JP2005177751A - 円錐ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 軸接続に適した簡単に形成可能な円錐ノズルの提供。
【解決手段】 円錐ノズルは、旋回室（１８）、旋回室の側壁に配置された供給孔（２２）および旋回室の第１の前壁に配置された流出孔（２２）を備えたノズル本体を有する。
旋回室の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁に、回転対称の突出部（３０）または回転対称の凹部が配置されており、かつ第１の前壁内に流出孔（２０）に隣接して少なくとも２つの袋孔（３２）が配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、旋回室、旋回室の側壁に配置されている供給孔および旋回室の第１の前壁に配置されている流出孔を備えたノズル本体を有する円錐ノズルに関する。

特許文献１から、軸方向の接続端を有する全円錐ノズルが知られている。この全円錐ノズルは、旋回室を備えたノズル本体を有しており、その旋回室内へ旋回室壁に対して接線状に配置されている供給孔が連通している。旋回室の第１の前壁には、流出孔が配置されており、その流出孔は旋回室から始まってまず細くなり、その後また円錐状に拡幅する横断面を有している。ノズル室の、流出孔とは反対側の前壁に、複数のポケットを備えた漏斗状の底が設けられている。これらのポケットがプロフィール配置を形成して、それが回転流に影響を与える。ポケットは、好ましくは五芒星の形式に従って配置されている。噴射すべき媒体は、供給通路を介して供給孔へ供給され、その供給通路は供給孔から始まってまず旋回室の周面に対して平行に延びて、それ以降の推移において直角に曲がって、その後は軸方向にさらに延びている。

特許文献２からは、軸方向の接続端を備えた全円錐ノズルが知られており、それにおいては旋回室の内部に複数の羽根または案内機構を備えた旋回体が配置されている。
軸方向の接続端を備えた他の全円錐ノズルが、特許文献３から知られている。そこでは、旋回室の内部に、２つのプロペラ状の旋回体が配置されている。

特許文献４からは、側方の接続端を備えた全円錐ノズルが知られている。そこでは供給導管が、旋回室に対して接線状に配置された供給孔へ直接連通している。供給導管と供給孔との間では、わずかな方向変換しか行われない。旋回室の底に、スプレイ形状を調節するための複数の開口部を備えたプレートが配置されている。

側方の接続端を備えた他の全円錐ノズルが、特許文献５から知られている。供給導管は、供給孔と整合しており、その供給孔は円形円筒状の旋回室内へ接線状に連通している。旋回室の蓋は、ノズル内の流れの周速度を調節するために、複数の突出部を有している。

特許文献６からは、円形円筒状の旋回室を有するスプレイ乾燥ノズルが知られており、旋回室の周壁に供給孔が開口している。流出孔は、旋回室の第１の前壁に配置されている。旋回室は、環状室によって包囲されており、その環状室を介して供給孔にスプレイすべき媒体が供給される。環状室は、軸接続端を介して供給を受ける。

ドイツ特許公報ＤＥ１９９４８９３９Ｃ１ ドイツ特許公報ＤＥ２７０００２８Ｃ２ 欧州公開公報ＥＰ０３５０２５０ ドイツ特許公報ＤＥ２１２３５１９ ドイツ公開公報ＤＥ３０２４４７２Ａ１ ドイツ特許公報ＤＥ１９７５３４８９Ｃ１

本発明は、軸接続に適した、単純に形成できる円錐ノズルを提供することを課題としている。

本発明によれば、旋回室、旋回室の側壁に配置された供給孔および旋回室の第１の前壁に配置された流出孔を備えたノズル本体を有する円錐ノズルにおいて、旋回室の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁に回転対称の突出部または回転対称の凹部が配置されており、かつ第１の前壁内に流出孔に隣接して少なくとも２つの袋孔が配置されている。

