JP3343371B2 - Cavitation injection device - Google Patents

Cavitation injection device

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JP3343371B2
JP3343371B2 JP20396692A JP20396692A JP3343371B2 JP 3343371 B2 JP3343371 B2 JP 3343371B2 JP 20396692 A JP20396692 A JP 20396692A JP 20396692 A JP20396692 A JP 20396692A JP 3343371 B2 JP3343371 B2 JP 3343371B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は金属材料の表面改質技術
に係わり、水中においてキヤビテーシヨンを伴う高速の
水噴流を金属材料の表面に噴射し、水噴流に発生するキ
ヤビテーシヨン気泡の崩壊圧力によつて、引張り応力が
残留する金属材料表面を、圧縮応力が作用するように処
理することを目的としたキヤビテーシヨン噴射装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for modifying the surface of a metal material, in which a high-speed water jet with cavitation is injected into the surface of the metal material in water, and the collapse pressure of the cavitation bubbles generated in the water jet is measured. The present invention relates to a cavitation spraying apparatus for treating a surface of a metal material in which a tensile stress remains so that a compressive stress acts.

【0002】[0002]

【従来の技術】既設構造材の残留応力は、鋼球を気流の
勢いで吹きつけるシヨツトブラスト、砂粒を用いるサン
ドブラスト、氷粒を用いるクライオブラスト等によるピ
ーニングによる処理を行い、応力を引張り方向(亀裂を
拡大させる方向)から圧縮方向へと改質する。このよう
なピーニング技術は、残留応力対策として、各種機械構
造物あるいは部品加工時に広く用いられている。
2. Description of the Related Art The residual stress of an existing structural material is subjected to peening treatment using a shot blast in which steel balls are blown by an air current, a sand blast using sand grains, a cryo blast using ice grains, and the stress is reduced in a tensile direction ( From the direction of crack propagation) to the compression direction. Such a peening technique is widely used at the time of processing various mechanical structures or parts as a measure against residual stress.

【0003】しかし、このようなブラスト処理のできな
い環境にありながら、是非ともピーニングしなければな
らない構造物も多い。例えば、経年原子炉圧力容器のノ
ズル部や海洋構造物はいずれも水中にあり、ともに水を
除去しての処理は物理的あるいは経済的に不可能に近
い。原子炉圧力容器では、水を抜くと、多量の放射能が
放出される。またブラスト粒子を回収することも大変な
難作業になる。氷粒を用いれば、回収は不要であるが、
経済的なメリツトは出にくい。
[0003] However, there are many structures which must be peened by all means even in such an environment where blasting cannot be performed. For example, the nozzle portion and the offshore structure of an aged reactor pressure vessel are both in water, and it is almost physically or economically impossible to remove and treat the water. In a reactor pressure vessel, a large amount of radioactivity is released when water is drained. Recovering the blast particles is also a difficult task. If ice particles are used, collection is unnecessary,
Economic merits are unlikely.

【0004】高速ウオータジエツトの利用は、ユニーク
な加工、採鉱あるいは洗浄技術として広く知られるが、
これを表面応力改質に利用する試みがウエスチングハウ
ス社により行われた(特開昭62−63614号公
報)。水噴流によるピーニングには、水冷の効果もあつ
て局所的な温度上昇を防げるというメリツトもある。し
かし、これは水噴流の軸動圧力を有効に利用できる大気
中の作業であり、この技術を水中水噴流によるピーニン
グ技術としてそのまま展開可能であるという保証はな
い。
[0004] The use of high-speed water jets is widely known as a unique processing, mining or cleaning technique.
Attempts to utilize this for surface stress modification have been made by Westinghouse (JP-A-62-63614). Peening with a water jet also has the advantage of preventing the local temperature rise due to the effect of water cooling. However, this is an operation in the atmosphere in which the axial dynamic pressure of a water jet can be effectively used, and there is no guarantee that this technology can be directly applied as a peening technology using a submerged water jet.

【0005】図19に示すように、水中では噴流軸動圧
力の減衰がかなり速い。これは、周囲水の抵抗と同相で
あるがため拡散が速いためである。水中で、気相中水噴
流なみの軸動圧力を得るためには、超高圧発生装置が必
要になり、コスト的に大変不利な技術になつてしまう。
As shown in FIG. 19, the decay of the jet flow dynamic pressure is considerably rapid in water. This is because the diffusion is fast because it is in phase with the resistance of the surrounding water. In order to obtain an axial pressure equivalent to that of a gas-phase water jet in water, an ultra-high pressure generator is required, resulting in a very disadvantageous technique in terms of cost.

【0006】一方、水中水噴流には、噴流と周囲水との
剪断作用によりキヤビテーシヨンが発生する。キヤビテ
ーシヨンをうまくコントロールし、発生した気泡を有効
に利用できれば気相中水噴流なみの効果を低噴射圧力で
実現できる可能性がある。
On the other hand, in the underwater water jet, cavitation is generated due to the shearing action between the jet and the surrounding water. If the cavitation can be controlled well and the generated bubbles can be used effectively, there is a possibility that the effect equivalent to the gaseous water jet can be realized at a low injection pressure.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図20に示したのは、
ウオータジエツト加工に用いられるノズルの典型的構造
である。このノズルは、気相中で水流をビーム状にしぼ
ることを目的としたものであり、水中水噴流として利用
してもキヤビテーシヨンは発生しにくい。理由は、収縮
部1105のしぼり角度θが小さく、ここでの減圧作用
が緩やかすぎるためである。
FIG. 20 shows that:
It is a typical structure of a nozzle used for water jet processing. The purpose of this nozzle is to squeeze a water stream into a beam in the gas phase, and even when used as a submerged water jet, cavitation hardly occurs. The reason is that the squeezing angle θ of the contraction portion 1105 is small, and the depressurizing action here is too gentle.

【0008】また、水噴流の外表面の乱れが乏しく、剪
断渦由来のキヤビテーシヨンが発生しにくかつたり、あ
るいはキヤビテーシヨンが発生しても間欠的で再現性が
悪く、キヤビテーシヨンの発達状態が不安定なためであ
る。
In addition, the outer surface of the water jet has little disturbance, and it is difficult to generate cavitation due to shear vortex, or even if cavitation occurs, it is intermittent and poor in reproducibility, and the development state of the cavitation is unstable That's why.

【0009】なお図において、1101は水中水噴流ノ
ズル本体、1102は高圧供給水、1103は水供給平
行部、1104はノズル中心軸、1106は噴出孔、1
107は水中水噴射、1108は加工対象物の固体面、
1109は加工対象物の周囲水である。
In the drawing, reference numeral 1101 denotes a submerged water jet nozzle main body, 1102 denotes high-pressure supply water, 1103 denotes a water supply parallel portion, 1104 denotes a nozzle center axis, 1106 denotes a jet hole,
107 is an underwater water jet, 1108 is a solid surface of a processing object,
Reference numeral 1109 denotes surrounding water of the object to be processed.

【0010】図21に示す先行技術(特開昭61−81
84号公報)は、水中水噴流に発生するキヤビテーシヨ
ンの作用によつて、付着汚染物を除去しようとするもの
である。
The prior art shown in FIG. 21 (JP-A-61-81)
No. 84) attempts to remove attached contaminants by the action of cavitation generated in a submerged water jet.

【0011】なお図において、1201は水槽、120
2は被洗浄部品、1203はノズル、1203aはノズ
ル洗浄、1203bは噴出孔、1204は水、1205
は管路である。
In the drawing, reference numeral 1201 denotes a water tank;
2 is a part to be cleaned, 1203 is a nozzle, 1203a is nozzle cleaning, 1203b is a jet hole, 1204 is water, 1205
Is a pipeline.

【0012】図22に示す先行技術(特開昭60−16
8554号公報)のノズルは、水中における各種作業の
ために開発されたノズルであり、キヤビテーシヨンの利
用が謳われている。
The prior art shown in FIG.
No. 8554) is a nozzle developed for various operations in water, and the use of cavitation is declared.

【0013】なお図において、1301はノズル本体、
1302はオリフイス部、1303は円錐開口部、13
04は円錐空洞部、1305は配管部材、1306は高
圧噴射装置、1307は噴射加工対象物である。
In the drawing, reference numeral 1301 denotes a nozzle body;
1302 is an orifice portion, 1303 is a conical opening portion, 13
04 is a conical cavity, 1305 is a piping member, 1306 is a high-pressure injection device, and 1307 is an object to be injection-processed.

【0014】これらの例では、キヤビテーシヨンを活発
に発生させようとしてもノズルの構造上限界がある。キ
ヤビテーシヨンの促進のためには、ノズル内で水流に強
い乱れを作り出したり、強制的にキヤビテーシヨン気泡
核を供給するような工夫が必要になる。
[0014] In these examples, there is a limit in terms of the structure of the nozzle even if the cavitation is actively generated. In order to promote cavitation, it is necessary to devise a strong turbulence in the water flow in the nozzle or to forcibly supply cavitation bubble nuclei.

【0015】図23には、自己共振空洞現象促進型ノズ
ルの構造例を示す。このノズルは、ノズル内に設けたキ
ヤビテイ1403で自己共振現象を発生させ、気相中水
噴流内に発生するキヤビテーシヨンを利用して、切削効
率を高めようとしたものである。このノズルの問題は、
ノズル内でキヤビテーシヨンが発生するため、ノズルが
バブルロツク状態となり(実際にはバブルロツク状態と
バブルのない水だけが噴出する現象が共振周波数に合わ
せて繰り返される)、圧力損失の増大を招くことと、水
流が激しく脈動する(キヤビテイ内の発振が上流側へフ
イードバツクし自励振動的な状態となる)ことである。
FIG. 23 shows a structural example of a self-resonant cavity phenomenon promoting nozzle. In this nozzle, the cavity 1403 provided in the nozzle generates a self-resonance phenomenon, and the cutting efficiency is enhanced by utilizing the cavity generated in the gaseous water jet. The problem with this nozzle is
Since the cavitation occurs in the nozzle, the nozzle is in a bubble-locked state (actually, the bubble-locked state and the phenomenon that only bubble-free water is jetted are repeated in accordance with the resonance frequency), causing an increase in pressure loss and an increase in water flow. Violently pulsates (oscillations in the cavity feed back to the upstream side and become a state of self-excited oscillation).

