JPH0647666A

JPH0647666A - 金属強化用水中ノズル

Info

Publication number: JPH0647666A
Application number: JP20396192A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Satou; 一教佐藤; Takenori Shindou; 丈典進藤; Koichi Kurosawa; 孝一黒沢; Kunio Enomoto; 邦夫榎本
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JP3317723B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ピーニングによる残留応力の改善を効率的に
行い、施工時間の短縮を図る。【構成】噴出孔２を複数傾斜して設け、各噴出孔２か
ら噴出される高速水流同士を衝突させて高速水中噴流を
形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中における構造物等
の加工対象物の残留応力を、水中水噴流のキヤビテーシ
ヨン現象を利用して改善し、強度を向上させようとする
ウオータージエツトピーニング（ＷＪＰ）に係わり、特
に幅広い部分を一度にピーニングできるキヤビテーシヨ
ン噴流を作り出す水中ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】応力腐食割れ（ＳＣＣ）を起こすポテン
シヤルのある熱影響部を有する構造物の表面応力は、小
さな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処理を行うことにより、応力
を引つ張り方向（亀裂を拡大させる方向）から圧縮方向
へと改善することができる。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分加
工時に広く用いられている。

【０００３】しかし、このようなブラスト操作のできな
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、水を張つた状態の特殊な熱
交換器や反応槽、あるいは海洋構造物の溶接部はいずれ
も水を除いての作業は物理的あるいは経済的に不可能に
近い。また、ブラスト粒子を水中から回収することは大
変な難作業である。氷粒を用いれば回収は不要であるが
不経済である。

【０００４】高速ウオータージエツトの利用は、ユニー
クな加工、採鉱、あるいは洗浄技術として知られるが、
これを表面応力改善に利用する試みがウエスチングハウ
スエレクトロニク社により行われた（特開昭６２−６３
６１４号）。水噴流によるピーニングは、水冷効果もあ
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、水噴流の軸動力を有効に利用できる大気
中の施工であり、この技術を水中噴流としてそのまま展
開できるという保証はない。水中では、噴流軸動圧力の
減衰がかなりはやい。これは、周囲水の抵抗と同じ液相
であるがために拡散がはやいことに起因する。水中にお
いて、気相中水噴流なみの軸動力を得るためには超高圧
装置が必要になり、コスト的に大変不利である。

【０００５】一方、水中噴流には、噴流の乱れと、周囲
水との剪断の複合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促進し、多量に発生する気泡の
崩壊衝撃圧力を有効に利用できれば、気相中水噴流なみ
のピーニング効果をさほど高くない噴射圧力で達成でき
る可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示したのは、
一般のウオータージエツト切断加工に用いられるノズル
の典型的な構造である。

【０００７】このノズルは、径収縮部（しぼり部）９０
５のしぼり角度θを小さくすることにより、気相中で水
噴流をビーム状に絞ることを目的としたものであり、そ
のまま水中水噴流用に利用してもキヤビテーシヨンの強
度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は充分とはいえない。

【０００８】その理由は、水中水噴流の乱れが激しくな
く、噴射水中にある気泡核が活発なキヤビテーシヨンに
至るまで励起されないことである。図中の９０１はノズ
ル本体、９０２は高圧水、９０３は中心軸、９０４は高
圧水供給流路、９０６は噴出孔、９０７は座ぐり部であ
る。

【０００９】図１３に示す構造のように、しぼりを鋭く
すれば、径収縮部（しぼり部）９１２における急激な縮
流のためにキヤビテーシヨンが活発に発生するが、噴出
孔９１３内において気泡が発生するため、いわゆるバブ
ルロツクによつて圧力損失が増大する。ピーニング性能
は向上するものの、より高圧のポンプが必要になりコス
ト的には不利になつてしまう。

【００１０】なお、図中の９０８はノズル本体、９０９
は高圧水、９１０は中心軸、９１１は高圧水供給流路、
９１４は座ぐり部である。

【００１１】図１２および図１３のノズルとともに、キ
ヤビテーシヨン噴流は単一噴出孔から作り出されるた
め、その拡がりが乏しい。従つて、広い面積の部分をピ
ーニングするためには、ノズルを複雑にトラバースさせ
たりあるいは施工時間を長くしなければならないという
問題が残る。ピーニング施工時間を短縮しノズルのマニ
ユピレーシヨン（位置決め操作）を簡略化するために
は、拡がりの大きなキヤビテーシヨン噴流を作り出さね
ばならない。