第２の前壁内の回転対称の突出部または回転対称の凹部と第１の前壁の袋孔は、比較的簡単な方法で形成される。好ましくは第１の前壁は円錐形状に形成されて、流出孔の方向へ細くなっている。本発明によって、全円錐ビームを発生させるための特に効果的かつ簡単に形成できるノズルが提供される。好ましくは同一の寸法を有する少なくとも２つの袋孔が設けられるが、３つまたは４つの袋孔を設けることもできる。

本発明の展開においては、供給孔と接続されて、供給孔の領域内でノズル本体を包囲する環状室が設けられている。

このようにして、本発明に基づく円錐ノズルの軸接続が可能となる。それによって本発明に基づくノズルは、側方の接続を有するほとんど詰まらない円錐ノズルの利点を有している。というのは、旋回室の内部に詰まりを支援するような組込み片を設ける必要がないからである。それにもかかわらず、本発明に基づく円錐ノズルは軸方向に接続することができ、それによって比較的わずかな組込みスペースしか必要としない。それによって本発明に基づく円錐ノズルは、特に好ましい方法で、ビレット連続鋳造設備の二次冷却において使用するのに適している。特に、本発明に基づく円錐ノズルは、簡単なアダプタを用いて従来の軸全円錐ノズルと交換される。

本発明の展開においては、突出部は円形円筒状に形成されている。

たとえば回転部分としての、突出部のこのような形成は、簡単に製造可能である。

流出孔の大きさに対する供給孔の大きさの比は、本発明に基づく円錐ノズルにおいては１：１から最大１：１．５の間とすることができる。旋回室直径に対する供給孔の大きさの比は、１：１．５よりも大きくすることができ、供給部の環状室に対する供給孔の比は、ｘ＜１として１：ｘとすることができる。

本発明の展開においては、少なくとも２つの袋孔が円形円筒状に形成されている。

このようにして、本発明に基づく円錐ノズルの簡単に形成することのできる形態が得られる。

本発明の展開においては、流出孔の領域内で少なくとも２つの袋孔が互いに移行し合っている。

それによって簡単な方法で、袋孔の移行領域内に、流出孔へ連通する流出領域が形成される。この種の形状は、流出孔の開放端部の方向へ細くなる、円錐形状の前壁との結びつきにおいて、特に効果的である。

本発明の展開においては、袋孔と流出孔の中心軸は、共通の平面内に位置している。

このようにして、前壁内に８の字状の切欠きが形成され、その中心点に流出開口部が配置されている。それによって、均一なスプレイ像の発生を保証する流出領域が形成される。

本発明の展開においては、少なくとも２つの袋孔のそれぞれの周壁は、切断線の領域において旋回室の周壁と整合しており、その切断線はそれぞれの袋孔と旋回室の中心軸を通る平面が旋回室の周壁およびそれぞれの袋孔の周壁と交わることによって定められる。

このようにして、旋回室の壁と袋孔の壁の間に、流れる上で好ましい移行が達成される。

本発明の基礎となる問題は、旋回室、旋回室の側壁に配置された供給孔および旋回室の第１の前壁に配置された流出孔を備えたノズル本体を有する円錐ノズルによっても解決され、その円錐ノズルにおいては、旋回室の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁に、円錐状に流出孔の方向へ細くなる突出部が配置されており、その突出部はその表面の少なくとも一部に、円錐状の突出部の回りに巡らされて、その細くなる端部の方向へ延びる少なくとも１つの流れ案内面を有している。

流れ案内面として、細くなる突出部に溝または突起を配置することができる。本発明に基づく円錐ノズルは、回転対称で、特に平坦な前壁を備えた円形円筒状の旋回室を有することができ、それによって、少なくとも旋回室の領域において、簡単に形成可能である。第２の前壁に設けられた、細くなる突出部によって、旋回室内の流れの好ましい周速度が調節される。

