JPH0416313B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水噴射切断ノズル、特に研摩材の頂部
中央送り装置と２個以上の流体オリフイスを有す
るノズルに関する。

従来技術において、増圧ポンプから典型的には
水である高圧流体を受取り、コンクリートやアス
フアルトのような材料の切断に用いる極めて細い
高圧流体の流れを形成する直径の小さな出口オリ
フイスを有するノズル組立体を提供することが知
られている。また従来技術において、流体の流れ
の切断性を向上させるためにノズルを出てくる流
体の流れへ混入するような研摩材を導入すること
も知られている。流体の流れへの研摩材を添加す
ることにより金属の切断に対しても該ノズルを使
用できる。従来技術によるノズルにおいて研磨材
は混合室で流体の流れへの横方向に導入されるた
め研磨材が流体の流れに混入する前および混合し
ている間に研磨材が混合室の内部に衝突するため
混合室の摩耗速度が極めて速い。また流体の流れ
に対して横方向に研磨材を導入することによつて
流体の流れへの研磨材の混入が完全ではない。流
体の流れへの研磨材の混入が不完全であるため、
著しい量の研磨材が流体の流れの外側を運ばれノ
ズルの出口開口を囲む壁と接触するようになりそ
のためこれらの壁を摩耗させてしまう。

従来技術によるある水噴射切断ノズルは小さい
通路を貫通させて細い水の流れを形成する宝石を
含めている。２個のノズル本体の一方に宝石を装
着させた二体型ノズル本体を提供することが知ら
れている。典型的には、多数オリフイスを備えた
研磨ノズルの構造においては宝石を１個の小さい
プレートに挿入し、前記宝石挿入プレートの外側
を密封する１体の導管から流体を供給してきた。
そのような装置においては、研磨材は宝石の下流
で流体の流れへ横方向に導入する必要がある。宝
石を環状プレートに装着し、前記環状体の内周外
周の双方を密封し高圧の水を前記環状体に送る試
みがなされてきた。その場合環状体により形成さ
れる中央部分は研磨材の送入孔として開放してお
く。この形態は露出した環状体に対する流体圧に
よる高度の荷重に反応する中央の支持構造がない
ため余り使用されていない。

したがつて、本発明の目的は高圧流体を受入
れ、流体を細い流体に形成して圧出し、また混入
される研磨材を受入れ、かつ流体と研磨材との混
合個所での摩耗を最小にする水噴射切断ノズルを
提供することである。

本発明の別の目的は研磨材が流体の流れにより
完全に混入され、かつ研磨材とノズルの出口開口
を囲む側壁との間の接触が最小とされる水噴射切
断ノズルを提供することである。

本発明の別の目的は油圧切断装置で用いられる
高圧の流体に対する密封が効果的に行える水噴射
切断ノズルを提供することである。

前述の目的に基き、水噴射と研磨材とによる切
断に使用するノズルは下方の相対面を有する上部
本体と上方の相対面を有する下部本体とを含む。
前記の上部および下部の本体は前記相対面が緊密
接触状態に保持されるようロツク装置により相互
に保持される。上部本体は研磨材の入口と出口と
を含む。研磨材の入口と出口とは上部本体に形成
された導管により接続されている。また、上部本
体は流体入口と下方の相対面において上部本体に
形成された少なくとも２個の流体出口とを含む。
マニホルドが上部本体内に形成され、流体入口と
双方の流体出口と流体連通しており上部本体へ入
る高圧の流体を該上部本体を通して流体出口まで
導く。下部本体はその中に混合室を形成してお
り、混合室と流体連通すべく下部本体の上方の相
対面に形成した少なくとも２個の宝石オリフイス
を含む。また、上方の相対面には研磨材オリフイ
スも形成されており宝石を装着したオリフイスの
中間のある個所で混合室と流体連通する。第１と
第２の宝石がそれぞれ宝石装着用の２個のオリフ
イスに装着されている。宝石の各々は流体の流れ
を形成する開口を貫通させており該開口を宝石装
着オリフイスと上部本体の流体出口とに流体連通
している。ノズルは下部本体に装着したノズル出
口装置を含む。前記ノズル出口装置は混合室と流
体連通した出口通路を含む。宝石は該宝石におけ
る流れ形成用開口の中心線が収束し、ノズル出口
装置近傍の混合室内のある点に集中するように上
方の相対面に対して方向づけられている。ノズル
出口装置は上方の相対面に対して直角方向に運動
するよう下部本体に運動可能に装着されることが
好ましい。ノズル組立体はノズル出口装置と関連
し該出口装置を前記下部本体内の適所で保持する
よう作動可能なロツク装置を含むことが好まし
い。

