2885867 B2 JP2885867 B2 JP 2885867B2
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- jet
- abrasive
- passage
- nozzle assembly
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
- B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
- B24C5/04—Nozzles therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速研磨剤同伴液体ジェットを利用した切削
装置に関する。
装置に関する。
種々の材料を正確に切削するのに、高速研磨剤同伴液
体ジェットを使用することはよく知られている。簡単に
述べると、まず、液体を2460.5kg/cm2（35,000psi）〜4
921kg/cm2（70,000psi）の作用圧力まで圧縮し、この圧
縮液体を人間の髪の毛の直径程の直径、すなわち、0.02
5〜0.375mm（0.001〜0.015インチ）の直径を有するオリ
フィスに通すことによって高速ウォータジェットを形成
する。得られた非常に干渉性のジェットを音速と同等か
あるいは音速を越える速度でオリフィスから吐出させ
る。
体ジェットを使用することはよく知られている。簡単に
述べると、まず、液体を2460.5kg/cm2（35,000psi）〜4
921kg/cm2（70,000psi）の作用圧力まで圧縮し、この圧
縮液体を人間の髪の毛の直径程の直径、すなわち、0.02
5〜0.375mm（0.001〜0.015インチ）の直径を有するオリ
フィスに通すことによって高速ウォータジェットを形成
する。得られた非常に干渉性のジェットを音速と同等か
あるいは音速を越える速度でオリフィスから吐出させ
る。
ジェットを形成するのに最も頻繁に使用される液体は
水であり、従ってここに記載の高速ジェットは水ジェッ
トであるとみなすことができる。しかしながら、当業者
は本発明の範囲を逸脱することなしに多くの他の液体を
使用することができ、水よりなるものとしてのジェット
の詳述が限定として解釈すべきでないことをわかるであ
ろう。
水であり、従ってここに記載の高速ジェットは水ジェッ
トであるとみなすことができる。しかしながら、当業者
は本発明の範囲を逸脱することなしに多くの他の液体を
使用することができ、水よりなるものとしてのジェット
の詳述が限定として解釈すべきでないことをわかるであ
ろう。
研磨剤同伴水ジェットを生じさせるには、高速ジェッ
トが混合領域を通り、この際、ベルヌーイの定理により
流れている液体を取り巻く低圧領域により或る量の研磨
剤がジェットに同伴される。研磨剤は代表的には（しか
し、限定されるわけではない）、微細シリカまたはガー
ネットであり、また代表的には、ベルヌーイ誘発吸引に
より外部ホッパから導管を経て混合領域に吸入される。
トが混合領域を通り、この際、ベルヌーイの定理により
流れている液体を取り巻く低圧領域により或る量の研磨
剤がジェットに同伴される。研磨剤は代表的には（しか
し、限定されるわけではない）、微細シリカまたはガー
ネットであり、また代表的には、ベルヌーイ誘発吸引に
より外部ホッパから導管を経て混合領域に吸入される。
次いで、研磨剤同伴水ジェットを、ノズルハウジング
の吐出端部にごく隣接して支持された加工片に吐出す
る。研磨剤ジェットの技術に関する更に別の情報および
詳細は、米国特許第4,648,215号に記載されている。語
「研磨剤ジェット」は、ここでは当業界の標準学術用語
による「研磨剤同伴水ジェット」についての簡略表現と
して使用する。
の吐出端部にごく隣接して支持された加工片に吐出す
る。研磨剤ジェットの技術に関する更に別の情報および
詳細は、米国特許第4,648,215号に記載されている。語
「研磨剤ジェット」は、ここでは当業界の標準学術用語
による「研磨剤同伴水ジェット」についての簡略表現と
して使用する。
エレクトロニクスおよび航空宇宙産業における新しい
用途は、脆い材料、複合体および積層体から形成された
加工片に小さい穴をあけることおよび／または最小の溝
を形成することを必要としている。例えば、多くの航空
宇宙機用構成要素は、熱保護のためにセラミックで被覆
された金属基質よりなる。種々の材料を切削するのに研
