JPH08504673A - 高圧洗浄装置のフラットジェットノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 出口とこの出口の上流に配置されて出口に開口する流路とを備えた高圧洗浄装置のフラットジェットノズルにおいて、特に一様な圧力分布を備えたフラットジェットを得るために、流路及び出口は、流れ方向を横断する円形断面を有して相互に同心に配置され、流路は、流れ方向へ円錐状に縮径されて、出口の前方上流に位置する円筒状部分に遷移し、この部分の端部が出口を形成し、流路の円錐状部分が円筒状部分に遷移する領域には、流路の径方向対向側面に流路の複数のポケット状延長部が配置され、それら延長部は、相互に対称に配置、形成され、円筒状部分の全径を本質的に超えて延びるとともに、円錐状部分を流通する液体の一部を円筒状部分に本質的横断方向へ誘導する偏向面を備えることを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧洗浄装置のフラットジェットノズル 本発明は、出口とこの出口の上流に配置されて出口に開口する流路とを備えた 高圧洗浄装置のフラットジェットノズルに関する。 この種のフラットジェットノズルは、扇形に広がる洗浄ジェットにより分割し て洗浄されるべき表面に沿った吹き付けを可能にするために使用される。この洗 浄ジェットは、ジェット（噴流）の全幅に亙って可及的に一様な洗浄作用を有す るとともに、被洗浄面からノズルまでの多様な距離範囲に亙ってこの洗浄作用を 可及的に維持することを所望される。そのためにフラットジェットは、扇形の広 がり方向を横切る方向へはできるだけ小さく広がることが必要である。さらに、 ジェット内部の圧力分布は、液体の衝突速度が全断面に亙って可及的に一定であ るように設定されなければならない。 スリット状又は長円形の出口を備えた従来のフラットジェットノズルでは、上 記を達成できないことがしばしばである。多くの場合、ジェットの中心における 液体の衝突圧力は周縁領域におけるそれよりもかなり大きい。しかも、ジェット はしばしば、実際の扇形広がり方向を横切る方向へ広げられる。 本発明の目的は、一般的形式のフラットジェットノズルを、ジェットの断面に 亙って可及的に一様な洗浄作用を達成するフラットジェットが生じ、それにより この洗浄作用が、被洗浄面からのさらに広い距離範囲に亙って可及的に維持され るように構成することにある。 この目的を達成する本発明は、冒頭に述べた種類のフラットジェットノズルに おいて、流路及び出口は、流れ方向を横断する円形断 面を有して相互に同心に配置され、流路は、流れ方向へ円錐状に縮径されて、出 口の前方上流に位置する円筒状部分に遷移し、この部分の端部が出口を形成し、 流路の円錐状部分が円筒状部分に遷移する領域には、流路の径方向対向側面に流 路の複数のポケット状延長部が配置され、それら延長部は、相互に対称に配置、 形成され、円筒状部分の全径を本質的に超えて延びるとともに、円錐状部分を流 通する液体の一部を円筒状部分に本質的横断方向へ誘導する偏向面を備えて構成 されるものである。 驚くべきことに、ノズル内流路と出口との双方が円形断面を有する場合、すな わちそれらが細形出口の概念に従って形成されず、回転対称形のコンパクトジェ ットを生成する際に慣例的に使用された方法で形成される場合に、フラットジェ ットは所望の特性を有して生成されることが見出された。このときコンパクトジ ェットは、複数の側方延長部分に配置される偏向面により、扇形に広げられたフ ラットジェットに変換される。これら偏向面は、対向側面からの液体の部分量を コンパクトジェットに横断方向へ導入し、それによりコンパクトジェットを変形 して導入方向を横切るように広げる。回転対称形流路と回転対称形出口とを使用 したにも関わらず、ジェットの広がりが生じ、その結果ジェットは、その広がり 方向に直交する方向へ圧縮され、すなわち実際の広がり方向を横切る広がりは首 尾よく回避される。実際にジェットは、それに側方から侵入する支流群の間で圧 縮され、一方向へ広がることを防止される一方で、それに直交して延びる面上で 広げられる。 このとき流れの動静は、側方凹部によるこのようなコンパクトジェットの変形 に特に適した円錐状縮径部分によってノズル内部に形成されることが重要である 。円錐状部分と円筒状部分との間の遷移領域における凹部の配置は、上記したよ うな所望のジェット形状を 生じさせる。流れの動静が細部までは明確でないけれども、円錐状部分により、 流入する液体は極めて効果的にコンパクトな層状流れジェットとして形成される と思われる。このジェットは、側方へ偏向した支流によって極めて効果的に変形 できる。 このようにして形成されるフラットジェットにより生成される圧力の輪郭は、 特に注目に値する。例えば、フラットジェットの全断面に亙って本質的に一定の 圧力値が生じ、また最外縁部では圧力が他の断面における一定圧力を超えて僅か に上昇する、すなわち最外縁部ではごく限られた範囲で幾分上昇した洗浄作用が 生じることが分かっている。このようなジェットを被洗浄面に吹き付けると、ジ ェットによって覆われる帯状部分全体に完全に一様な洗浄作用を達成することが できる。