JP4397014B2

JP4397014B2 - Jet collision device

Info

Publication number: JP4397014B2
Application number: JP2002342201A
Authority: JP
Inventors: 邦明田中; 光恵渡辺; 秀明稲増
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd; Sugino Machine Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd; Sugino Machine Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004174345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高圧流体噴流同士を衝突させて流体中の媒質の微粒子化、分散化を行うための噴流衝合装置に関するものであり、詳しくはそのノズルの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば化粧品や食品、薬品、塗料、などの様々な分野において製品素材の微粒子を得るために、流体同士の衝突による衝撃を利用して流体中の媒質の微粒子化や分散化を行う噴流衝合装置が用いられてきた。
【０００３】
この噴流衝合装置の構成としては、高圧ポンプで加圧された２種の流体を、互いに各噴射方向の延長線が一点で交差するように、高圧流体の導入口側から噴射出口にかけて連続的に縮径するオリフィス流路を持つ一対のノズルから噴射させて衝突させるもの（例えば、特許文献１参照。）が一般的である。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１５１７０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、噴流衝合装置における高圧スラリー流体同士の衝突では、衝突し損なった流体が対向位置にあるノズル側に衝突し、部材に損傷を生じせしめてノズル外形状が変化して装置に組み込まれている固定状態が不安定になって衝合位置にズレが生じたり、また、図３に示すように、高圧流体が導入されるノズル３０のオリフィス流路３４内が導入口側から摩耗（図中点線）が進んで吐出側まで摩耗し、当初の口径Ｄが大きく広がって吐出流量が増加することにより噴流を噴射するための圧が下がってしまうなど、良好な衝突を長く維持するのは困難であり、このような問題を回避するには、ノズル自体を硬度の高い材質とする必要があった。
【０００６】
そこで、従来より、利用可能な高硬度物質として天然ダイヤモンドがノズルの材質として採用されていた。例えば、天然八面体ダイヤモンドに、オリフィス流路を形成してノズルを構成し、噴流衝合装置に組み込んでいた。
【０００７】
しかしながら、ダイヤモンドは、結晶中に不純物が含まれているとその量によって硬度が異なってしまうものである。天然ダイヤモンドでは不純物として主に窒素が含まれており、その含有率にバラツキがあるため、硬度にも、例えばヌープ硬度で９０００〜１２０００ｋｇ／ｍｍの間でバラツキが生じている。このような硬度にバラツキがあるダイヤモンドから成形されたノズルでは、硬度の弱い箇所から摩耗が進む。
【０００８】
従って、ダイヤモンド製ノズルにおいてもオリフィス流路の内壁面にスラリーによる摩耗が生じ、いずれは口径が大きくなって良好なスラリー流体の噴射、衝突が維持できなくなり、噴射ノズルとしての寿命は長くない。従って、ノズル交換等の衝合装置のメンテナンスのための手間もかかり、作業効率の低下を招いていた。
【０００９】
またダイヤモンドノズルの衝合装置内の固定方法としては、図４に示すように、ノズル３０の噴流入口３１と出口３２を除く外周領域を焼結金属部材３３で保持させ、この焼結金属部材３３を位置決め固定することによってノズル３０がその噴流入口３１を装置内に配管された高圧流体導入路出口に合致させると共に出口３２方向を衝突位置に向けた状態で装置内への組み込み固定がなされていた。
【００１０】
しかしながら、装置内に配管された高圧流体導入路出口から供給される高圧流体がスラリーを含むものである場合、ノズル３０を保持している焼結金属部材３３のノズル噴流入口側の周辺領域にも高圧スラリー流体が衝突してしまい、ノズル３０の脇部分から壊食が進んで流体の漏れが発生し、ノズル３０の位置決めが維持できなくなると共にノズルへの高圧スラリー噴流の導入に不良が生じて良好にスラリー噴射ができなくなってしまう。このようなノズルの良好な固定が維持できなくなる状態がノズル寿命よりも早く来てしまうこともあり、衝合装置のメンテナンスの手間が増加して更なる作業効率の低下を招くこともあった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来よりも作業効率の向上が可能となる噴流衝合装置を提供することにある。