磨剤ジェットが使用されてきたが、脆い材料、複合体お
よび積層体に小径（すなわち、0.0254cm（0.010イン
チ）位の小さい直径）の穴をあけたり、かかる材料に最
小（すなわち、0.0254cm（0.010インチ）の幅）の溝を
切削したりするのに、どの市販装置も役立たなかった。
実際、これらの上記の材料は研磨剤ジェットが当ると、
チッピング、亀裂、破断または離層を生じる傾向があ
る。
用途は、脆い材料、複合体および積層体から形成された
加工片に小さい穴をあけることおよび／または最小の溝
を形成することを必要としている。例えば、多くの航空
宇宙機用構成要素は、熱保護のためにセラミックで被覆
された金属基質よりなる。種々の材料を切削するのに研
磨剤ジェットが使用されてきたが、脆い材料、複合体お
よび積層体に小径（すなわち、0.0254cm（0.010イン
チ）位の小さい直径）の穴をあけたり、かかる材料に最
小（すなわち、0.0254cm（0.010インチ）の幅）の溝を
切削したりするのに、どの市販装置も役立たなかった。
実際、これらの上記の材料は研磨剤ジェットが当ると、
チッピング、亀裂、破断または離層を生じる傾向があ
る。
小さい穴あけおよび最小の溝の切削は素人には直径の
小さい研磨剤ジェットの使用を必要とするだけであると
思われるが、そうではない。実際、ジェットの直径を小
さくすると、加工片が非均一に切削されたり、離層され
たり、あるいは切削速度が不適格に低下したりしてい
た。
小さい研磨剤ジェットの使用を必要とするだけであると
思われるが、そうではない。実際、ジェットの直径を小
さくすると、加工片が非均一に切削されたり、離層され
たり、あるいは切削速度が不適格に低下したりしてい
た。
本発明は脆い材料、複合体および積層材料に直径の小
さい穴をあけたり及び／又は幅の小さい溝を切削したり
するための研磨剤ジェット切削装置に使用する研磨剤ジ
ェットノズル組立体である。このノズル組立体は高圧液
体を受け入れるための入口端部およびこの入口端部より
下流の出口端部を有するハウジング手段を備えている。
入口端部と出口端部との間には、高圧液体から高速液体
ジェットを形成するためのオリフィス構成手段が位置決
めされている。
さい穴をあけたり及び／又は幅の小さい溝を切削したり
するための研磨剤ジェット切削装置に使用する研磨剤ジ
ェットノズル組立体である。このノズル組立体は高圧液
体を受け入れるための入口端部およびこの入口端部より
下流の出口端部を有するハウジング手段を備えている。
入口端部と出口端部との間には、高圧液体から高速液体
ジェットを形成するためのオリフィス構成手段が位置決
めされている。
ハウジング手段は、研磨剤がジェットに同伴されるよ
うに、研磨剤をノズル組立体の外側の源からジェット形
成オリフィスより下流の混合領域まで導びくための研磨
剤誘導入口通路を有している。この研磨剤誘導入口通路
の少なくとも一部は、研磨剤の移動方向に先細になって
いる。
うに、研磨剤をノズル組立体の外側の源からジェット形
成オリフィスより下流の混合領域まで導びくための研磨
剤誘導入口通路を有している。この研磨剤誘導入口通路
の少なくとも一部は、研磨剤の移動方向に先細になって
いる。
ハウジング手段は更に、混合領域と流体連通し、研磨
剤をノズル組立体からジェットの通る通路とは別の通路
に沿って導びくための研磨剤出口導管と、混合領域より
下流に吐出導管を構成し、研磨剤同伴液体切削ジェット
をノズル組立体から導びくための手段とを有しており、
吐出導管は100〜500の範囲の長さ対幅の比を有してい
る。
剤をノズル組立体からジェットの通る通路とは別の通路
に沿って導びくための研磨剤出口導管と、混合領域より
下流に吐出導管を構成し、研磨剤同伴液体切削ジェット
をノズル組立体から導びくための手段とを有しており、
吐出導管は100〜500の範囲の長さ対幅の比を有してい
る。
本発明の他の特徴によれば、ノズルハウジングに使用
する取りはずし可能に固着されるインサートは一対の交
差貫通路を持つ耐摩耗性材料のボディを有しており、こ
れらの貫通路のうち一方はジェットの直径の10〜50倍の
範囲の横断面を有している。他方の通路は、一端が交差
部に向う方向に先細に成形されている。
する取りはずし可能に固着されるインサートは一対の交
差貫通路を持つ耐摩耗性材料のボディを有しており、こ
れらの貫通路のうち一方はジェットの直径の10〜50倍の
範囲の横断面を有している。他方の通路は、一端が交差
