JPH034359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋭いエツジを有するオリフイスへの
流体、特に液体の流れを安定化させることに関す
るもので、より具体的には水などを用いる液体ジ
エツト切断装置内を流れる切断用液体の乱流を減
少させるための方法及び装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

液体ジエツト切断装置、例えばウオータージエ
ツト切断装置は、種々の材料を切断するために広
く使用されている。このようなジエツト切断装置
は通常、油圧式増圧機などのような高圧流体源
と、導管系と、ノズルオリフイスとから成る。オ
リフイスとしては、鋭いエツジのあるオリフイス
を形成するような孔を穿設した人工サフアイアな
どのジユエル（jewel）がよく用いられる。この
ジユエルを取付けるための取付構造は、高圧と圧
力の急変とに耐え得るものでなければならないか
ら、しばしばきわめて複雑な構造になる。

ウオータージエツト切断装置に付随する設計上
の主要な問題点は、オリフイスより上流における
乱流の存在である。オリフイスより上流に乱流が
あると、結果として切断用ジエツト中に乱流が生
じ、この乱流は切り屑の寸法を大きくし、切断性
能を低下させ、被切断材料に望ましくない濡れを
生じさせる。この乱流を防ぐための、これまでに
最も成功した方法は、オリフイスより上流にコリ
メーテイングチエンバを追加設置することであつ
た。このようなタイプの装置は、米国特許第
3997111号に記載されている。しかし、このよう
な追加チエンバの不利な点は、切断装置全体の長
さ及び重量を増加させることである。従つて、オ
リフイスより上流で流体を平行集束させるための
構造単純で、軽量な手段の開発が望まれていた。

〔発明の慨要〕

本発明は、ジエツト切断オリフイスへの、及び
該オリフイスからの安定化した一様（コヒーレン
ト）な流体の流れを生じさせることを目的とす
る。本発明に係るジエツト切断ノズル装置は、従
来のものより軽量、小型で構造が簡単である。

本発明のノズル装置においては、ノズルより上
流のコリメーテイングチエンバ内に流体流の集束
区間が設けられる。この集束区間の設置によつ
て、コリメーテイングチエンバを、直線的な円筒
状内壁のチエンバよりも短くすることができる。

〔実施例〕

第１図に本発明のノズル装置の一実施例の縦断
面図を示す。ノズル装置へは導管１によつて高圧
流体が供給される。導管１は、在来の高圧管継手
であるコネクタ２に連結し、コネクタ２はコリメ
ーテイングチエンバ３に連結している。コリメー
テイングチエンバ３は、細長い円筒形状のチエン
バであつて、典型的には10000〜100000psi（約703
〜7030Kg／cm²）の範囲の高圧流体を収容するのに
十分な厚さの壁を有する。コリメーテイングチエ
ンバ３のコネクタ２との連結側と反対端には螺条
部分４が設けられ、この螺条部分４には前端キヤ
ツプ６が螺合される。前端キヤツプ６の中央には
通路７が形成されていて、この通路７内にはジユ
エルホルダー９の突出部８が受けられている。ジ
ユエルホルダーには種々のタイプがあり、突出部
のないものもある。また、接触する部材間の密封
表面の角度は図示の例と異なるものもある。ジユ
エルホルダー９には座部１１が形成され、この座
部１１はコリメーテイングチエンバ３上の密封表
面１２に密着する。ジユエルホルダー９には、ま
た、凹所１３が形成されている。凹所１３内に
は、保持部材１６により包囲されたジユエルオリ
フイス１４が収容される。この点において本発明
は、前記米国特許第3997111号に記載の構造に類
似しているが、しかし本発明はコリメーテイング
チエンバ３の長さが米国特許記載のものに比し実
質的に短くてよい点で大きく相違している。具体
的に、本発明はジユエルオリフイス１４にその上
流側に直近して平行化集束コーン部材１７をコリ
メーテイングチエンバ３内に有していることが特
徴である。この集束コーン部材１７の円錐形内壁
が流体流の集束区間を形成する。集束コーン部材
１７の円錐形内壁の最小内径は、図示のように、
ジユエルオリフイス１４の円筒形孔の内径より大
径に定められる。そのため集束区間１７とジユエ
ルオリフイス１４とのに段部ができ、これが鋭い
エツジのオリフイスを構成させる。

