JP2017534443A - 噴霧器ノズル - Google Patents

Abstract

本発明は、下流側において環状混合室（２６）が流体接続される液体流路（１９）を有する噴霧器ノズル（１０）に関する。液体接続部（１２）を介して液体流路（１９）に液体（Ｆ）が供給される。噴霧器ノズル（１０）はその他に、気体配管系（２８）に接続される気体接続部（１３）を備える。さらに圧縮気体（Ｌ）が外側注入流路（２９）および内側注入流路（３４）へ導かれる。２つの注入流路（２９、３４）はそれぞれ注入位置（３０、３５）において環状混合室（２６）に開口する。外側注入位置（３０）は半径方向外側の混合室壁に、および内側注入位置（３５）は半径方向内側の混合室壁に存在する。したがって、流入する液体は、少ない圧縮気体（Ｌ）によって環状混合室（２６）において細かい霧状にされることができ、および環状混合室の下流側で少なくとも１つの出口開口部（４０）を介してそれぞれ噴霧噴流（Ｓ）として放出される。

Description

本発明は、液体を噴霧するための噴霧装置において使用することができる噴霧器ノズルに関する。噴霧器ノズルは可動性または固定性の噴霧装置に配置することができる。

噴霧器ノズルは、噴霧器ノズルに供給される液体、例えば水、もしくは洗浄剤等のような添加剤も備えることができる液体混合物を細かく噴霧するために利用される。単純化のために、以下において液体と言う場合、そのような液体混合物も含まれることとする。液体を細かい液体粒子にして噴霧するために、混合室において液体に混ぜ合わされて且つ噴霧を支援する圧縮空気が使用される。圧縮空気を用いて噴霧される液体は霧状の噴霧ジェットとして噴霧器ノズルの少なくとも１つの出口開口部において放出される。

噴霧器ノズルは、例えば農業における化学肥料、害虫駆除剤または殺菌剤の噴霧に対して、または工業生産において物体を加湿または冷却するために、水および／または洗浄剤を噴霧するために、または化学産業において液体の気化を噴霧によって容易にするために、各種の用途分野において使用することができる。原理的に噴霧器ノズルは、液体の極めて細かい噴霧を必要とする場所であればどこにおいても使用することができる。

噴霧器ノズルは、例えば特許文献１によって知られている。噴霧器ノズルは、液体接続部および気体接続部を備える。液体接続部は、ノズル軸に沿って同軸に延伸し且つ混合室内に開口する液体流路に流体接続される。液体流は噴射としてノズル軸に沿って混合室内に流入する。ノズル軸に対して半径方向に、気体接続部に流体接続される複数の注入流路が混合室内に開口する。混合室内において、軸方向の液体流れは、それに対して横方向に流れる気体を介して噴霧され、且つ下流側でノズル軸に沿って出口開口部を通って外部へ放出される。

欧州特許第０７１４７０６号明細書

この周知の噴霧器ノズルから出発して、気体を用いて液体の改良された噴霧を獲得することは、本発明の課題と見なすことができる。

この課題は特許請求項１の特徴を有する噴霧器ノズルによって解決される。

噴霧器ノズルは液体を供給するための１つの液体接続部を備える。液体は、単一液体または液体混合物であってよい。液体接続部は液体流路に接続され、該液体流路を通って供給された液体が流れ、且つ液体流路は下流側で環状混合室内に開口する。環状混合室は噴霧器ノズルのノズル軸を環状に取り囲み、且つノズル軸に対して同軸に配置される。

環状混合室内に直接開口する末端部は環状混合室へ向かって拡大する。末端部の外直径は環状混合室へ向けて大きくなる。この末端部に、望ましくは中心部を配置することができる。ノズル軸は望ましくは中心部を貫通することができる。例えば中心部および／または旋回流生成手段が所属する噴霧器ノズルの一手段を用いて、末端部を通って流れる液体から、ノズル軸から離れて拡散し、且つ望ましくはノズル軸周りの円周方向において完全に環状に閉じられる流動層が形成される。この流動層は、ノズル軸から離れて斜めに方向付けられる。望ましくは、液体膜とも呼ばれることができる中空円錐状の、もしくは中空切頭円錐状の流動層を形成する。

