JPS6347099A - Liquid jet device and method of cutting, corroding and fractionizing solid material by using said device - Google Patents

Liquid jet device and method of cutting, corroding and fractionizing solid material by using said device

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JPS6347099A
JPS6347099A JP18793286A JP18793286A JPS6347099A JP S6347099 A JPS6347099 A JP S6347099A JP 18793286 A JP18793286 A JP 18793286A JP 18793286 A JP18793286 A JP 18793286A JP S6347099 A JPS6347099 A JP S6347099A
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Japan
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liquid
chamber
pressure
hollowing
jet
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マイケル・エイチ・ウエイリング
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速液体ジェットを用いて、材料の切断、
腐食又は断片化を容易にするための空洞化現象を利用し
た液体ジェッ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention uses a high-speed liquid jet to cut materials,
This invention relates to a liquid jet device that utilizes cavitation phenomena to facilitate corrosion or fragmentation.

この技術はジェット液体中の蒸気空洞の発生に依存する
。この蒸気空洞は加工すべき材料上又はそれに隣接する
位置で消滅又は内破し、非加工物から除去されるべき材
料を分解することを助ける強力な局部的衝撃波を与える
。どのような操作システムにおいても、第1に空洞を発
生させ、第2にその消滅か所望の加工領域中に集中する
ことか確保されなければならない。
This technique relies on the creation of vapor cavities in the jet liquid. This vapor cavity annihilates or implodes at a location on or adjacent to the material to be processed, providing a powerful localized shock wave that helps break up the material to be removed from the non-workpiece. In any operating system, it must be ensured, firstly, that cavities are created and, secondly, that they disappear or are concentrated in the desired processing area.

この技術の現状は、米国特許筒4,193,635号(
チルベンガダムら)及び米国特許筒4,389,071
号(ジョンソン・ジュニアら)に広範囲に議論されてい
る。これらの特許の研究か示しているように、液体ジェ
ット中に空洞を誘起するために、2つの主な技術か独立
で又は組み合わされて採用されている。第1の技術ては
特殊な形状のジェットノズルを用いて渦を発生させ、こ
の渦が空洞を誘起する。この効果はおそらく、ノズル構
造体中ての共鳴現象を利用することによって高められる
であろう。このアプローチは、上述のシHンソン特許及
び同発明者のより先願の特許に代表される。
The current state of this technology is U.S. Patent No. 4,193,635 (
Thiruvengadam et al.) and U.S. Pat. No. 4,389,071
(Johnson Jr. et al.). As these patent studies demonstrate, two main techniques have been employed, either independently or in combination, to induce cavities in liquid jets. The first technique uses a specially shaped jet nozzle to generate a vortex that induces a cavity. This effect could probably be enhanced by exploiting resonance phenomena in the nozzle structure. This approach is typified by the above-mentioned Sihanson patent and the same inventor's earlier patents.

出現するジェットを比較的動きの少ない液体て囲包する
ことにより、加工φ域に達するまて空洞を保持すること
か助長され、ジェットと囲包液体との間の剪断効果によ
り空洞化効果か助長されることか認められている。この
ような剪断効果か、液体ジェット中に空洞を誘起するた
めに用いられる第2の主たる技術の基礎であり、これは
チルベンガタムらの特許に詳細に記載されている。簡単
に説明すると、この議論は次のようにまとめられる。
By surrounding the emerging jet with liquid that has relatively little movement, it is helped to maintain the cavity until the machining φ region is reached, and the shearing effect between the jet and the surrounding liquid promotes the hollowing effect. It is allowed to be done. Such shear effects are the basis of the second major technique used to induce cavities in liquid jets, which are described in detail in the Thiruvengatam et al. patent. Briefly, this argument can be summarized as follows.

空洞は、非常に高速の液体ジェットが、比較的静かな液
体を介して発射された時に発生する。
Cavities occur when a very high velocity liquid jet is fired through a relatively still liquid.

