JP2000308838A - 回転アトマイザーのための改善されたノズルを有するアトマイザーホイール - Google Patents

回転アトマイザーのための改善されたノズルを有するアトマイザーホイール

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】アトマイザーホイールおよびノズルは摩耗耐性
を向上し、ノズルは狭い粒径分布を有する微小球状粒子
を提供する。 【解決手段】ノズル７は、耐摩耗性焼結物を含み、かつ
垂直スロット形状のフローチャネルを有し、垂直スロッ
トを均一に角を丸くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性回転アト
マイザーで使用するための改善されたノズルおよび該改
善されたノズルを含むアトマイザーホイールに関する。
該耐摩耗性回転アトマイザーは、米国特許第3,454,226
号、同第4,121,770号および同第4,684,065号（以上、Ni
ro特許）に記載されている。
【０００２】
【従来の技術】該特許は、研磨性の高い物質のスラリー
を微粒化するためのアトマイザーホイールを記載してお
り、該アトマイザーホイールは、ホイールハブおよび該
ハブを同軸的に取り囲む実質的に鉢様の断面形状の環状
チャンバーを規定する主に円柱形の外壁、該外壁の周に
わたって分布した多数の実質的に水平かつ放射状の噴出
口を含む。操作中、供給されたスラリーは、微粒化され
た状態で該噴出口を通って外へ噴出され、周囲の乾燥室
へ入る。乾燥室では、微粒化によって形成された微粒子
が、その固形分が微粉末として乾燥室の底部に落下する
ように乾燥される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第3,454,226
号は、該外壁に関して緩くフィットして該噴出口の各々
に配置される、耐摩耗性焼結物のノズルを記載してお
り、ノズルは該環状チャンバー内に突出している。ノズ
ルのための耐摩耗性焼結物の使用は、硬質物質の固体粒
子を含む懸濁物を微粒化するときに遠心力によって引き
起こされるアトマイザーホイールからの非常に高い放出
速度のために起こる非常に激しい摩耗の故に必要である
と記載された。米国特許第4,684,065号では、米国特許
第3,454,226号のノズルが、該外壁に関して緩くフィッ
トする入れ換え可能な鋼製ブッシングによって該噴出口
に配置される、耐摩耗性焼結物のライニングを含むノズ
ルアセンブリーによって置き換えられている。ノズルア
センブリーは、可撓性シーリング環によって所定の位置
に保持される。該シーリング環はまた、開口壁とノズル
アセンブリーとの間の空間に液体が浸透するのを防止す
る。ブッシングの中に配置されたライニングと向かい合
うブッシングの内側には、平らなくぼみが形成される。
該平らなくぼみは、どちらの側でもブッシングの軸方向
に延びる。この設計の主張された利点は、回転中にアト
マイザー壁が必然的に曲がるとき、ブッシングが、その
中に配置された脆いセラミックライナーを破砕すること
なく変形し得るということである。上記特許に記載され
たノズルおよび市販のノズルは、本質的に円柱形のフロ
ーチャネルを有するが、米国特許第3,454,226号の図４
には、正方形の断面を有するノズルも描かれている。公
知文献に記載された特定の設計は、高い耐摩耗性および
長い寿命を有するアトマイザーホイールおよびノズルを
提供する。本発明は、Niro特許に記載されたものと同じ
かそれより更に良好な摩耗耐性を有するアトマイザーホ
イールおよびノズルを提供するが、同時にノズルは、よ
り狭い粒径分布を有する微小球状粒子を提供するように
改善されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のノズルは、耐摩
耗性焼結物を含み、かつ垂直スロット形状のフローチャ
ネルを有する。これらの改善されたノズルを噴霧乾燥懸
濁物のために使用すると、円柱形のフローチャネルを有
するノズルを使用する場合と比べて、より狭い粒径分布
を有する微小球状粒子が得られることが分かった。
【０００５】
【発明の実施の形態】本明細書の文脈内において、言葉
「耐摩耗性焼結物」は、粒状物の表面を共に融合するこ
とによるか、あるいは粒状物を或る基礎物質（例えば、
炭化タングステン物の製造で使用されているような物
質）に埋め込むことによって相互連結が行われているか
に拘らず、硬質粒状物が安定して相互連結されている物
質を意味する。言葉「垂直スロット」は、水平軸の方が
垂直軸よりも短いスロットを意味する。
【０００６】フロー安定性を確実にするために、ノズル
のフローチャネルは均一に角を丸くされた形状を有する
のが好ましい。言葉「均一に角を丸くされた」は、流れ
方向に垂直のスロット断面が、丸くされた角を有するこ
とを意味する。フロー安定性を確実にするために、フロ
ーチャネルの入口で曲率半径が大きいことが好ましい。
フローチャネルは、先細であってもよい。
【０００７】入口の曲率半径に関しては、水平方向の曲
率半径が垂直方向の曲率半径より大きいと、ノズルが、
フローチャネルの壁に沿った最適な液体広がり（これは
均一な微粒化を生じる）と最適な流れ容量（これは粘性
抵抗および入口の乱れを少なくする）の組み合わせを提
供することが分かった。本明細書では、水平方向の曲率
半径および垂直方向の曲率半径は、次のように定義され
る。ｘをスロットの小さい方の軸に沿った方向とする
と、ｙはフローチャネルを下り、zは垂直、すなわちス
ロットの主軸に沿っている。水平方向の曲率半径を有す
る表面を生じるためには、半径ｒｈを有する９０°の弧
がｘｙ（水平）面に取られなければならず、そしてそれ
は、z方向に延ばされなければならない。垂直方向の曲
率半径を有する回転表面を生じるためには、半径ｒｖを
有する９０°の弧がｙｚ（垂直）面に置かれなければな
らない。しかし、スロットの両端は丸くされているの
で、この弧はｘに沿って延ばされるのではなく、むし
ろ、スロットの両端において、丸くされた半円の中心線
の周りで回転される。
【０００８】スロットの高さ（垂直軸）の最適の大きさ
は、望ましい粒径分布改善およびアトマイザーホイール
のサイズ制限によって決定される。最適のスロット幅
（水平軸）は、フローチャネルの断面積が、Niro特許に
記載されたような従来のノズルに典型的に見られるのと
ほぼ同じであるように選択され得る。
【０００９】本発明のノズルを使用すると、金属ブッシ
ングを有する、２つの部分から成るノズルアセンブリー
を使用する必要がないことが分かった。全体が耐摩耗性
焼結物で作られた１つの部分から成るノズルは、ノズル
と噴出口との間に可撓性シーリング環が使用される限
り、回転力および壁の屈曲に耐えることができる。該シ
ーリング環は、米国特許第4,684,065号に記載されてい
る。さらに詳細には、この特許が参照される。
【００１０】もちろん、本発明に係るノズルは、好まし
くは均一に角を丸くされた垂直スロット形状のフローチ
ャネルを有して、耐摩耗性焼結物のライニングで裏打ち
された金属ブッシングを含む、２つの部分から成るノズ
ルアセンブリーであってもよい。ブッシングに適する金
属としては、（ステンレス）鋼、ハステロイなどのニッ
ケル合金、チタン、タンタル、ジルコニウムなどが挙げ
られる。該鋼製ブッシングは、高い回転力による鋼ブッ
シングの変形時に耐摩耗性焼結ライニング物質の破壊を
回避するように平らなくぼみをさらに備えていてもよ
い。この実施態様でも可撓性シーリング環を使用するこ
とができる。
【００１１】本発明のさらに別の実施態様では、ノズル
が、アトマイザーホイールの噴出口において、対応した
形状の、反対方向に向けられた肩に対向して接する、外
方向に向けられた肩を備えている。スラリーの微粒化
中、ノズルは、時々非常に激しくすらあり得る摩耗にさ
らされる。しかし、この摩耗は、或る明確に規定された
領域に制限される。この実施態様では、ノズルの寿命を
長くするために、ノズルが次第に摩耗するにつれて、ノ
ズルをフローチャネルの軸の周りに回転させることがで
きる。
【００１２】本発明は、さらに、研磨性の高い物質のス
ラリーを微粒化するためのアトマイザーホイールに関す
る。該アトマイザーホイールは、ホイールハブおよび該
ハブを同軸的に取り囲む実質的に鉢様の断面形状の環状
チャンバーを規定する主に円柱形の外壁、該外壁の周に
わたって分布した多数の実質的に水平かつ放射状の噴出
口を含み、耐摩耗性焼結物から成るノズルが該外壁に関
して緩くフィットして該口の各々に配置され、該ノズル
は、該環状チャンバーに突き出ており、かつ垂直スロッ
ト形状のフローチャネルを有する。フロー安定性を確実
にするために、ノズルのフローチャネルは均一に角を丸
くされた垂直スロットの形状を有するのが好ましい。
【００１３】該アトマイザーホイールは、全体が耐摩耗
性焼結物で作られた１つの部分から成るノズル、または
耐摩耗性焼結ライニングで裏打ちされた金属ブッシング
を含む、２つの部分から成るノズルを備えることができ
る。さらに、ノズルは、アトマイザーホイールの噴出口
において、対応した形状の反対方向に向けられた肩に対
向して接する、外方向に向けられた肩を備えていてもよ
い。
【００１４】本発明を図面によってさらに説明する。
【００１５】図１に示したアトマイザーホイールは、中
央ハブ１、実質的に円柱形の外壁３、およびカバー５を
備えた、実質的に鉢様の断面形状を有する環状チャンバ
ー２を含む。カバー５には、開き口６がハブ１の周りに
同軸的に備えられており、そこを通って、微粒化される
べきスラリーがアトマイザーホイールに供給される。
【００１６】アトマイザーホイールの外壁3の周に沿っ
て、多数の噴出口が備えられており、操作中は、供給さ
れたスラリーが、そこを通って微粒化形状で外側に噴出
されて周囲の乾燥室に入り、乾燥室では、微粒化によっ
て形成された微粒子が、その固形分が微粉末として乾燥
室の底部に落下するように乾燥される。アトマイザーホ
イール自体への摩耗を防ぐために、耐摩耗性焼結物のノ
ズル７が個々の噴出口に挿入される。
【００１７】図２に示したアトマイザーホイールは、中
央ハブ１、実質的に円柱形の外壁３、底部４およびカバ
ー５を備えた、実質的に鉢様の断面形状を有する環状チ
ャンバー２を含む。カバー５には、開き口６がハブ１の
周りに同軸的に備えられており、そこを通って、微粒化
されるべきスラリーがアトマイザーホイールに供給され
る。
【００１８】アトマイザーホイールの外壁3の周に沿っ
て、多数の噴出口が備えられており、操作中は、供給さ
れたスラリーが、そこを通って微粒化形状で外側に噴出
されて周囲の乾燥室に入り、乾燥室では、微粒化によっ
て形成された微粒子が、その固形分が微粉末として乾燥
室の底部に落下するように乾燥される。アトマイザーホ
イール自体への摩耗を防ぐために、摩耗耐性ライニング
９を有するブッシング８を含むノズル７が個々の噴出口
に挿入される。ブッシング８は鋼で作られ、噴出口にお
いて、対応した形状の反対方向に向けられた肩11に対向
して接する、外方向に向けられた肩10を備えている。前
記したように、ブッシング８は開口に緩くフィットして
おり、かつ、こうして付与された隙間に粒子が入り込む
のを防ぐために、壁３の内表面近くに配置されたシーリ
ング環１２によって外壁３に対して密閉される。
【００１９】過剰の応力がセラミックライニング９に移
されることなくブッシングの弾力的変形を可能にするた
めに、ブッシング８は、ライニングと向かい合うその内
表面に平らなくぼみ13を備えられる。示した実施態様で
は、くぼみ１３が、シーリング環１２のくぼみの下およ
びブッシング８の内部端近くから延びている。すなわ
ち、最悪の場合には、直接セラミックライニングに移さ
れると損傷を与え得る応力にさらされるところのブッシ
ングの部分の実質的に全体にわたって延びている。
【００２０】図３には、従来技術に係るノズルに存在す
るフローチャネルの三次元的図解を示す。該従来のノズ
ルは、本質的に円柱形状を有する。
【００２１】図４には、本発明に係るノズルに存在する
フローチャネルの三次元的図解を示す。本発明に係るノ
ズルは、均一に角を丸くされた垂直スロット形状のフロ
ーチャネルを有する。
【００２２】図５には、本発明に係るアトマイザーホイ
ールおよびノズルを使用してスラリーを噴霧乾燥する
と、より小さい粒径分布が得られることを示すグラフが
示されている。グラフは、１５０ミクロンより大きい製
品の一定割合において、３８ミクロン未満の粒径を有す
る製品が絶対量で約２％減少することを示す。これは、
粒径分布が１０〜２０％狭くなることと等しい。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るノズルを有するアト
マイザーホイールの部分断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係るノズルを有するア
トマイザーホイールの部分断面図である。
【図３】従来技術に係るノズルに存在するフローチャネ
ルの三次元的図解である。
【図４】本発明に係るノズルに存在するフローチャネル
の三次元的図解である。
【図５】得られた製品の３８ミクロン未満の直径を有す
る割合を、１５０ミクロンより大きい直径を有する製品
の割合に対してプロットしたグラフを示す。
【００２４】
【符号の説明】
１ ハブ ２ 環状チャンバー ３ 外壁 ４ 底部 ５ カバー ６ 開き口 ７ ノズル ８ ブッシング ９ ライニング 10外方向に向けられた肩 11反対方向に向けられた肩 12シーリング環 13くぼみ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 耐摩耗性焼結物を含みかつ垂直スロット
    形状のフローチャネルを有する回転アトマイザー用ノズ
    ル。
  2. 【請求項２】 ノズルのフローチャネルが、均一に角を
    丸くされた垂直スロット形状を有する、請求項1に記載
    のノズル。
  3. 【請求項３】 大きい曲率半径が付与された入口を含
    み、ただし水平方向の曲率半径の方が垂直方向の曲率半
    径より大きい、請求項1または２に記載のノズル。
  4. 【請求項４】 外方向に向けられた肩が備えられてい
    る、請求項1〜３のいずれか1項に記載のノズル。
  5. 【請求項５】 耐摩耗性焼結物で作られた１つの部分か
    ら成るアセンブリーである、請求項1〜４のいずれか1項
    に記載のノズル。
  6. 【請求項６】 均一に角を丸くされた垂直スロット形状
    のフローチャネルを有する、耐摩耗性焼結物のライニン
    グで裏打ちされた鋼製ブッシングを含む請求項1〜４の
    いずれか1項に記載のノズル。
  7. 【請求項７】 ホイールハブおよび該ハブを同軸的に取
    り囲む実質的に鉢様の断面形状の環状チャンバーを規定
    する主に円柱形の外壁、該外壁の周にわたって分布した
    多数の実質的に水平かつ放射状の噴出口、該外壁に関し
    て緩くフィットして該噴出口の各々内に配置された、耐
    摩耗性焼結物から成るノズルを含み、該ノズルは、該環
    状チャンバー内に突き出ており、かつ垂直スロット形状
    のフローチャネルを有するところの、研磨性の高い物質
    のスラリーを微粒化するためのアトマイザーホイール。
  8. 【請求項８】 ノズルのフローチャネルが、均一に角を
    丸くされた垂直スロット形状を有する、請求項７に記載
    のアトマイザーホイール。
  9. 【請求項９】 大きい曲率半径が付与された入口を有す
    るノズルを含み、ただし水平方向の曲率半径の方が垂直
    方向の曲率半径より大きい、請求項７〜８のいずれか1
    項に記載のアトマイザーホイール。
  10. 【請求項１０】 ノズルが、耐摩耗性焼結物で作られた
    １つの部分から成るアセンブリーであり、該ノズルが可
    撓性シーリング環によって各噴出口で密閉される、請求
    項７〜９のいずれか１項に記載のアトマイザーホイー
    ル。
  11. 【請求項１１】 ノズルが、アトマイザーホイールの噴
    出口において、対応した形状の反対方向に向けられた肩
    に対向して接する、外方向に向けられた肩を備えてい
    る、請求項７〜９のいずれか１項に記載のアトマイザー
    ホイール。
  12. 【請求項１２】 ノズルが、垂直スロット形状のフロー
    チャネルを有する、耐摩耗性焼結物のライニングで裏打
    ちされた金属ブッシングを含む、請求項７〜９のいずれ
    か１項に記載のアトマイザーホイール。
  13. 【請求項１３】 ライニングのフローチャネルが、均一
    に角を丸くされた垂直スロット形状を有する、請求項１
    ２に記載のアトマイザーホイール。
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