部に向う方向に先細に成形されている。
本発明の更に別の詳細および特徴は、好適な実施例の
下記説明で明らかになるであろう。
下記説明で明らかになるであろう。
初めに第１図を参照すると、本発明により構成された
研磨剤ジェットノズル組立体が示されており、この組立
体は水ジェットオリフィスハウジング10および研磨ジェ
ットハウジング12を備えている。水ジェットオリフィス
ハウジング10は、上流端領域16から延びた軸線方向通路
14を有している。上流端領域16における入口ポート（図
示せず）により、高圧水（または他の適当な液体）を通
路14に流入させることができる。代表的には、この通路
は直径がほぼ6.3mm（0.25インチ）である。語「高圧」
とは、2460.5kg/cm2（35,000psi）〜3866.5kg/cm2（55,
000psi）の範囲の圧力を示すのに使用するものである。
当業者は、このような高圧加圧水の源が代表的には研磨
剤ジェット切削装置の一部を構成する増圧ポンプである
ことをわかるであろう。これらのポンプの説明はこの明
細書の範囲を越えるので、簡単化のために省略する。
研磨剤ジェットノズル組立体が示されており、この組立
体は水ジェットオリフィスハウジング10および研磨ジェ
ットハウジング12を備えている。水ジェットオリフィス
ハウジング10は、上流端領域16から延びた軸線方向通路
14を有している。上流端領域16における入口ポート（図
示せず）により、高圧水（または他の適当な液体）を通
路14に流入させることができる。代表的には、この通路
は直径がほぼ6.3mm（0.25インチ）である。語「高圧」
とは、2460.5kg/cm2（35,000psi）〜3866.5kg/cm2（55,
000psi）の範囲の圧力を示すのに使用するものである。
当業者は、このような高圧加圧水の源が代表的には研磨
剤ジェット切削装置の一部を構成する増圧ポンプである
ことをわかるであろう。これらのポンプの説明はこの明
細書の範囲を越えるので、簡単化のために省略する。
第２図の拡大図でよりはっきり示したジュエルオリフ
ィス構成部材18は、直径がほぼ0.076〜0.457mm（0.03〜
0.018インチ）のジェット形成オリフィス20を有してお
り、このオリフィスは、これを通過する高圧水から非常
に干渉性の高速切削ジェットを生じるように通路14の下
流端領域に位置決めされている。ジュエルオリフィス構
成部材18は、好ましくは合成サファイヤおよびダイヤモ
ンドのような極めて硬質の材料から形成される。ジェエ
ル部材18はＯリングすなわちシール26によってホルダ部
材24の凹部22内にしっかり封入され、また当業界で知ら
れているように、通路14内の高圧液体によってホルダ部
材に封止されている。
ィス構成部材18は、直径がほぼ0.076〜0.457mm（0.03〜
0.018インチ）のジェット形成オリフィス20を有してお
り、このオリフィスは、これを通過する高圧水から非常
に干渉性の高速切削ジェットを生じるように通路14の下
流端領域に位置決めされている。ジュエルオリフィス構
成部材18は、好ましくは合成サファイヤおよびダイヤモ
ンドのような極めて硬質の材料から形成される。ジェエ
ル部材18はＯリングすなわちシール26によってホルダ部
材24の凹部22内にしっかり封入され、また当業界で知ら
れているように、通路14内の高圧液体によってホルダ部
材に封止されている。
第１図に戻ると、研磨剤ジェットハウジング12は上方
および下方のボディ部分28、30よりなるものとして示さ
れており、これらのボディ部分は３つのねじ32によって
互いに固着されている。３つのねじは上方ボディ部材の
頂部のまわりに120゜間隔をへだてられているが、目視
でわかるために、１つのかかるねじのみが第１図に現わ
れている。上方ボディ部分28は、好ましくは水ジェット
ハウジング１の下流端を囲む雄ねじ山に螺合する円筒形
の雌ねじ空洞34によって、水ジェットハウジング10に固
着されている。
および下方のボディ部分28、30よりなるものとして示さ
れており、これらのボディ部分は３つのねじ32によって
互いに固着されている。３つのねじは上方ボディ部材の
頂部のまわりに120゜間隔をへだてられているが、目視
でわかるために、１つのかかるねじのみが第１図に現わ
れている。上方ボディ部分28は、好ましくは水ジェット
ハウジング１の下流端を囲む雄ねじ山に螺合する円筒形