好適実施例においては、各宝石装置オリフイス
の１つに装着された宝石装着部材に固着される。
また、本発明によるノズル組立体は宝石装着部材
の各々と下方の相対面との間に位置し上下の相対
面の間からの流体の漏洩を阻止する高圧シールを
形成する複数の密封装置を含むことが好ましい。

好適実施例においては、中心が上部本体および
下部本体の軸心である円に位置させて３個の宝石
を用いることが好ましい。上部本体に形成したマ
ニホルドは、上部本体と下部本体の軸心と一致す
る研磨材用導管の周りに同心状に配置する３本の
個別の流れに流体の入側流体を分割する。下部本
体の上方の相対面に取り付けられた３個の宝石は
混合室内での集中点で収束するよう混合室へ入る
３本の流体の流れを形成する。研磨材は前記３本
の流れの中心において混合室へ入り前記集中点で
概ね同時に前記３本の流れと接触する。ノズルの
出口装置は混合室内で円錐部分を含むのが好まし
く、３個の宝石により形成された３本の流れの集
中点が前記円錐部分の頂点に近接するようノズル
出口装置の位置調整がなされ、前記円錐部分の頂
点はノズル出口装置を貫通する出口通路の第１の
端部を形成する。

本発明の目的ならびに利点は添付図面と関連し
た以下の説明から当該技術分野の専門家他にはよ
く理解されよう。

本発明に基き実施し、水噴射／研磨材切断に使
用するのに適したノズルの好適実施例を第１図に
示す。第１図はノズル組立体の断側面図であつ
て、概ね円筒形の上部本体１０と概ね円筒形の下
部本体１２とを含む。上部本体１０はその主要部
分１６から下方に延びるねじ付きの突起部１４を
有する。突起部１４の下方の相対面１８は凹形で
あつて、下部本体１２の凸形の上方相対面２０と
連合する。上部本体と下部本体とはねじ付きのカ
ラー２２によつて当接関係に保持され、該カラー
２２は下部本体の肩部２４と係合し、ねじ付き突
起１４とねじ係合している。流体接続部材２６が
上部本体１０に形成された入口開口２８とねじ係
合し、高圧流体源（図示せず）からの流体配管３
０を流体入口２８に連結する。流体入口２８は上
部本体１０内に形成されたマニホルド組立体と流
体連通している。マニホルド組立体は第２図から
最もよく判り、双方共流体入口２８と流体連通し
た第１の横方向通路３２と第２の横方向通路３４
とを含む。前記の横方向の通路は流体入口２８か
らの流れを分流させ、上部本体に形成した長手方
向の通路３６，３８，４０に分岐させる。前記通
路３６，３８，４０の上端はその中心が上部本体
の軸心と一致する円の周りに配置している。前記
通路３６，３８，４０は上部本体を貫通するにつ
れて相互に対して収束し、下方の相対面１８に形
成された皿もみした流体オリフイスで終つてい
る。上部本体の上部分１９は切除されて平坦な側
部２１，２３を形成している。横方向の通路３
２，３４は前記の平坦な側部２１，２３を介して
上部分へ穿孔することにより形成される。前記の
平坦な側部へ開放している孔の端部はプラグ２５
により閉栓され流体を長手方向通路３６，３８へ
導く。マニホルドと通路とは流体入口２８を通し
て高圧流体源から入る流体を長手方向通路３６，
３８，４０に沿つた３個の個別の軌道へ導く作用
をする。