空洞は極めて高速て移動するジェットを囲包する遊離の
液体か回転して渦になる結果発生する。渦の内部は、遠
心力のために、その大部分か液体の蒸気圧よりも低くな
り、従って泡又は空洞を形成し、これらは通常、高速ジ
ェットのモーメントによって下流にまて運ばれる。最初
からいくらか下流に下ったところて、泡は消滅し、非常
に大きな1時的なエネルギーを発生する。もし、この消
滅か標的」−又はその近傍で起きたならば、標的構造の
損傷が起き得る。
Cavities result from spinning vortices of free liquid surrounding a jet moving at extremely high speeds. The interior of the vortex, due to centrifugal forces, is largely below the vapor pressure of the liquid, thus forming bubbles or cavities, which are usually carried downstream by the momentum of the high-velocity jet. Some distance downstream from the beginning, the bubble disappears, generating a very large temporary energy. If this annihilation occurs at or near the target, damage to the target structure can occur.

この発明は、このような剪断により誘起される空洞を利
用した装置に関する。
The present invention relates to a device that utilizes such shear-induced cavities.

上記文献から明らかなように、ジェットノズルと標的と
の距離はかなり重要である。さらに、標的自体は液体中
に埋もれた位置にある6蟹はないか、シェ・ントか液体
中に沈んだ位置で操作された際の液体剪断効果を利用す
ることが基本であることが理解されるてあろう。これら
の問題は両方とも従来技術において名慮され、チルベン
ガタムらによって提案された解決方法か典型的である。
As is clear from the above literature, the distance between the jet nozzle and the target is quite important. In addition, it is understood that the target itself is basically based on utilizing the liquid shearing effect when operated in a position submerged in liquid. It will be. Both of these problems are noted in the prior art and are typical of the solutions proposed by Thiruvengatam et al.

すなわち、第8図に、チルベンガタムは管152を介し
て水か供給される可撓性の囲い板を開示している。囲い
板中の水の深さは、オーバーフローオリフィス!53に
よって制御される。ジェット及び外部の供給源からの水
は囲い板と被加圧物との間(そして図示の実施例では明
らかに被加工物を介して)から逃げる。標的の位置を感
知するセンサー1段を提供し、それに従ってジェットノ
ズルの位置を制御することも提案されている。
Thus, in FIG. 8, Thirubengatam discloses a flexible shroud that is supplied with water via a tube 152. The depth of the water in the shroud is an overflow orifice! 53. Water from the jets and external sources escapes between the shroud and the pressurized object (and apparently through the workpiece in the illustrated embodiment). It has also been proposed to provide a stage of sensors to sense the position of the target and control the position of the jet nozzle accordingly.

上記した種類の装置の1つの貴重な町飽な用途として、
鉱物採取操作における岩石の断片化を挙げることかでき
る。このような操作中に岩と接触するいずれの機構もか
なりの摩耗及び破損にさらされることは明らかである。
One valuable and common use of equipment of the kind described above is to
One can mention the fragmentation of rocks during mineral extraction operations. It is clear that any mechanism that comes into contact with the rock during such operations is subject to considerable wear and tear.

他の多くの可能な用途においても、困難な加工環境及び
不規則て研摩的な標的が典型的である。ヂルベンガダム
に示されるような配置は、このような用途には十分であ
りそうにない。さらに、岩石のように荒く不規則な表面
ては、囲い板に多量の水を供給し、他方て囲い板と岩石
との間の漏れ速度か変化することに起因する囲い板中で
の水圧の変化の危険を冒して囲い板中を水で満たし続け
ることは困難である。
Difficult processing environments and irregular, abrasive targets are also typical of many other possible applications. The arrangement as shown in Dilubengadam is unlikely to be sufficient for such an application. Additionally, rough and irregular surfaces, such as rocks, provide large amounts of water to the shroud, while increasing the water pressure in the shroud due to varying leakage rates between the shroud and the rock. It is difficult to keep the enclosure filled with water at the risk of change.

米国特許第4,343,475号(ビカーズ)には、堅
固な構造の囲い板を用いて低圧水流を囲包し、空洞化ジ
ェットの人為的な水没をもたらすことか開示されている
。しかしなから、1980年6月211から4目に西独
ハノーハーて行なわれたジェット切断技術の第5回国際
シンポジウムにおいて提出された論文ては、その発明者
及び共著者は、「空洞化ジェットの回りの管状の囲い板
によっては空洞化は改善されず、積極的に表面を接触さ
せる必要か生じることと操作者に対する反動が大きくな
ることという明確な不利益を有する」と述へている。こ
の場合の囲い板には水か逃げることを許すための開口部
か標的に隣接して設けられていた。
U.S. Pat. No. 4,343,475 (Vicars) discloses the use of rigidly constructed shrouds to enclose low pressure water streams to provide artificial submergence of hollowed jets. However, in a paper submitted at the 5th International Symposium on Jet Cutting Technology held in Hanover, West Germany from June 211 to 4, 1980, the inventor and co-authors stated, "Tubular shrouds do not improve cavitation and have the distinct disadvantages of requiring active surface contact and increasing the backlash to the operator." The shroud in this case had an opening or adjacent to the target to allow water to escape.