の雌ねじ空洞34によって、水ジェットハウジング10に固
着されている。
上方および下方ボディ部材28、30の当接面は、調整ね
じ32の選択回転によって下方部材の吐出管38の軸線方向
通路36をジェット形成オリフィス18と軸線方向に整合さ
せることができるボール／ソケット構造体を構成するよ
うに成形されている。整合機構に関する更に別の詳細
は、1985年10月31日出願の出願中の米国特許出願第794,
234号（本譲受人に譲渡）に示されている。
じ32の選択回転によって下方部材の吐出管38の軸線方向
通路36をジェット形成オリフィス18と軸線方向に整合さ
せることができるボール／ソケット構造体を構成するよ
うに成形されている。整合機構に関する更に別の詳細
は、1985年10月31日出願の出願中の米国特許出願第794,
234号（本譲受人に譲渡）に示されている。
更に、下方ボディ部材30は、研磨剤を外部のホッパ
（または他の源）から下方ボディ部材内の混合領域42ま
で導びくための研磨剤誘導入口通路40を有している。当
業界で知られているように、研磨剤は代表的には微細ガ
ーネットまたはシリカ粉末よりなり、ベルヌーイの定理
により移動ジェットを取り巻く低圧によって組立体に吸
入される。研磨剤は、移動液体を取り巻く低圧領域によ
りジェットと同伴されるように、ジェット発生オリフィ
ス20より下流で高速ジェットに隣接した混合領域へ導び
かれる。研磨剤ジェットの形成に関する更なる詳細は、
1987年３月10日に発行された米国特許第4,648,215号
（ハシッシュ等）に記載されている。
（または他の源）から下方ボディ部材内の混合領域42ま
で導びくための研磨剤誘導入口通路40を有している。当
業界で知られているように、研磨剤は代表的には微細ガ
ーネットまたはシリカ粉末よりなり、ベルヌーイの定理
により移動ジェットを取り巻く低圧によって組立体に吸
入される。研磨剤は、移動液体を取り巻く低圧領域によ
りジェットと同伴されるように、ジェット発生オリフィ
ス20より下流で高速ジェットに隣接した混合領域へ導び
かれる。研磨剤ジェットの形成に関する更なる詳細は、
1987年３月10日に発行された米国特許第4,648,215号
（ハシッシュ等）に記載されている。
また、下方ボディ部材30には、研磨剤および／または
研磨剤同伴液体を導びくための研磨剤出口通路44が形成
されている。この研磨剤出口通路44は一端が混合領域42
と連通しており、好ましくは入口研磨剤通路40に直径方
向に対向し、この通路40と同軸に整合されている。出口
通路44は真空装置に連結されており、この真空装置は流
れているジェット55を取り巻くベルヌーイ効果が十分な
切削および／または穴あけを生じる研磨剤の流れのレベ
ルを維持するのに不十分である間中、外部のホッパから
入口通路40を通るほぼ一定の流入量を保つ。真空助成研
磨剤流の使用に関する詳細は、本出願人の出願中の米国
特許出願第308,730号（1989年２月９日出願）により詳
細に述べられている。
研磨剤同伴液体を導びくための研磨剤出口通路44が形成
されている。この研磨剤出口通路44は一端が混合領域42
と連通しており、好ましくは入口研磨剤通路40に直径方
向に対向し、この通路40と同軸に整合されている。出口
通路44は真空装置に連結されており、この真空装置は流
れているジェット55を取り巻くベルヌーイ効果が十分な
切削および／または穴あけを生じる研磨剤の流れのレベ
ルを維持するのに不十分である間中、外部のホッパから
入口通路40を通るほぼ一定の流入量を保つ。真空助成研
磨剤流の使用に関する詳細は、本出願人の出願中の米国
特許出願第308,730号（1989年２月９日出願）により詳
細に述べられている。
本発明の一特徴によれば、入口通路40内の研磨剤の流
れは、インサート部材46に形成された透孔46aの先細壁
部によって集中される。透孔46aはジェットの移動方向
と直角に延びて混合領域42内のジェット路と交差してい
る。実際、透孔46aの先細部分は、最も広い直径がほぼ
3.8〜6.3mm（0.15〜0.25インチ）であり、最も狭い直径
がほぼ2.5mm（0.1インチ）である。研磨剤を直径の小さ
い流れ形態にすることにより、研磨剤は薄いジェットを
迂回して研磨剤出口通路44を経て流出するか、あるいは
ノズルハウジング内に蓄積するかのいずれかであると思
われる。
れは、インサート部材46に形成された透孔46aの先細壁
部によって集中される。透孔46aはジェットの移動方向