また、本発明は、従来より耐摩耗性が高く寿命を長期化できるノズルの提供を目的とするものである。また本発明は、ノズルの良好な固定状態が従来より長く維持できるノズル固定手段の提供を他の目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る噴流衝合装置は、少なくとも２つのノズルから噴射される高圧スラリー流体の噴流同士を互いに衝突させる噴流衝合装置において、前記ノズルが人工単結晶ダイヤモンドから構成され、前記ノズルの噴流の入口側面と出口側面に｛１１０｝結晶面を配置したものであり、前記ノズルの噴流入口から出口にかけて形成された流路は、連続的に縮径するオリフィス流路と、該オリフィス流路に続く均一口径のストレート流路とを有する二段階流路であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明に係る噴流衝合装置は、請求項１に記載の噴流衝合装置において、前記ノズルを構成するダイヤモンドが人工単結晶十二面体ダイヤモンドであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明に係る噴流衝合装置は、請求項１に記載の噴流衝合装置において、前記ノズルの噴流入口および出口を除く外側領域を保持する焼結金属部材を介して前記ノズルを噴流衝合装置内の予め定められた位置に固定する固定手段を備えており、前記焼結金属部材は、前記ノズルの噴流入口周辺領域を覆い、装置内に配管された高圧スラリー流体導入路の出口と前記ノズル噴流入口とを所定間隔をもって連通する開口路を備えたカバー部を有するものである。
【００１７】
本発明においては、噴流衝合装置のノズルを、従来用いていた天然ダイヤモンドに比べて不純物も少なく、硬度のバラツキも小さい人工単結晶ダイヤモンドから構成したことにより、従来よりノズル全体の耐摩耗性を向上させたものである。
【００１８】
特に、このノズルを構成する人工単結晶ダイヤモンドを、耐摩耗性の高い｛１１０｝結晶面が露呈されている人工単結晶十二面体ダイヤモンドとすることによって、噴流に晒される機会の多い噴流の入口側面と出口側面にこの｛１１０｝結晶面を配置すれば、ノズル自体がより高い耐摩耗性を有することとなり、噴流衝合装置への固定状態も長期に亘り安定してノズルとして寿命がより長く、交換作業等の手間も省けて装置メンテナンス等の作業効率が向上する。
【００１９】
この場合、噴流入口から出口への流路の中心軸方向は、｛１１０｝結晶面と直交する方向と一致し、最も耐摩耗性の高い｛１１１｝結晶面とも平行な関係となり、流路内壁面も従来より耐摩耗性の高いものとなる。なお、天然ダイヤモンドであっても十二面体であれば同様に｛１１０｝結晶面を噴流入口側面及び出口側面に配置することによる効果は期待できるが、前記噴流流路の中心軸方向を、簡単に最も耐摩耗性の高い｛１１１｝結晶面と平行な関係にするのには人工ダイヤモンドであることが望ましい。
【００２０】
さらに、ノズルの噴流入口から出口への流路を、連続的に縮径するオリフィス流路と、該オリフィス流路に続く均一口径のストレート流路とを有する二段階の流路とすることによって、図２の断面図に点線で示すように、たとえ入口側で摩耗が始まっても、ストレート流路の出口側の口径Ｄは変わらず、出口端まで摩耗するには長い時間が必要となるため、噴流流路の長寿命化が実現され、ノズルの寿命の長期化に寄与する。
【００２１】
なお、ストレート流路は、長いほどノズル寿命は長くなるが、実際には加工に限度があるため、その口径に応じて加工可能な長さまでとすることが望ましい。例えば、現状では、ストレート流路の口径が０．２ｍｍ以上であれば、そのストレート流路長さを０．４ｍｍ程度とすることができ、またストレート流路の口径が０．２ｍｍ未満の場合はその流路長さは２ｄ（直径）程度となる。
【００２２】
また、本発明においては、ノズルを噴流衝合装置内に固定するための固定手段として、ノズルの噴流入口および出口を除く外側領域を保持する焼結金属部材にノズルの噴流入口周辺領域を覆うカバー部を設けることによって、ノズル脇に高圧スラリー流体の衝突による壊食の発生を防ぐことが可能となる。
【００２３】
これによって、ノズルの位置ずれやスラリー流体の漏れが回避され、良好なノズルの固定状態が長期に亘って維持でき、その分、焼結金属部材の交換、津切り直しなどの固定手段に対するメンテナンスの手間が省け、作業効率の低下を抑えられる。なお、カバー部には、装置内に配管された高圧スラリー流体導入路の出口とノズル噴流入口とを所定間隔をもって連通する開口路を形成しておくが、この開口路は、ノズル流路の入口側オリフィス流路と連続してスムーズな高圧スラリー流体の導入が行えるように、内周面を該オリフィス流路とほぼ同じ傾斜のテーパ状に設定することが好ましい。
【００２４】