なお、ビカーズの特許及びビカーズらの論文は、空洞化
かジェットノズルの形状によって誘起される型の空洞化
ジェット技術に関する。
It should be noted that the Vicars patent and the Vicars et al. paper relate to hollow jet technology of the type where the hollowing is induced by the shape of the jet nozzle.

米国特許第4,124,162号(シュワラ)もまた、
高速液体切断シェラ1への回りの「囲い板」の使用を開
示している。この囲い板の1つの機能は、膨張室として
働くことによってジェッ1〜中に空洞を誘起することに
あるように思える。そして、囲い板の寸法は明らかにか
なり重要である。
U.S. Patent No. 4,124,162 (Shwara) also
Discloses the use of a "shroud" around the high speed liquid cutting sheller 1. One function of this shroud appears to be to induce a cavity in the jet 1 by acting as an expansion chamber. And the dimensions of the shroud are obviously of considerable importance.

なぜなら、ジェットは開口端部の蒸留の壁に折衝するよ
うに大きく膨張して、囲い板空間中の残余の部分を真空
にしなければならないからである。
This is because the jet must expand significantly to negotiate the walls of the distillation at the open end, creating a vacuum in the remainder of the shroud space.

このように、囲い板はより正確に、ノズルアセンブリー
の一部を形成するとみなすことかてき、有効なジェット
オリフィスは囲い板の下流端にある。この下流端は切断
効果を最適化するように標的表面から離れている。
Thus, the shroud can more accurately be considered to form part of the nozzle assembly, with the effective jet orifice being at the downstream end of the shroud. This downstream end is spaced away from the target surface to optimize cutting effectiveness.

ビカーズ及びシュワラの教示に鑑みかなり驚くべきこと
に、私は、特定の条性が満たされるならば、被加工、物
に接触し、シェラ1へを囲包する室を規定する堅固な囲
い板を用いることによって、非常に有効な空洞化ジェッ
1へ装置を構築することかできることを発見した。
Quite surprisingly in view of the teachings of Vicars and Schwara, I have found that if certain conditions are met, a rigid shroud defining a chamber that contacts the workpiece and encloses Shella 1. We have discovered that it is possible to construct a highly effective hollow jet device by using the following method.

私の発明によると、加工表面を右する開[1端を有する
空洞化室の壁を規定する本体てあって、該空洞化室の開
口側を囲包する環状の加工表面に接触するように形づく
られたものと、高圧液体の供給源と、前記供給源に接続
され、空洞化室の開[−1端とは反対側に支持され、ノ
ズルから発射される高圧液体が前記環状領域から離れた
領域中にある加]二表面に衝撃を与えるように開「1端
に向けられたジェットノズルと、前記空洞化室の壁中に
前記開口端から離れた位置に設けられた少なくとも1つ
の排出開口てあって、その流通容量が前記環状領域と加
工表面との間の漏れよりも犬きく、空洞化室中の空洞を
抑圧するのに十分な大きさの圧力を生ぜしめることのな
いように空洞化室中の液体を補出J−ることかてきる程
度に1゛分大きく、かつ、液体ジェットを水没させる十
分量の液体を保持するのに十分な程度に小さなものとを
具備し、高圧液体供給源の圧力と、ジェットノズルの寸
法と、ノズルと空洞化室の開口端との距離とが、液体ジ
ェットと空洞化室中に保持される液体との間の剪断か空
洞化渦を誘起し、加工表面に衝撃を与えるまてこれが保
持される、処理すべき加工表面に適用される液体ジェッ
ト装置か提供される。
According to my invention, there is provided a body defining a wall of a hollowing chamber having one end facing the working surface, the body defining a wall of the hollowing chamber, the body defining the wall of the hollowing chamber having one end extending to the right of the working surface; a source of high-pressure liquid connected to the source and supported opposite the open end of the hollowed chamber, the high-pressure liquid being ejected from the nozzle away from the annular region; a jet nozzle oriented at one end to impact two surfaces in the hollowed-out region; and at least one outlet located in the wall of the hollowed chamber at a distance from the open end. an opening, the flow capacity of which is greater than the leakage between the annular region and the working surface, such that it does not create a pressure of sufficient magnitude to suppress the cavities in the hollowing chamber; 1" large enough to be able to compensate for the liquid in the hollow chamber, and small enough to hold enough liquid to submerge the liquid jet; The pressure of the high-pressure liquid source, the dimensions of the jet nozzle, and the distance between the nozzle and the open end of the hollowing chamber are such that the shear or hollowing vortex between the liquid jet and the liquid held in the hollowing chamber is controlled. A liquid jet device is provided which is applied to the work surface to be treated and is retained until it induces and impacts the work surface.