【００１２】ここでは、水中水噴流を利用する先行技術
を２例紹介する。図１４に示す先行技術（特開昭６０−
１６８５５４号）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。

【００１３】なお、図中の１００１はノズル本体、１０
０２はオリフイス部、１００３は円錐開口部、１００４
は円錐空洞部、１００５は配管部材、１００６は高圧噴
出装置、１００７は加工対象物である。

【００１４】図１５の例（特開昭６１−８１８４号）
は、水中水噴流で発生するキヤビテーシヨンの作用によ
つて、エンジン部品等に付着するスラツジ等の汚染物を
除去しようとするものであ。

【００１５】なお、図中の１１０１は水槽、１１０２は
被洗浄物、１１０３はノズル、１１０３ａはノズル先
端、１１０３ｂは噴出孔、１１０４は水、１１０５は管
路である。

【００１６】本発明の目的は、ピーニングによる残留応
力の改善を効率的に行い、施工時間の短縮を図ることを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】ピーニングによる残留応
力改善施工の効率化、すなわち施工時間の短縮（コスト
の低減）を測るために本発明においては、次のような手
段によるキヤビテーシヨン噴流を作り出す。

【００１８】複数の噴出孔を傾斜して対向するようにセ
ツトし、両噴出孔から噴出する高速の水中水噴流同士を
衝突させる。このようにすると、激しい乱れを有する高
速水噴流同士の衝突のため、互いの乱れの相乗効果によ
つて著しく激しく増幅したキヤビテーシヨンが発生す
る。

【００１９】また、噴流の形状は、厚み方向には偏平で
幅方向にはかなり拡がりの大きないわゆる扇形のキヤビ
テーシヨン噴流となる。

【００２０】複数の噴出孔への高圧水供給法としては、
（ａ）同一のポンプと耐圧ホースにより、ノズル部へ水
を高圧送給し、ノズル部の直前で均等に分岐し、両噴出
孔からは同一流量の水流を噴射させる方法、（ｂ）別々
のポンプによりそれぞれの耐圧ホースにより、水を個々
のポンプ別の流量制御により高圧送給し、両ノズルの噴
出孔から水流を噴射させる方法、が考えられる。

【００２１】前記（ａ）は設備費が少なくて済むのに対
し、（ｂ）は設備コストが高くなるが、両ノズルの水噴
射流量を交互に異ならせるいわゆるスイツチング操作に
より扇形のキヤビテーシヨン噴流を左右に振らせる（ス
イングさせる）操作ができる。このようにすれば、ノズ
ルに首を振らせたりノズルを動かす（トラバースさせ
る）ような複雑な操作が不要になり、大きな面積の部分
のピーニングが可能になる。

【００２２】

【作用】上記したようなキヤビテーシヨン噴流の形成方
法を採用すれば、衝突によつて生じる衝撃的な激しい乱
れ（圧力変動と渦流の作用）により、噴射水中にある気
泡核が一斉に励起され、より小さな気泡核までがキヤビ
テーシヨン気泡として成長するようになる。

【００２３】また、キヤビテーシヨン噴流の形状が扇形
となることで、周囲水との接触面積が増えて、さらに周
囲水との間で剪断作用が強く働くようになり、周囲水中
にある気泡核も、乱れによるトリガを受けキヤビテーシ
ヨン気泡として成長する。このようなキヤビテーシヨン
気泡の成長は、近くの水中にある気泡核をも刺激し、連
鎖的な作用によりキヤビテーシヨンは著しく成長する。

【００２４】このようにして、扇形の高速水噴流は充分
にキヤビテーシヨンが促進されたものとなり、ピーニン
グによる残留応力改善に適したものとなる。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明を具体化した水中ノズルの構
造を、ノズル本体の中心軸１３を通る縦断面図（図２Ｂ
−Ｂ′線上断面図）として示したものである。図２は、
図１のＡ−Ａ′線方向から視た図で、同ノズルの噴出孔
２の開口状態を示す。