宝石装着オリフイス４２，４４，４６が下部本
体１２の上方の相対面２０に形成され、下部本体
に形成された円筒形の混合室中へ延びる。宝石装
着オリフイスの各々は宝石装着部材４８を受取
る。宝石装着部材４８は第４図から最もよく判
り、宝石装着オリフイスより直径がわづかに小さ
い円筒形の下部４８ａを有する。宝石装着部材の
直径の大きい上部４８ｂは宝石装着オリフイスに
よつて形成された座４７に載置される肩部４９を
形成する。宝石装着部材の上部分４８ｂは全体的
に切頭円錐形である。前記切頭円錐形部分の一部
が切除され座５１を形成し、その上に長方形断面
の環状密封リング５３が載置される。宝石装着部
材４８は軸線方向の中央孔５５を貫通させてい
る。前記中央孔の上端は直径が大きくされ、その
中に円筒形の宝石５４が装着されている。宝石は
例えばロツクタイト（locktite）のような永久接
着剤により前記孔内に固定される。宝石５４は通
路４０、宝石装着部材４８の中央孔５５、および
混合室４５の間の流体連通を提供するように、流
体の流れを形成するオリフイス５６を貫通させて
いる。宝石５４は例えば水噴射切断ノズルに用い
るサフアイヤのような細い流体の流れを形成する
ために従来技術で用いられてきたいづれの適当な
材料でよい。宝石装着部材４８は同一であつて、
それぞれの宝石装着オリフイス４２，４４，４６
に装着され、オリフイスによつて形成された流れ
は混合室内の集中点に収束する。

再び第３図を参照すると、上部本体１０の下部
取付け面１８に隣接した通路４０の端部は宝石装
着部材の上部４８ｂの外形に近似する切頭円錐形
となるよう皿もみされている。密封リング５３
は、上部および下部本体がロツクナツト２２によ
り相互に軸線方向に圧縮されると、宝石装着部材
４８と前記通路４０の皿もみ部分との間にできる
空隙あるいは空間を充たす変形可能材料製である
ことが好ましい。同一の密封部材が宝石装着部材
の各各に関連しておりノズル組立体の上部本体と
下部本体との間で高圧シールを形成する。宝石５
４を囲んでいる真近の宝石装着部材４８の壁が通
路４０の壁と接触しないよう宝石装着部材４８の
上部はわづかに逆方向に湾曲している。このため
宝石を壊そうとする傾向の半径方向の力が宝石に
加わらないようにしている。

混合室４５の内部にノズル出口装置６２が装着
されており、その上部６２ａは切頭円錐形で、下
部６２ａは円筒形で混合室から下部本体１２を越
えて下方に延びている。円錐形の孔がノズル出口
装置の上部分内に形成され、その孔の頂部は円筒
状部分６２ｂの中心に穿孔されたノズル出口通路
６３の上端を形成している。３個の宝石によつて
形成される流体の流れの集中点が切頭円錐形の上
部６２ａの頂点に近接して来るようにノズル出口
装置は混合室内に位置されている。ノズル出口装
置６２は内側スリーブ６４に囲まれ、該スリーブ
６４はノズル出口装置６２と外側スリーブ６６と
の間に設けられ、該外側スリーブは混合室４５の
壁内に緊密に嵌合している。ねじ付きキヤツプ６
８が下部本体１２のねじ付き下部とねじ係合して
おり、内側および外側スリーブ６４，６６を下部
本体内の適所に保持するためそれらスリーブの下
縁部と係合する肩部６９を有する。ロツクナツト
７０がキヤツプ６８の上方で下部本体にねじ込ま
れ、キヤツプ６８の停止手段を形成する。ロツク
ナツト７０と下部キヤツプとを調整することによ
り、混合室１２内のノズル出口装置の軸線方向位
置を調整して出口装置の円錐形部分が流体の流れ
の集中点と正確に整合するようにできる。止めね
じ７２はその端部がノズル出口装置の円筒形部分
６２ｂの側部と係合するようキヤツプ６８、内側
および外側スリーブ６４，６６の側壁を貫通して
延びる。止めねじ７２はスリーブとねじ係合し、
ノズル出口装置がノズル組立体内部での流体の流
れの力により軸線方向に動かないよう締付けノズ
ル出口装置を固定できる。