なお、このカバー部は、ノズルの出口側を支持している焼結金属部材とは別体に成型しておき、ノズル保持の際に互いに嵌合する構成で良いが、製造が可能であれば一体的な構成としてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態として、人工単結晶十二面体ダイヤモンドから構成されたノズルを組み込んだ噴流衝合装置を図１に示す。図１（ａ）は本装置の概略縦断面図、（ｂ）はノズル固定部の構成を示す断面図であり、（ｃ）はノズルの流路形状を示す部分縦断面図である。図２は、本装置に用いられるノズルのスラリー流体噴射に伴う摩耗状態を説明する模式図である。
【００２６】
本実施形態では、衝合装置としての基本構成は従来と同様のものであり、ハウジングを構成する筒状本体１によって形成される内部チャンバ２の互いに対向する内壁位置に、一対のノズル（３ａ，３ｂ）がぞれぞれ固定用の焼結金属部材１２を介して押さえ部材（８ａ，８ｂ）によって所定の噴射角度で互いの噴射軌跡が内部チャンバ２のほぼ中心軸上の一点で交差するように固定されている。この交差点が、各ノズル（３ａ，３ｂ）から噴射される噴流同士が衝突させられる衝合点である。
【００２７】
また、各ノズル（３ａ，３ｂ）から噴射されるスラリー流体は、タンクから供給される高圧流体が筒状本体１の一端開口にネジ嵌めされた第１のプラグ７に形成されている導入口を通り、流体導入路（１１ａ，１１ｂ）を介して送られ、噴射衝突して微粒子化された後は、筒状本体１の他端開口にネジ嵌めされている第２のプラグ１０に形成された導出口を経て回収される構成となっている。
【００２８】
本実施形態におけるノズル（３ａ，３ｂ）は、図１（ｂ）に示すように、人工単結晶十二面体ダイヤモンドの互いに対面する｛１１０｝結晶面を流体の入口側面６と出口側面７に配置し、両面と直交する方向を中心軸方向とした流体流路を形成した。この流体流路は、入口側から連続的に縮径するオリフィス流路４と、該オリフィス流路から出口側にかけて続く均一口径のストレート流路５とから構成されるものである。
【００２９】
また、ノズル（３ａ，３ｂ）を装置内へ組み込むための固定部としてノズル（３ａ，３ｂ）をそれぞれ保持する焼結金属部材（１２ａ，１２ｂ）は、ノズル（３ａ，３ｂ）を出口側から支持する出口側部材１３と、ノズル（３ａ，３ｂ）の入口周辺領域を覆うカバー部材１４との互いに嵌合する２部材から構成されるものである。
【００３０】
このカバー部材１４には、高圧スラリー流体の導入路（１１ａ，１１ｂ）の出口とノズル噴流入口とを所定間隔をもって連通する開口路１５が形成されているが、この開口路１５は、ノズル流路の入口側オリフィス流路４と連続してスムーズな高圧スラリー流体の導入が行えるように、内周面を該オリフィス流路４とほぼ同じ傾斜のテーパ状に形成されている。
【００３１】
以上のようなカバー部材１４の存在によって、高圧スラリー流体がノズル（３ａ，３ｂ）脇部分の焼結金属部分に衝突して、ノズル（３ａ，３ｂ）の位置連れや流体漏れを生じ生じせしめるような壊食の発生は防がれ、本焼結金属部材（１２ａ，１２ｂ）を用いた固定においては、ノズル（３ａ，３ｂ）の良好か固定状態が長期間維持される。
【００３２】
上記の人工単結晶１２面ダイヤモンドからなり、オリフィス流路４とストレート流路５との二段階流路を備えたノズル（３ａ，３ｂ）を試験例１として組み込んだ噴流衝合装置において、従来の天然八面体ダイヤモンドからなり図３の断面図に示すオリフィス流路を備えたノズルが組み込まれた場合を対照例として、ヒュームドシリカのスラリー流体の噴流衝突による分散を行った場合のノズルの寿命を測定した。この時、ノズル（３ａ，３ｂ）はストレート流路５が口径０．３５ｍｍ，長さ０．４ｍｍ〜０．５ｍｍとした。噴射条件は、処理圧力２００ＭＰａで初期流量６．８Ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００３３】
また、天然八面体ダイヤモンドから構成し、噴流入口側面及び出口側面を｛１１１｝結晶面としたノズルで、本実施形態と同じ設計の二段階流路を設けたノズルに関して、試験例２として上記と同様に寿命の測定を行った。実際の寿命測定は、２００ＭＰａにおいて連続的噴射の開始から６．８Ｌ／ｍｉｎであった流量が９Ｌ／ｍｉｎとなった時点までの時間を測定し、寿命として各ノズルの場合で比較した。その結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１からも明らかなように、本実施形態における噴流衝合装置では、人工単結晶十二面体ダイヤモンドに前記オリフィス流路４とそれに続くストレート流路５との二段階流路を形成してなるノズルを用いた（試験例１）ことによって、従来タイプのノズルを用いた場合（対照例）に比べてノズル寿命が約２倍と大幅に延長することができた。このとき、試験例１のノズルでは摩耗による外形状変形も抑えられ、装置への固定状態は安定していた。
【００３６】
