1989年度（平成元年度） | 資料集 | 大分県産業科学技術センター

平成元年度 研究幸経営 大分県工業書式験場

（2）複数ノズルによるウォータージェット

加工技術の開発研究

一雄臣俊

栄英幸裕

山山藤塚

模本後大

［＝ハ〓

斗

立〓

手

械械

機機

（i ）直管型（従来彗1ユ）ランナー¶ によるウォータージ

ェット噴出流量測定実験

イ．′実験ノブ法

′ 実験に先だってシングルノズルにより一定圧力

で噴出流量の測定を実施し，各々の噴出流量が士

1．2％以内の誤差となるような4個び〕ノズルチッ

プを選定した。

複数ノズル（ノズル数4；ノズル径d＝＝0・18

mnl ）用ランナー3本（主管内径3mm，6mm，10mI n）

についてウランナー内圧力500，1… ，137りkgf ／／／

cm2で各ノズルからの噴出流量を各々測定した。ラ

ン十一内圧力はランナー終端部に取り付けられた

ダイヤプラム式歪ゲ山ジ（圧力センサ山）で測定 した。

ランナー形状を図19 同外観を写真1，ノズル

チップ形状を医！2，噴出流量測定機の外観を写真

2に示す。

ロ．結 果

ランナー軸I 三力が・定なら棋 士管内径によら

ず各ノズルか立の噴出流量はほとんど等しい。ニ

のことから各ノズル背圧もほとんど等しいと考え

られる。また学 ランナー終端部圧力と高圧ポンプ

仁山は力（指針式圧力計による）とロ澗には比力 若は認められなかった。

実験結果せ桑」に示す。

（2）苗管型（従来型）ランナー」二よる壊食実験

イ．実験二万法

ウォー1ハ冊ジェット加二L二試験機を使糊Lて9 う二

● 、

て各ノズルによる壊良二量を測う宣した。

1こう

1．はじめに

ウォ←クージュッ＝甘一枝硝烏近年そのLい甘範囲

を瓜デラ ビニ一−−−ル⑳〉7ラんチックe金属薄髄等び）切

断から‡Cモ山” ルド，【7ラ‥ろイ＼ソク射出成型品等弟

バリ取り等に利即されているこJ

同技彿宜合理的活甘け）ためには，加工物の精密。

多数同時加工によって能率化と加工精度の町∨一化を

図ることが是非重要である。

現在ウオータ←ジェットについてほ衝撃強さ。壊 食b噴流構造等について研究されているがヲ 同技術

は実那〕場耐こおいて殆どシングルノズルによる切

断㊥穿孔等のイ吏胤こ限られており，複数ノズルにつ し1ては理論的。実働的な解明がなされていないため 不十分な形で使用されることが多い。

二細問題解決シ〕ため複数ノズルの各々から噴浩す

るウォータージェットの噴流形状等が均等になるよ

うな複数ノズル分岐ランナーの開発研究を行った。

なお，本研究は矧奉安記事業である加速的技術開発

支援客業の共通基盤的技術開発として実施された〔〕

2，研究内容と研究結果

複数ノズル用直管型（従来型）ランナーにおこJ ■る

ウォ山一タ血ジェ、ソトしり噴出流遠いランナー内圧プノ昼

壊食量等の測定及び噴流形状の差輿の測定に並行し

コンヒュ一夕シミ、Lレーションによる流体レ〕埋

論的解析せ葉蘭し，ランナー内高圧水の挙動を推定

した（つ

そレリ結果をうけて効率的な均一加＝二用レJ 複数ノズ ルランナー（開発型ランナー㍍）リリ設計￠製作力た鎖 しり各パうメ血夕等を抽出匂決定し，同ランナーJ 〕撃空

平成元年度 研究報告 大分県工業書式験場

図1直管型（従来型）ランナ】形状

高圧水供給ホース

圧力センサー

圧力指示計

写真鼠 ランサ州外観

図2 ノズルチップの形状

写真2 噴出流量測定機

平成元年度 研究報告 大分県工業言責験場

衰且 ランナm内圧力と各ノズルからの噴出流量（ノズル径0。且8mm）

