JP2007222783A - ロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】供給室内に供給された液体又はスラリーの噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記供給室内に噴射物がノズル孔へ向かう配流促進手段を設ける。また、供給室内に供給された噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させる。
【選択図】図1
Description
駆動モーター10は、使用する噴射物の性状、量により異なるが出力軸5及びディスク2が通常6000〜30000rpmとなるように回転数を調節する。また、図13のロータリーアトマイザでは高速回転することのできる駆動モーター10を用いているが、目的の回転数よりも回転能力の低い駆動モーターを用いて増速装置で増速し、出力軸5及びディスク2が目的の回転数で回転するように調節することもある。
図14はディスク2の平面図である。複数のノズル孔3bと、ノズル孔3bに装着されたノズル3がディスク2の噴射面6に備え付けられており、室4内に供給された噴射物は出力軸5を中心にディスク2を高速回転することで、その遠心力によってノズル3よりディスク2の外部へ噴霧される構成となっている。
図15(A)はディスク2の断面図である。前記噴射物供給口より供給された噴射物は、ディストリビューター7によって室4内に噴射物量が均一になるように分配される。室4の底面13の最底部はノズル孔3bの下部よりも下方に位置し、出力軸5を中心にディスク2が高速回転することによって、その遠心力によって室4内に溜まった噴射物がせり上がり、ノズル3よりディスク2の外部へ噴霧される構成となっている。図15(B)は図15(A)のA−A断面図であり、ノズル孔3b及びノズル3は円形である。
そこで、特許文献1にはディスク本体の室内にその天井壁面及び底壁面からノズルに向かって傾斜するテーパ面を設け、且つノズル孔を室内テーパ面に連続し孔中間で小径となる内方拡開のテーパ孔部と、孔中間の小径部からノズル出口端に向かって外方拡開のテーパ孔部とで構成したディスクが開示されている。
そこで特許文献2には、噴射面の形状を出力軸の軸線上の一点を中心とし、該中心から噴射面外周を半径とする球面を形成するとともに、ノズルを前記中心から放射状に配置し、噴射側端面の外縁を装着孔内縁に一致させて装着したディスクが開示されている。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供することを目的とする。
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とする。
このことにより、室内に供給された噴射物はノズル孔へ向かいディスク外への噴霧を促進されるため、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
図1に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク2の室4内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル3からディスク外部へ噴霧される。室4内に供給された噴射物は室4底部がノズル孔3bへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔3bへ向かって流れやすい構成となっている。
即ち液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができる。
図2に該特徴を持つディスク構造の室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク2の室4内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル3からディスク外部へ噴霧される。室4内に供給された噴射物は室4底部がノズル孔3bへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔3bへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、室4外周端と、該外周端と対面するノズル入口のR端部下面3cの高さを一致させるため、ノズル孔3bに装着されたノズル3の室4側には障害となるものがなく、ノズル3をディスク内側から脱着することができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となるため、ディスクのメンテナンスが容易となる。
図3に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク2の室4内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル3からディスク外部へ噴霧される。室4内に供給された噴射物は室4底部がノズル孔3bへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔3bへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、底部部材14が分割された後のディスク本体の室4の底面の少なくとも外周縁をノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置させるため、ノズル孔3bに装着されたノズル3の室4側には障害となるものがなく、ノズル3をディスク内側から脱着することができる。さらにまた、底部部材の傾斜面の外端の高さの調整、傾斜角度の調整等、下向き傾斜部の調整加工を、下向き傾斜部を含む底部部材を分割して実施することができるため、ディスク作成後も下向き傾斜面の調整をすることができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、底部部材を取り外すことでディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、底部部材の傾斜面調整が可能であるため、余剰な噴射物のディスク外への排出(噴霧)の促進効果が高い状態に調整することができ、液膜の形成防止が効率的になされる。
図4に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク2の室4内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル3からディスク外部へ噴霧される。室4内に供給された噴射物は室4底部がノズル孔3bへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔3bへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、ノズル孔3b底面側を平面カットし、該平面カットしたノズル孔3b底面と室底部の下向き傾斜部の外端が一致するため、室底部からノズル孔へ及ぶ滑らかな平面が形成される。そのため、噴射物が室4内に供給されてからノズル3よりディスク外へ噴霧されるまでに障害物がなくなり、さらに噴射物がディスク外へ噴霧されやすい構成となっている。さらにまた、ノズル孔3bに装着されたノズル3の室4側には障害となるものがなく、ノズル3をディスク内側から脱着することができる。