液体流路の末端部に環状混合室が隣接する。流動層の液体は末端部から環状混合室に流入する。

気体接続部を介して噴霧器ノズルの気体配管系に圧縮気体が供給される。原理的に圧縮気体として、気体または気体混合物の飽和蒸気圧および／または臨界温度に依存しない圧力下にある各気体または気体混合物が、それぞれの各温度においておよび／またはそれぞれの圧力において使用される。圧縮気体として、例えば圧縮空気および／または窒素および／または水素を使用することができる。２、３の用途において、圧縮気体として蒸気、例えば水蒸気も使用することができる。

気体配管系に少なくとも１つの外側注入流路と少なくとも１つの内側注入流路が所属する。流入流路を介して圧縮気体は環状混合室に導入される。外側注入流路は環状混合室における外側注入位置に開口し、内側注入流路は環状混合室における内側注入位置に開口する。内側注入位置は、ノズル軸周りに同軸に延伸する環状混合室によって取り囲まれる。ノズル軸に対して半径方向に見て、外側注入位置は環状混合室の半径方向外側側面に存在し、内側注入位置は環状混合室の半径方向内側側面に存在する。

したがって、気体は外側と内側から環状混合室内に流入し、且つそこで流動層(Stroemungsschicht)に衝突する。圧縮気体は半径方向外側と半径方向内側から中空切頭円錐状の流動層に向けられる。膜状の液体層の生成と、向かい合っている側面からの環状混合室への２つの注入位置を介する圧縮気体の注入とによって、明らかに改良された液体の噴霧が達成される。下流側で噴霧器ノズルを通って放出される極めて小さい液体粒子が生成される。それに加えて、比較的薄い中空切頭円錐状の流動層への圧縮気体の注入によって、噴霧に対して必要な圧縮気体消費量は少なく維持される。すなわち、圧縮気体消費量は噴霧器ノズルの使用によって低下し、これは噴霧器ノズルが装備される噴霧装置の運転コストを減少させる。

望ましくは外側注入位置と内側注入位置は環状混合室の延伸方向に互いにずらして配置される。環状混合室の延伸方向とは、環状混合室を通る中心面の経路が液体流路の末端部において始まり、少なくとも１つの出口開口部の前の環状混合室の外側末端までと理解されるべきである。したがって、環状混合室の延伸方向とは、ノズル軸周りの円周方向における経路に関するものではなく、これに対して直角の中心面に沿った経路である。外側と内側の注入位置は、環状混合室の延伸方向においても互いに向かい合って配置することができる。

一実施例において内側注入位置は環状混合室の延伸方向において外側注入位置に対して上流側に配置される。内側注入位置を介して供給される圧縮気体は液体流動に外側注入位置へ向かう半径方向成分即ち流動成分を与える。そこで同様に圧縮気体が供給され、その場合、励振すなわち半径方向に外側に向けられた流動成分によって、小さい液体粒子におけるさらに改良された噴霧が生成される。加えて、２つの注入位置における異なる方向から入る気体流によって、流動層へ剪断作用を働きかけることができるが、これは特に、外側および内側の注入位置が環状混合室の延伸方向においてずれてはいるものの、近くに並んで配置される場合の状況である。２つの注入位置の空間的に近い配置とは、２つの注入位置の一方から流入する圧縮気体が、少なくとも部分的に直接それぞれ他方の注入位置へ、またはそれぞれ他方の注入位置に直接接している壁部分へ当たること、と理解されるべきである。

好ましい実施例において、内側注入位置は環状混合室の中心面に第１の角度で交わる主流出方向を設定する。対応して外側注入位置は、環状混合室の中心面に第２の角度で交わる主流出方向を設定することができる。第２の角度の大きさは第１の角度の大きさよりも小さいことが望ましい。第１の角度は例えば４５°から９０°まで、望ましくは６０°と９０°の間にあることができる。第２の角度は例えば７０°より小さく、望ましくは４５°より小さい。

好ましい実施例において、気体配管系は内側注入流路と外側注入流路をそれぞれ気体接続部に流体接続する。したがって気体接続部に用意される圧縮気体は両方の注入流路に流れる。その場合、気体配管系は、外側流入流路を介して環状混合室に流入する気体体積流量が内側流入流路を介して環状混合室に流入する気体体積流量よりも大きくなるように形成される。外側流入流路を介して環状混合室に流入する気体体積流量は、両方の注入流路を介して環状混合室に流入する全気体体積流量の５０％以上で且つ望ましくは８０％までであってよい。この分配によって、さらに少ない圧縮気体消費量において、良好な噴霧を獲得することができる。状態と要件に基づいて、場合によっては５０％以下、または８０％以上の気体体積流量も選択することができる。

