JP4056008B2

JP4056008B2 - 回転ノズル

Info

Publication number: JP4056008B2
Application number: JP2004101923A
Authority: JP
Inventors: 繁木野
Original assignee: 繁木野
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005279605A

Description

本発明は、流体を噴射しながら回転する回転ノズルに関し、より詳細には、ノズル口における噴射圧力の調整が可能で、且つ小型な回転ノズルに関する。

従来の自転及び公転可能な回転ノズルは、ノズルより噴射した水その他の噴射液の反力により回転する回転ノズル装置が一般的である。しかしこのような回転ノズルは、噴射液の反力を動力として利用するために、ノズルが回転軸に対し一定の角度を有する必要があり、且つ噴射圧が一定の圧力以上である必要があったために、任意のノズルを選択することはできなかった(例えば特許文献1を参照。)。

又、噴射液の反力を利用せず、独立の駆動手段を動力源として回転させる回転ノズルもあるが、この場合には独立の駆動手段を内蔵するために、回転ノズルは大型にならざるを得なかった(例えば特許文献２を参照。)。

更に、流体導入部に取付けられたガイドにより誘導した流体をローターに衝突させて回転させる回転ノズルもあるが、該ローターはシャフトとビス留めされており、且つ該シャフト中空部が一定の径を必要とするために、このような回転ノズルも大型にならざるを得なかった。

しかし近年のポンプの高能率化等にともない、溶液タンク等は小型となり、特に圧力タンクは球形の形状となるために、蓋部が小型化している。このため、このような小型の蓋部を通してタンク内に搬入し、タンク内の清掃やその他の作業を行うことのできる、小型の回転ノズルが要望されていた。
特開2001‐314782号公報特開平10‐85632号公報

本発明は上記従来技術における問題点を解消し、ノズルにおける噴出角度、及び噴出圧力を任意に選択することが可能で、且つ小型な回転ノズルを提供することを課題とする。

本発明の回転ノズルは、ボディ、キャップ、ローターガイド、ローターシャフト、ローターヘッド、ノズルローター、ノズル、圧力調整バルブ、及びベアリング等から構成され、前記ローターシャフトが、ローター部とシャフト部とを一体に成形してなることを特徴とする。

更に前記回転ノズルにおいて、前記ノズルローターが、ローター部とベベルギア部とを一体に成形してなり、前記ボディとノズルローターとがベベルギアで連結されている回転ノズルである。

更に前記回転ノズルにおいて、前記ローターガイドに設けられたガイドの数が２〜８個で、前記ローターシャフトに設けられたウィングの数が２〜８個であり、且つ前記ガイドの数とウィングの数が異なるものである回転ノズルである。

更に前記回転ノズルにおいて、前記ボディ側ベベルギアとノズルローター側ベベルギアとの歯車数が異なるものである回転ノズルである。

更に前記回転ノズルにおいて、前記ローターヘッドに、スピンドルの上下動により開閉する圧力調整バルブが設けられた回転ノズルである。

本発明の回転ノズルは、ローターシャフト、及び／又はノズルローターを一体に成形することにより、極めて小型な回転ノズルとすることができた。しかも、本発明の回転ノズルは、ローターガイドに設けられたガイドに導かれた流体が、ローターシャフトに設けられたウィングに衝突することにより、噴射ノズルが公転するとともに自転するために、噴射ノズルの取付け角度が制限されることはなく、半径方向に直立に設けることも可能である。又、噴出口における流体圧を調整することができるため、噴出水は直線状のみならず、霧状とすることも可能である。更に、ノズルを曲線状にする必要が無いことから、ノズルの損耗を軽減することができ、ローターシャフトとローターヘッドの螺合部、及びプラグを外すことにより、全ての構成部分に簡単に分解することができる。

本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は本発明の回転ノズルの外形図、図２は断面図を示す。本発明はボディ１０、キャップ２０、ローターガイド３０、ローターシャフト４０、ローターヘッド５０、ノズルローター６０、ノズル７０、圧力調整バルブ８０、及びベアリング等から構成される。

前記キャップ２０は、図示を省略するポンプと連結する流体配管とネジ２２で接続し、ネジ２４で前記ボディ１０と螺合してある。ボディ１０（図３）の中空部１２の流体上流側には、前記ローターガイド３０（図４）がボディ１０の段差１４に支持された状態で遊挿されている。

前記ローターシャフト４０（図５）は、ボディ１０の中空部１２の前記ローターガイド３０より流体下流側に、ボディ１０とはベアリング４６、及びシャフトガイドベアリング４８を介して回転自由に設けられている。

ローターヘッド５０（図６）は、ボディ１０の流体下流側に、ボディ１０と直角に、且つパッキング１６により密着して設けられている。又ローターヘッド５０は、ローターシャフト４０とネジ４４により螺合されており、ローターヘッド５０とローターシャフト４０とは一体に回転する。ローターヘッド５０のボディ１０とは反対側には、圧力調整バルブ８０が取付けられている。

ノズルローター６０（図７）は、ローターヘッド５０の外側に、プラグ６２により、ベアリング５４を介してローターヘッド５０に対して回転自由に、且つパッキング６４によりローターヘッド５０に密着して、取付けられ、ボディ１０とはベベルギア９０で連結している。

ノズルローター６０の外周には、ノズル７０がネジ７２により螺合されている。ノズル７０は、噴出液の性状、液噴出の目的等に合わせ任意に置換が可能である。

ローターガイド３０には、ボディ１０の中心軸に対して３５°〜５５°、より好ましくは４０°〜５０°の角度に溝状に欠切されたガイド３２が設けられている。ローターシャフト４０の流体上流部にはウィング４２が、ボディ１０の中心軸に対して０°〜２０°、より好ましくは５°〜１５°の角度を付けて設けられている。キャップ２０から導入された流体の一部は、ガイド３２により角度を付されて、ローターシャフト４０に流出し、ウィング４２に衝突してローターシャフト４０、及びローターシャフト４０と螺合されたローターヘッド５０を回転させる。

前記ローターガイド３０に設けられたガイド３２の数は、２〜８個が好ましく、前記ローターシャフト４０に設けられたウィング４２の数は２〜８個が好ましい。前記ガイド３２の数とウィング４２の数とはいずれも、流体の性状、及び回転ノズルの目的に応じ、前記数値の範囲で自由に選択することができるが、ガイド３２とウィング４２の数は異なるものであることが、前記ローターシャフト４０の回転力を生じやすく好ましい。

前記ローターガイド３０、及び前記ローターシャフト４０は、いずれも軸部が中空となっており、ガイド３２に流出した以外の流体は前記ローターシャフト４０の軸部中空を通過し、ローターシャフト４０の中段に設けられた穿孔４３から、ウィング４２を通過した流体を吸引して合流した後に、ボディ１０の中空部１２の流体下流側、及びローターヘッド５０の中空部５２を経由して、ノズルローター６０よりノズル７０へと導かれ、噴出口７４より噴出される。

ボディ１０の流体導入側とは反対側の端部にはボディ側ベベルギア９２が設けられ、ノズルローター６０のローターヘッド側に設けられたノズルローター側ベベルギア９４とが連結しており、ローターヘッド５０の回転に伴い、ノズルローター６０は公転し且つ自転する。

ボディ側ベベルギア９２のギア数と、ノズルローター側ベベルギア９４のギア数は、お互いに異なるものであることが好ましい。前記ギア数を異なるものとすることにより、ローターヘッド５０が一回転したときに、ノズルローター６０の回転数は一回転とはならず、即ちローターヘッド５０の回転毎にノズル７０の軌跡が異なるものとなる。更にノズル７０の取付け角度を各ノズルごとに変えることにより、均一且つ全面に流体を噴射することが可能となる。

ローターヘッド５０のボディ１０とは反対側に取付けられた圧力調整バルブ８０は、スピンドル８２の上下動により排出口５６との間の間隙を調整することにより、余剰の流体を圧力調整バルブ８０から排出することができる。その結果としてノズル７０の噴出口７４における流体圧を調整することが可能となるとともに、シャフトガイドベアリング４８への圧力をも軽減することが可能となり、シャフトガイドベアリング４８の損耗を軽減することができる。

本発明は、ローターシャフトが、従来は独立していたローター（ウィング）と、シャフト（軸）とを一体に成形してなる点に特徴を有する。従来のローターシャフトはローター（ウィング）の中空にシャフト（軸）を挿入して、ビス留めするために、ローターが一定以上の大きさを必要とし、回転ノズル全体を小型にすることは不可能であった。本発明のローターシャフトは、ローター（ウィング）と、シャフト（軸）が一体に成形されているために、ローターシャフト自体を小型化することができ、ボディの長さ，径ともに従来の回転ノズルに対し大幅に小型化することができた。又、従来のローターシャフトはローターとシャフトがビス留めされていたために破損しやすい欠点を有していたが，本発明のロータリーシャフトは本欠点も解消することができた。

又本発明において、ノズルローターも従来は独立していたローターとベベルギアとを一体に成形してなる。ローターとベベルギアとを一体に成形することにより、ノズルローター自体の中心軸に対する長さを大幅に短縮することが可能となり、且つローターシャフトと同様に堅牢なものとなった。

更に，ローターシャフトとノズルローターをそれぞれ一体に形成したことにより、本発明の回転バルブはローターシャフトとローターヘッドの螺合部、及びプラグを外すことにより、全ての構成部分に簡単に分解することができるものとなった。

更に本発明の具体的な内容を実施例により説明する。
図１は本発明の一実施例を示す回転ノズルの外形図、図２は断面図である。本発明はボディ１０、キャップ２０、ローターガイド３０、ローターシャフト４０、ローターヘッド５０、ノズルローター６０、ノズル７０、及び圧力調整バルブ８０により構成され、各構成要素はステンレス合金により成形されている。

前記キャップ２０は、図示を省略するポンプと連結する流体配管とネジ２２で接続し、ネジ２４で前記ボディ１０と螺合してある。ボディ１０内の中空部１２の流体上流側には、前記ローターガイド３０がボディ１０の段差１４に支持された状態で遊挿されている。

前記ローターシャフト４０は、ボディ１０の中空部１２の前記ローターガイド３０より流体下流側に、ボディ１０とはモリブデンナイロン製のベアリング４６、及びシャフトガイドベアリング４８を介して回転自由に設けられている。

ローターヘッド５０は、ボディ１０の流体下流側に、ボディ１０と直角に、且つパッキング１６により密着して設けられている。又ローターヘッド５０は、ローターシャフト４０とネジ４４により螺合されており、ローターヘッド５０とローターシャフト４０とは一体に回転する。前記ローターヘッド５０のボディ１０とは反対側には、圧力調整バルブ８０が取付けられており、ローターヘッド５０の中空部５２側に設けられた排出口７４とスピンドル８２との間隙をスピンドル８２の上下操作することにより、ノズル口の流体圧を調整することができる。

ノズルローター６０は、ローターヘッド５０の外側に、プラグ６２により回転自由に取付けられ、ボディ１０とはベベルギア９０で連結している。

ローターガイド３０には、ボディ１０の中心軸に対して４５°の角度に溝状に欠切されたガイド３２が４個設けられている。ローターシャフト４０の流体上流部側には６個のウィング４２が、ボディ１０の中心軸に対して１１°の角度を付けて設けられている。キャップ２０から導入された流体の一部は、ガイド３２により角度を付されて、ローターシャフト４０に流出し、ウィング４２に衝突してローターシャフト４０、及びローターシャフト４０と螺合されたローターヘッド５０を回転させる。

前記ローターガイド３０、及び前記ローターシャフト４０は軸部が中空となっており、前記ガイドへ流入する以外の流体は前記軸部中空を通過し、その負圧により、前記ローターシャフト４０の中段に設けられた６個の穿孔４３から、前記ガイド３２、ウィング４２を通過した流体を吸引、合流する。前記合流後の流体は、ボディ１０の中空部１２の流体下流側、及びローターヘッド５０の中空部５２を経由して、ノズルローター６０よりノズル７０へと導かれ噴出口７４より噴出される。

ボディ１０の流体導入側とは反対側の端部にはボディ側ベベルギア９２が設けられ、ノズルローター６０のローターヘッド側に設けられたノズルローター側ベベルギア９４とが連結しており、ローターヘッド５０の回転に伴いノズルローター６０が公転しながら自転する。

本実施例におけるボディ１０側ベベルギア９２のギア数は４４であり、ノズルローター側ベベルギア９４のギア数は４２で、相異なる。前記ギア数を異なるものとすることにより、ローターヘッド５０が一回転したときに、ノズルローター６０の回転数が一回転とはならず、即ちローターヘッド５０の回転毎にノズル７０の軌跡が異なるものとなり、その結果、均一且つ全面に流体を噴射することが可能となる。

