JPH06126629A - アブレイシブウォータージェット用ノズルアセンブリー - Google Patents
アブレイシブウォータージェット用ノズルアセンブリーInfo
- Publication number
- JPH06126629A JPH06126629A JP28332292A JP28332292A JPH06126629A JP H06126629 A JPH06126629 A JP H06126629A JP 28332292 A JP28332292 A JP 28332292A JP 28332292 A JP28332292 A JP 28332292A JP H06126629 A JPH06126629 A JP H06126629A
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- JP
- Japan
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- abrasive
- stage
- nozzle
- fluid jet
- mixing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体ジェット流路に砥粒を混合する方式のア
ブレイシブウォータージェット加工装置における砥粒の
多量添加もしくは異径，異種砥粒の添加に際してのエネ
ルギーロスの増加、供給不安定など欠点を解消するため
の手段の提供。 【構成】 高圧搬送流体通路のノズル導管部に砥粒混合
室を多段に形成し、この多段ノズル導管部のそれぞれ
に、砥粒の混合、加速領域を形成している。多段に形成
した導管径を、下流段の径を上流段の径と同径あるいは
大きく形成することができ、また、多段に形成した導管
部をロート状開口部と直孔部あるいはダイバーゼント状
開口部等とによって形成することができる。それぞれに
形成した混合室に生じる負圧によって砥粒は、多段エゼ
クターの原理によって吸引負圧が増加し、供給能力が増
し、各段のノズル開口部への砥粒供給は安定して行われ
る。また、砥粒を圧送供給しても同様の効果が得られ
る。
ブレイシブウォータージェット加工装置における砥粒の
多量添加もしくは異径，異種砥粒の添加に際してのエネ
ルギーロスの増加、供給不安定など欠点を解消するため
の手段の提供。 【構成】 高圧搬送流体通路のノズル導管部に砥粒混合
室を多段に形成し、この多段ノズル導管部のそれぞれ
に、砥粒の混合、加速領域を形成している。多段に形成
した導管径を、下流段の径を上流段の径と同径あるいは
大きく形成することができ、また、多段に形成した導管
部をロート状開口部と直孔部あるいはダイバーゼント状
開口部等とによって形成することができる。それぞれに
形成した混合室に生じる負圧によって砥粒は、多段エゼ
クターの原理によって吸引負圧が増加し、供給能力が増
し、各段のノズル開口部への砥粒供給は安定して行われ
る。また、砥粒を圧送供給しても同様の効果が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速流体のジェット流
に砥粒を添加して切断能力を高め、金属、石材、ガラ
ス、セラミックスなどの切断、加工を行ういわゆるアブ
レイシブウォータージェット切断、加工装置のノズル構
造に関する。
に砥粒を添加して切断能力を高め、金属、石材、ガラ
ス、セラミックスなどの切断、加工を行ういわゆるアブ
レイシブウォータージェット切断、加工装置のノズル構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】このアブレイシブウォータージェット切
断、加工装置における砥粒添加を行うノズルアセンブリ
ーは、大別すると、高速流体ジェット流に砥粒を後で混
合する方式と、砥粒と高圧流体の混合物を同時にノズル
開口部より噴出させて研磨流体ジェットを形成する方式
とがある。
断、加工装置における砥粒添加を行うノズルアセンブリ
ーは、大別すると、高速流体ジェット流に砥粒を後で混
合する方式と、砥粒と高圧流体の混合物を同時にノズル
開口部より噴出させて研磨流体ジェットを形成する方式
とがある。
【０００３】この高速流体ジェット流路に砥粒を後で混
合する方式におけるノズル部分は、例えば、米国特許第
４，６４８，２１５号明細書に記載されているように、
高圧流体流路の先端部に配置されたウォーターノズルの
直後に砥粒の導入口を開口した構造となっている。この
方式のものは、特表昭６３−５０１４８０号公報に記載
されているような砥粒と高圧流体の混合物を同時にノズ
ル開口部より噴出させる方式に比べて、構造が比較的簡
便であり、また、保守作業に手間を要せず、耐久性があ
ることから現在最も多く用いられている方式である。
合する方式におけるノズル部分は、例えば、米国特許第
４，６４８，２１５号明細書に記載されているように、
高圧流体流路の先端部に配置されたウォーターノズルの
直後に砥粒の導入口を開口した構造となっている。この
方式のものは、特表昭６３−５０１４８０号公報に記載
されているような砥粒と高圧流体の混合物を同時にノズ
ル開口部より噴出させる方式に比べて、構造が比較的簡
便であり、また、保守作業に手間を要せず、耐久性があ
ることから現在最も多く用いられている方式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式のものは、切断、研削能率を上げるために砥粒添加量