この発明のこれら及びさらなる特徴か、図面を参照した
以下の好ましい具体例の説明により理解されるであろう
These and further features of the invention will be understood from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.

図面には、肩面Rと接触したこの発明の衝撃工具゛Tの
末端部分か示されている。工具は槌頭を有するハンマー
を形成し、実質的な面積を有する前面2を有する円筒状
の林として示されている。
The drawing shows the distal portion of the impact tool T of the invention in contact with the shoulder surface R. The tool forms a hammer with a mallet head and is shown as a cylindrical forest with a front surface 2 having a substantial area.

前面2は肩面Rに対して保持され、図示しない、そして
それ自体この発明の部分を構成しない機構によって繰り
返し衝撃か与えられる。前面2は、その中央に棒と共軸
的に形成される円筒状の空洞化室4を囲包する環状の領
域中て肩面Rと接触す1す る。工具Tには、高圧水の供給源12への連結部材10
と、肩面Rの位置にある空洞化室の開口側とは反対側に
棒と共軸的に開けられた孔に螺着されたノズル14との
間の通路を形成する切削孔6及び8か設けられている。
The front surface 2 is held against the shoulder surface R and is repeatedly impacted by a mechanism not shown and which does not itself form part of the invention. The front surface 2 contacts the shoulder surface R in an annular region surrounding a cylindrical hollow chamber 4 formed coaxially with the bar in its center. The tool T includes a connection member 10 to a high-pressure water supply source 12.
and a nozzle 14 screwed into a hole coaxially drilled with the rod on the side opposite to the opening side of the hollowed chamber at the position of the shoulder surface R. Or is provided.

ノズル14は、ここから発射される高圧液体のジェット
か、肩面と接触する前面2の環状の領域から離れた領域
中の肩面に衝撃を与えるように形づくられかつ向けられ
ている。空洞化室4の壁中の開口を形成する1又は2以
上のさらなる切削孔16(2つが図示)が、空洞化室の
開口端から離れた位置に設けられている。この開口の寸
法は、過度の圧力」二昇か生しることを避けることがで
きるか、ノズル14からのジェットか水没されるように
空洞化室内を水で満たし続けることかできる程度に室か
ら水が透げることかてきるように設定される。ノズル1
4及び切削孔16は1通常の操作環境下において、前面
2と肩面Rとの間の漏れか、切削孔16を介しての流量
に比較して十分に小さく、その結果、室4の圧力を決定
する支配的な要素か孔16の流量てあるように選択され
る。供給源12の圧力及び能力は、ノズル14に関し、
液体ジェットと室に保持された液体との間の剪断により
、空洞渦が誘起されこれか加工表面に衝撃を与えるまで
保持されるように選択される。
The nozzle 14 is shaped and directed so that a jet of high pressure liquid emitted therefrom impinges on the shoulder surface in a region remote from the annular region of the front surface 2 in contact with the shoulder surface. One or more further cut holes 16 (two shown) forming openings in the wall of the hollow chamber 4 are provided at positions remote from the open end of the hollow chamber. The dimensions of this opening are such that it is possible to avoid building up excessive pressure or to keep the cavity filled with water so that the jet from the nozzle 14 is submerged from the chamber. It is set so that the water can be seen through. Nozzle 1
4 and the cut hole 16 are sufficiently small compared to the leakage between the front surface 2 and the shoulder surface R or the flow rate through the cut hole 16 under the normal operating environment, so that the pressure in the chamber 4 is The dominant factor determining the flow rate of the hole 16 is chosen to be. The pressure and capacity of the source 12 is relative to the nozzle 14;
The shear between the liquid jet and the liquid held in the chamber is chosen such that a cavity vortex is induced and maintained until it impacts the work surface.