【００２６】この水中ノズルは、ノズル本体１、インタ
メデイエイトボデイ４、ノズルガン５およびこれらを一
体に装着固定するための固定具１１により構成されてい
る。高圧水６は、ノズルガン５の中心軸（ノズル本体１
の中心軸１３）上に開口する高圧水供給流路７を通じて
インタメデイエイトボデイ４に開口する大きな空間であ
る高圧水ヘツダ８に導かれる。この高圧水ヘツダ８の下
流には、開口断面積の等しい高圧水分割供給流路９が２
つ開口している。ノズル本体１には、２つの噴出孔２が
（厳密には噴出孔中心軸１２が）、噴流中心軸３に対し
て衝突角度θ（噴流中心軸３に対して両振り）だけ傾斜
して配設されている。これら噴出孔２には、高圧水６
が、高圧水分割供給流路９からノズル本体１における高
圧水分割供給流路１０を通じて均等流量で導かれる。

【００２７】噴流衝突角θ_iは１０°以上１８０°未
満、より望ましくは３０°以上１２０°未満の範囲に設
定する。θ_iが大きすぎると衝突して生じるキヤビテー
シヨン噴流が上流側へと跳ね返り、ノズル本体１に衝突
するおそれが生じ、噴流中心軸３の下流側への貫通力が
衰えてしまう。一方、θ_iが小さすぎると２つの水噴流
を衝突させることによるキヤビテーシヨン促進効果が乏
しくなる。この実施例では、ノズル部において供給水を
２つに均等に分割するため、給水系の構成は基本的に単
孔タイプのノズルの場合と同様であり、単一の高圧水供
給ユニツトと一体の耐圧ホースの組み合わせによる。

【００２８】図７に示す具体例では、ノズル部へ独立し
た供給系からそれぞれのノズル４０１（ａ）と４０１
（ｂ）へと高圧水４０７（ａ）および４０７（ｂ）が供
給される。構造が同一である一対のノズル４０１（ａ）
および４０１（ｂ）は、ノズルサポート４０８によりノ
ズルサポート中心軸４０９に対して両振り角度θ_iで傾
斜するように設置されている。この両振り角度θ_iは、
それぞれのノズル４０１（ａ）および４０１（ｂ）にお
けるノズル中心軸４０５（ａ）および４０５（ｂ）のな
す角度に等しい。それぞれのノズル４０１（ａ）と４０
１（ｂ）には、図８に示すように独立した高圧水供給系
から、流量制御されて水が送給される。高圧水供給装置
は２台あり〔５０５（ａ）と５０５（ｂ）〕、ここから
それぞれに噴射圧力レギユレータ５０４（ａ）と５０４
（ｂ）を通して、それぞれのノズル５０１（ａ）と５０
１（ｂ）に高圧水が送られる。それぞれの噴射系におけ
る噴射流量（噴射圧力）は、水供給コントロールユニツ
ト５１０により制御される。両噴射系の噴射圧力を交互
にしかも周期的に変化させる制御を行わせれば、後述す
るうよにキヤビテーシヨン衝突噴流の傾き角度を周期的
に変化させること、つまり衝突キヤビテーシヨン噴流を
振らせること（噴流のスイツチング）が可能になり、幅
広い部分をピーニングするノズルとして利用できること
になる。

【００２９】なお、図７において、４０２（ａ），４０
２（ｂ）は径収縮部（絞り部）、４０３（ａ），４０３
（ｂ）は噴出孔、４０４（ａ），４０４（ｂ）は高圧水
供給流路、４０６（ａ），４０６（ｂ）は耐圧ホースで
ある。

【００３０】また図８において、５０２はノズルガン、
５０３（ａ），５０３（ｂ）は高圧水供給経路、５０６
は水のレゾーバ、５０７は周囲水、５０８は衝突キヤビ
テーシヨン噴流、５０９は被加工対象面である。

【００３１】図３に、水中ノズル１における現象を模式
的に示す。傾斜角度θで配設された２つの噴出孔２より
高圧水が噴射されて衝突する。噴出孔２より噴射された
単一の高速水噴流２０６は、噴出孔２における強い減圧
加速作用によりキヤビテーシヨンの出やすい状態になつ
ており、噴流２０６中にはキヤビテーシヨン気泡２０１
が量的には少ないものの発生する。