E 旨 内 淫3 ≡Ⅰ−− 手 管 円 径 Gl l 了−

ハう＼（ヨ、二′ し皇′

E 苦 内 径1011ほ 霊 、3 、4二 二三＼、3＼ぷ

3∠持 3主5 35i 15∩ 3」皇5 347 3∠i 8 こう4534三う こぅヰ2345

ト ー▲〟」斗

岳 莞 ヨ、E 莞

皇764T4汀8

558 551 55G 552 56〔1 556 554 555 5Gロ

∫∼漂鳥ノズル位置番号 測定時間6〔J S e（、単位 c c

主管径

℃牽前石

互い言③④ 衰2 各ノズルチップのシングルノズルと

しての壌食量測定値

B ［）

∼」⊥

試験什はアルミニウム合金A5052S25nl m角9

厚さ1狛Ⅷを任巨㍉仕力は1000l （g卜／′ cm2とした。ま たウメ、夕一三∴丁＼′ ソト噴射時間を60s ecとLラ ス

タンドオフ師離（ノズル出＝ぺ式醇江◆問距離）を

36nl I mラ 72nl mゥ 9（〕I i 恥i 2611仰の‘ 4条件（それぞれI ノ

d＝＝乱払，射姑9 引用 7佃ニニで‡∴スタンドオ フ距瀾玩1n d：ノズル径0．18f nm）に一ノいて実験を

打った。

さらにノズル径dを（ト14m王n及び0．2mmとして

同様ぶ実験を行∴）た。

壊嚢勘り値ほぅ 実験前後J 〕試駄ト；沃）を墨差によ

り求♂〕た。

ロ▼ 実験結果

2．7 2．5 2．2 2．

72 け ユヰー 94ト ーア5・0

一“ 山・ 〝・W… 刷十ん肌トm仙」−… “ ル「

90 1 84 7 4 6 4

一 一

126 3・13・13・22＞ 9

∧、品」¶ 」¶ ∧∨〟」

壊食憲11唱 S t スタントオフmm

r l Z ノズル名 しA∼工）

d＝0．1翫111T】

p＝10（狛kgりcT一子

6（）s ec

ミ 射

壊

聾3←

／〆

≠

㌔＼

本訴髄汗∵L立ち9 4個レリズルナッブにつし∴ご （正 三ト／

各チップ」二よるバラ、ソキを把捉するため予 各々シ ングルノズルとして壊良案験を行った。その結果

冬表2ぅ 長日，、小すし′

得二〉れた測：走僻を東：うに示L？各ノズル間レ止ヒ 絞を壊食曲綾上Lて封∠主に示ナ〔ニ 吏た号 代表的な 試闇汁パ〕壌食状態接写貢3にホす。

二れ工けこよればランナー内径が小さくなるに徳 一〕て各ノズルJ 痛わU象食岸烏大きくなり9 その場 たしりスタンドすフ距離 し乳〔f 描三離）は短くなると

−

二むに，そJ 〕壊資相性ぴ）ばトゝ」つきも大きくなるr

しだ高山■ 恒共緯位市側☆ぺ 一計遠い距離にある ／し′ 、¶ j

0 3ぐ） 5〔〉 7（） 90

図3 同帆ヒ

120

スタンドオブ（閂1nl ）

ノズル割について；よランナ」内径の変化にもかか

わらずほほ一定〃壊食特性を心しているし〕

去たラン十、′ ′ 一‡三管梓＆は力を 一：走としてノブンし

径を変化させ′ ㌧場合に・ついて見ると，ノズル径の 増減とともに壊鳶登ヰ増偏するがき これはノズ｝レ

ニ土／ン全噴出宜乳量√将封七山′ しLかごある。ただし壊

平成元年度 研究宰崖告 大分県工業書式験場

資特性は図5しりょうに各ノズル径により変化して

い′J 。

前い実験用によれ烏−て7ツープ的フ㌣クタ」仙である 各ノズルでし〕流畏及びノズ几背圧ごま≡まぼ等しいと

泰3 各ランナ皿による憶念量測定値

（ノズ径0。ま8mm）

J 〕結【釆がでで、1るがゥ それにもかかわらず壊懐曲

線二J 二記レノ、よノノ〆三だが胤尋）ズとること悠，り寸一夕

ー¶ ジ、ェ、ソト噴流J 〕形状色情這等が各ノズ）しによ∵

