JP3174708B2 - Water jet nozzle test method and apparatus - Google Patents
Water jet nozzle test method and apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属やプラスチック等
の切断あるいは切削などの加工に用いられるウォーター
ジェットノズルのキャビテーション試験方法および装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for testing cavitation of a water jet nozzle used for cutting or cutting metal or plastic.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のウォータージェットノズルとして
は、図２に示すような例があり、円筒状のノズル本体の
先端部20が円錘状に絞られてノズル噴出口20ａを形成さ
れており、超高圧流体発生源21から発生する超高圧水22
がノズル噴出口20ａより高速のウォータージェット23と
して噴出されるようになっている。ウォータージェット
23には、多くの場合、研磨材が混入されていて、被切削
物にウォータージェット23が激しく衝突することにより
所要の加工が行なわれるようになっている。2. Description of the Related Art As a conventional water jet nozzle, there is an example as shown in FIG. 2, in which a tip end portion 20 of a cylindrical nozzle body is narrowed to a conical shape to form a nozzle outlet 20a. Ultra high pressure water 22 generated from ultra high pressure fluid source 21
Is jetted as a high-speed water jet 23 from the nozzle jet port 20a. Water jet
In many cases, the abrasive 23 is mixed with an abrasive, and the required processing is performed by violently colliding the water jet 23 with the workpiece.
【０００３】そして、上述のようなノズルの試験を行な
う場合にも、実際に高圧（数百〜数千気圧）のポンプを
設置して、同ポンプからの高圧水を上記ノズルを通じウ
ォータージェットとして噴出させることが行なわれてい
る。[0003] Even when the above-described nozzle test is performed, a high-pressure (several hundred to several thousand atmospheres) pump is actually installed, and high-pressure water from the pump is jetted as a water jet through the nozzle. It is being done.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な加工用ウォータージェットノズルの試験を行なう際
に、数百〜数千気圧もの高圧水をノズルを通じ噴出させ
て、その噴流内のキャビテーションの発生を至近距離で
観測することは、非常な危険を伴うという問題点があ
る。When a water jet nozzle for processing as described above is tested, high-pressure water of several hundred to several thousand atmospheres is jetted through the nozzle to generate cavitation in the jet. There is a problem in that observing at a close distance is extremely dangerous.
【０００５】本発明は、このような問題点の解決をはか
ろうとするもので、キャビテーションに関する相似則を
利用することにより、危険のない数気圧の圧力でウォー
タージェットを生成し、しかもキャビテーション現象は
実機と相似に生起させるようにした、ウォータージェッ
トノズル試験方法および装置を提供することを目的とす
る。The present invention is intended to solve such a problem. By utilizing a similarity rule regarding cavitation, a water jet is generated at a pressure of several atmospheres without danger, and the cavitation phenomenon is reduced. An object of the present invention is to provide a water jet nozzle test method and apparatus which are generated in a manner similar to an actual machine.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のウォータージェットノズル試験方法は、容
器の内部圧を大気圧よりも低く調整してから、同容器の
内部へノズルを通じウォータージェットを流入させて、
同容器内のウォータージェットにおけるキャビテーショ
ンの発生状況を観測することにより、上記ノズルの試験
を行なうことを特徴としている。In order to achieve the above object, a water jet nozzle test method according to the present invention adjusts the internal pressure of a container to be lower than the atmospheric pressure, and then passes water through a nozzle into the container. Let the jet flow in,
The nozzle is tested by observing the occurrence of cavitation in a water jet in the container.
【０００７】また、本発明のウォータージェットノズル
試験装置は、密閉型の水槽と、同水槽内の水面を加圧す
べく同水槽に接続された加圧ポンプとをそなえるととも
に、上記水槽内の加圧水をノズルを通じウォータージェ
ットとして流入させる密閉型の容器をそなえて、同容器
に減圧ポンプが接続されたことを特徴としている。[0007] The water jet nozzle test apparatus of the present invention includes a sealed water tank and a pressurizing pump connected to the water tank to pressurize the water surface in the water tank. It is characterized in that it has a closed-type container that flows as a water jet through a nozzle, and a decompression pump is connected to the container.