【００３２】一方、噴流２０６同士の衝突による効果は
圧倒的に大きく、衝突によつて生じる衝撃や乱れの作用
により、２つの噴流内にある気泡核は強い刺激を受けて
急速にキヤビテーシヨン気泡２０２として成長する。キ
ヤビテーシヨンによつて生じた噴流の乱れは、噴流２０
６と周囲水２０７との界面（はつきりとした境界が存在
する訳ではないが）に剪断渦２０３を作り出す。後述す
るように衝突噴流は扇形で偏平な形状となるが、その
「扇の表と裏」に相当する噴流表面は面積が大きいため
に剪断渦２０３も大量に発生し、この渦２０３が新たに
剪断渦由来のキヤビテーシヨン２０４を作り出すことに
なる。２つの高速水流同士の衝突により一気に発生する
キヤビテーシヨンと、このような剪断渦由来のキヤビテ
ーシヨンが重畳し合い、衝突噴流は著しく発達した衝突
キヤビテーシヨン噴流２０６となる。なお、図中の２０
５は、周囲水２０７の巻き込みである。

【００３３】図４は、水噴流１４同士の衝突によつて作
り出されるキヤビテーシヨン衝突噴流１５の形態を模式
的に描いたものである。キヤビテーシヨン衝突噴流１５
は、図のように偏平な扇形となる。従つて、キヤビテー
シヨン衝突噴流１５が固体面へ衝突する部分、すなわち
図においてピーニング面１６は略楕円型となる。矢印１
８方向にノズルをトラバースさせることにより、幅広い
面積の被加工対象面１７の残留応力を改善できることに
なる。

【００３４】図５（図４α−α′方向視図）に、衝突キ
ヤビテーシヨン噴流１５の輪郭を側面からの視図として
示す。衝突キヤビテーシヨン噴流１５は偏平であるた
め、側面から見るとこの図のように偏平である。

【００３５】一方、図６（図４β−β′方向視図）は、
衝突キヤビテーシヨン噴流１５の正面輪郭を示したもの
である。正面からの形状はこのように扇形となる。な
お、図４から図６において１３は周囲水、１９は跳ね返
り噴流である。

【００３６】図９と図１０は、ノズルの各噴出孔へそれ
ぞれに独立に流量制御して高圧水を供給する実施例（図
７、図８）において、流量を噴出孔ごとに異ならせた場
合に生じる衝突キヤビテーシヨン噴流の傾きを模式的に
描いたものである。

【００３７】図９の例は、ノズル６０１（ａ）から水を
高圧噴射（大流量）６０７し、一方のノズル６０１
（ｂ）からは水を低圧噴射（小流量）６０８する場合で
あり、衝突キヤビテーシヨン噴流６０６はノズル６０１
（ｂ）の方へ傾く。

【００３８】なお、図中の６０２（ａ），６０２（ｂ）
は耐圧ホース、６０３はノズルサポート、６０４はノズ
ルサポート中心軸、６０５（ａ），６０５（ｂ）はキヤ
ビテーシヨン噴流である。

【００３９】図１０は、両ノズル７０１（ａ）および７
０１（ｂ）へ供給する水の流量を、図９の例とは逆にし
た場合であり、衝突キヤビテーシヨン噴流７０６の傾き
も、図９に示した傾きとは逆方向になる。

【００４０】なお、図中の７０２（ａ），７０２（ｂ）
は耐圧ホース、７０３はノズルサポート、７０４はノズ
ルサポート中心軸、７０５（ａ），７０５（ｂ）はキヤ
ビテーシヨン噴流、７０７は少流量の低圧噴射、７０８
は多流量の高圧噴射である。図８に示す高圧水供給系に
おいて、高圧水供給流量５０５ａおよび５０５ｂからの
吐出流量を周期的に変化させれば、図９と図１０の例に
示すように噴流を左右に首振るようにスイツチングする
ことが可能になる。ノズルサポート中心軸６０４（ある
いは７０４）に対する衝突キヤビテーシヨン噴流（６０
６あるいは７０６）の傾き角度θ_Sは、３０°位にする
ことが可能である。このようにすれば幅広い部分の応力
改善が可能になり、ノズルに首を振らせたりあるいはノ
ズルを幅方向に交互に運動させるような複雑なマニユピ
レーシヨンが不要になる図１１は、本発明実施例と従来
式ノズルにおいて、加工対象面８０４上に発生する圧力
分布を比較（但し噴流横断面軸線８０５上における比
較）したものである。なお、図中の８０１はノズル、８
０２は従来式のノズルのキヤビテーシヨン噴流、８０３
は本発明ノズル（図１、図２）のキヤビテーシヨン噴
流、８０５は噴流横断面軸線である。