作用について述べると、本発明の集束コーン部
材１７は、前記米国特許に記載されたような端部
が直角で終わつているコリメーテイングチエンバ
内で生じるであろうような乱流を除去するのに役
立ち、液体の流れを安定化させるものである。そ
の上、本発明の集束コーン部材によれば、従来の
ノズルから出る流れに見られたような変動を減少
させて、より一様（コヒーレント）な層流を生じ
させることができる。本発明の集束コーン部材１
７を設けることによつて、オリフイス１４から発
する流体ジエツトの一様の流れの長さを10〜250
％増大させることができる。

本発明に従い、集束コーン部材１７の長さを
0.75インチ（約1.9cm）として１インチ（約2.54
cm）長のコリメーテイングチエンバ３に入れ、コ
ーン部材の頂部内径を0.265インチ（約0.67cm）、
コーン部材の出口の内径を0.085インチ（約0.22
cm）とし、0.005インチ（約0.0127cm）径のオリ
フイスをもつジユエルオリフイスを用いた場合、
集束コーン部材を設けない３インチ（約7.6cm）
長の円筒形コリメーテイングチエンバと同じジユ
エルオリフイスとを用いたノズルから生じるのと
同じ特性の切断ジエツトを生じさせることができ
た。すなわち、本発明によればコリメーテイング
チエンバの長さを３分の１に短縮することができ
る。

集束コーン部材１７の出口とジユエルオリフイ
ス１４との間の段部は、適切な切断のために要す
る鋭いエツジのオリフイス効果を生じるために必
要である。

対照として、集束コーン部材を設けないノズル
についてテストした結果、或るノズルはジエツト
が拡散し又は乱れてプリント回路板の適切な切断
をなし得なかつた。これに対し、本発明の集束コ
ーン部材を追加したら、切断は満足し得るものと
なつた。同様に、集束コーン部材を用いたら、90
ポンド（約41Kg）の紙を毎分2800フイート（853
ｍ）の速度で見事に切断し得る性能を得たが、コ
ーン部材を用いない場合には満足な切断ができな
かつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体ジエツト切断ノズル装置
の一実施例を示す縦断面図である。 主要符号、１…導管、２…コネクタ、３…コリ
メーテイングチエンバ、４…螺条部分、６…前端
キヤツプ、７…通路、９…ジユエルホルダー、１
１…座部、１２…密封表面、１３…凹所、１４…
ジユエルオリフイス、１６…保持部材、１７…集
束コーン部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コリメーテイングチエンバの下流にジユエル
   オリフイスを用いるタイプの流体ジエツト切断ノ
   ズル装置であつて、 ジユエルオリフイスへの流体の流れを集束させ
   る集束コーン部材を前記ジユエルオリフイスより
   上流で、その直近に配し、該集束コーン部材の最
   小内径は前記ジユエルオリフイスの内径よりも大
   径とし、 前記集束コーン部材を前記コリーメーテイング
   チエンバ内に取付ける取付手段を有して成る流体
   ジエツト切断ノズル装置。 ２ 前記集束コーン部材の下流端の最小内径がジ
   ユエルオリフイスの内径よりも大径である特許請
   求の範囲第１項に記載のノズル装置。 ３ 流体ジエツト切断装置内のジユエルオリフイ
   スへの流れを制御する方法であつて、 高圧流体の流れを発生させ、 前記高圧流体の流れをジユエルオリフイス上流
   直近にある集束区間に通過させて該オリフイスよ
   り上流における乱流を除去し、且つ 前記集束された流れを、前記集束区間の下流直
   近にあつて、該集束区間の最小内径より大きい径
   をもつジユエルオリフイスに通過させて、一様な
   切断用流体ジエツトを生成することから成る方
   法。 ４ 流体ジエツト切断装置のジユエルオリフイス
   から流出する流体ジエツトの一様な流れの長さを
   増大させるための方法であつて、 高圧流体の流れを発生させ、且つ 前記高圧流体の流れをジユエルオリフイスより
   上流直近にある集束区間に通過させ、該集束区間
   の最小内径は前記ジユエルオリフイスの内径より
   も大径とすることから成る方法。