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l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l_ US005169065AUnlted States Patent [ 1 9 ] [ 1 1 ] P a t e n t N u m b e r : 5 , 1 6 9 , 0 6 5

B l o c h [ 4 5 ] D a t e o f P a t e n t : D e c . 8 , 1 9 9 2[ 5 4 ] METHODAND APPARATUS FOR WATER 4 , 1 1 9 , 2 7 6 1 0 / 1 9 7 8 Nelson . . . . 2 3 9 / 5 9 0 . 3

JET CUTHNG INCLUDING IMPROVED 4 , 5 0 1 , 5 0 1 2/1985 Edwards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 / 4 2NOZZLE P r i m a r y ExaminerAndres Kashnikow[ 7 5 ] I n v e n t o r ; C h r i s t o p h e r J _ B l o c h , K i n g w o o d , A s s i s t a n t E x a m i n e r C h r i s t o p h e r G . T r a i n o rTex A t t o r n e y , A g e n t , o r Firm-Gu nn, Lee i l l e r

[ 7 3 ] A s s i g n e e : N a y l o r I n d u s t r i a l S e r v i c e s , H o u s t o n , [ 5 7 ] ABSTRACTT e x ' The p r e s e n t d i s c l o s u r e i s a n o z z l e which s c o m p r i s e d o f

[ 2 1 ] APPL NO; 5 3 9 , 0 7 9 a n i n l e t , a n o u t l e t , a n d a n e l o n g a t e c y l i n d r i c a l h o u s i n gc l o s e d by h e a d s o r c o v e r s . W i t h i n t h e h o u s i n g t h e r e i s[ 2 2 ] F i l e d : J u n ' 1 5 , 1 9 9 0 a n e l o n g a t e chamber m e a n s . M u l t i p l e p l a t e s e x t e n d

[ 5 1 ] I n t . C l . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B05B 1/02 ansvcfsely a c r o s s t h e Chamber 1 9 3 1 1 5 and are?rmed[ 5 2 ] US. c 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 9 / 1 1 ; 239/5903; with a number of l w l e s t o provide an adequate c r o s s2 3 9 / 5 9 Q 5 s e c t i o n a l a r e a f o r a water ?ow r ?uid flow through t h e[ 5 8 ] F i e l d o f Search . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 9 / 5 9 0 , 5 9 0 . 3 , 5 9 0 . 5 , chamber- There i s an a d d i ti o n a l t r a n s v e r s e p l a t e with

2 3 9 / 4 6 1 , 4 6 2 , 1 1 , 5 4 5 , 5 4 3 , 5 4 4 , 4 3 3 h o l e s t h e r e i n . A number o f ? e x i b l e b e n d a b l e n y l o ns t r i n g s a r e p o s i t i o n e d s o t h a t t h e s t r i n g s h a v e e n d s , a n d[ 5 6 ] R e f e r e n c e s cued t h e s t r i n g s a r e p o s i t i o n e d s o t h a t t h e e n d s a r e d i r e c t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS t o w a r d t h e o u t l e t F l u i d ?ow s i m p r o v e d by r e d u c t i o n4 0 , 8 4 7 1 2 / 1 8 6 3 Ma cy e t a l _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 9 / 4 6 1 from highly t u r b u l e n t ?wm amina ?w s t r i n g 6

2 054 964 9 1936 Barker . . . . . . . . . r r .. 239 46l ow2 , . 3 2 l , 0 l 7 6/1943 De L a C a l l e 239/590.33 , 7 9 9 , 4 4 1 3 / 1 9 7 4 Delmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239/590 1 4 Claims, 1 Dr aw ing Sheet

PUMP 2

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5 , 1 6 9 , 0 6 51METHOD AND APPARATUSFORWATER JETCUTTING INCLUDING IMPROVED NOZZLEBACKGROUNDOFTHE DISCLOSURE

The p r e s e n t d i s c lo s u r e i s d i r e c t e d t o a n improvedw a t e r b l a s t i n g s y s t e m , and i n p a r t i c u l a r a w a t e r b l a s tsystem c a p a b l e o f p r o v i d i n g more narrow o r f o c u s e ds t r e a m s of water i n a water b l a s t a p p a r a t u s . This i sa c c o m p l i s h e d w i t h a n i m p r o v e d n o z z l e c o n s t r u c t i o n .The p r e s e n t d i s c l o s u r e i s d i r e c t e d t o a n improved waterb l a s t i n g s y s t e m , a n d i n p a r t i c u a l r a w a t e r b l a s t s y s t e mc a p a b l e o f providing a more narrow c o h e s i v e stream ofwater i n a water b l a s t j e t . T h i s i s accomplished w i t h ac o m b i n a t i o n o f i m p r o v e d c o n s t r u c t i o n s i n c l u d i n g ap r e - n o z z le a s s e m b l y , t h e n o z z l e o r i ? c e a n d a p o s t - n o zz l e a s s e m b l y . These a n d m an y o t h e r f e a t u r e s w i l l b e s e tf o r t h i n t h e c o n t e x t o f t h e water b l a s t s y s t e m d e s c r i b e db e l o w .Water b l a s t i n g c a n b e u s e d f o r s u r f a c e c l e a n i n g , o rp r o d u c t c u t t i n g . S u r f a c e c l e a n i n g i s e x e m p l i ? e d b y t h ep r o b l e m o f r e m o v i n g a c c u m u l a t e d s l a g c o l l e c t e d on t h ew a l l o f a f u r n a c e . I n t h i s r e p r e s e n t a t i v e p r o b l e m , a c o a ti n g o f f u r n a c e g e n e r a t e d d e b r i s s u c h a s ?y s h , c i n d e r s ,s i l i c a , p e r h a p s w i t h m e t a l c o n s t i t u e n t s , w i l l c o l l e c t ont h e w a l l s o f t h e f u r n a c e . S i m i l a r a c c u m u l a t i o n s can beo b s e r v e d i n p r a c t i c a l l y a n y p r o c e s s i n g s y s t e m wheret h e m a t e r i a l s u n d e r g o p r o c e s s i n g con?ned i n a f u r n a c e ,r e a c t i o n v e s s e l , tower and t h e l i k e . The a c c u m u l a t i o n o fm a t e r i a l i n e v i t a b l y r e d u c e s t h e e f ? c i e n c y . To r e s t o r et h e f u r n a c e o r o t h e r equipment t o an o r i g i n a l , l i k e newc o n d i t i o n , t h e s u r f a c e must be c l e a n e d , and i n s o m ei n s t a n c e s , t h i s r e q u i r e s r e m o v a l o f m a t e r i a l s which a r ea l m o s t a s h a r d a s t h e s u p p o r t i n g s u r f a c e , r e f e r r i n g t o t h ef u r n a c e , p r e s s u r e v e s s e l o r tower which i s c o a t e d witht h e u n d e s i r a b l e m a t e r i a l .There i s a s i m i l a r removal problem which i n v o l v e swater b l a s t i n g t o remove a s u r f a c e c o a t i n g . For i ns t a n c e , a s u r f a c e might be c o a t e d w i t h p a i n t , v e n e e r ,c e r a m i c , r e f r a c t o r y o r t h e l i k e , a l l i n t e n t i o n a l l y p l a c e dt h e r e o n . U l t i m a t e l y , t h e s u r f a c e r e q u i r e s r e f u r b i s h i n g o r

5

1 5

3 5

r e ? n i s h i n g and t o accomplish t h a t r e p l a c e m e n t , t h es u r f a c e must b e c l e a n e d u n t i l c l e a n m e t a l s h o w s , t h a t i st h e c o a t i n g must b e c o m p l e t e l y removed t o uncover t h es u p p o r t i n g s t r u c t u r a l m e m b e r .Another c o m m o n a p p l i c a t i o n o f w a t e r b l a s t i n g i s t h ep a r t i a l remova l and/or d e m o l i t i o n o f c o n c r e t e o r o t h e rc o m p o s i t e m a t e r i a l s f r o m r o a d w a y , p a r k i n g s t r u c t u r e s ,a n d / o r r u n w a y s , d a m s , l o c k s , b u i l d i n g s a n d o t h e r s i m il a r c o n c r e t e s t r u c t u r e s . A e p r e s e n t a t i v e e x a m p l e o f t h i sp r o b l e m i s t h e r e q u i r e m e n t t o remove weak a n d s p a l l i n gc o n c r e t e f r o m p i e r s s u p p o r t i n g a n e l e v a t e d r o a d w a y .The c o n c r e t e o f t h e s u r f a c e o f t h e p i e r s w i l l d e t e r i o r a t edue t o s a l t i n d u c e d c o r r o s i o n o f t h e r e i n f o r c i n g r e b a r .To r e p a i r t h e p i e r s , i t i s n e c e s s a r y t o remove weak enedc o n c r e t e from above t h e corroded r e b a r . I t i s a l s o d e s i ra b l e t o remove a d d i t i o n a l concrete from behind t h er e b a r t o p r o v i d e newly a p p l i e d c o n c r e t e w i t h ?rm a nc h o r i n g t o t h e e x i s t i n g s t r u c t u r e . At t h e same t i m e , i t i sd e s i r a b l e t o remove a l l r u s t and c o r r o s i o n from t h er e b a r s u r f a c e s . Water l a s t i n g i s s o m e t i m e s u s e d f o r t h i st a s k . I n o t h e r c i r c u m s t a n c e s , i t m a y become n e c e s s a r yt o r e m o v e concrete, stone or other hard material surf a c e s f o r t h e p u r p o s e s o f d e m o l i t i o n , removal o r modi?c a t i o n . High p r e s s u r e w a t e r b l a s t i n g h a s a p p l i c a t i o n t os u c h r e q u i r e m e n t s . I t h a s b e e n d i s c o v e r e d t h a t t y p i c a lr o a d s u r f a c e s e x p o s e d t o s a l t f o r d e i c i n g h a v e a n a g i n gp r o b l e m which i s b e s t h a n d l e d b y r e m o v a l o f t h e t o p