このような優れたノズルの寿命延長効果は、従来と同材料である正八面体ダイヤモンドで前記二段階流路を形成してなるノズルの場合（試験例２）の結果から分かるように、素材改善によるものだけでなく、ノズルの流体噴射流路の形状にも大きく起因するものであった。即ち、ノズル自体の耐摩耗性の向上と、ストレート流路５を設けることによって流体流路の摩耗による口径変化への影響が軽減されたことが確認された。
【００３７】
以上のような、人工単結晶十二面体ダイヤモンドを素材としてその｛１１０｝結晶面を入口側面および出口側面として前記二段階流体流路を形成してなるノズルを組み込んだ本実施形態の噴流衝合装置によれば、スラリー流体の噴射、衝突の繰り返しにおいて、従来よりノズル寿命が長期化し、ノズル交換等の装置メンテナンスが簡略化できるので、作業効率の向上が可能となる。
【００３８】
なお、以上の実施形態においては、二つのノズルからスラリー流体を噴射、衝突させる噴流衝合装置について説明したが、本発明はこれに限らず、三つ以上のノズルを備えて３つ以上のスラリー噴流を互いに衝突させる場合においても同様に有効であることは言うまでもない。むしろ、装置に組み込まれるノズル数が多いほど、ノズル交換等のメンテナンス作業に手間がかかることから、本発明おけるノズルの長寿命化は作業効率の向上に大きく影響する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明による噴流衝合装置においては、人工単結晶十二面体ダイヤモンドからなるノズルを組み込むことにより、ノズルが従来より耐摩耗性が高くて寿命の長期化が可能となったため、ノズル交換等の装置メンテナンスが簡略化でき、作業全体の効率向上を図ることができるという効果がある。
【００４０】
また、人工単結晶十二面体ダイヤモンドからなるノズルの流体噴射流路の形状を、入口側から連続的に縮径するオリフィス流路とこれに続く均一な口径のストレート流路とから構成することによって、流体噴射流路の摩耗による口径の広がりの出口側への影響が軽減され、さらなるノズル寿命の長期化が可能となる。
【００４１】
さらに、ノズルを衝合装置に固定する手段として、ノズルの噴流入口および出口を除く外側領域を保持する焼結金属部材にノズルの噴流入口周辺領域を覆うカバー部を設けることによって、ノズル脇部分からの流体の漏れやノズルの位置ずれ等を生じるような、スラリー流体の衝突による固定部の壊食が防がれるため、その分、固定部の交換等のメンテナンスの手間が省かれ、作業効率の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による噴流衝合装置を示す概略構成図である、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）は本装置のノズル固定の構成を示す縦断面図、（ｃ）は本装置のノズルの流路形状を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明におけるノズルのスラリー流体噴出に伴う流路の摩耗状態を説明する模式図である。
【図３】従来の噴流衝合装置に用いられていたノズルの流路形状を説明する縦断面図である。
【図４】従来の噴流衝合装置におけるノズル固定部の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：筒状本体
２：内部チャンバ
３ａ，３ｂ：（人工単結晶十二面体ダイヤモンド）ノズル
４：オリフィス流路
５：ストレート流路
Ｄ：流体流路出口側口径
６：入口側面（｛１１０｝結晶面）
７：出口側面（｛１１０｝結晶面）
８ａ，８ｂ：押さえ部材
９：第１のプラグ
１０：第２のプラグ
１１ａ，１１ｂ：流体導入路
１２ａ，１２ｂ：金属焼結部材
１３：出口側部材
１４：カバー部材
１５：開口路
３０：（天然八面体ダイヤモンド）ノズル
３１：入口
３２：出口
３３：焼結金属部材
３４：オリフィス流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a jet collision device for colliding high pressure fluid jets, for example, to atomize and disperse a medium in a fluid, and particularly relates to the configuration of the nozzle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, jets that atomize or disperse a medium in a fluid using impacts caused by collision of fluids in order to obtain fine particles of product materials in various fields such as cosmetics, foods, medicines, paints, etc. Collision devices have been used.