【０００８】さらに、本発明のウォータージェットノズ
ル試験装置は、上記ノズルが上記水槽の壁部に着脱可能
に装着されていることを特徴としている。Further, the water jet nozzle test apparatus of the present invention is characterized in that the nozzle is detachably mounted on a wall of the water tank.
【０００９】また、本発明のウォータージェットノズル
試験装置は、上記ノズルの噴出口と対向するようにウォ
ータージェット通過口を形成された仕切り板が設けられ
て、同仕切り板と上記ノズルとの間のスペースに上記減
圧ポンプが接続されていることを特徴としている。Further, the water jet nozzle test apparatus of the present invention is provided with a partition plate having a water jet passage opening formed so as to face the jet port of the nozzle, and to provide a space between the partition plate and the nozzle. The space is connected to the pressure reducing pump.
【００１０】[0010]
【作用】上述の本発明のウォータージェットノズル試験
方法では、実機よりも格段に低い数気圧程度の圧力で水
の噴流を起こさせるようにし、その噴流は圧力を調整し
た容器内に流入させるようにする。そして容器内の圧力
は、ウォータージェットに生じるキャビテーションの相
似則を実機との関係で満たすように低い圧力に設定す
る。According to the water jet nozzle test method of the present invention described above, a jet of water is generated at a pressure of several atmospheres, which is much lower than that of an actual machine, and the jet is caused to flow into a pressure-adjusted container. I do. Then, the pressure in the container is set to a low pressure so as to satisfy the similarity rule of cavitation generated in the water jet in relation to the actual machine.
【００１１】また本発明のウォータージェットノズル試
験装置では、密閉型の水槽内の水面が、同水槽に接続さ
れた加圧ポンプにより加圧されて、その加圧水は被試験
用ノズルを通じ減圧容器内へウォータージェットとして
流入する。そして、ウォータージェット流に含まれるキ
ャビティ（泡）の計測などにより、キャビテーションの
発生状況の観測が行なわれ、このようにしてノズルの性
能試験が行なわれる。また、上記ノズルが水槽壁部に着
脱可能に装着されていると、各形状のノズルの試験を順
次能率よく行なうことができる。[0011] In the water jet nozzle test apparatus of the present invention, the water surface in the closed water tank is pressurized by a pressurizing pump connected to the water tank, and the pressurized water passes through the nozzle to be tested into the decompression vessel. It flows in as a water jet. Then, the occurrence of cavitation is observed by measuring cavities (bubbles) included in the water jet flow, and the performance test of the nozzle is performed in this manner. In addition, when the nozzle is detachably mounted on the wall of the water tank, a test of the nozzle of each shape can be sequentially and efficiently performed.
【００１２】さらに、上記容器の内部に、ノズル噴出口
と対向するようにウォータージェット通過口を形成され
た仕切り板が設けられていると、上記通過口を通過した
ウォータージェットが上記容器の壁部で反射して後続の
ウォータージェットと干渉するのを防止することがで
き、また上記ノズルから上記容器への流入スペースを適
切に局限して、同スペースの減圧を有効に行なうことが
できる。Further, if a partition plate having a water jet passage opening is provided inside the container so as to be opposed to the nozzle ejection opening, the water jet passing through the passage opening is formed on the wall portion of the container. Can be prevented from interfering with the subsequent water jet, and the space for inflow from the nozzle to the container can be appropriately limited, so that the space can be effectively depressurized.