本発明の展開においては、供給孔と接続されて、供給孔の領域内でノズル本体を包囲する環状室が設けられている。

このようにして、本発明に基づく円錐ノズルは、軸接続のために使用することができる。

本発明の展開においては、流れ案内面は、円錐状の突出部の回りに多重に巡らされた、円錐状の突出部の中心長手軸に対して傾斜した溝として形成されている。

この種の一周する溝によって、旋回室内の回転流れ速度を調節することができ、それによって本発明に基づく円錐ノズルのスプレイ像を調節することができる。

本発明の基礎となる問題は、旋回室、旋回室の側壁に配置された供給孔および旋回室の第１の前壁に配置された流出孔を備えたノズル本体を有する円錐ノズルによっても解決され、その円錐ノズルにおいて流出孔は旋回室から始まって円錐状に拡幅している。

この種の円錐ノズルは、特に汚れに感じにくい。というのは、流出孔は旋回室から始まって拡幅しており、従って旋回室自体詰まることがないからである。旋回室は、たとえば円形円筒状に形成することができる。

本発明の展開においては、供給孔と接続されて、供給孔の領域においてノズル本体を包囲する環状室が設けられている。

このようにして、本発明に基づく円錐ノズルは、軸接続に適している。

本発明の展開においては、ノズル本体は一体的に形成されている。

流出孔が旋回室から始まって円錐状に拡幅しているので、本発明に基づく円錐ノズルは流出孔と旋回室との間にアンダーカットを有しておらず、それによって一体的な構成部品として安価に形成することができる。

本発明の他の特徴と利点は、請求項および、図面との関連において以下で行う本発明の好ましい実施例の説明から明らかにされる。

図１の断面図は、ノズル本体１０とノズル本体１０を部分的に包囲する接続片１２とを備えた、軸接続端を有する全円錐ノズルを示している。ノズル本体１０は、２つの部分で構成されており、ノズル口片１４と旋回室蓋１６を有している。ノズル口片１４内には、旋回室１８が設けられており、旋回室１８の第１の前壁には流出孔２０が形成されている。旋回室１８の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁は、旋回室蓋１６によって形成される。旋回室１８は、円形円筒状に形成されており、供給孔２２が旋回室１８の側壁の領域内で旋回室１８へ連通している。供給孔２２は、図１の表示では、それ自体見ることができず、従って単に破線で示されている。

ノズル口片１４は、流出孔２０の領域内でその前方の端部に一周するリングフランジを有しており、そのリングフランジに、減少された外径と外ねじ２４とを備えた領域が連続している。外ねじ２４を有する領域に、さらに減少された直径を有する領域が連続しており、その中に供給孔２２が配置されている。従って全体として、ノズル口片１４は段付きで形成されており、ノズル口片１４は外ねじ２４によって、接続片１２の前端部内に螺合されており、ノズル口片１４のリングフランジは接続片１２の端面に添接して、それによってノズル口片１２の組込み位置を定める。接続片１２は、その前側の端部から始まって軸方向の孔２６を有しており、その孔は前方の領域に内ねじを有しており、その内ねじがノズル口片１４の外ねじ２４と噛合する。

軸孔２６の内径は、ノズル口片１４の、供給孔２２が配置されている領域の外径よりも大きい。軸孔２６の内径は、また、旋回室蓋１６の外径よりも大きい。それによってノズル口片１４と接続片１２の間において、供給孔２２の領域に環状室が形成される。この環状室は、供給孔２２から始まって旋回室蓋１６の後方の端部まで続いている。軸孔２６の、流出孔２０とは反対側の、後方の端部へ至る推移において、軸孔はまず円錐状に細くなって、その後内ねじを有する接続部分へ移行している。従って接続片１２は、パイプ配管上へ軸方向に螺合することができ、半径方向においてはわずかな組込みスペースしか必要としない。それにもかかわらず、図１から明らかなように、本発明に基づく円錐ノズルは、従来の軸全円錐ノズル内に設けられているような、詰まりを起こしやすい旋回挿入片を必要としない。それによって本発明に基づく円錐ノズルの自由な横断面は、従来の軸全円錐ノズルの自由な横断面を約５０％から５０％上回る。従って本発明に基づく円錐ノズルは、従来の軸全円錐ノズルよりもずっと詰まりにくい。接線接続端を有する従来の全円錐ノズルに比較して、本発明に基づく円錐ノズルは、ずっと小さい組込みスペースしか必要としない。

