JP4009978B2

JP4009978B2 - Nozzle for spraying liquid

Info

Publication number: JP4009978B2
Application number: JP05451799A
Authority: JP
Inventors: 成志吉田; 典正田口
Original assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2019-01-25
Also published as: JP2000210596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の噴霧用ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
噴霧用ノズルは、主として液体を細孔から噴霧して微小液滴を作るためのノズルであって、このノズルには噴霧する液体を加圧してノズルから噴出させる加圧ノズルと、液体を細孔より流出させ、その周辺に高圧のガス体を流出させて微粒化する二流体ノズルの２種に大別される。
【０００３】
加圧ノズルは、その目的により噴霧液滴が狭い幅で膜状に噴霧させるものや、円錐状の全面に分散するもの（ソリッドコーンノズル）および円錐の中心部に中空の部分があるもの（ホローコーンノズル）等がある。
【０００４】
そして、ガス吸収，調湿，冷水操作などには前者が、また噴霧乾燥には後者が主に用いられ、後者は特にノズルの吹出部で液に急速な旋回流を与えて微粒化する。噴霧圧力は数気圧から数百気圧の範囲に及び、液流量は圧力の１／２乗に比例して増加する。
【０００５】
また、二流体ノズルは、同一粘度の液では加圧ノズルより微粒となる特性があり、気体の流量が増加するほど粒滴径は小さくなる。重油の燃焼バーナー等に主に使用されるが、粘度の高いペースト状材料の噴霧乾燥に用いられる場合もあり、また気体によっては微小粉体を分散噴霧させる場合にも用いられる。
【０００６】
噴霧機には多種あるが、目的に応じて上手に使用するためには、ノズルの選択が極めて重要であり、従来から多種のノズルが提案され実用化されており、そのノズル先端の形状としては、点状や一文字状，多孔式としたもの等がある。
【０００７】
ノズルの内部は空洞であったり、詰まり防止用のストレーナーやフィルター等を装備したものもあるが、従来のものはノズル先端の孔が小さく、ストレーナーを内蔵していると、ノズル内部にスケールが付着して詰まることが多く、ノズルを分解してストレーナーを掃除することが頻繁に行なわれ、作業性が悪く、予備のノズルを必要とした。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は上述の問題点の原因を究明したところ、次の方法で解決できるとの知見を得た。即ち、ノズル内部にストレーナーを装置するのではなく、常に流体の動きに応じてノズル内部を研磨・掃除する撹拌子を挿入しておき、流体が流れている間は常時撹拌子が移動してノズル内側のスケールを除去する機構とするのである。
【０００９】
そのため、
（イ）上記撹拌子がノズル内部で激しく回転・移動することにより乱流を促し、噴霧状態を向上させる。
【００１０】
（ロ）ノズル先端孔を十文字型または放射状とすることにより、撹拌子が流体の出口を塞ぐことなく、常時液体の出口を確保する。
【００１１】
（ハ）また、ノズル外周部に空気を圧入する外筒を設けて二重管とし、その外筒とノズル内筒間に配設した突起により、ノズル筒と外筒間を流れる２次加圧気体に乱流を誘起させて、更に液体の噴霧化を向上させる。
【００１２】
本発明は、上記の知見に基いて開発されたものであり、ノズル先端孔およびノズル内部のスケールによる目詰りを防止することにより、噴霧状態を向上させ、かつ長期間使用可能な機構のノズルを提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、ノズルの先端に十文字型または放射状のスリットを設け、該ノズルの内側に少なくとも２個の撹拌子を挿入してなる液体の噴霧用ノズルであり、
【００１４】
第２の発明は、ノズルの先端に十文字型または放射状のスリットを設け、ノズルの内側に少なくとも２個の撹拌子を挿入し、該ノズルの外周に気体を圧入する外筒を設けてなる二重管構造の噴霧用ノズルを提供するものである。
【００１５】
上記発明において、撹拌子は球体で、その材質は鋼製等の金属製、セラミック製又は硬質合成樹脂製であることが好ましい。
【００１６】
また、上記ノズルの外周面または外筒の内周面には菱型状等の突起をノズル外周を取り巻くように配設して２次気体を乱流化させることが好ましいのである。
【００１７】
ノズル先端孔を十文字型または放射状のスリットとしたのは、球状の撹拌子がノズル孔の閉塞を防止するためであり、また球状の撹拌子を少なくとも２個使用するのは、１個がノズル先端で固定された状態となり、他の１個がその周囲を回転してノズル内部を回動するようにするためである。これにより、液体の乱流を誘起させ、噴霧状態を維持し、しかもノズル内壁のスケールを剥離しながら掃除するのである。
【００１８】
また、ノズル外周に菱型状等の複数の突起を配設することにより、外筒中に圧入した空気、スチーム、Ｎ_２ガス、Ｏ_２ガス等の気体の乱流化を促し、液体の噴霧化を向上させるのである。なお、突起の形状は、圧入空気の乱流化を促進し得る形状のものであれば、菱型状に限定されるものではない。以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜２は単管式の噴霧用ノズルの一例（液が流れている状態）を示す側面および正面説明図、図３〜４は二重管式の噴霧用ノズルの一例（液および２次気体が流れており、一方の球状撹拌子がノズル出口の一部を塞ぎ、他方の撹拌子が回動している状態）を示す側面および正面説明図、図５は二重管式噴霧用ノズルの一例（液および２次気体が流れていない状態）を示す側面説明図である。
【００２０】
図中１はノズル筒部、該ノズル筒１の前方に円錐台形状のノズル先端部２が形成され、該ノズル先端部２の先端面３にはノズル孔として十文字型または放射状のスリット４が設けられていて、該スリット４からポンプにより圧入された液体が噴射又は噴霧される。５は球体の撹拌子で、該撹拌子５はノズル先端部２内側に少なくとも２個挿入されている。