て異なること′ を示唆するむJ J である「

土管径

1 ケ

J 呈

豆トEト苫）正

× ○ △ ロ

ロ）−一

山＼＼、＼

＼、＼、＼、 ム

＼二⊂トニ 田産∂

X＼ 」i 告 4 2

／

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三 9 0

つ 【 〔

／Cノ ／

ム

〔1

L

12 6

／

⊂】￣ 〟

〕 1

壊食違I l i g

主管内径3mランナー壊食量

＞ フ、；′ ノトブフ川

111 ノブノし．弓驚蕃三

∴・ 、、

スタンドセーフ 王て1ぎI l ノ

、チ用祥．拍Ⅶ〕≠ ミノンナ∵H棚板「′J c㌻一方紬已工

＼ Sl ′ 、りⅠつ ：i

、1

い 3．こ〕

準

／■ 、、′

7 2 ∠皇． き〕

望ま壷

ゝ＼

9 0 1、 ∫ 4。3 」 1

2 6 J ＋＋コ 壊免責喝

首肯内径Gmランナ仙壊食量

こS t フ、アンドマフr I l 【7

1′1T） ノスノいょ署番星・

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川1gノ 三

9 日 」呈 呂 ト．／

12 6 J．〇

0 3（） 50 70 り0 120

スタンドオブ 頼1ⅠⅥ′） 描卜三っ勘伽−−−−≠ランナ∵1佃枇が／cl −1ヲ柚甘

図4 各ランナ血による壊食曲線 （ノズル径0。18mm）

壊食墨mg

主管内径ユ 0−11月】Ⅰランナー壊魚峯

s t スタントサワ血−1

王1i 、） ノズル位置蕃ぺ一

平成元年度 研究報告 大分県工業試葛奏場

P＝1㈹（）短f ／／／／cm2

E管内径6mm

ノニベル径0。18！ml n ノズル番号〔L

スタンドオフ 距離126ml n

写真3 壌食状態

表4 ノズル径による憶念量測定値

（内径6mmランナ脚）

s 「＼しr i P〔亡 、ぎ 3

手／

4．ロ3．74．1

6．2 5．9

5．25．【 言〕

9〔J 2． 7

126 っ 〔）

壊食箪mg

こ

J

nノ︸

T

﹂

ヨ

∴

3．83．8 12 6

s l ニ スタンドオフnl m 壊畠量mg s t スタンドオフmm

r l I 〕 ノズル位置番号 主管内径6mi l l ランナ什（ノズル経口，抽mう 壊食還

n壬〕 ノズル位置番号

主管内径6m！】1うン十血一＋l ノ／ズル経口．2mm）壊負量

享一驚径≠6君−一首−−

ぎ焉ow

・・、■・サ

ロド て「「1「1

d＝0．2r 11m

（D①③④

× ○ △ □

／

d＝0．14閂】ぎ耶

5「

4

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l ゝ

壊食巌か

．。

ヂ≡≡昌撃ミ メ診 ′

一一

L‡

0 30 5〔〉 70 90 i 20 0 3〔〉 50 70 90 呈20

■

図5 各ノズルチップによる壌食曲線

（ランナ州内径6mm）

平成元年度 研究報告：大分県工業書式琴桑場

るウメ一夕、一冊ジ

（こう）直管型（従潔侵）ランナ血によ

ェット風流い形状観測

∴ 実験プj ■ 法

ウォⅧ∴㌻一シニット噴流は模式的には園6に示

すようなや 軸ト‡㍉Lに位置する流体J J みからなる部

分（コア）とそメLを取りまく気体血流体の混合領

域が同心「⊥ゴ状に配置された形をしている。二のコ

アを中心とする噴流断面をレ血ザー光線を開いて

可闇討ヒし，各噴流の形状の差異を観測した。

レーザ山北練は宣‡eNeレーザー を用い9特殊