上部本体１０は研磨材用入口孔７３を形成して
いる。ねじ付きのカツプリング７４が研磨材用入
口とねじ係合し、供給源（図示せず）から上部本
体１０の研磨材入口へ研磨材を送るよう研磨材送
り導管７６がカツプリング７４の内部に取付けら
れている。研磨材送り通路が前記入口と連通して
上部本体部に形成され、下部の相対面１８におい
て上部本体から出て、そこで下部本体１２の相対
面２０に形成され該下端本体を貫通して混合室４
５中へ延びる別の通路に通じる。チユーブ７８が
前記通路に挿入され研磨材を入口孔７３からノズ
ル組立体の上部本体および下部本体の中心軸線に
沿つて混合室へと送る。研磨材は宝石によつて形
成された流体の流れとその収束点で出合いノズル
出口装置６２を出ていく流れに捕捉される。

研磨材を流体の流れへ軸線方向に導入すること
によつて研磨材の方向は混合室への入口からノズ
ルからの出口まで何ら変化しないためノズル組立
体を出ていく流体の流れへの混入がより完壁とな
る。研磨材は宝石によつて形成される流れに囲ま
れるので、研磨材が混合室の内壁に接触するとし
ても極僅かであり、そのため混合室の内壁の摩耗
は著しく減少する。流体の流れへの研磨材の混入
は基本的には完全なので、研磨材は孔６３を囲む
壁やノズル出口装置の端部と接触せず、そのため
ノズル出口装置の磨耗を減少させる。流れの集中
点に対してノズル出口装置を調整できるため研磨
材と流体との混合はノズルのいづれの部材とも接
触しない開放空間で行いうるので摩耗は最小とさ
れる。

上部本体と下部本体とはロツクナツト２２の作
用により圧縮保持されるので上部本体との間で相
対する力は軸線方向となる。相対面に対して回転
トルクがかからないため、前述し、かつ図示した
宝石装着装置を宝石ならびに宝石装着部材の各々
に対して関連した個々の密封部材と共に使用でき
流体漏洩に対する適当な高圧シールを提供でき
る。ロツクナツトを緊締する上部本体と下部本体
との相互に対する回転運動を阻止するために、ロ
ツクナツトから本体部に伝達される何らかのトル
クに対抗するよう保持ピン８０を上部本体の下方
相対面１８に挿入させ下部本体の上方相対面２０
にある対応する孔８２と係合させることができ
る。