と直角に延びて混合領域42内のジェット路と交差してい
る。実際、透孔46aの先細部分は、最も広い直径がほぼ
3.8〜6.3mm（0.15〜0.25インチ）であり、最も狭い直径
がほぼ2.5mm（0.1インチ）である。研磨剤を直径の小さ
い流れ形態にすることにより、研磨剤は薄いジェットを
迂回して研磨剤出口通路44を経て流出するか、あるいは
ノズルハウジング内に蓄積するかのいずれかであると思
われる。
フラッシング入口通路48を混合領域の上流の研磨剤誘
導通路と連通状態に設けることにより、ハウジング内の
研磨剤の蓄積が更に最小になる。作動中、フラッシング
入口48は低圧水または他の適当な液体の源に連結されて
いる。実際7.03kg/cm2（100psi）までの圧力で3.785
／分までの水を流せる低圧管路が連結に適していること
がわかった。フラッシングオリフィス49を付設すると、
通常の水道水を使用する場合、好適な研磨剤ジェットが
生じる。好ましくは、低圧フラッシング液体は研磨剤出
口通路44に連結された真空源の作用下で切削ノズル組立
体に流入し、穴あけおよび／または切削操作が終了した
後に残留研磨剤材料の挿入物をフラッシュする。
導通路と連通状態に設けることにより、ハウジング内の
研磨剤の蓄積が更に最小になる。作動中、フラッシング
入口48は低圧水または他の適当な液体の源に連結されて
いる。実際7.03kg/cm2（100psi）までの圧力で3.785
／分までの水を流せる低圧管路が連結に適していること
がわかった。フラッシングオリフィス49を付設すると、
通常の水道水を使用する場合、好適な研磨剤ジェットが
生じる。好ましくは、低圧フラッシング液体は研磨剤出
口通路44に連結された真空源の作用下で切削ノズル組立
体に流入し、穴あけおよび／または切削操作が終了した
後に残留研磨剤材料の挿入物をフラッシュする。
研磨剤ジェットボディの下方部材30は、更に混合領域
の下流で研磨剤誘導出口通路44と連通する第２フラッシ
ング通路59を有している。実際、7.03kg/cm2（100psi）
までの圧力で7.57／分までの水を流せる低圧管路が連
結に適しているとわかった。好ましくは、混合領域に研
磨剤が蓄積しないようにするために、切削または穴あけ
が進行中である間、低圧フラッシング流体が真空源の作
用下でノズル組立体に流入する。下流のフラッシング水
を混合領域に流入させてはならず、その流量を調整して
それが起らないようにすることができる。
の下流で研磨剤誘導出口通路44と連通する第２フラッシ
ング通路59を有している。実際、7.03kg/cm2（100psi）
までの圧力で7.57／分までの水を流せる低圧管路が連
結に適しているとわかった。好ましくは、混合領域に研
磨剤が蓄積しないようにするために、切削または穴あけ
が進行中である間、低圧フラッシング流体が真空源の作
用下でノズル組立体に流入する。下流のフラッシング水
を混合領域に流入させてはならず、その流量を調整して
それが起らないようにすることができる。
吐出管38は、下方ボディ部材30に形成された軸線方向
に延びたボアに位置決めされている。管38は炭化タング
ステンまたは他の極めて硬質の材料から形成され、0.25
〜5mm（0.010〜0.10インチ）の内径、10〜25cm（４〜10
インチ）の代表的長さ、および100〜500の長さ対直径の
比を有している。吐出管38の下流端部は切削作業中、加
工片にごく隣接して位置決めされ、研磨剤同伴ジェット
を加工片に吐出する。実際、0.25〜2.55mm（0.01〜0.10
インチ）の離間距離がよい。
に延びたボアに位置決めされている。管38は炭化タング
ステンまたは他の極めて硬質の材料から形成され、0.25
〜5mm（0.010〜0.10インチ）の内径、10〜25cm（４〜10
インチ）の代表的長さ、および100〜500の長さ対直径の
比を有している。吐出管38の下流端部は切削作業中、加
工片にごく隣接して位置決めされ、研磨剤同伴ジェット
を加工片に吐出する。実際、0.25〜2.55mm（0.01〜0.10
インチ）の離間距離がよい。
吐出管38の外側下流端部は、好ましくは最小の離間距
離で傾斜表面に対しての作業を可能とするために円錐形
状をなすように加工されている。代表的な円錐角は、20
゜〜45゜の傾斜角である。吐出管の平らな端部38aの直
径は好ましくは非常に小さく、例えば、吐出管38の内径
の1.1〜２倍の範囲である。
