JPH0647671A - Nozzle for cavitation jet - Google Patents

Nozzle for cavitation jet

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JPH0647671A
JPH0647671A JP20396692A JP20396692A JPH0647671A JP H0647671 A JPH0647671 A JP H0647671A JP 20396692 A JP20396692 A JP 20396692A JP 20396692 A JP20396692 A JP 20396692A JP H0647671 A JPH0647671 A JP H0647671A
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一教 佐藤
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丈典 進藤
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孝一 黒沢
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reform the surface stress condition of an under-water metallic material efficiently by providing injection openings to form a straight jet and a rotary jet rotating around the straight jet. CONSTITUTION:At the ambiance of the water jet injected from a central exhaust nozzle 7, small exhaust nozzles to exhaust jets having a large rotation speed components are arranged in a circular form at the outer side of the central exhaust nozzle 7, or a circular slit 12 with small opening area is provided. By adding a strong rotating jet from the circular slit 12 to the straight jet from the central exhaust nozzle 7, a shearing whirlpool array to be the producing positions of cavitation bubbles at the border of both jets is generated very actively. The cavitation jet generated in such a way is applied to the surface of a steel material which requires a peening process.

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照射し、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流用ノズル
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface modification technique for a metal material, and irradiates a surface of the metal material with a high-speed water jet accompanied by a cavitation in water, and the collapse pressure of the cavitation bubbles generated in the water jet is used. The present invention also relates to a nozzle for a cavitation jet, which is intended to treat a surface of a metallic material on which 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 Residual stress of an existing structural material is treated by peening with a shot blast that blows a steel ball with the force of an air stream, a sand blast that uses sand grains, a cryoblast that uses ice grains, and the stress is applied in the tensile direction ( It is modified from the direction of expanding cracks) to the direction of compression. Such a peening technique is widely used as a measure against residual stress when processing various mechanical structures or parts.

【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。
However, there are many structures that must be peened by all means in such an environment where blasting cannot be performed. For example, the nozzle portion of an aged reactor pressure vessel and an offshore structure are both in water, and it is physically or economically impossible to perform treatment by removing water. In the reactor pressure vessel, a large amount of radioactivity is released when water is drained. Moreover, collecting blast particles is also a difficult task. If ice particles are used, no recovery is necessary,
It is difficult to get an economic advantage.

【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。
The use of high speed water jets is widely known as a unique processing, mining or cleaning technique,
An attempt to utilize this for surface stress modification was made by Westinghouse (Japanese Patent Laid-Open No. 62-63614). Peening with a water jet has the merit of preventing local temperature rise due to the effect of water cooling. However, this is an operation in the atmosphere that can effectively use the axial dynamic pressure of the water jet, and there is no guarantee that this technology can be directly applied as a peening technology by an underwater 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, in water, the damping of the jet axial dynamic pressure is fairly fast. This is because the diffusion is fast because it is in phase with the resistance of ambient water. In order to obtain an axial dynamic pressure similar to that of a gas-phase water jet in water, an ultrahigh pressure generator is required, which is 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 occurs due to the shearing action of the jet and the surrounding water. If the cavitation is well controlled and the generated bubbles can be used effectively, there is a possibility that an effect similar to that of a water jet in a gas phase 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。
The problem shown in FIG. 20 is as follows.
This is a typical structure of a nozzle used for water jet processing. This nozzle is intended to make the water flow into a beam in the gas phase, and even if it is used as an underwater water jet, cavitation is unlikely to occur. The reason is that the squeezing angle θ of the contracting portion 1105 is small and the pressure reducing action here is too gradual.

【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 turbulence, and the shear vortex-induced cavitation is difficult to occur, or even if the cavitation occurs, the cavitation development is unstable because the cavitation is intermittent and reproducible. This is because.

【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 figure, 1101 is a water jet nozzle body, 1102 is high-pressure supply water, 1103 is a water supply parallel portion, 1104 is a nozzle center axis, 1106 is an ejection hole, 1
107 is water injection, 1108 is a solid surface of the workpiece,
1109 is water around 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 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-81)
No. 84) discloses an attempt to remove adhered contaminants by the action of a cavitation generated in a jet of water in water.

【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 figure, 1201 is a water tank, and 120
2 is a part to be cleaned, 1203 is a nozzle, 1203a is nozzle cleaning, 1203b is an ejection hole, 1204 is water, and 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. 22 (JP-A-60-16)
The nozzle of Japanese Patent No. 8554) is a nozzle developed for various operations in water, and the use of a cavitation is claimed.

【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 figure, 1301 is a nozzle body,
1302 is an orifice part, 1303 is a conical opening part, 13
Reference numeral 04 is a conical hollow portion, 1305 is a pipe member, 1306 is a high-pressure injection device, and 1307 is an injection processing object.

【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。
In these examples, there is a limit in the structure of the nozzle even if it is attempted to actively generate the cage. In order to promote the cavitation, it is necessary to create a strong turbulence in the water flow in the nozzle or to forcibly supply the cavitation bubble nucleus.

【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 type nozzle. In this nozzle, a self-resonance phenomenon is generated by a cavity 1403 provided in the nozzle, and the cavitation generated in the water jet in the gas phase is used to improve the cutting efficiency. The problem with this nozzle is
Because cavitation occurs in the nozzle, the nozzle becomes a bubble lock state (actually, the bubble lock state and the phenomenon that only water without bubbles is ejected repeats according to the resonance frequency), which causes an increase in pressure loss and causes the water flow. Pulsates violently (oscillation in the cavity feeds back to the upstream side and becomes a self-oscillating state).

【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,
1402 is a nozzle body.

【0017】また図22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。
Further, like the nozzle whose structure is shown in FIG. 22,
With a conventional nozzle intended to narrow a water jet into a beam for processing various materials in the atmosphere, even when used for peening in the atmosphere, as shown in FIG. Since it is extremely local, it cannot be said that the peening efficiency is high because it takes a long time 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 jet nozzle, 1702 is high-pressure water, 1703 is a gas-phase water jet, 1704 is an object to be processed, 1705 is pressure distribution, 1
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. 26 (a) and 26 (b), in order to peen the entire peening required portion 1901, the peening pressure generating portion 1909 is the locus 190.
The nozzle must be moved violently so that it looks like 5. The structure of the tip of the manipulator to which the nozzle is attached 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 an underwater water jet, the damping of the on-jet dynamic pressure in water is extremely fast. FIG. 19 shows the comparison with the characteristics in the gas phase. On the other hand, in such an underwater water jet 1803, a vortex cavitation 1804 caused by a shear type vortex is generated on the outer periphery of the jet. FIG. 25 schematically shows such an aspect. In the case of the conventional nozzle, the turbulence due to the vortex is weak, the generation of the cavitation is insufficient and unstable, and the pressure distribution 1806 generated by the collapse of the cavitation bubbles is , A donut shape 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 figure, 1801 is a water jet nozzle, 1802 is high-pressure water, and 1805 is 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, in water, the axial dynamic pressure of the jet flow is low, and the pressure distribution inevitably becomes "middle void". If the cavitation bubbles are remarkably active, the bubbles on the outer circumference are entrained (entrained) in the center of the jet flow, but with the unstable cavitation as shown in FIG. 25, the entrainment work cannot be expected easily. As shown in FIGS. 26 (c) and 26 (d), the peening point 1 required
In order to install 903 evenly, the nozzle must also be traversed in a fairly complicated manner. Examples of moving the nozzle like a pendulum are shown in (a) and (c), and examples of reciprocating the nozzle are shown in (b) and (d).

【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。
Numerals 1902 and 1904 are required peening points, 1906 to 1908 are movement loci of nozzles, 191
0 is a peening pressure generation part.

【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. 27, the ejection hole of the nozzle is
An air suction pipe 2002 that utilizes a suction action by accelerating a water flow is provided, and outside air is sucked and mixed into high-pressure water 2004 to create a gas-phase two-phase jet flow 2005 including bubbles. In this case, it is convenient if the sucked air bubbles act as a cavitation, but if it becomes a "cushion" -like buffering action, it is counterproductive to peening. When the peening part is deep in the water, 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, 200
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。
It is an object of the present invention to provide a nozzle for jetting a cavitation which causes less adverse effects due to the occurrence of the cavitation.

【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, small jet holes for jetting a jet having a large swirl velocity component are arranged in an outer annular shape of the central jet hole, or the outer surface of the water jet for jetting the high-speed water jet from the central jet nozzle is arranged in an annular shape outside the central jet hole. 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 swirl jet is added to the straight water jet from the central jet hole, a shear vortex train, which is a generation point of the cavity bubble, is extremely actively generated at the boundary of these jets.
The cavitation jet generated in this way is applied to the surface of the steel material 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 an underwater water injection nozzle that produces two different types of cavitations and combines them in an underwater 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 of all, 1) a main jet is generated from a jet hole that opens on the main axis (central axis). 1) A separation bubble cavitation is generated. In order to forcibly add a swirl to the main jet, a plurality of swirl jet holes that open in the swirl direction toward the center are provided outside the main spindle jet holes. Large flow velocity from here (close to 4 times the main jet flow velocity)
Then, a swirling jet is created around the main jet, and a large-scale 2) vortex cavitation is generated. When the different cages 1) and 2) are interfered with each other in the jet, the bubble nuclei in the water are sequentially excited by the interaction, and a developed jet jet is formed. This enables highly efficient underwater peening. 3. The present invention provides a plurality of thin pipes for sucking environmental water around the nozzle by the action of an ejector to the depressurizing portion, that is, the squeezing portion of the nozzle that jets a high-speed water jet into the water. The squeezed portion is opened so as to communicate with each other. In the nozzle of the present invention, when water is injected under high pressure in water, ambient water is sucked through the thin suction communication pipe. This sucked water mixes with the water supplied from the high-pressure pump in the squeezing part of the nozzle, where strong turbulence occurs in the water flow. Due to the above action, 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 to the outer periphery of a high-speed water jet that travels straight on the central axis of the submerged nozzle, a part of the outer swirling water jet flows backward, creating a strong shear layer between the jet water jet and the straight water jet. Occurs and vortices are generated in this shear layer. A cavity bubble is actively generated from the center of this vortex. This creates a fully developed cavitation jet with high bubble formation 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 that is caught from the downstream side to the center of the straight water jet on the central axis, downstream of the cavitation jet. Due to such a large backflow vortex, the cavitation bubbles generated in the vortex portion in the shear layer are not only diffused to the outside of the cavitation jet but also diffused to the entire 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 as described above, a cavity jet having a large spread, a large number density of bubbles per unit space, and a uniform dispersion of bubbles 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。
By using the cavity jet generated in this way for peening, it is possible to peening a large area steel material surface at a time in a short time, thereby achieving high efficiency of peening work.

【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 ejection hole on the central axis, the water flow is separated from the inner wall of the ejection hole due to the sudden depressurizing action in the ejection hole, and 1) a separation bubble cavitation occurs. This is a small slag-like bubble flow cavitation, which is ejected from the ejection hole so as to be pushed out by the force of the water flow. On the other hand, there is a decompression part in the strong and large vortex generated by the swirling water flow, so there is a 2) vortex cavitation. 2) is generated slightly downstream from 1) at a position slightly away from the nozzle, but immediately interferes in the underwater water jet. The collisions of bubbles 1) and 2) and the impact of coalescence trigger the other bubbles nuclei in the water to be excited, and the chains are amplified in a chain. In addition, a shear vortex cavitation derived from a shear vortex also occurs on the outer circumference of the water jet. In this way, the underwater water jet becomes a developed compound type jet 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 the effect of spreading the underwater water jet by its centrifugal force. In addition, the spreading underwater water jet,
Entrain ambient water into its own jet. Further, due to the swirling jet flow, a large circulation flow is generated on the downstream side of the water jet flow. By combining such flow patterns, the cavitation bubbles are uniformly diffused (dispersed) inside the water jet. With the above-described actions, the jet flow having a large spread is filled with the bubbles, and a cavity jet flow 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 in the nozzle jet holes and is jetted from the nozzle, the underwater jet jet becomes violently disturbed from the inside. In this way, this submerged water jet generates a lumpy bubble type cavitation from inside the jet in addition to the vortex cavitation generated around the jet. These two types of cavities synergistically amplify each other (when bubbles occur, the surrounding bubble nuclei are excited).
Therefore, the jet flow becomes a well-developed cavitation 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。
Further, the cavitation bubbles become more evenly distributed in the transverse cross section of the jet flow (compared with the state of FIG. 25), so when they hit the surface of the structure, they spread over a large area. Such impact pressure will be 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, it can be said that the cavitation jet from the nozzle according to the present invention is suitable for efficiently removing the residual stress particularly 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a structure of a nozzle for cavitation jet according to the present invention as a sectional view passing through a central axis. FIG. 2 shows the structure of the nozzle as a front view. The main high-pressure supply water 2 is guided to the nozzle center axis 5 of the nozzle body 1 through the high-pressure water flow path 4. The main high-pressure supply water 2 is decompressed and accelerated by the diameter contracting portion 6, and is injected from the main ejection hole 7 into the water as an axially straight forward high-speed water flow having a flow velocity of at least 40 m / s. The outlet of the main ejection hole 7 serves as an outlet expansion portion 8 whose diameter gradually increases. The outer periphery high-pressure supply water 3 is supplied through a plurality of outer periphery high-pressure water supply passages 9 provided outside the high-pressure water passage 4, merges with the swirl water flow header 10, and then opens toward the water from the swirl ejection hole 11. It is guided to the swirling flow jetting slit 12 and is 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 velocity of the axial component of this swirling jet is considerably smaller than the velocity from the main jet hole 7, and is about 1/10.
Is. However, the turning speed component is large. The swirling high-speed water jet from the swirling jet jet is guided by the swirling flow guide 13 so as to be slightly outward with respect to the nozzle center axis 5. Therefore, the axially straight high-speed water flow and the swirling high-speed water jet do not mix immediately after jetting 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 idea is shown in FIG. 3 as a sectional view passing through the central axis.
4 is a front view. Nozzle body 3
The main high-pressure supply water 302 is guided on the nozzle central axis 5 of 01. The main high-pressure supply water 302 is decompressed and accelerated in the diameter contraction portion, 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 that gradually widens the diameter, as in the embodiment shown in FIG. The high pressure water is supplied through the outer circumference high pressure water supply flow path 309, and the swirling water flow header 310 joins the high pressure water supply flow path 309.
The water is jetted into the water through a plurality of swirl jet holes 311 opening at the outlet of 01. In order not to mix the axially straight high-speed water flow from the main jet holes 307 and the swirl high-speed water flow from the swirl jet holes 311 immediately after jetting (the reason will be described later),
The swirl flow guide 312 for directing the jet direction from the swirl jet hole 311 to the outside slightly is provided with the outlet expansion portion 30 of the main jet hole.
It is provided outside the nozzle body 8 so as to slightly project 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, 303 is high-pressure outer peripheral water supply, 304 is a high-pressure water channel, 305 is a central axis of the nozzle, and 30 is a central axis.
6 is a diameter contraction part.

【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 approximately 3: 7 to 4 :.
Set the range up to 6. This flow distribution is convenient for promoting cavitation and controlling the jet shape.

【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。
5 and 6, the injection unit (pump) is shown.
The water supply system from the nozzle to the injection nozzle is schematically shown.
The example of FIG. 5 is a type in which two jetting units are used to independently adjust the flow rates of the axially straight traveling high-speed water flow and the swirling high-speed water flow.

【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, 501 is a nozzle body,
502 is an injection gun, 503 and 504 are high pressure water supply pipes, 5
Reference numerals 05 and 506 are pressure regulating valves, 507 and 508 are injection units, 509 is a cavitation jet, 510 is an object to be processed, and 511 is ambient water. On the other hand, in the type shown in FIG. 6, the high-pressure water supply pipe from one injection unit is branched and the respective flow rates are distributed by the 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 device.

【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 figure, reference numeral 601 denotes the nozzle body,
602 is an injection gun, 603 and 604 are high pressure water supply pipes, 6
Reference numerals 05 and 606 are pressure regulating valves, 607 is an injection unit, 608.
Is a jet jet, 609 is an object to be processed, 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 cross-sectional view schematically showing the flow pattern of the water flow injected into the water from the cavitation jet nozzle according to the present invention. A shear layer vortex 7c due to a strong shear flow is formed between the central straight jet 7g jetted on the central axis 704 of the nozzle and the outer circumferential swirl jet 7a which is swirled toward the outer periphery and is jetted slightly outward.
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 circumference of the central straight jet 7g and the backflow 7b from the outer swirl jet 7a. Inside the shear layer vortex 7c, a vortex type cavity generation region 7d is formed, in which 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 0), as compared with the intermittent cavitation that occurs, the bubbles in the nozzle according to the present invention are extremely actively, continuously and stably generated. The generated bubbles are entrained in the outer peripheral swirl flow and once move to the outside downstream, but are entrained in the circulation flow 7f from the outside and flow back into 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 the bubble nucleus in the water inside the jet flow. Therefore, a large number of cavitation bubbles are generated in a chain so as to fill the inside of the jet. Big swirling flow 7
The e and the resulting circulating flow 7f from the outside have a function of diffusing the cavitation generated in a part of the jet flow into almost the entire flow field of the jet flow.

【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 optimum jet flow for peening. In addition, since the nozzle for jetting the cavitation according to the present invention creates the cavitation 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, 701 is a nozzle body,
702 is the main high pressure supply water, 703 is the outer high pressure supply water, 70
Reference numeral 5 denotes an outlet enlarged portion of the main ejection hole, 706 denotes a swirling flow ejection portion, and 7
Reference numeral 07 is 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. The profile a of the cavitation jet when the nozzle according to the present invention (nozzle body 801) is used has the characteristic that the swirl flow spreads the air bubbles uniformly inside the jet as described above. Therefore, the collision pressure distribution c on the collision surface (solid surface) 802 is divergent, and there is no so-called dent portion where the collision pressure decreases at the center of the jet axis. On the other hand, the profile b of the cavitation jet when using the conventional nozzle is considerably thin, the pressure distribution d with respect to the collision surface (solid surface) is not wide enough, and bubbles are generated on the outer periphery of the jet, so that it is a double shoulder type. The shape becomes hollow in the middle. From the viewpoint of peening efficiency, the nozzle of the present invention, which has a uniform pressure distribution and a large spread, 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 experimental results of examining the effect of modifying the residual stress in the pipe. Even when the conventional nozzle is used, the effect of modifying the surface stress until the component in the tensile direction is substantially eliminated is obtained, but the effect of modifying the 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 modifying the residual stress toward the compression side. In the conventional nozzle, the cavitation is not sufficiently developed, whereas in the nozzle according to the present invention, the collapse pressure of the bubbles in the developed cavitation jet is strong, so that a remarkable stress reforming effect is obtained. Thought to be

【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 water and the bubble collapse pressure due to the cavitation is
The present invention can be applied to other than the special heat exchange container or the surface stress modification for preventive maintenance of the chemical reaction tank described in the embodiment. Generally, for surface stress modification, it is much more preferable to perform the treatment at room temperature without applying heat, that is, without the transformation of the metal structure. From this point as well, the present invention is advantageous,
It can also be applied to surface stress modification of pressure resistant members of boilers (thermal power). Further, considering that it is an underwater operation, it 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 level, resulting in considerable flow resistance to traveling.However, in the present invention, it is necessary to remove these adhered substances in sea water. to enable. If removal of attached organisms is possible in seawater, (1) ship is put in the dock, (2) seawater is pumped out of the dock, (3) wastewater containing adhering substances is discarded, and (4) ) Add seawater to the dock again.

【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。
The series of operations described above will be omitted altogether, and the maintenance of the ship will be carried out more economically. It is preferable from the viewpoint of protection of the marine environment if the amount of the special paint used for removing the deposit is 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 shows a composite cavitation nozzle according to the present invention as a vertical cross-sectional view passing through the central axis of the composite cavitation nozzle. FIG. 11 shows the opening structure of the ejection holes of this composite cavitation nozzle as a view looking from the downstream side to the upstream direction. The high-pressure water 201 for supplying the central shaft is supplied through the high-pressure water passage 208 for supplying the central shaft, and the diameter contracting portion 2
It is decompressed at 09 and is ejected from the spindle ejection hole 210. The main-shaft ejection hole 210 opens on the central axis of the slightly recessed surface of the tip of the nozzle body 203. In the main shaft ejection hole 210, a peeling type cavity is generated on the inner wall thereof. The swirling supply high-pressure water 202 is guided to an annular swirl supply high-pressure water flow passage 206 around the central axis supply high-pressure water flow 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 202 for swirl supply is jetted into the water from the eight swirl ejection holes 211 at a tilt 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 swirling flow around the jet.
High-pressure water 20 for central axis supply, which is ejected from the main axis ejection hole 210
The main jet velocity Uj of 1 and the swirl velocity Uc of the swirling supply high-pressure water 202 jetted from the swirl jet hole 211 are set within the range of 1.2 <Uc / Uj <8.0 (1). To be done. However, the preferable injection condition in the actual work is Uc / Uj ≦ 4.0 (2). The reason why the swirl jet flow velocity Uc is set to be four times as large as the spindle jet flow velocity Uj is to give a strong swirl to the spindle jet flow and forcibly generate the cavitation in the vortex flow. Although the flow velocities from the main spindle ejection hole 210 and the swirl ejection hole 211 are greatly different, the ejection flow rates are substantially equal to each other. Based on these conditions, the main shaft ejection hole 21
0 and the ejection hole diameters of the swirl ejection holes 211, and the injection pressures of the central axis supply high-pressure water 201 and the swirl supply high-pressure water 202 are set. The spindle ejection hole 210 is the swirl ejection hole 2
The opening is made at a location that is recessed upstream from the opening position of 11 by hi.

【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, it was intended to create a vortex cavitation by a swirling flow at this recessed portion. However, it was found that the vortex flow cage could actually be formed at a position slightly distant from the nozzle toward the downstream side.
A vortex flow cage is provided in the hollow portion of the main shaft ejection hole 21.
At present, it is known that it has an effect of preventing collision due to backflow to zero. The distance hi between the spindle ejection hole 210 and the swirl ejection hole 211 and the diameter Dc of the opening circle of the swirl ejection hole 211 are determined so that the relationship of 1/8 <hi / Dc <1/2 (3) holds. To do. Within this range, a structure that satisfies hi / Dc ≦ 1/4 (4) forms a swirling water flow, promotes 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 figure, reference numeral 204 is a high pressure water supply gun, 205 is a lock nut, and 212 is a conical concave portion 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 flow injected into water from the composite cavity nozzle according to the present invention. This flow pattern is characterized by the strong swirling force 204a generated by the swirling jet 215, and the main jetting holes 210 as well as the swirling jet 215 itself.
The main axis (center axis) jet flow 214 injected from the main axis (center axis) direction also spreads downstream due to the centrifugal force due to the swirling (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。
It is important for such a characteristic that the jet flow spreads, and the bubbles generated near the nozzle or in the center of the swirling vortex diffuse (disperse) throughout the jet flow. On the other hand, the widened jet entrains ambient water into the jet (204c). Furthermore, at this point, a shear vortex that occurs at the interface between the jet and the ambient water 213 (this is smaller than the swirl flow 204a due to the water jet spouting from the swirl jet holes, but the jet and the ambient water 213
A lot of them are generated at the boundary between and) Shear vortex type cavitation. 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 circulation flow 204d acts in a direction to suppress the collision pressure of peening, it has the effect of evenly distributing the cavitation bubbles throughout the jet flow.
It plays a very important role. Due to the effect of the flow field as described above, a jet flow in which the cavitation having a large spread is evenly dispersed in the entire inside thereof is created. FIG. 13 is a schematic drawing of the appearance of the cavitation in the nozzle and the water jet. First,
In the main shaft ejection hole 210, the water flow is separated from the inner wall of the main shaft ejection hole 210 due to the rapid pressure reducing action in the diameter contraction portion 209 and the contraction flow in the main shaft ejection hole 210, and the separation bubble type cavitation 205a is generated. This cavitation is a combination of small slag-like bubbles, and when it is generated in the main shaft ejection hole 210, it is ejected into the underwater water jet so as to be pushed out to the downstream one after another.

【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)。
Further, a low-pressure cavity is also generated in the vortex generated by the swirling jet flow 215, and a vortex type cage 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 of the above-described peeling type cavitation 205a, they mix in the vicinity of the main shaft ejection hole 210 and interfere with each other. The cavitation is triggered by coalescence or repulsion caused by the collision of bubbles, and rapid pressure fluctuation propagates to nearby water, exciting even stable bubble nuclei that have merged in the water, and the cavitation is significantly promoted. Shear vortex cavitation is also generated on the outer circumference 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 described above, the centrifugal action 204b of the swirl flow, the entrainment of ambient water 204c, and the action of the large-scale circulation flow 204d generated on the downstream side of the jet flow diffuse the water into the entire underwater jet flow.

