JP2506108B2 - Multi-stage Coanda spiral flow generator - Google Patents
Multi-stage Coanda spiral flow generatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、コアンダスパイラルフローの多段生成装
置に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、
渦度の増進、渦流の安定化、バックフローの防止等を実
現することのできる多段コアンダスパイラルフロー生成
装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-stage generator for Coanda spiral flow. More specifically, the present invention is
The present invention relates to a multi-stage Coanda spiral flow generation device capable of increasing vorticity, stabilizing vortex flow, preventing backflow, and the like.
（背景技術） 流体の輸送、混合、乾燥、さらには流通式化学反応等
に有用なコアンダスパイラルフローについては、その生
成段階について、コアンダ流の安定した生成と、スパイ
ラルモーションの安定化、さらにはその流速等の制御の
ための方策がこの発明の発明者らによって様々提案され
てきている。(Background Art) Regarding Coanda spiral flow, which is useful for fluid transportation, mixing, drying, flow-type chemical reaction, etc., regarding the generation stage, stable generation of Coanda flow and stabilization of spiral motion, and further Various measures have been proposed by the inventors of the present invention for controlling the flow velocity and the like.
このコアンダスパイラルフローは、従来の運動の概念
として層流または乱流とは全く異なり、乱流領域に属す
る流体の運動条件下にありながらも乱流とは異なるもの
としてこの発明の発明者によって見出されたものであ
る。This Coanda spiral flow is completely different from laminar flow or turbulent flow as a conventional concept of motion, and is regarded by the inventor of the present invention as being different from turbulent flow under the motion condition of fluid belonging to the turbulent flow region. It was issued.
すなわち、この発明の発明者は、管方向の流体のベク
トルに管半径方向のベクトルを加えると流体が旋回し、
この旋回流に基づいて管内壁近傍に動的境界層が形成さ
れ、流体はスパイル（螺旋）を描きつつ管路方向に高速
で進行するという事実を見出した。このようなコアンダ
スパイラルフローにおいては、流体は高速で進行し、し
かも動的境界層の存在によって固体粒子が存在しても乱
流の場合のように管内壁と衝突することはない。このた
め、流体のスパイラルモーションの過程において流体は
その状態が均一に保持され、内壁との衝突、接触による
局所的変質が抑制される。In other words, the inventor of the present invention has found that adding a vector in the pipe radial direction to the vector of the fluid in the pipe direction turns the fluid,
We have found that a dynamic boundary layer is formed near the inner wall of the pipe based on this swirling flow, and the fluid travels at high speed in the direction of the pipe while drawing a spiral. In such a Coanda spiral flow, the fluid proceeds at a high speed, and even if solid particles are present due to the presence of the dynamic boundary layer, the fluid does not collide with the inner wall of the pipe as in the case of turbulent flow. For this reason, in the course of the spiral motion of the fluid, the state of the fluid is uniformly maintained, and local deterioration due to collision or contact with the inner wall is suppressed.
このような優れた特徴は、流体、たとえば粉粒体、ス
ラリー、繊維状物の輸送をはじめとして、化学的、物理
的なユニットプロセス、あるいはそのシステムとして極
めて有益なものである。Such excellent characteristics are extremely useful as a chemical or physical unit process, or a system thereof, including transportation of fluids such as particles, slurries, and fibrous substances.
この発明の発明者は、このような優れた特長を有する
コアンダスパイラルフローの生成について、たとえば、
添付した図面の第８図に示したような装置をすでに提案
している。The inventor of the present invention has described the generation of a Coanda spiral flow having such excellent features, for example,
A device as shown in Figure 8 of the accompanying drawings has already been proposed.