このことにより、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、供給室底部の下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、噴射物のディスク外への排出(噴霧)の促進効果が高くなり、液膜の形成防止が効率的になされる。
このことにより、噴射物は周方向への流れが規制されて、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進されるため、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなる。さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできる。
このことにより、ノズル孔の方向と室内の噴射物の流れの方向が一致するため、該噴射物はディスク外への排出(噴霧)を促進され、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
θ=tan−1(Uv/ur)[°]
で求められる角度であることを特徴とする。
このことにより、ディスクの供給室内の噴射物が最も排出(噴霧)されやすい水平傾斜の角度となり、効率的に噴射物のディスク外への排出(噴霧)が効率的になされる。
該最適な水平傾斜角度θは以下の方法で求めることができる。
図5はノズル入口近傍の速度ベクトルを示した図である。ノズル入口での噴射物の流れの速度ベクトルは、噴射物半径方向速度ベクトル51と、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度ベクトル54の合成ベクトルで表すことができる。図5から明らかであるように、最適角度θは、噴射物の半径方向速度urと、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Uvを用いると、数1に示した式であらわすことができる。
ディスクの内周面速度52をUとし、噴射物の周方向速度53はディスク内周面速度52のα倍であるとする。この時、噴射物を回転するディスク上から相対的に見ると、ディスクの回転方向とは逆方向に流れている。すなわち、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度54(Uv)は数2で示した式であらわすことができる。
また、αは噴射物の粘度等の性状、量により異なるが、0.6〜0.7である。
また、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させることによっても、ディスク内の室に余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
従って、液膜の形成を防止し、不安定振動の発生を防止することができるため、不安定振動が起振力となって出力軸を振動させて、出力軸が変形したり出力軸の軸受が損傷することを防止することができる。
噴射物供給口8及び9から投入された消石灰/水スラリーは、ディストリビュータ7によって室4内に均一に分配され、出力軸5を中心にディスク2が回転することによって、その遠心力によってノズル3よりディスク2の外部へ噴霧された。
この時、ディスク2の室4に供給された消石灰/水スラリーは室4内に滞留することなく、ノズル3より噴霧された。ディスク2内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸5の変形、出力軸5の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
この時、実施例1と同様に、ディスク2の室4に供給された消石灰/水スラリーは室4内に滞留することなく、ノズル3より噴霧された。ディスク2内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸5の変形、出力軸5の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室4の底面13aの下向き傾斜の最外端をノズル3のR端部下面と高さが一致するようにしたため、ノズル3をディスク2の内側、すなわち室4側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
なお、底部部材14はディスク2へボルト15で固定するようにしたが、ディスク2と底部部材14の固定手段はボルトに限定されるものではない。また、底部部材14を分割した後のディスク2の室4底面外端はノズル孔3下面と同じ高さまたは下方であればよい。
この時、実施例1及び2と同様に、ディスク2の室4に供給された消石灰/水スラリーは室4内に滞留することなく、ノズル3より噴霧された。ディスク2内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸5の変形、出力軸5の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、底部部材14を分割した後のディスク2の室4底面外端がノズル孔3b下面よりも下方であるため、底面部材14を分割した後は、ノズル3をディスク2の内側、すなわち室4側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。また、前記下向き斜面部の洗浄やメンテナンスは、底部部材14を取り外して行うことができるため、洗浄やメンテナンス作業が容易になった。
さらにまた、底部部材14の傾斜面の外端の高さがノズル3の内側下面と一致する底部部材14を用いると、室4内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル3からの噴霧を促進させる効果がさらに高くなる。
この時、実施例1〜3と同様に、ディスク2の室4に供給された消石灰/水スラリーは室4内に滞留することなく、ノズル3より噴霧された。ディスク2内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸5の変形、出力軸5の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室4底面外端がノズル孔3下面と同じ高さであるため、ノズル3をディスク2の内側、すなわち室4側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