[0003]
As the configuration of this jet collision device, two types of fluid pressurized by a high-pressure pump are continuously formed from the high-pressure fluid inlet side to the jet outlet so that the extension lines in the respective jet directions intersect at one point. In general, the liquid is jetted from a pair of nozzles having an orifice channel that is reduced in diameter and collided (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151706 gazette
[Problems to be solved by the invention]
However, in the collision between the high pressure slurry fluids in the jet collision device, the fluid that failed to collide collides with the nozzle at the opposite position, causing damage to the member and changing the outer shape of the nozzle and incorporating it into the device. As shown in FIG. 3, the inside of the orifice passage 34 of the nozzle 30 into which the high-pressure fluid is introduced is worn from the inlet side (as shown in FIG. 3). It is difficult to maintain a good collision for a long time, as the dotted line) progresses and wears to the discharge side, and the initial diameter D widens greatly and the discharge flow rate increases, thereby reducing the pressure for jetting the jet. In order to avoid such a problem, the nozzle itself has to be made of a material having high hardness.
[0006]
Therefore, conventionally, natural diamond has been adopted as a nozzle material as a usable high hardness material. For example, an orifice channel is formed in natural octahedral diamond to form a nozzle, which is incorporated in a jet collision device.
[0007]
However, the hardness of diamond varies depending on the amount of impurities contained in the crystal. Natural diamond mainly contains nitrogen as an impurity, and its content varies, so that the hardness also varies, for example, between 9000 and 12000 kg / mm in Knoop hardness. In a nozzle formed from diamond having such a variation in hardness, wear proceeds from a portion having a low hardness.
[0008]
Therefore, even in the diamond nozzle, abrasion due to the slurry occurs on the inner wall surface of the orifice channel, and the diameter of the nozzle becomes large, and it becomes impossible to maintain good slurry fluid injection and collision, and the life as an injection nozzle is not long. Therefore, it takes time for maintenance of the abutting device such as nozzle replacement, and the working efficiency is reduced.
[0009]
Further, as a method for fixing the diamond nozzle in the abutting device, as shown in FIG. 4, the outer peripheral area of the nozzle 30 excluding the jet inlet 31 and the outlet 32 is held by a sintered metal member 33, and this sintered metal member 33 is held. As a result, the nozzle 30 is fitted and fixed in the apparatus with the jet inlet 31 aligned with the outlet of the high-pressure fluid introduction path piped in the apparatus and with the direction of the outlet 32 facing the collision position. .
[0010]
However, when the high-pressure fluid supplied from the high-pressure fluid introduction path outlet piped in the apparatus contains slurry, the high-pressure slurry is also present in the peripheral region on the nozzle jet inlet side of the sintered metal member 33 holding the nozzle 30. The fluid collides, the erosion progresses from the side portion of the nozzle 30, the fluid leaks, the positioning of the nozzle 30 cannot be maintained, and the introduction of the high-pressure slurry jet to the nozzle becomes defective, resulting in a good slurry It becomes impossible to jet. In some cases, such a state where the nozzle cannot be properly fixed can be reached earlier than the life of the nozzle, and maintenance work for the abutting device is increased, resulting in a further reduction in work efficiency.
[0011]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a jet collision device capable of improving the working efficiency as compared with the conventional art. Another object of the present invention is to provide a nozzle that has higher wear resistance and can extend the service life. Another object of the present invention is to provide a nozzle fixing means that can maintain a good fixed state of the nozzle for a longer period of time than before.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a jet collision apparatus according to the first aspect of the present invention is a jet collision apparatus in which jets of high-pressure slurry fluid ejected from at least two nozzles collide with each other. It is composed of single crystal diamond, and {110} crystal planes are arranged on the inlet side surface and the outlet side surface of the nozzle jet, and the flow path formed from the nozzle inlet port to the outlet is continuously reduced in diameter. A two-stage flow path having an orifice flow path and a straight flow path having a uniform diameter following the orifice flow path .
