JP2880520B2 - Water column nozzle - Google Patents
Water column nozzleInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水柱ノズルに関し、詳しくは、探触子(セ
ンサ)に取り付けられ、超音波パルス・エコー方式によ
り被測定物の寸法、例えば、板厚の寸法を自動測定する
装置および被測定物の内部欠陥を探傷する装置等に用い
るものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water column nozzle, and more particularly, to a water column nozzle, which is attached to a probe (sensor) and measures the size of an object to be measured by an ultrasonic pulse echo method, for example, a plate thickness. It is used for a device for automatically measuring the size of a sample, a device for flaw detection of an internal defect of an object to be measured, and the like.
従来の技術 従来、この種の超音波パルス・エコー方式による寸法
測定装置は、第9図に示すように、超音波探触子(以
下、探触子という)1の先端にノズル2を取り付け、被
測定物3に対して探触子1から発振される超音波を、ノ
ズル2から噴射される水柱4中で伝播させて被測定物3
へ入射している。この被測定物3に入射された超音波の
一部は被測定物の表面から表面エコーElとして反射する
一方、被測定物の内部に入った超音波が裏面で裏面エコ
ーE2として反射し、これらの反射エコーElとE2の時間間
隔により被測定物の板厚を測定している。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 9, a dimension measuring device of this type of ultrasonic pulse echo method has a nozzle 2 attached to a tip of an ultrasonic probe (hereinafter, referred to as a probe) 1. Ultrasonic waves oscillated from the probe 1 with respect to the DUT 3 are propagated in a water column 4 jetted from the nozzle 2 so that the DUT 3
Incident on A part of the ultrasonic wave incident on the DUT 3 is reflected from the surface of the DUT as a surface echo El, while the ultrasonic wave entering the DUT is reflected as a back echo E2 on the back surface. The thickness of the object to be measured is measured by the time interval between the reflection echoes El and E2.
この種の測定装置に用いる水柱ノズル2としては、従
来、第10図および第11図に示す構造のものが提供されて
おり、いずれも、探触子1の先端に、探触子と同心状態
で円筒状のノズル・ハウジング5を取り付け、該ハウジ
ング5内に同心に内筒6を間隙をあけて取り付けてい
る。該内筒6の先端(第11図に示す従来例では内筒6と
連接したハウジング5の先端)を水出口7とすると共
に、ハウジング5の周壁に給水口8を設けている。該給
水口8から供給される水は、ハウジング5の内壁と内筒
6の外壁との間に形成される均圧室9を通って矢印で示
す如くオリフィス状のターンバック部10を通って探触子
1の表面をなめるように接触させた後に内筒6内を前方
に向かって流れ、水出口7から噴射するようにしてい
る。尚、第10図に示す従来例では均圧室9より探触子1
に向かう流路に整流板11を介設しており、また、第11図
に示す従来例では水出口7の部分に絞り7aを形成してい
る。As the water column nozzle 2 used in this type of measuring apparatus, those having the structure shown in FIGS. 10 and 11 have been conventionally provided. In each case, the tip of the probe 1 is concentric with the probe. The cylindrical nozzle housing 5 is attached by the above, and the inner cylinder 6 is attached concentrically inside the housing 5 with a gap. A tip of the inner cylinder 6 (the tip of the housing 5 connected to the inner cylinder 6 in the conventional example shown in FIG. 11) is used as a water outlet 7 and a water supply port 8 is provided on a peripheral wall of the housing 5. The water supplied from the water supply port 8 passes through an equalizing chamber 9 formed between the inner wall of the housing 5 and the outer wall of the inner cylinder 6 and passes through an orifice-shaped turnback portion 10 as shown by an arrow. After the surface of the touch element 1 is brought into contact with the lick, it flows forward in the inner cylinder 6 and is jetted from the water outlet 7. Incidentally, in the conventional example shown in FIG.
A flow straightening plate 11 is interposed in the flow path toward, and a restrictor 7a is formed in the portion of the water outlet 7 in the conventional example shown in FIG.
この種の水柱ノズルにおいては、上記第10図および第
11図に示すように、いずれの構造においても、給水口か
ら流入した水を一旦均圧室で圧力を均等にした後、探触
子側へ向かう流れを形成し、ついで、ターンバックさせ
て探触子の表面に当接させ、探触子の表面に付着してい
る気泡やゴミを除去した後、水出口より噴射する構成と
することが必要とされている。In this type of water column nozzle, FIG. 10 and FIG.
As shown in Fig. 11, in either structure, after the water flowing from the water supply port was once equalized in the pressure equalizing chamber, a flow toward the probe was formed, and then turned back to search. There is a need to have a configuration in which a jet is made to come out from a water outlet after being brought into contact with the surface of the probe to remove bubbles and dust adhering to the surface of the probe.
発明が解決しようとする課題 上記超音波パスル・エコー方式による寸法測定を行う
場合、ノズルより被測定材に対して噴射される水柱が、
円周方向に渡って圧力が均一で安定化していることが、
測定精度の点から必要なことであり、この圧力の均一化
を図るためには、水柱内に気泡が混入するのを確実に防
止する必要がある。しかしながら、上記した従来のノズ
ルにおいては、気泡の混入を確実に排除することができ
ない問題があった。Problems to be Solved by the Invention When performing the dimension measurement by the ultrasonic pulse echo method, a water column jetted from the nozzle to the material to be measured,
That the pressure is uniform and stable over the circumference,
This is necessary from the point of measurement accuracy, and in order to make the pressure uniform, it is necessary to surely prevent air bubbles from entering the water column. However, the above-mentioned conventional nozzle has a problem that air bubbles cannot be reliably removed.