本発明に基づくノズルから発生される全円錐内の所望の速度分布を含めた満足のゆくスプレイ像は、１つには、流出孔２０の大きさに対する供給孔２２の大きさの比を介して調節され、それは１：１から最大１：１．５の領域にすることができる。さらに、旋回室直径に対する供給孔の比が注目され、それはたとえば約１：１．５よりも大きくすることができる。接続片１２とノズル本体１４の間の環状間隙の大きさに対する供給孔の大きさは、１：１とすることができるが、環状間隙は供給孔よりも大きく形成することもできる。さらに、旋回室１８の中心軸２８に対する供給孔２２の配置は重要であって、それについては後でさらに説明する。旋回室１８内のスプレイすべき媒体の周速度を調節するために、さらに、旋回室蓋１６によって形成される、旋回室１８の第２の前壁の形状と、流出孔２０に連続する、旋回室１８の第１の前壁の形状が用いられる。旋回室蓋１６は、旋回室１８へ向いた側に円形円筒状の突出部３０を有しており、その突出部は中心軸２８に対して同心に配置されている。流出孔２０へ移行している、旋回室１８の第１の前壁は、一方で、円錐形状で、流出開口部２０の方向へ細くなるように形成されており、さらに、第１の前壁には２つの袋孔３２が形成されており、それについては後でさらに詳しく説明する。

図２の斜視図は、図１の旋回室蓋１６を示している。旋回室蓋１６には、平坦な前壁３４から延びる、円形円筒状の突出部３０が設けられている。突出部３０から始まって、端面３４には、外ねじ３６を備えた円形円筒状の部分が連続している。外ねじ３６によって、旋回室蓋１６は、ノズル口片１４の、流出孔２０とは反対側の、後方の端部内へ螺合される。外ねじ３６に続いて、リング状のシールフランジ３８が設けられており、そのシールフランジに六稜面の形式で形成された外周領域４０が続いている。

図３の側面図は、他の旋回室蓋４２を示している。旋回室蓋４２は、旋回室１８へ向いた端面４４の形状によって、旋回室蓋１８から区別され、その端面は旋回室１８の、流出孔２０とは反対側の、第２の前壁を形成する。端面４４は、外側へ向かって湾曲して形成されており、それによって組み立てられた状態においては旋回室１８内へ突出する。

図４の断面図には、旋回室蓋のさらに他の形状４６が示されている。旋回室蓋４６は、組み立てられた状態において旋回室１８へ向いた端面４８の形状によってのみ、旋回室蓋１６から区別される。端面４８は、内側へ湾曲して形成されているので、端面４８によって旋回室蓋４６内に凹部が形成される。従って組み立てられた状態において、この凹部は旋回室１８を流出孔２０から離れる方向へ拡幅する。

図５の斜視図は、図１のノズル口片１４を斜め後ろから示している。図から明らかなように、供給孔２２は中心を外れて配置されているので、スプレイすべき媒体は供給孔２２を通して、旋回室１８内に周方向の流れが形成されるように、旋回室１８内へ導入される。図からさらに明らかなように、ノズル口片１４の、流出孔２０の側に位置する第１の領域の周面は、ノズル口片１４を図１に示す接続片１２内へ螺合することができるようにするために、多面的であって、六角ナットの形式に従って形成されている。