45

6 5

2few c e n t i m e t e r s o f r o a d w a y . For i n s t a n c e , i n n o r t h e r nr e g i o n s , r o c k s a l t i s u s e d t o m e l t i c e which a c c u m u l a t e so n r o a d w a y s , b r i d g e s , runways f o r a i r c r a f t , and t h e l i k e .S m a l l ? s s u r e s i n t h e c o n c r e t e become s a t u r a t e d w i t h t h es a l t which u l t i m a t e l y a t t a c k s t h e i n t e g r i t y o f t h e s t r u ct u r e , t h e r e b y r e q u i r i n g p e r i o d i c r e p l a c e m e n t . I n a r u nway w h i c h i s p e r h a p s ? f t y c e n t i m e t e r s t h i c k , i t i s n o tuncommon t o remove t h e top t e n centimeters of t h es u r f a c e . I n d e e d , a d e s i r a b l e t e c h n i q u e i s t o remove t h et o p p o r t i o n a n d e x p o s e t h e u n d e r l y i n g r e b a r s . T y p ic a l l y , t h e s a l t w a t e r p e n e t r a t i o n i n t o t h e ? s s u r e s w i l lu l t i m a t e l y a t t a c k t h e r e b a r s , f o r m i n g a r u s t c o a t i n gt h e r e o n and r e s u l t i n g i n s e v e r e damage t o t h e c o n c r e t es t r u c t u r e . A o s s o f s t r e n g t h m a y a l s o b e n o t e d b e c a u s et h e r e b a r s a r e m a t e r i a l ly weakened. New cement i spoured over t h e s u r f a c e t o r e s t o r e t h e t h i c k n e s s t o t h ei n i t i a l o r d e s i r e d t h i ck n e s s where t h e newly p o u r e dcement becomes a n i n t e g r a l p a r t o f t h e s t r u c t u r e . Bondi n g between t h e new and o l d c o n c r e t e i s i m p o r t a n t , andb o n d i n g w i t h t h e r e b a r s i s l i k e w i s e i m p o r t a n t . I n t h i sp r o c e d u r e , i t i s n e c e s s a r y t o remove t h e t o p l a y e r o f t h ec o n c r e t e , e x p o s e a n i n t e r f a c e which i s i r r e g u l a r ands u i t a b l e f o r a d h e r e n c e , c l e an t h e r u s t o r o t h e r m a t e r i a l sfrom t h e r e b a r s t o e x p o s e them t o b r i g h t m e t a l , ands u b s e q u e n t l y t o pour t h e new cement i n p l a c e .

I n t h e r e p r e s e n t a t iv e c a s e s d e s c r i b e d abov e and o t he r s too n u m er o u s t o mention, c u r r e n t water b l a s t i n gt e c h n i q u e s s u f f e r f r o m s e v e r a l drawbacks s u c h a s ( 1 )p o o r m e c h a n i c a l e f ? c i e n c y ; ( 2 ) r e l a t i v e l y s h o r t e f f e ct i v e d i s t a n c e f r o m v t h e n o z z l e ; ( 3 ) i n a b i l i t y t o c u t o rremove f o u l a n t s , c o a t i n g s , e t c . a t r e a s o n a b l e p r e s s u r e s ,a n d ; ( 4 ) s l o w work r a t e s .Numerous t e c h n o l o g i e s h a v e b e e n a d o p t e d t o a d d r e s st h e s e s h o r t c o m i n g s a n d i n c l u d e :1 . A d d i t i o n o f a b r a s i v e t o t h e w a t e r b l a s t j e t .2 . A d d i t i o n o f p o l y m e r s o r o t h e r v i s c o s i t y m o d i ? e r s .3 . Use o f p u l s a t i n g n o z z l e s .4 . Use o f h i g h e r w a t e r p r e s s u r e s .A d d i t i o n o f a b r a s i v e s i n c r e a s e s t h e a g g r e s s i v e n e s s o ft h e w a t e r j e t ; however, t h e added e x p e n s e o f t h e a b r as i v e a n d t h e a d d i t i o n a l n e e d t o c l e a n up t h e s p e n t a b r as i v e must be c o n s i d e r e d . I n a d d i t i o n , a b r a s i v e s added t ow a t e r j e t s o f t e n become e x c e s s i v e l y e r o s i v e c a u s i n gdamage t o n o z z l e components a n d t h e s u r f a c e s b e i n gc l e a n e d a n d c u t t i n g o r o t h e r w i s e damaging r e b a r s i ns i t u a t i o n s where c o n c r e t e i s t o be removed.

Polymer a d d i t i o n h a s a l s o had some u c c e s s i n l i m i t e da p p l i c a t i o n s . The i n c r e a s e i n w a t e r v i s c o s i t y i m p r o v e sw a t e r j e t c o h e s i o n , however, t s u f f e r s due t o t h e c o s t o ft h e p o l y m e r a n d c o n t a m i n a t i o n a n d d i s p o s a l p r o b l e m s .T y p i c a l l y t h e s e d r a w b a c k s o u t w e i g h t h e m i n o r i mp r o v e m e n t i n j e t e f f i c i e n c y . The e f f e c t i v e n e s s o f t h ep o l y m e r i s o f t e n s u b s t a n t i a l l y r e d u c e d when t h e p o l ymer c h a i n s a r e s h e a r e d under c o n d i t i o n s o f h i g h s h e a ra n d t u r b u l e n c e w i t h i n th e n o z z l e .

P u l s a t i o n n o z z l e s w h i c h g e n e r a t e s h o r t p e r i o d i cb u r s t s of water a l s o seem t o g i v e s o m e i n c r e a s e i n mec h a n i c a l e f ? c i e n c y . A l t h o u g h t h i s t e c h n o l o g y h a s r ec e i v e d m u c h a c a d e m i c a t t e n t i o n , i t h a s a c h i e v e d o n l yl i m i t e d c o m m e r c i a l a c c e p t a n c e . T h i s t e c h n o l o g y i s r e l at i v e l y e x p e n s i v e t o a c h i e v e a n d i s s u b j e c t t o m e c h a n i c a lwear o f n o z z l e p a r t s due t o c a v i t a t i o n .Use o f h i g h e r p r e s s u r e s h a s had t h e m o s t c o m m e r c i a ls u c c e s s . Water a t p r e s s u r e s o f 1 , 3 8 0 t o 2 , 4 0 0 b a r h a simproved m e c h a n i c a l e f ? c i e n c i e s a n d work r a t e s w i t ho u t a d d i t i o n o f c o n t a m i n a n t s . T h i s t e c h n o l o g y h a s n o t ,h o w e v e r , i n c r e a s e d e f f e c t i v e w o r k i n g d i s t a n c e a p p r e

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5 , 1 6 9 , 0 6 53c i a b l y a n d t h e c o s t s a s s o c i a t e d w i t h t h e p u r c h a s e , o p e ra t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f 1 , 3 8 0 t o 2 , 4 0 0 b a r e q u i p m e n t i sh i g h .

The p r e s e n t di s c l o s u r e i s d i r e c t e d t o a n improvedd i s t r i b u t i o n s y s t e m i n c l u d i n g a n o z z l e a n d m o u n t i n gmechanism f o r t h e n o z z l e a s w i l l b e s e t f o r t h . An n t i r es y s t e m i s d i s c l o s e d . Focusing f o r t h e m o ment on t h en o z z l e , a t y p i c a l a p p l i c a t i o n r e q u i r e s a s t r o n g s t r u c t u r ea t t h e n o z z l e h a v i n g t h i c k s i d e w a l l s , a r e l a t i v e l y l a r g echamber w i t h i n t h e n o z z l e and a n o r i ? c e a t t a c h e d t o t h en o z z l e f o r d e l i v e r y o f w a t e r ?ow o u t o f t h e n o z z l echamber. Moreover, t h i s n o z z l e d e l i v e r s a more narrows t r e a m which c o h e s i v e l y s t a y s f o c u s e d f o r a g r e a t e rd i s t a n c e . There i s a t e n d e n c y f o r t h e s t r e a m t o changefrom a n a r r o w , f o c u s e d , p r e c i s e l y shaped s t r e a m t o ad i v e r g e n t s c a t t e r o f d r o p l e t s f a r t h e r f r o m t h e n o z z l e .T h i s c a n b e i l l u s t r a t e d a t v e r y low p r e s s u r e s by p l a c i n ga nozzle o n a garden h o s e . Where t h e water emergesfrom t h e n o z z l e , i t i s a c y l i n d e r o f w a t e r . Where t h es t r e a m i s p r o j e c t e d p e r h a p s s e v e r a l m e t e r s t h r o u g hs p a c e , i t b r e a k s i n t o d i v e r g e n t l a r g e d r o p l e t s . T h i s r es u l t s from t h e i n t e r a c t i o n o f t h e p u m p p r e s s u r e , n o z z l ed y n a m i c s , s u r f a c e t e n s i o n o f t h e w a t e r and i n e r t i a l andv i s c o u s ? u i d f o r c e s and a i r e n t r a i n m e n t i n t h e s t r e a m .The d i s t a n c e t h a t a c o h e s i v e s t r e a m m a y be d i r e c t e d i ns p a c e i s n o r m a l l y g i v e n i n m u l t i p l e s o f n o z z l e d i a m e t e r .T y p i c a l l y , t h e s e i n t e r a c t i n g t e r m s s i g n i ? c a n t l y r e d u c ej e t c o h e s i o n o f t h e s t r e a m b e f o r e i t i s p r o j e c t e d a d i st a n c e more t h a n a b o u t 1 0 0 t i m e s t h e n o z z l e d i a m e t e r .The p r e s e n t d i s c l o s u r e i n c o r p o r a t e s a p l u r a l i t y o fa l i g n e d h o l e s i n a p l a t e o r t u b e s w i t h i n t h e n o z z l e cons t r u c t i o n u p s t r e a m o f t h e o r i ? c e . I n a d d i t i o n t o t h a t , t h i sd i s c l o s u r e u t i l i z e s a p l u r a l i t y o f ? e x i b l e ? b e r s d e p l o y e db e t w e e n t h e ?ow s t r a i g h t e n e r s j u s t m e n t i o n e d a n d t h eo r i ? c e . O r d i n a r i l y , t h e ?ow c u r r e n t s w i t h i n t h e ch amb e r o f a n o z z l e i m m e d i a t e l y u p s t r e a m t h e o r i ? c e a r et u r b u l e n t . A s t u r b u l e n c e i s r e d u c e d , t h e s t r e a m c h a n g e st o s t r e a m l i n e ?ow. T h i s a p p e a r s t o r e d u c e t h e r e q u i r e dp ower t o o b t a i n t h e n e c e s s a r y p r e s s u r e and ?ow a t e .One t h e o r y o f o p e r a t i o n o f t h e p r e s e n t s t r u c t u r e cont e m p l a t e s t h a t t h e ?ow s s o c o n t r o l l e d t h a t i t i s n o tt u r b u l e n t , a n d i s i n a r e g i o n which i s s o m e t i m e s c a l l e ds t r e a m l i n e d f l o w . T h i s f u r t h e r i m p r o v e s s t r e a m d e ? n it i o n , meaning t h e stream h a s a narrow diameter a t ag r e a t e r d i s t a n c e f r o m t h e o r i ? c e a n d d e l a y s a l o n g t h es t r e a m t h e tendency o f t h e s t r e a m t o e n t r a i n a i r andbreak i n t o d r o p l e t s a s a r e s u l t of t h e ?uid s u r f a c e t e nsion.