更に、一般に、被測定材は所定のライン上にあると共
に、測定装置の探触子も所定位置に設置されており、よ
って、探触子と被測定材との間隔は、通常、一定距離に
規定されている(第9図中において間隔Wで示してい
る)。測定精度は、ノズル出口に近接した位置で水柱を
被測定材に当接させるよりは、距離をあけて安定した水
柱を被測定材に当接する程、測定精度の安定化および向
上を図ることが出来る。しかしながら、上記した従来の
ノズルでは、安定した水柱を得るために、所謂、助走距
離を長くすべくノズルの軸方向の寸法を長くしており、
よって、ノズルの水出口と被測定材との間に長い距離を
あけることが出来ない問題があった。例えば、探触子と
被測定材との間の距離が38mmに規定されている場合にお
いて、ノズル水出口と被測定材との距離は、上記従来の
ノズルでは5mmしかとることができなかった。また、被
測定材とノズル先端との間に、何等かの介在物の存在に
より、距離をあけることが要求される場合、ノズル自体
の軸方向の寸法を短かく、水柱は安定した状態で遠くへ
飛ばすことが好ましいが、上記した従来のノズルでは、
この要求を満たすことはできない。Furthermore, in general, the material to be measured is on a predetermined line, and the probe of the measuring device is also installed at a predetermined position. Therefore, the distance between the probe and the material to be measured is usually set to a fixed distance. It is specified (indicated by an interval W in FIG. 9). The measurement accuracy is more stable and improved as the water column comes into contact with the material to be measured at a greater distance than the water column contacts the material to be measured at a position close to the nozzle outlet. I can do it. However, in the above-mentioned conventional nozzle, in order to obtain a stable water column, the so-called so-called approach distance is increased, and the axial dimension of the nozzle is increased.
Therefore, there is a problem that a long distance cannot be provided between the water outlet of the nozzle and the material to be measured. For example, when the distance between the probe and the material to be measured is specified to be 38 mm, the distance between the nozzle water outlet and the material to be measured can be only 5 mm with the conventional nozzle. In addition, when it is required to keep a distance due to the presence of some kind of inclusion between the material to be measured and the tip of the nozzle, the axial dimension of the nozzle itself is short, and the water column is stable and far away. Although it is preferable to fly to the above, in the above-mentioned conventional nozzle,
This requirement cannot be met.
また、均圧室を探触子の外周に設けたものとして、実
開昭60−46065号公報、実開昭60−72562号公報及び実開
昭60−72563号公報が提案されているが、これらはいず
れも探触子外周に沿って流れる水流が、探触子前面の周
縁で渦を生じるため、長く、かつ安定した水柱を形成す
ることが困難であり、また、気泡が溜まりやすいという
問題があった。Further, as a pressure equalizing chamber provided on the outer periphery of the probe, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-46065, Japanese Utility Model Application No. 60-72562, and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-72563 have been proposed. In each of these cases, the water flow flowing along the outer periphery of the probe generates a vortex at the periphery of the front surface of the probe, so that it is difficult to form a long and stable water column, and there is a problem that air bubbles easily accumulate. was there.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、気泡の
巻き込みがなく、円周方向の圧力が均一で、安定した水
柱が、ねじれを発生させることなく得られると共に、該
安定した水柱を遠い距離まで飛ばすことが出来、しか
も、ノズル自体の軸方向の長さを短くすることが出来る
水柱ノズルを提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above problems, and has no entrainment of air bubbles, uniform pressure in the circumferential direction, a stable water column can be obtained without generating a twist, and the stable water column is far away. It is an object of the present invention to provide a water column nozzle that can fly to a distance and that can shorten the axial length of the nozzle itself.
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子
に装着して接触媒体として水柱を形成するノズルであっ
て、上記超音波探触子と同軸の筒状の仕切壁部で形成さ
れ、超音波探触子の前面に水柱を形成するノズル部と、
該ノズル部の外周に形成され、吸水口を設けた均圧室
と、該均圧室と上記ノズル部の超音波探触子前面側とを
連通し、超音波探触子およびノズル部と同軸に設けられ
た環状の導水部とを備え、上記導水部は、前記仕切壁部
の後端より外周方向に突出する突出部の後面を、超音波
探触子の前面より外側に延びる延出部の前面と僅かの隙
間をあけて平行に配置することによって形成するととも
に、上記超音波探触子の前面に導入される水流の方向
を、水柱の流出方向に対して直交ないし逆方向に傾斜さ
せたものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention relates to a nozzle which is mounted on an ultrasonic probe to form a water column as a contact medium, and has a cylinder coaxial with the ultrasonic probe. A nozzle part formed of a partition wall in a shape of a circle and forming a water column on the front surface of the ultrasonic probe,
A pressure equalizing chamber formed on the outer periphery of the nozzle portion and provided with a water suction port communicates with the pressure equalizing chamber and the ultrasonic probe front side of the nozzle portion, and is coaxial with the ultrasonic probe and the nozzle portion. An annular water guiding portion provided on the partition wall portion, the water guiding portion extending from a rear end of the partition wall portion in a circumferential direction to a rear surface of the protruding portion, and an extending portion extending outward from a front surface of the ultrasonic probe. And by arranging it in parallel with a slight gap with the front surface of the ultrasonic probe, the direction of the water flow introduced into the front surface of the ultrasonic probe is inclined in a direction orthogonal or opposite to the outflow direction of the water column. It is a thing.