環状混合室の下流側に、少なくとも１つの出口開口部が存在する。少なくとも１つの出口開口部から、気体によって霧状にされた液体を含む噴霧ジェットが流出する。望ましくは、ノズル軸周りの円周方向に分配された、例えば同一円周部分に分配された複数の出口開口部が存在する。出口開口部は望ましくはそれぞれ回転対称な形態を持ち、例えば円筒状ノズル、および／または拡大するノズル、および／またはラバルノズルとして形成することができる。

液体噴霧の別の改良は、一実施例において、注入位置と少なくとも１つの出口開口部との間の環状混合室がノズル軸の方向に一回または複数回の湾曲した経路を備えることによって獲得される。この領域において、環状混合室はノズル軸に沿って見て、ノズル軸に向かっておよび／またはノズル軸から離れて湾曲することができる。

環状混合室は、好ましい実施例においてノズル軸に対して回転対称に形成される。

噴霧器ノズルは好ましい実施形態において、旋回流生成手段を備えることができる。旋回流生成手段は、液体流路に、特に液体流路の末端部に流入する液体に旋回流を与えるために設置される。旋回流生成手段は、例えば、液体流路内に液体を供給するための流入口がノズル軸に対して半径方向にずらして且つ斜めに方向付けられることによって構成することができる。それによって、液体流路に流入する液体は既に液体流路に沿って旋回して螺旋状に流される。

それと代替に、または付加的に、旋回流生成手段は液体流路内に、特に液体流路の末端部の上流側に配置される旋回流生成器を備えることができる。旋回流生成器は液体によって流れ込まれ、液体流に旋回する動きを与える。これは傾斜し、および／または螺旋状に延伸する案内面および／または案内流路、および／または旋回流生成器のロータ、例えば羽根車によって生じ得る。基本的に周知の全ての旋回流生成手段は単独で、または組み合わせで使用することができる。

旋回流生成器は、液体流路の末端部の上流側に隣接する液体流路の渦生成部に配置する場合に有利である。旋回流生成部分は例えば、末端部へ導き且つその横断面もしくは直径が末端部に向かって先細になる液体流路の移行部分の上流側に且つ直近に配置することができる。その場合、渦生成部において液体が流れる流動断面部分は、基本的に流動方向に一定であってよい。

それに加えて、気体配管系が、ノズル軸に沿って中心部に延伸する中心流路を備える場合は有利である。中心流路は中心部において液体流路内に開口する。中心流路から圧縮空気は基本的に軸方向の液体の流動方向成分とは逆に液体流路の末端部の上流側に直接流入し、およびそこで中空切頭円錐状の流動層の改良された形成に寄与する。

噴霧器ノズルは、一実施例において、その中に液体流路と環状混合室が形成されるノズル本体を備える。ノズル本体は望ましくは一材料に統合されて継目箇所と接合箇所なしに製造される。望ましくは、それは例えば３次元印刷法のようないわゆる付加製造プロセスによって作り出することができる。それに加えて、ノズル本体全体に流体が流れる配管と流路が形成される場合は有利である。望ましくは、中心部はこのノズル体と一体化された部分であることが好ましい。

本発明の有利な形態は従属特許請求項、明細書、および図面によって明らかにされる。以下、本発明の好ましい実施例が付属の図面に基づいて詳細に説明される。

噴霧器ノズルの一実施例の斜視図を示す。 図１の実施例噴霧器ノズルのノズル軸に沿った縦断面図を示す。 本発明に基づく噴霧器ノズルの模式的なブロック図様の原理図を示す。

図において、噴霧器ノズル１０が具体的に説明される。図１および図２は好ましい実施例を示し、一方で図３は機能原理を具体的に説明する。

噴霧器ノズル１０は移動式または定置式の噴霧装置において使用され、噴霧される液体Ｆを圧縮気体Ｌの使用の下に霧状にし、霧状にされた液体粒子を噴霧ジェットＳもしくは噴霧ミストとして放出するために利用される。図３に基づくブロック図において流れる液体Ｆはブロック矢印によって、圧縮気体Ｌは単純矢印によって模式的に具体的に説明される。図３において、ドット密度によって細かい霧状にされる液体Ｆが模式的に図解され、その場合、少ないドット密度は細かい霧状にされていることを意味する。