[0013]
The jet collision device according to the invention described in claim 2 is the jet collision device according to claim 1, wherein the diamond constituting the nozzle is an artificial single crystal dodecahedron diamond. Is.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a jet collision apparatus according to the first aspect, wherein a sintered metal member is used to hold an outer region excluding the jet inlet and outlet of the nozzle. The high-pressure slurry fluid is provided with fixing means for fixing the nozzle at a predetermined position in the jet collision device, and the sintered metal member covers a region around the jet inlet of the nozzle and is piped in the device. It has a cover part provided with the opening path which connects the exit of an introduction channel and the above-mentioned nozzle jet inlet with a predetermined interval.
[0017]
In the present invention, the nozzle of the jet abutting device is made of artificial single crystal diamond with less impurities and less variation in hardness compared to natural diamond that has been used in the past, so that the wear resistance of the entire nozzle can be improved compared to the conventional one. It is an improvement.
[0018]
In particular, the artificial single crystal diamond constituting the nozzle is an artificial single crystal dodecahedron diamond having a highly wear-resistant {110} crystal face exposed, so that the jet inlet that is frequently exposed to the jet flow is used. If this {110} crystal plane is arranged on the side surface and the outlet side surface, the nozzle itself has higher wear resistance, and the state in which the nozzle is fixed to the jet abutting device is stable for a long time and the life of the nozzle is longer. In addition, the efficiency of equipment maintenance and the like can be improved by eliminating the trouble of replacement work.
[0019]
In this case, the central axis direction of the flow path from the jet inlet to the outlet coincides with the direction orthogonal to the {110} crystal plane, and is in a parallel relationship with the {111} crystal plane having the highest wear resistance. The wall surface also has higher wear resistance than before. Even if natural diamond is a dodecahedron, the effect of disposing {110} crystal planes on the jet inlet side surface and the outlet side surface can be expected, but the direction of the central axis of the jet flow channel can be simplified. In order to obtain a parallel relationship with the {111} crystal plane having the highest wear resistance, artificial diamond is desirable.
[0020]
Furthermore, by making the flow path from the jet inlet to the outlet of the nozzle into a two-stage flow path having an orifice flow path that continuously reduces in diameter and a straight flow path with a uniform diameter that follows the orifice flow path, As shown by the dotted line in the cross-sectional view of FIG. 2, even if wear begins on the inlet side, the diameter D on the outlet side of the straight channel does not change, and it takes a long time to wear to the outlet end. Longer life of the jet flow path is realized, which contributes to longer life of the nozzle.
[0021]
The longer the straight channel is, the longer the nozzle life is. However, since there is a limit in processing in practice, it is desirable to have a length that can be processed according to the aperture. For example, at present, if the straight channel diameter is 0.2 mm or more, the straight channel length can be about 0.4 mm, and if the straight channel diameter is less than 0.2 mm, The flow path length is about 2d (diameter).
[0022]
Further, in the present invention, as a fixing means for fixing the nozzle in the jet collision device, a cover that covers the peripheral area of the nozzle inlet on the sintered metal member that holds the outer area excluding the nozzle inlet and outlet of the nozzle By providing the portion, it is possible to prevent the occurrence of erosion due to the collision of the high-pressure slurry fluid on the side of the nozzle.
[0023]
As a result, nozzle misalignment and slurry fluid leakage can be avoided, and a good nozzle fixing state can be maintained over a long period of time. This saves time and reduces work efficiency. The cover portion is formed with an opening that connects the outlet of the high-pressure slurry fluid introduction passage piped in the apparatus and the nozzle jet inlet at a predetermined interval. This opening passage is the inlet of the nozzle passage. It is preferable to set the inner peripheral surface to a tapered shape having the same inclination as that of the orifice channel so that the high-pressure slurry fluid can be smoothly introduced continuously to the side orifice channel.
[0024]
The cover portion may be formed separately from the sintered metal member supporting the outlet side of the nozzle and fitted to each other when holding the nozzle. It is good also as an integral structure.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a jet collision device incorporating a nozzle made of artificial single crystal dodecahedron diamond. FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view of the apparatus, FIG. 1B is a sectional view showing the configuration of the nozzle fixing portion, and FIG. 1C is a partial longitudinal sectional view showing the flow path shape of the nozzle. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a wear state associated with the slurry fluid injection of the nozzle used in the present apparatus.