上記水中ノズルは、互いに同軸に組み付けられる前部
材と後部材の二部材を備え、上記前部材が上記ノズル部
と導水部の前方壁部を備え、上記後部材が超音波探触子
保持部と導水部の後方壁部を備える構成とすることが好
ましい。The underwater nozzle includes two members, a front member and a rear member, which are assembled coaxially with each other, the front member includes a front wall portion of the nozzle portion and the water guiding portion, and the rear member includes an ultrasonic probe holding portion. It is preferable to provide a configuration including a rear wall portion of the water guide section.
作用 本発明は、均圧室とノズル部の超音波探触子前面側と
を連通し、超音波探触子及びノズル部と同軸に設けられ
た環状の導水部を設け、該導水部より探触子の前面周縁
に円周の全体から水柱の方向に直交ないし逆方向に傾斜
させて流れ込むようにしているため、探触子前面に渦を
生じることがなく、ノズル部分には円周方向において均
一な圧力の水流が得られ、ノズルの水出口から噴射され
る水流に長く安定した水柱を得ることが出来る。Action The present invention provides an annular water guide provided coaxially with the ultrasonic probe and the nozzle, communicating the pressure equalizing chamber with the front side of the ultrasonic probe of the nozzle, and detecting the water from the water guide. Since it is made to flow from the entire circumference to the front edge of the probe at an angle that is orthogonal or opposite to the direction of the water column, no vortex is generated on the front surface of the probe, and the nozzle portion is circumferentially A water stream having a uniform pressure can be obtained, and a long and stable water column can be obtained in the water stream injected from the water outlet of the nozzle.
また、均圧室の軸方向の長さを短くし、断面積を大き
くできるため、ノズル全体の形状が軸方向に短くなり、
ノズルの水出口と被測定材との間の距離を従来と比較し
て長く取ることができる。In addition, since the axial length of the pressure equalizing chamber can be shortened and the cross-sectional area can be increased, the overall shape of the nozzle becomes shorter in the axial direction,
The distance between the water outlet of the nozzle and the material to be measured can be made longer than in the past.
実施例 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明す
る。Examples Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples shown in the drawings.
第1図(A)(B)(C)に示す第1実施例におい
て、1は探触子、12はノズル上部金具、13はノズル下部
金具であり、ノズル上部金具12と下部金具13とを組み合
わせて探触子1に組み付ける水柱ノズルのハウジングを
構成している。In the first embodiment shown in FIGS. 1 (A), 1 (B) and 1 (C), 1 is a probe, 12 is a nozzle upper fitting, 13 is a nozzle lower fitting, and the nozzle upper fitting 12 and the lower fitting 13 are combined. A water column nozzle housing that is assembled to the probe 1 in combination is configured.
なお、第1図では、後述する水出口16が下方を向いて
いるため、12がノズル上部金具、13がノズル下部金具と
なるが、本実施例は天地逆向きの姿勢として水出口16を
上方側に向けて使用することができる。よって、「上
部」及び「下部」はあくまで説明のために使用したもの
であり、ノズル下部金具13は水柱の噴射方向(前方)の
部材(前方部材)を構成し、ノズル上部金具12は水柱の
噴射方向と反対方向(後方)の部材(後方部材)を構成
している。In FIG. 1, a water outlet 16 to be described later is directed downward, so that 12 is a nozzle upper bracket and 13 is a nozzle lower bracket. Can be used towards the side. Therefore, “upper” and “lower” are used for the purpose of explanation only, the nozzle lower bracket 13 constitutes a member (front member) in the jetting direction (front) of the water column, and the nozzle upper bracket 12 forms the member of the water column. It constitutes a member (rear member) in the direction (rear) opposite to the ejection direction.
上記ノズル上部金具12は、探触子1を外嵌する上下端
面開口の探触子取付用の円筒部12aと、該円筒部12aの下
端より外側下部に向けて傾斜した円錐部12bと、該円錐
部12bの外端より下方に向けて屈折した大径の均圧室形
成用の円筒部12cとを一体に形成した構造よりなる。上
記円錐部12bには給水口14を穿設しており、該給水口14
に給水用コネクタ15を連結している。該円錐部12bの傾
斜角度は、本実施例においては、α1=30°としてい
る。また、円筒部12cの外周面には螺嵌用のネジを形成
している。The nozzle upper fitting 12 includes a probe mounting cylindrical portion 12a having upper and lower end openings to which the probe 1 is fitted, a conical portion 12b inclined downward from the lower end of the cylindrical portion 12a toward the outside and lower, and It has a structure in which a large-diameter pressure equalizing chamber forming cylindrical portion 12c bent downward from the outer end of the conical portion 12b is integrally formed. The conical portion 12b has a water supply port 14 formed therein.
Is connected to a water supply connector 15. In this embodiment, the inclination angle of the conical portion 12b is α1 = 30 °. Further, a screw for screw fitting is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 12c.