【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, 205d is diffusion of cavitation bubbles into the jet, and 205e is a shear vortex on the outer circumference 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 contour of the underwater water jet and the distribution of impinging pressure in the composite cavitation 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 larger jet spread than the conventional nozzle, and the impact pressure distribution is considerably wider and more even. The peak of the collision pressure is slightly higher in the conventional nozzle, but this is due to the direct jet pressure of the water flow rather than the effect of the cavitation because the water jet is constricted in the shape of a beam. It is believed that

【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 nozzle for an underwater water jet,
It is shown as a sectional view passing through the central axis. High pressure water 1
02 is supplied to the upstream side of the nozzle body 101 through a high-pressure water conduit 104 that opens as a water supply unit, and is decompressed and accelerated in the nozzle contracting unit 106, so that the nozzle ejection hole 10
7 is injected into the ambient water 110. At the exit of the nozzle ejection hole 107, a slightly nozzle advancing hole 108 is engraved. A plurality of suction water pipes 109 (three in this embodiment) having the other end opening to the outer surface of the nozzle body 101 are opened so as to communicate with the outlet side of the nozzle ejection hole 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、雰囲気水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
107の出口近傍においてポンプから供給される高圧水
102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つている。105は
ノズル中心軸である。図16は、水中水噴流用ノズルの
中心軸105に直角の断面図として、吸い込み水細管の
開口−連続状態を示す実施例である。即ち、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。
Due to the accelerating action of the high-speed water flow in the nozzle ejection hole 107, the ambient water 110 is sucked into the suction water thin tube 109 as the suction water 103, and the high pressure water 102 supplied from the pump near the outlet of the nozzle ejection hole 107. Combine and mix. In order to reduce the pressure loss at the time of suction, the diameter of the inlet portion of the suction water pipe 109 is configured to increase as it approaches the inlet portion. 105 is a central axis of the nozzle. FIG. 16 is an embodiment showing a continuous state of the suction water tube opening as a cross-sectional view perpendicular to the central axis 105 of the underwater water jet nozzle. That is, it is a nozzle in which the suction water tube (swirl type) 109b and the nozzle ejection hole 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 hole 107
The swirling turbulence is added to the water flow, and the cavitation easily occurs in the nozzle jet hole 107 or in the water jet immediately after jetting from the nozzle jet hole 107, and the jet flow easily spreads due to 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 underwater water jet nozzle having the structure shown in FIGS. 15 and 16.

【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 thin tubes for sucking ambient water are connected in the tangential direction of the nozzle ejection holes. Nozzle ejection hole 107 through suction water pipe 109
The water sucked inside merges and mixes with the high-pressure water 102 while swirling in the nozzle ejection hole 107, and creates a mixing section 400 of the water streams. The water jet spouted into the water from this nozzle has a swirling flow 40 in the vicinity of the nozzle jet hole 107.
1 is generated, and due to the action of the strong shear vortex flow caused by the swirling flow 401, the 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 circumference of the cavitation jet but also on the inside. Swirling flow 401
By the action of, the entrainment flow 404 is generated from the outer circumference of the jet flow, and the bubble group 403 on the outer circumference of the jet flow is drawn into the center portion of the cavitation jet flow 402. Even in the bubble nuclei that meet the center of the jet flow, such swirling disorder is triggered to cause chain cavitation.

【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 characteristic diagram of collision pressure distribution by the jet jet of cavitation.

【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 central axis of the jet flow, and as described above,
It was confirmed that the cavitation was actively generated over the whole area of the cavitation jet. In addition, the spread of collision pressure is considerably wider than when using the conventional nozzle,
The peening area by the cab has expanded considerably,
It can be said that this is a characteristic that can be expected to have efficient peening.

【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)水中鋼材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 steel material 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 blast beads are not used, the trouble of collecting or discarding them can be saved. The result is an economical 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 rise locally, and the temperature of the target structure can be kept low and more uniform. Thermal adverse effects such as transformation of the metal structure disappear.

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

【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) Since peening is performed in water as in the case of (4), there is no need to worry about disposing of splashes (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 underwater water jet is effectively used, the predetermined effect can be obtained at a relatively low pressure. An ultra-high pressure water supply system (pump, piping, valve, etc.) is not required, and equipment cost (initial cost) and operation cost (running cost) can be suppressed.

【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 jet jet of the cage spreads widely, it is possible to peening a large area steel surface at once. This increases the traverse speed of the nozzle,
Also, by reducing the number of times peening is repeated, the peening construction time can be significantly shortened. Especially 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 drawings]

【図1】ノズルの縦断面図である。FIG. 1 is a vertical 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 an α-α direction view of the nozzle of FIG.

【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 of FIG. 3 as seen in the aa direction.

【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 stream 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 the profile and collision pressure distribution of a cavitation jet in comparison with those in 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 diagram showing an experimental result of investigating a modification effect of 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 seen from the direction 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 diagram schematically showing the appearance of a 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 the profile and collision pressure distribution of a cavitation jet in comparison with those in a conventional nozzle.

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

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

【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 collision pressure distribution characteristic diagram due to a cavitation jet.

【図19】圧力減衰特性図である。FIG. 19 is a pressure attenuation 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 jetting from a nozzle of a conventional example.

【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 diagram showing a structure for removing adhered contaminants in a conventional example.

【図22】従来例のノズルの縦断面図である。FIG. 22 is a vertical 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 vertical 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 the 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 vertical 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 1 Nozzle body 2 Main high-pressure supply water 3 Peripheral 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 water flow Hedda 11 Swirling ejection Hole 12 Swirling flow jetting slit 13 Swirling flow guide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 孝一 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Kurosawa, 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Pref., Hitachi Works, Hitachi Works

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水中において水を噴射衝突させることに
より加工対象物の表面応力状態を改善するキヤビテーシ
ヨン噴流用ノズルにおいて、 直進噴出流と、その直進噴出流の周囲で旋回する旋回噴
出流とを形成するための噴射開口部を有することを特徴
とするキヤビテーシヨン噴流用ノズル。
1. A nozzle for a cavitation jet that improves the surface stress state of a workpiece by jetting water in water to form a straight jet flow and a swirl jet flow that swirls around the straight jet flow. A nozzle for a cavitation jet, which has an injection opening for
【請求項2】 請求項1記載において、前記直進噴出流
と旋回噴出流とが噴射開口部付近で分割されていること
を特徴とするキヤビテーシヨン噴流用ノズル。
2. The nozzle for a cage jet according to claim 1, wherein the straight jet flow and the swirl jet flow are divided near the jet opening.
【請求項3】 請求項1記載において、前記旋回噴出流
の噴出方向を前記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設けたことを特徴とするキヤ
ビテーシヨン噴流用ノズル。
3. The nozzle for cage jet according to claim 1, further comprising a guide member for directing the jetting direction of the swirl jet flow to the outside with respect to the jetting direction of the straight jet flow.
【請求項4】 請求項1記載において、全噴射水量の4
割以上8割未満を前記旋回噴出流として分配することを
特徴とするキヤビテーシヨン噴流用ノズル。
4. The method according to claim 1, wherein the total water injection amount is 4
A nozzle for a cavitation jet, which distributes not less than 80% and less than 80% as the swirl jet flow.
【請求項5】 請求項1記載において、前記直進噴出流
と旋回噴出流とが水中で干渉することを特徴とするキヤ
ビテーシヨン噴流用ノズル。
5. The nozzle for a cage jet according to claim 1, wherein the straight jet flow and the swirl jet flow interfere with each other in water.
【請求項6】 請求項1記載において、前記旋回噴出流
の流速を直進噴出流の流速の1.2倍以上8.0倍未満
とすることを特徴とするキヤビテーシヨン噴流用ノズ
ル。
6. The nozzle for a cage jet according to claim 1, wherein the flow velocity of the swirl jet flow is 1.2 times or more and less than 8.0 times the flow velocity of the straight jet flow.
【請求項7】 請求項1記載において、前記旋回噴出流
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
ヨン噴流用ノズル。
7. The nozzle for cavitation jet according to claim 1, wherein the supply source of the swirling jet is ambient water.
【請求項8】 請求項7記載において、ノズルの外面に
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流を形成する噴射開口部
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
シヨン噴流用ノズル。
8. A suction port for surrounding water is formed on an outer surface of a nozzle according to claim 7, and a thin tube extending inward from the suction port communicates with a squeezed portion of a jet opening forming the straight-flow jet flow. A nozzle for a jet jet that is characterized by
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