【００４１】本発明の実施例（曲線Ｘ）では、従来式ノ
ズル（曲線Ｙ）における発生圧力分布に比べて、圧力分
布のピークＰ_Pがやや小さいものの、幅方向の圧力分布
は末広がりに拡大していることが分かる。従来式ノズル
利用時におけるピーク発生圧力Ｐ_Pの半値幅を“１”と
した場合、本実施例の場合発生圧力分布の半値幅（片振
り）は“３．６”に相当する。このように本発明ノズル
における衝突キヤビテーシヨン噴流の横断面方向を有効
に利用すれば、加工対象表面の幅広い部分を短時間でピ
ーニング施工することが可能になる。

【００４２】本実施例では噴流の衝突角度θ_iを６０°
としている。この衝突角度θ_iもピーニングの対象物に
応じて変化させたノズルを用いることができるが、加工
対象面で発生する有効衝撃圧分布の拡がりもθ_iに対し
て変化する。

【００４３】図１６は、衝突角度θ_iに対する有効衝撃
圧発生領域の幅Ｌ₁／Ｌ₂の変化を示したものである。
縦軸は相対値Ｌ₁／Ｌ₂として表しているが、Ｌ₂は衝
突させない、いわゆる従来式単孔ノズルにおける有効衝
撃圧発生幅を示すものである。ここでは、残留応力改善
に対して有効な固体面上における基準発生圧力を５０Ｍ
Ｐ_aとした。このような発生圧力は、感圧フイルム法に
より求めたものである。

【００４４】この結果から分かるように、Ｌ₁／Ｌ₂は
θ_iとともに増大し、θ_i≦９０°においてピークに達
し、単孔ノズルと比較して４倍近い有効幅となつた後
は、噴流同士の正面衝突（θ_i＝１８０°）に近づくほ
ど減少する。すなわちθ_iには最適値があり、θ_i≒９
０°がこれに相当する。

【００４５】ここで得られたグラフの形状から、３０°
＜θ_i＜１２０°の領域が好適条件であると分かる。θ
_iが小さい場合、Ｌ₁／Ｌ₂を拡大する効果が小さいの
は、衝突の影響が中々噴流へ及ばないためである。

【００４６】一方、θ_iを大きくし過ぎるとＬ₁／Ｌ₂
が減少するのは、噴流が幾何学的形状としては拡がるも
のの、拡がりすぎて発生衝撃圧力を生み出すエネルギー
が拡散してしまつたためと考えられる。但し、正面衝突
（θ_i＝９０°）させる方法にも特殊な応用例がある。

【００４７】例えば、図１６中に挿入して描いたよう
に、内径２〜３インチ程度の細管内内周溶接部の周方向
の均一ピーニングには正面衝突法が適している。なお、
θ_i＝６０°とした場合、噴流の中心において施工前１
００ＭＰ_aの引つ張り方向残留応力が圧縮方向３５０Ｍ
Ｐ_aへと改善された。この応力改善効果は、単孔ノズル
からの円錐型噴流を衝突させた場合と略同じである。

【００４８】従つて、本発明の場合、応力改善効果の及
ぶ範囲を大幅に拡大できるということになる。さらに付
け加えたいことは、単孔ノズルからの円錐型噴流を用い
る場合に比べて、騒音レベルが概ね６５％まで低下する
ことである。これは、衝突して生じたキヤビテーシヨン
噴流内における気泡の挙動が、単孔ノズルからのキヤビ
テーシヨン噴流におけるそれと異なるためであろうと考
えられる。

【００４９】本発明の水中ノズルの応用範囲は非常に広
い。一般に表面応力改善にあたつては、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、ボイラの耐
圧部材等の表面応力改善へも応用することができる。