レンズにより帯状㌶光線としラ フタンドオフ距離

3り口l I n，5（）mm9 9りmmにて噴流に角度√45 で貝朋寸し た上9 撮影。観測Lた。（図7）

1コ．結 果

内径3mランナーでJ 〕スタンドオフ距短径30mnl における噴流断面に映像を写真4に′ ドす。（各ノズ

ル間昆巨離25m貞1）

各断簡宣川コ央に明るく上巨）きりと光っている部

分がコア，そレ7）回りの赤くにじんで光っている部

分が混合領域てあると推定さj Lる。

スタンドオフ距離3（j I l l mで㌻相対象を見ると？ノブ

ル蓬）で… まは一 J きりとコアが確認できるジ）に対しラ

宣−②丑J 〕ぎ眼中で次乳ニコアと神）の赤い混合登噸

と刷更別があいまいになィ〕ており ∴享：ではコアた

身がばと／′ ㌧′不旦那勘こなr J ごいく⊃。 と

またスタンドオフ粁離が70m王Ⅵ9 9（j ni mヒなるに

つれてコアは消其してゆき予 赤い混合領域J 〕面積 が拡大する：。スタンドオフ距離9（）mmで「土∴J いに

ノズル宣てÅコ「′ アが不明瞭となり消失する。

このことか㍉ ノズルこLが拒も小さいスタンド オ1姑整でコア崩壊を迎え ノズル宣が最も長い コアを維持Lていることがわかる。

また各ノでル′ J ）壊食掛繰から，コア藩閥摂行＝ タンドオフ距離が焦点距離にばば等Lいことが推

察される。

ニいような噴流形状ぴノ）差異を生ぜLめる原因 は，各ノズル郎人口 し上流）両分販菅℡流通等… 二

起因する乱流等のミク〔雄牛部分的要因〃差異しり

影響によるもジ〕と考えられる、

（4）ランート）山内高圧水の挙動のコンピュータシミュ

レ／−ン ヨ／

イ．実験方法

以山〕結果により，各ノズ几」二流の流体レ〕微視

P二二輔冊針卜烏】2

土管内径3m ノズル軍用∴＋18ml スタンドオフ

断牝3机−m

液体噴流における気液界流動（橋本）による

図6 ウォ叫タジェット噴流構造の概略閲

）

づ 写真4 複数ノズルウォM夕帆′ 〝ジェット

噴流断簡餞億

回7 ウオ叫夕Mジェッ 巨噴流断面観則装置概略図

平成元年度 研究車扱告 大分県工業書式験場

分岐菅は禍2m

X長さ8打用l （実1ゴ‘ 大）

形成格イ・数牒き巨ぺ38

使用コンビュ←タ： NEC 呈）C〟帖98nl RL

官）＝i （棚）kgf ／／c†nコ

P＝＝＝冗（J i （gトノnl 、与

〟二仁王ユ 01湖上／11魯 S2C

的（ミクロ的）挙動の把捉が必要であるので今 こ

れらに実験結果を踏まえながらランナー内流体を

モデル化L，境界条件る物理的定数等を設定して

二トンビュ一夕シミュレ血ションにより理論的解析

を行なった。

流体解析哨ソフトウェアは莱Ci r ear 2社J 〕FI t ト

ビ王1t を伺いた。

ロ．実験結果

こ！．ランナーニi 三管内径による管内分岐流の比較 主管内径3i れmぅ6I nm，10nl mの：う本の直管型（従

来型）ランナーについてのモデル設定条件及び

シミュレ山ション結果を写真5、写真7に示

す。

写真6によればランナー内径が小さくなる

程9 分岐管分岐郡及び支管「句の溜や乱れの規模

が大きくなることが分かる。

b．複数ノズル（4本）ランナーの各ノズル間

での管内分恨瀦浩明粟

羊管内径こうnl mジ′ 〕直管型（従来型リ ランナ血

ついて複数ノズル r 4本）のランナ血全体でぴ〕

モデル設定条件及びシミュレーシ三ヨン結果を写

真8へ写真i Oに示す。

写真9によれば9 分岐管分岐部及び分岐管内

の渦や乱れ常備模はノズル〔おが最も大きくノズ