を多くするとエネルギーロスが増大し、エネルギー効率
が低くなるばかりではなく、多量に砥粒を供給すると混
合室あるいはアブレイシブノズル孔が閉塞し易く、砥粒
の供給が不安定になるという欠点がある。
式のものは、切断、研削能率を上げるために砥粒添加量
を多くするとエネルギーロスが増大し、エネルギー効率
が低くなるばかりではなく、多量に砥粒を供給すると混
合室あるいはアブレイシブノズル孔が閉塞し易く、砥粒
の供給が不安定になるという欠点がある。
【０００５】また、粒径の異なる、もしくは種類の異な
る２種以上の砥粒を同一アブレイシブノズルに供しよう
とすると、砥粒の供給が困難あるいは不安定になるとい
う欠点がある。
る２種以上の砥粒を同一アブレイシブノズルに供しよう
とすると、砥粒の供給が困難あるいは不安定になるとい
う欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、流体ジェット流路に砥粒
を混合する方式のアブレイシブウォータージェット加工
装置における砥粒の多量添加，異径添加、もしくは異種
添加あるいはこれらの組合せに際してのエネルギーロス
の増加、供給不安定などの種々の難点を解消するための
有効な手段を提供することにある。
を混合する方式のアブレイシブウォータージェット加工
装置における砥粒の多量添加，異径添加、もしくは異種
添加あるいはこれらの組合せに際してのエネルギーロス
の増加、供給不安定などの種々の難点を解消するための
有効な手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のアブレイシブウ
ォータージェット用のノズルアセンブリーは、高圧流体
源をノズル開口部で高速ジェット流とし、さらにこれに
砥粒を混合・加速して研磨流体ジェットを形成する導管
を有しており、前記の砥粒を混合・加速する領域が２段
階以上に形成されていることを特徴とする。
ォータージェット用のノズルアセンブリーは、高圧流体
源をノズル開口部で高速ジェット流とし、さらにこれに
砥粒を混合・加速して研磨流体ジェットを形成する導管
を有しており、前記の砥粒を混合・加速する領域が２段
階以上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】２段階以上に形成した混合・加速導管の径
は、下流段のノズル孔の径を上流段の径と、同径あるい
は大きく形成することができる。
は、下流段のノズル孔の径を上流段の径と、同径あるい
は大きく形成することができる。
【０００９】
【作用】アブレイシブノズル導管部に形成したそれぞれ
の混合室に生じる負圧によって、砥粒は多段エゼクター
の原理により吸引負圧が増加し、供給能力が増し、各段
の混合室への砥粒供給は安定して行われることになる。
の混合室に生じる負圧によって、砥粒は多段エゼクター
の原理により吸引負圧が増加し、供給能力が増し、各段
の混合室への砥粒供給は安定して行われることになる。
【００１０】また、各段の混合室へそれぞれ粒径の異な
る、もしくは種類の異なる砥粒を安定して供給すること
ができる。
る、もしくは種類の異なる砥粒を安定して供給すること
ができる。
【００１１】さらにまた、砥粒の添加を圧送式の供給方
式による場合も、負圧吸引方式と同様の効果が得られ
る。
式による場合も、負圧吸引方式と同様の効果が得られ
る。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の多段階ノズルを二段階に形成
した実施例を示す。
した実施例を示す。
【００１３】同図において、１は高圧流体導管を示し、
この高圧流体導管１の下端は、ノズルボディー３によっ
て混合・加速導管部４，５と連結されている。
この高圧流体導管１の下端は、ノズルボディー３によっ
て混合・加速導管部４，５と連結されている。
【００１４】一段目の混合・加速導管部４と二段目の混
合・加速導管部５のそれぞれの導管部入口７，８は、そ
れぞれノズルボディー３の一側に形成された一段目の砥
粒導入口９と二段目の砥粒導入口１０と連通する一段目
の砥粒混合室１１と二段目の砥粒混合室１２と連通して
いる。
合・加速導管部５のそれぞれの導管部入口７，８は、そ
れぞれノズルボディー３の一側に形成された一段目の砥
粒導入口９と二段目の砥粒導入口１０と連通する一段目
の砥粒混合室１１と二段目の砥粒混合室１２と連通して
いる。
【００１５】一段目の混合・加速導管部４と二段目の混
合・加速導管部５の導管部入口７，８は、それぞれ、ロ
ート状に形成され、また、それぞれの混合・加速導管部
は、直行するノズル孔を有し、二段目の混合・加速導管
部５の孔径ｄ2 は一段目の混合・加速導管部４の孔径ｄ
1 よりも大きく形成されている。
合・加速導管部５の導管部入口７，８は、それぞれ、ロ
ート状に形成され、また、それぞれの混合・加速導管部
は、直行するノズル孔を有し、二段目の混合・加速導管
部５の孔径ｄ2 は一段目の混合・加速導管部４の孔径ｄ
1 よりも大きく形成されている。
【００１６】また、砥粒導入口９，１０は、側方のみに
形成した例を示しているが、複数設けてもよい。なお、
この場合は対称性を考慮した方が、ノズルの摩耗，性能
の点で好ましい。
形成した例を示しているが、複数設けてもよい。なお、