噴霧器ノズル１０はノズルハウジング１１を有する。ノズルハウジングに、液体Ｆを供給するための液体接続部１２と圧縮気体Ｌを供給するための気体接続部１３が存在する。液体接続部１２は、ノズルハウジング１１の中空円筒の接続短管１４に配置される。接続短管１４はノズル軸Ａに対して同軸に配置される。気体接続部１３は、例えば接続短管１４の周りに環状にノズル軸Ａに対して同軸に配置される。気体接続部１３もしくは液体接続部１２の個数と配置は、噴霧器ノズル１０が使用される噴霧装置に応じて別の配置と整列においてノズルハウジング１１に設けられることもできる。

ここに示した実施例において、ノズルハウジング１１は、ほぼ円筒状に輪郭を与えられたハウジング部１１ａを有し、該ハウジング部１１ａからノズルハウジング１１の接続短管１４が離れて突き出す。ハウジング部１１ａはノズル軸Ａに対して同軸に配置される。気体接続部１３は接続短管１４の周りに同軸にハウジング部１１ａの正面に配置される。ハウジング部１１ａに、例えば噴霧器ノズル１０の噴霧装置へのその固定の際に円周方向Ｕにおいてノズル軸Ａ周りに回すため、および機械的および流体的に噴霧装置に接続するために、１つまたは複数の工具用の把持面を有する工具把持部分１１ｂが設けられる。

ノズルハウジング１１は、例えば継ぎ目無しの一体型ノズル本体１５として形成され、例えば３次元印刷として、または別のアディティブ製造プロセスによって製造することができる。ノズル本体１５は継目箇所や接合箇所がなく、且つ単一材料によって製造される。

液体接続部１２は液体流路１９に流体接続される。液体接続部１２に接続される液体流路１９の第1の部分１９ａは円筒形状を有し、ノズル軸Ａに対して同軸に延伸する。第1の部分１９ａに液体流路１９の渦生成部１９ｂが直接接続される。この渦生成部１９ｂ内に、第1の部分１９ａから渦生成部１９ｂに流れる液体Ｆに旋回流を与える旋回流生成器２０が配置される。旋回流の付与によって、液体Ｆは、渦生成部１９ｂ内もしくは渦生成部１９ｂの下流において、最早、液体流路１９に沿って軸方向にのみ流れるのではなく、中空円錐状の噴流経路、または場合によっては渦巻状もしくは螺旋状の流動経路が発生する。

旋回流生成器２０は実施例において、ノズル軸Ａに対して同軸に渦生成部１９ｂ内に配置される旋回体２１によって構成される。旋回体２１は、液体Ｆに旋回流を与えるために案内面または案合流路を備えることができる。羽根車を有する旋回流生成器２０を使用することも可能である。

基本的に、液体流路１９に流入する際に、または液体流路１９内を流れている間に旋回流を与えるために、１つまたは複数の適切な旋回流生成手段を使用することもできる。例えば旋回流付与のためにコアンダ効果を利用するような流動効果も可能である。それに加えて、液体流路１９内への液体Ｆの流入を、ノズル軸Ａに対して半径方向にずらせて、液体流路１９の流路壁２２に対して接線方向に、且つノズル軸Ａに対して斜めに傾けて実施することが可能であり、その結果、それによって既に旋回している液体流動が得られる。

その他の代替法として、旋回流生成器２０の代わりに、適当な例えば基本的に板状に形成される衝突体が液体流路１９内に配置されることもでき（具体的には説明しない）、その結果、衝突体への液体Ｆの衝突の際に、衝突噴流とも呼ばれる基本的に皿状の薄い液体層が生成される。

ここで記述される実施例において、渦生成部１９ｂにおける渦生成は、ここには詳細に表示されていないが、渦生成部１９ｂの、または渦生成部１９ｂの下流側に直接続いている流動方向における移行部分の流路断面が減少することによって支援される。これは、渦生成部１９ｂの、もしくは移行部分の直径が第1の部分１９ａから出発して減少することによって獲得される。好ましい態様において、渦生成は移行部の上流において完了する。

変形実施例において、液体流路１９の直径は渦生成部１９ｂにおいて一定であり、且つ先細の移行部分が省略されることができ、これは例えば、図３に基づく原理表示において模式的に具体的に説明される。

渦生成部１９ｂに隣接して、場合によっては移行部分を介して液体流路１９の末端部１９ｃが接続される。液体流路１９の末端部１９ｃにおいて流路壁２２の直径は渦生成部１９ｂから離れる方向に増大する。流路壁２２に沿って流れる液体は、渦生成部１９ｂと末端部１９ｃとの間の移行部における最小の流路壁直径から出発して、さらに流路壁２２に沿って流れる傾向を持つ。それによって、末端部において、中空切頭円錐の形態を持つ液体Ｆの流動層ＦＨが形成される。流動層ＦＨは、噴霧器ノズル１０におけるノズル軸Ａに対して同軸に形成される。流動層ＦＨは、図３において著しく模式化されて、末端部１９ｃにおけるブロック矢印とドットとによって具体的に説明される。