【００２１】
しかして、ノズル筒１内に液体Ｌが圧入されると、撹拌子５の１個はノズル筒１内先端に圧接固定された状態となって十文字型又は放射状の上記スリット４の中心部を閉塞することとなり、他の撹拌子５はこの十文字型又は放射状のスリット４の存在によりみずから回転する共にスリット４の各中間部を順次閉塞して行く力が働き、これにより固定状態の撹拌子５の周囲を回動することとなって、ノズル筒１内の液体の乱流と分散化を誘起させ、ノズル筒１内に発生したスケールを除去する役目をするのである（図１〜２参照）。
【００２２】
なお、撹拌子５の材質は、鋼球等の金属製またはセラミック製あるいは硬質合成樹脂製が好ましく、用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、スケールの発生が多い場合は鋼球を使用する。
【００２３】
図３〜４はノズルを二重管式としたもので、６は上記ノズル筒１の外側に設けたノズル外筒で、該外筒６とノズル筒１との間を圧気Ａの流路とし、ノズル筒１外周面には上記圧気に抵抗して乱流化させるため菱型状等の複数の突起７が配設固定されている。なお、この突起７の形状は菱型に限定されるものではない。
【００２４】
球状の撹拌子５は、その大きさを大きくすることにより、ノズル先端２との接触面積が大きくなってノズル孔３を小さくする効果があり、水圧により噴霧水滴径を小さくする。また、撹拌子５が小さい場合は、ノズル先端２との接触面積が小さくなり、液の通過孔を大きくする効果があり、水圧により噴霧距離を伸ばすことができる。
【００２５】
しかして、ノズルを二重管式としたときには、ノズル筒１に液体が圧入され、またその外周に圧気が送入されると、ノズル筒１内では固定状態の撹拌子５と周回動する撹拌子５とによって液体が乱流・分散化して良好な噴霧状態が得られ、しかも前記突起７により圧気も乱流化されるので、噴霧状態を更に向上させることになる。
【００２６】
図５はノズル１内を液が流れていない状態を示しており、撹拌子５はいずれもノズル内筒１内下方に降りて、スリット４は完全に開放された状態となる。
【００２７】
上記のように構成された噴霧ノズルをパイプ先端に装着し、工業用水の噴霧試験を行なったところ、極めて良好な噴霧状態が確認された。
【００２８】
実施例
図３、４に示す鋼製の２重筒式噴霧用ノズル（ノズル内筒の内径：３０ｍｍφ、攪拌子：直径１５ｍｍの鋼球を２個内蔵、ノズル噴霧孔：十文字型スリット、空気噴霧用外筒の内径：４０ｍｍφ、乱流発生用突起：菱型片を内筒外周に８枚を放射状に均等に突設）を噴霧用ホースの先端に装着し、水圧を０．３Ｋｇｆ／ｃｍ^２、０．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２および１．０Ｋｇｆ／ｃｍ^２で、空気圧：２〜３気圧で工業用水による噴霧テストを行ったが、いずれも噴霧状況は次のように良好であった。
【００２９】
水圧が上昇する程、噴霧の放射角が広くなりかつ、噴霧距離が長くなり、噴霧の液滴の粒径が微細化した。
また、１日１０時間で２０日間継続して噴霧テストを行なったが、噴霧状況は変らず良好で、２０日後にノズル内筒を観察したが、ノズル内筒の内壁へのスケールの発生は全く認められなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る噴霧用ノズルは上記のように構成され、球形撹拌子の回動によりノズル内壁のスケールを効果的に除去することができるので、ノズル点検の頻度が著しく減少して作業性の向上が期待され、またノズル孔として十文字型又は放射状のスリットとしたことにより、撹拌子が該スリットの一部の開口と閉口を繰り返すことによって乱流・分散効果が向上するのである。しかも、外筒内側（又は、内筒外側）に設けた複数の突起により、圧入空気が乱流化されて液体の噴霧状態を更に向上させる効果がある。
【００３１】
さらに、本発明の噴霧用ノズルは、撹拌子の作用により、噴霧に当たってノズル内であらかじめ液−液混合や粉−液混合することが可能となり、また外筒に圧入する気体を適宜選択することにより、気−液混合や気−粉−液混合することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る噴霧用ノズル（単管式）の一例を示す側面説明図である。
【図２】同・正面説明図である。
【図３】本発明に係る噴霧用ノズル（二重管式）の一例を示す側面説明図である。
【図４】同・正面説明図である。
【図５】本発明に係る噴霧用ノズル（二重管式）であって、ノズル内を液が流れていない状態を示す側面説明図である。
【符号の説明】
１−ノズル筒
２−ノズル先端部
３−ノズル先端面
４−スリット
５−撹拌子
６−ノズル外筒
７−突起
Ａ−圧気
Ｌ−液体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nozzle for spraying liquid.
[0002]
[Prior art]
The nozzle for spraying is a nozzle for mainly spraying liquid from pores to form fine droplets. The nozzle pressurizes the liquid to be sprayed and ejects the liquid from the nozzle, and the liquid is pores. It is roughly divided into two types of two-fluid nozzles that are made to flow out and atomize by flowing a high-pressure gas body around it.
[0003]
Depending on the purpose of the pressure nozzle, the spray droplets are sprayed in a film shape with a narrow width, the one that disperses over the entire conical shape (solid cone nozzle), and the one that has a hollow part at the center of the cone (hollow) Cone nozzle).