ローターヘッド５０のボディ１０とは反対側に取付けられた圧力調整バルブ８０にはスピンドル８２が取付けられ、スピンドル８２を開くことにより余剰の流体を圧力調整バルブ８０から排出することができる。そのためにノズル７０の噴出口７４における流体圧を調整することが可能となるとともに、シャフトガイドベアリング４８への圧力をも軽減することが可能となり、シャフトガイドベアリング４８の損耗を軽減することができる。

前記ノズルローター６０の外周にはノズル７０が左右にそれぞれ２個取付けられている。各ノズルは、ノズルローターの放射線に対して、それぞれ−５°、０°、+５°、+１０°の取付け角度をもって取付けられている。前記ベベルギア９０のギア数を相互に異なるものとしたことと相俟って、ノズルから全面に噴出することができた。
更に本実施例において、ノズルを交換することにより、噴霧機と同様の使用が可能であった。

本実施例の回転ノズルは、ボディ端部から圧力調整バルブ端部までの長さが１１０ｍｍ、左右のノズルローター端部間の長さが８０ｍｍで、従来の回転ノズルに比較して極めて小型のものとなった。

本発明の回転ノズルは、ローターシャフト、及びノズルローターを一体に成形することにより、極めて小型にすることが可能となった。又、本発明の回転ノズルは、噴射ノズルの取付け角度、及び噴射圧力に制限されることはなく流体を噴射することができ、半径方向に直立に噴射することも可能である。更に、噴出口における流体圧を調整することができるため、噴出液は直線状のみならず、霧状とすることも可能となり、ノズルを曲線状にする必要が無いことから、ノズルの損耗を軽減することができた。更に又、本発明の回転バルブはローターシャフトとローターヘッドの螺合部、及びプラグを外すことにより、全ての構成部分に簡単に分解することができ、本発明の回転ノズルは破損等が生じにくく、清掃等が極めて容易となった。

回転ノズルの外形図。回転ノズルの断面図。ボディ斜視図。ローターガイド斜視図。ローターシャフト斜視図。ローターヘッド、及び一側面にノズルローターとノズルが螺合された斜視図。ノズルローター正面図。

符号の説明

１０ボディ
１４ボディの段差
２０キャップ
３０ローターガイド
３２ガイド
４０ローターシャフト
４２ウィング
４３穿孔
４６ベアリング
４８シャフトガイドベアリング
５０ローターヘッド
５４ベアリング
５６排出口
６０ノズルローター
６２プラグ
７０ノズル
８０圧力調整バルブ
８２スピンドル
９０ベベルギア
９２ボディ側ベベルギア
９４ノズルローター側ベベルギア

Claims

端部にネジを、他端部にベベルギアを備え、中空部を有するボディに、流体配管と接続したキャップが螺合され、前記ボディの流体下流側に、圧力調整バルブを備えたローターヘッドがボディと直角に、ボディに対して回転自由に、且つ密着して取付けられ、該ローターヘッドの外側に、ローター部とベベルギアが一体成形されたノズルローターが、ローターヘッドに対して回転自由に、且つ密着して取付けられ、前記ボディ中空部の流体上流側に、ガイドを有し軸部が中空のローターガイドがボディの段差により遊挿支持され、前記ボディ中空部の流体下流側に、ウィングを有し軸部が中空で、且つローター部とシャフト部とが一体成形されたローターシャフトが、ボディのシャフトガイドベアリングを介して回転自由に設けられ、該ローターシャフトが前記ローターヘッドと螺合されてローターヘッドと一体に回転し、該ローターヘッドの回転に伴い、ボディのベベルギアと異なるギア数のベベルギアで連結した前記ノズルローターが公転し且つ自転し、該ノズルローターの外周に、ノズルがノズルローターの放射線に対して異なる取付け角度をもって螺合され、ボディ端部から圧力調整端部までの長さが１１０ｍｍであることを特徴とする回転ノズル。
前記ローターガイドに設けられたガイドの数が２〜８個で、前記ローターシャフトに設けられたウィングの数が２〜８個であり、且つ前記ガイドの数とウィングの数が異なる請求項１に記載された回転ノズル。