図６の上面図は、図１のノズル口片１４を示すものであって、図６の表示においてそれ自体見ることができない部材は、破線のみで示されている。これは、たとえば、供給孔２２であって、この供給孔は破線で示されており、その旋回室１８に対する偏心した位置が良く理解できる。供給孔２２は、旋回室１８内へ、流れは偏心しているが、旋回室１８内へ接線状には導入されないように、連通している。図６の表示においてよく理解できるように、第１の前壁に２つの袋孔３２が流出孔２０に隣接して配置されている。２つの袋孔３２は、円形円筒状に形成されており、同一の寸法を有し、かつその中心軸と流出開口部２０の中心軸は、共通の平面内に位置している。袋孔３２はそれぞれ、旋回室１８の半分の内径よりも大きい直径を有している。袋孔３２は、一方では、旋回室１８の内周壁へ続いており、かつ流出孔２０の領域において重なり合っている。全体として２つの袋孔３２によって、旋回室１８の第１の前壁に８の字状の切欠きが形成され、流出孔２０は２つの袋孔３２からなるこの８の字状の切欠きの中心点に配置されている。２つの袋孔３２は、旋回室１８内の流れの周速度を調節し、かつ流出孔２０の周囲に排除領域を形成するために用いられる。

図６のＸ−Ｘ線に沿った、図７の断面図には、袋孔３２と流出孔２０に対する袋孔の配置が示されている。

さらに図からは、旋回室１８の第１の前壁５０が円錐形状に形成されており、かつ流出孔２０の方向へ細くなっていることが見られる。

ノズル口片１４の、旋回室１８とは反対側の端面に、流出孔２０の回りに、一周する、断面が三角形状の切欠き５２が形成されている。

図８の、Ｙ−Ｙ線に沿った断面図においても、旋回室１８の第１の前壁の円錐状の形状が見られる。図からさらに、２つの袋孔３２の周壁が、図８の切断平面ｙ−ｙにおいて旋回室１８の周壁と整合していることが、理解される。従って２つの袋孔３２と流出孔２０の中心軸が位置している平面によって旋回室１８の周壁を切断することにより定められる、図８の切断平面において、袋孔３２のそれぞれの周壁と旋回室１８の周壁は整合しているので、図８の表示においてつながったまっすぐな線が得られる。

図９の断面図は、全円錐スプレイ像を発生させるための、本発明に基づく円錐ノズルの他の好ましい実施形態を示しており、図９の表示においては、ノズル口片５４のみが示されている。ノズル口片５４は、図１の接続片１２に相当する接続片へ組み込むために設けられている。ノズル口片５４において、円形円筒状に形成された旋回室５６が断面が狭くなることなく流出孔５８へ移行している。その場合に旋回室５８から始まって流出孔５８は円錐形状に拡幅しており、旋回室５８の周壁に対して第１の円錐角度を有する第１の円錐領域６０と、第１の領域６０に連続する第２の円錐領域６２が設けられており、第２の円錐領域６２は旋回室５８の周壁に対してより大きい角度を有する。従って流出孔５８は、旋回室５８から始まって円錐領域６０、６２によって段階的に拡幅している。旋回室５８の周壁に、供給孔６４が開口しており、その供給孔は旋回室５８に対して中央に配置されているので、供給孔６４と旋回室５６の中心軸が交わる。旋回室５６の、流出孔５８とは反対側の第２の前壁は、平坦に形成されている。それによってノズル口片５４は、全体として、極めて単純な付与形状を有しており、その付与形状は極めて詰まりにくい。ノズル口片５４の本質的な利点は、これが一体的に形成できることである。ノズル口片５４は、図１に示す接続片内へ螺合することができる。

図１０の側面図は、ノズル口片６８内へ挿入するために設けられている、旋回室蓋６６を示しており、そのノズル口片は図１１に断面で示されている。旋回室蓋６６は、ノズル口片６８の旋回室７０へ向いた端面に、円錐状の突出部７２を有しており、その突出部はその周面の一部に互いに対して平行に一周する２本の溝７４と７６を有している。溝７４、７６の延びる方向は、旋回室蓋６６の中心軸７８に対して傾斜している。溝７４、７６を有する円錐状の突出部７２は、旋回室７０内の周速度を、所望のスプレイ像を可能にする程度に調節することをもたらす。

図１１の断面図から明らかなように、供給孔８０は旋回室７０内へ偏心して開口しているので、旋回室７０内で回転する流れが発生され、その周速度は旋回室蓋６６の突出部７２によってコントロールされる。

