JPH0551464U - 回転式吊下げノズル用制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実開昭６３−１１５４５２号に示される回転
式ノズルを高圧水を供給する柔軟な高圧ホ−スで吊り下
げて使用する場合、回転式ノズル本体が高圧ホ−スの下
端で振動して暴れたり、高圧ホ−スとともに振子振動す
る等して、安定した操作（洗浄等）が不可能になった
り、回転式ノズル本体の衝突事故を発生することがあ
る。本考案によれば、回転式ノズル本体のねじり振動の
振幅が抑制されるとともに、振子振動も発生しにくくな
る。 【構成】 回転式ノズル本体の上部に補剛部材を取付
け、補剛部材の上端で高圧ホ−スを接続する。回転式ノ
ズル本体の下部に腕部材を固定し、この腕部材に釣合い
重錘を取付ける。単純に回転式ノズル本体の重量を増す
よりも、回転式ノズル本体のねじり振動に抵抗する慣性
モ−メントが大きい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、本体の周囲を公転しつつ自転するノズルヘッドを用いて高圧水の噴 射流を３次元的に走査する回転式ノズルを、高圧水を供給する高圧ホ−スで吊り 下げて使用する回転式吊り下げノズルに取付けられる、噴射に伴なう本体の振動 を抑制する制振装置に関する。この回転式吊り下げノズルは、例えば、化学反応 塔の槽内の洗浄に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】

本体の周囲を公転しつつ自転するノズルヘッドを用いて高圧水の噴射流を３次 元的に走査する回転式ノズルを、高圧水を供給する高圧ホ−スで吊り下げて使用 する回転式吊り下げノズルは、高圧ホ−スの巻上げ巻下ろしにより噴射作業高さ を任意に変更でき、被洗浄面に対する作業高さを異ならせた噴射流の３次元的な 走査が可能である。また、回転式ノズルを棒先に取付けて昇降させる形式の装置 に比較して昇降機構が小型で、作業高さの可調整範囲（ストロ−ク）も大きいと いう利点がある。

【０００３】 このような回転式吊り下げノズルは、例えば、化学工業における重合缶、反応 缶、反応塔、反応槽等の内部洗浄の用途への応用が期待されている。例えば、複 雑な壁面構造を持つ高い反応塔（槽）の頂上部に回転式吊り下げノズルの昇降機 構を常設して反応塔内に回転式ノズルを吊り下げ、化学反応中には回転式ノズル を上部スペ−スに巻上げておき、化学反応の停止期間に、回転式ノズルを昇降さ せながら反応塔の内壁面をむらなく種々の衝突角度で洗浄するようにしたシステ ムが提案されている。

【０００４】 回転式吊り下げノズルに使用される回転式ノズルとして、実開昭６３−１１５ ４５２号公報には、ノズルからの高圧水の噴射反力を用いてノズルヘッドの自転 および公転を駆動する形式のものが提案されている。ここでは、回転式ノズル本 体にノズルヘッドが公転および自転可能に取付けられ、回転式ノズル本体に固定 した傘歯車にノズルヘッドに固定した傘歯車を噛み合せてノズルヘッドの自転を 公転に連動させ、ノズルヘッドに配置された２本のノズルは、ノズルヘッドの自 転中心を挟んで噴射方向を食い違わせて１８０度異ならせ、さらに、ノズルヘッ ドの公転により駆動される循環油量を調整可能な油圧ポンプ循環系を回転式ノズ ル本体内に設けている。従って、噴射方向を１８０度異ならせた２本のノズルの 直接の噴射反力は打ち消し合うが、ノズルの噴射方向が食い違っているためノズ ルヘッドに自転軸回りのねじり力が発生してノズルヘッドが自転し、回転式ノズ ル本体とノズルヘッドの傘歯車の噛み合せにより自転に連動して公転が行われ、 さらに、油圧ポンプ循環系の循環油量の調整によりノズルヘッドの自転速度を任 意に調整できる。