一方、ノズル下部金具13は、ノズル上部金具12の円筒
部12cに外嵌する円筒部13aと、該円筒部13aの下端面を
閉鎖する底面部13bと、該底面部13bの中心部に形成した
水出口16の外周部より上方に突出させた大略円錐筒状の
仕切壁部13cを一体に形成した構造よりなる。上記仕切
壁部13cは、その中空部で水出口16に連通したノズル部1
7を形成している。該仕切壁部13cの形状は、外周方向へ
の突出部13dを有する形状で、詳しくは、底面部13bより
外側上方へ傾斜させた傾斜面13d−2、該傾斜面13d−2
の上端より内側上方へ傾斜させた傾斜面13d−1を有
し、本実施例においては、傾斜面13d−2の角度はα2
=60°、傾斜面13d−1の角度はノズル上部金具12の角
度α1と同一で角度α3=30°に設定している。また、
ノズル部17は水出口16に向かってテーパ状としており、
上端部ではφ10、下端出口部ではφ6に設定している。On the other hand, the nozzle lower bracket 13 is formed at the center of the cylindrical portion 13a that fits over the cylindrical portion 12c of the nozzle upper bracket 12, a bottom portion 13b that closes the lower end surface of the cylindrical portion 13a, and a center portion of the bottom portion 13b. It has a structure in which a substantially conical cylindrical partition wall portion 13c protruding upward from the outer peripheral portion of the water outlet 16 is integrally formed. The partition wall portion 13c has a nozzle portion 1 communicating with a water outlet 16 in a hollow portion thereof.
Forming 7 The shape of the partition wall portion 13c is a shape having a projecting portion 13d in the outer peripheral direction, and more specifically, an inclined surface 13d-2 inclined upward and outward from the bottom surface portion 13b, and the inclined surface 13d-2.
In this embodiment, the angle of the inclined surface 13d-2 is α2.
= 60 °, the angle of the inclined surface 13d-1 is the same as the angle α1 of the nozzle upper bracket 12, and the angle α3 is set to 30 °. Also,
The nozzle part 17 is tapered toward the water outlet 16,
The upper end is set to φ10, and the lower end is set to φ6.
上記ノズル上部金具12と下部金具13とは第1図(A)
に示すように、円筒部12cと13aとを螺合して組み付ける
と共に、上部金具12の円筒部12aを探触子1にOリング1
8および取付金具19を介して嵌合してノズル・ハウジン
グを形成して組み付けている。該組付状態において、ハ
ウジングの上端面軸心部に探触子1の端面が露出した状
態で配置され、該探触子端面と対向した位置にノズル部
17を介して水出口16が位置している。ノズル下部金具13
の仕切壁部13cの突出部13dの上部傾斜面13d−1は上部
金具12の円錐面12bと僅かな間隙をあけて平行に配置さ
れ、環状の導水部20を形成している。該導水部20の内周
部に連通するノズル部17の上端はハウジングの探触子1
の下端面に対向して開口している。また、上部金具12の
円錐面12b、円筒部12cと下部金具13の円筒部13a、底部1
3b、仕切壁部13cとにより囲まれた環状の均圧室21を形
成している。該均圧室21は図示のように下方が大断面積
で、上方の導水部20に向かって次第に小断面積となっ
て、上端外周部が上記導水部20と連通する形状であり、
全体としての形状は、従来のノズルの均圧室と比較して
軸方向の長さは短いが、横断面が大きい大容量の室を構
成している。FIG. 1 (A) shows the nozzle upper fitting 12 and the lower fitting 13.
As shown in the figure, the cylindrical portions 12c and 13a are screwed together and assembled, and the cylindrical portion 12a of the upper metal fitting 12 is attached to the probe 1 by an O-ring 1.
The nozzle housing is formed by fitting through the fitting 8 and the mounting bracket 19 and assembled. In the assembled state, the end face of the probe 1 is arranged so as to be exposed at the axial center of the upper end face of the housing, and the nozzle portion is located at a position facing the end face of the probe.
A water outlet 16 is located via 17. Nozzle lower bracket 13
The upper inclined surface 13d-1 of the protruding portion 13d of the partition wall portion 13c is arranged in parallel with the conical surface 12b of the upper fitting 12 with a slight gap therebetween, and forms an annular water guide portion 20. The upper end of the nozzle part 17 communicating with the inner peripheral part of the water guide part 20 is the probe 1 of the housing.
And is open facing the lower end surface of. In addition, the conical surface 12b and the cylindrical portion 12c of the upper fitting 12 and the cylindrical portion 13a and the bottom 1
3b, an annular pressure equalizing chamber 21 surrounded by the partition wall 13c is formed. The pressure equalizing chamber 21 has a large cross-sectional area at the bottom as shown in the drawing, and a gradually decreasing cross-sectional area toward the upper water-guiding section 20, and has an outer peripheral portion at the upper end communicating with the water-guiding section 20,
The overall shape is a large-capacity chamber that has a shorter axial length but a larger cross-section than a conventional pressure equalizing chamber of a nozzle.
本実施例においては、全体の寸法は、探触子1の下端
面から水出口16までの長さLは27.5mm、均圧室21の下端
部分の直径Wはφ68mmとしている。よって、探触子1か
ら被測定材3までの距離が37.5mmである場合、該ノズル
の水出口16から被測定材3までの距離を10mmに設定する
ことが出来る。また、導水部20の流路長さBは大きい
程、好ましいが、本実施例においては、10mmとしてい
る。ノズル部17の寸法は、前述したように、上端部でφ
10、下端出口部でφ6である。したがって、導水部20の
外周部(入口)の径は、内周部(出口)の径の2倍以上
としている。さらに、導水部20の隙間は、第1図(A)
に示すように、流路長さBの5分の1以下であることが
好ましい。In the present embodiment, the overall dimension is such that the length L from the lower end surface of the probe 1 to the water outlet 16 is 27.5 mm, and the diameter W of the lower end portion of the pressure equalizing chamber 21 is φ68 mm. Therefore, when the distance from the probe 1 to the workpiece 3 is 37.5 mm, the distance from the water outlet 16 of the nozzle to the workpiece 3 can be set to 10 mm. In addition, it is preferable that the flow path length B of the water guide section 20 is as large as possible, but in the present embodiment, it is set to 10 mm. As described above, the size of the nozzle portion 17 is φ at the upper end portion.