離で傾斜表面に対しての作業を可能とするために円錐形
状をなすように加工されている。代表的な円錐角は、20
゜〜45゜の傾斜角である。吐出管の平らな端部38aの直
径は好ましくは非常に小さく、例えば、吐出管38の内径
の1.1〜２倍の範囲である。
作業中、研磨剤がジェットとともにオリフィスを通し
て吸い込まれるとき、特に速作動開閉弁を使用すると
き、研磨剤材料がジェット形成オリフィス部材に蓄積し
てその破損率を厳しく促進することが分かった。これら
の条件下では、ジェット形成オリフィスは研磨剤粒子の
衝撃を受け、すぐに破損されたり、摩耗されたりして公
差からはずれる。この問題の原因は、ジェットの高速動
作の結果としてのノズル組立体ハウジング外の環境とジ
ェットを取り巻く低圧環境との間の差圧にある。この差
圧により、空気はオリフィス部材に向けて通路56を上方
に流れて或る量の研磨剤ダストを収集する。高圧のウォ
ータジェットの流れをすぐに遮断すると、液圧過渡現象
によりジェット形成部材18の上方に低圧が発生する。こ
れによりダストはジュエル要素に蓄積する。高圧ジェッ
トを再び活発化すると、ダストは高圧流体により吸収さ
れ、ジェット形成オリフィスを通過する。同伴研磨剤は
オリフィス部材を早く損傷する。
て吸い込まれるとき、特に速作動開閉弁を使用すると
き、研磨剤材料がジェット形成オリフィス部材に蓄積し
てその破損率を厳しく促進することが分かった。これら
の条件下では、ジェット形成オリフィスは研磨剤粒子の
衝撃を受け、すぐに破損されたり、摩耗されたりして公
差からはずれる。この問題の原因は、ジェットの高速動
作の結果としてのノズル組立体ハウジング外の環境とジ
ェットを取り巻く低圧環境との間の差圧にある。この差
圧により、空気はオリフィス部材に向けて通路56を上方
に流れて或る量の研磨剤ダストを収集する。高圧のウォ
ータジェットの流れをすぐに遮断すると、液圧過渡現象
によりジェット形成部材18の上方に低圧が発生する。こ
れによりダストはジュエル要素に蓄積する。高圧ジェッ
トを再び活発化すると、ダストは高圧流体により吸収さ
れ、ジェット形成オリフィスを通過する。同伴研磨剤は
オリフィス部材を早く損傷する。
吐出管下方の研磨剤材料の逆流を実質的に除去するた
めに、オリフィス保持部材24には、半径方向に延びた通
路50が設けられており、この通路の一端はジェットと連
通し、その他端はノズルハウジング外の環境と連通して
いる。
めに、オリフィス保持部材24には、半径方向に延びた通
路50が設けられており、この通路の一端はジェットと連
通し、その他端はノズルハウジング外の環境と連通して
いる。
外部環境との連通は上方ボディ部材28の排水孔52を介
して行なわれ、この排水孔52により漏れ水をウォータジ
ェットノズルハウジング10とオリフィス支持部材24との
間から逃がすことができる。ウォータジェットの直径の
３〜10倍の直径を有する半径方向の通路50がよいという
がわかり、広い範囲のジェットの直径には、1mm（0.040
インチ）の直径が適しているということがわかった。
して行なわれ、この排水孔52により漏れ水をウォータジ
ェットノズルハウジング10とオリフィス支持部材24との
間から逃がすことができる。ウォータジェットの直径の
３〜10倍の直径を有する半径方向の通路50がよいという
がわかり、広い範囲のジェットの直径には、1mm（0.040
インチ）の直径が適しているということがわかった。
ジェット吐出通路56の側部を上昇する研磨剤ダストの
移動を更に制限するために、第２オリフィス57が混合領
域の上流でジェット通路に位置決めされている。この第
２オリフィスは、ウォータジェットのわずかな広がりを
考慮してジェット形成オリフィスの直径のほぼ1.5〜５
倍である。第２オリフィスの大きさは、空気の向流を物
理的に妨げるのに十分な程、水ジェットの大きさに近
い。従って、上記の差圧により、その空気の実質的にす
べてを通路50を通して吸入する。第２オリフィスの軸線
方向長さが最小であるので、その類似寸法による水ジェ
ットに作用する抗力はほとんどまたは全く効果がない。
対照的に、ジェット形成オリフィスを第２オリフィスに
連結する軸線方向に延びたチャンネル54の直径はジェッ
トの直径の５〜50倍であって、ジェットを自由に移動さ
せることができる。
移動を更に制限するために、第２オリフィス57が混合領
域の上流でジェット通路に位置決めされている。この第
２オリフィスは、ウォータジェットのわずかな広がりを