ル毎〕（高才E水人口側から穀も遠い位置）で最も

小さいことが分かる。また写真i （〕を見れば∴乱

流規模の指麿であるガ（乱流エネルギー【）J 〕分布

状況が端的にこれを裏付けていることがは一）き

り確認できる、 ぎ

∴巨石川線緊によト 噴流形状すなわち噴流

軸心部（コア）‡毒さとノズ凡」二流郡の流確証乱

㌧（し†ノノしで数藤削皮比菅分流比等レ〕要因か

深、ごFもきヨ与ノ：二相聞三㌍∃鶴ウごある二三二が定性的∵掻

かタノ）′J ′≠7ト

ノズル∴流部しリ乱れは117ケ一夕′ ジ′ 丁∧＼ソト噴流

に対する ナ、安定要因として機能しラ コア直崩壊

い深く関係があろと考えられる

入1」速度2。2111ノノ／s

分岐比2／／′：う

主管Re＝6600

主二管内径ゼ6mmラン十−

入口速度（）。6m／S

分岐比 しノ／3 主管Re＝360〔

巨管内径￠エロ耶ランナー

ヨーう弓

1

萱≡≧∈臣臣雲

﹂

人j 壌磯：れ㌢11／／′ s

う川を上ヒ j ／／5

主‘ ミニ三ミピ2し川し〕

写真5 シミュわ伽剛ション3速度べ夕巨ル図

平成元年度 研究報告 大分県工業書式験場

主管内径￠6nl mランナー

主管内径￠10mHl ランナー

__i

写真6 シミュレ洲ションa流線図 写真7 シミュレ脚ションa乱流エネルギm分布図

平成元年度 研究幸辰告 大分県ここ葉書式験場

Ⅰ）＝1り（＝1転f ／／ぐm2

t ）1（＝用1くgf ′ ／m3 〃＝l 入1（）∼kg士／111申 SビC

手管Rピ＝ 66（＝」

分岐比＝4／／9 分流比二1 4

分L蚊管ほ幅2nl m

X長さ8ml l l （実寸大） 形成格う二数35〉く38

使用コンビュ】夕：NEC j ）C9洲1RL 主管内径￠ニ＝11n十ラン」w

喜）ニ1（1し）りkgf ／／／′〔m2

P1（† l ＝吊岩上∴11′ ミ

〃二1Xl Oく1（gト′ ／I l l セS e C 主管Re＝1320（）

うナ岐管は帽2m】う1

隼具さ8m（ノ実、j 〈大）

形成格子数1佃×24

低層コンヒュ冊夕：H‡工C PC¶ ∼）8（）ユR王ノ

写真8 シミュ♭州ションb

速度ベタト凡慮

写真9 シミュレ脚ションb流繰回

［i L流〉1二て＼′しギ」一凶

写真ユi 分岐部高圧水乱流評価シミュレ血

ション結果（例）

写真10 シミュレMションb

乱流エネルギ肌分布図

平成元二年度 研究率匝告：大分県二こ葉書式男検量易

f 、2宏）製作されたランナ山J J 外観を写真12に

小す

さ工パニ唇トラン づ−ジ〕性能評価をおこなうたがノ壌

食実験を実施した。実験方法についてはL：2）に準ず

る、

なよ㍉ 開発型ラント¶ につ いてもシ ミュレー“ シ ヨンを行なった結果せ写異1こうに示す。

こJ ．結 果

開発された同ランナーA㊥Bによる壊食量の測 定値を表5に，壊食曲線を巨i l （）に示す。

ノ＼．評 価

この異形（開発型）ランナーを咽いた場合ラ ラ

ンナ山内各分岐部へ供給する主管内の高圧水速度

は一定であり，主管の断面積変化でそれに対正し

ている。

ランナー内径を6ケ3mm及びi 2→6mmに変化

させた場合写 それぞれランナー内流速はユ．i nl

／′ SeC，0∴うnl ／′ SeCである。

ランナー内高圧水速度がi ．i T−1／／s ec仁一定）で は9 名ノズルによる最大壊食量は5．1′ 、4．3汀I g／ 111i ‡ 1，同様に（ト3I l l ／s ec（一定）でほ3，9∼3．5mg ／／nl i nであり9 異形（開発型）ランナ山において

もランナ山内速度大で壊魚量大，速度小で壊籍量

小となる傾向がある。

表7により壊食効果（最大壊食量とその各ノズ

ル′ 間でC削ぎらつきぴ）度合）について検討するとゥ

去ず異形ランナーÅ（6→ニラmm）では最大壊食違 は内径3mm及び6m！11J ）直管型ランナ」による結果

〔ひト間の佃に近いがぅ ほ∵∴パ㍉川妾合烏小さく総

合的には慣れているといえる。

異形ランナ」王う（i 2う61了I m）についても同様J 〕

【‡で改善されている。

以上J 〕二とからランナ血肉高圧水の各分岐部で．） 速度等を含めた各種物理量，ひいては物理的状態

を各棟パラメ血夕い制御により均一に近づけるこ

とがノと、要であると考えられる。

また主管分岐管部繊製作過程での精度等亮物

理的条件として結果に微妙な景欄三を及ぼすと考え

ふ1れ，ニシり′ r ま、t … 二／」いてけ計理も考慮すべき問題で ある。

なお本研究開発：二際し，製作㍉車用しイニー17オー

ヤー∴1∴ソト加1ぷ綿機一j ‥〔し）構成㊤什様等：二／j

甘）タ堅製（群発型）ランナ血藁計用CADチータ再

構築シミュレ血シ三マン

イ。寒験方法

分岐管分岐部および分岐管内での乱れ出場模

は，責塗つかの葉憮1が深く関与している。各種バラ メータしり検討レ）綴乳主管レイノ〉しズ数昏分岐比◎ 分流比をバラメータとLて定ガ），ニれらを変化さ

せてシミュレ∴三／± ンを繰り返L9 発生する乱れ

い規模を求めて基礎データと†ノた。

使用した流体解析ソフトウエア（mば再）は乱

流モデルとして好一W門とモデルを妻采補しているしり

で，ガ（乱流エネルギー）を乱れの規模を表わす仮

レJ 指標とした。

1コ 結 果

各パラメ←夕による方Ⅸ′ ‡（％の最大値）の変化を 図8に示す。

また代表的なモデル設定条件及びシミュレーシ

ョン結果（状況）を写真‖に示す。

なおモデルでJ 〕各ハラメ一夕：よ次J 〕無次元数で ある。

主管レイノルズ数＝主管幅（代表的長さ）×主管 流速／粘性係数

分 岐 比＝分岐管幅′ ／主管幅 分 流 比＝分岐管流量／主管流量

但し分岐管は幅2nl nl 〉く長さ8mmにスケ山ルとし

た。（実寸大）

二の結果を利鞘すればランナ山（主管）入［1の 径a流速等の条件が与えむれれば9 名ノズル郡て の乱れの影響を均一にするようなランナ」形状レ〕

設定が可能となる。

またこび〕シミュし」ションでほ4本ノズルを前 提としたが讐 一般的なN本ノズ7しランナ−へシ）応

用も亘惰㌢ご羞ぺ∴

r 6）異型（開発型）ラント力製作及び評価

ト ノ実験方’ 法

以」二こ′ ）シミュし一三′ ∴ンに」二り情築され上溝給

データをもとにJ 肛⊥打難易什等を考慮したトニ9

効率的な均一虹1二を【−才能とするような巨隻数ノズル

ラント肌（開発型ウニ∴ナーー）三＝して【、玄1〔j にホナよ

うノなうンナ∵酵伏む定鴎 そい製作を行′ ミご一ノ）た。

平成元年度 研究拳艮告 大分県ここ業鰯会場

いて図12，表8∴写真14等に示す。

ノ好打（m2／SEC2）

夜鼓（mソSEC2）

分流比器 量／2

「「W￣ 口「T■ 】「

畑㌢十出力l ☆

エ03 ユ04

産控（m

2／SE。2）

ポ汚（m2／Sぴ）

10￣2

r 〝「【「†▼仙】￣」 「TⅦ▼↑

「「十丁「T「¶ ¶ 「 TM「−【一丁

103

図8 各パラメ血夕によるKM（乱流エネルギ皿最大値）の変化

（シミュレ山ションによる）

平成元年度 研究幸匡告 大分県工業試桓挨場

写真12 ランナ鵬（開発型） A◎ B

ノズル位置番号凍 勒

ランナーB2 四 8・56

図9 ランナ仙断面図 A①B

平成元年度 研究報告 大分県工業書式卿象

P＝1000kgf ／cm

Z

P＝1000l （gf ／m3 〃＝1×10 もkgf ／／m￠S e C 主管R e＝＝13200

分岐管は幅2mm X長さ8mm（実寸大） 形成格子数ユ00×24

使用コンピュータ：NEC PC9801RL

写真13 異形ランナ岬評価シミュレ岬ション結果（例）

表5 異形ランナ仙による懐食量測定値

［暫］

二‡ 竺」竺

7

72 F 4．9

¶聖ヤ¶… ††m−ml ソ

9 0 4．6

3．63．3「3 3 7 2．0 ト㍗ 2 2．12

「

一椚−⊥Lし」ユ

3．53．9

5．1トむ 7；4

3・6∃3・6書

4．6 4．614．6

﹄

■

て1

」三三」∴⊥1u■

8j 3・5喜

3．2 3。0 3．6

s t スタンドオフmm 壊金蔓mg s t スタンドオフmm

壊食量唯

n p ノズル位置番号 B．主管内径12mm… 6mm異形ランナー壊会量 n主〕 ノズル位置番号

A．主管内径6m3mm異形ランナー壊食量

↑§⋮⋮⋮三トト﹂ト︻．書

L

︻

O

5

4

3

2

i

壊食量か

川

・J

30 50 70 餌） 120

スタンドオフ（nl m）

30 50 70 90 120

スタンドオフ（mnl ）

A∴ヒ管内轍・3m再ランナーi （拙kgりCn一子6（）札d＝0．18−nm B・主管内径ほ→6mm≠ ランナー1㈲kgりCm予納∝，d＝01紬m 図10 異形ランナ… による壌食曲線

平成元：年度 研究章匡告 大分県二こ業喜式験場

表6 直管堅忍び異形ランナ州による懐金時性の比較

ラ ン ナー内径ランナーr 入日重度 スタントサブ 壊食違最大値、mg

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6 − 3 ユ．i 72 5．1∼4．3

1 2 6 0．3 9「≒ 3．9 一−3 5

水道水 高圧水

複数ノズルランナー

プランジャポンプ

ウオーター

ウオータ山ジ ェット加ニー二試験機本体

図11ウォ川夕… ジェット力持工試験機… 式の概略

表7 ウォ凹夕凶ジェット加工試験機叩式の仕様及び機能

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平成元年度 研究報告：大分県工業試験場

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写真14 ウオ綱夕鵬ジェット

加工試験機（本体）

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図12 ウォータージェット加工試験機作動手順

3．緒 言

二享〕複数ノズル矧宣管型（従来型）ランナーを製作 しノ，ランナ一内高圧水の挙動を把握するため各ノ かしに三二るウォ血イージェソトの噴出流量を，各 便ランナー内径について測定し，りす一夕仙ジュ

ン′ トレ〕噴出速度及びランナーー内闘士水ぴ）挙動等に

ノ」いて横言、j Lた結芽」各ノズル夷哀レ〕ウォ、一【夕←ジ 丁ゝツト噴出流量及びノフいし背任はほぼ等しいが，

丁∵ルミ試髄措■）硬度試験によれば各ノズル毎の壊

食掛線い形状はランナー径によって大きくぼらつ

きを生ず亮ことがわかったミ〕

等 し一品〟〉1ド一光を用いて噴流断［如形状を可視化し， 各ノふルによる噴流形状証虜異を観測した結礼

写真15 高圧ポンプ

壊食曲線の形状の変化はウオータ山一ジェット噴流 形状，持主噴流軸心部（コア1∴長さと剰妾に関 係していることがわかった。

音ラ ランナ血内「鋸† ‡ 水リノモデリング㊤境界条件の設 定を行いラ 高圧水の理論的挙動解析をコンヒ∴L＼−

夕シミ ュレ山シごゴンにより実施した結凝によれ ば，直管型（従来型）ランナーの場合，ランナ山m 分岐部レJ う川支比￠ランナ」律命流通等の条件に上

って各ノズル上流の分岐灘付近に不均一な渦を生

平成元年度 研究報告 大分県工業討退険場

ずるが，この乱れが各ノズルによる噴流形状の差

異の原因であると推定される。

④ 管内分岐流の微視的な乱れを支配するパラメー

タ（レイノルズ数個分岐比。分流比）を抽出し，

各パラメータによる乱れへの寄与をコンビュ山タ

シミュレーションによリデ←夕化し，基礎的設計

デ山夕としてCAD化の基本的指針を確立し

た。

⑤ 直管型（従来型）ランナーの実験結果及びシミ ュレーション結果により，異型（開発型）ランナ

山の形状を決定した上でこれを製作し壊食実験を

実施した結果，従来型ランナーに比較して壊食曲 線のばらつきゅ壊食効果の．責で改善された。

最後に今「削〕研究開発の企画に際し，適切な助

己言㊤指導を与えて頂いた仰大分県高度技術開発研究

所の立川逸郎所長に感謝します。