さらにまた、室4底面下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、スラリーのノズル3への流れに障害がなくなり、室4内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル3からの噴霧を促進させる効果が高くなった。
図11は、本実施例5に係るディスク2の室4近傍の断面図である。図11(A)は、高さが室4底面からノズル下面とノズル孔3b及びノズル3の中心3dの間であり、室4外端から内端に延在するリブを用いたディスク2の室4近傍の断面図であり、図11(B)は、高さが室4底面からノズル下面とノズル孔3b及びノズル3の中心3dの間であり、室4外端から外端と内端の中間に延在するリブを用いたディスク2の室4近傍の断面図であり、図11(C)は、高さが室4底面からノズル孔3b及びノズル3の中心3dであり、室4外端から内端に延在し、上部に複数の溝17を設けたリブを用いたディスク2の室4近傍の断面図であり、図11(D)は、高さが室4底面からノズル孔3b及びノズル3の中心3dであり、室4外端から内端に延在し、複数の孔18を設けたリブを用いたディスク2の室4近傍の断面図である。
図11(A)〜(D)に示したいずれのディスク2を用いたときも、実施例1〜4と同様に、ディスク2の室4に供給された消石灰/水スラリーは室4内に滞留することなく、ノズル3より噴霧された。ディスク2内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸5の変形、出力軸5の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
これは、噴射物は周方向への流れが規制されるため、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進され、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなること、さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできるためである。
また、図11(A)のディスク2においてはリブ16の上部、図11(B)のディスク2においてはリブ16の上部及び室4内側部、図11(C)のディスク2においてはリブ16の上部及び溝17、図11(D)のディスクのディスク2においてはリブ16の上部及び孔18からスラリーがリブ16を越えることができるため、ノズル3のうち1箇所が閉塞するトラブルが発生しても、該閉塞した1箇所のノズル3近傍だけにスラリーが滞留することはなく、室4全体にスラリーが均一に分配される。
本実施例において、ディスクの回転数が10000rpmであり、ディスク直径0.17mのディスクを使用したため、ディスクの内周面速度Uは89.0m/sである。また、消石灰/水スラリーの周方向速度はディスク内周面速度のα=0.7倍であるとする。このとき、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Uvは、前記数2を利用して、
Uv=U(1−α)=89.0×(1−0.7)=26.7m/sである。
また、最大流量Q=0.002m3/sの消石灰/水スラリーを8本のノズルから均等に噴射されているとすると、ノズル1本当たりの流量qはq=0.002/8=0.00025m3/sとなる。ここで、ノズル直径d=0.008m即ちノズル断面積A=π×0.0082/4=5.03×10−5m2であるノズルから噴射される噴射物の半径方向速度Urは前記数3を利用して、
Ur=q/A=4Q/nπd2=4×0.002/(8×π×0.0082)=4.97m/sである。
従って水平傾斜角度θは前記数1を利用して、
θ=tan−1(Uv/Ur)=tan−1(26.7/4.97)=79.45° となる。
これは、ノズル孔3bの方向と室4内のスラリーの流れの方向が一致するため、該スラリーはディスク2外への排出(噴霧)を促進されるためである。
2 ディスク
3 ノズル
3b ノズル孔
4 室
5 出力軸
6 噴射面
8、9 噴射物供給口
10 モーター
13a ディスク底面
14 底部部材
16 リブ
Claims (8)
- ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。 - 前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたことを特徴とする請求項1記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
- 前記下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のR端部下面との高さを一致させたことを特徴とする請求項2記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
- 前記ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置することを特徴とする請求項2記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
- ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆U字開口であり、該逆U字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致することを特徴とする請求項2記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
- 前記配流促進手段として、前記ディスク室内外周壁に沿って周方向に穿設した複数個のノズル孔の隣接するノズル孔間にディスク半径方向に延在する規制手段を設け、該規制手段により前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じるディスク周方向へ噴射物の流れを規制可能に構成したことを特徴とする請求項1記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
- ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
ノズル孔をディスクの半径方向に対して、ディスク回転方向下流側に水平傾斜させたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。 - 前記水平傾斜の角度θが、ディスク上から見た流体の周方向への相対速度Uvと、噴射物の半径方向速度urを用いて
θ=tan−1(Uv/ur)[°]
で求められる角度であることを特徴とする請求項7記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
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