【０００５】 この回転式ノズルにおいては、ノズルヘッドの自転回転数が高い程、噴射流の ３次元的な分散状態が均一になるが、ノズルヘッドの自転方向と逆向きに噴射さ れる噴射流の速度はノズル先端の自転周速度を差引いた値に減速されるから、ノ ズルヘッドの自転回転数が高いと噴射流の速度が低下して洗浄効果を損なう結果 となる。また、壁面の被噴射軌跡上における噴射流の衝撃力を確保して壁面から 汚れを剥離するためには、被噴射軌跡上における走査速度を落として噴射流を滞 在させ、単位面積当りの連続の衝突水量を確保する必要がある。従って、ノズル ヘッドの自転速度は野放図に早くするのではなく、油圧ポンプ循環系の循環油量 の調整により、１００ｒｐｍ以下に抑制されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、２本のノズルの噴射方向を食い違わせて１８０度異ならせ、循環油 量の調整により自転の回転数を抑制したノズルヘッドは、自転の逆向きに回転式 ノズル本体を回転しようとするねじり力を本体に作用する。このねじり力の方向 はノズルヘッドの公転に伴なって回転式ノズル本体の回りを回転するから、柔軟 な高圧ホ−スで吊り下された回転式ノズルの本体は高圧ホ−スの先端で不規則な ねじり振動を引起す。回転式ノズル本体の不規則なねじり振動は、高圧ホ−スを 多節振動させて回転式ノズル本体の位置と姿勢を不安定にして噴射流の安定性を 損ねたり、狭い場所では回転式ノズル本体を内壁に強く衝突させて内壁面の構造 を破壊する場合もある。また、高圧ホ−スで吊り下された回転式ノズル本体は減 衰力を欠いた振子振動系を形成しており、回転式ノズル本体を昇降させて行う洗 浄作業中に、その振子振幅が増して回転式ノズルが反応塔内の構造物に引掛かる と、反応塔の下部にまで回転式ノズルが達しない場合や、引上げが不可能になる 場合もある。

【０００７】 回転式ノズル本体のねじり振動の抑制を鑑みて、ノズルヘッドに２本のノズル を同一直線上に配置して回転式ノズル本体にねじり力を作用しないようにし、回 転式ノズル本体内に水圧モ−タを設けてノズルヘッドを強制的に公転させ、回転 式ノズル本体とノズルヘッドの傘歯車の噛み合せにより、この公転に伴なってノ ズルヘッドが自転するようにした回転式ノズルが提案されている。この構造によ れば、２本のノズルがねじり力を発生しないから、このねじり力に起因する回転 式ノズル本体の振動は発生しない。しかし、回転するノズルヘッドの回転軸を本 体まわりで強制的に回転させるため、回転面に直角なジャイロ力が発生して回転 式ノズル本体にねじり振動が発生することに変りはなく、さらに、柔軟な高圧ホ −スで吊り下された回転式ノズル本体が振子振動系を構成することについては全 く同一である。一方、ノズルヘッドを自転させる駆動力を水圧モ−タから得てい るため、水圧モ−タと動力伝達機構の分だけ製作コストが増し、回転式ノズル本 体の大型化と機構複雑化による信頼性低下を招いた。

【０００８】 回転式ノズル本体のねじり振動の抑制を鑑みて、回転式ノズル本体に重錘を付 加して重量を増すことにより、回転式ノズル本体の位置と姿勢を安定させて振幅 を減少させる試みもなされた。しかし、高圧ホ−スで吊り下された回転式ノズル 本体からなる振子振動系の減衰力がさらに不足する結果となり、吊り下す長さに よって振子振動系の共振周波数が異なるため、思いがけない長さで異常に振幅が 増す可能性があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、噴射方向を食い違わせて１８０度異ならせた２本のノズルをノズル ヘッドに配置した、回転式ノズル本体に対するねじり振動の加振力が大きい回転 式ノズルであっても、回転式ノズル本体のねじり振動を有効に抑制できる、噴射 流の安定性を確保した効率的な洗浄を可能とするための制振装置を提供すること を目的としている。

【００１０】 請求項１の回転式吊り下げノズル用制振装置は、本体の周囲を公転しつつ自転 するノズルヘッドを用いて高圧水の噴射流を３次元的に走査する回転式ノズルを 高圧水を供給する高圧ホ−スで吊り下げて使用する回転式吊り下げノズルの噴射 に伴なう振動を抑制する回転式吊り下げノズル用制振装置において、ノズル本体 に一端を固定して高圧ホ−スの側に延長した補剛部材と、ノズル本体に一端を固 定して高圧ホ−スの反対側に延長した腕部材と、該腕部材に固定した釣合い重錘 とからなるものである。

【００１１】 請求項２の回転式吊り下げノズル用制振装置は、請求項１の回転式吊り下げノ ズル用制振装置において、前記腕部材上に、前記釣合い重錘を位置調整可能に取 付けたものである。

【００１２】

【作用】

本願考案においては、単純に回転式ノズル本体の重量を増すのではなく、ノズ ルヘッドの噴射反力によるねじり力に対抗する回転ノズル本体の慣性モ−メント を高めて振幅を抑制し、しかも、回転ノズル本体を含む限られた部分だけで振動 を完結させて、回転ノズル本体のねじり振動が誘発する、高圧ホ−スで吊り下さ れた回転ノズル本体からなる振子振動系の振幅増加や、高圧ホ−スの多節振動の 発生を抑制している。

【００１３】 請求項１の回転式吊り下げノズル用制振装置においては、回転式ノズル本体の 周囲を公転しつつ自転するノズルヘッドが回転式ノズル本体にねじり力を作用す る。このねじり力は、噴射方向を食い違わせて１８０度異ならせた２本のノズル を有する回転式ノズルの場合、２本のノズルの噴射反力によるねじり力を含み、 噴射方向を同一直線上で１８０度異ならせた２本のノズルを有する回転式ノズル の場合、回転するノズルヘッドの回転軸を強制的に公転させて発生する自転軸の ねじり力を含む。また、巻上げ巻下しが容易な柔軟な高圧ホ−スで吊り下された 回転式ノズル本体は振子振動系を形成しており、高圧ホ−スによる吊り下し長さ で規定される固有周波数に同期した加振力を受けると、振幅を増加させる可能性 がある。

【００１４】 しかし、回転式ノズル本体は、補剛部材の上端において高圧ホ−スが支持する 補剛部材以下の全重量と、腕部材が支持する釣合い重錘とによって、ねじり運動 に抵抗する慣性モ−メントを増加させているから、回転式ノズル本体が直接に高 圧ホ−スで吊り下される場合よりもねじり振動の振幅が小さい。また、回転式ノ ズル本体のねじり振動は、腕部材における釣合い重錘の振り回し運動とともに、 補剛部材以下の部分の重心を中心とした補剛部材の上端における高圧ホ−スの振 り回し運動を発生するが、高圧ホ−スの振り回し運動は空気抵抗が大きいので振 幅が抑制され、また、回転式ノズル本体が直接に高圧ホ−スで吊り下される場合 に比較して、補剛部材の上端における自在な屈折により、回転式ノズル本体のね じり振動が直接に振子振動系を加振する割合が小さいため、回転式ノズル本体の ねじり振動が振子振動系の固有周波数に同期した場合でも振幅の増加の速度は低 くて済む。

【００１５】 請求項２の回転式吊り下げノズル用制振装置においては、腕部材上に釣合い重 錘が位置調整可能に取付けてあるから、補剛部材以下の部分の重心を中心とした ねじり振動系の固有周波数を任意に調整でき、ノズルヘッドの自転回転数や公転 回転数による加振力の周波数を避けた値、回転式ノズルの吊り下げ範囲内におけ る振子振動系の固有周波数を避けた値、回転式ノズルの吊り下げ範囲内における 高圧ホ−スの多節振動の固有周波数を避けた値等を選択できる。

【００１６】

【実施例】

本考案の実施例を図面を参照して説明する。

【００１７】 図１は実施例の回転式吊り下げノズル洗浄装置の模式図、図２は図１の回転ノ ズル本体周辺の部分的な説明図、図３は図１の回転ノズル本体の内部構造の説明 図である。ここでは、２本のノズルの噴射方向を食い違わせて１８０度異ならせ た回転式吊り下げノズルを昇降させて化学反応塔内を洗浄している。

【００１８】 図１において、化学反応塔Ｋの頂上部には、高圧水を発生するためのポンプＰ と、ポンプＰから回転式ノズル本体Ｂに高圧水を供給する高圧ホ−スＨを巻取る ためのホ−スリ−ルＭとが常設されている。回転式ノズル本体Ｂは、高圧ホ−ス Ｈを用いてホ−スリ−ルＭから吊り下され、ホ−スリ−ルＭを作動して化学反応 塔Ｋ内の任意の高さにセットできる。

【００１９】 図２において、ノズルヘッドＲは回転式ノズル本体Ｂの周囲で公転可能に取付 けられ、ノズルヘッドＲには、噴射方向を１８０度異ならせたノズルＮ１とノズ ルＮ２がノズルヘッドＲの自転軸を挟んでそれぞれの噴射方向を食い違わせて配 置されている。回転式ノズル本体Ｂの上部には長さＬのパイプＡが固定され、パ イプＡの上端部には高圧ホ−スＨが接続金具Ｆにより接続されている。また、回 転式ノズル本体Ｂの下部には腕部材Ｄが固定され、腕部材ＤにはおもりＷが取付 けられている。

【００２０】 図３において、噴射方向を食い違わせたノズルＮ１とノズルＮ２を有するノズ ルヘッドＲは、回転式ノズル本体Ｂの公転部Ｂ１に固定した自転軸Ｊ２の回りで 回転可能に支持され、パイプＡの下端が固定された公転部Ｂ１は、回転式ノズル 本体Ｂの固定部Ｂ２に固定した中心の公転軸Ｊ１の回りで回転可能に支持されて いる。ノズルヘッドＲには傘歯車Ｇ１が、固定部Ｂ２には傘歯車Ｇ１がそれぞれ 固定され、傘歯車Ｇ１と傘歯車Ｇ２の噛み合いによってノズルヘッドＲの自転と 公転が連動している。公転部Ｂ１の下部には油圧ポンプケ−スＩ２を含む油圧回 路Ｂ３が形成され、油圧ポンプケ−スＩ２内に収納された回転子Ｉ１は固定部Ｂ ２の公転軸Ｊ１に接続されている。油圧回路Ｂ３には作動油が充填されており、 油圧回路Ｂ３における作動油の循環流量は、流量調節弁Ｖの調整により任意に変 更できる。

【００２１】 このように構成された回転式吊り下げノズル洗浄装置においては、図１の反応 塔Ｋ内における所定の化学反応プロセスが終了した後に、ホ−スリ−ルＭを作動 させて回転式ノズル本体Ｂを下降させながら、ポンプＰを作動させて高圧水を発 生し、この高圧水を高圧ホ−スＨにより回転式ノズル本体Ｂに導いて反応塔Ｋ内 に噴射させ、反応塔Ｋの内壁面および内部構造物表面を洗浄する。

【００２２】 高圧ホ−スＨからパイプＡを経て図３の回転式ノズル本体Ｂの固定部Ｂ２に供 給された高圧水は、固定部Ｂ２の公転軸Ｊ１から公転部Ｂ１の自転軸Ｊ２を経て ノズルヘッドＲにまで達し、噴射方向を食い違わせたノズルＮ１およびノズルＮ ２を通じて噴射される。ノズルＮ１とノズルＮ２の噴射反力はノズルヘッドＲに 自転軸Ｊ２回りのねじり力を発生して、自転軸Ｊ２回りにノズルヘッドＲを自転 させる。ノズルヘッドＲが自転するとノズルヘッドＲの傘歯車Ｇ１は固定部Ｂ２ の傘歯車Ｇ２上を公転して、自転軸Ｊ２とともに公転部Ｂ１全体を固定部Ｂ２の 公転軸Ｊ１回りに公転させる。

【００２３】 公転部Ｂ１全体の公転により、公転部Ｂ１の油圧ポンプケ−スＩ２と、固定部 Ｂ２の公転軸Ｊ１に連結された回転子Ｉ１との間には相対回転が発生し、公転部 Ｂ１の油圧回路Ｂ３内には作動油が循環する。しかし、流量調節弁Ｖが油圧回路 Ｂ３の循環油量を制限しているので、油圧ポンプケ−スＩ２と回転子Ｉ１とから なる油圧ポンプの抵抗が増して、公転部Ｂ１全体の公転速度が制限され、傘歯車 Ｇ１と傘歯車Ｇ２の噛み合いによりノズルヘッドＲの自転速度も制限される。

【００２４】 一方、自転速度を制限されたノズルヘッドＲのノズルＮ１とノズルＮ２の噴射 反力によって、回転式ノズル本体Ｂには、ノズルヘッドＲの自転方向とは逆向き のねじり力が発生し、このねじり力は、公転部Ｂ１の公転に伴なって回転式ノズ ル本体Ｂの周囲を移動する。また、自転するノズルヘッドＲの自転軸を回転式ノ ズル本体Ｂの周囲に強制公転させているため、ノズルヘッドＲの自転軸に公転面 と垂直なねじり力が発生し、このねじり力も公転部Ｂ１の公転に伴なって回転式 ノズル本体Ｂの周囲を移動する。従って、回転式ノズル本体Ｂは図２の接続金具 以下の部分の重心を中心としたねじり振動を発生する。

【００２５】 しかし、実施例の回転式吊り下げノズル洗浄装置では、回転式ノズル本体Ｂの 上部にはパイプＡを、下部には腕部材Ｄを介しておもりＷをそれぞれ固定して、 ねじり振動に抵抗する慣性モ−メントを増加させているから、回転式ノズル本体 Ｂが直接に高圧ホ−スＨで吊り下される場合よりも、ねじり振動の振幅が小さく て済む。また、おもりＷの下端部で計測される回転式ノズル本体Ｂの振幅は、パ イプＡの長さとおもりＷの重量の組合せにより変化する。実験によれば、全長対 内径比Ｌ／ｄが２０倍以上のパイプＡを使用し、おもりＷの重量は５kgf 以上と することが望ましい。本実施例では、パイプＡの長さＬを１ｍ、おもりＷの重量 を２５kgf に選択して、３００kgf /cm²の高圧水を毎分２００リットル噴射させ た際のおもりＷの下端部で計測される回転式ノズル本体Ｂの振幅は５０mm以下で 済んだ。

【００２６】 図４は別の実施例の洗浄装置における回転式ノズル本体周辺の部分的な説明図 である。ここでは、高圧ホ−スで吊り下げた回転式ノズル本体の垂直面内でノズ ルヘッドを公転させるようにしている。また、回転式ノズル本体は、図２、図３ の回転式ノズル本体と実質的に同一なもので、共通する部材には同一の符合を付 して説明を省略している。

【００２７】 図４において、ノズルヘッドＲは回転式ノズル本体Ｂの周囲で矢印のように公 転可能に取付けられ、ノズルヘッドＲには、噴射方向を１８０度異ならせたノズ ルＮ１とノズルＮ２がノズルヘッドＲの自転軸を挟んでそれぞれの噴射方向を食 い違わせて配置されている。回転式ノズル本体ＢにはＬ字に曲げたパイプＡ１が 固定され、パイプＡ１の上端部には図示しない高圧ホ−スＨが接続金具Ｆにより 接続されている。パイプＡ１の曲り部の外側には、先端にねじ部Ｅ３を形成した 水平な腕部材Ｄ２が固定され、腕部材Ｄ２にはおもりＷ２が２個のボルトＥ１、 Ｅ２を用いて固定されている。

【００２８】 このように構成された洗浄装置においては、ノズルヘッドＲの矢印のような公 転に伴なって、ノズルＮ１とノズルＮ２の噴射反力に起因するノズルヘッドＲの 自転方向とは逆向きのねじり力が回転式ノズル本体Ｂに作用し、回転式ノズル本 体Ｂは、パイプＡ１以下の部分の重心を中心とするねじり振動を発生する。

【００２９】 しかし、ここでは、腕部材Ｄ２を介して固定したおもりＷ２がこのねじり振動 抵抗する慣性モ−メントを増加させているから、腕部材Ｄ２およびおもりＷ２を 取付けない場合よりもねじり振動の振幅が小さくて済む。また、腕部材Ｄ２上に おけるおもりＷ２の取付け位置は２個のボルトＥ１、Ｅ２により任意に調整可能 であるから、予めノズルヘッドＲの種々の自転周期に対して回転式ノズル本体Ｂ の振幅が小さくて済むおもりＷ２の取付け位置を実験的に求めておき、ノズルヘ ッドＲの自転周期を調整した際には、回転式ノズル本体Ｂの振幅が小さくて済む 取付け位置におもりＷ２を固定する。

【００３０】 以上の実施例においては、高圧ホ−スで回転式ノズル本体を吊り下げた形式の 洗浄装置について説明したが、洗浄用途以外にも、例えば、反応容器内へ薬液注 入を行う場合等にも各実施例は応用可能である。

【００３１】 また、回転式ノズル本体を上から吊り下げる場合ばかりではなく、回転式ノズ ル本体を細長いパイプで支持して水平に移動させるような場合にも各実施例は応 用可能である。回転式ノズル本体を細長いパイプで支持した場合、回転式ノズル 本体のねじり振動によって細長いパイプがたわみ振動して、回転式ノズル本体の 位置が不安定になったり、細長いパイプが暴れてその繰出しが不可能になる場合 がある。このような場合でも、回転式ノズル本体の細長いパイプの反対側に腕部 材を延長してこの腕部材上に適当なおもりを固定することにより、回転式ノズル 本体を含む部分のねじり振動に抵抗する慣性モ−メントを高めてねじり振動の振 幅を抑制すれば、細長いパイプのたわみ振動の振幅を小さくできる。

【００３２】

【考案の効果】

請求項１の回転式吊り下げノズル用制振装置においては、補剛部材と腕部材と 釣合い重錘とによって、回転式ノズル本体のねじり振動に抵抗する慣性モ−メン トを増加させているから、回転式ノズル本体が直接に高圧ホ−スで吊り下される 場合よりもねじり振動の振幅が小さくて済む。

【００３３】 請求項２の回転式吊り下げノズル用制振装置においては、実験または理論によ り求めた腕部材上の回転式ノズル本体の振幅が小さくなるような位置に、釣合い 重錘を容易に取付け直すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の回転式吊り下げノズル洗浄装置の模式
図である。

【図２】図１の回転ノズル本体周辺の部分的な説明図で
ある。

【図３】図１の回転ノズル本体の内部構造の説明図であ
る。

【図４】別の実施例の回転式吊り下げノズル洗浄装置に
おける回転式ノズル本体周辺の部分的な説明図である。

【符号の説明】

Ａ パイプ Ｂ 回転式ノズル本体 Ｄ 腕部材 Ｈ 高圧ホ−ス Ｌ 長さ Ｒ ノズルヘッド Ｗ おもり Ｎ１ ノズル Ｎ２ ノズル

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体の周囲を公転しつつ自転するノズル
   ヘッドを用いて高圧水の噴射流を３次元的に走査する回
   転式ノズルを、高圧水を供給する高圧ホ−スで吊り下げ
   て使用する回転式吊り下げノズル、の噴射に伴なう振動
   を抑制する回転式吊り下げノズル用制振装置において、
   ノズル本体に一端を固定して高圧ホ−スの側に延長した
   補剛部材と、ノズル本体に一端を固定して高圧ホ−スの
   反対側に延長した腕部材と、該腕部材に固定した釣合い
   重錘とからなることを特徴とする回転式吊り下げノズル
   用制振装置。
2. 【請求項２】 請求項１の回転式吊り下げノズル用制振
   装置において、前記腕部材上に、前記釣合い重錘を位置
   調整可能に取付けたことを特徴とする回転式吊り下げノ
   ズル用制振装置。