【００５０】水中における作業であることを考えれば、
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、その他の生物が付着し、走行に際し
てかなりの流動抵抗になる。本発明の水中ノズルでは、
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、船をドツクへ入れ、ドツクから海水をくみ出し、付着物の混じる洗水を廃棄し、ドツクへ再び海水を入れる、とい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。付着物を防
ぐために用いられる特殊な塗料の使用も削減されれば、
海洋の環境保護の観点からも好ましい。特に、ドツク付
近の有機すず化合物による海洋汚染を防止することがで
きる。また本発明によつて、船舶の走行中に洗浄が可能
になれば、寄港インターバルの長い特殊船舶への適用も
可能になる。

【００５１】

【発明の効果】本発明を実施したことによる効果をまと
めると、次のようになる。

【００５２】（１）水中にある加工対象物の幅広い部分
の残留応力改善が可能になる。これによつて、対象が大
型構造物であつても短時間でピーニング施工が可能にな
る。また、同一噴射水流量であつても、一度に多くの加
工対象物の残留応力改善が可能になるため、ピーニング
効率が向上するという経済的効果が生じる。

【００５３】（２）ノズルから噴出後に、水噴流中でキ
ヤビテーシヨンを促進するため、ノズル噴出孔内におけ
るキヤビテーシヨン気泡の閉塞がなく、不要な圧力損失
が生じない。従つて、ポンプを効率よく利用することが
可能で、より低い吐出圧力のポンプで運用可能となるた
め、設備コストも削減できる。

【００５４】（３）ノズルの噴出孔において激しいキヤ
ビテーシヨンを起こさせないために、ノズルが損傷が受
けにくくなる。従つて、ノズルの耐久性が向上するとと
もに、キヤビテーシヨン噴流の現象やピーニング効果の
再現性が良くなり、応力改善法としての信頼性が大幅に
向上する。

【００５５】（４）施工時の騒音レベルが低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る水中ノズルの縦断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ′方向視図である。

【図３】本発明の水中ノズルの現象を模式的に示す図で
ある。

【図４】キヤビテーシヨン衝突噴流の形態を模式的に示
す図である。

【図５】図４のα−α′方向視図である。

【図６】図４のβ−β′方向視図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る水中ノズルの一部断
面図である。

【図８】この水中ノズルの高圧水供給系統の概略構成図
である。

【図９】この水中ノズルにおける噴流の動作例を示す図
である。

【図１０】この水中ノズルにおける噴流の動作例を示す
図である。

【図１１】本発明のノズルと従来式ノズルのキヤビテー
シヨン噴流による圧力分布を説明するための図である。

【図１２】従来のノズルの一部断面図である。

【図１３】従来のノズルの一部断面図である。

【図１４】従来提案されたノズルの概略構成図である。

【図１５】従来提案されたノズルの概略構成図である。

【図１６】衝突角度と有効衝撃圧発生領域の幅との関係
を示す特性図である。

【符号の説明】

１ノズル本体２噴出孔３噴流中心軸４インタメデイエイトボデイ５ノズルガン６高圧水７高圧水供給流路８高圧水ヘツダ９，１０高圧水分割供給流路１１固定具

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者榎本邦夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中において高圧ポンプから供給する水
を、ノズルから高速で水中へ噴射し、水中にある加工対
象物に衝突させることにより、加工対象物の表面応力状
態を改善する金属強化用水中ノズルにおいて、噴出孔を複数個傾斜させて設け、各噴出孔から噴出され
る高速水流同士を衝突させることにより高速水中噴流を
形成することを特徴とする金属強化用水中ノズル。
【請求項２】請求項１記載において、前記噴出孔の中
心軸傾斜角度を両振り角度として３０°以上１２０°未
満としたことを特徴とする金属強化用水中ノズル。
【請求項３】請求項１または２記載において、高圧水
供給ユニツトから単一の高圧水供給流路により高圧水を
導き、水中ノズルあるいは水中ノズルの上流近傍におい
て流路を均等に分岐し、各噴出孔から均等に高速水流を
噴射することを特徴とする金属強化用水中ノズル。
【請求項４】請求項１または２記載において、単一あ
るいは複数の高圧水供給ユニツトから流量制御手段を介
設する複数の高圧水供給流路により高圧水を導き、ノズ
ルの各噴出孔へ高圧水を個別に供給するとともに、各高
圧水供給流路における流量を交互に変化させることによ
り、高速水流の衝突により生じる水中高速水噴流の噴出
方向を周期的に変化させることを特徴とする金属強化用
水中ノズル。