ノズル口片６８は、軸全円錐ノズルのために設けられており、かつ図１に示す接続片１２に相当する接続片内へ螺合される。

第１の実施形態に基づく本発明の円錐ノズルを一部断面で示している。 図１の円錐ノズルのための旋回室蓋を示す斜視図である。 図１の円錐ノズルのための他の旋回室蓋を示す側面図である。 図１の円錐ノズルのためのさらに他の旋回室蓋を示す断面図である。 図１の円錐ノズルのノズル口片を示す斜視図である。 図５のノズル口片を示す上面図である。 図６のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図６のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 本発明に基づく円錐ノズルの他の実施形態を示す断面図である。 本発明に基づく円錐ノズルのさらに他の実施形態を示している。 図１０の旋回室蓋と共に使用するためのノズル口片を示す断面図である。

符号の説明

１０、５４ ノズル本体
１８、５６ 旋回室
２０、５８ 流出孔
２２、６４、８０ 供給孔
３０、７２ 突出部
３２ 袋孔
４８ 凹部
７０ 環状室
７４ 溝

Claims (13)

1. 旋回室（１８）、旋回室の側壁に配置されている供給孔（２２）および旋回室の第１の前壁に配置されている流出孔（２０）を備えたノズル本体（１０）を有する円錐ノズルにおいて、
   旋回室の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁に、回転対称の突出部（３０）または回転対称の凹部（４８）が設けられており、かつ第１の前壁内に流出孔に隣接して少なくとも２つの袋孔（３２）が配置されていることを特徴とする円錐ノズル。
2. 供給孔（２２）と接続され、かつ供給孔の領域においてノズル本体（１０）を包囲する環状室（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の円錐ノズル。
3. 突出部（３０）が、円形円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円錐ノズル。
4. 少なくとも２つの袋孔（３２）が、円形円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の円錐ノズル。
5. 少なくとも２つの袋孔（３２）が、流出孔（２０）の領域内で互いに移行し合っていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の円錐ノズル。
6. 袋孔（３２）と流出孔（２０）の中心軸が、共通の平面内に位置していることを特徴とする請求項５に記載の円錐ノズル。
7. 少なくとも２つの袋孔（３２）のそれぞれの周壁が、それぞれの袋孔と旋回室の中心軸を通る平面が旋回室およびそれぞれの袋孔の周壁と交わることによって定められる切断線（Ｙ−Ｙ）の領域において、旋回室（１８）の周壁と整合していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の円錐ノズル。
8. 旋回室、旋回室の側壁に配置されている供給孔および旋回室の第１の前壁に配置されている流出孔を備えたノズル本体を有する円錐ノズルにおいて、
   旋回室（７０）の、第１の前壁とは反対側の第２の前壁（６６）に、円錐状に流出孔の方向へ細くなる突出部（７２）が配置されており、前記突出部はその表面の少なくとも一部に、円錐状の突出部の回りに巡らされて、その細くなる端部の方向へ延びる少なくとも１つの流れ案内面を有していることを特徴とする円錐ノズル。
9. 供給孔（８０）と接続されて、供給孔の領域においてノズル本体を包囲する環状室（７０）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の円錐ノズル。
10. 流れ案内面が、円錐状の突出部（７０）の回りに多重に巡らされた、円錐状の突出部の中心長手軸に対して傾斜した溝（７４）として形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の円錐ノズル。
11. 旋回室（５６）、旋回室の側壁に配置されている供給孔（６４）および旋回室の第１の前壁に配置されている流出孔（５８）を備えたノズル本体（５４）を有する円錐ノズルにおいて、
    流出孔が、旋回室（５６）から始まって円錐状に拡幅していることを特徴とする円錐ノズル。
12. 供給孔（６４）と接続されて、供給孔の領域においてノズル本体を包囲する環状室（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の円錐ノズル。
13. ノズル本体（５４）が、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の円錐ノズル。

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