【0016】なおこれらの図において、1401は水、
1402はノズル本体である。
In these figures, 1401 is water,
Reference numeral 1402 denotes a nozzle body.

【0017】また図2に構造を示すノズルのように、
大気中において各種材料を加工するために水噴流をビー
ム状にしぼることを意図した従来型ノズルでは、大気中
においてピーニングに利用しても、図24に示すよう
に、衝突面に生じる衝突圧力部が極めて局所的であるた
め、施工に長時間を要するなどピーニング効率が高いと
は言えない。
[0017] As the nozzle showing the structure in FIG. 2 4,
Conventional nozzles intended to squeeze a water jet into a beam in order to process various materials in the atmosphere, even when used for peening in the atmosphere, as shown in FIG. Is extremely local, so peening efficiency cannot be said to be high, for example, a long time is required for construction.

【0018】なお図24において、1701は高圧水噴
射ノズル、1702は高圧水、1703は気相中水噴
流、1704は被加工対象物、1705は圧力分布、1
706は中心軸である。
In FIG. 24, 1701 is a high-pressure water injection nozzle, 1702 is high-pressure water, 1703 is a gas-phase in-water jet, 1704 is an object to be processed, 1705 is a pressure distribution,
706 is a central axis.

【0019】つまり、図26(a),(b)に示すよう
に、要ピーニング個所1901全域をピーニングするた
めには、ピーニング圧力発生部分1909が軌跡190
5のようになるよう、ノズルを激しく移動させなければ
ならない。ノズルを装着するマニユピレータの先端の構
造も複雑なものとなろう。
That is, as shown in FIGS. 26A and 26B, the peening pressure generating portion 1909 moves along the locus 190 in order to peening the entire area where the peening is required 1901.
The nozzle must be moved vigorously so that it looks like 5. The structure of the tip of the manipulator for mounting the nozzle will also be complicated.

【0020】水中において、図22のような従来型ノズ
ルから水を噴射させると、つまり水中水噴流の場合、水
中において噴流軸上動圧力の減衰が極めて速い。気相中
における特性と比較して図19に示す。一方、このよう
な水中水噴流1803では、噴流の外周において、剪断
型の渦流に起因する渦状キヤビテーシヨン1804が発
生する。図25にその様相を模式的に示すが、従来型ノ
ズルの場合には、渦流による乱れが弱く、キヤビテーシ
ヨンの発生が不十分・不安定であり、キヤビテーシヨン
気泡の崩壊によつて生じる圧力分布1806は、中心軸
1807の周囲に円環(ドーナツ)状となる。
When water is jetted from a conventional nozzle as shown in FIG. 22 in water, that is, in the case of a submerged water jet, the dynamic pressure on the jet axis attenuates very rapidly in water. FIG. 19 shows a comparison with characteristics in the gas phase. On the other hand, in such a submerged water jet 1803, a spiral cavity 1804 due to a shear type vortex is generated on the outer periphery of the jet. FIG. 25 schematically shows such a situation. In the case of the conventional nozzle, the turbulence due to the vortex is weak, the generation of cavitation is insufficient / unstable, and the pressure distribution 1806 caused by the collapse of the cavitation bubbles is Around the central axis 1807.

【0021】なお図において、1801は水噴射ノズ
ル、1802は高圧水、1805は被加圧対象物であ
る。
In the drawing, reference numeral 1801 denotes a water injection nozzle, 1802 denotes high-pressure water, and 1805 denotes an object to be pressurized.

【0022】上記したように、水中においては噴流の軸
上動圧力が低く、どうしても圧力分布は‘中抜け’とな
る。もし、キヤビテーシヨン気泡の生成が著しく活発で
あるならば、噴流中心へ外周の気泡が巻き込まれる(エ
ントレン)ものの、図25のように不安定なキヤビテー
シヨンでは、巻き込み作業がなかなか期待できない。図
26(c),(d)に示すように、要ピーニング個所1
903をまんべんなく施工するためには、やはりノズル
をかなり複雑にトラバースさせねばならない。ノズルを
振り子状に動かす例を(a),(c)に、またノズルを
往復運動させる例を(b),(d)に示す。
As described above, the on-axis dynamic pressure of the jet is low in the water, and the pressure distribution inevitably becomes “dropout”. If the generation of the cavitation bubbles is remarkably active, the bubbles on the outer periphery are entrained into the center of the jet (entrance). However, in the unstable cavitation as shown in FIG. 25, the entrainment operation cannot be expected. As shown in FIGS. 26 (c) and (d), the required peening location 1
In order to apply the 903 evenly, the nozzle must be traversed in a complicated manner. (A) and (c) show examples of moving the nozzle in a pendulum shape, and (b) and (d) show examples of reciprocating the nozzle.

【0023】なお、1902,1904は要ピーニング
個所、1906〜1908はノズルの移動軌跡、191
0はピーニング圧力発生部分である。
Reference numerals 1902 and 1904 denote peening-required points, reference numerals 1906 to 1908 denote nozzle movement trajectories, and reference numeral 191.
0 is a peening pressure generating portion.

【0024】図27の先行技術は、ノズルの噴出孔に、
水流の加速による吸い込み作用を利用する空気吸い込み
パイプ2002を設け、高圧水2004中に外気を吸い
込んで混入し、気泡を含む気相中二相噴流2005を作
り出そうとするものである。この場合、吸い込まれた気
泡が、キヤビテーシヨンの作用をすれば好都合である
が、‘クツシヨン’的な緩衝作用となれば、ピーニング
に対しては逆効果である。ピーニング個所が水中深部で
ある場合には、長い空気吸い込みパイプは実用的とは言
えない。
In the prior art shown in FIG.
An air suction pipe 2002 that uses a suction action by accelerating a water flow is provided, and outside air is sucked into high-pressure water 2004 and mixed therewith to create a two-phase jet 2005 in a gas phase containing bubbles. In this case, it is advantageous if the sucked air bubbles act as a cavitation, but if it acts as a 'cushion'-like cushioning effect, it has an adverse effect on peening. If the peening location is deep underwater, a long air suction pipe is not practical.

【0025】なお、2001は環状ノズル本体、200
3は空気である。
Reference numeral 2001 denotes an annular nozzle body;
3 is air.

【0026】本発明は、キヤビテーシヨン発生に伴う弊
害が少ないキヤビテーシヨン噴流用ノズルを提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to provide a nozzle for jetting a cavity, which has less adverse effects due to the generation of the cavity.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

1.本発明では、高速水噴流を中心軸噴出孔から噴出さ
せる水噴流の外周囲に、大きな旋回速度成分を有する噴
流を噴き出す小さな噴出孔を中心噴出孔の外側環状に配
列させるか、あるいは開口面積の小さな環状スリツトを
設けたノズルを用いる。
1. In the present invention, a small orifice for ejecting a jet having a large swirl velocity component is arranged around the outer periphery of a water jet for ejecting a high-speed water jet from a central axis orifice in an annular shape outside the center orifice, or the opening area is reduced. A nozzle with a small annular slit is used.

【0028】中心噴出孔からの直進水噴流に強い旋回噴
流を加えると、これら噴流の境界にキヤビテーシヨン気
泡の生成個所となる剪断渦列が極めて活発に発生する。
このようにして生じたキヤビテーシヨン噴流を、ピーニ
ングが必要な鋼材表面へと照射する。
When a strong swirling jet is added to the straight water jet from the central jet, a shear vortex street, which is a generation point of the cavitation bubbles, is extremely actively generated at the boundary between these jets.
The cavitation jet generated in this manner is irradiated onto a steel material surface requiring peening.

【0029】2.本発明では、2つの異なるタイプのキ
ヤビテーシヨンを発生させ、それらを水中噴流内で組み
合わせる水中水噴射ノズルを利用する。
2. The present invention utilizes a submerged water jet nozzle that generates two different types of cavitations and combines them in a submerged jet.

【0030】本発明に係るノズルにおいては、まず主軸
(中心軸)上に開口する噴出孔から 1)剥離泡キヤビテーシヨン が発生する主軸噴流を作り出す。この主軸噴流に強制的
に旋回を加えるために、主軸上噴出孔の外側に、やや中
心に向けて旋回方向へ開口する複数本の旋回噴出孔を設
ける。ここから大きな流速(主軸噴流速の4倍近く)
で、主軸噴流のまわりに旋回噴流を作り出し、大規模な 2)渦流キヤビテーシヨン を発生させる。上記1)と2)の異なるキヤビテーシヨ
ンを噴流内で干渉させると、相互作用によつて水中の気
泡核が連鎖的に励起され、発達したキヤビテーシヨン噴
流が形成される。これによつて、高効率の水中ピーニン
グが可能になる。 3.本発明は、水中に高速水噴流を噴射するノズルの減
圧部即ちしぼり部に、ノズル周囲の環境水を言わばエゼ
クタの作用によつて吸い込ませる複数の細い管を、ノズ
ルの外周の吸い込み口とノズルしぼり部を連通させるよ
うに開口させたものである。本発明ノズルにおいて、水
中で水を高圧噴射すると、上記した細い吸い込み連通管
から周囲水が吸い込まれる。この吸い込まれた水は、高
圧ポンプから供給される水とノズルのしぼり部で混合
し、ここで水流に強い乱れが発生するようになる。以上
の作用によつて、水中水噴流のキヤビテーシヨンが著し
く促進されるようになる。
In the nozzle according to the present invention, first, 1) a main shaft jet is generated from a jet hole opened on the main shaft (center axis) to generate 1) separation bubble cavitation. In order to forcibly apply a swirl to the main spindle jet, a plurality of swirl spouts are provided outside the on-spindle spout in the direction of swirling slightly toward the center. Large flow velocity from here (nearly four times the spindle injection velocity)
Then, a swirling jet is created around the main jet to generate large-scale 2) swirl cavitation. When the different cavities described in 1) and 2) above interfere with each other in the jet, the bubble nuclei in the water are excited in a chain due to the interaction, and a developed cavitation jet is formed. This enables highly efficient underwater peening. 3. According to the present invention, a plurality of thin pipes for sucking environmental water around a nozzle by the action of an ejector, so to speak, into a depressurizing section, ie, a squeezing section of a nozzle for injecting a high-speed water jet into water, are provided with a suction port on the outer periphery of the nozzle and the nozzle. The aperture is opened so that the squeezed portion communicates. In the nozzle of the present invention, when water is jetted at a high pressure in water, ambient water is sucked from the thin suction communication pipe. The sucked water mixes with the water supplied from the high-pressure pump at the narrowing portion of the nozzle, where strong turbulence occurs in the water flow. By the above operation, the cavitation of the underwater water jet is remarkably promoted.