SUMMARY OFTHE INVENTIONI t i s t h e r e f o r e , a n o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n t op r o v i d e a w a t e r b l a s t j e t w i t h s i g n i ? c a n t l y i m p r o v e d

m e c h a n i c a l e f ? c i e n c y , f a s t e r work r a t e s , a b i l i t y t o c u tharder m a t e r i a l s a t lower p r e s s u r e s , low wear r a t e s andl o n g e r e f f e c t i v e j e t t i n g d i s t a n c e s .The a b o v e a n d o t h e r o b j e c t s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n sw i l l become a p p a r e n t f r o m t h e d r a w i n g s , t h e d e s c r i pt i o n g i v e n h e r e i n , a n d t h e a p p e n d e d c l a i m s .

I n one embodiment o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , water sd e l i v e r e d f r o m a p r e s s u r e g e n e r a t i n g d i s p l a c e m e n tp u m p t h r o u g h a c o n d u i t t o a ?ow p l i t t i n g b l o c k . Thec o n d u i t i s p i p e o r o f t e n ? e x i b l e h o s e w i t h a h i g h p r e ss u r e r a t i n g . T y p i c a l l y s u c h c o n d u i t s h a v e s m a l l i n t e r n a lc r o s s s e c t i o n s n e c e s s i t a t e d by t r u c t u r a l r e q u i r e m e n t s t oc o n t a i n t h e h i g h p r e s s u r e s . The ?ow s p l i t t i n g b l o c kd i v i d e s t h e f l o w more o r l e s s e q u a l l y . The d i v i d e d ?owi s t h e n d i r e c t e d t o a p r e - n o z z l e c o n s t r u c t i o n o f g r e a t l ye n l a r g e d i n t e r n a l c r o s s s e c t i o n . The d i v i d e d ?ows e n t e r

2 5

40

45

5 5

6 0

6 5

4t h e p r e - n o z z l e b l o c k i n o p p o s i t i o n t o e a c h o t h e r . T h i s i sd o n e t o s p o i l t h e v e l o c i t y g e n e r a t e d b y t h e ?owt h r o u g h t h e c o n s t r i c t e d c r o s s s e c t i o n o f t h e d e l i v e r yc o n d u i t s . A l u r a l i t y o f p e r f o r a t e d ?ow d i s t r i b u t o r s a r ea l i g n e d w i t h i n t h e n o z z l e b l o c k e n t r a n c e t o i n s u r e f u rt h e r r e d u c t i o n o f t h e w a t e r v e l o c i t y . T h i s d i s t r i b u t e d?ow h e n t r a n s v e r s e s a c o n s t r u c t i o n o f m u l t i p l e s m a l ld i a m e t e r a l i g n e d f l o w p a s s a g e s ( s t r e a m l i n e ?ow g e n e ra t i n g s e c t i o n ) . The d i a m e t e r a n d l e n g t h o f t h e s e p a ss a g e s a r e d e s i g n e d t o reduce i n t e r n a l ?uid motion ona x i s p e r p e n d i c u l a r t o t h e p r i m a r y d i r e c t i o n o f ?ow.T h i s c o n d i t i o n i s t y p i c a l l y d e s c r i b e d a s s t r e a m l i n e ?owa s o p p o s e d t o t h e c o n d i t i o n o f h i g h l y t u r b u l e n t ?owt h a t e x i s t e d i n t h e t r a n s f e r c o n d u i t s .The n t e r n a l e f f e c t i v e w e t t e d d i a m e t e r o f t h e m u l t i p l ea l i g n e d s m a l l d i a m e t e r f l o w p a s s a g e s i s f u r t h e r r e d u c e dby t h e d e p l o y m e n t o f a p l u r a l i t y o f v e r y s m a l l d i a m e t e rh i g h l y ? e x i b l e ? b e r s o v e r t h e e n t i r e l e n g t h o f t h es t r e a m l i n e ?ow g e n e r a t i n g s e c t i o n . The combined e ff e c t i s t o g e n e r a t e a ?ow environment where v i s c o u sf o r c e s become more s i g n i ? c a n t and i n t e r n a l i n e r t i a lf o r c e s a r e g e n e r a l l y reduced w i t h i n t h e water s t r e a m .The l e n g t h o f t h e s t r e a m l i n e ?ow g e n e r a t i n g s e c t i o n i ss u f ? c i e n t t o e f f e c t i v e l y dampen r e s i d u a l t u r b u l e n c eg e n e r a t e d i n t h e d e l i v e r y c o n d u i t s .The s m a l l d i a m e t e r ? e x i b l e ? b e r s e x t e n d beyond t h el a m i n a r ?ow g e n e r a t i n g s e c t i o n i n t o a s e c t i o n o f r a p i d l yr e d u c i n g c r o s s s e c t i o n a l a r e a . The ?ber c o n c e n t r a t i o nand l e n g t h a r e d e s i g n e d t o m a i n t a i n a s m a l l e f f e c t i v ewetted d i a m e t e r a s t h e ?ow s a c c e l e r a t e d t o t h e n o z z l et h r o a t . The c o n t r a c t i o n t o t h e n o z z l e t h r o a t i s r a p i d a si t i s i m p o r t a n t t o n o t a l l o w s u f ? c i e n t t i m e f o r t h e watert o a g a i n become t u r b u l e n t . The r a d i u s o f t h e c o n t r a ct i o n a n d t h e p r e s e n c e o f t h e ? e x i b l e ? b e r s a l i g n t h ew a t e r e n t e r i n g t h e n o z z l e t h r o a t t o m i n i m i z e v e l o c i t yv e c t o r s p e r p e n d i c u l ar t o t h e n o z z l e a l i g n m e n t a n d t oi n h i b i t t h e f o r m a t i o n o f ?ow d d i e s and v o r t i c e s a s t h ewater i s a c c e l e r a t e d .

Once t h e c r i t i c a l n o z z l e d i a m e t e r i s r e a c h e d , t h e ? o wc r o s s s e c t i on i s a g a i n i n c r e a s e d t o a l l o w f o r t h e s l i g h td e c o m p r e s s i o n o f t h e h i g h p r e s s u r e w a t e r . At h i g hp r e s s u r e s , t h e w a t e r i s i n d e e d somewhat c o m p r e s s i b l e .The c o n t r a c t i n g - e x p a n d i n g n o z z l e a l l o w s f o r t h e r e l i e fo f t h e s e c o m p r e s s i v e f o r c e s i n t h e d e s i r e d d i r e c t i o n o f? o w , a g a i n r e d u c i n g v e l o c i t y v e c t o r s p e r p e n d i c u l a r t ot h e d e s i r e d j e t a x i s .An d d i t i o n a l embodiment i n c l u d e s t h e gr i n d i n g o f a

m i c r o s c o p i c groove on t h e t h r o a t o f t h e e x p a n d i n gs u r f a c e o f t h e n o z z l e . The d i s c o n t i n u i t y o f t h e n o z z l es u r f a c e r e p r e s e n t e d b y t h i s m i c r o s c o p i c g r o o v e p r ov i d e s a p o i n t o f n u c l e a t i o n f o r t h e w a t e r j e t t o b r e a kfrom t h e s u r f a c e o f t h e n o z z l e . T h i s f e a t u r e r e d u c e s t h em a g n i t u d e o f s u r f a c e d i s r u p t i o n s d u e t o s u r f a c e t e ns i o n a l e f f e c t s .

A n o t h e r embodiment o f t h i s d i s c l o s u r e i n t h e p r o v is i o n o f a vapor shroud around t h e f r e e j e t a s t h e waterl e a v e s t h e n o z z l e t i p . The c l e a r a n c e b e t w e e n t h e i n t e rn a l d i a m e t e r o f t h e s h r o u d a n d t h e d i a m e t e r o f t h e f r e ej e t i s s u f f i c i e n t l y s m a l l t o e f f e c t i v e l y g e n e r a t e a v a c u u mi n t h i s s p a c e due t o t h e e d u c t i n g e f f e c t o f t h e h i g h v el o c i t y w a t e r j e t . T h i s a n n u l a r s p a c e a l l o w s f o r t h e vap o r i z a t i o n o f some o f t h e w a t e r from t h e s u r f a c e o f t h ej e t w i t h t h e e f f e c t t h a t a t t h e t e r m i n u s o f t h e s h r o u d , t h ef r e e w a t e r e t i s s u r r o u n d e d b y a h i g h v e l o c i t y s t r e a m o fw a t e r v a p o r . W i t h i n t h e l e n g t h o f t h e s h r o u d , t h e u n s t ab l e s u r f a c e o f t h e j e t i s e f f e c t i v e l y s h i e l d e d f r o m a i rwhich would o t h e r w i s e i n t e r a c t w i t h t h e j e t s u r f a c ec a u s i n g d e c e l e r a t i o n a n d d r o p l e t f o r m a t i o n . The t i p o f

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5 , 1 6 9 , 0 6 55t h e s h r o u d i s con?gured t o m i n i m i z e t h e a n g l e o f imp i n g e m e n t o f t h e s u r r o u n d i n g a i r o n t h e h i g h v e l o c i t ys t r e a m o f water vap or and t h e f r e e water e t .The p r e s e n t i n v e n t i o n i s s u b s t a n t i al l y d i f f e r e n t f o r a l lc u r r e n t t e c h n o l o g i e s a s i t i s s p e c i ? c a l l y d e s i g n e d t o t a k ea d v a n t a g e o f t h e u n i q u e c o n d i t i o n s p r e s e n t i n a h i g hp r e s s u r e n o z z l e a n d t h e r e s u l t i n g h i g h v e l o c i t y f r e e j e twhich c a u s e water t o behave f o r very s h o r t p e r i o d s oftime a s a non- Newtoni an ? u i d .The c o n d i t i o n s a r e d e r i v e d from t h e f a c t t h a t t h ee l a s t i c r e s p o n s e t i m e o f w a t e r i s r e l a t e d t o t h e s p e e d o fsound i n water which i s a f u n c t i o n of molecular s p a ci n g , m o l e c u l e mass a n d t h e c o h e s i v e a t t r a c t i o n s b etween water m o l e c u l e s and between water m o l e c u l e sand s u r f a c e s . P h y s i c a l l a w s d i c t a t e t h a t when f o r c e s a r ea p p l i e d t o a ? u i d t h e ? u i d c a n n o t r e s p o n d e l a s t i c a l l yf a s t e r t h a n t h e s p e e d o f sound o f t h a t ? u i d . I t i s onepurpose of t h i s i n v e n t i o n t o m a k e t h e water flow i n amore c o h e s i v e c o n d i t i o n and t o dampen and s u b s t a nt i a l l y r e d u c e i n t e r n a l w a t e r eddy v e l o c i t i e s which w i l ld e c r e a s e j e t t u r b u l e n c e which i n t u r n w i l l r e s u l t i n l e s sr a p i d r a t e s o f a i r c o - m i n g l i n g a n d d r o p l e t f o r m a t i o n .When t h e s t r e a m l i n e d water i s e x t r u d e d and t h u sa c c e l e r a t e d t o c o n s i d e r a b l e v e l o c i t y i n a very s h o r tp e r i o d o f t i m e w h i l e m i n i m i z i n g e x t e r n a l f o r c e s a n d t h eo n s e t of u r b u l e n c e , t h e t i m e n e c e s s a r y f o r t h e water t ol o s e i t s c o h e s i v e c o n d i t i o n i s s u f f i c i e n t t o a l l o w t h e h i g hv e l o c i t y j e t t o t r a v e l s i g n i ? c a n t d i s t a n c e s b e f o r e i t m i x e sw i t h a i r and d i s i n t e g r a t e s i n t o a s p r a y o f s m a l l d r o p l e t s .The p r e s e n t i n v e n t i o n i s d e s i g n e d t o dampen a n dm i n i m i z e i n t e r n a l t u r b u l e n t f o r c e s i n t h e water ?ow.T h i s i s d o n e by means o f t h e ?ow p l i t t e r , t h e o p p o s i n g?ow e n t r a n c e , t h e g r e a t l y e n l a r g e d c r o s s s e c t i o n whichr e d u c e s v e l o c i t i e s a n d t h e ow i s t r i b u t o r s . The ?ow st h e n g i v e n t i m e t o become h i g h l y c o h e s i v e i n t h es t r e a m l i n e f l o w g e n e r a t i n g s e c t i o n . The s u r f a c e s o f t h e? e x i b l e ? b e r s f u r t h e r r e d u c e t h e w e t t e d d i a m e t e r anda c c e n t u a t e v i s c o u s f o r c e s r e l a t i v e t o i n e r t i a l f o r c e s . Thewater i s t h e n a c c e l e r a t e d i n a r a p i d b u t smooth t r a n s it i o n w i t h i n t h e ? b e r ? l l e d c o n t r a c t i o n s e c t i o n .The r e s i d e n c e t i m e o f t h e water fro m t h e m o ment tl e a v e s t h e ?ber pac ked c o n t r a c t i o n zone t o t h e c r i t i c a ln o z z l e d i a m e t e r i s t y p i c a l l y l e s s t h a n 0 . 0 0 2 s e c o n d s . Atlow p r e s s u r e s t h e v e l o c i t y m a y be a few hundred f e e tp e r s e c o n d ; a t v e r y h i g h p r e s s u r e s t h e v e l o c i t y w i l l b eg r e a t e r , o f t e n a p p r o a c h i n g 2 , 0 0 0 f e e t p e r s e c o n d . Bys t a r t i n g w i t h a h i g hl y c o h e s i v e c o n d i t i o n a n d m i n i m i zi n g d i s t u r b i n g f o r c e s i n t h e c o n t r a c t i o n z o n e , t h e n o z z l e ,t h e p o i n t o f w a t e r s u r f a c e d i s e n g a g e m e n t a n d t h e p o i n to f t h e w a t e r j e t / a i r i n t e r f a c e , a s i g n i ? c a n t amount o f t h ecohesive energy of t h e water w i l l be co nserved andt h e r e a f t e r remain a v a i l a b l e t o be t r a n s f e r r e d t o t h e s u rf a c e b e i n g i m p a c t e d .The f o r e g o i n g i s g e n e r a l l y d i r e c t e d t o t h e p r e s e n ts t r u c t u r e b u t t h e d e t a i l s o f t h a t s t r u c t u r e s e t f o r t h i n t h ed e s c r i p t i o n f o u n d below i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e a tt a c h e d d r a w i n g s .BRIEFDESCRIPTION OFTHE DRAWINGSS o t h a t t h e manner i n which t h e above r e c i t e d f e at u r e s , a d v a n t a g e s a n d o b j e c t s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n

a r e a t t a i n e d and can be understood i n d e t a i l , m ore part i c u l a r d e s c r i p t i o n o f t h e i n v e n t i o n , b r i e ? y s u m m a r i z e da b o v e , m a y b e had by r e f e r e n c e t o t h e embodimentst h e r e o f which a r e i l l u s t r a t e d i n t h e a p p e n d e d d r a w i n g s .

I t i s t o b e n o t e d , h o w e v e r , t h a t t h e a p p e n d e d drawi n g s i l l u s t r a t e o n l y t y p i c a l e m b o d i m e n t s o f t h i s i n v e nt i o n and a r e t h e r e f o r e n o t t o be c o n s i d e r e d l i m i t i n g of t s

2 0

2 5

4 5

60

6 5

6s c o p e , f o r t h e i n v e n t i o n mayadmit t o o t h e r e q u a l l ye f f e c t i v e e m b o d i m e n t s .

FIG. 1 i s a s e c t i o n a l view through a p o r t i o n o f an o z z l e s h o w i n g i n t e r n a l t u b e s w i t h i n t h e n o z z l e whicho p e r a t e i n c o n j u n c t i o n w i t h ? e x i b l e ? b e r s t o t h e r e b yc o n t r o l t h e ?ow f a ? u i d w i t h i n t h e n o z z l e t o t h e o r i? c e s o t h a t t h e h i g h p r e s s u r e s t r e a m d i s c h a r g e d t h e r e b yi s a more narrowly de?ned f o c u s e d s t r e a m ; andFIG. 2 i s s e c t i o n a l v i e w showing p a r t o f t h e f l o ws t r a i g h t e n i n g d e v i c e s i n t h e n o z z l e .

DETAILED DESCRIPTION OFTHEPREFERRED EMBODIMENT

A t t e n t i o n i s d i r e c t e d t o FIG. 1 o f t h e d r a w i n g s whichr e p r e s e n t s i n s i m p l i ? e d f a s h i o n a p u m p c o o p e r a t i n gw i t h a n o z z l e 1 0 i n accordance w i t h t h e p r e s e n t d i s c l os u r e . The e n t i r e system o f FIG. 1 w i l l be denoted a s awater b l a s t s y s t e m . I t can be u s e d e i t h e r f o r s u r f a c ec l e a n i n g a s d i s c u s s e d above o r f o r b l a s t i n g v a r i o u s mat e r i a l s . I n e i t h e r c a s e , t h e n o z z l e 1 0 o f FIG. 1 i s i n s t a l l e dw i t h o t h e r e q u i p m e n t which s n o t d e s c r i b e d i n d e t a i l t os u p p o r t t h e n o z z l e 1 0 ; i t m a y e hand s u p p o r t e d . I n a n ye v e n t , b e g i n n i n g w i t h FIG. 1 , a s u p p l y o f w a t e r i s connected with a pump 2 which d e l i v e r s t h e water flowthrough a ?ow i n e 1 4 . D u p l i c a t e l i n e s 14 can be conven i e n t l y c o n n e c t e d t o t h e p u m p t h r o u g h a f l o w s p l i t t i n gm a n i f o l d . That ?ow i s d e l i v e r e d t o a h o u s i n g 1 6 ,t h r o u g h t h e d u p l i c a t e a n d o p p o s i n g i n l e t s a n d p u m pp r e s s u r e f o r c e s t h e water through t h e n o z z l e 1 0 a s t h es t r e a m o f w a t e r . D u p l i c a t e i n l e t l i n e s d i a m e t r i c a l l y conn e c t e d a s sho wn dampen v e l o c i t y f o r c e s f r o m t h e ?owl i n e s . Moreover, t h e p u m p n l e t l i n e i s b e s t connected a s?ow s de?ected a t an a n g l e o n i n t r o d u c t i o n .The o z z l e 1 0 i s c o n n e c t e d w i t h t h e f l o w l i n e s a t i n l e t1 4 . The n o z z l e h o u s i n g i s c o n s t r u c t e d w i t h a s u r r o u n di n g c y l i n d r i c a l s h e l l 2 4 a n d t h e s h e l l i s c l o s e d a t b o t he n d s by s u i t a b l e c i r c u l a r h e a d s o r p l a t e s 2 6 and 2 8 . Thehead p l a t e s 2 6 and 2 8 a r e p l a c e d on b o t h e n d s o f t h ec y l i n d r i c a l s h e l l o r h o u s i n g 2 4 . The i n e 1 4 c o n n e c t e d t ot h e n o z z l e i n l e t d e l i v e r s s u b s t a n t i a l water volumet h r o u g h a f a i r l y l a r g e h o s e . The p u m p s a p u m p c a p a b l eo f r a i s i n g t h e p r e s s u r e i n t h e n o z z l e t o t h e r e q u i s i t ee l e v a t e d p r e s s u r e , f o r e x a m p l e , 1 , 0 0 0 b a r .One end o f t h e c y l i n d r i c a l s h e l l 2 4 s u p p o r t s a n o r i ? c e3 0 . The ori?ce 30 has a water i n l e t a t 32 and an e x t e r n a lwater o u t l e t 3 4 . The o r i ? c e d i r e c t s t h e f l u i d from t h echamber 3 6 i n a n e l o n g a t e t ap e r e d c o n i c s h a p e , a n d t h i ss h a p e i s imparted t o t h e ?uid s t r e a m a s a r e s u l t of t h es t r e a m l i n e ?ow which o c c u r s i n t h e chamber 38 ups t r e a m . The chamber 3 8 h a s a s p e c i ? e d l e n g t h and d ia m e t e r . A e n t r a l p o r t i o n t h e r e o f s u p p o r t s a removablea s s e m b l y o f f o u r s p e c i ? c h ol e o r p a s s a g e d e ? n i n g memb e r s . The i n s e r t s a r e deployed s o t h a t t h e water i n t r oduced a t l e f t end o r t h e i n l e t , whether t u r b u l e n t o r n o t ,i s d e l i v e r e d t o t h e i n t e r i o r o f t h e chamber 3 8 and ?owst h r o u g h t h e i n s e r t s t o be d e s c r i b e d .The c h a m b e r 3 8 s u p p o r t s i n s e r t s h a v i n g t h e f o l l o w i n gt h i c k n e s s e s and d i a m e t e r s . Each o f t h e f o u r i n s e r t s i sp r e f e r a b l y f o r m e d b y d r i l l i n g h o l e s i n a c i r c u l a r p l a t e .The numeral 40 i d e n t i ? e s a ? r s t i n s e r t . T h i s i s a p l a t e o ff u l l w i d t h , p e r h a p s a r o u n d 1 c m n t h i c k n e s s a n d h a v i n ga diameter o f 1 0 t o 1 5 cm o f i l l t h e c i r c u l a r chamber 3 8 .The l a t e 4 0 t h e r e f o r e t y p i c a l l y h a s a d i a m e t e r o f 1 2 cmi n a t y p i c a l l y n o z z l e c o n s t r u c t i o n . The p l a t e i s d r i l l e dwith a number o f h o l e s , t y p i c a l l y 200 o r m ore h o l e s .A l t e r n a t e l y , t h e i n s e r t p l a t e 40 can be formed o f a n e s to f t u b e s which a r e a d h e s i v e j o i n e d t o g e th e r which e ff e c t i v e l y form a c i r c u l a r p l a t e h a v i n g a s e t o f s i m i l a r

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5 , 1 6 9 , 0 6 57p a s s a g e s through i t . The t o t a l c r o s s s e c t i o n a l a r e at h r o u g h t h e h o l e s o f t h e p l a t e 4 0 i s s u f f i c i e n t t o p r o v i d ea d e q u a t e ? u i d ?ow t h r o u g h t h e n o z z l e . There s a s p a c eo r gap a t 42 where t h e r e i s no i n s e r t . This i s a r e g i o nwhere ? u i d ?ow h a s b e e n s t r a i g h t e n e d somewhat b yt h e p l a t e 4 0 . The l u i d ?ow t h u s ?ows i n t o t h e chamber3 8 , and i s i n t r o d u c e d t y p i c a l l y i n a v e r y t u r b u l e n t ?owwhere t h e chamber 3 8 i s f a i r e d by t h e e x p a n d i n g s u r f a c ea t 4 4 . The ? u i d ?ow u r b u l e n t l y ? l l s t h e e n t i r e c r o s ss e c t i o n , a n d t u r b u l e n c e i s r e d u c e d by t h e i n s e r t 4 0 madew i t h a n a d e q u a t e number o f h o l e s i n i t where t h e h o l e sh ave an aggregate c r o s s s e c t i o n a l a r e a t o handle m ax imum ?ow hrough t h e d e v i c e . The chamber c r o s s s e ct i o n i s a b o u t 1 0 0 t o 1 , 0 0 0 t i m e s g r e a t e r t h a n t h e c r o s ss e c t i o n o f t h e n a r r o w e s t p a r t o f t h e o r i ? c e . The a g g r eg a t e c r o s s s e c t i on o f t h e h o l e s i n t h e i n s e r t 4 4 i s t y p i c a l l y60 t o 8 0 0 t i m e s g r e a t e r t h a n t h e o r i ? c e c r o s s s e c t i ona r e a . The g r e a t l y e n l a r g e d c r o s s s e c t i on r e d u c e s b u l k? u i d v e l o c i t i e s and i n c r e a s e s ? u i d r e s i d e n c e t i m e .

A f t e r t h e s p a c e 4 2 , t h e r e i s a n o t h e r i n s e r t p l a t e 4 8 .The p l a t e 4 8 i s s i m i l a r t o t h e p l a t e 4 0 . The h o l e s i n t h i sp l a t e s e r v e t o f u r t h e r s t r a i g ht e n t h e ?ow, t h e r e b y r ed u c i n g t u r b u l e n c e a n d i n s u r i n g u n i f o r m d i s t r i b u t i o n o ft h e ? u i d . There i s a n o t h e r s p a c e 5 2 beyond t h a t a n da n o t h e r i n s e r t 5 0 i s p o s i t i o n e d downstream s o t h a t t h ei n s e r t s 4 8 a n d 5 0 a r e s e p a r a t e d by t h e s p a c e 5 2 . Thei n s e r t 5 0 i s i d e n t i c a l i n e x t e r n a l d i a m e t e r t o t h e i n s e r t s40 and 4 8 . I t p r e f e r a b l y h a s t h e same number o f h o l e s t oprovide t h e same c r o s s s e c t i o n a l ?ow r e a . The i n s e r t5 0 however s m u c h t h i c k e r and t h e h o l e s i n i t a r e m u c hl o n g e r . The i n s e r t 5 0 t e r m i n a t e s a t a p l a n a r f a c e on b o t he n d s . At o n e e n d , t h e i n s e r t 5 0 i s p o s i t i o n e d i m m e d i a t e l ya d j a c e n t t o a n o t h e r i n s e r t 5 4 . The two i n s e r t s l e a v e av e r y s m a l l g a p t h e r e b e t w e e n , t h e g a p b e i n g i d e n t i ? e dby t h e n u m e r a l 5 6 .

The gap 56 s s i z e d f o r a p a r t i c u l a r p u r p o s e . The gap5 6 i s d e ? n e d b y o p p o s i n g f a c e s o f t h e m e t a l i n s e r t s 5 0and 5 4 . The i n s e r t s a r e p r e f e r a b l y d r i l l e d w i t h c o m m o np a t t e r n s i n t h e two i n s e r t s and t h e y a r e p o s i t i o n e d s ot h a t t h e h o l e s a r e a l i g n e d . A m a l l p i n ( n o t s h o w n ) i si n s e r t e d t h r o u g h a s m a l l h o l e p o s i t i o n e d i n e a c h i n s e r tt o a s s i s t a l i g n m e n t . I n o t h e r w o r d s , a p a r t i c u l a r h o l e o rp a s s a g e 6 0 shown n t h e d r a w i n g s e x t e n d s t h r o u g h b o t ht h e i n s e r t 50 and t h e i n s e r t 5 4 . These two a r e a l i g n e d s ot h a t t h e h o l e o r p a s s a g e 60 i s formed of two segmentsi n t e r r u p t e d o n l y s l i g h t l y b y t h e g a p 5 6 . The g a p 5 6 i sq u i t e s m a l l a n d i n t h e p r e f e r r e d embodiment i s a b o u t0 . 0 7 5 mm. T h i s gap s s l i g h t l y s m a l l e r t h a n t h e d i a m e t e ro f c e r t a i n s t r i n g s . S t r i n g s a r e c u t t o l e n g t h a n d f o l d e d i na U - s h a p e d p a t t e r n s o t h a t r e s p e c t i v e l e f t a n d r i g h t l e g so f t h e s t r i n g s e x t e n d t h r o u g h a d j a c e n t h o l e s s u c h a s t h ep a s s a g e 6 0 , s e e FIG. 2 o f t h e d r a w i n g s . More p a r t i c ul a r l y , a n i n d i v i d u a l s t r i n g 6 4 i s f o l d e d i n a U - s h a p e d a n dp o s i t i o n e d w i t h o n e l e g i n t h e h o l e o r p a s s a g e 6 0 , anda n o t h e r l e g p o r t i o n t h e r e o f i n a n a d j a c e n t h o l e . Thes t r i n g i s t y p i c a l l y f o r m e d o f p l i a b l e , s m a l l d i a m e t e rm o n o ? l a m e n t ? s h i n g l i n e , a n d i s v e r y ? e x i b l e . N y l o ns t r i n g i s t y p i c a ll y u s e d . The d i a m e t e r o f t h e s t r i n g i sr e l a t i v e l y i m p o r t a n t . T h e s t r i n g d i a m e t e r i s s l i g h t l yg r e a t e r t h a n t h e gap 5 6 . S i n c e t h e gap i s 0 . 0 7 5 m m , t h es t r i n g i s p r e f e r a b l y a b o u t 0 . 1 mm n d i a m e t e r . T h i sa s s u r e s t h a t t h e s t r i n g i s clamped when t h e i n s e r t s 5 0and 54 a r e assembled t o de?ne a g a p 5 6 therebetween.M o r e o v e r , t h i s p o s i t i o n s two e n d s o f t h e s t r i n g i n t h ei n s e r t 5 4 , a l t h o u g h a s n o t e d , t h e two e n d s o f t h e s t r i n ga r e l o c a t e d i n d i f f e r e n t p a s s a g e s . I n t h e p r e f e r r e d emb o d i m e n t , u t i l i z i n g a p p r o x i m a te l y 2 1 1 h o l e s i n t h e i n s e r t5 4 , t h e r e a r e p r e f e r a b l y about s i x o r more ? e x i b l e

20

2 5

3 0

3 5

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4 5

5 5

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8s t r i n g s o r ? l i m e n t l i n e s d e p l o y e d i n e a c h h o l e . A s m anya s twenty ?laments per h o l e have been used s u c c e s sf u l l y . T h i s r e q u i r e s t h a t a l l o f t h e s t r i n g s b e f o l d e d i n aU - s h a p e a n d p o s i t i o n e d s o t h a t t h e c e n t e r o f t h e s t r i n ga s shown i n FIG. 2 i s c a p t u r e d i n t h e gap 5 6 . The gap sr e d u c e d t o l e s s t h a n t h e t h r e a d d i a m e t e r , t h e r e b yc l a m p i n g t h e t h r e a d s . A u i t a b l e a d h e s i v e c a n b e a pp l i e d t o t h e a s s e m b l y t o f u r t h e r s e c u r e t h e ? l a m e n t s .Assume f o r p u r p o s e s o f d e s c r i p t i o n t h a t t h e i n s e r t 5 4h a s a l e n g t h o f a p p r o x i m a t e l y 5 t o 2 0 cm. The s t r i n g sa r e l o n g e r t h a n t h i s s o t h a t b o t h e n d s o f l l o f t h e s t r i n g sh a n g i n t o t h e chamber 6 . R e c a l l t hat t h e chamber 3 6 i sa t a p e r e d ? o w e g i o n . Assuming t h a t 2 1 1 h o l e s a r e u s e di n t h e p l a t e making u p t h e i n s e r t 5 4 , a n d f u r t h e r a s s u mi n g t h a t e a c h o f t h e 2 1 ] h o l e s h a s s i x t o t w e n t y s t r i n ge n d s t h e r e i n , t h i s p o s i t i o n s o v e r 1 , 2 0 0 t o 4 , 2 2 0 s t r i n g t i p si n t h e c o n i c s p a c e 3 6 . They a l l p r e f e r a b l y h a v e - l e n g t hs u f f i c i e n t t h a t a l l t h e s t r i n g s f o r m a t a p e r e d s l o p e e xt e n d i n g t o t h e o r i ? c e 3 0 . A c c o r d i n g l y , t h e s t r i n g s i n t h i schamber a r e trimmed s o t h a t t h e y can extend from t h ei n s e r t 5 4 , a n d when t r i m m e d , t h e y f o r m a t a p e r e d s h a p emore o r l e s s conforming t o t h e chamber 3 6 s h a p eshown n FIG. 1 . A f t e r t r i m m i n g , t h e s t r i n g s t h e n w i l ln o t bunch up and r i s k p l u g g i n g t h e o r i ? c e 3 0 . Accordi n g l y , some o f t h e s t r i n g s a r e c u t s o t h a t t h e y a r e r a t h e rs h o r t w h i l e o t h e r s t r i n g s a r e p e r m i t t e d t o r e a c h a l m o s tt o t h e o r i ? c e 3 0 . The s t r i n g s a r e c o l l e c t i v e l y ( m e a n i n ga s a g r o u p ) t a p e r e d s o t h a t t h e y ? t w i t h i n t h e t a p e r e dc h a m b e r 3 6 . More w i l l b e s a i d r e g a r d i n g s t r i n g l e n g t ha n d s i z e .