10, φ6 at exit at lower end. Therefore, the diameter of the outer peripheral portion (inlet) of the water guide section 20 is set to be twice or more the diameter of the inner peripheral portion (outlet). Further, the gap between the water guide sections 20 is shown in FIG.
As shown in (1), it is preferable that the length is not more than one fifth of the flow path length B.
次に、上記ノズルの作用を説明すると、上部金具12の
円錐部12bに設けられた給水口14より供給される水は、
第1図(A)において矢印で示すように、均圧室21内に
下方に向かって流入する。かつ、該均圧室21内では、特
に、中央の仕切壁部13cが下端側に向かって均圧室の容
積を拡大するように傾斜しているために、均圧室21内に
流入した水は均圧室21の底面側に溜まるように流れ込
む。該均圧室21内に水が完全に充填された後に、水は上
部のオリフィス状の導水部20に導かれ、ついで、ノズル
部17を通って水出口16より噴射される。この噴射量に見
合った量が給水口14より供給され、よって、均圧室21内
には常時、水が完全に充填された状態となっている。Next, the operation of the nozzle will be described.Water supplied from a water supply port 14 provided in the conical portion 12b of the upper fitting 12 is
As shown by an arrow in FIG. 1 (A), the gas flows downward into the pressure equalizing chamber 21. Further, in the pressure equalizing chamber 21, the water flowing into the pressure equalizing chamber 21 is particularly large because the central partition wall portion 13c is inclined so as to increase the volume of the pressure equalizing chamber toward the lower end side. Flows into the pressure equalizing chamber 21 so as to collect on the bottom side. After the pressure equalizing chamber 21 is completely filled with water, the water is guided to an upper orifice-like water guide section 20 and then jetted from a water outlet 16 through a nozzle section 17. An amount commensurate with the injection amount is supplied from the water supply port 14, so that the pressure equalizing chamber 21 is always in a state of being completely filled with water.
上記したノズルにおいては、横断面積が大きい均圧室
21内で、流入する水の円周方向の圧力はほぼ均一になる
と共に、該均圧室21よりノズル部17に向かう途中で、環
状で、かつ、比較的流路が長い小さい隙間の導水部20を
通ることにより、さらに、水の円周方向の圧力は均一と
なる。よって、ノズル部17には円周方向に均一な圧力で
水が流れ込み、水出口16より被測定材3に向かって噴射
される水柱を、円周方向が均一な圧力で、長く安定した
水柱とすることが出来る。かつ、上記したように、円周
方向の圧力が均一となっていると共に、均圧室21内には
常時水を充填しているために、気泡は発生しにくく、気
泡の巻き込みを防止することが出来る。In the above-mentioned nozzle, the equalizing chamber with a large cross-sectional area
In the inside 21, the pressure in the circumferential direction of the inflowing water becomes substantially uniform, and the water guide section having a small gap that is annular and has a relatively long flow path on the way from the equalizing chamber 21 to the nozzle section 17. By passing through 20, furthermore, the circumferential pressure of the water becomes uniform. Therefore, water flows into the nozzle portion 17 at a uniform pressure in the circumferential direction, and a water column sprayed from the water outlet 16 toward the material 3 to be measured is formed into a long and stable water column at a uniform circumferential pressure. You can do it. In addition, as described above, since the pressure in the circumferential direction is uniform and the pressure equalizing chamber 21 is always filled with water, bubbles are hardly generated, and the entrapment of bubbles is prevented. Can be done.
このように、安定した水柱を長く形成できるため、ノ
ズルの水出口16より被測定材3までの距離を、従来のノ
ズルと比較して倍の長さにした場合にも、精度の良い測
定結果を得ることが出来る。As described above, since a stable water column can be formed long, even when the distance from the water outlet 16 of the nozzle to the material 3 to be measured is twice as long as that of the conventional nozzle, the measurement result with high accuracy can be obtained. Can be obtained.
第2図、第3図および第4図は、上記本発明に係わる
ノズルの実験データを示すものである。尚、本発明のノ
ズルは前記第1図に示す実施例を用い、流体は、比重量
が998.2kg/m3、動粘性係数が1.010×10-6m3/S、流入速
度が0.7m/Sを用いている。2, 3 and 4 show experimental data of the nozzle according to the present invention. The nozzle of the present invention uses the embodiment shown in FIG. 1, and the fluid has a specific weight of 998.2 kg / m 3 , a kinematic viscosity coefficient of 1.010 × 10 −6 m 3 / S, and an inflow velocity of 0.7 m / m. S is used.
第2図(A)(B)は上記本発明のノズルを用いた場
合と、前記第10図に示す従来のノズルを用いた場合の比
較データを示すものである。FIGS. 2A and 2B show comparison data between the case where the nozzle of the present invention is used and the case where the conventional nozzle shown in FIG. 10 is used.
本実験では、水出口から被測定材までの距離を15mmと
し、その反射エコーの高さのゆらぎを調べた。第2図
(A)は本発明の上記ノズルを用いた場合で、ゆらぎは
4.5〜5.2Vの範囲で、ひげ状のノイズは殆ど発生してい
ない。一方、第2図(B)は従来のノズルを用いた場合
で、ゆらぎは4〜6Vの範囲と大きく、また、ひげ状のノ
イズも多数発生している。In this experiment, the distance from the water outlet to the material to be measured was 15 mm, and the fluctuation of the height of the reflected echo was examined. FIG. 2 (A) shows the case where the above-mentioned nozzle of the present invention is used, and the fluctuation is
In the range of 4.5 to 5.2 V, almost no whisker-like noise is generated. On the other hand, FIG. 2 (B) shows a case where a conventional nozzle is used. The fluctuation is large in the range of 4 to 6 V, and many whisker-like noises are generated.
第3図および第4図は、本発明に係わる上記ノズル内
における水流のベクトル図を計算機にシミュレーション
させて描いた図である。第3図はノズル各部の横断面に
おける水流のベクトルを示し、第3図(A)は導水部20
とノズル部17の上端部(探触子1に対向する部分で、水
出口16より27.5mm上方)、第3図(B)はノズル中間部
(水出口より13.75mm上方)、第3図(C)は水出口近
傍部分(水出口より5.5m上方)における横断面図であ
る。FIGS. 3 and 4 are diagrams in which a computer simulates a vector diagram of the water flow in the nozzle according to the present invention. FIG. 3 shows the vector of the water flow in the cross section of each part of the nozzle, and FIG.
And the upper end of the nozzle portion 17 (a portion facing the probe 1 and 27.5 mm above the water outlet 16), FIG. 3 (B) is a middle portion of the nozzle (13.75 mm above the water outlet), FIG. C) is a cross-sectional view of a portion near the water outlet (5.5 m above the water outlet).
尚、各横断図は0〜180°の半側部を示しており、10
度毎に水流ベクトルを現しているが、図中、給水口に対
応する左端部では6°毎に細分化して現している。点あ
るいは線は流速を示し、線の長さに応じて流速が増し、
また、線に付記している矢印は流れ方向を示している。Each cross section shows the half side of 0 to 180 °, and 10
Although the water flow vector is expressed every degree, in the figure, at the left end corresponding to the water supply port, the water flow vector is subdivided every 6 °. Points or lines indicate the flow velocity, the flow velocity increases according to the length of the line,
The arrows attached to the lines indicate the flow direction.
第3図(A)−I及び、その一部拡大図である第3図
(A)−IIに示すように、ノズル部17の上端部では水流
のベクトルが円周方向の全体で均一で滑らかになり、か
つ、方向もノズル部17の中心に向かっている。また、第
3図(C)すなわち水出口16より5.5mm上方の均圧室に
おける流速分布は給水口14からの流込みの影響を受けて
円周方向成分が残っている。しかし(C)より8.25mm上
方の均圧室における流速分布すなわち第3図(B)では
かなり均圧され、円周方向成分は相当に小さくなってい
る。そしてノズル上部における流速分布は第3図(A)
に示す如く全て中心を向いており、回転の原因となる円
周方向成分は殆んどなくなっている。As shown in FIG. 3 (A) -I and a partially enlarged view of FIG. 3 (A) -II, the water flow vector at the upper end of the nozzle portion 17 is uniform and smooth throughout the circumferential direction. And the direction is also toward the center of the nozzle portion 17. In FIG. 3 (C), that is, the flow velocity distribution in the equalizing chamber 5.5 mm above the water outlet 16 is affected by the inflow from the water supply port 14, and a circumferential component remains. However, in the pressure distribution in the pressure equalizing chamber 8.25 mm above (C), that is, in FIG. 3 (B), the pressure is considerably equalized, and the circumferential component is considerably small. Fig. 3 (A)
As shown in the figure, all are directed to the center, and there is almost no circumferential component causing rotation.
第4図はノズルの縦断面のシミュレーションであり、
均圧室21内の全体に渡って水が均圧状態にあることが実
証されている。FIG. 4 is a simulation of a longitudinal section of the nozzle,
It has been proved that the water is in a pressure equalized state throughout the pressure equalizing chamber 21.
本発明は、第1図に示す構造に限定されず、第5図か
ら第8図に示す構造とすることも出来る。該第5図から
第8図に示す変形例は、いずれも、ノズル上部金具12′
とノズル下部金具13′とで、軸方向長さより直径が大き
い円筒形状のノズル・ハウジングを形成している。The present invention is not limited to the structure shown in FIG. 1, but may be a structure shown in FIGS. The modified examples shown in FIG. 5 to FIG.
And the nozzle lower bracket 13 'form a cylindrical nozzle housing having a diameter larger than the axial length.
まず、第5図に示す変形例は、ノズル下部金具13′の
仕切壁部30の形状を図示のように変形しており、底面部
13b′の中央水出口16′より突出する部分31を円筒形状
とすると共に、その上端部に外方に大きく突出した傾斜
突出部32を設けている。該突出部32の上面32aは対向す
る上部金具12′の傾斜面33と平行として、距離Bが長い
導水部20′を構成すると共に、該突出部32の下方に大き
い容積の均圧室21′を形成している。尚、突出部32の上
面32aを傾斜させているのは、気泡を抜き易くするため
であり、また、該突出部32の下面32bを傾斜させている
のは、気泡を抜き易くすると共に、音響レンズの曲面に
近いものとすることにより、滑らかな流線を得るように
し、かつ、音響レンズ面に気泡を付着させないためであ
る。また、上記均圧室21′の外壁に間隔をあけて2〜3
ケ所に給水口15′を設けている。複数個の給水口を間隔
をあけて設けると、給水口での乱れが全体に及ぼす影響
を減少することが出来る。First, in the modification shown in FIG. 5, the shape of the partition wall 30 of the nozzle lower bracket 13 'is modified as shown in FIG.