【0031】[0031]

【作用】[Action]

1.水中のノズルの中心軸上で直進する高速水噴流の外
周囲に、強く旋回する水噴流を供給すると、外周の旋回
水噴流の一部が逆流し、直進水噴流との間に強い剪断層
が生じ、この剪断層内で渦が発生する。この渦の中心か
らキヤビテーシヨン気泡が活発に生成する。これによつ
て、気泡生成密度が大きく十分に発達したキヤビテーシ
ヨン噴流が作り出される。
1. When a strongly swirling water jet is supplied around the high-speed water jet that goes straight on the center axis of the underwater nozzle, part of the outer swirling water jet flows backward, and a strong shear layer is formed between it and the straight water jet. Vortices occur in this shear layer. Capillary bubbles are actively generated from the center of the vortex. This creates a well-developed cavitation jet with a high bubble generation density.

【0032】また、外周の旋回水流は、キヤビテーシヨ
ン噴流の下流において、下流側から中心軸上直線水噴流
の中心へ巻き込まれるような大きな逆流を作り出す。こ
のような大きな逆流渦によつて、上記した剪断層内渦部
で発生したキヤビテーシヨン気泡は、キヤビテーシヨン
噴流の外側のみならず、キヤビテーシヨン噴流全体へと
一様に拡散されるようになる。
Further, the swirling water flow on the outer periphery creates a large backflow downstream of the cavitation jet so as to be drawn into the center of the straight water jet on the central axis from the downstream side. Due to such a large backflow vortex, the cavitation bubbles generated in the vortex portion in the shear layer described above are uniformly diffused not only outside the cavitation jet but also throughout the cavitation jet.

【0033】以上のようなメカニズムにより、広がりが
大きく単位空間当たりの気泡数密度が大きく気泡が一様
に分散したキヤビテーシヨン噴流が作り出される。この
ノズルでは、ノズルから噴出した後の噴流内でキヤビテ
ーシヨンを発達させるために、圧力損失が増大すること
がない。
By the mechanism described above, a cavitation jet in which the spread is large, the number density of bubbles per unit space is large, and the bubbles are uniformly dispersed is created. In this nozzle, the pressure loss does not increase because the cavitation is developed in the jet flow after jetting from the nozzle.

【0034】このようにして作り出されたキヤビテーシ
ヨン噴流をピーニング用に用いれば、一度に広い面積の
鋼材表面を短い時間でピーニングすることが可能とな
り、ピーニング施工の高効率化が達成される。
If the cavity jet thus produced is used for peening, it is possible to peen a steel surface having a large area at a time in a short time, thereby achieving high peening efficiency.

【0035】2.まず、中心軸上の噴出孔内において
は、噴出孔内の急減圧作用によつて、水流が噴出孔内壁
から剥離し、 1)剥離泡キヤビテーシヨン が発生する。これは、小さなスラグ状の気泡流キヤビテ
ーシヨンであり、噴出孔から水流の力で押し出されるよ
うに噴出する。一方、旋回水流によつて生じる強力で大
きな渦内には減圧部が生じるため、そこで、 2)渦流キヤビテーシヨン が生成する。2)は1)よりもやや下流において、ノズ
ルから少し離れた位置で生成するが、水中水噴流内で即
座に干渉し合う。1)と2)のキヤビテーシヨン気泡同
士の衝突や合体の衝撃が引金となつて、水中にあつた他
の気泡核が励起され、連鎖的にキヤビテーシヨンが増幅
する。また、水噴流の外周には、剪断渦由来の剪断渦キ
ヤビテーシヨンも生じる。このようにして、水中水噴流
は、発達した複合型のキヤビテーシヨン噴流となる。
2. First, in the orifice on the central axis, the water flow separates from the inner wall of the orifice due to the rapid depressurizing action in the orifice, and 1) separated bubble cavitation is generated. This is a small slug-shaped bubble flow cavitation, which is ejected from the ejection hole so as to be pushed out by the force of the water stream. On the other hand, a depressurized portion is generated in a strong and large vortex generated by the swirling water flow, and 2) vortex cavitation is generated there. 2) is generated slightly downstream from 1) at a position slightly away from the nozzle, but immediately interferes with each other in the submerged water jet. The collision between the cavitation bubbles 1) and 2) or the impact of coalescence triggers the excitation of the other bubble nuclei in the water, and the cavitation is amplified in a chain. Further, on the outer periphery of the water jet, a shear vortex cavity originating from the shear vortex also occurs. In this way, the submerged water jet becomes a developed complex type cavitation jet.

【0036】旋回噴流には、その遠心力により水中水噴
流を広げる作用がある。また、広がつた水中水噴流は、
周囲水を自身の噴流内へ巻き込む。また旋回噴流によつ
て、水噴流の下流側には、大きな循環流が生じる。この
ようなフローパターンの組み合わせにより、水噴流内部
に均等にキヤビテーシヨン気泡が拡散(分散)する。以
上のような作用により、広がりが大きく噴流内に気泡が
充満し、水中ピーニングに好適なキヤビテーシヨン噴流
が実現する。
The swirling jet has an effect of expanding the submerged water jet by its centrifugal force. Also, the expanded underwater water jet is
Entrains ambient water into its own jet. The swirling jet also produces a large circulating flow downstream of the water jet. With such a combination of flow patterns, the cavitation bubbles are evenly diffused (dispersed) inside the water jet. By the above-described operation, the jet is widened and the jet is filled with air bubbles, and a cavity jet suitable for underwater peening is realized.

【0037】3.吸い込まれた水がノズル噴出孔におい
て主流噴射水と混合しノズルから噴射されると、水中水
噴流がその内部から激しく乱れるようになる。このよう
にして、この水中水噴流は、噴流周囲に発生する渦状キ
ヤビテーシヨンに加えて、噴流内部からも塊状気泡タイ
プのキヤビテーシヨンが発生する。これら2つのタイプ
のキヤビテーシヨンは、相乗作用によつて互いに増幅し
合う(気泡が発生すると、周りの気泡核が励起される)
ため、噴流全体が発達したキヤビテーシヨン流となる。
3. When the sucked water mixes with the mainstream jet water at the nozzle orifice and is jetted from the nozzle, the submerged water jet becomes violently disturbed from inside. In this way, in the underwater water jet, in addition to the spiral cavitation generated around the jet, a massive bubble type cavitation is also generated from inside the jet. These two types of cavities amplify each other through a synergistic action (the generation of bubbles excites the surrounding bubble nuclei).
Therefore, the entire jet becomes a developed cavity flow.

【0038】また、キヤビテーシヨン気泡は、噴流の横
方向断面において、より均一に分布するようになる(図
25の状態と比較して)ため、これらが構造物表面に当
たると、広い面積にわたつて一様な衝撃圧力が発生する
ようになる。
Also, the cavitation bubbles become more evenly distributed in the transverse cross section of the jet (compared to the state shown in FIG. 25), so that when they hit the surface of the structure, they will spread over a large area. Such an impact pressure is generated.

【0039】以上のように、本発明に係るノズルからの
キヤビテーシヨン噴流は、特に大面積にわたる残留応力
を効率よく除去するのに適したものであると言える。
As described above, the cavitation jet from the nozzle according to the present invention can be said to be particularly suitable for efficiently removing residual stress over a large area.

【0040】[0040]

【実施例】図1は、本発明に係るキヤビテーシヨン噴流
用ノズルの構造を、中心軸を通る断面図として示したも
のである。図2には、正面からの視図として同ノズルの
構造を示す。ノズル本体1のノズル中心軸5には、高圧
水流路4を通じて主高圧供給水2が導かれている。この
主高圧供給水2は、径収縮部6で減圧加速され、主噴出
孔7から、少なくとも流速40m/s以上の軸方向直進
高速水流として水中に噴射される。主噴出孔7の出口
は、緩やかに径を広げる出口拡大部8となつている。外
周高圧供給水3は、高圧水流路4の外側に設けた複数本
の外周高圧水供給流路9を通じて供給され、旋回水流ヘ
ツダ10で合流した後、旋回噴出孔11から、水中へ向
けて開口する旋回流噴出スリツト12へ導かれ、強い旋
回成分を有する状態で水中へ高速噴射される。
FIG. 1 shows the structure of a nozzle for jetting cavitation according to the present invention as a sectional view passing through a central axis. FIG. 2 shows the structure of the nozzle as viewed from the front. The main high-pressure supply water 2 is guided to a nozzle center axis 5 of the nozzle body 1 through a high-pressure water flow path 4. The main high-pressure supply water 2 is decompressed and accelerated in the diameter contraction section 6 and is injected into the water from the main ejection hole 7 as a high-speed water flow in the axial direction having a flow velocity of at least 40 m / s. The outlet of the main ejection hole 7 is an outlet enlarged portion 8 for gradually increasing the diameter. The outer peripheral high-pressure supply water 3 is supplied through a plurality of outer peripheral high-pressure water supply channels 9 provided outside the high-pressure water channel 4, merges with the swirling water flow header 10, and then opens toward the water from the swirling jet hole 11. The fluid is guided to the swirling flow jet slit 12 and jetted at high speed into the water with a strong swirling component.

