JPH0626258B2 - スリ−ブ組立式スクリ−ンノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、板状ノズル本体に多数のノズル孔、特にラバ
ール型ノズル孔を設けてなるスクリーンノズルに関す
る。このスクリーンノズルは、板状ノズル本体の一側面
側にある高温高圧ガスをノズル孔に通し他側面側で断熱
膨張させるために使用されるものである。

〔従来の技術〕

従来のスクリーンノズルは、第４図および第５図に示さ
れるように、板状ノズル本体１に、縮径テーパ部２ａを
有するスロート導入口部２、スロート部３、拡径テーパ
出口部４の順に並ぶノズル孔１０（スロート径が０．３
〜０．５mm）を多数近接配置した関係で機械加工によっ
て穿孔したものであり、第４図に矢印をもって示す如く
高温高圧ガスを流すのに使用される。

第４図において、高温高圧のガスがノズル本体１の左側
面側から縮径テーパ部２ａを有するスロート導入口部２
に入り、スロート部３で絞られて音速流となり、断熱膨
張しつつ拡径テーパ出口部４を通ってノズル本体１の右
側面側へ流れて行く。この場合、高温高圧ガスに接する
ノズル本体１の左側面側に位置するスロート導入口部２
や、特に流速が高くなるために熱伝達が大きいスロート
部３においては、ノズル本体の昇温やガスによる内表面
の腐蝕、酸化が激しいものとなり、場合によっては、表
面が吹きとばされてノズルスロート径が拡大し、ノズル
の性能を満さなくなるような事態を生じる。

また、ノズル本体１は高圧を支えなければならないか
ら、ガスの流れ方向にかなりの厚さを必要とするもので
あるため、通常０．３〜０．５mmφ程度の微細な孔であ
るスロート部３は、ノズル本体１の奥まったところに配
置されるようになり、そのため、板状単体のノズル本体
１ではスロート部３の精密加工が非常にむずかしいもの
であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来のスクリーンノズルにおいては、以下の項
目にあげるような問題点がある。

(1) 単体材料に、多数の微細で形状の複雑なノズル孔
を１台の工作機械で穿孔加工するために、製作工程が非
常に長くかかると共に、多数のノズル孔の中の１ケでも
つくり方を誤まると、そのスクリーンノズル全体を不良
品として廃棄し新たなスクリーンノズルを再製するか、
或は性能を落したままで当該不良品を使用せざる得な
い。

(2) スクリーンノズルのノズル孔には、高温ガスが流
れるので、ノズル本体の温度上昇があり、普通には冷却
のために銅系材料を用いているのであるが、特にガス流
速の大きいスロート部の耐熱耐蝕性に問題がある。ま
た、冷却、ノズル本体への蓄熱などによる熱効率の低下
という問題もある。

(3) ノズル孔は、そのスロート部の形状がスクリーン
ノズルの性能に最も大きく影響するから、該スロート部
の精密加工が要求されるのであるが、ノズル本体が単体
であって奥まったところに微細なスロート部があるた
め、該スロート部の精密加工が非常に困難である。

(4) 特に実験装置に用いるスクリーンノズルではスロ
ート部の径を若干変更する必要性がでてくるが、この場
合には、スクリーンノズル全体を新しく再製しなければ
ならず、ノズルの製作に時間がかかりひいては実験工程
の大巾な遅延を来すことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、スクリーンノズルのノズル本体が単体である
ために従来生じていた上記問題点の解決を図ったもの
で、板状ノズル本体とは別体の耐熱材料でつくられ先端
部分をテーパ状にした単一のスリーブ中に、高温高圧ガ
スに接する側のノズル孔の一部分を形成し、この単一の
スリーブを板状ノズル本体に形成した嵌合孔に嵌合組立
したスリーブ組立式スクリーンノズルを提供するもので
ある。

すなわち、本発明は、スクリーンノズルにおいて、周囲
条件（耐熱性、耐蝕性）が厳しく、また、ノズルの性能
を大きく左右するノズル孔のスロート部に、いかにして
充分な耐熱性をもたせ、しかも精度良く早くスクリーン
ノズルを製作し、必要に応じて簡単にスロート径を変え
られるかについて研究し、板状ノズル本体に多数あるノ
ズル孔の高温高圧ガスに接する側の部分を、耐熱材料で
つくったスリーブでユニット化し、断熱膨張により比較
的温度が低くなるノズル孔の拡径テーパ出口部は、銅系
材料の本体材中に形成したスクリーンノズルを開発する
に至った。

上記スリーブでユニット化するに当って留意すべきこと
は、スリーブに設けたスロート導入口部の中心と、ノズ
ル本体材にあけた拡径テーパ出口部の中心とが正確に一
致させること、更には、スリーブとノズル本体との嵌合
接触面からのガスもれがないようにすることであり、こ
のために本発明においては、スリーブ先端部分はテーパ
形状としてノズル本体の嵌合孔に対して正確な位置合せ
と密着性を確保できるようにしてある。

〔作用〕

本発明によれば、スクリーンノズルにおいて、高温高圧
ガスに接する側のノズル孔の部分が、耐熱材料でつくっ
た単一のスリーブ中に形成され、該単一のスリーブをノ
ズル本体の嵌合孔に嵌合組立してユニット化されている
ので、高温ガスによるノズル孔表面の耐熱耐蝕性を向上
させると共に、スリーブ式ユニット化により品質を高
め、製作工程を短縮し、更には、スロート径の異なるス
リーブを交換使用することで、スクリーンノズル全体と
しての特性を簡単に変えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図を参照して
説明する。