[0026]
In the present embodiment, the basic configuration as an abutting device is the same as the conventional one, and a pair of nozzles (3a, 3a, 3b) each of the injection trajectories intersects at a point on the substantially central axis of the internal chamber 2 at a predetermined injection angle by the pressing members (8a, 8b) through the fixed sintered metal members 12 respectively. It is fixed to. This intersection is an abutting point where jets ejected from the nozzles (3a, 3b) collide with each other.
[0027]
The slurry fluid ejected from each nozzle (3a, 3b) has an inlet formed in the first plug 7 in which the high-pressure fluid supplied from the tank is screwed into one end opening of the cylindrical body 1. After being sent through the fluid introduction passages (11a, 11b) and atomized to form fine particles, the second plug 10 is screwed into the other end opening of the cylindrical main body 1. It is configured to be collected through the outlet.
[0028]
As shown in FIG. 1B, the nozzles (3a, 3b) according to the present embodiment have {110} crystal faces of the artificial single crystal dodecahedron diamond facing each other arranged on the inlet side face 6 and the outlet side face 7 of the fluid. And the fluid flow path which made the direction orthogonal to both surfaces the center axis direction was formed. This fluid flow path is composed of an orifice flow path 4 that continuously decreases in diameter from the inlet side, and a straight flow path 5 having a uniform diameter that continues from the orifice flow path to the outlet side.
[0029]
Further, the sintered metal members (12a, 12b) that respectively hold the nozzles (3a, 3b) as fixing portions for incorporating the nozzles (3a, 3b) into the apparatus support the nozzles (3a, 3b) from the outlet side. The outlet side member 13 and the cover member 14 covering the inlet peripheral region of the nozzles (3a, 3b) are composed of two members that fit together.
[0030]
The cover member 14 is formed with an opening 15 that connects the outlet of the high-pressure slurry fluid introduction passage (11a, 11b) and the nozzle jet inlet at a predetermined interval. The inner peripheral surface is formed in a tapered shape having substantially the same inclination as that of the orifice channel 4 so that the high-pressure slurry fluid can be smoothly introduced continuously with the inlet-side orifice channel 4.
[0031]
Due to the presence of the cover member 14 as described above, the high-pressure slurry fluid collides with the sintered metal portion on the side of the nozzle (3a, 3b) to cause the position of the nozzle (3a, 3b) and fluid leakage. Occurrence of erosion is prevented, and in fixing using the sintered metal members (12a, 12b), the nozzles (3a, 3b) are maintained in a good or fixed state for a long time.
[0032]
In the jet collision device in which the nozzle (3a, 3b) made of the artificial single crystal 12-faced diamond and having the two-stage flow path of the orifice flow path 4 and the straight flow path 5 is incorporated as Test Example 1, In comparison with a case where a nozzle made of natural octahedral diamond and having an orifice channel as shown in the cross-sectional view of FIG. 3 is incorporated, the life of the nozzle when the dispersion of fumed silica slurry fluid by jet collision is performed. It was measured. At this time, the nozzles (3a, 3b) had a straight channel 5 with a diameter of 0.35 mm and a length of 0.4 mm to 0.5 mm. The injection conditions were set at an initial flow rate of 6.8 L / min at a processing pressure of 200 MPa.
[0033]
Further, with respect to a nozzle composed of natural octahedral diamond and having a jet inlet side surface and an outlet side surface of {111} crystal plane and provided with a two-stage flow path having the same design as the present embodiment, Test Example 2 and Similarly, the lifetime was measured. The actual lifetime measurement was performed by measuring the time from the start of continuous injection at 200 MPa until the point where the flow rate, which was 6.8 L / min, became 9 L / min, and comparing the lifetimes for each nozzle. The results are shown in Table 1.
[0034]
[Table 1]

[0035]
As is apparent from Table 1, the jet collision device according to the present embodiment is formed by forming a two-stage flow path of the orifice flow path 4 and the subsequent straight flow path 5 in the artificial single crystal dodecahedron diamond. By using the nozzle (Test Example 1), the life of the nozzle could be greatly extended to about twice that of the conventional type nozzle (Control Example). At this time, the outer shape deformation due to wear was suppressed in the nozzle of Test Example 1, and the fixed state to the apparatus was stable.