The h e a d p l a t e 2 8 i s c o n s t r u c t e d w i t h t h e i n s e r t 7 0p r e v i o u s l y m e n t i o n e d . The i n s e r t s u p p o r t s t h e o r i ? c eopening 30 wh i c h narrows t o a t h i n diameter a t t h ec u r v a t u r e 3 2 . I n one embodiment, t h e o r i ? c e 30 h a s adiameter of about 3 . 2 mm nd ? a r e s o u t s o mew h at t o as l i g h t l y l a r g e r d i a m e t e r o f a b o u t 3 . 3 mm. At h i s p o i n t ,a s m a l l i n t e r n a l e n c i r c l i n g groove a b o u t 0 . 0 2 5 mm eepi s c u t i n t o t h e t r a n s i t i o n . The ? a r e c o n t i n u e s a f t e r t h i sgroove t o a diameter of about 3 . 6 mm. The i n s e r t i sc l a m p e d i n p o s i t i o n b y a s u i t a b l e l o c k i n g c o l l a r 7 2 h e l di n p o s i t i o n by a f a s t e n e r 7 4 . The c o l l a r 7 2 a d d i t i o n a l l ys u p p o r t s a n e x t e n d i n g s h r o u d 7 6 . R e c a l l t h a t t h e o r i ? c ei s a b o u t 3 . 2 mm n t h e d e s c r i b e d embodiment. Thes h r o u d 7 6 e n c o m p a s s e s t h e p a s s a g e f o r t h e h i g h v e l o ci t y j e t o f w a t e r . The s h r o u d h o w e v e r i s s l i g h t l y l a r g e rt h a n t h e d i a m e t e r o f t h e o r i ? c e . I t s h o u l d b e n o t e d t h a tt h e o r i ? c e d i a m e t e r c o n n e c t s w i t h a s l i g h t l y e n l a r g i n gt a p e r 3 4 ; t h e d i a m e t e r i s i n t h e v i c i n i t y o f a b o u t 3 . 6 mm.A t h i s l o c a t i o n , t h e w a t e r t e n d s t o e x p a n d . While t i st r u e t h a t w a t e r i s i n c o m p r e s s i b l e i n most c i r c u m s t a n c e s ,t h e system o p e r a t e s a t s u f f i c i e n t p r e s s u r e o n t h e watert h a t t h e r e w i l l b e a modest e x p a n s i o n , and t h e outwardt a p e r from t h e o r i ? c e 30 t o t h e d i a m e t e r a t 34 i s s u f f ic i e n t t o p e r m i t t h i s modest e x p a n s i o n t o o c c u r . T h i si m p r o v e s t h e v e l o c i t y o f t h e j e t . The g r o o v e a t 8 0 i sp o s i t i o n e d t o p r o v i d e a p o i n t f o r s u r f a c e f o r m a t i o n o ft h e j e t . M o r e o v e r , t h e s h r o u d 7 6 h a s a n i n t e r n a l d i a m et e r of about 4 . 0 mm o t h a t t h e j e t of water i s a b l e t ot r a v e l a t h i g h s p e e d , e v a c u a t i n g t h e i n t e r i o r o f t h es h r o u d , a n d t h e r e b y s u r r o u n d i n g t h e j e t ? u i d w i t h as u r r o u n d i n g p a r t i a l v a c u u m r e g i o n .The f o r e g o i n g d e s c r i b e s t h e s t r u c t u r e o f t h e p r e s e n tn o z z l e . However, t s h o u l d b e c o n s i d e r e d from a p o i n to f view o f what h a p p e n s t o t h e w a t e r . Water i s i n t r oduced t a h i g h p r e s s u r e , f o r i n s t a n c e 1 , 0 0 0 b a r i n p a r t i cu l a r e x a m p l e . I t i s h i g h l y t u r b u l e n t i n t h e chamber t t h el e f t hand i n t h e end o f FIG. 1 . T h i s h i g h l y t u r b u l e n t?ow f w a t e r p a s s e s t h r o u g h t h e i n s e r t 40 where t h e

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5 , 1 6 9 , 0 6 5t u r b u l e n c e i s s i g n i ? c a n t l y r e d u c e d a s proven by t h eR e y n o l d s number which s m a r k e d l y r e d u c e d . The ? u i d?ow t h e n p a s s e s t h r o u g h t h e open r e g i o n a t 4 2 a n d i n t ot h e p a s s a g e s o f p l a t e 4 8 , t h e n e x t s t r a i g h t e n i n g h o l e s a n da g a i n , v e l o c i t y a n d t u r b u l e n c e a r e r e d u c e d a n d t h e f l o wa t t h i s j u n c t u r e i s q u i e t e d . The ?ow t h e n p a s s e s t h r o u g ht h e i n s e r t 5 0 and t h e l a s t i n s e r t 5 4 . These two i n s e r t sf u r t h e r r e d u c e t u r b u l e n c e a s e v i d e n c e d by d e c l i n i n gR e y n o l d s n u m b e r . M o r e o v e r , b e c a u s e t h e d i a m e t e r o ft h e n o z z l e i s q u i t e l a r g e i n t h i s r e g i o n c o m p a r e d t o t h ed i a m e t e r o f t h e o r i ? c e o u t l e t , t h e v e l o c i t y i s r e d u c e da n d t h e r e s i d e n c e t i m e h a s i n c r e a s e d . An n c r e a s e i n? u i d r e s i d e n c e t i m e markedly c a l m s t h e f l o w s o i t i smore e a s i l y becomes s t r e a m l i n e f l o w i n s t e a d o f t u r b ul e n t ?ow, a n d i n d e e d , s t r e a m l i n e ?ow i s u l t i m a t e l yr e a c h e d a l o n g t h e s t r e a m l i n e ?ow g e n e r a t i n g s e c t i o n5 4 .

O m i s s i o n o f t h e ? b e r s o r s t r i n g s p r o v i d e s a n o z z l ew i t h a c e r t a i n p e r f o r m a n c e l e v e l . The a d d i t i o n o f t h en o z z l e ? l a m e n t s f u r t h e r e n h a n c e s p e r f o r m a n c e a s e v idenced by reduced pumping power t o o b t a i n a ?xedo u t l e t p r e s s u r e i n t h e stream of w a t e r . Another w a y t ol o o k a t i t i s t h a t t h e i n s e r t i o n o f t h e s t r i n g s r e d u c e st u r b u l e n c e . T h i s c a l m i n g o n t h e t u r b u l e n t ?ow e x p e r ie n c e d w i t h i n t h e n o z z l e h e l p s a s s u r e t h a t e x t r e m e l yh i g h l y p r e s s u r e w a t e r c a n b e i n t r o d u c e d , and y e t t h ee n e r g y r e q u i r e d f o r p u m p i n g i s m a r k e d l y an d r a d i c a l l yr e d u c e d b e c a u s e t h e Reynolds numbers i s r e d u c e d andt u r b u l e n c e i s s t i l l e d . A s one e x a m p l e , t h i s n o z z l e canr e d u c e t h e Reynolds number from a t y p i c a l i n l e t v a l v eof 1 0 0 , 0 0 0 or m ore t o a Reynolds number a t t h e conicr e g i o n 3 6 o f 1 0 , 0 0 0 o r l e s s ; w i t h s u f ? c i e n t r i g i d l e n g t hw i s e l o u v e r e d f l o w s u r f a c e s , t h i s R e y n o l d s number i sa c h i e v e d . B e t t e r Reynolds numbers a t lower c o s t a r ea c h i e v e d w i t h a s e t o f ? l a m e n t s a s t a u g h t h e r e i n .

Bene?ts o f t h e ? b e r s ought t o be n o t e d . The b e r s a r ep r e f e r a b l y d e p l o y e d a c r o s s t h e f u l l w i d t h o f t h e c h a mb e r 3 6 a n d e x t e n d t h r o u g h t h a t t a p e r e d c o n i c chambers o t h a t ? b e r s engage t h e ? u i d i n a l l r e g i o n s o f t h e c h a mb e r . The ? b e r s a r e h i g h l y ? e x i b l e s o t h a t t h e y a r e e a s i l yp u l l e d b y r e d u c e d p r e s s u r e i n t o e d d y c u r r e n t r e g i o n s ,a n d b y t h i s ? e x u r e , o c c u p y t h o s e r e g i o n s p r e v e n t i n gs u c h e d d i e s . I n o t h e r w o r d s , t h e ? e x i b l e s t r i n g s p r e v e n tt h e f o r m a t i o n o f eddy c u r r e n t s , and t h e r e b y s t i l l anyt e n d e n c y f o r t u r b u l e n c e . B e c a u s e o f t h i s , s t r e a m l i n e?ow c c u r s . Moreover, t i s d e s i r a b l e t h a t t h e s t r i n g s b ed e p l o y e d i n a l l r e g i o n s where t h e water d o e s f l o w andt o t h i s e n d , t h e y a r e c u t s h o r t o f t h e e x t r e m e l y s m a l ld i a m e t e r d e s c r i b e d i n t h e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t . I nl a r g e r n o z z l e s , o p e r a t i n g a t l o w e r p r e s s u r e a n d l o w e rb u l k v e l o c i t i e s , t h e ?lament c a n e x t e n d i n t o andt h r o u g h t h e n o z z l e . I n s u c h l a r g e r n o z z l e s , f o r i n s t a n c et h o s e i n t h e v i c i n i t y o f a b o u t 1 2 mm r l a r g e r , ? b e r sw h i c h a r e a s s m a l l a s 0 . 1 t o about 0 . 6 mm a n e a s i l ye x t e n d t h r o u g h t h e s m a l l e s t o p e n i n g o f t h e o r i ? c e .The p r e f e r r e d f o r m i s mono?lament l i n e which i sg e n e r a l l y t r e a t e d a s c y l i n d r i c a l i n c r o s s s e c t i o n . A l t e rn a t e f o r m s t h a t would b e a c c e p t a b l e would b e s u r f a c e sproviding enhanced s u r f a c e a r e a such a s a ?at ribbon o rt h e l i k e . I t i s p r e f e r r e d t hat t h e ? e x i b l e s t r i n g s b e c o l l e ct i v e l y j o i n e d a t t h e g a p 5 6 where t h e y a r e p i n c h e d .A c c o r d i n g l y , w h e t h e r ? a t o r r o u n d , t h e y a r e c l a m p e dby t h e c l o s e p r o x i m i t y o f t h e two n s e r t s 5 0 a n d 5 4 , o ra l t e r n a t e l y , t h e y a r e c l a m p e d a n d h e l d i n p o s i t i o n s u pp l e m e n t e d by a n a d h e s i v e a p p l i e d t o t h e p o i n t s o f i n t e rs e c t i o n suc h a s a solvent or varnish or other m a t e r i a lwhich would c o a c t w i t h t h e ? b e r s t o j o i n them t og e t h e r .

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1 0The i n t e r a c t i o n o f t h e ? b e r s w i t h t h e n o z z l e at t h e

o r i ? c e o u g h t t o b e c o n s i d e r e d . F i r s t o f a l l , t h e ? b e r sreduce t u r b u l e n c e a s mentioned a b o v e . For t h a t r e a s o n ,i t would b e d e s i r a b l e t h a t t h e y e x t e n d t h r o u g h t h e nozz l e o r o r i ? c e and e x t e n d i n t o t h e s t r e a m o f ?owingw a t e r b e y o n d . T h i s w i l l a s s i s t i n c o h e s i v e l y b i n d i n g t h es t r e a m i n t o a n c o n t i n u o u s l y f l o w i n g c y l i n d r i c a l b u tu n s u p p o r t e d s t r e a m o f w a t e r .The p r e s e n t a p p a r a t u s i s a b l e t o e m i t a n i c e l y s h a p e dstream of water a t a very low p r e s s u r e , say 100 p s i ore v e n l o w e r . W h e n t h e p r e s s u r e i s t h a t l o w , t h e t h r o u g hp u t o f t h e n o z z l e a s s e m b l y i s q u i t e s l o w a n d t u r b u l e n c ew i t h i n t h e n o z z l e i s a g a i n s u b s t a n t i a l l y n i l s o t h a t t h es t r e a m c o h e s i v e l y h o l d s i t s s h a p e , a n d t h e l e n g t h o f t h es t r e a m b e f o r e b r e a k i n g up beyond t h e n o z z l e i s marke d l y enhanced s h o u l d t h e s t r i n g s o r ? b e r s e x t e n d o u tt h r o u g h t h e n o z z l e . However, a s t h e p r e s s u r e i s i nc r e a s e d , t h e ?ow r a t e i n c r e a s e s , a n d t h e l o s s o f v e l o c i t yo f t h e s t r e a m e n t a i l s l o s s o f d e ? n i t i o n o f t h e emergings t r e a m s o t h a t t h e smooth c y l i n d r i c a l w a l l o f waterbeyond t h e n o z z l e b e g i n s t o f e a t h e r a n d t h e n e n t r a i n sa i r , and t h e water w i t h t h e e n t r a i n e d a i r s l o w s evenf u r t h e r . A f t e r t h a t , t h e s t r e a m w i l l b r e a k u p , and t h e r ew i l l b e a s i g n i ? c a n t l o s s o f v e l o c i t y a n d j e t c o h e s i o n .The s h r o u d which i s i l l u s t r a t e d i n FIG. 1 i s s p a c e ds l i g h t l y f r o m t h e e m e r g i n g s t r e a m . The ?owing w a t e rstream i n t h e shroud 76 t e n d s t o form a p a r t i a l v a c u u mw i t h i n t h e shroud s o t h a t t h e v a c u u m surrounds t h e ? r s tp o r t i o n o f t h e s t r e a m a f t e r i t e m e r g e s from t h e n o z z l e .Depending on t h e vacuum, t e m p e r a t u r e o f t h e watera n d o t h e r f a c t o r s , t h e vacu um w i l l b e p a r t i a l l y ? l l e dwith water va por r a t h e r t h a n a i r . T h i s e n c i r c l i n g vac

uum region enables the stream t o maintain i t s sharp

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c y l i n d r i c a l w a l l d e ? n i t i o n w i t h o u t f e a t h e r i n g . I n o t h e rw o r d s , t h e r e i s no i r i m m e d i a t e l y a d j a c e n t t o t h e w a t e rj e t w h i c h m i g h t o t h e r w i s e b e e n t r a i n e d i n t o t h e ?owingwater s t r e a m . T h i s s u b s t a n t i a l l y e l i m i n a t e s t h e f e a t h e ri n g which m i g h t o t h e r w i s e o c c u r . I t f u r t h e r e n a b l e s t h ec o h e s i o n o f t h e w a t e r t o s u s t a i n t h e c y l i n d r i c a l s h a p ef o r a l o n g e r term and r e s i s t t h e tendency t o f e a t h e r andt h e r e b y d i s s i p a t e e n e r g y a s t h e ?owing w a t e r e n t r a i n sa i r . I n t e r e s t i n g l y , i n a work p i e c e which i s b e i n g c u tw i t h t h i s s t r e a m , d e e p c u t s c a n v b e o b t a i n e d , where t h ed e p t h o f t h e c u t i s a i d e d a n d a s s i s t e d by t h e k e r f o f t h ec u t . S o t o s p e a k , a d e e p e r c u t i s o b t a i n e d i n wood, conc r e t e , and o t h e r s o l i d s b e c a u s e t h e p r e v i o u s l y c u t mater i a l s d e ? n i n g t h e p o i n t o f e n t r y i n t o t h e s o l i d m a t e r i a ls e r v e a s a s h r o u d . As i l l be understood, t h e e x t e n t oft h i s p r o t e c t i o n i s v a r i a n t depending on numerous s c a l ef a c t o r s .Another i m p o r t a n t f a c t o r i n t h e f o r m a t i o n o f a c y l i nd r i c a l s t r e a m a n d h e n c e t h e o p e r a t i v e r a n g e o f t h es t r e a m d e r i v e s from t h e s m o o t h n e s s o f t h e o r i ? c e . I t i sp r e f e r a b l e t h a t t h e o r i ? c e t e r m i n a t e a t 8 0 w i t h a s h a r pe d g e p e r m i t t i n g w a t e r r e l e a s e f r o m t h e s u r r o u n d i n gm e t a l s t r u c t u r e . The o r i ? c e i s t y p i c a l l y made o f a h a r dened m a t e r i a l . I t i s p r e f e r a b l y machined s o t h a t t h e r e i st h e t a p e r at 3 2 a s s h own n FIG. 1 , and a s h a r p edge att h e groove 8 0 b e f o r e t h e end o f t h e t ap e r 3 4 . T h i s can bean i n t e r n a l groove c u t i n t h e s u r r o u n d i n g s t r u c t u r e . Thegroove can be very shallow and can be m o re i n t h eo r d e r o f a q u a r t e r round g r o o v e . I n any c a s e , i t a i d s anda s s i s t s i n d e ? n i n g a s h a r p e n c i r c l i n g l i p f o r d i s e n g a g ement of t h e water a s i t emerges from t h e o r i ? c e 3 0 .While t h e f o r e g o i n g i s d i r e c t e d t o t h e p r e f e r r e d emb o d i m e n t , t h e s c o p e t h e r e o f b y d e t e r m i n e d b y t h ec l a i m s which f o l l o w . These c l a i m s d e s c r i b e t h e n o z z l ec a p a b l e o f o p e r a t i n g a t h i g h p r e s s u r e s , t y p i c a l l y 3 5 0 b a r

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5 , 1 6 9 , 0 6 51 1o r g r e a t e r , and p r o v i d e s a ? u i d c o n d i t i o n which s s u bs t a n t i a l l y s t r e a m l i n e d ? o w .W h a t i s c l a i m e d i s :

1 . A ethod of d i r e c t i n g a stream o f water from ah i g h p r e s s u r e p u m p t h r o u g h a n o z z l e c o m p r i s i n g t h es t e p s o f :

( a ) d e l i v e r i n g a ?ow o f w a t e r u n d e r h i g h p r e s s u r e a ta s p e c i f i e d p r e s s u r e range i n t o a n o z z l e chamberf o r d e l i v e r y t h r o u g h a n o r i ? c e o f t h e n o z z l e ;( b ) w i t h i n t h e c h a m b e r o f s a i d n o z z l e , p o s i t i o n i n g? e x i b l e ? b e r s h a v i n g ? u i d e n g a g i n g s u r f a c e meansi n t e r a c t i n g w i t h t h e ?owing w a t e r s o t h a t t h e ? o wi n g w a t e r ?ows t o w a r d s a i d o r i ? c e t h e r e o f ; a n d( c ) d i r e c t i n g t h e w a t e r ?ow t h r o u g h t h e o r i ? c e ,wherein t h e water ?ow oward t h e o r i ? c e e x t e n d ss a i d ? e x i b l e ? b e r s toward t h e o r i ? c e .

2 . The method o f c l a i m 1 wherein s a i d s u r f a c e meansf o r m s s t r a i g h t ?ow p a t t e r n s a n d a l s o ? e x e s .

3 . A uid sys tem f o r d e l i v e r y of a s t r e a m of water?owing i n a s y s t e m c o m p r i s i n g :( a ) a Pump;( b ) a ?uid l i n e connected t o s a i d pump;( c ) a n o z z l e c o n n e c t e d t o s a i d ? u i d l i n e f o r d e l i v e r y o f

t h e w a t e r t h e r e f r o m a t h i g h p r e s s u r e , wherein t h ep r e s s u r e i s d e t e r m i n e d by s a i d pump;

( d ) a n o u t l e t o r i ? c e i n s a i d n o z z l e f o r d i r e c t i n g t h estream of water from s a i d ori?ce toward a d e s i r e dt a r g e t ;

( e ) u p s t r e a m o f s a i d o r i ? c e , a n d i n a l o c a t i o n e x p o s e d

5

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1 2( 2 ) a n o u t l e t a t t h e o p p o s i t e e n d f o r d e l i v e r y o f t h es t r e a m o f h i g h p r e s s u r e w at e r ;

( b ) a n o u t l e t o r i ? c e a t s a i d o u t l e t which s( l ) s i z e d t o d e l i v e r a r e q u i r e d water ?ow a t e ,( 2 ) c e n t e r e d on an o u t l e t a x i s ,( 3 ) o p e n t o ?ow a l o n g s a i d a x i s , a n d( 4 ) e x t e n d s a l o n g s a i d a x i s t o d i r e c t w a t e r beyond

s a i d o r i ? c e ;( c ) chamber means o f e n l a r g e d c r o s s s e c t i o n w i t h i ns a i d h o u s i n g between s a i d i n l e t a n d o u t l e t t o d i r e c tw a t e r i n t o s a i d o u t l e t o r i ? c e ;

( d ) means i n s a i d chamber means h a v i n g s u r f a c e st h e r e o n i n c o n t a c t w i t h t h e w a t e r ?owing i n s a i dchamber means toward s a i d o r i ? c e t o d i r e c t ?owt h r o u g h s a i d o r i ? c e a n d a l s o g e n e r a t e s t r e a m l i n e?ow n t h e ?owing w a t e r s o t h a t t h e w a t e r ?owingt h r o u g h s a i d o r i ? c e f o r m s a n a x i a l l y d i r e c t e ds t r e a m ; a n d( e ) ? r s t a n d s e c o n d p l a t e s h a v i n g a p l u r a l i t y o f p a ss a g e s t h e r e i n p o s i t i o n e d w i t h i n s a i d chamber meanst o de?ne a gap therebetween wherein s a i d gap h a sa s p e c i ? e d w i d t h , and f u r t h e r wherein s a i d meansh a v i n g s u r f a c e s t h e r e on c o m p r i s e s ? e x i b l e ? b e r sp o s i t i o n e d i n s a i d g a p a n d h a v i n g a d i a m e t e r e q u a lt o o r g r e a t e r t h a n t h e gap between s a i d ? r s t ands e c o n d p l a t e s , a n d f u r t h e r w h e r e i n s a i d ? b e r s h a v ee n d s which e x t e n d toward t h e o u t l e t o f s a i d housi n g and s a i d ? b e r s a r e f r e e t o ?ex w i t h water ?ow.1 0 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 9 i n c l u d i n g t h i r d a n d

t o t h e ? u i d ?ow r o m t h e pump, ? e x i b l e i n t e r a c t i n g 3 0 f o u r t h p l a t e s h a v i n g a p l u r a l i t y o f p a s s a g e s p o s i t i o n e ds u r f a c e s e x t e n d i n g w i t h i n t h e ?owing ? u i d a n dd i r e c t e d by t h e ?ow oward s a i d o r i ? c e s o t h a t s a i ds u r f a c e s c o n t a c t a n d i n t e r a c t w i t h t h e ?owing ? u i di n a f a s h i o n d e t e r m i n e d i n p a r t by t h e s u r f a c e t e ns i o n o f t h e ?owing ? u i d w i t h r e s p e c t t o t h e s u rf a c e s , a n d f u r t h e r w h e r e i n s a i d s u r f a c e have ups t r e a m ?xed g u i d e s u r f a c e p o r t i o n s t o d i r e c t ? u i d?ow t o w a r d s a i d o r i ? c e ;( 0 s a i d ? e x i b l e s u r f a c e s c o m p r i s i n g e l o n g a t e ? l am e n t s e x t e n d i n g from t h e i n t e r i o r o f s a i d n o z z l ea n d e x t e n d i n g t o w a r d s s a i d o u t le t o r i ? c e .4 . The ? u i d d e l i v e r y s y s t e m o f c l a i m 3 w h e r e i n s a i d

i n t e r a ct i n g s u r f a c e s a r e i n c l u d e d w i t h i n an e n c l o s e dchamber h a v i n g a n e n l a r g e d c r o s s - s e c t i o n a l a r e a whichr e d u c e s t h e v e l o c i t y o f t h e ? u i d ?ow s o t h a t t h e Reyn o l d s number o f t h e ?owing w a t e r i s r e d u c e d t o e n a b l es t r e a m l i n e ? u i d ? o w f r o m s a i d o u t l e t o r i ? c e .5 . The ? u i d d e l i v e r y s y s t e m o f c l a i m 3 w h e r e i n s a i d?uid l i n e connects from s a i d pump o s a i d n o z z l e a t ap a i r o f o p p o s i t e l y p o s i t i o n e d a n d o p p o s i n g ? u i d i n l e t s t oi n t r o d u c e two ? u i d s t r e a m s i n t o s a i d n o z z l e which i nt r o d u c t i o n c a l m s v e l o c i t y r e l a t e d c u r r e n t s and e n a b l e s? u i d t o ?ow t h r o u g h s a i d n o z z l e toward s a i d o r i ? c e .

6 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 3 i n c l u d i n g a n i n t e r n a lgroove fo rmed down t r e a m o f s a i d n o z z l e f o r e n g a g i n gt h e s t r e a m o f w a t e r ?owing t h r o u g h s a i d o r i ? c e a n da l s o p r o v i d i n g a n e d g e f o r w a t e r d i s e n g a g e m e n t f r o mt h e s u r r o u n d i n g s t r u c t u r e o f s a i d n o z z l e .7 . The a p p a r a tu s o f c l ai m 6 i n c l u d i n g a n e l o n g a t eh o l l o w s h r o u d e x t e n d i n g f r o m s a i d n o z z l e a l o n g t h ep a t h o f ?ow f t h e s t r e a m o f w a t e r .8 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 3 i n c l u d i n g means f o r s h a pi n g t h e s u r f a c e o f t h e s t r e a m o f w a t e r a f t e r p a s s i n gt h r o u g h s a i d n o z z l e a n d o u t l e t o r i ? c e .

9 , A o z z l e f o r d e l i v e r y of a s t r e a m o f water a t h i g hp r e s s u r e , c o m p r i s i n g :( a ) a h o u s i n g h a v i n g( 1 ) an i n l e t a t one end f o r r e c e i v i n g w a t e r , and

3 5

45

5 0

5 5

6 5

w i t h s a i d ? r s t a n d s e c o n d p l a t e s i n s a i d chamber m e a n s ;( a ) s a i d ? r s t p l a t e b e i n g p o s i t i o n e d n e a r e s t s a i d o u t l e t ;( b ) s a i d s e c o n d p l a t e b e i n g p o s i t i o n e d u p s t r e a m i ns p a c e f r o m s a i d ? r s t p l a t e ;( c ) s a i d t h i r d p l a t e b e i n g p o s i t i o n e d u p s t r e a m o f s a i ds e c o n d p l a t e , a n d w h e r e i n s a i d p l u r a l i t y o f p a s s a g e si n a l l o f s a i d p l a t e s a r e s u f ? c i e n t t o c a r r y ? u i d ?owfrom t h e i n l e t t o t h e o u t l e t o f s a i d h o u s i n g .

1 1 . A uid s y s t e m f o r d e l i v e r y o f a s t r e a m o f water?owing i n a s y s t e m c o m p r i s i n g :( a ) a Pump;( b ) a ?uid l i n e connected t o s a i d p u m p;( c ) a n o z z l e c o n n e c t e d t o s a i d ? u i d l i n e f o r d e l i v e r y o f

w a t e r t h e r e f r o m a t h i g h p r e s s u r e , wherein t h e p r e ss u r e i s d e t e r m i n e d by s a i d pump;

( d ) a n o u t l e t o r i ? c e i n s a i d n o z z l e f o r d i r e c t i n g t h es t r e a m of water from s a i d o r i ? c e toward a d e s i r e dt a r g e t ; a n d( e ) u p s t r e a m o f s a i d o r i ? c e , a n d i n a l o c a t i o n e x p o s e dt o t h e ? u i d ? o w from t h e p u m p e x i b l e i n t e r a c t i n gs u r f a c e s e x t e n d i n g w i t h i n t h e ?owing ? u i d a n dd i r e c t e d by t h e ?ow oward a i d o r i ? c e s o t h a t s a i ds u r f a c e s c o n t a c t a n d i n t e r a c t w i t h t h e ?owing u i di n a f a s h i o n d e t e r m i n e d i n p a r t by t h e s u r f a c e t e ns i o n s o f t h e ?owing l i q u i d w i t h r e s p e c t t o t h e s u rf a c e s a n d f u r t h e r w h e r e i n s a i d s u r f a c e s have upstream ?xed s u r f a c e p o r t i o n s t o d i r e c t t h e ? u i d? o w toward s a i d o r i ? c e w h e r e i n s a i d ? u i d l i n ec o n n e c t s from s a i d p u m p t o s a i d n o z z l e at a p a i r o fo p p o s i t e l y p o s i t i o n e d a n d o p p o s i n g ? u i d i n l e t s t oi n t r o d u c e two ? u i d s t r e a m s i n t o s a i d n o z z l e whichi n t r o d u c t i o n c a l m s v e l o c i t y r e l a t e d c u r r e n t s ande n a b l e s t h e ? u i d t o ?ow t h r o u g h s a i d n o z z l etoward s a i d o r i ? c e .1 2 . A o z z l e f o r h i g h p r e s s u r e w a t e r , c o m p r i s i n g( a ) a h o u s i n g h a v i n g( 1 ) a n i n l e t a t one end f o r r e c e i v i n g t h e water 2 ) a no u t l e t a t t h e o p p o s i t e e n d f o r d e l i v e r y o f t h e h i g h

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9/9

5 , 1 6 9 , 0 6 51 3p r e s s u r e water wherein t h e o u t l e t i n c l u d e s ano r i ? c e which forms a water s t r e a m ;

( b ) chamb er means o f e n l a r g e d c r o s s s e c t i o n w i t h i ns a i d h o u s i n g between s a i d i n l e t and o u t l e t t o e n a b l et h e w a t e r t o ?ow o s a i d o u t l e t ;

( 0 ) means p o s i t i o n e d i n s a i d chamber means t o forms a i d m u l t i p l e w a t e r f l o w p a s s a g e s e x t e n d i n g f r o ms a i d i n l e t t o s a i d o u t l e t wherein s a i d p a s s a g e s c o ll e c t i v e l y de?ne a c r o s s s e c t i o n a l a r e a g r e a t e r than

1 4s a i d o u t l e t and s a i d p a s s a g e s a r e a r r a n g e d t o reducew a t e r ?ow u r b u l e n c e ; and( d ) m u l t i p l e ? e x i b l e ? b e r s e x t e n d i n g w i t h i n s a i d p a ss a g e s toward s a i d o u t l e t t o c o n t a c t t h e ?owing

5 water t o reduce t u r b u l e n c e .1 3 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 1 2 w h e r e i n s a i d ? b e r s a r em u l t i p l e p a r a l l e l s t r i n g s h a v i n g a f r e e e n d e x t e n d i n g

toward s a i d o u t l e t .1 4 . The a p p a r a t u s o f c l a i m 1 2 wherein a i d p a s s a g e s1 0 a r e p a r a l l e l c i r c u l a r p a s s a g e s e n d i n g u p s t r e a m o f s a i do u t l e t .

i i i t t

2 0

2 5

3 5

40

4 5

5 5

6 5