本発明によるノズル組立体の好適実施例を説明
し、かつ図示してきたが、当該技術分野の専門家
には、本発明の範囲内でノズル組立体の諸部材に
対して数種の修正が可能なることが理解される。
例えば、ノズル組立体の好適実施例に混合室で輻
合する３本の流体の流れを形成する３個の宝石を
有するものとして説明してきたが、本発明の原理
は中心に来る研磨材の送りの周りに２個あるいは
３個以上の宝石を配設したノズルに対しても適用
可能である。さらに、前述した宝石装着部材の形
状は本発明にとつて重要ではない。宝石装着部材
と上部本体との間に位置する密封部材は、例えば
銅のような軟質金属あるいはデルリン（Delrin）
あるいはナイロンのようなプラスチツク材の如き
いづれか適当な変形可能材料でつくつてもよい。
本発明の原理を守りながらもノズル組立体の前述
した実施例に各種変更を行いうるので、本発明は
特許請求の範囲によつてのみ限定されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に基き実施したノズル組
立体の一実施例の一部破断の側面図、第２図はマ
ニホルドの形状を示す、第１図のノズル組立体の
上部本体の一部の第１図の線２−２に沿つた平面
図、第３図は宝石装着部材を示す、第１図のノズ
ル組立体の一部の増尺した詳細図、および第４図
は個々のノズル部材を示す、第１図のノズル組立
体の分解斜視図である。 図において、１０…上部本体、１２…下部本
体、１８，２０…相対面、２２…カラー、２４…
肩、２８…流体入口、３０…流体配管、３２，３
４…横方向通路、３６，３８，４０…長手方向通
路、４２，４４，４６…オリフイス、４５…混合
室、４８…宝石装着部材、５３…密封リング、５
５…中央孔、５４…宝石、５６…オリフイス、６
２…ノズル出口装置、６３…ノズル出口通路、７
０…ロツクナツト、７２…止めねじ、７３…研磨
材入口孔、７６…送り導管、７８…チユーブ、８
０…保持ピン、８２…孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 研磨材による切断に使用するノズル組立体に
   おいて、 研磨材用の入口と出口を形成し、前記研磨材用
   の入口と出口を接続する研磨材用導管をその内部
   に有する上部本体と、 前記上部本体に形成された流体用入口と、 前記上部本体に形成され前記研磨材用出口を囲
   む複数の流体用出口と、 前記上部本体に形成され前記流体用入口と全て
   の前記流体用出口と連通するマニホルドと、 混合室を内部に形成している下部本体と、 前記下部本体に形成され前記混合室と流体連通
   しており、各々が前記流体用出口の１個と関連
   し、かつ流体連通している宝石装着用の複数のオ
   リフイスと、前記下部本体に形成され前記研磨材
   用出口および前記混合室に流体連通した研磨材用
   のオリフイスと、 各々が前記宝石装着用のオリフイスの１個と関
   連し、関連の宝石装着用のオリフイスと流体連通
   する流体流れ形成用の穴を貫通させた複数の宝石
   と、 前記下部本体に装着され、前記混合室と流体連
   通した出口通路を含むノズル出口装置を含み、 前記上部本体と前記下部本体は別個の構造体で
   あり、前記ノズル組立体はさらに前記上部本体と
   前記下部本体に関連して前記上部本体と前記下部
   本体を緊密な接触状態に保持するロツク装置を含
   み、 前記上部本体は実質的に円筒状であり、かつ下
   方の相対面を有し、前記下部本体は実質的に円筒
   状であり、かつ前記上部本体の前記下方の相対面
   と合致する上方の相対面を有し、前記研磨材用の
   出口と前記流体用の出口は前記下方の相対面に形
   成され、前記研磨材用のオリフイスと前記宝石装
   着用のオリフイスは前記上方の相対面に形成され
   ていることを特徴とする研磨材による切断に使用
   するノズル組立体。 ２ 前記ロツク装置は前記上部本体とねじ係合す
   るロツクリングを含み、このロツクリングに形成
   された肩部は前記下部本体に形成された協働の肩
   部と係合して前記上部本体と前記下部本体に軸線
   方向の圧縮力を作用させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のノズル組立体。 ３ さらに前記上方の相対面に挿入され前記下方
   の相対面にある穴に係合する第１のロツクピン
   と、前記上方の相対面に装着された前記第１のロ
   ツクピンから半径方向に離隔しかつ前記下方の相
   対面に形成された穴に係合する第２のロツクピン
   とを有し、前記ロツクピンが前記ロツクリングに
   より前記上部本体と前記下部本体に作用されるト
   ルクに対抗することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載のノズル組立体。