この発明は、ハンマーのような衝撃装置に具体化される
必要はなく、非衝撃工具に組み込むこともてきるか、液
体ジェットて処理すべき加工表面と接触する環状の接触
領域を有する本体中に空洞化室が規定され、かつ、この
本体は、それがさらされる摩耗及び破壊に対して耐える
のに必要な程度に堅固であるということがこの発明の特
徴である。本体と加工表面との間が水密であることも必
要てはないし、また、この間から水か逃げることがてき
るということも必要てはない。なぜなら、開口16が、
室から水か逸げろ主たる経路になるからである。本体あ
るいは工具は、ノズル14と加工表面との距離が正確に
維持されるように加工表面に対して十分近くに保持され
る必要がある。
The invention need not be embodied in an impact device such as a hammer, but could also be incorporated into a non-impact tool, or a liquid jet in a body having an annular contact area in contact with the work surface to be treated. It is a feature of the invention that a hollow chamber is defined and that the body is as rigid as necessary to withstand the wear and tear to which it is exposed. It is not necessary that the space between the main body and the processed surface be watertight, nor that water can escape from this space. This is because the opening 16 is
This is because it becomes the main route for water to escape from the room. The body or tool must be held close enough to the work surface so that the distance between the nozzle 14 and the work surface is maintained accurately.

開目16の寸法を設定する際には、室4中てのある程度
の圧力増加か、空洞化現象の強度を増加するのに有利で
あることを心に止めておくべきである。空洞を誘起する
ためには、誘起された渦中の局部的圧力が、室温ては極
めて小さな水の蒸気圧よりも低くならなければならない
。もし室4中の圧力が大気圧に近いならば、渦中の局部
圧力の低下の最大値は約1気圧である。しかしなから、
もし室4中の圧力か約2気圧であるならば、室中の局部
圧力の低下の最大値は2倍になり、空洞化の強度か増す
。空洞を誘起するためにはもちろんより大きいジェット
速度か必要となるが、室中の圧力増加か2.3気圧以下
である場合には、これは容易に得ることがてきる。いず
れにせよ、この圧力は、ノズル14に供給される液体の
圧力に比較してはるかに小さい。供給圧力は通常200
ないし800気圧であるが、要求される空洞が得られる
のであればこれよりも多くても少なくてもよい。
When dimensioning the aperture 16, it should be borne in mind that a certain pressure increase in the chamber 4 is advantageous to increase the intensity of the cavitation phenomenon. To induce a cavity, the local pressure in the induced vortex must be lower than the vapor pressure of water, which is extremely small at room temperature. If the pressure in chamber 4 is close to atmospheric pressure, the maximum local pressure drop in the vortex is about 1 atmosphere. However, because
If the pressure in chamber 4 were approximately 2 atmospheres, the maximum local pressure drop in the chamber would be doubled and the intensity of cavitation would increase. A higher jet velocity is of course required to induce a cavity, but this can be easily obtained if the pressure increase in the chamber is less than 2.3 atmospheres. In any case, this pressure is much smaller compared to the pressure of the liquid supplied to the nozzle 14. Supply pressure is usually 200
The pressure ranges from 800 atmospheres to 800 atmospheres, but more or less can be used as long as the required cavity is obtained.

試験のため、図に断面を示したものと類似の装置を製造
した。この装置は端面か円形て、その最大直径は15c
mであった。切削孔6及び8の直径は13111[11
であった。室4の直径は19IDIl]であり、その長
さは7.5cmてあった。ノズルは単純なネジ切りプラ
つてそのオリフィスば2■てあった。4つの開口16の
直径は6.35111mであり、その外端には、取りは
ずし可能のプラグを収容するためのネジか切られていた
。これらはノズルから25n+n+のところて室と交差
していた。
For testing purposes, a device similar to that shown in cross section was constructed. This device has a circular end face and a maximum diameter of 15 cm.
It was m. The diameter of cutting holes 6 and 8 is 13111 [11
Met. The diameter of chamber 4 was 19 IDl] and its length was 7.5 cm. The nozzle was a simple threaded plastic with two orifices. The diameter of the four openings 16 was 6.35111 m and their outer ends were threaded to accommodate removable plugs. These intersected the chamber at 25n+n+ from the nozzle.

