JPS5854205Y2 - 液体噴射ノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、一定の角度拡がりを有する液流を発生させ
る液体噴射ノズルに関する。

一定の拡がり角度を持たせて液体を噴射させるノズルは
多くの用途を有する。

例えば、円錐状水膜を形成して液体を散布するノズルは
、液体を微粒子化し、広範囲に拡散させる事ができる。

従来、円錐状水膜を作るノズルに於ては、ノズル内部に
、旋回流を発生させる装置を必要とした。

第６図は従来例に係るノズルの断面図である。

１′はノズルボテ゛イ、５′は配管である。

ノズルボテ゛イ１′の中に旋回流発生器９′が設けられ
ている。

これは、軸線に対して傾斜した羽を有する羽根車、案内
板等である。

軸方向に流れる液体に、旋回流発生器９′は、軸垂直方
向の回転力を与える。

液体は回転方向の速度成分を持って、噴射口８′より噴
出する。

速度ベクトルを延長すると回転双曲面を形成するから、
液体は回転双曲面状の水膜を作る訳である。

このような液体噴射ノズルは一様な円錐状の水膜が形成
できる。

液体の純度が高く、粘性が小さい場合に最適である。

しかし、問題があった。

液体中に非溶解塩類や、その他の浮遊固形分を微粒子と
して含む場合である。

ノズルボディの内腔６′は噴射口側の狭くなる円錐形状
になっている。

内腔の中で旋回流を発生させると、強い遠心力が生じる
。

遠心力は半径の一乗と角速度の二乗の積に比例する。

旋回流の中心と周辺とで角速度はあまり変わらない。

従って、遠心力は中心部で弱く、外周部で強い。

液体の旋回流は、噴射口へ近づくに従い、その半径を滅
する。

内腔６′が円錐形状であるからである。旋回流に於て面
積速度はほぼ保存される。

すなわち、半径の二乗と角速度の一乗の積は、粘性を無
視すれば保存量である。

遠心力をＦ、半径をＲ１角速度を８、面積速度をＱ、Ｃ
を定数として、 がほぼ成立ち、ゆえに、遠心力は となる。

ノズル内腔の中を、噴射口へ進むに従い半径Ｒが減する
から、遠心力は逆に甚しく増大する。

噴射口８′に於て極めて強い遠心力が存在する。

とりわけ、旋回流の外周部、すなわち噴射口内壁面近傍
で最大の遠心力になる。

勿論遠心力が強いという事は、旋回流の速度も速いとい
う事である。

角方向速度■。はであるから、遠心力との比は となる。

噴射口近傍でＲは小さいから、角方向速度■θは遠心力
に比して極めて小さな影響しか持たない。

さて遠心力が強いと、非溶解塩類や浮遊固形分は、外周
部へ押し出される。

液体より比重が大きいから、遠心力による強力な選別作
用が働くわけである。

これらの塩類、固形分は、ノズルボディ内腔の壁面に固
着する。

とりわけ、噴射口付近で、塩類、固形分の付着堆積は著
しい。

その理由は、噴射口付近でＲが小さく、遠心力が最大と
なり、反面角方向速度が相対的に極少となるからである
。

角方向速度は、固着物を剥き取る作用を有するが、これ
が遠心力に比して微弱なのである。

噴射口付近に堆積物ができると、きれいな円錐状水膜を
作る事ができない。

堆積が進行すると、ノズルが閉塞する。

不溶解塩類、浮遊固形物を含む液体の散布に用いる場合
、従来のノズルは頻繁に噴射口を清掃しなければならな
かった。

極めて煩労である。本考案は、このような難点を解決す
る。

本考案のノズルは旋回流を用いない。

液体はノズル内腔で旋回せず、はぼ直進する。

噴射口を出た後、前方に設けた円錐体によって円錐状水
膜に転換されるのである。

以下、実施例を示す図面によって説明する。

第１図は本考案の実施例に係る液体噴射ノズルの横断面
図である。

第２図、第３図、第４図は第１図に於ける、ＸＸ矢視図
、Ｙ−Ｙ断面図、Ｚ−Ｚ断面図である。

１はノズルボディで、配管５の先端に固着しである。

ノズルボテ゛イ１には円錐形状の内腔６が穿設されてい
る。

ノズルボテ゛イ１の先端は縮径し、噴射口８になってい
る。

重要な事は、旋回流発生器が無いという事である。

内腔６は単なる空間に過ぎない。円錐形空間に形作られ
ているだけである。

ノズルボディ内で旋回流は生じない。

液流はほぼ直進する。その代わり、噴射口８の前方に、
円錐体４を新しく設けている。

円錐体４は、噴射口８の中心軸線の延長上にある。

円錐体の中心軸と、噴射口８の中心軸が一致しなければ
ならない。

円錐体４によって、液体は流れの方向を外側へ転する。

円錐の母線に沿って案内されるから、その速度方向はや