[0036]
As can be seen from the results of the nozzle (Test Example 2) in which the two-stage flow path is formed of regular octahedral diamond, which is the same material as the conventional one, the effect of extending the life of such an excellent nozzle is due to material improvement. This is largely due not only to the shape of the fluid but also to the shape of the fluid ejection channel of the nozzle. That is, it was confirmed that the improvement of the wear resistance of the nozzle itself and the provision of the straight flow path 5 alleviated the influence on the diameter change due to the wear of the fluid flow path.
[0037]
The jet collision of the present embodiment incorporating the nozzle formed by using the artificial single crystal dodecahedron diamond as described above and the {110} crystal plane as the inlet side surface and the outlet side surface to form the two-stage fluid flow path. According to the apparatus, in the repetition of the slurry fluid injection and the collision, the life of the nozzle is longer than that of the conventional one, and the apparatus maintenance such as the replacement of the nozzle can be simplified, so that the working efficiency can be improved.
[0038]
In addition, in the above embodiment, although the jet collision apparatus which injects and collides a slurry fluid from two nozzles was demonstrated, this invention is not restricted to this, It is provided with three or more nozzles, and is provided with three or more slurries. Needless to say, this is also effective when jets collide with each other. Rather, the longer the number of nozzles incorporated in the apparatus, the more time is required for maintenance work such as nozzle replacement. Therefore, extending the life of the nozzles in the present invention greatly affects the improvement of work efficiency.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the jet collision device according to the present invention, by incorporating a nozzle made of an artificial single crystal dodecahedron diamond, the nozzle has higher wear resistance than before and can have a long life, The apparatus maintenance such as nozzle replacement can be simplified, and the efficiency of the entire operation can be improved.
[0040]
In addition, by forming the shape of the fluid injection flow path of the nozzle made of artificial single crystal dodecahedron diamond from an orifice flow path that continuously reduces the diameter from the inlet side and a straight flow path that has a uniform diameter following the orifice flow path Further, the influence on the outlet side of the widening of the diameter due to the wear of the fluid ejection flow path is reduced, and the life of the nozzle can be further extended.
[0041]
Further, as a means for fixing the nozzle to the abutting device, by providing a cover portion covering the peripheral area of the nozzle inlet from the sintered metal member that holds the outer area excluding the nozzle inlet and outlet of the nozzle, This can prevent erosion of the fixed part due to the collision of slurry fluid, which may cause leakage of fluid and nozzle displacement, etc. The decrease can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a jet collision device according to an embodiment of the present invention, (a) is an overall longitudinal sectional view, (b) is a longitudinal sectional view showing a nozzle fixing configuration of the present device, (C) is a partial longitudinal cross-sectional view which shows the flow-path shape of the nozzle of this apparatus.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a wear state of a flow path in association with ejection of slurry fluid from a nozzle in the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the flow path shape of a nozzle used in a conventional jet abutting device.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of a nozzle fixing portion in a conventional jet collision device.
[Explanation of symbols]
1: cylindrical body 2:

internal chambers

3a, 3b: (artificial single crystal dodecahedron diamond) nozzle 4: orifice channel 5: straight channel D: fluid channel outlet side diameter 6: inlet side surface ({110} crystal) surface)
7: Exit side surface ({110} crystal plane)
8a, 8b: holding member 9: first plug 10:

second plug

11a, 11b:

fluid introduction path

12a, 12b: sintered metal member 13: outlet side member 14: cover member 15: opening path 30: (natural Octahedral diamond) nozzle 31: inlet 32: outlet 33: sintered metal member 34: orifice channel

Claims

In a jet abutting device for causing jets of high-pressure slurry fluid ejected from at least two nozzles to collide with each other,
The nozzle is made of artificial single crystal diamond, and {110} crystal faces are arranged on the inlet side surface and the outlet side surface of the jet of the nozzle,
The flow path formed from the jet inlet to the outlet of the nozzle is a two-stage flow path having an orifice flow path with a continuously reduced diameter and a straight flow path with a uniform diameter following the orifice flow path. A jet collision device.

The jet collision apparatus according to claim 1, wherein the diamond constituting the nozzle is an artificial single crystal dodecahedron diamond .

A fixing means for fixing the nozzle to a predetermined position in the jet abutting device via a sintered metal member holding an outer region excluding the jet inlet and outlet of the nozzle;
The sintered metal member includes a cover portion that covers an area around the nozzle jet inlet of the nozzle and includes an opening path that connects the outlet of the high-pressure slurry fluid introduction path piped in the apparatus and the nozzle jet inlet at a predetermined interval. The jet collision device according to claim 1, comprising: