JPH04235761A - 吸引型の泡発生ノズル - Google Patents

吸引型の泡発生ノズル

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JPH04235761A
JPH04235761A JP3169984A JP16998491A JPH04235761A JP H04235761 A JPH04235761 A JP H04235761A JP 3169984 A JP3169984 A JP 3169984A JP 16998491 A JP16998491 A JP 16998491A JP H04235761 A JPH04235761 A JP H04235761A
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JP
Japan
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width
nozzle
passageway
gas inlet
foam
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Application number
JP3169984A
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English (en)
Inventor
Daniel L Carroll
ダニエル・エル・カーロール
Timothy C Shannon
ティモシー・シー・シャノン
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Collins Engine Nozzles Inc
Original Assignee
Delavan Inc
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Publication date
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Publication of JPH04235761A publication Critical patent/JPH04235761A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0425Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid without any source of compressed gas, e.g. the air being sucked by the pressurised liquid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C31/00Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/02Nozzles specially adapted for fire-extinguishing
    • A62C31/12Nozzles specially adapted for fire-extinguishing for delivering foam or atomised foam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/311Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/26Foam

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は泡発生ノズルに関し、よ
り詳細には、改善された性質の泡(フォーム)を発生さ
せる高流量の吸引型の泡発生ノズルに関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】溶液を発泡させることは
、農業及び消防の分野を含む幾つかの用途においてまた
熱い材料を冷却する用途において、数年にわたり広く注
目されている。例えば後者の用途に関しては、移動する
熱い圧延鋼を冷却するために泡発生ノズルが用いられて
おり、その理由は、発泡液体は向上した冷却特性を示す
ことが判明しているからである。
【0003】過去においては非常に多くの種類の泡発生
ノズルを用いて、幅広い用途において満足すべき結果を
得ている。大部分の用途において概ね成功しているその
ような従来技術のノズルの代表的なものとしては、Co
nrad他の米国特許第3,386,076号に開示さ
れているノズル及び方法がある。しかしながら、熱い鋼
板の冷却等におけるある種の泡の用途においては、十分
に大きな冷却速度が必要とされ、高い液体流量を必要と
し、その流量のレベルは最も一般的な泡ノズルの用途に
おける流量よりも十分に大きくなければならない。この
ような十分に増加された流量においては、一般にノズル
本体の壁厚を増す必要がある。ノズル本体の壁厚が増加
すると、その結果空気吸引通路の長さが増大する。この
空気吸引通路は、これを介して空気をノズル本体の中へ
吸引して液体状泡発生薬剤と緊密に混合させ、これによ
り所望の泡を発生するために用いられるものである。空
気吸引入口通路のこの長さの増加により、泡の品質が、
低流量の泡発生ノズルにおいて得られる泡の性質に比べ
て大幅に劣化することが判明している。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、過去に
おいては一般に一定の幅であった空気吸引通路を、ノズ
ル本体の外側に向けてテーパ形状となして外側に隣接す
る幅をより広くすると、ノズルにより発生される泡の品
質が十分に改善されることが判明した。
【0005】本発明の主要な一態様においては、泡発生
ノズルはノズル本体を備えており、該ノズル本体は、そ
の内部の細長い通路と、該細長い通路の一端に隣接した
液体入口とを有しており、該液体入口は液体状泡発生薬
剤を導入してこの薬剤を細長い通路を通して軸方向に流
す。少なくとも1つの気体入口通路が、上記液体入口と
上記細長い通路の他端との間で、上記ノズル本体を貫通
して延び、液体状泡発生薬剤が細長い通路を通って流れ
ると、気体が上記通路の中に吸引される。気体入口通路
は、上記細長い通路の軸線に略直交する平面上で伸長す
ると共に、細長い通路に隣接する第1の幅と、第1の幅
よりも大きな上記本体の外側に隣接する第2の幅と、こ
れら第1及び第2の幅の間に伸延する壁とを備えている
。ノズルはまた本体の他端に隣接し泡を排出するための
泡排出手段も有している。
【0006】本発明の他の主要な態様においては、上述
の液体入口は、液体状泡発生薬剤を細長い通路の中へ排
出してこれを該細長い通路を介して気体入口を超して軸
方向に流すための一対のオリフィスを備えており、該対
のオリフィスは互いに関して軸方向に且つ上記細長い通
路の軸線から隔置されており、更に上記液体入口は、細
長い通路の軸線に関して半径方向に伸長すると共に上記
対のオリフィスから横方向に位置した一対の気体入口通
路を備えている。
【0007】本発明の別の主要な態様においては、上述
の気体入口通路は2つの部分を有しており、その一方の
部分は、細長い通路から半径方向外方へ伸長すると共に
、上述の第1の幅であるその長さにわたって略一定の幅
を有しており、第2の部分は第2の幅を有している。
【0008】また本発明の他の主要な態様においては、
上述の第2の部分は、上記第1の部分と本体の外側に隣
接する上記第2の幅との間でテーパ形状になった壁を有
している。
【0009】本発明の更に別の主要な態様においては、
泡を発生させるための方法は、液体状泡発生薬剤を細長
い通路の中へ排出して該通路の中で軸方向に流す段階と
、上記液体状泡発生薬剤を、細長い通路の軸線に略垂直
な平面上に延在する気体入口通路であって、流れる液体
に隣接する第1の幅と上記第1の幅よりも大きく且つ流
れる液体から離れた第2の幅との間でテーパ形状になっ
た壁を有する気体入口通路を越えて流す段階と、気体を
テーパ形状の気体入口通路を介して液体状泡発生薬剤の
中へ吸引し、気体入口通路の第1の幅において流れる液
体の中へ排出する段階とを備えている。
【0010】また本発明の他の主要な態様においては、
上述のノズル及び方法における気体入口通路の第1の幅
の細長い通路の横断面の幅に対する比は約0.17から
0.23である。
【0011】本発明の更に別の態様においては、上述の
ノズル及び方法における第1の幅の第2の幅に対する比
は約0.3から0.5である。
【0012】本発明の上記及び他の目的、特徴及び効果
は以下の詳細な記載から明らかとなろう。
【0013】
【実施例】図面において、本発明に従い構成されかつ本
発明の方法の原理に従って作動するノズルの好ましい実
施例は、細長いノズル本体10を備えており、該ノズル
本体は概ね符号12により指示された細長い通路を有し
ている。通路12は、図1及び図4に示すように、本体
の入口端である一端部16に隣接する第1の通路部分1
4と、図1に示すように、本体の泡排出端である他端部
20とを備えている。
【0014】本体の中の通路部分14の端部は肩部22
を有しており、該肩部上にオリフィス・プレート24が
着座している。オリフィス・プレート24は一対の開口
すなわちオリフィス26および28を有しており、これ
ら開口は、適宜な供給導管(図示せず)からの水等の液
体状泡発生薬剤Lが通路部分14からこれら開口を通っ
て流れるのを許容する。供給導管は、ねじ部30及び適
宜な通常のカップリング(図示せず)を介して、ノズル
本体10の端部に取り付けることができる。このように
、通路部分14は、オリフィス・プレート24及びその
オリフィス26および28と共に、液体状泡発生薬剤の
ための液体入口を画成している。オリフィス26および
28は、互いに関してまた細長い通路12の軸線から半
径方向に隔置するのが好ましい。オリフィス・プレート
24は、図4に示す如きセットねじ32等の適宜な手段
により、肩部22に圧接させて適所に保持することがで
きる。
【0015】ノズル本体10の他端部である泡排出端2
0には、図1に示すように、通路部分18に向かう内ね
じ34を設けるのが好ましく、この内ねじは、図1及び
図5に示すように、泡排出開口すなわちオリフィス38
を有するねじ付きのノズルキャップ36を収容する。
【0016】図1及び図2に示すように、好ましくは一
対の、少なくとも1つの、気体入口通路40、41をノ
ズル本体10の壁39に貫通させる。気体入口通路40
および41は、オリフィス・プレート24の下流側に設
けられていて、細長い通路12の軸線に関して半径方向
に且つ細長い通路12の軸線に略垂直な平面上で壁39
を通って伸長している。気体入口通路40および41は
、図2に示すように、液体入口オリフィス26および2
8に直交して伸びるのが好ましい。気体入口通路40お
よび41を設ける目的は、ノズル本体10の外部から気
体Gを細長い通路12を通って流れる液体状泡発生薬剤
Lへ吸引し、これにより細長い通路12の中における泡
Fの発生を促進することである。
【0017】従来の泡発生ノズルにおいては、気体入口
通路は一般に一定の幅すなわち直径を有する簡単なドリ
ル孔である。しかしながら、上述のように、ノズルの流
量がかなり増大した場合には、そのような従来のストレ
ートな貫通孔は気体を十分にあるいは効率的に吸引して
良好な泡の排出を行うことができない。本発明において
は、図2に示すように、気体入口通路40および41の
ノズル本体10の外側面に隣接する気体入口端にテーパ
を付け、これにより細長い通路12に隣接して狭い幅す
なわち直径42を形成し、一方ノズル本体の外部に隣接
して広い幅すなわち直径44を形成すると、空気の吸引
及び泡の品質が十分に改善されることが判明した。
【0018】すなわち、図2及び図3を参照すると、気
体入口通路40および41は、最初に最小の幅42に等
しい略一定な幅すなわち直径の寸法dの通路をドリルに
より穿孔することにより形成するのが好ましい。この穿
孔の後に、通路40および41の外側を気体入口通路が
2つの部分を有するように座ぐりする。一方の部分46
は、細長い通路12に隣接すると共に、最小の幅すなわ
ち直径42である略一定の直径すなわち幅の寸法dを有
する。第2の部分48は、寸法eの大きな幅すなわち直
径44から通路部分46の最小の幅42へテーパする壁
50を有しており、これにより実際に図2及び図3に示
す略截頭円錐形状を形成する。
【0019】次の表1を参照すると、この表は本発明の
原理にしたがって構成されかつ本発明の方法を実施する
ためのノズルの実施例の3つの例I−III及びこれら
の好ましい寸法、圧力及び流量を示している。
【0020】
【表1】
【0021】例I−IIIにおいては、気体入口通路4
0および41のより小さな幅すなわち直径(即ち寸法d
)の細長い通路12の直径(即ち寸法a)に対する比は
広い範囲のノズルの直径にわたってかなり一定(即ち、
約0.17−0.23)であることが分かる。また上述
の例から、気体入口通路40および41のより小さな幅
すなわち直径42(即ち、寸法d)の気体入口通路40
および41のより大きな幅44(即ち、寸法e)に対す
る比は、約0.3−0.5であるのが好ましいことが分
かる。
【0022】吸引ノズルから排出される空気混合(エア
レーション)された粒子の寸法は泡の品質の目安となる
。吸引が不十分であると、粒子は比較的小さいが、本発
明のノズルのように空気混合が改善されるとより大きな
粒子が発生する(粒子寸法は、ザウタ(Sauter)
平均あるいは容積平均直径等の標準的な統計パラメータ
により表すことができる)。
【0023】次の表2は本発明のノズル及び方法により
発生させた泡の改善された品質を示している。表2にお
いては、表1の0.500インチ直径のノズル(例I)
を、吸引気体として周囲空気をまた液体状泡発生薬剤と
して10、50及び100psigの水をそれぞれ用い
て、作動させた。比較したノズルは一対の気体入口通路
を有するノズルであり、(a)一方のノズルは比較ノズ
ルであって気体入口通路は本体の壁39の厚みを貫通す
るその全長にわたって一定の幅を有しており(即ち、寸
法dが0.106インチ)、(b)他方のノズルは表1
に記載したテーパ形状の通路の寸法を有する本発明のノ
ズル(例I)であった。それ以外の部分については両方
のノズルは同一であった。ノズル排出から6フィートの
位置において60秒間以下のパラメータを測定した。
【0024】
【表2】
【0025】10psigにおいて、従来のノズル及び
本発明のノズルの液体流量はそれぞれ6.2及び6.4
gpm(ガロン毎分)であり、50psigにおいては
上記流量はそれぞれ13.5及び13.6gpmであり
、100psigにおいてはそれぞれ19.0及び19
.2gpmであった。
【0026】本発明のノズルにおいては、泡の品質の指
標である総てのパラメータが改善されており幾つかのも
のは十分に改善されていることが表2から分かる。
【0027】上述の記載を考慮すると、本発明の吸引型
の泡発生ノズルの作用は明らかであろう。しかしながら
、明瞭を期するため、本発明のノズル及び方法を以下に
簡単に説明する。
【0028】水等の液体状泡発生薬剤源をノズル本体1
0のノズルの端部に接続し、この液体を適宜な圧力及び
流量、例えば上述の表に示すような値、の下でプレート
24に供給する。液体状泡発生薬剤がプレート24のオ
リフィスすなわち開口26および28を通過すると、液
体状泡発生薬剤は細長い通路12の軸方向に流れる流線
Lを形成する。これらの液体の流線Lは噴流となって気
体入口通路40および41を通過し、これにより気体入
口通路における圧力を減少させる。この圧力降下により
、ノズル本体10の外部から通路40および41を介し
て気体Gが吸引される。気体Gは細長い通路12の中で
液体Lと緊密に混合されて大量の空気が充填された気泡
を有する高品質の泡を形成し、これにより液体の表面積
を大幅に増加する。大量の気泡をもつこの泡は、最終的
にはノズルキャップ36の泡排出オリフィス38を通し
て排出される。
【0029】本発明の原理及び範囲を逸脱することなく
種々の変更を行うことができ、また上述の本発明の実施
例は本発明の原理の応用を単に例示するものであること
は当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理に従って構成されかつ作動する吸
引型の泡発生ノズルの好ましい実施例の側方断面図であ
る。
【図2】図1の線2−2にほぼ沿って見たノズルの端部
の断面図である。
【図3】図2に示される本発明の気体入口通路の1つを
拡大して示す部分断面図である。
【図4】図1の線3−3にほぼ沿って見たノズルの入口
端を示す図である。
【図5】図1の線4−4にほぼ沿って見たノズルの他端
部の排出端を示す図である。
【符号の説明】
10  ノズル本体                
  12  細長い通路39  壁         
                 40,41  気
体入口通路 42  第1の幅                 
   44  第2の幅G  気体         
                 L  液体状泡発
生薬剤

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  泡発生ノズルであって、細長い通路を
    有するノズル本体と、前記細長い通路の一端に隣接し、
    液体状泡発生薬剤を導入して該細長い通路を通して軸方
    向に流すための液体入口と、前記液体入口と前記細長い
    通路の他端との間にて前記ノズル本体を貫通するように
    設けられ、前記液体状泡発生薬剤が前記細長い通路を通
    って流れている時に前記通路の中へ気体を吸引するため
    の少なくとも1つの気体入口通路であって、前記細長い
    通路の軸線に略直交する平面上で伸延すると共に、前記
    細長い通路に隣接する第1の幅、前記本体の外側に隣接
    し前記第1の幅よりも大きな第2の幅、及び前記両方の
    幅の間に伸長する壁を有する前記気体入口通路と、前記
    本体の前記他端に隣接し泡を排出するための排出手段と
    を備えて成る泡発生ノズル。
  2. 【請求項2】  請求項1のノズルにおいて、前記細長
    い通路は前記本体の両端部の間で軸方向に伸長すること
    を特徴とするノズル。
  3. 【請求項3】  請求項1のノズルにおいて、前記液体
    入口は、液体状泡発生薬剤を前記細長い通路の中へ排出
    してこれを前記気体入口通路を越えて流すための少なく
    とも1つのオリフィスを有することを特徴とするノズル
  4. 【請求項4】  請求項1のノズルにおいて、前記液体
    入口は、液体状泡発生薬剤を前記細長い通路の中へ排出
    してこれを該細長い通路を通して軸方向に前記気体入口
    通路を越えて流すための一対のオリフィスを備えており
    、前記オリフィスは互いに関してかつ前記細長い通路の
    軸線から隔置されていることを特徴とするノズル。
  5. 【請求項5】  請求項4のノズルにおいて、前記細長
    い通路の軸線に関して半径方向に伸長する前記気体入口
    通路を一対設けることを特徴とするノズル。
  6. 【請求項6】  請求項5のノズルにおいて、前記気体
    入口通路は前記対のオリフィスの横方向に設けられてい
    ることを特徴とするノズル。
  7. 【請求項7】  請求項1のノズルにおいて、前記細長
    い通路の軸線に関して半径方向に伸長する前記気体入口
    通路を一対設けることを特徴とするノズル。
  8. 【請求項8】  請求項1のノズルにおいて、前記液体
    入口は前記細長い通路の前記一端に設けられるプレート
    を有しており、該プレートは前記細長い通路の軸線から
    半径方向に隔置された複数のオリフィスを有することを
    特徴とするノズル。
  9. 【請求項9】  請求項1のノズルにおいて、前記気体
    入口通路の前記壁が前記第1の幅と前記第2の幅との間
    でテーパ形状をなしていることを特徴とするノズル。
  10. 【請求項10】  請求項1のノズルにおいて、前記気
    体入口通路は2つの部分を備えており、一方の部分は、
    前記細長い通路から半径方向外方へ伸長すると共に、そ
    の長さにわたって略一定の幅を有し、該幅は前記第1の
    幅であり、第2の部分は前記第2の幅を有していること
    を特徴とするノズル。
  11. 【請求項11】  請求項10のノズルにおいて、前記
    第2の部分が、前記第1の部分と前記本体の外側に隣接
    する前記第2の幅との間でテーパ形状をなす前記壁を有
    することを特徴とするノズル。
  12. 【請求項12】  請求項11のノズルにおいて、前記
    第2の部分とが截頭円錐形状であることを特徴とするノ
    ズル。
  13. 【請求項13】  請求項10のノズルにおいて、前記
    第1の幅の前記細長い通路の断面幅に対する比が、約0
    .17から0.23であることを特徴とするノズル。
  14. 【請求項14】  請求項11のノズルにおいて、前記
    第1の幅の前記細長い通路の断面幅に対する比が、約0
    .17から0.23であることを特徴とするノズル。
  15. 【請求項15】  請求項10のノズルにおいて、前記
    第1の幅の前記第2の幅に対する比が、約0.3から0
    .5であることを特徴とするノズル。
  16. 【請求項16】  請求項11のノズルにおいて、前記
    第1の幅の前記第2の幅に対する比が、約0.3から0
    .5であることを特徴とするノズル。
  17. 【請求項17】  請求項13のノズルにおいて、前記
    第1の幅の前記第2の幅に対する比が、約0.3から0
    .5であることを特徴とするノズル。
  18. 【請求項18】  泡を発生させるための方法であって
    、液体状泡発生薬剤を細長い通路の中へ排出してこれを
    軸方向に流す段階と、前記細長い通路の軸線に略直交す
    る平面上で延在する気体入口通路であって、前記液体状
    泡発生薬剤隣接する第1の幅と、前記液体状泡発生薬剤
    から隔置されていて前記第1の幅よりも大きな第2の幅
    との間でテーパ形状をなす壁を有している気体入口通路
    を越えて前記液体状泡発生薬剤を流す段階と、前記液体
    状泡発生薬剤の中へ前記テーパ形状の気体入口通路を介
    して気体を吸引し、該気体を前記気体入口通路の前記第
    1の幅の部分において前記流れる液体の中へ排出する段
    階とを備える方法。
  19. 【請求項19】  請求項18の方法において、前記液
    体状泡発生薬剤を半径方向に隔置された一対のオリフィ
    スを介して前記細長い通路の中へ排出し、該排出された
    液体状泡発生薬剤を、前記オリフィスの下流側に位置す
    ると共にこれらオリフィスの横方向に設けられる一対の
    テーパ形状の気体入口通路を越えて流すことを特徴とす
    る方法。
  20. 【請求項20】  請求項18の方法において、前記気
    体入口通路には2つの部分を設け、一方の部分を、前記
    細長い通路から半径方向外方へ伸長せしめると共に、そ
    の長さにわたって略一定の幅となし、該幅を前記第1の
    幅とし、第2の部分の幅を前記第2の幅とし、また前記
    気体を前記第2の部分を介しその後に前記一方の部分を
    介して吸引することを特徴とする方法。
  21. 【請求項21】  請求項20の方法において、前記第
    2の部分には、前記第1の部分と前記本体の外側に隣接
    する前記第2の幅との間でテーパ形状をなす壁を設ける
    ことを特徴とする方法。
  22. 【請求項22】  請求項21の方法において、前記部
    分を截頭円錐形状とすることを特徴とする方法。
  23. 【請求項23】  請求項23の方法において、前記第
    1の幅の前記細長い通路の断面幅に対する比を、約0.
    17から0.23とすることを特徴とする方法。
  24. 【請求項24】  請求項18の方法において、前記第
    1の幅の前記第2の幅に対する比を、約0.3から0.
    5とすることを特徴とする方法。
  25. 【請求項25】  請求項23の方法において、前記第
    1の幅の前記第2の幅に対する比を、約0.3から0.
    5とすることを特徴とする方法。
  26. 【請求項26】  請求項18の方法において、前記液
    体状泡発生薬剤を水とすることを特徴とする方法。
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