【0041】この旋回噴流の軸方向成分の速度は、主噴
出孔7からの速度に比べるとかなり小さく、約1/10
である。但し旋回速度成分は大きい。旋回流噴出スリツ
トからの旋回高速水噴流は、旋回流ガイド13によつ
て、ノズル中心軸5に対してやや外側へ向かうように導
かれる。従つて、軸方向直進高速水流と旋回高速水噴流
は、ノズルからの噴出直後には交じり合わない。
The speed of the axial component of this swirling jet is considerably smaller than the speed from the main jet port 7, and is about 1/10.
It is. However, the turning speed component is large. The swirling high-speed water jet from the swirling flow jet slit is guided by the swirling flow guide 13 so as to be slightly outward with respect to the nozzle center axis 5. Accordingly, the axially straight high-speed water flow and the swirling high-speed water jet do not mix immediately after the jet from the nozzle.

【0042】同じ考え方に基づくもう一つの実施例に係
るノズルの構造を、図3に中心軸を通る断面図として、
また図4には正面からの視図として示す。ノズル本体3
01のノズル中心軸5上には、主高圧供給水302が導
かれている。この主高圧供給水302は、径収縮部で減
圧加速され、主噴出孔307から高速水流として水中に
噴射される。主噴出孔307の出口は、図1に示した実
施例と同様に、緩やかに径を広げる拡大部308となつ
ている。外周高圧水供給流路309を通じて高圧供給さ
れ、旋回水流ヘツダ310で合流した後、ノズル本体3
01の出口に開口する複数本の旋回噴出孔311から水
中へ噴射される。主噴出孔307からの軸方向直進高速
水流と、旋回噴出孔311からの旋回高速水流が、噴出
直後に混合しないように(理由については後述する)、
旋回噴出孔311からの噴出方向をやや外側に向けるた
めの旋回流ガイド312が、主噴出孔の出口拡大部30
8の外側に、ノズル本体301から少し突き出すように
設けられている。
The structure of a nozzle according to another embodiment based on the same concept is shown in FIG.
FIG. 4 is a view from the front. Nozzle body 3
The main high-pressure supply water 302 is guided on the nozzle center axis 5 of No. 01. The main high-pressure supply water 302 is decompressed and accelerated in the diameter contraction part, and is injected into the water from the main ejection hole 307 as a high-speed water flow. The outlet of the main ejection hole 307 forms an enlarged portion 308 for gradually increasing the diameter, similarly to the embodiment shown in FIG. After being supplied with high pressure through the outer peripheral high pressure water supply channel 309 and merging with the swirling water flow header 310, the nozzle body 3
The water is injected into the water from a plurality of swirl outlets 311 opening to the outlet of No. 01. The high-speed water flow flowing straight in the axial direction from the main outlet 307 and the high-speed turning water flow from the turning outlet 311 are not mixed immediately after the jetting (the reason will be described later).
The swirling flow guide 312 for turning the jet direction from the swirling orifice 311 slightly outward is provided at the outlet enlarged portion 30 of the main orifice.
8 is provided so as to slightly protrude from the nozzle body 301.

【0043】なお、図において、303は外周高圧供給
水、304は高圧水流路、305はノズル中心軸、30
6は径収縮部である。
In the figure, reference numeral 303 denotes an outer peripheral high-pressure supply water, 304 denotes a high-pressure water flow path, 305 denotes a central axis of a nozzle,
Reference numeral 6 denotes a diameter contraction portion.

【0044】以上の実施例では、軸方向直進高速水噴流
と旋回高速水噴流との流量比は、およそ3:7から4:
6までの範囲に設定する。この流量配分が、キヤビテー
シヨンの促進や、噴流形状のコントロールにとつて都合
が良い。
In the above embodiment, the flow rate ratio between the axially straight high-speed water jet and the swirling high-speed water jet is about 3: 7 to 4: 3.
Set the range up to 6. This flow distribution is convenient for promoting the cavitation and controlling the shape of the jet.

【0045】図5と図6には、噴射ユニツト(ポンプ)
から噴射ノズルに至るまでの水供給系統を概略に示す。
図5の例は、2台の噴射ユニツトを用いて、軸方向直進
高速水流と旋回高速水流の流量を独立に調整するタイプ
である。
FIGS. 5 and 6 show the injection unit (pump).
The water supply system from to the injection nozzle is schematically shown.
The example of FIG. 5 is a type in which the flow rates of the axially high-speed water flow and the swirling high-speed water flow are independently adjusted using two injection units.

【0046】なお、図において、501はノズル本体、
502は噴射ガン、503,504は高圧水供給管、5
05,506は調圧弁、507,508は噴射ユニツ
ト、509はキヤビテーシヨン噴流、510は被加工対
象物、511は周囲水である。一方、図6に示すタイプ
は、1台の噴射ユニツトからの高圧水供給配管を分岐
し、それぞれの流量を調圧弁により分配させるようにし
たものである。流量の調整は、図5の例の方が容易であ
るが、装置のコスト的には図6のタイプの方が有利であ
る。
In the figure, reference numeral 501 denotes a nozzle body,
502 is an injection gun, 503 and 504 are high-pressure water supply pipes,
05 and 506 are pressure regulating valves, 507 and 508 are injection units, 509 is a cavitation jet, 510 is a workpiece, and 511 is ambient water. On the other hand, in the type shown in FIG. 6, a high-pressure water supply pipe from one injection unit is branched, and each flow rate is distributed by a pressure regulating valve. The adjustment of the flow rate is easier in the example of FIG. 5, but the type of FIG. 6 is more advantageous in terms of the cost of the apparatus.

【0047】なお、図において、601はノズル本体、
602は噴射ガン、603,604は高圧水供給管、6
05,606は調圧弁、607は噴射ユニツト、608
はキヤビテーシヨン噴流、609は被加工対象物、61
0は周囲水である。
In the drawing, reference numeral 601 denotes a nozzle body;
602 is a spray gun, 603 and 604 are high-pressure water supply pipes, 6
05 and 606 are pressure regulating valves, 607 is an injection unit, 608
Is a cavity jet, 609 is a workpiece, 61
0 is ambient water.

【0048】図7は、本発明に係るキヤビテーシヨン噴
流用ノズルから水中に噴射された水流のフローパターン
を断面図として模式的に描いたものである。ノズル中心
軸704上で噴射される中心直進噴流7gと、その外周
囲でやや外側へ向けて旋回を付与されて噴射される外周
旋回噴流7aの間には、強い剪断流による剪断層渦7c
が形成される。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a flow pattern of a water stream jetted into water from a nozzle for jetting cavitation according to the present invention. Between the central straight jet 7g jetted on the nozzle center axis 704 and the outer swirling jet 7a jetted by being swirled slightly outward on the outer periphery, a shear layer vortex 7c due to a strong shear flow is provided.
Is formed.

【0049】この剪断層渦7cは、中心直進噴流7gの
外周と、外周旋回噴流7aからの逆流7bの間に生じ
る。剪断層渦7c内は、渦流型のキヤビテーシヨン発生
域7dとなり、ここでは比較的径が大きく消滅時の衝撃
圧力が高い多数の気泡が生成する。従来型ノズル(図2
0)において、発生する間欠的なキヤビテーシヨンに比
べると、本発明に係るノズルにおける気泡は、極めて活
発に連続的にかつ安定に生成する。発生した気泡は、外
周旋回流に同伴されて一度外側下流へ移動するが、外側
からの循環流7fに巻き込まれて、キヤビテーシヨン噴
流内部へと逆流する。
The shear layer vortex 7c is generated between the outer periphery of the center straight jet 7g and the backflow 7b from the outer swirling jet 7a. The inside of the shear layer vortex 7c becomes a vortex type cavity generation area 7d, where a large number of bubbles having a relatively large diameter and a high impact pressure at the time of disappearance are generated. Conventional nozzle (Fig. 2
In the case of 0), the bubbles in the nozzle according to the present invention are generated very actively, continuously and stably as compared with the intermittent cavitation that occurs. The generated bubbles move to the outside downstream once accompanied by the peripheral swirling flow, but are caught in the circulating flow 7f from the outside and flow back into the inside of the cavitation jet.

【0050】このような渦型キヤビテーシヨンは、圧力
伝播力が強く、噴流内部で水中の気泡核にトリガを与え
る。従つて、連鎖的に夥しい数のキヤビテーシヨン気泡
が噴流内部に充満するように発生する。大きな旋回流7
eと、それによつて生じる外側からの循環流7fは、噴
流の一部で生成したキヤビテーシヨンを、噴流の流れ場
のほぼ全域に拡散させる作用がある。
Such a vortex type cavitation has a strong pressure propagating force and gives a trigger to bubble nuclei in water in a jet. Therefore, a large number of cavitation bubbles are generated in a chain so as to fill the inside of the jet. Big swirl 7
e and the resulting circulating flow 7f from the outside have the effect of diffusing the cavitation produced in a part of the jet over substantially the entire flow field of the jet.

【0051】このように、本発明に係るキヤビテーシヨ
ン噴流用ノズルを用いれば、キヤビテーシヨン気泡が噴
流内に均一に分散する。つまり、ピーニングに対しては
最適の噴流を作り出すことが可能となる。なお、本発明
に係るこのキヤビテーシヨン噴流用ノズルは、ノズルか
ら噴出後の水流中にキヤビテーシヨンを作り出すため、
いわゆるバブルロツク(ノズル内の気泡閉塞)によるノ
ズルの圧力損失が生じない。つまり、高圧噴射ポンプに
対する負担は増加しないことになる。
As described above, when the cavity jet nozzle according to the present invention is used, the cavity bubbles are uniformly dispersed in the jet. That is, it is possible to create an optimal jet for peening. In addition, this cavity jet nozzle according to the present invention, in order to create a cavity in the water flow after jetting from the nozzle,
No pressure loss occurs in the nozzle due to so-called bubble lock (blockage of bubbles in the nozzle). That is, the burden on the high-pressure injection pump does not increase.

【0052】なお、図において、701はノズル本体、
702は主高圧供給水、703は外周高圧供給水、70
5は主噴出孔の出口拡大部、706は旋回流噴出部、7
07は旋回流ガイドである。
In the figure, reference numeral 701 denotes a nozzle body,
702 is the main high pressure supply water, 703 is the outer high pressure supply water, 70
5 is an outlet enlarged portion of the main outlet, 706 is a swirl flow outlet, 7
Reference numeral 07 denotes a swirling flow guide.

【0053】図8は、本発明に係るノズルにおけるキヤ
ビテーシヨン噴流のプロフアイルと衝突圧力分布を、従
来式ノズルにおけるそれらと比較したものである。本発
明に係るノズル(ノズル本体801)使用時のキヤビテ
ーシヨン噴流のプロフアイルaは、上述したように旋回
流によつて広がり、噴流内部に一様に気泡が分散した特
性がある。そのため、衝突面(固体面)802上におけ
る衝突圧力分布cは、末広がりで、噴流軸中心で衝突圧
力の低下する、いわゆる窪みの部分は見られない。これ
に対し、従来型ノズル使用時のキヤビテーシヨン噴流の
プロフアイルbはかなり細くなり、衝突面(固体面)に
対する圧力分布dは広がりが乏しく、噴流の外周で気泡
が発生するために、双肩型で真ん中が窪んだ形状とな
る。ピーニング効率の観点からは、圧力分布が一様で広
がりが大きくなる本発明ノズルの方が有利である。これ
は1回の照射で、大面積の部分を処理できるためであ
る。
FIG. 8 compares the profile and impact pressure distribution of the cavitation jet in the nozzle according to the present invention with those in the conventional nozzle. As described above, the profile a of the cavitation jet when the nozzle (nozzle body 801) according to the present invention is used is spread by the swirling flow, and has a characteristic that bubbles are uniformly dispersed inside the jet. Therefore, the collision pressure distribution c on the collision surface (solid surface) 802 is divergent, and there is no so-called depression where the collision pressure decreases at the center of the jet axis. On the other hand, the profile b of the cavitation jet when the conventional nozzle is used is considerably thinner, the pressure distribution d against the collision surface (solid surface) is poorly spread, and bubbles are generated on the outer periphery of the jet. The shape becomes concave in the middle. From the viewpoint of peening efficiency, the nozzle of the present invention, in which the pressure distribution is uniform and the spread is large, is more advantageous. This is because a large area can be processed by one irradiation.

【0054】図9は、配管における残留応力の改質効果
を調べた実験結果である。従来式ノズルを用いた場合で
も、引張り方向成分が略なくなるまでの表面応力改質効
果が得られるものの、引張り方向の応力が圧縮側まで変
化するほどの十分な改質効果は得られていない。
FIG. 9 shows the result of an experiment for examining the effect of modifying the residual stress in the piping. Even when the conventional nozzle is used, the effect of modifying the surface stress until the component in the tensile direction substantially disappears is obtained, but the effect of modifying the surface stress in the tensile direction to the compression side is not sufficient.

【0055】これに対し、本発明を具体化したノズルを
用いると、残留応力が圧縮側へと大幅に改質される効果
のあることが分かる。従来式ノズルでは、キヤビテーシ
ヨンの発達が不十分であるのに対し、本発明に係るノズ
ルでは、発達したキヤビテーシヨン噴流内における気泡
の崩壊圧力が強力であつたために、著しい応力改質効果
が得られたものと考えられる。
On the other hand, it can be seen that the use of the nozzle embodying the present invention has the effect of significantly reducing the residual stress to the compression side. In the conventional nozzle, the development of the cavitation was insufficient, whereas in the nozzle according to the present invention, the collapse pressure of the bubbles in the developed cavitation jet was strong, so that a remarkable stress reforming effect was obtained. It is considered something.

【0056】水中の高速水流による衝突圧力およびキヤ
ビテーシヨンによる気泡崩壊圧力を利用する本発明は、
実施例で説明した特殊な熱交換用容器あるいは化学反応
槽の予防保全のための表面応力改質以外にも適用が可能
である。一般に、表面応力改質にあたつては、熱を加え
ない、つまり金属組織の変態を伴わない常温の処理の方
が格段に好ましい。この点からも本発明は有利であり、
ボイラ(火力)の耐圧部材等の表面応力改質へも応用す
ることができる。また水中における作業であることを考
えれば、海水中における海洋構造物や船舶へも適用する
ことができる。海水面下にある船舶の底部には、貝、藻
その他小型の生物が付着し、走行に対してかなりの流動
抵抗になるが、本発明では、これらの付着物を海水中に
おいて除去することを可能にする。このように付着生物
の除去が海水中において可能になれば、(1)船をドツ
クへ入れ、(2)ドツクから海水を汲み出し、(3)付
着物の混じる廃水を廃棄し、さらに、(4)ドツクへ再
び海水を入れる。
The present invention utilizing the collision pressure due to the high-speed water flow in the water and the bubble collapse pressure due to the cavitation,
The present invention can be applied to other than the surface stress modification for preventive maintenance of the special heat exchange container or the chemical reaction tank described in the embodiment. Generally, in the modification of the surface stress, treatment at normal temperature without applying heat, that is, without transformation of the metal structure is much more preferable. The present invention is also advantageous from this point,
It can also be applied to surface stress modification of pressure-resistant members of boilers (thermal power). Considering that the work is underwater, the present invention can be applied to marine structures and ships in seawater. Shells, algae and other small organisms adhere to the bottom of the ship below the sea surface, causing considerable flow resistance to running.In the present invention, it is necessary to remove these deposits in sea water. enable. If the removal of attached organisms becomes possible in seawater in this way, (1) the ship is docked, (2) the seawater is pumped out of the dock, (3) the wastewater mixed with attached matter is discarded, and (4) ) Fill the dock again with seawater.

【0057】と言つた一連の操作が一切省略されること
になり、船舶の保全がより経済的に行われるようにな
る。付着物を除くために用いられる特殊な塗料の使用量
も削減されれば、海洋環境保護の観点からは好ましい。
A series of operations described above is omitted altogether, and the maintenance of the ship can be performed more economically. It is preferable from the viewpoint of marine environment protection if the amount of the special paint used for removing the deposits is also reduced.

【0058】図10は、本発明に係る複合キヤビテーシ
ヨンノズルを、その中心軸を通る縦方向断面図として示
したものである。図11には、この複合キヤビテーシヨ
ンノズルの噴出孔の開口構造を、下流側から上流方向を
見る図として示す。中心軸供給用高圧水201は、中心
軸供給用高圧水流路208を経て供給され、径収縮部2
09で減圧されて主軸噴出孔210から噴射される。主
軸噴出孔210は、ノズル本体203の先端のやや窪ん
だ面の中心軸上に開口している。主軸噴出孔210で
は、その内壁に剥離型キヤビテーシヨンが生成する。中
心軸供給用高圧水流路208の周りの環状の旋回供給用
高圧水流路206には、旋回供給用高圧水202が導か
れている。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the composite cavitation nozzle according to the present invention passing through the center axis thereof. FIG. 11 shows the opening structure of the ejection holes of the composite cavitation nozzle as viewed from the downstream side in the upstream direction. The high pressure water 201 for central axis supply is supplied through the high pressure water flow path 208 for central axis supply, and
At 09, the pressure is reduced and the fuel is injected from the main shaft outlet 210. The main shaft ejection hole 210 opens on the central axis of a slightly concave surface at the tip of the nozzle body 203. In the main-shaft ejection hole 210, a peel-type cavity is formed on the inner wall. The swirling supply high-pressure water 202 is guided to an annular swirling supply high-pressure water passage 206 around the central axis supply high-pressure water passage 208.

【0059】この旋回供給用高圧水202は、8本の旋
回噴出孔211から、ノズル中心軸207に対する傾斜
角度θ1 =40°で、また旋回角度θ2 =60°で水中
へ噴射され、主軸噴流の周りに強い旋回流を作り出す。
主軸噴出孔210から噴出する中心軸供給用高圧水20
1の主軸噴出流速Ujと、旋回噴出孔211から噴出す
る旋回供給用高圧水202の旋回噴出流速Ucは、 1.2<Uc/Uj<8.0 …(1) の関係が成り立つ範囲で設定される。しかし、実施工に
おける好適噴射条件は、 Uc/Uj≦4.0 …(2) である。旋回噴出流速Ucを主軸噴出流速Ujより4倍
近くも大きくとるのは、主軸噴流に強い旋回を与え、渦
流内のキヤビテーシヨンを強制的に生成させるためであ
る。主軸噴出孔210と旋回噴出孔211からの流速に
大きな差を与えるものの、噴出流量に関しては、主軸噴
出孔210と旋回噴出孔211からの両噴射流量を略等
しくする。このような条件を基にして、主軸噴出孔21
0と旋回噴出孔211の噴出孔径や、それら中心軸供給
用高圧水201と旋回供給用高圧水202の各々の噴射
圧力が設定される。主軸噴出孔210は、旋回噴出孔2
11の開口位置よりhiだけ上流側へ窪んだ個所に開口
される。
The high-pressure water for swirling supply 202 is jetted from eight swirling jet holes 211 into the water at an inclination angle θ 1 = 40 ° with respect to the nozzle center axis 207 and at a swirl angle θ 2 = 60 ° into the main shaft. Creates a strong swirl around the jet.
High pressure water 20 for central shaft supply spouting from main shaft spout 210
The main shaft jet flow velocity Uj of 1 and the swirl jet flow velocity Uc of the swirling supply high-pressure water 202 spouted from the swirl jet hole 211 are set in a range where the relationship of 1.2 <Uc / Uj <8.0 (1) holds. Is done. However, a preferable injection condition in the practical work is Uc / Uj ≦ 4.0 (2). The reason why the swirling jet flow velocity Uc is set to be nearly four times larger than the main spindle jet flow velocity Uj is to give a strong swirl to the main spindle jet flow and to forcibly generate cavitation in the swirl flow. Although there is a large difference between the flow rates from the main spindle outlet 210 and the swirl outlet 211, the jet flow from the main outlet 210 and the swirl outlet 211 is made substantially equal. Based on such conditions, the main spindle outlet 21
0 and the ejection hole diameter of the swirl ejection hole 211 and the injection pressure of each of the high pressure water 201 for central axis supply and the high pressure water 202 for swirl supply are set. The main shaft outlet 210 is provided with the swirl outlet 2
An opening is provided at a location which is depressed to the upstream side by hi from the opening position 11.

【0060】当初は、この窪んだ個所において、旋回流
による渦流キヤビテーシヨンを作り出すことを意図して
いた。しかし、実際にはノズルから下流側へやや離れた
位置に渦流キヤビテーシヨンが出来ることが判明した。
この窪みには、渦流キヤビテーシヨンが主軸噴出孔21
0へ逆流によつて衝突するのを防ぐ効果のあることが現
時点では分かつている。主軸噴出孔210と旋回噴出孔
211との距離hiと旋回噴出孔211の開口円の直径
はDcは、 1/8<hi/Dc<1/2 …(3) の関係が成り立つように寸法決定する。この範囲のう
ち、 hi/Dc≦1/4 …(4) とする構造が旋回水流形成、キヤビテーシヨンの促進、
あるいは加工のしやすさなど多くの観点から好ましい。
Initially, the intention was to create a swirl cavitation due to the swirling flow at this depressed location. However, it has been found that swirl cavitation actually occurs at a position slightly downstream from the nozzle.
In this recess, the swirl cavity is filled with the main spindle outlet 21.
At present, it is known that there is an effect of preventing collision due to backflow to zero. The distance hi between the main shaft ejection hole 210 and the swirl ejection hole 211 and the diameter of the opening circle of the swirl ejection hole 211 are determined such that Dc is 1/8 <hi / Dc <1/2 (3). I do. Within this range, the structure of hi / Dc ≦ 1 / (4) is used to create a swirling water flow, promote cavitation,
Alternatively, it is preferable from many viewpoints such as ease of processing.

【0061】なお、図において、204は高圧水供給ガ
ン、205はロツクナツト、212はノズル先端円錐形
凹部である。
In the drawing, reference numeral 204 denotes a high-pressure water supply gun, 205 denotes a locknut, and 212 denotes a conical recess at the nozzle tip.

【0062】図12は、本発明に係る複合キヤビテーシ
ヨンノズルから、水中へ噴射された水流のフローパター
ンを模式的に示したものである。このフローパターンの
特徴は、旋回噴流215による強い旋回力204aによ
つて、旋回噴流215自体はもとより主軸噴出孔210
から主軸(中心軸)方向へ噴射される主軸(中心軸)噴
流214も、旋回による遠心力によつて下流において広
がることである(204b)。
FIG. 12 schematically shows a flow pattern of a water stream injected into water from the composite cavitation nozzle according to the present invention. The feature of this flow pattern is that, due to the strong swirling force 204a of the swirling jet 215, the swirling jet 215 itself as well as the main spindle outlet 210
The main axis (central axis) jet 214 which is jetted in the direction of the main axis (central axis) is also spread downstream by the centrifugal force of the swirl (204b).

【0063】このような噴流が広がる特性は重要であ
り、ノズル近傍や旋回渦の中心で生成した気泡は、噴流
内全域へ拡散(分散)されて行く。一方、広がつた噴流
は、周囲水を噴流内へ巻き込む(204c)。さらにこ
の個所において、噴流と周囲水213との界面に生じる
剪断渦(これは、旋回噴出孔から噴き出す水流による旋
回流204aに比べると小さいが、噴流と周囲水213
との境界に沢山発生する)由来の剪断渦型キヤビテーシ
ヨンが発生する。噴流自体に強い旋回力が加わつている
ため、下流において、大規模な循環流204dが生じ
る。この大規模な循環流204dは、ピーニングの衝突
圧力を抑制させる方向に作用するものの、キヤビテーシ
ヨン気泡を噴流内全域に均等に分散させる効果があり、
かなり重要な役割を演じている。以上のような流れ場の
効果によつて、広がりが大きく発達したキヤビテーシヨ
ンがその内部全域により均等に分散した噴流が作り出さ
れる。図13は、ノズルおよび水噴流内におけるキヤビ
テーシヨンの様相を模式的に描いたものである。まず、
主軸噴出孔210においては、径収縮部209と主軸噴
出孔210内の縮流における急減圧作用によつて、水流
が主軸噴出孔210の内壁から剥離し、剥離泡型のキヤ
ビテーシヨン205aが生成する。このキヤビテーシヨ
ンは、小さなスラグ状気泡が合体したものであり、主軸
噴出孔210内で発生すると、次々と下流へ押し出され
るように水中水噴流内へ噴出される。
The characteristic that the jet flow spreads is important, and bubbles generated near the nozzle or at the center of the swirling vortex are diffused (dispersed) throughout the jet flow. On the other hand, the expanded jet entrains the surrounding water into the jet (204c). Further, at this location, a shear vortex generated at the interface between the jet and the surrounding water 213 (this is smaller than the swirling flow 204a due to the water jet from the swirling orifice,
Shear vortex-type cavitation is generated at the boundary between the vortex and the vortex. Since a strong swirling force is applied to the jet flow itself, a large-scale circulation flow 204d is generated downstream. Although this large-scale circulating flow 204d acts in a direction to suppress the peening collision pressure, it has an effect of uniformly dispersing the cavitation bubbles throughout the jet flow.
Plays a very important role. By the effect of the flow field as described above, a jet is created in which the cavitation having a large spread is more evenly dispersed throughout the inside thereof. FIG. 13 schematically depicts aspects of cavitation in a nozzle and a water jet. First,
In the main-shaft outlet 210, the water flow separates from the inner wall of the main-shaft outlet 210 due to the diameter-reducing portion 209 and the rapid depressurizing action caused by the contraction in the main-shaft outlet 210, thereby generating a separated bubble-type cavity 205a. The cavitation is a combination of small slag-like bubbles. When the cavitation is generated in the main-shaft ejection hole 210, the cavitation is ejected into the submerged water jet so as to be sequentially pushed downstream.

【0064】また、旋回噴流215によつて生じる渦内
にも低圧空洞部が生じて、また強い乱れによる圧力変動
の効果によつて、渦型のキヤビテーシヨンが発生する
(205b)。
A low-pressure cavity is also formed in the vortex generated by the swirling jet 215, and a vortex-type cavity is generated by the effect of pressure fluctuation due to strong turbulence (205b).

【0065】このキヤビテーシヨンは前述の剥離型キヤ
ビテーシヨン205aよりも少し下流で生じるが、主軸
噴出孔210の近傍において混合し、相互に干渉しあ
う。キヤビテーシヨン気泡同士の衝突による合体や反発
などがトリガになり、急速な圧力変動が近くの水中へ伝
播し、水中に合つた安定気泡核までが励起されて、キヤ
ビテーシヨンが著しく促進される。また、噴流の外周に
おいては剪断渦キヤビテーシヨンも生成する(205
c)。
Although this cavitation occurs slightly downstream from the above-mentioned separation type cavitation 205a, it mixes in the vicinity of the main shaft ejection hole 210 and interferes with each other. The coalescence or repulsion caused by collision of the cavitation bubbles triggers, and a rapid pressure fluctuation propagates into the nearby water, and even the stable bubble nuclei combined in the water are excited, and the cavitation is remarkably promoted. In addition, a shear vortex cavity is also generated on the outer periphery of the jet (205).
c).

【0066】これらのキヤビテーシヨン気泡は、図12
に示したように、旋回流の遠心作用204bや周囲水の
巻き込み204c、また噴流の下流側に生じる大規模な
循環流204dの作用によつて水中噴流内全域へ拡散す
る。
These cavitation bubbles are shown in FIG.
As shown in (1), the water is diffused throughout the submerged jet by the action of the centrifugal action 204b of the swirling flow, the entrainment of surrounding water 204c, and the large-scale circulating flow 204d generated downstream of the jet.

【0067】なお、図において、205dはキヤビテー
シヨン気泡の噴流内への拡散、205eは噴流外周の剪
断渦である。
In the figure, reference numeral 205d denotes diffusion of the cavitation bubbles into the jet, and 205e denotes a shear vortex on the outer periphery of the jet.

【0068】図14には、本発明に係る複合キヤビテー
シヨンにおける水中水噴流の輪郭と衝突圧力分布を、従
来式ノズル(図20)におけるそれらと比較して示す。
本発明に係る複合キヤビテーシヨンノズルは、従来式ノ
ズルと比べてその噴流の広がりが大きく、また衝突圧力
分布もかなり幅広くしかもより均等になつていることが
分かる。衝突圧力のピークは、従来式ノズルの方がやや
高くなつているが、これは水噴流がビーム状にしぼられ
ているため、キヤビテーシヨンの作用と言うよりはむし
ろ水流の直接衝突圧力の影響が生じたものと考えられ
る。
FIG. 14 shows the profile of the submerged water jet and the impact pressure distribution in the composite cavity according to the present invention in comparison with those in the conventional nozzle (FIG. 20).
It can be seen that the composite cavitation nozzle according to the present invention has a wider jet flow than the conventional nozzle and has a considerably wider and more uniform impact pressure distribution. The impact pressure peak is slightly higher for the conventional nozzle, but because the water jet is squeezed into a beam, the impact of the direct impact pressure of the water flow rather than the effect of cavitation occurs. It is thought that it was.

【0069】図15は、水中水噴流用ノズルの構造を、
中心軸を通る断面図として示したものである。高圧水1
02は、ノズル本体101の上流側に水供給部として開
口する高圧水導管104を通して供給され、ノズル収縮
部106において、減圧・加速され、ノズル噴出孔10
7から周囲環境水110中へ噴射される。ノズル噴出孔
107の出口には、僅かにノズル出口座ぐり部108が
刻設してある。ノズル噴出孔107の出口側に連通する
ように、他端がノズル本体101の外表面に開口する吸
い込み水細管109が複数本(この実施例では3本)開
口している。
FIG. 15 shows the structure of a submerged water jet nozzle.
It is shown as a cross-sectional view passing through the central axis. High pressure water 1
02 is supplied through a high-pressure water conduit 104 that opens as a water supply part on the upstream side of the nozzle main body 101, and is decompressed and accelerated in the nozzle contraction part 106, and the nozzle ejection port
7 into the ambient water 110. At the exit of the nozzle ejection hole 107, a nozzle account counterpart 108 is slightly cut. A plurality (three in this embodiment) of suction water thin tubes 109 having the other end opened on the outer surface of the nozzle main body 101 are opened so as to communicate with the outlet side of the nozzle outlet 107.

【0070】ノズル噴出孔107における高速水流の加
速作用により、周囲水110が吸い込み水103として
吸い込み水細管109内に吸引されて、ノズル噴出孔1
07の出口近傍においてポンプから供給される高圧水1
02と合流混合する。吸い込み時の圧力損失を軽減する
ために、吸い込み水細管109の入口部の口径は、入口
部に近づくほど拡大する構造となっている。105はノ
ズル中心軸である。図16は、水中水噴流用ノズルの
15A−A線上から視た図で、吸い込み水細管(旋回
型)109bとノズル噴出孔107を、旋回するように
接線方向に接続させたノズルである。
By the acceleration action of the high-speed water flow in the nozzle outlet 107, the surrounding water 110 is sucked into the suction water tube 109 as the suction water 103, and the nozzle outlet 1
High-pressure water 1 supplied from the pump near the outlet of 07
02 and mixed. In order to reduce the pressure loss at the time of suction, the diameter of the inlet portion of the suction water thin tube 109 is configured to increase as approaching the inlet portion. Reference numeral 105 denotes a nozzle center axis. FIG. 16 is a diagram of a nozzle for a submerged water jet .
A nozzle viewed from the line 15A-A, in which the suction water capillary (swirl type) 109b and the nozzle outlet 107 are connected in a tangential direction so as to swirl.

【0071】このノズル構造では、ノズル噴出孔107
の水流に旋回乱れが加わり、ノズル噴出孔107内にお
いて、もしくはノズル噴出孔107から噴出した直後の
水噴流においてキヤビテーシヨンが発生しやすく、か
つ、旋回作用により噴流も広がりやすくなる。
In this nozzle structure, the nozzle ejection holes 107
The turbulence is added to the water flow, and cavitation is likely to occur in the nozzle jet hole 107 or in the water jet immediately after jetting from the nozzle jet hole 107, and the jet flow is easily spread by the swirling action.

【0072】図17は、図15と図16に構造を示した
水中水噴流ノズル内における現象を模式的に描いたもの
である。
FIG. 17 schematically illustrates a phenomenon in the submerged water jet nozzle whose structure is shown in FIGS.

【0073】図16に示したノズルは、周囲水を吸い込
む細管が、ノズル噴出孔の接線方向に連接するタイプで
ある。吸い込み水細管109を通りノズル噴出孔107
内へ吸い込まれた水は、ノズル噴出孔107内で旋回し
ながら高圧水102と合流・混合し、水流同士の混合部
400を作り出す。このノズルから水中に噴出した水噴
流には、ノズル噴出孔107の近傍において旋回流40
1が発生し、この旋回流401に起因する強い剪断渦流
の作用により、発達したキヤビテーシヨン噴流402が
生じる。
The nozzle shown in FIG. 16 is of a type in which a thin tube for sucking ambient water is connected in the tangential direction of the nozzle ejection hole. Nozzle outlet 107 passing through suction water capillary 109
The water sucked into the inside merges with and mixes with the high-pressure water 102 while swirling in the nozzle ejection holes 107 to create a mixing section 400 of the water streams. The water jet spouted into the water from the nozzle has a swirl flow 40 near the nozzle jet hole 107.
1 is generated, and by the action of the strong shear vortex caused by the swirling flow 401, a developed cavity jet 402 is generated.

【0074】夥しい数の気泡403がキヤビテーシヨン
噴流の外周のみならず内部にも生成する。旋回流401
の作用により、噴流外周からの巻き込み流404が生
じ、噴流の外周にある気泡群403は、キヤビテーシヨ
ン噴流402の中心部へ引き込まれる。噴流の中心に合
つた気泡核もこのような旋回乱れが引金となつて連鎖的
にキヤビテーシヨンが発生するようになる。
A large number of bubbles 403 are generated not only on the outer periphery but also inside the cavity jet. Swirling flow 401
The action causes a entrapped flow 404 from the outer periphery of the jet, and the bubbles 403 on the outer periphery of the jet are drawn into the center of the cavity jet 402. The bubble nucleus that is aligned with the center of the jet is also triggered by such a turbulence, and cavitation is generated in a chain.

【0075】図18は、キヤビテーシヨン噴流による衝
突圧力分布特性図である。
FIG. 18 is a graph showing a collision pressure distribution characteristic due to a cavity jet.

【0076】本発明を具体化したノズルでは、噴流中心
軸上で衝突圧力が最大であり、上記した説明の通りに、
キヤビテーシヨン噴流の全域に渡り、キヤビテーシヨン
が活発に生成したことが確認された。また、従来式ノズ
ル使用時に比べると、衝突圧力の拡がりもかなり広く、
キヤビテーシヨンによるピーニング域がかなり拡大し、
効率良いピーニングが期待できる特性と言える。
In the nozzle embodying the present invention, the collision pressure is maximum on the jet center axis, and as described above,
It was confirmed that the cavitation was actively generated over the entire area of the cavitation jet. Also, compared with the conventional nozzle, the spread of the collision pressure is considerably wider,
The peening area by cavitation has expanded considerably,
It can be said that it is a characteristic that efficient peening can be expected.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明を実施したことによる効果は次の
ようにまとめられる。
The effects of implementing the present invention can be summarized as follows.

【0078】(1)水中加工対象物の表面応力状態を効
率よく改質することができる。
(1) The surface stress state of the underwater processing object can be efficiently modified.

【0079】(2)ブラストビーズを用いないため、そ
れらを回収あるいは廃棄したりする手間が省ける。結果
的に経済的な操作となる。
(2) Since no blast beads are used, the trouble of collecting or discarding them can be eliminated. The result is an economic operation.

【0080】(3)水中でピーニングを行うため、ピー
ニング部の温度が局所的に上昇することがなく、対象構
造物の温度を低く抑え、しかもより均等にすることがで
きる。金属組織に変態が生じるなど熱的な悪影響がなく
なる。
(3) Since peening is performed in water, the temperature of the peening portion does not locally increase, and the temperature of the target structure can be kept low and can be made more uniform. Thermal adverse effects such as transformation of the metal structure are eliminated.

【0081】(4)水中でのピーニングのため、騒音を
防止できる。
(4) Noise can be prevented due to peening in water.

【0082】(5)(4)と同様に水中でのピーニング
のため、飛沫(飛び散る水滴)の始末に苦慮することが
なくなる。
(5) As in the case of (4), since peening is performed in water, there is no need to worry about the disposition of droplets (splashing water droplets).

【0083】(6)水中水噴流に発生するキヤビテーシ
ヨンを有効に利用するため、比較的低圧力で所定の効果
を上げることができる。超高圧水供給系(ポンプ、配
管、バルブ等)が不要となり、設備費(イニシヤルコス
ト)および運用費(ランニングコスト)を抑えることが
できる。
(6) Since the cavitation generated in the submerged water jet is effectively used, a predetermined effect can be obtained at a relatively low pressure. An ultra-high pressure water supply system (pumps, piping, valves, etc.) is not required, and equipment costs (initial costs) and operation costs (running costs) can be reduced.

【0084】(7)広がりの大きなキヤビテーシヨン噴
流となるため、大面積の鋼材表面を一度にピーニングで
きる。これによつて、ノズルのトラバース速度を上げ、
また、ピーニングの繰り返し回数を減らすことで、ピー
ニング施工時間を大幅に短縮できる。特に、施工時間が
限定されている場合には、本発明を具体化することによ
る効果はかなり大きい。
(7) Since the cavitation jet has a large spread, a large-area steel material surface can be peened at a time. This increases the traverse speed of the nozzle,
Also, by reducing the number of repetitions of peening, the peening work time can be significantly reduced. In particular, when the construction time is limited, the effect of embodying the present invention is considerably large.

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

【図1】ノズルの縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a nozzle.

【図2】図1のノズルのα−α方向視図である。FIG. 2 is a view of the nozzle of FIG. 1 as viewed in the α-α direction.

【図3】ノズルの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a nozzle.

【図4】図3のノズルのa−a方向視図である。FIG. 4 is a view of the nozzle in FIG.

【図5】2台の噴射ユニツトを用いる水供給系統の概略
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a water supply system using two injection units.

【図6】1台の噴射ユニツトを用いる水供給系統の概略
図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a water supply system using one injection unit.

【図7】ノズルから水中に噴射された水流のフローパタ
ーンを模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a flow pattern of a water flow injected into water from a nozzle.

【図8】キヤビテーシヨン噴流のプロフアイルと衝突圧
力分布を従来式ノズルにおけるそれらと比較して模式的
に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a profile of a cavitation jet and an impact pressure distribution in comparison with those of a conventional nozzle.

【図9】配管における残留応力の改質効果を調べた実験
結果を示す図である。
FIG. 9 is a view showing an experimental result of examining a modification effect of a residual stress in a pipe.

【図10】ノズルの縦断面図である。FIG. 10 is a vertical sectional view of a nozzle.

【図11】図10のノズルのA−A方向視図である。11 is a view of the nozzle of FIG. 10 as viewed in the direction of arrows AA.

【図12】ノズルから水中に噴射された水流のフローパ
ターンを模式的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a flow pattern of a water stream injected into water from a nozzle.

【図13】水噴流内におけるキヤビテーシヨンの様相を
模式的に示す図である。
FIG. 13 is a view schematically showing aspects of cavitation in a water jet.

【図14】キヤビテーシヨン噴流のプロフアイルと衝突
圧力分布を従来式ノズルにおけるそれらと比較して模式
的に示す図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a profile of a cavitation jet and an impact pressure distribution in comparison with those of a conventional nozzle.

【図15】ノズルの縦断面図である。FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a nozzle.

【図16】図15のノズルのA−A方向視図である。FIG. 16 is a view of the nozzle in FIG.

【図17】図15のノズル内における現象を模式的に示
す図である。
17 is a diagram schematically showing a phenomenon in the nozzle of FIG.

【図18】キヤビテーシヨン噴流による衝突圧力分布特
性図である。
FIG. 18 is a graph showing a collision pressure distribution characteristic due to a cavitation jet.

【図19】圧力減衰特性図である。FIG. 19 is a pressure decay characteristic diagram.

【図20】従来例のノズルの噴射の様子を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a state of ejection of a conventional nozzle.

【図21】従来例の付着汚染物除去構造を示す図であ
る。
FIG. 21 is a view showing a conventional structure for removing adhering contaminants.

【図22】従来例のノズルの縦断面図である。FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a conventional nozzle.

【図23】従来例のノズルの縦断面図である。FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a conventional nozzle.

【図24】従来例の問題点を模式的に示す図である。FIG. 24 is a diagram schematically showing a problem of a conventional example.

【図25】従来例の問題点を模式的に示す図である。FIG. 25 is a diagram schematically showing a problem of the conventional example.

【図26】従来例の問題点を模式的に示す図である。FIG. 26 is a diagram schematically showing a problem of the conventional example.

【図27】従来例のノズルの縦断面図である。FIG. 27 is a longitudinal sectional view of a conventional nozzle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズル本体 2 主高圧供給水 3 外周高圧供給水 4 高圧水流路 5 ノズル中心軸 6 径収縮部 7 主噴出孔 8 主噴出孔出口開口部 9 外周高圧水供給流路 10 旋回水流ヘツダ 11 旋回噴出孔 12 旋回流噴出スリツト 13 旋回流ガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle main body 2 Main high-pressure supply water 3 Perimeter high-pressure supply water 4 High-pressure water flow path 5 Nozzle center axis 6 Diameter contraction part 7 Main ejection hole 8 Main ejection hole outlet opening 9 Peripheral high-pressure water supply flow path 10 Swirling head 11 Swirling ejection Hole 12 Swirl jet spurt 13 Swirl guide

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−156200(JP,A) 特開 昭62−63614(JP,A) 特開 昭59−209767(JP,A) 実開 平3−75971(JP,U) 実開 平3−75970(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 17/00 B24C 1/10 B24C 5/04 B05B 1/26 Continuation of the front page (56) References JP-A-57-156200 (JP, A) JP-A-62-63614 (JP, A) JP-A-59-209767 (JP, A) JP-A-3-75971 (JP) , U) Japanese Utility Model Hei 3-75970 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23P 17/00 B24C 1/10 B24C 5/04 B05B 1/26

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水中においてノズル本体から高圧水を加
工対象物に噴射衝突させることにより前記加工対象物の
表面応力状態を改善するキヤビテーシヨン噴射装置にお
いて、前記ノズル本体に、直進噴出孔と、その直進噴出孔の外
側に環状に配列されて旋回方向へ開口した複数の旋回噴
出孔または環状の旋回噴出スリットとを設けた ことを特
徴とするキヤビテーシヨン噴射装置
1. High pressure water is applied from the nozzle body in water.
Said have you <br/> to Kiyabiteshiyon injection device to improve the surface stress state of the workpiece by jetting collide with factory object, to the nozzle body, and the straight ejection hole, outside the straight ejection hole
Swirling jets arranged in a ring on the side and opening in the swirling direction
A cavitation injection device provided with an ejection hole or an annular swirling ejection slit .
【請求項2】 請求項1記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記噴出孔または旋回噴出スリットか
らの高圧水噴出によって形成される旋回噴出流の噴出方
向を、前記直進噴出孔からの高圧水噴出によって形成さ
れる直進噴出流の噴出方向に対して外側に向けるための
ガイド部材を前記ノズル本体に設けたことを特徴とする
キヤビテーシヨン噴射装置
2. The cavitation injection device according to claim 1 , wherein
In location, or the swivel jet holes or pivoting ejection slit
Of swirling jet formed by high pressure water jet
Direction is formed by high-pressure water jets from the straight jet holes.
To the outside of the jet direction of the straight jet
A cavitation injection device , wherein a guide member is provided on the nozzle body .
【請求項3】 請求項1記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記噴出孔または旋回噴出スリットか
らの高圧水噴出によって形成される旋回噴出流の流量
が、前記直進噴出孔からの高圧水噴出によって形成され
る直進噴出流の流量よりも多くなるように流量配分され
ことを特徴とするキヤビテーシヨン噴射装置
3. The cavitation injection device according to claim 1 , wherein
In location, or the swivel jet holes or pivoting ejection slit
Of swirling jet formed by high pressure water jet
Are formed by high-pressure water jets from the straight jet holes.
The flow is distributed so that it is larger than the flow of the straight jet flow.
Kiyabiteshiyon jet apparatus characterized by that.
【請求項4】 請求項1記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記旋噴出孔または旋回噴出スリットか
らの高圧水噴出によって形成される旋回噴出流の流速
が、前記直進噴出孔からの高圧水噴出によって形成され
る直進噴出流の流速よりも速く設定されていることを特
徴とするキヤビテーシヨン噴射装置
4. The cavitation injection device according to claim 1 , wherein
In location, or the swivel jet holes or pivoting ejection slit
Velocity of swirling jet formed by high pressure water jet
Are formed by high-pressure water jets from the straight jet holes.
The cavitation injection device is set to be faster than the flow velocity of the straight jet flow .
【請求項5】 請求項3記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記噴出孔または旋回噴出スリットに
高圧水を供給する噴射ポンプと、前記直噴出孔に高圧
水を供給する噴射ポンプが別に設けられ、それら噴射ポ
ンプで流量を独立に調整することを特徴とするキヤビテ
ーシヨン噴射装置
5. The cavitation injection device according to claim 3, wherein
In location, the swivel jet holes or pivoting ejection slit
An injection pump for supplying high-pressure water, high pressure to the straight advancing ejection hole
Separate injection pumps for supplying water are provided.
A cavitation injection device wherein the flow rate is independently adjusted by a pump.
【請求項6】 請求項3記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記噴出孔または旋回噴出スリットに
供給する高圧水と前記直進噴出孔に供給する高圧水が、
1台の噴射ポンプから高圧水供給配管を分岐して供給さ
れ、それぞれの流量を調圧弁により分配することを特徴
とするキヤビテーシヨン噴射装置
6. The cavitation injection device according to claim 3, wherein
In location, the swivel jet holes or pivoting ejection slit
The high-pressure water to be supplied and the high-pressure water to be supplied to the straight jet hole are:
High pressure water supply pipe is branched from one injection pump and supplied.
Is, Kiyabiteshiyon jet apparatus characterized by distributing the respective flow rates through the pressure regulating valve.
【請求項7】 請求項1記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記噴出孔または旋回噴出スリットに
供給する水の供給源が周囲水であることを特徴とするキ
ヤビテーシヨン噴射装置
7. The cavitation injection device according to claim 1 , wherein
In location, the swivel jet holes or pivoting ejection slit
A cavitation injection device , wherein a supply source of supplied water is ambient water.
【請求項8】 請求項7記載のキヤビテーシヨン噴射装
において、前記ノズル本体の外面に周囲水の吸い込み
口が形成され、その吸い込み口から内側に延びた細管が
前記直進噴出孔噴射開口部のしぼり部に連通しているこ
とを特徴とするキヤビテーシヨン噴射装置
8. The cavitation injection device according to claim 7 , wherein
In location, the suction port of the surrounding water on the outer surface of the nozzle body is formed, Kiyabiteshiyon injection tubules extending from the suction opening to the inside and wherein the communicating with the throttle portion of the straight ejection hole injection opening Equipment .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100945073B1 (en) * 2009-07-31 2010-03-05 (주)건우기술 A nozzle making screw type water jet for water jet attachment apparatus

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2681255B2 (en) * 1993-12-16 1997-11-26 株式会社ケーヒン Injection nozzle in cavitation cleaning device
JP4892444B2 (en) * 2007-09-20 2012-03-07 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Method for improving residual stress of structural members
KR100875360B1 (en) * 2008-06-04 2008-12-22 임채석 Spray nozzle
JP5722059B2 (en) * 2010-04-23 2015-05-20 株式会社熊本アイディーエム Water jet cutting equipment
KR101891975B1 (en) * 2016-11-25 2018-08-27 주식회사 캠프런 Water excretion module structure of cleaning apparatus using liquid mixed with gas
CN108188939A (en) * 2017-12-25 2018-06-22 宁波高新区若水智创科技有限公司 A kind of high speed rotation water sand cuts nozzle
JP7157994B2 (en) * 2018-01-29 2022-10-21 公立大学法人山陽小野田市立山口東京理科大学 A method for generating ultra-high temperature and high pressure cavitation, a method for applying compressive residual stress to the surface of a material and changing surface geometry, mechanical properties and corrosion resistance, and an ultra-high temperature and high pressure cavitation generating apparatus
JP7145469B2 (en) * 2018-03-05 2022-10-03 国立大学法人東京工業大学 Injection nozzle and injection device using the same
CN110408754B (en) * 2019-07-01 2021-02-12 中航工程集成设备有限公司 Rotatable mixed array type nozzle
CN113083535A (en) * 2021-03-12 2021-07-09 武汉大学 Double-shear cavitation nozzle
JP2023173871A (en) * 2022-05-26 2023-12-07 不二越機械工業株式会社 Polishing device and polishing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100945073B1 (en) * 2009-07-31 2010-03-05 (주)건우기술 A nozzle making screw type water jet for water jet attachment apparatus

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