[0004]
The former is mainly used for gas absorption, humidity control, cold water operation and the like, and the latter is mainly used for spray drying. The latter gives a rapid swirling flow to the liquid, particularly at the nozzle outlet, and atomizes. The spraying pressure ranges from several atmospheres to several hundreds atmospheres, and the liquid flow rate increases in proportion to the 1/2 power of the pressure.
[0005]
In addition, the two-fluid nozzle has a characteristic that the liquid with the same viscosity becomes finer than the pressure nozzle, and the droplet diameter decreases as the gas flow rate increases. It is mainly used for heavy oil combustion burners, etc., but it may also be used for spray-drying paste materials with high viscosity, and depending on the gas, it may also be used for spraying fine powders.
[0006]
Although there are many types of sprayers, the selection of nozzles is extremely important for successful use according to the purpose, and various nozzles have been proposed and put into practical use. , Dot-like, single-letter, and porous types.
[0007]
Some nozzles are hollow or equipped with strainers and filters to prevent clogging, but the conventional nozzle has a small hole at the tip of the nozzle, and if the strainer is built in, the scale adheres to the inside of the nozzle. In many cases, the nozzle is disassembled and the strainer is cleaned frequently, the workability is poor, and a spare nozzle is required.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have investigated the cause of the above-mentioned problems, and have found that the problem can be solved by the following method. That is, instead of installing a strainer inside the nozzle, a stirring bar that always polishes and cleans the inside of the nozzle according to the movement of the fluid is inserted, and the stirring bar always moves while the fluid is flowing. It is a mechanism that removes the inner scale.
[0009]
for that reason,
(A) The stirrer rotates and moves violently inside the nozzle to promote turbulent flow and improve the spray state.
[0010]
(B) By making the nozzle tip hole cross-shaped or radial, the stirrer does not block the fluid outlet, and the liquid outlet is always secured.
[0011]
(C) In addition, an outer cylinder that press-fits air into the outer periphery of the nozzle is provided to form a double pipe, and a secondary pressurization that flows between the nozzle cylinder and the outer cylinder by a protrusion disposed between the outer cylinder and the nozzle inner cylinder. It induces turbulence in the gas and further improves the atomization of the liquid.
[0012]
The present invention was developed on the basis of the above knowledge, and by preventing clogging due to the nozzle tip hole and the scale inside the nozzle, the spray state is improved, and a nozzle having a mechanism that can be used for a long time is provided. The purpose is to propose.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The first invention of the present invention is a nozzle for spraying a liquid in which a cross or radial slit is provided at the tip of the nozzle, and at least two stirring bars are inserted inside the nozzle,
[0014]
According to a second aspect of the present invention, a double cross is formed by providing a cross-shaped or radial slit at the tip of a nozzle, inserting at least two stirring bars inside the nozzle, and providing an outer cylinder for press-fitting gas into the outer periphery of the nozzle. A nozzle for spraying a tube structure is provided.
[0015]
In the above invention, the stirrer is preferably a sphere, and the material thereof is preferably made of metal such as steel, ceramic or hard synthetic resin.
[0016]
In addition, it is preferable to arrange a rhombus-like projection around the outer periphery of the nozzle so as to surround the outer periphery of the nozzle or the inner peripheral surface of the outer cylinder so as to make the secondary gas turbulent.
[0017]
The reason why the nozzle tip hole is a cross-shaped or radial slit is to prevent the spherical stirrer from blocking the nozzle hole, and at least two spherical stirrers are used. This is because the other one rotates around the nozzle and rotates inside the nozzle. This induces a turbulent flow of the liquid, maintains the sprayed state, and cleans while peeling off the scale on the inner wall of the nozzle.
[0018]
In addition, by arranging a plurality of diamond-shaped projections on the outer periphery of the nozzle, it promotes the turbulent flow of air, steam, N ₂ gas, O ₂ gas, etc., injected into the outer cylinder, and atomizes the liquid It improves. The shape of the protrusion is not limited to the rhombus shape as long as it has a shape that can promote the turbulence of the injected air. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIGS. 1 and 2 are side and front explanatory views showing an example of a single tube type spray nozzle (liquid flowing), and FIGS. 3 to 4 are examples of a double tube type spray nozzle (liquid and secondary). Gas is flowing, one spherical stirrer blocks a part of the nozzle outlet, and the other stirrer is rotating). It is side explanatory drawing which shows an example (state in which the liquid and secondary gas are not flowing).
[0020]
In the figure, reference numeral 1 denotes a nozzle cylinder, and a truncated cone-shaped nozzle tip 2 is formed in front of the nozzle cylinder 1. A tip-shaped or radial slit 4 is provided as a nozzle hole on the tip surface 3 of the nozzle tip 2. The liquid press-fitted by the pump from the slit 4 is jetted or sprayed. Reference numeral 5 denotes a spherical stirring bar. At least two stirring bars 5 are inserted inside the nozzle tip 2.
[0021]
Thus, when the liquid L is press-fitted into the nozzle cylinder 1, one of the stirring bars 5 is pressed and fixed to the tip of the nozzle cylinder 1 to close the central portion of the cross-shaped or radial slit 4. The other stirrer 5 rotates by itself due to the presence of the cross-shaped or radial slits 4 and a force that sequentially closes the middle portions of the slits 4 acts, thereby causing the stirrer 5 in the fixed state to move. By rotating around, it induces the turbulent flow and dispersion of the liquid in the nozzle cylinder 1 and serves to remove the scale generated in the nozzle cylinder 1 (see FIGS. 1 and 2).
[0022]
The material of the stirrer 5 is preferably made of a metal such as a steel ball, ceramic, or hard synthetic resin, and may be appropriately selected depending on the application. For example, if there is a lot of scale, use steel balls.
[0023]
FIGS. 3 to 4 show a double tube type nozzle, and 6 is a nozzle outer cylinder provided on the outside of the nozzle cylinder 1, and a passage of pressurized air A is provided between the outer cylinder 6 and the nozzle cylinder 1. A plurality of protrusions 7 such as rhombuses are disposed and fixed on the outer peripheral surface of the nozzle cylinder 1 in order to resist turbulent flow and generate turbulence. The shape of the protrusion 7 is not limited to the diamond shape.
[0024]
By increasing the size of the spherical stirrer 5, the contact area with the nozzle tip 2 is increased and the nozzle hole 3 is made smaller, and the sprayed water droplet diameter is reduced by water pressure. Further, when the stirring bar 5 is small, the contact area with the nozzle tip 2 is reduced, and there is an effect of increasing the passage hole of the liquid, and the spraying distance can be extended by water pressure.
[0025]
Thus, when the nozzle is of a double tube type, when the liquid is pressed into the nozzle cylinder 1 and the pressurized air is supplied to the outer periphery thereof, the stirring bar 5 rotates around the fixed stirring bar 5 in the nozzle cylinder 1. The liquid is turbulent and dispersed by the child 5 to obtain a good sprayed state, and the pressure 7 is also turbulently flowed by the projections 7, thereby further improving the sprayed state.
[0026]
FIG. 5 shows a state in which liquid does not flow through the nozzle 1, and the stirrer 5 descends downward in the nozzle inner cylinder 1, and the slit 4 is completely opened.
[0027]
When the spray nozzle configured as described above was attached to the end of the pipe and a spray test for industrial water was performed, a very good spray state was confirmed.
[0028]
EXAMPLE Steel double-cylinder spray nozzle shown in FIGS. 3 and 4 (inner diameter of nozzle inner tube: 30 mmφ, stirrer: two steel balls with a diameter of 15 mm, nozzle spray hole: cross-shaped slit, air spray The inner diameter of the outer cylinder: 40 mmφ, the projection for generating turbulence: eight rhombus pieces are projected radially evenly on the outer circumference of the inner cylinder) is attached to the tip of the spray hose, and the water pressure is 0.3 kgf / cm ² A spray test with industrial water was performed at 0.5 Kgf / cm ² and 1.0 Kgf / cm ² and an air pressure of 2 to 3 atm, and the spray conditions were all good as follows.
[0029]
The higher the water pressure, the wider the spray radiation angle, the longer the spray distance, and the smaller the particle size of the spray droplets.
Further, the spray test was conducted continuously for 10 hours for 10 hours per day, but the spray condition was good and the nozzle inner cylinder was observed after 20 days. However, no scale was generated on the inner wall of the nozzle inner cylinder. I was not able to admit.
[0030]
【The invention's effect】
The spray nozzle according to the present invention is configured as described above, and the scale of the inner wall of the nozzle can be effectively removed by the rotation of the spherical stirrer, so that the frequency of nozzle inspection is significantly reduced and workability is improved. In addition, since the cross-shaped or radial slit is used as the nozzle hole, the turbulent flow / dispersion effect is improved by the stirrer repeatedly opening and closing a part of the slit. In addition, the plurality of protrusions provided on the inner side of the outer cylinder (or on the outer side of the inner cylinder) has an effect of further improving the liquid spray state by turbulently pressing the air.
[0031]
Furthermore, the nozzle for spraying of the present invention enables the liquid-liquid mixing and the powder-liquid mixing in the nozzle in advance by spraying by the action of the stirrer, and by appropriately selecting the gas to be pressed into the outer cylinder. Gas-liquid mixing and gas-powder-liquid mixing are also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory side view showing an example of a spray nozzle (single tube type) according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory front view of the same.
FIG. 3 is an explanatory side view showing an example of a spray nozzle (double tube type) according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory front view of the same.
FIG. 5 is a side explanatory view showing a state in which the liquid is not flowing through the nozzle in the spray nozzle (double tube type) according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1-Nozzle cylinder 2-Nozzle tip 3-nozzle tip surface 4-slit 5-stirrer 6-nozzle outer cylinder 7-protrusion A-pressure air L-liquid

Claims

A nozzle-shaped or radial slit is provided as a nozzle hole at the tip of the nozzle cylinder, and at least two spherical stirring bars are inserted inside the nozzle cylinder, and the stirring is performed by press-fitting liquid into the nozzle cylinder. One of the blades is pressed against and fixed to the tip of the nozzle cylinder to close the central portion of the slit, and the other stirring bar is rotated by itself and the middle portion of the slit is sequentially closed so that the fixed stirring is performed. A nozzle for spraying a liquid, wherein the nozzle is configured to be rotatable around a child.

A nozzle-shaped or radial slit is provided as a nozzle hole at the tip of the nozzle cylinder, and at least two spherical stirrers are inserted inside the nozzle cylinder. When liquid is pressed into the nozzle cylinder, One of the agitators is fixed in pressure contact with the tip of the nozzle cylinder to close the center of the slit, and the other agitator is rotated naturally and the intermediate portions of the slit are sequentially closed. A nozzle for spraying liquid, characterized in that it is configured to be rotatable around the stirring bar, and an outer cylinder for pressurizing pressurized gas is provided on the outer periphery of the nozzle cylinder to form a double pipe structure.

The nozzle for spraying a liquid according to claim 1 or 2, wherein the spherical stirring bar is made of metal, ceramic or hard synthetic resin.

The nozzle for spraying the liquid according to claim 2, wherein a projection for turbulently flowing the pressurized gas is disposed on the outer peripheral surface of the nozzle or the inner side of the outer cylinder.