【００１３】[0013]
【実施例】以下図面により本発明の実施例について説明
すると、図１は本発明のウォータージェットノズル試験
方法に用いられる装置の縦断面図である。図１に示すよ
うに、本装置では、密閉型の水槽１の頂部に、同水槽内
の水面８を加圧するための加圧ポンプ２が、加圧アキュ
ムレータ９を介して接続されている。そして、水槽１の
底壁中央部における雌ねじ穴に、被試験用のノズル５が
着脱可能に螺合して装着されており、水槽１内の加圧水
をノズル５を通じウォータージェット６として流入させ
る密閉型の容器３が設けられている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus used in a water jet nozzle test method according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the present apparatus, a pressure pump 2 for pressurizing a water surface 8 in the water tank 1 is connected to a top of the closed water tank 1 through a pressure accumulator 9. A nozzle 5 to be tested is detachably screwed and attached to a female screw hole at the center of the bottom wall of the water tank 1, and a sealed type in which pressurized water in the water tank 1 flows through the nozzle 5 as a water jet 6. Container 3 is provided.
【００１４】また容器３の内部には、ノズル５の噴出口
５ａと対向するようにウォータージェット通過口13ａを
形成された仕切り板13が設けられている。さらに容器３
の内部の圧力は、ウォータージェット６に生じるキャビ
テーションの相似則を実機との関係で満たすように低い
圧力に設定されるものであり、このため仕切り板13とノ
ズル５との間のスペースに減圧ポンプ４が減圧アキュム
レータ10を介して接続されている。A partition plate 13 having a water jet passage port 13a is provided inside the container 3 so as to face the jet port 5a of the nozzle 5. Container 3
Is set to a low pressure so as to satisfy the similarity rule of cavitation generated in the water jet 6 in relation to the actual machine, so that the pressure between the partition plate 13 and the nozzle 5 is reduced. 4 is connected via a decompression accumulator 10.
【００１５】水槽１および容器３は、相互に着脱可能に
連結され、それぞれ内部圧を計測する圧力計11，12が装
着されるほか、ウォータージェット６に生じるキャビテ
ィ７の計測を行なうため、容器３の壁部には照明灯付き
カメラ（テレビカメラ）14が装着されて、同カメラ14に
は図示しない観測用モニタ装置が接続されている。The water tank 1 and the container 3 are detachably connected to each other, are equipped with pressure gauges 11 and 12 for measuring the internal pressure, respectively, and are used for measuring the cavity 7 generated in the water jet 6. A camera with a light (television camera) 14 is mounted on the wall of the camera, and an observation monitor device (not shown) is connected to the camera 14.
【００１６】本発明のウォータージェットノズル試験方
法は、上述の装置を用いて次のように行なわれる。水槽
１の内部には適度のレベルの水面８を形成するように水
が収容され、加圧ポンプ２の作動に伴い、水槽１内の加
圧水がノズル５を通じウォータージェット６として容器
３内へ流入する。その際、容器３の内部は実機との相似
則を満たすように減圧されているので、キャビティ７は
実機と相似に生じる。そして本実施例の方法では、カメ
ラ14を介しキャビティ７の数などを計測してキャビテー
ション発生状況の観測が行なわれる。The water jet nozzle test method of the present invention is performed as follows using the above-described apparatus. Water is contained in the water tank 1 so as to form a water surface 8 at an appropriate level, and the pressurized water in the water tank 1 flows into the container 3 as a water jet 6 through the nozzle 5 with the operation of the pressure pump 2. . At this time, since the pressure inside the container 3 is reduced so as to satisfy the similarity rule with the actual machine, the cavity 7 is formed similar to the actual machine. Then, in the method of the present embodiment, the number of cavities 7 and the like are measured via the camera 14 to observe the cavitation occurrence state.
【００１７】なお、このキャビテーション観測は、容器
３の壁部に透明な観測窓を設けて行なうようにしてもよ
い。The cavitation observation may be performed by providing a transparent observation window on the wall of the container 3.
【００１８】ウォータージェット６におけるキャビテー
ション現象は、［数１］式の定義によるキャビテーショ
ン係数を一致させることで実機と相似になる。The cavitation phenomenon in the water jet 6 becomes similar to that of an actual machine by matching the cavitation coefficients defined by the equation (1).
【数１】σ＝（Ｐ2−Ｐv）／（Ｐ1−Ｐ2） ここで σ ： キャビテーション係数 Ｐ1； 加圧側圧力 Ｐ2： 噴出側圧力 Ｐv： 水の蒸気圧Σ = (P 2 −P v ) / (P 1 −P 2 ) where σ: cavitation coefficient P 1 ; pressurized pressure P 2 : ejection pressure P v : water vapor pressure
【００１９】実機においてＰ1は数百〜数千気圧，Ｐ2は
大気圧となり、Ｐvは水の特性で、そのときの水温によ
り定まる。実機のＰ2，Ｐ1，Ｐvよりσを計算し、これ
をσsと名付ける。[0019] P 1 in the actual machine is several hundred to several thousand atmospheres, P 2 becomes the atmospheric pressure, P v in the characteristics of the water, determined by the water temperature at that time. Σ is calculated from P 2 , P 1 , and Pv of the actual machine, and this is named σ s .
【００２０】本実施例の場合、Ｐ1は数気圧，Ｐvは水温
により定まる値とすると、［数２］式により、定まるＰ
2となるように容器３の内部の圧力を調整すれば、キャ
ビテーション現象を相似にすることができ、しかもＰ1
が数気圧ですむので、試験が安全に行なわれるようにな
る。In the case of this embodiment, assuming that P 1 is a value determined by several atmospheric pressures and P v is a value determined by the water temperature, P 1 determined by the equation (2)
By adjusting the pressure inside the container 3 to be 2, it can be similar to cavitation phenomena, moreover P 1
The test can be performed safely because only a few atmospheres are required.
【数２】Ｐ2＝（Ｐv＋σsＰ1）／（１＋σs）## EQU2 ## P 2 = (P v + σ s P 1 ) / (1 + σ s )
【００２１】また、本実施例の装置では、容器３の内部
にウォータージェット通過口13ａ付き仕切り板13が設け
られるので、通過口13ａを通過したウォータージェット
６が容器３の壁部で反射して後続のウォータージェット
６と干渉するのを防止することができ、またノズル５か
ら容器３への流入スペースを適切に局限して、同スペー
スの減圧を減圧ポンプ４により有効に行なうことができ
る。Further, in the apparatus of this embodiment, since the partition plate 13 with the water jet passage 13a is provided inside the container 3, the water jet 6 passing through the passage 13a is reflected by the wall of the container 3. Interference with the subsequent water jet 6 can be prevented, and the space for inflow from the nozzle 5 to the container 3 can be appropriately limited, and the space can be effectively depressurized by the decompression pump 4.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のウォータ
ージェットノズル試験方法および装置によれば次のよう
な効果が得られる。 (1) 試験圧力を実機よりも格段に低くした人体に危険の
ない数気圧程度の加圧水でウォータージェットノズルの
試験が行なわれるので、安全性が十分に保たれ、計測お
よび観察が容易になって、試験効率も向上する。 (2) 密閉型の水槽における水面を加圧するように同水槽
に加圧ポンプが接続されるので、同水槽に装着されたノ
ズルを通じウォータージェットを容器内へ流入させる試
験操作が容易に行なわれるようになり、上記容器に接続
された減圧ポンプで同容器を所要の減圧状態にしてキャ
ビテーション現象に関し実機との相似側が成立するよう
に調整しながら、ウォータージェットにおけるキャビテ
ーションの観測によりノズルの試験を適切に行なうこと
ができる。 (3) 上記ノズルが水槽壁部に着脱可能に装着されている
と、各形状のノズルの試験を順次能率よく行なうことが
できる。 (4) 上記容器の内部に、ノズル噴出口と対向するように
ウォータージェット通過口を形成された仕切り板が設け
られていると、上記通過口を通過したウォータージェッ
トが上記容器の壁部で反射して後続のウォータージェッ
トと干渉するのを防止することができ、また上記ノズル
から上記容器内への流入スペースを適切に局限して、同
スペースの減圧を有効に行なうことができる。As described above, according to the water jet nozzle test method and apparatus of the present invention, the following effects can be obtained. (1) The water jet nozzle is tested with pressurized water at a pressure of several atmospheres, which has no danger to the human body with the test pressure significantly lower than that of the actual machine, so that safety is sufficiently maintained and measurement and observation are facilitated. Also, the test efficiency is improved. (2) Since a pressurized pump is connected to the water tank in a closed type water tank so as to pressurize the water surface, the test operation of flowing the water jet into the container through the nozzle attached to the water tank can be easily performed. In a vacuum pump connected to the above-mentioned container, the container is brought into a required reduced pressure state, and the nozzle test is appropriately performed by observing cavitation in a water jet while adjusting the cavitation phenomenon so that a similar side to the actual machine is established. Can do it. (3) When the above-mentioned nozzle is detachably mounted on the wall of the water tank, the test of the nozzle of each shape can be sequentially and efficiently performed. (4) When a partition plate having a water jet passage opening is provided inside the container so as to face the nozzle outlet, the water jet passing through the passage opening is reflected by the wall of the container. As a result, interference with the subsequent water jet can be prevented, and the space for inflow from the nozzle into the container can be appropriately limited, and the pressure in the space can be effectively reduced.
【図１】本発明の一実施例としてのウォータージェット
ノズル試験方法に用いられる装置の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus used in a water jet nozzle test method as one embodiment of the present invention.
【図２】従来のウォータージェットノズルの縦断面図で
ある。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional water jet nozzle.
１ 水槽 ２ 加圧ポンプ ３ 容器 ４ 減圧ポンプ ５ ノズル ５ａ ノズル噴出口 ６ ウォータージェット ７ キャビティ ８ 水面 ９ 加圧アキュムレータ 10 減圧アキュムレータ 11，12 圧力計 13 仕切り板 13ａ ウォータージェット通過口 14 照明灯付きカメラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water tank 2 Pressure pump 3 Container 4 Decompression pump 5 Nozzle 5a Nozzle jet port 6 Water jet 7 Cavity 8 Water surface 9 Pressurized accumulator 10 Depressurized accumulator 11,12 Pressure gauge 13 Partition plate 13a Water jet passage port 14 Camera with illumination lamp
Claims (4)
てから、同容器の内部へノズルを通じウォータージェッ
トを流入させて、同容器内のウォータージェットにおけ
るキャビテーションの発生状況を観測することにより、
上記ノズルの試験を行なうことを特徴とする、ウォータ
ージェットノズル試験方法。1. The method according to claim 1, wherein after adjusting the internal pressure of the container to be lower than the atmospheric pressure, a water jet is caused to flow through a nozzle into the inside of the container, and the occurrence of cavitation in the water jet in the container is observed. ,
A method for testing a water jet nozzle, comprising performing a test on the nozzle.
すべく同水槽に接続された加圧ポンプとをそなえるとと
もに、上記水槽内の加圧水をノズルを通じウォータージ
ェットとして流入させる密閉型の容器をそなえて、同容
器に減圧ポンプが接続されたことを特徴とする、ウォー
タージェットノズル試験装置。2. A closed type water tank comprising: a closed type water tank; and a pressurizing pump connected to the water tank to pressurize the water surface in the water tank, and wherein the pressurized water in the water tank flows through a nozzle as a water jet. A water jet nozzle test apparatus comprising a container and a decompression pump connected to the container.
ズルが上記水槽の壁部に着脱可能に装着されていること
を特徴とする、ウォータージェットノズル試験装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein said nozzle is detachably mounted on a wall of said water tank.
て、上記容器の内部に、上記ノズルの噴出口と対向する
ようにウォータージェット通過口を形成された仕切り板
が設けられて、同仕切り板と上記ノズルとの間のスペー
スに上記減圧ポンプが接続されていることを特徴とす
る、ウォータージェットノズル試験装置。4. The apparatus according to claim 2, wherein a partition plate having a water jet passage opening is provided inside the container so as to face a jet port of the nozzle, and the partition plate is provided with the partition plate. A water jet nozzle test apparatus, wherein the pressure reducing pump is connected to a space between the nozzle and the nozzle.
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- 1995-01-23 JP JP02738195A patent/JP3174708B2/en not_active Expired - Fee Related
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