この第８図に示した例においては、コアンダスパイラ
ルフロー生成装置（ア）は、管路（イ）に接続し、この
管路（イ）に接続する円筒管（ウ）は、反対の方向に向
って次第に径が大きくなっている。円筒管（ウ）には、
横方向から導入管（エ）を通じて加圧流体、たとえば、
ガス、空気、あるいは液体の圧縮流を送入する。この加
圧流体を管路（イ）の方向に送入するために、環状のス
リット（オ）が設けられている。また、このスリット
（オ）からは、管路（イ）に向って、滑らかに湾曲した
壁面（カ）を形成している。In the example shown in FIG. 8, the Coanda spiral flow generator (a) is connected to the pipe line (a), and the cylindrical pipe (c) connected to the pipe line (a) is in the opposite direction. The diameter is gradually increasing toward it. The cylindrical tube (c)
Pressurized fluid, for example, from the lateral direction through the inlet pipe (d)
Introduce a compressed stream of gas, air, or liquid. To feed the pressurized fluid in the direction of the pipe (a), an annular slit (e) is provided. Further, a wall surface (f) that is smoothly curved is formed from the slit (e) toward the conduit (a).
湾曲壁面（カ）と反対の側には、直角、または鋭角状
に折り曲げた折曲壁面（キ）を設けている。スリット
（オ）は、その間隔を自在に調整できるようにしてい
る。さらにまた、スリット（オ）に加圧流体を均一に供
給するための分配室（ク）を設けてもいる。On the side opposite to the curved wall surface (f), a bent wall surface (ki) bent at a right angle or an acute angle is provided. The slit (e) allows the interval to be freely adjusted. Furthermore, a distribution chamber (h) for uniformly supplying the pressurized fluid to the slit (e) is provided.
管路（イ）と反対の端面は、導入口（ケ）になってお
り、流体をこの導入口（ケ）より導入することができ
る。The end face opposite to the pipe (a) is an inlet (ke), and the fluid can be introduced through this inlet (ke).
このような構造のコアンダスパイラルフロー生成装置
においては、スリット（オ）からの加圧流体の運動ベク
トルと導入口（ケ）からの流体の運動ベクトルとが合成
されてスパイラルモーション（コ）を生じる。その際
に、スリット（オ）の出口で加圧流体はコアンダ効果に
よって矢印（α）の流線を描いて移動し、管路内壁面近
傍に動的境界層を形成する。また、スリット（オ）の導
入口（ケ）側には大きな負圧域が生じ、導入口（ケ）か
らの流体の流入を促進する。In the Coanda spiral flow generation device having such a structure, the motion vector of the pressurized fluid from the slit (e) and the motion vector of the fluid from the inlet (q) are combined to generate a spiral motion (co). At that time, the pressurized fluid at the outlet of the slit (e) moves by drawing the streamline of the arrow (α) by the Coanda effect, and forms a dynamic boundary layer near the inner wall surface of the conduit. Also, a large negative pressure region is generated on the side of the slit (e) on the inlet (k) side to promote the inflow of the fluid from the inlet (k).
このようなコアンダスパイラルフロー生成装置（ア）
においては、従来、しばしば、スリット（オ）の導入口
（ケ）側近傍にバックフロー（逆流）が発生したり、ス
パイラルモーション（コ）が不安定になり、場合によっ
ては破壊されるという問題があった。このような問題に
対処するものとして、この発明の発明者らによって、導
入口（ケ）に、略円錐状の制御手段（サ）を出入自在と
することが有効であることが見出されている。Such a Coanda spiral flow generator (a)
In the past, there has been a problem that backflow (backflow) often occurs near the inlet (ke) side of the slit (e) and the spiral motion (ko) becomes unstable, and in some cases, it is destroyed. there were. In order to deal with such a problem, the inventors of the present invention have found that it is effective to allow a substantially conical control means (a) to move in and out of an inlet (ke). There is.
しかしながら、このような制御手段も必ずしも有効で
ない場合があり、コアンダスパイラルフローの渦流の安
定化、バックフローの防止のためのさらに新しい方策の
実現が望まれていた。However, such control means may not always be effective, and it has been desired to realize a new measure for stabilizing the vortex flow of the Coanda spiral flow and preventing backflow.