がて母線に一致する。

円錐の終端を離れると、液体はそのままの速度方向を維
持して飛散する。

つまり円錐状液膜を形成して散布されるわけである。

勿論、円錐体の終端を離れる際に、境界層剥離が起きる
から、終端の近傍で流線が乱れる。

また円錐体にも、可成りの抵抗が加わる。

液流の流れを転換するのは、円錐体だけの作用であるか
ら、液流の中心に円錐体の中心を正しく設定しなければ
ならない。

そうでなければ、何れかの方向へ液流が偏ってしまう。

完壁な円錐形液膜ができなくなる。

また円錐体の頂角、高さも適当に決定しなければならな
い。

ノズル内腔６の円錐の頂角、噴射口８の口径、液流の噴
射速度によって、上記パラメーターの最適値は異なる。

さて、円錐体４は、支持棒２と横杆３によりノズルボデ
ィ１に取着けられる。

支持棒２は、ノズルボディ１の側面に、ビス止め或は溶
接により固着する。

横杆３は、支持棒の前方延長端にほぼ直角に取着ける。

横杆３は、ノズルボディ１の軸線とほぼ直交するわけで
ある。

横杆３の他端には円錐体４を固着する。

横杆３は、円錐体より前方にあるから、拡径された液膜
の一部を破る惧がある。

円錐状液膜を損じないような形状が望ましい。

この例では横杆３は第３図のように、前部、後部ともに
尖った刃状になっている。

液流は一方の尖端で分割されるが、表面に沿って進み、
他方の尖端で再び合一する。

膜切れを防止できる。それが理想である。

しかし、液流は薄膜状であるから、必ずしも、横杆３の
表面に沿って進み得ない、膜の外は既に大気圧であり、
二液流を中心へ向って引き付ける圧力差が生じ難いから
である。

さらに実験を重ねると、横杆の一部に切欠き７を設けれ
ば良い事が分った。

切欠き７は円錐に沿った流れが、横杆３を通過する付近
に設ける。

従って、切欠き７の位置は噴射圧力、噴射流量（こ応じ
て決定される。

切欠き７を設けると、液膜の横杆による乱れを小さくで
きた。

その結果、きれいな円錐状の液膜を得る事ができる。

切欠きがあると、横杆で分離された、二つの液流が、横
杆の他端へ至る前に合一できることになる。

第４図に示すように、切欠き空間１０は、両側の液流と
切きの側面１１によって囲まれる。

切欠き空間１０は大気圧から遮断される。

つまり、適当な負圧の状態になる訳である。

ために、二二つの分離液流は互に引き寄せ合い、合体し
易くなる。

第５図は横杆の他の実施例についての断面図である。

レンズ型の断面であるから、液流との馴染みが良い。

境界層の連続性が増すので、液膜の形状の擾乱はより少
い。

支持棒２と横杆３よりなる支持部の選択には、様々の配
慮が必要である。

円錐の中心軸は、噴射口軸線に正確に重ならなくてはな
らない。

また円錐体４の受ける抵抗は大きい。

しかも、円錐体４の方が横杆３より噴射口８に近い。

横杆に強い捩れモーメン１〜の働く可能性がある。

横杆３は、充分堅牢でなければならない。

捩れモーメントに抗するために、厚みをあまり滅する事
ができない。

横杆３の断面形状は、前２例の他、流線形断面も有望で
ある。

本考案に係るノズルによれば、遠心力が全く生じないか
ら、非溶解塩類やその他の固形浮遊分等がノズル噴射口
近傍に堆積するという事が少ない。

勿論、このノズルに於ても、非常に濃度の高い浮遊微粒
子を含む液体に対して、閉塞を起すことがありうる。

しかし、従来のノズルに比較すれば、その惧れは少ない
。

また閉塞に至るまでの時間は著しく長い。

その実用性は高い。このように、本考案は優れて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る液体噴射ノズルの横断面
図、第２図は第１図に於けるＸ−Ｘ矢視図、第３図は第
１図に於けるＹ−Ｙ断面図、第４図は第１図に於けるＺ
−Ｚ断面図、第５図は他の実施例に係る横杆の断面図、
第６図は従来例に係る液体噴射ノズルの横断面図である
。 １はノズルボディ、２は支持棒、３は横杆、４は円錐体
、５は配管、６は内腔、７は切欠き、８は噴射口、９′
は旋回流発生器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円錐状内腔６と噴射口８とを備えて配管５に連結される
   ノズルボディ１と、噴射口８の前方に位置された円錐体
   ４と、ノズルボディ１に固設された支持棒２と、支持棒
   ２と円錐体４とを結合しその前後辺が尖端状になってい
   る横杆３と、横杆３の前部に設けた切欠き７とから構成
   した事を特徴とする液体噴射ノズル。