この場合は対称性を考慮した方が、ノズルの摩耗，性能
の点で好ましい。
【００１７】さらに、高速流体ジェット形成用のノズル
開口部（ウォーターノズル）２と混合・加速導管部４，
５の軸線とが略同軸となるような軸心調節機構を設ける
場合もある。
開口部（ウォーターノズル）２と混合・加速導管部４，
５の軸線とが略同軸となるような軸心調節機構を設ける
場合もある。
【００１８】このように、本発明のアブレイシブウォー
タージェット用ノズルは、ノズル開口部２の下方におい
て、高速流体ジェットが形成される。そして、この高速
流体ジェットのベンチュリー効果によって一段目の砥粒
混合室１１内に負圧が発生し、その負圧によって一段目
に設けられた導入口９からの砥粒が混合室１１に吸引供
給される。吸引された砥粒は、一段目の混合・加速導管
部４の導管部入口７において混合加速され、一段目の研
磨流体ジェットＪ1 を形成する。さらに、二段目の混合
室１２内で、一段目で形成された研磨流体ジェットＪ1
によってさらに負圧が発生し、その負圧によって二段目
の砥粒導入口１０よりさらに砥粒が吸引され、砥粒濃度
の高い研摩流体ジェットＪ2 が形成される。
タージェット用ノズルは、ノズル開口部２の下方におい
て、高速流体ジェットが形成される。そして、この高速
流体ジェットのベンチュリー効果によって一段目の砥粒
混合室１１内に負圧が発生し、その負圧によって一段目
に設けられた導入口９からの砥粒が混合室１１に吸引供
給される。吸引された砥粒は、一段目の混合・加速導管
部４の導管部入口７において混合加速され、一段目の研
磨流体ジェットＪ1 を形成する。さらに、二段目の混合
室１２内で、一段目で形成された研磨流体ジェットＪ1
によってさらに負圧が発生し、その負圧によって二段目
の砥粒導入口１０よりさらに砥粒が吸引され、砥粒濃度
の高い研摩流体ジェットＪ2 が形成される。
【００１９】図２は、図３に示す各部分サイズの二段ノ
ズルを用いての効果を確認した比較図である。ウォータ
ーノズル径を０．３３ｍｍとし、スタンドオフ距離を２
ｍｍ、投射角度を４５°、トラバース速度を２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎと設定して、水圧が３０００ｋｇ／ｃｍ
2 で、砥粒として＃１２０の鋳鉄製グリッドを用いてＳ
ＵＳ鋼板に噴射したときの研削効果を、一方のノズルの
みに同一砥粒を供給した場合を比較例として、両者の比
較を行った。
ズルを用いての効果を確認した比較図である。ウォータ
ーノズル径を０．３３ｍｍとし、スタンドオフ距離を２
ｍｍ、投射角度を４５°、トラバース速度を２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎと設定して、水圧が３０００ｋｇ／ｃｍ
2 で、砥粒として＃１２０の鋳鉄製グリッドを用いてＳ
ＵＳ鋼板に噴射したときの研削効果を、一方のノズルの
みに同一砥粒を供給した場合を比較例として、両者の比
較を行った。
【００２０】図２に示すように、砥粒導入口Ａのみ、あ
るいは砥粒導入口Ｂのみから砥粒を供給した場合には、
砥粒の最大供給量は、略２．０ｋｇ／ｍｉｎであったも
のが、本発明の二段ノズルの場合は２．２ｋｇ／ｍｉｎ
を超えた量を安定して供給でき、研削量も、一段ノズル
の５０％以上の増加を示した。このことは、本発明の多
段ノズルを用いたアブレイシブウォータージェット用ノ
ズルの研削効果は、本例の場合は砥粒供給量とエネルギ
ー効率の増加によって、一段の従来ノズルの１５０％以
上の研削効率があることを示す。
るいは砥粒導入口Ｂのみから砥粒を供給した場合には、
砥粒の最大供給量は、略２．０ｋｇ／ｍｉｎであったも
のが、本発明の二段ノズルの場合は２．２ｋｇ／ｍｉｎ
を超えた量を安定して供給でき、研削量も、一段ノズル
の５０％以上の増加を示した。このことは、本発明の多
段ノズルを用いたアブレイシブウォータージェット用ノ
ズルの研削効果は、本例の場合は砥粒供給量とエネルギ
ー効率の増加によって、一段の従来ノズルの１５０％以
上の研削効率があることを示す。
【００２１】
【発明の効果】本発明のアブレイシブウォータージェッ
ト用ノズルによって、高速流体ジェット流中への砥粒供
給量が安定して増量でき、しかも、混合エネルギー効率
を高めることができ、加工効率を向上できる。
ト用ノズルによって、高速流体ジェット流中への砥粒供
給量が安定して増量でき、しかも、混合エネルギー効率
を高めることができ、加工効率を向上できる。
【００２２】また、多段ノズルへは、それぞれ、切削機
能の異なる砥粒を添加できるので、その切削の態様に応
じての砥粒の配合割合を連続して変えることが可能にな
る。
能の異なる砥粒を添加できるので、その切削の態様に応
じての砥粒の配合割合を連続して変えることが可能にな
る。
【図１】 本発明のアブレイシブウォータージェット用
ノズルの実施例を示す。
ノズルの実施例を示す。
【図２】 多段ノズルの効果を示す。
【図３】 多段ノズルの効果を確認するために使用した
多段ノズルのサイズを示す図である。
多段ノズルのサイズを示す図である。