（発明の目的） この発明は、以上の通りの事情を鑑みてなされたもの
であり、従来の方策の不十分さを改善し、コアンダスパ
イラルフローの渦流の増進、安定化、さらにはバックフ
ロー（逆流）の制御等を可能とする改良されたコアンダ
スパイラルフロー生成装置を提供することを目的として
いる。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the circumstances as described above, improves the insufficiency of the conventional measures, and enhances and stabilizes the vortex flow of the Coanda spiral flow, and further backflow ( It is an object of the present invention to provide an improved Coanda spiral flow generation device capable of controlling (backflow) and the like.
（発明の開示） この発明のコアンダスパイラルフロー生成装置は、上
記の目的を実現するために、管路に向って滑らかに湾曲
した壁面を有し、該壁面の端部に加圧流体を導入するた
めの環状スリットと、管路の反対方向に開放端を有する
コアンダスパイラルフロー生成装置において、該環状ス
リットを、管路と開放端との間に複数設けてなることを
特徴としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the Coanda spiral flow generation device of the present invention has a wall surface that is smoothly curved toward the conduit, and introduces a pressurized fluid into the end of the wall surface. In the Coanda spiral flow generation device having an annular slit for opening and an open end in the direction opposite to the pipe, a plurality of the annular slits are provided between the pipe and the open end.
添付した図面に沿って、この発明の多段コアンダスパ
イラルフロー生成装置について説明する。A multi-stage Coanda spiral flow generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図はこの発明の一例を示している。この例におい
ては、コアンダスパイラルフロー生成装置は、ユニット
（１）（２）（３）からなっている。管路（４）に接続
するユニット（１）についてみると、円筒管（５）がこ
の管路（４）に接続し、反対の方向に次第に径が大きく
なっている。この円筒管（５）の端部には、横方向から
導入路（６）を通じて加圧流体が送入される。この送入
のために、円筒管（５）の端部には環状スリット（７）
を設けている。この環状スリット（７）からは、管路
（４）方向に向って滑らかに湾曲した湾曲面（８）を形
成している。湾曲面（８）と反対の側には、ユニット
（２）の端部の直角または鋭角状に折り曲げた折曲壁面
（９）を設けている。この折曲壁面（９）は、ねじ部
（10）によって移動自在になっており、これによって環
状スリット（７）の間隔を自在に調整できるようにして
いる。また、加圧流体の均一供給のために、分配室（1
1）も設けている。FIG. 1 shows an example of the present invention. In this example, the Coanda spiral flow generator comprises units (1), (2) and (3). Regarding the unit (1) connected to the pipe (4), the cylindrical pipe (5) is connected to this pipe (4), and the diameter gradually increases in the opposite direction. Pressurized fluid is fed laterally into the end of the cylindrical tube (5) through the introduction passage (6). Due to this feeding, an annular slit (7) is provided at the end of the cylindrical tube (5).
Is provided. The annular slit (7) forms a curved surface (8) that is smoothly curved in the direction of the conduit (4). On the side opposite to the curved surface (8), a bent wall surface (9) bent at a right angle or an acute angle at the end of the unit (2) is provided. The bent wall surface (9) is movable by the screw portion (10), so that the interval between the annular slits (7) can be adjusted freely. In addition, the distribution chamber (1
1) is also provided.
同様にして、ユニット（２）も、環状スリット（1
2）、湾曲面（13）、折曲壁面（14）を有している。導
入路（15）より加圧流体が供給される。Similarly, the unit (2) also has an annular slit (1
2) has a curved surface (13) and a bent wall surface (14). Pressurized fluid is supplied from the introduction path (15).
ユニット（２）にねじ部（16）を介して接続するユニ
ット（３）は、補助筒としてあるが、この補助筒に代え
て、第３段目の環状スリットを形成するユニットを用い
てもよい。The unit (3) connected to the unit (2) via the screw portion (16) is an auxiliary cylinder, but a unit forming a third-stage annular slit may be used instead of the auxiliary cylinder. .