排出孔の効果を調べるために、試験装置を厚さ約7.5
cmのコンクリート骨材スラブ」二に置いて試験した。
In order to investigate the effect of the drainage holes, the test device was installed with a thickness of about 7.5
A concrete aggregate slab of 2 cm was tested.

水は、供給源12を構成するボジテイフ置換ポンプによ
って流速90リットル/分て供給され、その最大圧力は
約7MPaてあった。開口16か開いた状態における3
回の実験では、圧力か約40QKPaに達してから3秒
以内にコンクリ−1〜を貫通する孔が開けられた。開口
16を閉して同し実験を3回行なったところ、同じ孔を
あけるのに45ないし90秒かかった。
Water was supplied at a flow rate of 90 liters/min by a bositeif displacement pump constituting the supply source 12, and its maximum pressure was approximately 7 MPa. 3 when opening 16 is open
In this experiment, a hole was drilled through the concrete within 3 seconds after the pressure reached approximately 40 QKPa. When the same experiment was performed three times with opening 16 closed, it took 45 to 90 seconds to drill the same hole.

さらなる試験において、装置を回し標的材料上に置き、
標的と装置との間に良好な界面力)観察された。水の供
給圧力は6.9MPaであり、供給速度は毎分113.
65リツ1ヘルてあった。標的材料を貫通ずるのに要し
た時間を次の5回の試験のそれぞれにおいて記録した。
In further testing, the device is rotated and placed over the target material;
A good interfacial force between the target and the device was observed. The water supply pressure is 6.9 MPa, and the supply rate is 113.
It cost 65 ritsu and 1 hel. The time required to penetrate the target material was recorded on each of the following five trials.

試験1:4つの開[」16を全部間いた。貫通時間は1
.5秒であった。
Test 1: All four openings [16] were completed. Penetration time is 1
.. It was 5 seconds.

試験2:開口を1つ閉した。貫通時間は2なし1し3秒
てあった。
Test 2: One opening was closed. Penetration time was between 2 and 1 and 3 seconds.

試験3:開[1を2つ閉じた。貫通時間は9秒てあった
Test 3: Open [1 closed twice. Penetration time was 9 seconds.

試験4:開口を3つ閉じた。貫通時間は11秒であった
Test 4: Three openings were closed. The penetration time was 11 seconds.

試験5:4つの開口全てを閉した。貫通時間ζよ30秒
てあった。
Test 5: All four openings were closed. The penetration time was 30 seconds.

標的から7.5cmの距離てノズルを囲い板で囲まずに
さらなる比較試験を行なった。」−述と同し圧力及び流
速て試験した。数分間作動させた力5穴は全く開かなか
った。
A further comparative test was conducted without a shroud surrounding the nozzle at a distance of 7.5 cm from the target. - Tested at the same pressure and flow rate as described. The Force 5 hole, which was activated for several minutes, did not open at all.

室中ての廃棄物及び使用済水の過度の圧力増加は、空洞
の発生にとってマイナスの効果を有することがわかる。
It can be seen that an excessive increase in pressure of waste and used water in the room has a negative effect on the formation of cavities.

」1記試験に加え、この装置を、吹き付はエネルギーか
約2700ジユールて吹き付は回数が1分間当たり12
0回の水衝撃機に取り伺けて用いた。水圧は約7ないし
81Paであり、流速は1分光たり約80分であった。
In addition to the test described in item 1, this device was used at a spraying rate of approximately 2,700 joules of energy and a spraying frequency of 12 joules per minute.
I was able to use the water impact machine 0 times. The water pressure was about 7 to 81 Pa, and the flow rate was about 80 minutes per minute.

衝撃機をキャリヤーに取り付(J、この装置を用いて、
ニッケル鉱か散在した約4メートルX6メートルの固い
肩面を切削した。約5分間連続的に衝撃を与えたところ
、約800Kgのすりが生した。水を用いない対照試験
ては、破片とほこりのみが得られ、すりは得られなかっ
た。
Attach the impact machine to the carrier (J, using this device,
A hard shoulder surface measuring approximately 4 meters x 6 meters was cut with scattered nickel ore. When the impact was applied continuously for about 5 minutes, about 800 kg of pickpockets were produced. A control test without water yielded only debris and dust, but no abrasions.