１ 高圧流体導管 ２ ノズル開口部 ３ ノズルボディー ４ 一段目の混合・加速導管部 ５ 二段目の混合・加速導管部 ７，８ 導管部入口 ９，１０ 砥粒導入口 １１，１２ 砥粒混合室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下笠 知治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 野上 不二哉 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 松村 裕之 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 池本 喜和 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 辻田 京史 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 田中 秀尚 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 高圧流体源を高速ジェット流とするノズ
ル開口部と、さらに高速ジェット流に砥粒を混合・加速
して研磨流体ジェットを形成するアブレイシブノズル用
導管を有し、前記の混合・加速する領域が２段階以上に
形成されていることを特徴とするアブレイシブウォータ
ージェット用ノズルアセンブリー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28332292A JP3259988B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | アブレイシブウォータージェット用ノズルアセンブリー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28332292A JP3259988B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | アブレイシブウォータージェット用ノズルアセンブリー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126629A true JPH06126629A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3259988B2 JP3259988B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=17663971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28332292A Expired - Fee Related JP3259988B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | アブレイシブウォータージェット用ノズルアセンブリー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259988B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109108835A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-01 | 安徽理工大学 | 一种复合能量补偿式磨料射流装置 |
| CN109201360A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 一种双阶高压水射流自振喷嘴装置 |
| CN109290963A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 安徽理工大学 | 一种基于引射机理超高压磨料射流发生装置 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP28332292A patent/JP3259988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109108835A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-01 | 安徽理工大学 | 一种复合能量补偿式磨料射流装置 |
| CN109290963A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 安徽理工大学 | 一种基于引射机理超高压磨料射流发生装置 |
| CN109290963B (zh) * | 2018-10-18 | 2020-09-22 | 安徽理工大学 | 一种基于引射机理超高压磨料射流发生装置 |
| CN109201360A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 一种双阶高压水射流自振喷嘴装置 |
| CN109201360B (zh) * | 2018-11-09 | 2023-10-24 | 北京科技大学 | 一种双阶高压水射流自振喷嘴装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3259988B2 (ja) | 2002-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011102 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |