JPH08501722A - 液体を回転運動に設定する螺旋形ばねを有するノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の目的は、消火活動に使用されるような高い液圧で作動する噴霧ヘッドにおける使用に適する、新規なノズルを提供することである。液体はばねのループの間の螺旋形通路（２３）に沿って流れ、ここにおいて液体は強い回転運動に暴露された後ノズルのオリフィスを去るような方法で、ノズルのオリフィス（１３）の内側に螺旋形ばね（２０）が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 液体を回転運動に設定する螺旋形ばねを有するノズル 本発明は、ノズルに関する。 本発明の目的は、高い推進液圧において作動可能な噴霧ヘッドにおける使用に とくに適する新規なノズルを提供することである。 本発明によるノズルは、ノズルのオリフィスを通して排出する前に液体を強い 回転運動に設定させるために、ばねのループの間に液体を流れさせるような方法 で、ノズルのオリフィスの前に配置された螺旋形ばねにより主として特徴づけら れる。 好ましくは、螺旋形ばねは、ノズルのハウジング中の少なくとも本質的に円筒 形の通路の中に挿入可能なスピンドルの回りに位置決めされる。 作動圧力が減少するとき、ばねは徐々に膨張し、ピンはそれに沿って従い、ノ ズルのオリフィス付近の位置から離れる。これはノズルのオリフィスの前の流れ 抵抗を減少させる。なぜなら、一部分螺旋形ばねの隣接するループの間で距離が 増加し、こうして螺旋形流路の断面は増加するからであり、そして一部分螺旋形 通路の軸方向の長さはより短くなるからである。 こうして、単位時間当たりの液体の排出量は作動圧力の変動にかかわらず本質 的に一定に止まる。多くの場合において、液体のための推進ユニットとして１つ または数個の液圧アキュムレーターを使用することは有利であり、ここで液圧ア キュムレーターが徐々に排出されるので、作動圧力の減少にかかわらず、液体噴 霧の本質的に一定の速度を得ることができる。 以下において、ある数の好ましい態様を例として示す添付図面を参照して、本 発明をいっそう詳細に説明する。 第１図は、本発明に従うノズルの第１態様をもつ噴霧ヘッドの軸方向の断面を 示す。 第２図、第３図および第４図は、異なる液圧の影響下における、第１図の個々 のノズルの軸方向の断面を拡大して示す。 第５図は、本発明に従うノズルの第２態様をもつ噴霧ヘッドの軸方向断面を示 す。 第６図および第７図は、２つの異なる液圧の影響下における、第５図の中央の ノズルの軸方向の断面を拡大して示す。 第８図および第９図は、２つの異なる液圧の影響下における、第５図の側面の ノズルの軸方向の断面を拡大して示す。 第１０図〜第１４図は、異なる液圧の影響下における、噴霧ヘッドの中の中央 に配置されたノズルに適用される別のノズルの態様を示す。 第１５図は、解放アンプルを有する噴霧ヘッドの中に取り付けられた第１図〜 第４図に従うノズルを示す。 図面において、参照数字１は噴霧ヘッドのハウジングを示し、このハウジング は好ましくは約３００バールまでの高い圧力の液体のための入口２をもつ。入口 ２は軸方向のチャンネル３として連続し、このチャンネル３は第１図において中 央に配置されたノズル４に達し、そしてこれから分岐チャンネル５は斜めに外方 に向く側面のノズル６に至る。第１図における中央のノズル４および側面のノズ ル６は本発明の第１の好ましい態様であり、そして以下において側面のノズル６ を示す第２図、第３図および第４図を参照していっそう詳細に説明する。 ノズル６は本体またはホルダー７を有し、これはねじ８により噴霧ヘッドのハ ウジング１中の分岐チャンネル５を接合する座席の中にねじ込められる。ホルダ ー７を通して接続が延びており、接続はチャンネル５からの方向で見て、９によ り示されそして環状ストップ１０において終わる壁をもつ円筒形部分、および円 錐形で狭くなる回転チャンバー１２およびオリフィス１３を定める回転チャンバ ー要素１１をもつ円錐形で狭くなる部分を有する。 ホルダー７の内側端とノズルの座席の中に形成されたストップ１４との間に、 フィルター、好ましくは中央の開口を有するディスク様焼結金属のフィルター１ ５が配置されており、このフィルターの中央の開口を通して円筒形部分１７を有 するスピンドルの末端ピン１６が入り、この円筒形部分１７はホルダー７の円筒 形通路の中に到達しそして回転チャンバー１２の円錐形表面と合致する末端表面 １８において終わりそして、例えば、２〜４つの斜めのみぞ１９を有する。 スピンドルの円筒形部分１７の回りに螺旋形ばね２０が横たわり、ばね２０の １端はストップ１０および／または回転チャンバー要素１１の内側端または回転 チャンバー１２の壁を支持し、そして他方の端はスピンドルのフランジ２１を支 持し、前記フランジ２１は引き続いてフィルター１５を支持する。こうしてばね ２０はスピンドルを回転チヤンバー１２から離れる方向にプレスする傾向があり そしてフィルター１５をストップ１４に対してプレスする。フランジ２１の直径 はホルダー７の円筒形通路の直径、９における、よりわずかに小さいので、第３ 図に示すように、スピンドルが回転チャンバー１２の（下部）壁に対して推進さ れるとき、フランジ２１および壁９の間に環状通路２２が存在する。 スピンドル部分１７と円筒形通路の壁９の間の環状空間に沿って、ばね２０の ループに沿ってかつそれらの間に螺旋形通路２３が形成されている；通る液体の 事実上すべてが螺旋形通路２３をたどり、これにより回転チャンバー１２の中で 液体が強い回転運動を与えられるような寸法をスピンドル部分１７およびばね２ ０は有することが好ましい。 第２図において、噴霧ヘッドは不活性であるか、あるいは活性液体圧は非常に 低いので、ばね２０はフィルター１５をストップ１４に対して接触させる。ばね ２０は比較的膨張されそして旋形通路２３の断面は比較的広い。フィルター１５ とホルダー７の端との間にギャップ２４が存在する。ピン要素１６の好ましくは 円錐形の延長部２６は入口チャンネル５の中に到達し、そしてチャンネル５のオ リフィスを閉じる。ばね２０が支持するフランジ２１の表面は、ホルダー７の内 側端と本質的に同一高さである。 第３図において、噴霧ヘッドは活性化されそして液圧は高い。ことに円錐２６ と入口チャンネル５のオリフィスの取り囲むへりとの間の環状ギャップ２７の上 で、およびフランジ２１とホルダー壁９との間の環状通路２２の上で、およびあ る程度、また、フィルター１５および螺旋形通路２３の上の圧力低下は非常に大 きいので、ばね２０はフィルター１５がホルダー７に突き当たるまで圧縮され、 その後、環状通路２７および２２の上の圧力低下のために、スピンドルはそれ自 身の運動を続ける。スピンドルの端表面１８は回転チャンバーの下部壁と接触す るように下方に動き、こうして螺旋形通路２３は第２図より非常に狭い。激しく 回転する霧様液体の噴霧はオリフィス１３から排出される。 この出願において考えられる噴霧ヘッドについて、推進ユニットおよ び液体源として１つまたは複数の液圧アキュムレーターを利用することがしばし ば便利である。 推進ガス圧、およびこうして液圧は徐々に非常に低い値に低下するので、ばね ２０はスピンドルを回転チャンバー要素１１から解放させる。圧力はことに環状 通路２２の上でおよび環状ギャップ２７の上で低下し、ここでばね２０を釣合わ せる。推進圧力が低下し続けるとき、ばね２０はさらに膨張し、最後に円錐形延 長部は入口チャンネル５を究極的に遮断し、ここでフィルター１５はストップ１ ４においてあるいはそれに対して閉じられる。 第４図の状態において、フィルター１５とストップ１４との間の横方向、ある いは半径方向のクリアランスおよびピン要素１６およびフィルター１５との間の クリアランスにかかわらず、スピンドルの所望の中心の位置決めは、ピン要素１ ６の円錐形延長部２６により確実される。環状通路２２および２７についてすべ ての回りで均一な幅を得るために、こうしてこれらの通路を通して本質的に前も って決定できる流れ抵抗を得るために、中心の位置決めは望ましい。円錐２６を 過ぎる液体の流れはスピンドル構造体を自動的に中心にする。しかしながら、満 足すべき結果は多くの場合において、また、延長部２６なしに達成することがで きる、すなわち、ピン要素はフィルター１５においてあるいはわずかにそれより 上において、例えば、第５図〜第７図においてピン要素３２のように、終わるこ とに注意すべきである。 円筒形ピン要素１６の軸方向の長さおよび／または延長部２６のテーパー角度 を変化させることによって、前以て決定した液圧において入口５を閉じることが でる。なぜなら、このときばね２０は減少する推進圧 力で第３図の状態から第４図の状態を通して第２図の状態に徐々に膨張するから である。第１図〜第４図の態様において、延長部２６はフィルター１５がストッ プ１４と接触する直前に、あるいはちょうど接触するときに入口５を閉じる。延 長部２６はもちろん別に切頭円錐の一般的形態を有することができる。みぞ１９ を省略する場合、ノズルは第３図の位置において閉じられ、そして前もって決定 できる減少した圧力において開くであろう。フィルター１５は、ノズルの機能を 支配する圧力低下つくるとき、わずかに小さい無視できる部分の役割を演ずるが 、フィルターは液体のクリーニングのために推奨することができる。 第４図の状態において、螺旋形通路２３の断面は第３図におけるより広い。こ の結果、オリフィスから出る液体の速度は液圧の減少に比例して減少せず、驚く ほど一定の速度に止まるが、液体の霧の回転運動は首尾よく減少しそして滴の大 きさは増加する。 ばね２０の力、ならびに環状通路２２および２７は、消火手順の異なる段階に おいて、液体の速度、滴の大きさ、所望の推進圧力などに関する変化する考慮に 従い変化させることができる。消火活動のための設備における異なる噴霧ヘッド は、１つの噴霧ヘッドにおける個々のノズルと同様に、個々に適合させることが できる。 後者の場合において、例えば、ばねが側面のノズルのばねより多少強いような 方法において、側面のノズルと異ならせることができ、これにより減少した液圧 において比較的力の強い液体の噴霧または噴射を主要な方向に、より長い時間の 間維持することができるのは、主として、第１図におけるような、噴霧ヘッドの 中央のノズルである。これは、例えば、フィンランド国特許出願第９２４１１９ 号示されているようなポー タブルピストル様消火装置において利用することができ、こうして中央のノズル を通す、主要な方向における強力な液体の噴射と同時に、液体の霧のシールドを 側面のノズルにより供給し、これにより強い熱を発生する猛烈な火に接近して近 づくことができる。このような手動的に操作可能な装置は困難なく構成すること ができ、こうして消火活動の間に作動または液体の圧力を必要に応じて変化させ ることができる。 本発明に従うノズルにより、フィンランド国特許出願第９２４７５２号に従う 液圧アキュムレーターを推進ユニットとして使用するとき、とくに好適な効果が 達成される。このような液圧アキュムレーターは壁のアパーチュアをもつ出口管 を有するので、ガス圧が前もって決定できるレベルに減少した後、推進ガスは消 火液体の中に混合される。第３図に従う初期段階において、小さい滴およびすぐ れた浸透力をもつ激しく回転する液体の霧が形成され、第４図に従う段階の開始 において、熱い表面およびくすぶる火を冷却するすぐれた能力をもつより大きい 滴が形成され、そしてその後、推進圧の徐々の減少および相互に混合するガスの 量の増加、および第２図の状態への徐々の戻りで、第３図の初期の段階の間より なお小さい滴による完全な充満を長時間維持することができる。 推進ユニットとして液体ポンプを使用する消火設備において、本発明に従うノ ズルは、液体ポンプの作動圧力を変化させるか、あるいは液体の流れを絞る弁を 配置し、これにより圧力を調節することによって、消火活動の間の液体噴霧のモ ードの変化を可能とする。したがって、各噴霧ヘッドのための作動範囲を拡張し 、そしてより少ない数の噴霧ヘッドで管理することができる。 第５図〜第９図に示す態様は、中央のノズル１０および側面のノズル ３１をもち、中央のノズルの中に、スロットル３４において終わる軸方向のチャ ンネル３３をもつスピンドルピン３２を有する。螺旋形ばね３５はピン３２の回 りに横たわり、ばね３５のループに沿ってかつそれらの間に螺旋形流路３６を形 成する。この態様は一般に側面のノズル３１により生成した液体の霧を連行する 吸引つくる、むしろ強力な噴霧を生成し、側面のノズル３１は充実スピンドルピ ン３７を有することができ、その回りに螺旋形ばね３５が存在して螺旋形流路３ ６を形成する。ピン３７は好ましくは膨張したヘッド部分３８を有して、第１図 〜第４図に示す延長部２６と同一の目的のために、ヘッド３８とハウジング１の 取り囲む壁との間に環状通路３９を形成する。ヘッド３８を形成して第８図の位 置において入口５を遮断することができる。 第６図および第７図、および第８図および第９図は、第２図および第３図に似 て、それぞれ、液圧がないか、あるいは低い場合、および高い液圧における場合 を示す。当然、第４図の場合は同様によく起こる。 本発明の他の態様は第１０図〜第１４図に示されている。噴霧ヘッドの側面の ノズル６は第１図〜第４図におけるのと同一種類であり、そして中央のノズル６ ０は噴霧ヘッドの中央のチャンネル３の下端の中にねじ込まれそしてノズルのオ リフィスに回転チャンバー６２をもつたホルダー６１を有する。螺旋形ばね６３ はその１端において回転チャンバー６２の壁に対して支持されており、そしてそ の他端において中央のチャンネル３３の中で可動のスピンドル６４の厚くなった プランジャー様部分に対して支持されており、前記プランジャー様部分はチャン ネル３の入口に向かうスピンドルのほぼ半分を形成する。スピンドル６４のプラ ンジャー部分とチャンネル３の壁との間に、環状通路７１が存在する。 スピンドル６４を通して、軸方向のチャンネル６５が走り、このチャンネル６５ はその入口にスロットル４６をもちそしてスピンドルのプランジャー部分の後に チャンネル３への分岐６７をもつ。スピンドル６４のより薄い部分６９は、その 回りにばね６３が横たわり、その他について重くあることができる。ばね６３の ループは、スピンドル部分６９とチャンネル３の端の中にねじ込まれたホルダー ６１の円筒形部分との間に螺旋形通路７０を形成する。 不活性の状態において、第１０図に示すように、ばね６３は中央のチャンネル ３の入口に対してスピンドル６４を接触させる。そこを通して流れる高圧の液体 はスロットル６６の上およびスピンドル６４のプランジャー部分とチャンネル３ の壁との間の環状通路７１の上において圧力低下を引き起こし、こうして、第１ １図に示すように、スピンドルは下部へ中央のノズル６０に向かって推進され、 重いスピンドル部分６９はその好ましくは円錐形端で回転チャンバー６２の同様 に円錐形の壁に対して接触する。ばね６３は圧縮されそしてばねのループにより 形成された螺旋形通路７０は狭く、そしてスピンドル端と回転チャンバーの壁と の間に形成されたかつノズルのオリフィスに通じる通路７２においてばね６３の 端の後まで続く。 通路７２の好ましい態様は、第１１図において明瞭に可視ではないが、第１２ 図および第１３図に示されている。スピンドル部分６９の円錐形端の表面は７３ で示されており、そして円錐形表面７３の中のある数の好ましくは斜めのみぞ、 例えば、２〜４のみぞは７４で示されている。第１２図の位置において、こうし て中央のノズル６０は、ちょうど側面のノズル６のように、激しく回転する液体 の霧を生成する。第１図〜第 ４図の態様におけるみぞ１９は好ましくは同一の方法で配置される。みぞ７４を 省略する場合、その特定のノズルは第１１図の位置で閉じられるであろう。 液圧が十分に減少した後、スピンドル６４は第１４図に示す位置を取る。この 位置において、環状通路７１、スロットル６６および螺旋形通路７０の上の圧力 低下はばね６３の力と釣合う。螺旋形通路７０はここで第１２図におけるように より広く、そして側面のノズル６への供給チャンネル５はスピンドル６４のプラ ンジャー部分により本質的に遮断される。液体の大部分はここで中央のノズル６ ０を通して強力な集中された噴霧として排出される。 第１４図の状態における有効な圧力低下は、別に、環状通路７１単独により、 すなわち、スロットル６６を遮断して、発生させることができる。次いで環状通 路７１はより広く、そして第１４図において側面のノズルへの対応してより自由 な接続を可能とするであろう。 一般に、第１０図〜第１４図の態様は中央のノズル６０を通る滴の大きさに関 して広い変動範囲を提供する。なぜなら、ばねの動きは螺旋形通路７０の断面の 対応して広い発生とともに比例的に長いからである。結局、中央の液体噴射の作 動範囲は第１４図の位置において長い。 第１５図は第１図〜第４図におけるのと同一の種類のある数の側面のノズルを もつ噴霧ヘッドを示す。前述の中央のノズルの位置において、ある上昇した温度 で溶融または破壊する解放アンプル１０１のためのホルダー１００が配置されて いる。噴霧ヘッドの中央のチャンネル３の中に位置するスピンドル１０２は螺旋 形ばね１０３によりアンプル１０１に対して押しやられるように配置されており 、その力はアンプルを破壊 することができないが、アンプルが溶融または破壊した後、スピンドル１０２を 第１５図の位置から下方に推進させ、これにより噴霧ヘッドの入口から側面のノ ズル６への液体の接続を開く。 スピンドル１０２は軸方向チャンネル１０４を有し、このチャンネル１０４は 入口２における端から分岐８５を経て環状チャンネル１０６の中にチャンネル３ の壁とスピンドル１０２の反対の端部分１０７との間で終わり、前記端部分１０ ７はアンプルホルダー１００の中に密閉された関係で挿入されている。スピンド ル１０２の入口端に向かって、環状チャンバー１０６はチャンネル３の壁に関し て密閉されたプランジャー部分８８において終わる。プランジャー１０８により 形成された環状表面１０９は、入口２における作用する液圧の影響下にあるスピ ンドル１０２の入口端の表面に等しい。こうして、入口２における液圧は環状表 面１０９により釣合っている。したがって、噴霧ヘッドは入口２において、圧力 の衝撃を包含する、非常に高い圧力に、アンプル１０１を破壊せずに、暴露され ることができる。第１５図に示す噴霧ヘッドは、第１図〜第１４図のいずれに従 う複数の噴霧ヘッドの活性化を支配するためにも使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９３３８７３ (32)優先日 1993年９月３日 (33)優先権主張国 フィンランド（ＦＩ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オリフィスを通して排出される前に強い回転運動に液体を設定するために 、ばねのループの間の螺旋形通路（３３；３６；７０）の中を液体が流れるよう に、ノズルのオリフィスの前に配置された螺旋形ばね（２０、３５；６３）を特 徴とする、とくに噴霧ヘッドのためのノズル。 ２．ノズルのハウジング（７；６１）の中の少なくとも本質的に円筒形通路の 中に挿入可能なスピンドル要素（１７；３２、３７；６９）の回りに螺旋形ばね （２０、３５；６３）が配置されており、前記螺旋形ばねがその１端においてノ ズルのオリフィスに隣接して支持されており、そしてスピンドルをノズルのオリ フィスから離れる方向にストップ（１４）に向かって押しやる傾向があることを 特徴とする、請求の範囲１のノズル。 ３．螺旋形ばね（２０）がその他端においてスピンドル要素（１７）のフラン ジ（２１）を支持し、前記フランジ（２１）がノズルのハウジング（７）中の前 記円筒形通路（９）の直径より小さい直径を有して、フランジ（２１）と通路の 壁（９）との間に環状通路（２２）を形成し、ばねの作用に対して液圧低下を環 状通路の上につくることができることを特徴とする、請求の範囲２のノズル。 ４．前記スピンドルが取り囲むハウジングと環状通路（２７；３９）を形成す るテーパーをもつ延長部（２６；３８）を有することを特徴とする、請求の範囲 ３のノズル。 ５．前記テーパーをもつ延長部（２６）が前もって決定できる液圧で供給チャ ンネル（５）を遮断するように配置されていることを特徴とす る、請求の範囲４のノズル。 ６．ばね（２０）の力に抗する前記スピンドル（１７）の動きが円錐形回転チ ャンバー（１２）の壁により制限されることを特徴とする、請求の範囲３のノズ ル。 ７．螺旋形ばね（６３）がその他端において噴霧ヘッドの中のチャンネル（３ ）中に配置されたスピンドルのプランジャー様部分（６４）を支持し、 要素（６９）は、その回りにばね（６３）が横たわり、前記スピンドルの一部 分であり、 チャンネル（３）中のスピンドルの動きがその１端の位置において噴霧ヘッド の入口（２）におけるストップにより制限され、そしてその他端の位置において 前記要素（６９）により制限されており、その回りにばね（６３）が横たわり、 ノズルのオリフィスに隣接してノズルのハウジング（６１）に対して、好ましく は円錐形回転チャンバー（６２）の壁に対して停止し、そして 前記プランジャー様部分（６４）とチャンネル（３）の取り囲む壁との間に環 状通路（７１）が存在し、前記通路７１が前記螺旋形通路（７０）に接続してい る、 ことを特徴とする請求の範囲２のノズル。 ８．スピンドルが軸方向のチャンネル（６５）を有し、前記チャンネル（６５ ）が前記プランジャー様スピンドル部分の背後において、噴霧ヘッドの入口（２ ）からの方向で見て、螺旋形ばね（６３）のループの間を走る前記螺旋形通路（ ７０）と接続しており、そして好ましくは絞られた入口（６６）を有することを 特徴とする、請求の範囲７のノズル。 ９．回転チャンバーの壁と接触するスピンドルの端表面（１８；７３）が回転 チャンバーの壁の接触表面とスピンドルの端表面（１８）との間に通路を形成す るある数の斜めのみぞ（１９；７４）を有することを特徴とする、請求の範囲６ または請求の範囲７のノズル。 １０．スピンドルの端表面（１８；７３）が回転チャンバーの壁に対して密閉 的に適合することを特徴とする、請求の範囲６または請求の範囲７のノズル。