中空円錐状の流動層ＦＨの形成をさらに支援するために、液体流路の末端部１９ｃに、液体流路１９が開口する環状混合室２６に向けてその直径が拡大する中心部２５が配置される。この実施例に拠れば、環状混合室２６は液体流路１９の末端部１９ｃに直接隣接する。

ノズル軸Ａは、中心部２５の中心を貫通する。中心部２５の配置および末端部１９ｃの拡大する流路断面によって、末端部１９ｃはノズル軸Ａ周りの円周方向Ｕにおいて環状に閉じるとともにノズル軸Ａに対して同軸の中空切頭円錐状の流路として形成される。

液体流路１９の流路壁２２は、渦生成部１９ｂと末端部１９ｃにおいてノズル軸Ａに沿って湾曲して延伸する。したがって、流路断面は、渦生成部１９ｂにおいて縮小せられ、且つ末端部１９ｃにおいて再び拡大せられる。これに適合して中心部２５の外面２７はノズル軸Ａに沿って同様に湾曲せられ、例えば凹面状に湾曲せられる。中心部２５の外面２７は流路壁２２に向かい合っており、且つ望ましくは、ノズル軸Ａに対して垂直で半径方向の中心部２５の外面２７とそれに対して外側にある末端部１９ｃの内壁との間の壁間隔が一定のままであるように流路壁の経路に適合され、その場合、下流側の方向における環状の流動断面積は、ノズル軸Ａからの距離が増大すると共に拡大する。

それによって、噴霧器ノズル１０において、環状混合室２６の前で、環状混合室２６内に流入する中空切頭円錐状の流動層ＦＨが生成される。そのために旋回流生成手段および／または拡大する末端部１９ｃはその中に配置される中心部２５と共に使用することができる。例えば２つの処置が共同で実現される。

液体Ｆを小さな液体粒子に霧化するために、末端部１９ｃに接続される環状混合室２６内に圧縮気体Ｌが供給される。そのために気体接続部１３は噴霧器ノズル１０の気体配管系２８に接続される。噴霧器ノズル１０の気体配管系２８は、ノズルハウジング１１の外部に配置される気体ホースを備えていてもよく、その場合、ここで具体的に説明されている好ましい実施例におけるように、望ましくはノズルハウジング１１に、例えばハウジング部１１ａに配置されるか、もしくは形成される気体流路のみが使用される。実施例において気体配管系２８の全ての気体流路はノズル本体１５の製造の際に形成される。

気体配管系２８は、ノズル軸Ａ周りの円周方向Ｕにおいて環状に液体流路１９の少なくとも一部分の周りに延在して、且つ外側注入位置３０において環状混合室２６に開口する外側注入流路２９を備える。外側注入位置３０は円形環状の間隙として形成され、且つノズル軸Ａに対して同軸に配置される。

実施例に拠れば、環状の気体配管系２８の接続流路３１が、環状混合室２６に対して半径方向外側に、例えば環状混合室２６に対して同軸にノズルハウジング１１内に配置され、この接続流路３１は、１つまたは複数の貫通開口部３２を介して気体配管系２８の中心気体流路３３に流体接続される。中心気体流路３３はノズル軸Ａに沿って延在し、且つ環状混合室２６によって円周方向Ｕに取り囲まれる。中心気体流路３３に供給される圧縮気体Ｌの一部は、環状混合室２６の半径方向内側にある内側注入流路３４に流れ込む。内側注入流路３４は中心気体流路３３の一部分によって構成されることができ、または分離壁によって中心気体流路３３から分離されて分岐することができる。内側注入流路３４は内側注入位置３５において環状混合室２６に開口する。内側注入位置３５は、ノズル軸Ａ周りの円周方向Ｕにおいて望ましくは閉じられて、できる限り連続した円形の環状間隙として形成される。

内側注入流路３４の近傍に、中心気体流路３３から分岐して、または中心気体流路３３の一部分によって構成することができる中心流路３６が中心気体流路３３に流体接続される。中心流路３６は末端部１９ｃの上流側で液体流路１９ａに開口する。中心流路３６の開口部３７はノズル軸Ａに対して同軸に配置され、且つノズル軸Ａの方向において末端部１９ｃもしくは環状混合室２６から離れる様に方向付けられる。したがって、そこで流出する圧縮気体Ｌは、液体Ｆとほぼ逆に流れ、且つ液体流路１９の末端部１９ｃにおける流動層ＦＨの形成を支援する。

少なくとも１つの噴霧ジェットＳが放出される噴霧器ノズル１０の末端に、少なくとも１つの出口開口部４０が存在する。ここで図１および図２において具体的に説明された好ましい実施例において、噴霧器ノズル１０は複数の、例えば８個の、ノズル軸Ａ周りの円周方向Ｕに分配、配置される出口開口部４０を備える。少なくとも１つの出口開口部４０は、円筒形の穿孔として、スリットとして、または望ましくはラバルノズルとして形成される。例えば少なくとも１つの出口開口部４０は、流動方向に円錐形に拡大する断面を有する。各出口開口部４０の長手軸はノズル軸Ａに対して傾けられる。望ましくは、出口開口部４０の穿孔軸の傾斜角度は、ノズル軸Ａに対して１０°と３０°の間である。複数の出口開口部４０によって、それぞれノズル軸Ａから離れるように方向付けられた噴霧ジェットＳが生成せられる（図１および図３）。

出口開口部４０は、環状混合室２６と流体接続された管片４１の中に配置される。円周方向Ｕにおいて直接隣り合う管片４１が互いに間隔をおいて配置されることによって、管片４１の間に貫通開口部３２が形成される。それによって管片４１の間に、接続流路３１と中心気体流路３３との間の流体接続が形成される。

接続流路３１と外側注入流路２９の間に、外側注入流路２９における気体流動を外側注入位置３０へ導く分離壁４５が存在する。圧縮気体Ｌの流動の方向において外側注入位置３０に対して間隔をおいて少なくとも１つの連絡開口部４６が分離壁４５に存在し、それを通って圧縮気体Ｌは気体接続部１３から出て接続流路３１内に流れ得る。それによって、外側注入流路２９にも内側注入流路３４にも気体接続部１３を介して圧縮気体Ｌが供給される。

連絡開口部４６を介して、一方において中心気体流路３３と内側注入位置３５までの接続流路３１における体積流量と、他方において外側注入流路２９と外側注入位置３０を通る体積流量とが、それぞれ要求に基づいて決定される。好ましい実施形態において、外側注入位置３０の断面積に対する連絡開口部４６における断面積の割合は、例えば約２０％〜４０％の範囲にあり、望ましくは約３０％である。

その場合、気体配管系２８における断面は、外側注入流路２９と外側注入位置３０を介して、内側注入流路３４もしくは内側注入位置３５を介するよりも大きな気体体積流量が環状混合室２６に流入するように選択することができる。例えば内側注入位置３５に対する外側注入位置３０の間の面積割合は１．５：１〜２．５：１の割合において予定される。好ましい実施例において面積割合は約２：１である。この実施例に拠れば、例えば環状混合室２６に流入する気体の少なくとも約３分の２が外側注入位置３０を介して流入し得る。

この実施例において、内側注入位置３５と中心流路３６の開口部３７との間の面積割合は約１：１０〜１：１５である。

図２および図３に示すように、環状混合室２６内の液体Ｆは、２つの注入位置３０、３５において圧縮気体Ｌを供給される。基本的に環状混合室２６内の液体噴流の中心にも相当する環状混合室２６の中心面Ｅが、図２において模式的に示される。末端部１９ｃから環状混合室２６に入る中心液体噴流は点線によって示される。環状混合室２６の延在方向において、環状混合室２６を通る中心面Ｅに沿って、２つの注入位置３０、３５が互いにずらされて配置される。実施形態に拠れば、最初に内側注入位置３５から流出する圧縮気体Ｌが流れて、通過する液体Ｆもしくは流動層ＦＨに衝突し、その一方で外側注入位置３０から流出する圧縮気体Ｌがさらに下流側で環状混合室２６内に流入する。外側注入流路２９から環状混合室２６への第１主流出方向Ｐ１が図２において第１の矢印によって模式的に示される。例えばここではノズル軸Ａに対してほぼ平行に延伸するこの第１主流出方向Ｐ１は、中心液体噴流と第１の角度αで交わる。これに対応して、ノズル軸Ａに対して鋭角に配置されて且つ中心液体噴流と第２の角度βをなす内側注入流路３４からの圧縮気体Ｌに対する第２主流出方向Ｐ２が第２の矢印によって表される。例えば第２の角度βは量的に第１の角度αより大きい。第１の角度αは特に４５°よりも小さく、その一方で第２の角度βは７０°と９０°の間にある。

本発明の噴霧器ノズル１０は以下のように作動する。

液体Ｆが液体流路１９を通って流れる。旋回流生成手段、例えば旋回流生成器２０を介して液体流動は渦生成部１９ｂにおいて旋回流を与えられる。その代わりに衝突体によって衝突噴流が生成される。それによって、および／または中心流路２６から開口部２７を介して中心部２５を通って流入する圧縮気体によって、および／または環状混合室２６に向けて拡大する液体流路１９の末端部１９ｃの直径によって、そこに中空切頭円錐状の流動層ＦＨが生成され、該流動層ＦＨは環状混合室２６に流入する。

環状混合室２６において、最初に内側注入位置３５において圧縮気体Ｌが流動層ＦＨに衝突し、流動層ＦＨにおける液体流動にノズル軸Ａから離れて環状混合室２６の半径方向外側に向かう付加的な横方向成分を付与することによって、その流動方向に影響をおよぼす。やや下流側で外側注入位置３０において圧縮気体Ｌが供給される。上流側で内側注入位置３５において既に液体流動が励振されていることによって、環状混合室の外側からの圧縮気体Ｌの流入によって、液体の極めて細かい噴霧が達成できる。従って異なる側面から環状混合室に流入する圧縮気体Ｌは、いわゆる剪断作用を生じさせる。

環状混合室２６のもう１つの流れにおいては、ノズル軸Ａに向かうおよび／またはノズル軸Ａから離れる環状混合室２６の延伸部における１つまたは複数の湾曲部によって、２つの注入位置３０、３５の下流側で、次に出口開口部４０を通って噴霧ジェットＳの形において放出される液体気体混合物における液体粒子のさらなる霧化と一様な分布とが得られる。例えば、環状混合室２６は２つの注入位置の下流側で最初にノズル軸Ａに向かって湾曲し、続いて再びノズル軸Ａから離れる方へ湾曲する。

環状混合室２６の湾曲する経路の代わりに、注入位置３０、３５と出口開口部４０との間にここで具体的に説明された実施例の修正で中空円筒状の環状混合室の形態をこの部分に設けることもできる。

本発明は、下流側に環状混合室２６が流体接続される液体流路１９を有する噴霧器ノズル１０に関する。液体接続部１２を介して液体流路１９に液体Ｆが供給される。噴霧器ノズル１０は外側に、気体配管系２８に接続される気体接続部１３を備え、この基体接続部１３を介して圧縮気体Ｌが外側注入流路２９と内側注入流路３４に導かれる。２つの注入流路２９、３４はそれぞれ注入位置３０、３５において環状混合室２６に開口する。外側注入位置３０は、環状混合室２６が同軸に延在するノズル軸Ａに対して半径方向外側の混合室壁に設けられ、且つ内側注入位置３５は半径方向内側の混合室壁に設けられる。流入する液体は、環状混合室２６において、少量の圧縮気体Ｌによって細かく霧化され、環状混合室２６の下流側において、少なくとも１つの出口開口部４０を介してそれぞれ噴霧ジェットＳとして放出される。

１０ 噴霧器ノズル
１１ ノズルハウジング
１１ａ ハウジング部
１１ｂ 工具把持部分
１２ 液体接続部
１３ 気体接続部
１４ 接続短管
１５ ノズル本体
１９ 液体流路
１９ａ 液体流路の第１の部分
１９ｂ 渦生成部
１９ｃ 末端部
２０ 旋回流生成器
２１ 旋回体
２２ 液体流路の流路壁
２５ 中心部
２６ 環状混合室
２７ 中心部の外面
２８ 気体配管系
２９ 外側注入流路
３０ 外側注入位置
３１ 接続流路
３２ 貫通開口部
３３ 中心気体流路
３４ 内側注入流路
３５ 内側注入位置
３６ 中心流路
３７ 中心流路の開口部
４０ 出口開口部
４１ 管片
４５ 分離壁
４６ 連絡開口部

Claims (15)

1. 噴霧器ノズル（１０）であって、
   ノズル軸（Ａ）を同軸に取り囲む環状混合室（２６）に下流側で接続される液体流路（１９）に液体（Ｆ）を供給するための液体接続部（１２）と、
   前記環状混合室（２６）に対して拡大する液体流路（１９）の末端部（１９ｃ）内に、前記ノズル軸（Ａ）から斜めに離れるように方向付けられた拡大する流動層（ＦＨ）であって、前記液体流路（１９）の前記末端部（１９ｃ）に続く前記環状混合室（２６）内に流れる流動層（ＦＨ）を形成する手段（２０、２５）と、
   少なくとも１つの外側注入流路（２９）と少なくとも１つの内側注入流路（３４）とを備える気体配管系（２８）へ圧縮気体（Ｌ）を供給するための少なくとも１つの気体接続部（１３）と、を有し、
   前記外側注入流路（２９）は、前記ノズル軸（Ａ）に対して半径方向外側において外側注入位置（３０）で前記環状混合室（２６）に開口し、
   前記内側注入流路（３４）は、前記ノズル軸（Ａ）に対して半径方向内側において内側注入位置（３５）で前記環状混合室（２６）に開口する、
   噴霧器ノズル。
2. 前記外側注入位置（３０）および前記内側注入位置（３５）は、前記環状混合室（２６）の延伸方向にずらして互いに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の噴霧器ノズル。
3. 前記外側注入位置（３０）は、前記環状混合室（２６）の延伸方向において前記内側注入位置（３５）に対して下流側に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の噴霧器ノズル。
4. 気体配管系（２８）は、前記内側注入流路（３４）および前記外側注入流路（３０）を前記気体接続部（１３）に流体接続され、且つ前記外側注入流路（２９）を介して前記環状混合室（２６）内に流入する気体体積流量が前記内側注入流路（３４）を介して前記環状混合室（２６）内に流入する気体体積流量よりも大きくなるように、且つ／または前記外側注入位置（３０）の横断面面積が前記内側注入位置（３５）のそれよりも大きくなるように形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
5. 前記環状混合室（２６）は、下流側で霧状の噴霧ジェット（Ｓ）が流出する少なくとも１つの出口開口部（４０）に接続される、ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
6. 前記環状混合室（２６）は、注入位置（３０、３５）と少なくとも１つの前記出口開口部（４０）との間に前記ノズル軸（Ａ）の方向に一回または複数回湾曲する経路を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の噴霧器ノズル。
7. 流動層（ＦＨ）を生成するための手段（２０、２５）は、前記ノズル軸（Ａ）の周りの円周方向（Ｕ）において閉じられる流動層（ＦＨ）を生成するために設置される、ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
8. 流動層（ＦＨ）を生成するための手段（２０、２５）は、液体流路（１９）の前記末端部（１９ｃ）内またはその上流側に配置され、前記流動層（ＦＨ）によって周囲を流れられる中心部（２５）を備え、その場合、前記ノズル軸（Ａ）は前記中心部（２５）を貫いて延伸する、ことを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
9. 流動層（ＦＨ）を生成するための手段（２０、２５）は、液体流路（１９）に流れている液体（Ｆ）に旋回流を与える旋回流生成手段（２０、２１）を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
10. 前記旋回流生成手段は、前記液体流路（１９）内に配置され、且つ流入する前記液体（Ｆ）が流れ込み、この液体流に旋回流を与える旋回流生成器（２０）を備える、ことを特徴とする請求項９に記載の噴霧器ノズル。
11. 前記旋回流生成器（２０）は、前記液体流路（１９）の末端部（１９ｃ）の上流側に続く前記液体流路（１９）の渦生成部（１９ｂ）内に配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の噴霧器ノズル。
12. 前記旋回流生成手段は、液体流路（１９）の末端部（１９ｃ）の上流側に続いており、前記末端部（１９ｃ）に向かって減少する断面または直径を備えた１つの部分を構成する、または１つの部分の直接上流側に配置される前記液体流路（１９）の渦生成部（１９ｂ）を備える、ことを特徴とする請求項９〜請求項１１の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
13. 気体配管系（２８）は、ノズル軸（Ａ）に沿って中心部（２５）内に延伸し、且つ液体流路（１９）に開口する中心流路（３３）を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項１２の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
14. 前記噴霧器ノズル（１０）は、液体流路（１９）と前記環状混合室（２６）とが存在するノズル本体（１５）を備え、このノズル本体（１５）は一体的に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の噴霧器ノズル。
15. 中心部（２５）は、前記ノズル本体（１５）と一体とされた構成要素である、ことを特徴とする請求項１４に記載の噴霧器ノズル。

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