このような多段コアンダスパイラルフロー生成装置に
おいては、湾曲面の傾斜角θ1,θ２は同一でもよいし、
異ってもよい。また、加圧流体の圧力P1,P2も同一でも
よいし、異なってもよい。生成するコアンダスパイラル
フローの状態、流速等に応じて適宜に変更することがで
きる。また、環状スリット（７）（12）を形成する壁面
も、第１図の例に限られることなく、たとえば、第２
図、第３図、第４図および第５図のように変更してもよ
い。湾曲面に沿った流線がコアンダ効果により剥離しな
いように、適宜な形状、構造を、環状スリットの間隔、
湾曲面の傾斜角、加圧度等を考慮しながら選択すればよ
い。In such a multi-stage Coanda spiral flow generator, the inclination angles θ 1 and θ 2 of the curved surfaces may be the same,
It may be different. The pressures P1 and P2 of the pressurized fluid may be the same or different. It can be appropriately changed according to the state of the generated Coanda spiral flow, the flow velocity, and the like. Also, the wall surface forming the annular slits (7) and (12) is not limited to the example of FIG.
Modifications may be made as shown in FIGS. 3, 3, 4 and 5. In order not to separate the streamlines along the curved surface due to the Coanda effect, an appropriate shape and structure, the gap between the annular slits,
It may be selected in consideration of the inclination angle of the curved surface, the degree of pressurization, and the like.
第３図は、この発明の多段コアンダスパイラルフロー
生成装置の他の例を示したものである。この例において
は、生成装置は、ユニット（17）（18）（19）（20）よ
り構成されている。これらのユニット（17）（18）（1
9）（20）は重ね合わせて、係止部（21）（22）（23）
において、相互にボルト・ナットによって係合してい
る。ユニット（17）（18）（19）（20）はいずれも円形
をしており、重ね合せによって、環状スリット（24）
（25）（26）、加圧流体の導入路（27）（28）（29）が
形成されるようになっている。また、分配室（30）（3
1）（32）も形成される。FIG. 3 shows another example of the multi-stage Coanda spiral flow generator of the present invention. In this example, the generator is composed of units (17) (18) (19) (20). These units (17) (18) (1
9) (20) are piled up, and locking parts (21) (22) (23)
, They are engaged with each other by bolts and nuts. All the units (17) (18) (19) (20) are circular, and by stacking them, an annular slit (24)
(25) and (26), pressurized fluid introduction paths (27), (28) and (29) are formed. The distribution room (30) (3
1) (32) is also formed.
ユニット（17）について別途示したものが第４図であ
る。円形ユニット（17）には、係止片（33）（34）（3
5）が形成されている。導入路と分配室を形成する溝（3
6）（37）が設けられている。また壁面（38）は環状ス
リット（24）を形成するようになっている。FIG. 4 shows the unit (17) separately. The circular unit (17) has locking pieces (33) (34) (3
5) has been formed. Grooves (3
6) (37) is provided. The wall surface (38) also forms an annular slit (24).
このようなユニットからなる多段コアンダスパイラル
フロー生成装置の場合には、ユニット（18）（19）を用
いずにユニット（17）にユニット（20）を装着すると通
常の一段の生成装置となり、またユニット（19）を用い
ない場合には、２段の生成装置となる。In the case of a multi-stage Coanda spiral flow generator composed of such units, if the unit (17) is equipped with the unit (20) without using the units (18) and (19), it becomes a normal one-stage generator. When (19) is not used, the generator has two stages.
以上のいずれの多段コアンダスパイラルフロー生成装
置においても、加圧流体の圧力は、0.5〜10kg/cm2程度
まで十分使用することができ、コアンダスパイラルフロ
ーの流速は数10m/sec〜200m/sec程度まで生成させるこ
とができる。多段とすることにより、従来のものに比べ
て圧力は低くすることができ、動力比に優れているばか
りか、非常に安定したコアンダスパイラル流が得られ
る。湾曲面の傾斜角（第１図のθ1,θ２）は、tanθが1
/4〜/1/8程度とすればよく、また環状スリットの間隔は
１〜10〜数mm、あるいはそれ以下または以上としてもよ
い。所要のコアンダスパイラルフローの流速、その渦度
に応じて適宜に選択すればよい。In any of the above multi-stage Coanda spiral flow generators, the pressure of the pressurized fluid can be sufficiently used up to about 0.5 to 10 kg / cm 2 , and the flow rate of the Coanda spiral flow is about several 10 m / sec to 200 m / sec. Can be generated up to. By using multiple stages, the pressure can be made lower than that of the conventional one, and not only the power ratio is excellent, but also a very stable Coanda spiral flow can be obtained. The inclination angle of the curved surface (θ 1 , θ 2 in FIG. 1 ) is tan θ of 1
It may be about / 4 to ⅛, and the interval between the annular slits may be 1 to 10 to several mm, or less or more. It may be appropriately selected according to the required flow velocity of the Coanda spiral flow and its vorticity.