A portion 31b 'protruding from the central water outlet 16' is formed in a cylindrical shape, and an inclined protruding portion 32 protruding largely outward is provided at an upper end thereof. The upper surface 32a of the projecting portion 32 is parallel to the inclined surface 33 of the upper metal fitting 12 'to form a water guiding portion 20' having a long distance B, and a large capacity equalizing chamber 21 'below the projecting portion 32. Is formed. The inclination of the upper surface 32a of the protrusion 32 is for facilitating the removal of air bubbles, and the inclination of the lower surface 32b of the protrusion 32 is for facilitating the removal of air bubbles and acoustic noise. The reason for this is that by making the shape close to the curved surface of the lens, a smooth streamline is obtained and no air bubbles adhere to the acoustic lens surface. Further, a space is provided on the outer wall of the
A water inlet 15 'is provided at each location. Providing a plurality of water inlets at intervals can reduce the influence of disturbance at the water inlets on the whole.
第6図に示す変形例は、第5図に示す変形例の突出部
32を傾斜させずに、軸線に対して直交する方向に突出さ
せている。該構造とすると加工が簡単で安価に製造する
ことが出来る利点を有する。The modification shown in FIG. 6 is a projection of the modification shown in FIG.
32 is not inclined, but protrudes in a direction perpendicular to the axis. With this structure, there is an advantage that processing can be performed easily and inexpensively.
第7図に示す変形例は、水出口16′を上向きとして、
上方へ水柱を形成する場合に好適に用いることが出来る
ものである。即ち、ノズル下部金具13′の底面部13b′
より、図示のように中央の水出口16′を中心として山形
状に傾斜させて上方へ突出して仕切壁部40を形成してい
る。該仕切壁部40の中心軸穴部をノズル部17′とし、該
ノズル部17′は水出口に向かってテーパを持たせて絞っ
ている。一方、ノズル上部金具12′には、上記仕切壁部
40の傾斜面40aと対向する平行な傾斜突出部41を形成し
ており、該傾斜部41と傾斜面40aとの間に導水部20′を
形成すると共に、傾斜突出部41により導水部20′と仕切
られた上部側に均圧室21′を形成している。In the modification shown in FIG. 7, the water outlet 16 'is directed upward,
It can be suitably used when forming a water column upward. That is, the bottom portion 13b 'of the nozzle lower bracket 13'
Further, as shown in the figure, the partition wall portion 40 is formed so as to incline in a mountain shape with the center water outlet 16 'as a center and protrude upward. The central shaft hole of the partition wall portion 40 is a nozzle portion 17 ', and the nozzle portion 17' is tapered and tapered toward the water outlet. On the other hand, the above-mentioned partition wall
40, a parallel inclined projection 41 facing the inclined surface 40a is formed, a water guide 20 'is formed between the inclined portion 41 and the inclined surface 40a, and the water guide 20' is formed by the inclined projection 41. The pressure equalizing chamber 21 'is formed on the upper side which is partitioned.
第8図も上方へ水柱を形成する時に、気泡が抜け易く
好適に使用される変形例であり、第7図に示す傾斜突出
部41を変形して、図示のように下側部は傾斜すると共に
上部側は水平方向に突出した仕切壁部50を設け、該仕切
壁部50の外端縁より上方へ突出した導水部形成部51を取
り付けている。上記構成とすることにより、均圧室21′
よりノズル部17′に連通する導水部20′の長さを非常に
長くしている。FIG. 8 is also a modified example in which bubbles are easily removed when a water column is formed upward, and is preferably used. The inclined protruding portion 41 shown in FIG. 7 is modified so that the lower side is inclined as shown. At the same time, a partition wall part 50 protruding in the horizontal direction is provided on the upper side, and a water guide part forming part 51 protruding upward from an outer edge of the partition wall part 50 is attached. With the above configuration, the pressure equalizing chamber 21 ′
The length of the water guide section 20 'communicating with the nozzle section 17' is greatly increased.
発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明に係わる水柱
ノズルによれば、横断面積の大きい均圧室内において、
給水口から供給される水の流れが周方向においてほぼ均
圧化されると共に、該均圧室からノズル部に導水部を通
して流入され、該導水部を環状の形状で、かつ、オリフ
ィスを形成するように小さい隙間で、かつ、流路を長く
している為、ノズル部に円周方向の全体より、周方向に
均一な圧力状態で流れ込ませることが出来る。よって、
ノズル部において、円周方向の圧力の均一化が図られ、
水出口から噴射する水柱を安定した状態で、かつ、遠く
まで飛ばすことが可能となる。Effect of the Invention As is clear from the above description, according to the water column nozzle of the present invention, in a pressure equalizing chamber having a large cross-sectional area,
The flow of the water supplied from the water supply port is substantially equalized in the circumferential direction, and the water is supplied from the equalizing chamber to the nozzle portion through the water guiding portion, and the water guiding portion has an annular shape and forms an orifice. Since the gap is so small and the flow path is long, it is possible to flow into the nozzle portion at a uniform pressure in the circumferential direction from the entire circumferential direction. Therefore,
In the nozzle section, uniform pressure in the circumferential direction is achieved,
It is possible to fly the water column jetted from the water outlet in a stable state and far away.
また、本発明のノズルは、横断面積を大きく、軸方向
の長さを短くして、ノズルの水出口から被測定材までの
長さを従来と比較して長くすることが出来、上記した安
定した水柱を成形出来ることと合わせて、反射エコーの
精度を向上させることが出来る等の利点も有するもので
ある。In addition, the nozzle of the present invention has a large cross-sectional area, a short axial length, and a longer length from the nozzle water outlet to the material to be measured as compared with the conventional nozzle. In addition to the ability to form a water column, it also has advantages such as improvement in the accuracy of the reflected echo.