第１図に示す実施例では、スクリーンノズルにおけるノ
ズル本体１は単一の板状部材であり、このノズル本体１
に嵌合組立られる耐熱材料でつくられたスリーブ５に
は、縮径テーパ部２ａを有するスロート導入口部２、ス
ロート部３および拡径テーパ出口部の一部の順にノズル
孔が形成される。この場合、最も注意すべき点は、スロ
ート部３の中心と、拡径テーパ出口部４の中心とを合
せ、かつ拡径テーパ出口部の表面がスムースにつながる
ようにしてガスの乱流を防止することと、第１図の左側
つまり高温高圧側から右側の低圧側へ、ノズル本体１と
スリーブ部５の嵌合面を通って高圧ガスが流れないよう
に気密を保つことである。このために、スリーブ５の先
端部とノズル本体の嵌合孔とにテーパ６を設けて上記の
目的を達成するようにした。このようにすることによ
り、スロート部３の微細精密加工もスリーブ５の単体時
点で可能となった。

第２図に示す第２実施例は、ノズル本体１ａ，１ｂに冷
却用通路や他のガス通路のために溝７が設けられている
場合の例で、この場合、溝７の加工のために金属間接合
８が必要となる。金属間接合の場合接合面にインサート
材を入れることが多く、このようすると、ノズル本体１
ａ，１ｂの融点が接合部で低下するため、ノズル本体の
昇温をできる限り低減さすことが重要であり、この点か
らも耐熱材でしかも熱伝導率の低いセラミック等をスリ
ーブ５に用いると非常に有効である。

第３図に示す第３実施例は、第２実施例におけるスリー
ブ５を短くしてスロート３の入口手前までとした場合
で、第１または第２実施例においてスリーブ５のスロー
ト出口ノズル曲線とノズル出口４の曲線が合いにくい場
合の改善策の一つであり、スロート３からノズル出口４
までをノズル体１ｂに加工したものである。この場合、
スリーブ９はスロートを有しないものとなるが第２実施
例と同様に接合面８の融点低下の対策として有効とな
る。

以上述べた本発明の実施例によれば、 (1) 個々のスリーブ５，９を単体でパラに加工するこ
とができるので品質向上と製作工程の大巾な短縮とコス
トの低減が可能となる。

(2) スリーブの先端をテーパ状とすることによりノズ
ル本体１，１ａ，１ｂとの組合せが楽でノズル曲線の連
続性の維持、接触面からのガスのもれを防止することが
でき、分割によるノズル特性を損うことはない。

(3) ノズル本体はそのままでスリーブのスロート径の
みを調整することによりノズルの流量特性を変更するこ
とが可能となる。

(4) 第４図，第５図のような複雑な構造や、無数の微
細ノズル孔を有するスクリーンノズルではセラミック等
の材料で一体加工は殆んど不可能であるがスリーブ方式
にすることにより熱的に最も過酷なスロート導入口部と
スロート部を耐熱材のスリーブとすることが可能とな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば熱的に厳しい条件であるスロート導入孔
とスロート部を耐熱材で構成できるのでノズル全体とし
ての耐熱耐蝕性を向上さすことができ、更にはスリーブ
単体の加工精度の向上と製作工程の短縮が可能で、この
他スロート径の異なるスリーブ単体を準備することでス
クリーンノズルのスロート径を容易に変更できるから、
ノズルの特性を簡単に変えられる等の大きな効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスリーブ式ノズル組立スクリーン
ノズル本体の断面図、第２図は同じくノズル本体に通路
と接合部を有する場合の断面図、第３図は第４図でスリ
ーブの長さを短くした場合の断面図、第４図は従来のス
クリーンノズルを正面側から見た一部破断斜視図、第５
図は、第４図に示すノズル本体の断面図である。 １……ノズル本体、２……スロート導入孔 ３……スロート、４……ノズル出口 ５……スリーブ、６……テーパ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状ノズル本体に、その一側面から他側面
   に向って、縮径テーパ部を有するスロート導入口部、ス
   ロート部、拡径テーパ出口部の順に並ぶノズル孔を多数
   設け、前記一側面側における高温高圧ガスを前記ノズル
   孔に通して前記他側面側で断熱膨張させるためのスクリ
   ーンノズルにおいて、 前記板状ノズル本体の前記一側面には、各ノズル孔の位
   置ごとに同心の嵌合孔を設け、前記一側面から所要の長
   さにわたる前記ノズル孔の部分を前記板状ノズル本体と
   は別体の耐熱材料でつくられ先端部分をテーパ状にした
   単一のスリーブ中に形成し、該単一のスリーブを前記板
   状ノズル本体の各嵌合孔に嵌合組立したことを特徴とす
   るスリーブ組立式スクリーンノズル。
2. 【請求項２】前記単一のスリーブ中に形成された前記ノ
   ズル孔の部分は、前記スロート導入口部、スロート部お
   よび拡径テーパ出口部の一部を含むものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のスリーブ組立式
   スクリーンノズル。
3. 【請求項３】前記単一のスリーブ中に形成された前記ノ
   ズル孔の部分は、前記スロート導入口部における縮径テ
   ーパ部の手前までであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のスリーブ組立式スクリーンノズル。
4. 【請求項４】前記板状ノズル本体は、冷却用通路や他の
   ガス通路を形成するための溝をもった分割二体を金属間
   接合により一体化して形成されたものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載されたスリーブ組立式スクリーンノズル。