考慮してジェット形成オリフィスの直径のほぼ1.5〜５
倍である。第２オリフィスの大きさは、空気の向流を物
理的に妨げるのに十分な程、水ジェットの大きさに近
い。従って、上記の差圧により、その空気の実質的にす
べてを通路50を通して吸入する。第２オリフィスの軸線
方向長さが最小であるので、その類似寸法による水ジェ
ットに作用する抗力はほとんどまたは全く効果がない。
対照的に、ジェット形成オリフィスを第２オリフィスに
連結する軸線方向に延びたチャンネル54の直径はジェッ
トの直径の５〜50倍であって、ジェットを自由に移動さ
せることができる。
上記の説明は当業者が本発明を実施することができる
詳細を含むが、この説明が事実上例示的なものであり、
当業者には、これらの教示を利用して多くの変更例およ
び変形例が明らかになることはわかるべきである。従っ
て、本発明の特許請求の範囲によってのみ定められ、諸
請求項は従来技術をかんがみて行なえるほどに広く解釈
されるものである。
詳細を含むが、この説明が事実上例示的なものであり、
当業者には、これらの教示を利用して多くの変更例およ
び変形例が明らかになることはわかるべきである。従っ
て、本発明の特許請求の範囲によってのみ定められ、諸
請求項は従来技術をかんがみて行なえるほどに広く解釈
されるものである。
第１図は本発明により構成された研磨剤ノズル組立体の
断面正面図；第２図は第１図に示すジェット形成オリフ
ィスの拡大図である。 10……水ジェットオリフィスハウジング、12……研磨剤
ジェットハウジング、14……軸線方向に延びた通路、16
……上流端領域、18……オリフィス構成部材、20……ジ
ェット形成オリフィス、38……吐出管、40……研磨剤誘
導入口通路、42……混合領域、44……研磨剤出口通路、
46……インサート部材、46a……透孔、48……フラッシ
ング入口通路、49……フラッシングオリフィス、59……
第２フラッシング通路。
断面正面図；第２図は第１図に示すジェット形成オリフ
ィスの拡大図である。 10……水ジェットオリフィスハウジング、12……研磨剤
ジェットハウジング、14……軸線方向に延びた通路、16
……上流端領域、18……オリフィス構成部材、20……ジ
ェット形成オリフィス、38……吐出管、40……研磨剤誘
導入口通路、42……混合領域、44……研磨剤出口通路、
46……インサート部材、46a……透孔、48……フラッシ
ング入口通路、49……フラッシングオリフィス、59……
第２フラッシング通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−85868（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298466（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−201699（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−50698（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24C 5/04
Claims (10)
- 【請求項１】研磨剤ジェット切削装置に使用する研磨剤
ジェットノズル組立体において、 高圧液体を受入れるための入口端部、および入口端部よ
り下流の出口端部を有するハウジング手段と、 入口端部と出口端部との間に位置決めされていて、高圧
液体から高速液体ジェットを形成するための、ジェット
形成オリフィス構成手段と、 研磨剤がジェットに同伴されて、研磨剤ジェットを形成
するように、研磨剤をノズル組立体の外側の源からジェ
ット形成オリフィスより下流の混合領域まで導びくため
の研磨剤誘導入口通路を有するハウジング手段とを備
え、研磨剤誘導入口通路は研磨剤移動方向に先細になっ
ており、 ハウジング手段は更に、混合領域と流体連通し、研磨剤
をノズル組立体からジェットが通る通路から分離した通
路に沿って導びくための研磨剤出口導管を有しており、 混合領域より下流の吐出導管を定めていて、研磨剤ジェ
ットをノズル組立体から導びくための手段を備え、吐出
導管は100〜500の範囲の長さ対幅の比を有することを特
徴とする研磨剤ジェットノズル組立体。 - 【請求項２】ハウジング手段は、ジェット形成オリフィ
スと混合領域との間にジェット吐出通路を有しており、