水圧及び流速、装置並びに室、ノズル及び切削孔の寸法
、室の開口端からのノズルまての距離は、処理すべき材
料に応じて異なる。もちろん、水ジェットの圧力、流量
及び速度は互いに関連している。圧力が増加すると、一
般的に水ジェッ)〜の速度及び流量も増加する。用いら
れる液体は必ずしも水である必要はないか、水かおそら
く最も安価でかつ用いるのに便利な液体てあろう。水以
外の液体を用いる場合には、所望の効果を得るために、
操作パラメーターを変える必要があるかもしれない。さ
らに、開口16及び他の出口の正確な位置及び形状、輪
及びノズルの位置及び形状は、重要てはないが、経験に
基づいて有利に最適化するととかてきる。
The water pressure and flow rate, the equipment and the dimensions of the chamber, nozzle and cutting hole, the distance of the nozzle from the open end of the chamber will vary depending on the material to be treated. Of course, the pressure, flow rate and velocity of the water jet are related to each other. As the pressure increases, the velocity and flow rate of the water jet also generally increases. The liquid used does not necessarily have to be water, or will probably be the cheapest and most convenient liquid to use. When using liquids other than water, to achieve the desired effect,
It may be necessary to change operating parameters. Additionally, the exact location and shape of the apertures 16 and other outlets, rings and nozzles are not critical, but may be advantageously optimized based on experience.

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

図面はこの発明の装置の縦断面を示す図である。 T・・・本体、R・・・肩面、4・・・空洞化室、12
・・・供給源、14・・・ノズル、16・・・開口 :B願人代理人升理土鈴江武彦
The drawing shows a longitudinal section of the device of the invention. T... Main body, R... Shoulder surface, 4... Hollowing chamber, 12
...Source of supply, 14...Nozzle, 16...Opening: B applicant's agent Masuri Suzue Takehiko

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高圧液体の供給源と、該供給源に接続されたジェ
ットノズルと、加工表面に対して前記ジェットノズルを
支持する本体とを有する、非処理加工表面に適用される
液体ジェット装置において、前記本体(T)は、加工表
面に面する開口端を有する空洞化室(4)の壁を規定し
、かつ該空洞化室(4)の開口側を囲包する環状の領域
中の加工表面に接触するように形づくられ、前記ジェッ
トノズル(14)は、空洞化室の開口端とは反対側に支
持され、該ジェットノズルから発射される高圧液体が前
記環状領域から離れた領域中にある加工表面に衝撃を与
えるように開口端に向けられており、前記空洞化室の壁
中に前記開口端から離れた位置に設けられた少なくとも
1つの排出開口(16)であって、その流通容量が前記
環状領域と加工表面との間の漏れよりも大きく、空洞化
室中の空洞を抑圧するのに十分な大きさの圧力を生ぜし
めることのないように空洞化室中の液体を排出すること
ができる程度に十分大きく、かつ、液体ジェットを水没
させる十分量の液体を保持するのに十分な程度に小さな
ものが設けられており、高圧液体供給源(12)の圧力
と、ジェットノズルの寸法と、ノズルと空洞化室の開口
端との距離とが、液体ジェットと空洞化室中に保持され
る液体との間の剪断が空洞化渦を誘起し、加工表面に衝
撃を与えるまでこれが保持されることを特徴とする液体
ジェット装置。
(1) A liquid jet device applied to an untreated processed surface, comprising a high-pressure liquid supply source, a jet nozzle connected to the supply source, and a main body that supports the jet nozzle with respect to the processed surface, The main body (T) defines the wall of a hollowing chamber (4) having an open end facing the working surface, and the working surface in an annular region surrounding the open side of the hollowing chamber (4). said jet nozzle (14) is supported opposite the open end of the hollowed chamber, and the high pressure liquid ejected from said jet nozzle is in an area remote from said annular area. at least one discharge opening (16) directed towards the open end so as to impact the working surface and provided in the wall of the hollowed chamber at a distance from the open end, the flow volume of which is is greater than the leakage between the annular region and the working surface, and evacuates the liquid in the hollowing chamber such that the liquid in the hollowing chamber does not create a pressure of sufficient magnitude to suppress the cavity in the hollowing chamber. the pressure of the high-pressure liquid source (12) and the jet nozzle. The dimensions and the distance between the nozzle and the open end of the cavitation chamber are such that this occurs until the shear between the liquid jet and the liquid held in the cavity induces a cavitation vortex and impacts the machined surface. A liquid jet device characterized in that it is retained.
(2)本体(T)は棒の末端部分であり、空洞化室(4
)はその末端から共軸に延びる円筒状の穴から成り、ジ
ェットノズル(14)は、前記棒と共軸な空洞化室の内
端部に位置し、前記排出孔(16)は前記棒の縦表面と
前記円筒状の穴との間に延びる切削孔により形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置
(2) The main body (T) is the end part of the rod, and the hollow chamber (4
) consists of a cylindrical hole extending coaxially from its end, a jet nozzle (14) is located at the inner end of the hollowed chamber coaxial with said rod, and said discharge hole (16) is located at the inner end of said rod. 2. Device according to claim 1, characterized in that it is formed by a cut hole extending between the longitudinal surface and the cylindrical hole.
(3)液体供給源の圧力は約200ないし約800気圧
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
項記載の装置。
(3) The pressure of the liquid supply source is about 200 to about 800 atmospheres, as claimed in claim 1 or 2.
Apparatus described in section.
(4)加工表面に面する開口端を有する空洞化室の壁を
規定し、かつ該空洞化室の開口側を囲包する環状の領域
中の加工表面に接触するように形づくられた本体を、処
理すべき材料の加工表面と緊密に接触させて置く工程と
、空洞化室の開口端とは反対側に支持され、それから発
射される高圧液体が前記環状領域から離れた領域中にあ
る加工表面に衝撃を与えるように開口端に向けられたジ
ェットノズルに高圧液体を供給する工程と、前記空洞化
室の壁中に前記開口端から離れた位置に設けられた少な
くとも1つの排出開口から、その流通量が前記環状領域
と加工表面との間の漏れよりも大きく、空洞化室中の空
洞を抑圧するのに十分な大きさの圧力を生ぜしめること
のないように空洞化室中の液体を排出することができる
程度に十分大きく、かつ、液体ジェットを水没させる十
分量の液体を保持するのに十分な程度に小さくなるよう
に前記空洞化室中の液体を排出する工程とを含み、前記
高圧液体の圧力はジェットノズルの寸法及びジェットノ
ズルと前記空洞化室の開口端との距離に対して十分なレ
ベルに維持され、液体ジェットと空洞化室中に保持され
た液体との間の剪断力により空洞渦が誘起され、これが
加工表面に衝撃を与えるまで維持されることを特徴とす
る、固体材料の切断、侵食及び断片化方法。
(4) a body shaped to contact the machining surface in an annular region defining a wall of the cavity having an open end facing the machining surface and surrounding the open side of the cavity; , in close contact with the working surface of the material to be processed, and in which the high-pressure liquid supported opposite the open end of the hollowing chamber and ejected therefrom is in an area remote from said annular area. supplying a high-pressure liquid to a jet nozzle directed at an open end to impact a surface, and from at least one discharge opening provided in a wall of the hollowing chamber at a location remote from the open end; The liquid in the hollowing chamber is such that its flow rate is greater than the leakage between said annular region and the working surface and does not create a pressure of sufficient magnitude to suppress the cavities in the hollowing chamber. evacuation of the liquid in the hollowed chamber so as to be large enough to allow the liquid to be ejected and small enough to hold a sufficient amount of liquid to submerge the liquid jet; The pressure of the high-pressure liquid is maintained at a sufficient level relative to the dimensions of the jet nozzle and the distance between the jet nozzle and the open end of the hollowing chamber, such that the pressure between the liquid jet and the liquid held in the hollowing chamber is A method for cutting, eroding and fragmenting solid materials, characterized in that a hollow vortex is induced by shear forces and maintained until it impacts the work surface.
(5)前記高圧液体の圧力は200ないし800気圧で
あることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の方法
(5) The method according to claim 4, wherein the pressure of the high-pressure liquid is 200 to 800 atmospheres.
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