もちろん、生成装置は、以上の例示したものに限定さ
れるものではない。具体的に様々な態様が可能であるこ
とはいうまでもない。Of course, the generation device is not limited to the one exemplified above. It goes without saying that various concrete modes are possible.
（発明の効果） この発明により、以上詳しく述べたように、従来のコ
アンダスパイラルフロー生成装置に比べて、はるかに安
定し、かつ、バックフロー（逆流）もないコアンダスパ
イラルフローを実現できる。しかも、コアンダスパイラ
ルフローの生成も増進される。(Effect of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, a Coanda spiral flow that is far more stable and does not have a backflow (backflow) can be realized as compared with the conventional Coanda spiral flow generation device. Moreover, the generation of Coanda spiral flow is also enhanced.
第１図はこの発明の例を示した断面図である。第２図，
第３図，第４図，第５図は、各々、環状スリットの例を
示した部分断面図である。 第６図および第７図は、各々、この発明の他の例を示し
た断面図と、部分斜視図である。 第８図は、従来装置の例を示した断面図である。 1,2,3……ユニット、４……管路、 ５……円筒管、６……導入路、７……環状スリット、 ８……湾曲面、９……折曲壁面、10……ねじ部、 11……分配室、12……環状スリット、 13……湾曲面、14……折曲壁面、 15……導入路、16……ねじ部、 17,18,19,20……ユニット、 21,22,23……係止部、 24,25,26……環状スリット、 27,28,29……導入路、 30,31,32……分配室、 33,34,35……係止片、 36,37……溝、38……壁面。FIG. 1 is a sectional view showing an example of the present invention. Figure 2,
FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 are partial cross-sectional views showing examples of annular slits. 6 and 7 are a sectional view and a partial perspective view showing another example of the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing an example of a conventional device. 1,2,3 …… Unit, 4 …… Pipeline, 5 …… Cylindrical pipe, 6 …… Introduction line, 7 …… Circular slit, 8 …… Curved surface, 9 …… Bending wall surface, 10 …… Screw Part, 11 …… distribution chamber, 12 …… annular slit, 13 …… curved surface, 14 …… bent wall surface, 15 …… introduction path, 16 …… screw part, 17,18,19,20 …… unit, 21,22,23 …… Locking part, 24,25,26 …… annular slit, 27,28,29 …… Introduction path, 30,31,32 …… Distributing chamber, 33,34,35 …… Locking One piece, 36, 37 ... Groove, 38 ... Wall surface.
Claims (1)
し、該壁面の端部に加圧流体を導入するための環状スリ
ットと、管路の反対方向に開放端を有するコアンダスパ
イラルフロー生成装置において、該環状スリットを、管
路と開放端との間に複数設けてなることを特徴とする多
段コアンダスパイラルフロー生成装置。1. A Coanda spiral flow having a wall surface smoothly curved toward a conduit, an annular slit for introducing a pressurized fluid into an end portion of the wall surface, and an open end in a direction opposite to the conduit. The multistage Coanda spiral flow production apparatus, wherein a plurality of the annular slits are provided between the pipe line and the open end in the production apparatus.
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|---|---|---|---|
| JP9712187A JP2506108B2 (en) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | Multi-stage Coanda spiral flow generator |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPS63262339A JPS63262339A (en) | 1988-10-28 |
| JP2506108B2 true JP2506108B2 (en) | 1996-06-12 |
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| JP (1) | JP2506108B2 (en) |
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