このジェット吐出通路は、この混合領域に隣接した端部
にジェット形成オリフィスの直径の略1.5〜５倍である
第２オリフィスを有することを特徴とする請求項１記載
のノズル組立体。 - 【請求項３】研磨剤誘導入口通路の先細部分は、上記通
路の横断面を30％〜70％だけ減じていることを特徴とす
る請求項２記載のノズル組立体。 - 【請求項４】研磨剤誘導入口通路の先細部分は、上記通
路の横断面をジェット受入れ通路の横断面とほぼ同じ寸
法まで減じていることを特徴とする請求項２記載のノズ
ル組立体。 - 【請求項５】ハウジング手段は混合領域のすぐ上流で研
磨剤誘導入口通路と流体連通しているフラッシング通路
を有していることを特徴とする請求項１記載のノズル組
立体。 - 【請求項６】フラッシング通路は、研磨剤誘導入口通路
に対して斜めの軸線のまわりに形成されていることを特
徴とする請求項５記載のノズル組立体。 - 【請求項７】ハウジング手段は、混合領域のすぐ下流で
研磨剤出口通路と流体連通している第２フラッシング通
路を有していることを特徴とする請求項５記載のノズル
組立体。 - 【請求項８】吐出導管手段は、ほぼ円錐形の外側下流端
領域を持つほぼ管状の吐出要素を有していることを特徴
とする請求項１記載のノズル組立体。 - 【請求項９】ハウジング手段外の環境と連通する１端
と、前記ジェット形成オリフィス構成手段と前記混合領
域との間の領域に開放する他端とを有する通路を構成す
る手段を有し、それによってジェットの伝播方向と逆に
ベルヌーイ誘発流れがあるとき、研磨剤材料はジェット
形成オリフィス構成手段に向かって流れるのが防止され
ることを特徴とする請求項１記載のノズル組立体。 - 【請求項１０】ハウジング手段は、一端がジェット形成
オリフィスと混合領域との間の領域で高速ジェットと流
体通路するガス抜き通路を有しており、該ガス抜き領域
はその他端がノズル組立体の外側の環境と流体連通して
いることを特徴とする請求項９記載のノズル組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/335,054 US4951429A (en) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Abrasivejet nozzle assembly for small hole drilling and thin kerf cutting |
| US335054 | 1989-04-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033775A JPH033775A (ja) | 1991-01-09 |
| JP2885867B2 true JP2885867B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=23310061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2091935A Expired - Lifetime JP2885867B2 (ja) | 1989-04-07 | 1990-04-06 | 小穴あけ用および薄溝切削用の研磨剤ジェットノズル組立体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4951429A (ja) |
| EP (1) | EP0391500A3 (ja) |
| JP (1) | JP2885867B2 (ja) |
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1989
- 1989-04-07 US US07/335,054 patent/US4951429A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-04-05 EP EP19900200835 patent/EP0391500A3/en not_active Withdrawn
- 1990-04-06 JP JP2091935A patent/JP2885867B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US4951429A (en) | 1990-08-28 |
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