第1図(A)は本発明に係わるノズルの実施例を示す垂
直断面図、第1図(B)はノズル上部金具の断面図、第
1図(C)はノズル下部金具の断面図、第2図(A)お
よび第2図(B)は本発明の第1図に示すノズルと従来
のノズルとの実験データを比較する線図、第3図(A)
−I、第3図(A)−II、第3図(B)、第3図(C)
は本発明の第1図に示すノズル部の各横断面に於ける水
流のベクトル図を計算機にシュミレーションさせて描い
た図面、第4図は本発明の第1図に示すノズルの縦断面
に於ける第3図と同様な図面、第5図、第6図、第7図
および第8図は本発明の変位例を示す一部断面図、第9
図は本発明に係わるノズルの使用例を示すための超音波
パルス・エコー方式の測定装置を示す図面、第10図およ
び第11図は従来のノズルを示す断面図である。 1……探触子、12……ノズル上部金具、12a……探触子
取付用円筒部、12b……円錐部、12c……ノズル下部金具
取付用円筒部、13……ノズル下部金具、13a……円筒
部、13b……底面部、13c……仕切壁部、14……給水口、
16……水出口、.17……ノズル部、20……導水部、21…
…均圧室。1 (A) is a vertical sectional view showing an embodiment of a nozzle according to the present invention, FIG. 1 (B) is a sectional view of a nozzle upper fitting, FIG. 1 (C) is a sectional view of a nozzle lower fitting, 2 (A) and 2 (B) are diagrams comparing experimental data between the nozzle shown in FIG. 1 of the present invention and a conventional nozzle, and FIG. 3 (A).
-I, Fig. 3 (A) -II, Fig. 3 (B), Fig. 3 (C)
FIG. 4 is a drawing in which a computer simulates a vector diagram of a water flow in each cross section of the nozzle portion shown in FIG. 1 of the present invention, and FIG. 4 is a vertical sectional view of the nozzle shown in FIG. 1 of the present invention. 5, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 7, and FIG. 8 are partial cross-sectional views showing a displacement example of the present invention, and FIG.
FIG. 1 is a drawing showing an ultrasonic pulse-echo type measuring device for showing an example of use of a nozzle according to the present invention, and FIGS. 10 and 11 are sectional views showing a conventional nozzle. 1… Probe, 12… Nozzle upper fitting, 12 a …… Probe cylindrical part, 12 b… Conical part, 12 c… Nozzle lower fitting cylindrical part, 13… Nozzle lower fitting, 13 a …… Cylindrical part, 13b …… Bottom part, 13c …… Partition wall part, 14 …… Water inlet,
16 ... water outlet, .17 ... nozzle, 20 ... water guide, 21 ...
... Equalizing chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭46−22559(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 17/00 - 17/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference Jikken 46-22559 (JP, Y2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 17/00-17/04
Claims (2)
柱を形成するノズルであって、 上記超音波探触子と同軸の筒状の仕切壁部で形成され、
超音波探触子の前面に水柱を形成するノズル部と、 該ノズル部の外周に形成され、吸水口を設けた均圧室
と、 該均圧室と上記ノズル部の超音波探触子前面側とを連通
し、超音波探触子およびノズル部と同軸に設けられた環
状の導水部とを備え、 上記導水部は、前記仕切壁部の後端より外周方向に突出
する突出部の後面を、超音波探触子の前面より外側に延
びる延出部の前面と僅かの隙間をあけて平行に配置する
ことによって形成するとともに、 上記超音波探触子の前面に導入される水流の方向を、水
柱の流出方向に対して直交ないし逆方向に傾斜させてい
ることを特徴とする水柱ノズル。1. A nozzle mounted on an ultrasonic probe to form a water column as a contact medium, the nozzle being formed by a cylindrical partition wall coaxial with the ultrasonic probe,
A nozzle portion that forms a water column on the front surface of the ultrasonic probe, a pressure equalizing chamber formed on the outer periphery of the nozzle portion and provided with a water suction port, and an ultrasonic probe front surface of the pressure equalizing chamber and the nozzle portion An annular water guiding portion provided coaxially with the ultrasonic probe and the nozzle portion, wherein the water guiding portion is a rear surface of a projecting portion that projects outward from a rear end of the partition wall portion. Are formed by arranging them in parallel with the front surface of the extension part extending outside the front surface of the ultrasonic probe with a slight gap, and the direction of the water flow introduced into the front surface of the ultrasonic probe. Is inclined in the direction orthogonal or opposite to the outflow direction of the water column.
材の二部材を備え、上記前部材が上記ノズル部と導水部
の前方壁部を備え、上記後部材が超音波探触子保持部と
導水部の後方壁部を備えることを特徴とする請求項1記
載の水柱ノズル。2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a front member and a rear member which are assembled coaxially with each other, wherein the front member includes the nozzle portion and a front wall portion of the water guide portion, and the rear member includes an ultrasonic probe holding portion. The water column nozzle according to claim 1, further comprising a rear wall portion of the water guiding section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058195A JP2880520B2 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Water column nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058195A JP2880520B2 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Water column nozzle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02236408A JPH02236408A (en) | 1990-09-19 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023075144A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | (주)피아이이 | Ultrasonic waterfall type inspection device |
WO2023075145A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | (주)피아이이 | Flow path length-variable ultrasonic waterfall-type inspection device |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1058195A patent/JP2880520B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023075144A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | (주)피아이이 | Ultrasonic waterfall type inspection device |
WO2023075145A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | (주)피아이이 | Flow path length-variable ultrasonic waterfall-type inspection device |
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JPH02236408A (en) | 1990-09-19 |
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