すなわち外縁部では、使用者による視認も可能な極めて有効な洗浄が生 じ、使用者が洗浄帯状部分を相互に直に隣接させる際に、より大きな表面領域を 完全に一様にかつ効果的に洗浄することができる。ある表面領域を何度も覆う必 要はない。またこの洗浄作用は、流れ方向に見てさらに大きな領域に亙り同様に 生じる。 好適な実施の形態では、円錐状部分の開放角度は１０°と９０°との間、好ま しくは３０°と５０°との間である。 偏向面は、様々な幾何形状を有することができる。要点は、流路の円筒状部分 に本質的に平行に流入する液体の流れが偏向され、かつ偏向後に流路の円筒状部 分に本質的に横断方向へ侵入することである。偏向面が球の一部分の表面（部分 面）である構成は特に有利である。このとき球の部分面は、流路の長手方向に平 行に延びる円筒状又は切頭円錐状の部分面に有利に隣接することができる。端部 で球状に形成される円筒状又は円錐状のボアが、流路の円筒状部分に平行にかつ 側方へ後退してノズル本体に導入される場合に、上記 のような延長部を容易に形成することができる。 球状偏向面の中心点間の距離と出口の直径との比は、０．０４と３との間、特 に０．０４と１．５との間にあるようにすることができる。この比は、広がりの 程度に関して極めて重要である。中心点間距離が僅かであるとき、ポケット状凹 部の容積は微小になり、すなわち側方へ偏向して主ジェットに流入する支流の流 量が少なくなり、その結果、広がりが小さくなる。したがって広がり角度は、こ の比によって制御でき、中心点間距離が増加するに従って大きくなる。 さらに、部分球状偏向面の直径と出口の直径との比は、１と２との間、好まし くは１．１と１．６との間にあることが有利である。部分球状偏向面の直径が出 口の直径より小さい場合、主ジェットは広がらずに２つの支ジェットに分流する 。また、部分球状偏向面の直径が出口の直径の２倍より大きい場合、主ジェット の変形が明確に減少し、すなわち広がりが少なくなる。そして主ジェットは、回 転対称のコンパクトジェットに徐々に近似する。 さらに、偏向面の最下点の連接部と流路の円筒状部分の端部との間の円筒状部 分の長さは、出口の直径の５％と３０％との間にあることが有利である。したが って流路の円筒状部分は、偏向面の連接部の近傍で終端し、それにより、ジェッ トの外側部分が円筒状部分の内壁によって妨げられることなく、ジェットの比較 的大きな広がり角度を得ることが可能になる。 円筒状部分への遷移領域までの流路の円錐状部分の長さは、出口の直径の５〜 ２０倍に相当することが好ましい。その結果、流路の円筒状部分への流れを集中 させて加速させる比較的長い円錐状部分が形成される。 好適な実施の形態において、円筒状部分の長さは出口の直径の０ ．１〜１倍に相当する。 出口は、出口の下流に離間して配置される保護環によって包囲されることが好 ましい。この保護環の内径は、好ましくは出口の直径の１．５〜１０倍に相当す る。この保護環は、出口から流出するフラットジェットを全く妨害しないが、渦 流空気等に関してそれを安定させるとともに、出口をノズル本体の端面に関して 後退させる。 流れ方向への保護環の長さは、出口の直径の０．２〜５倍に相当することがで きる。 本発明の好適な実施の形態に関する以下の説明は、図面に関連して本発明をさ らに詳細に開示するものである。図面において、 図１は、フラットジェットノズルのノズル本体の長手方向断面図、 図２は、図１のノズル本体を流れ方向で示す平面図、 図３は、図１のノズル本体を、そこから放出される扇形に広がったフラットジ ェットと共に示す概略側面図で、フラットジェットの全断面に亙る圧力分布を概 略で示す図、及び 図４は、図３の矢印Ａの方向から示す図３の類型図である。 図１及び図２に示すノズル本体１は、本質的に円筒形状を有し、一端に張出環 状フランジ２を支持する。ノズル本体１は、様々な選択的手段、例えば図示しな いねじ付つば状リングによって、流体供給源に接続される。このリングはノズル 本体１の円筒形部分に押し付けられ、環状フランジ２に支持され、中間層である シールによりノズル本体１をジェット管に対して固定する。また、ノズル本体１ をノズルハウジングに挿入して、例えばノズルハウジングに圧入したり接着した りすることができる。 ノズル本体は、真鍮等の金属や、摩滅や断裂に対する耐久性を向上させるため に超硬合金から形成でき、またセラミックやプラスチ ック材料を使用することもできる。 ノズル本体１には、ノズル本体１を長手方向に貫通する流路３が配置される。 この流路は、流入側に円錐状縮径部分４を備え、その後段に円筒状部分５が配置 される。円筒状部分５は円形出口６で終端し、円形出口６は、ノズル本体１の端 面８にて円形断面を呈する凹部７に開口する。凹部７は出口６よりも大きな内径 を有し、それにより流路の階段状延長部がこの領域に形成される。凹部７は、ノ ズル本体１によって保護環９の形態で包囲される。 円錐状縮径部分４と円筒状部分５との間の遷移領域には、流路の径方向対向側 面に２つのポケット状延長部１０が配置される。これら延長部は、図示実施形態 では、上流側で円筒の一部を構成する表面と、この表面に隣接して球の一部を構 成する表面とによって画成される。 円錐状縮径部分４の開放角度αは、１０°〜９０°であり、好ましくは３０° 〜５０°である。円錐状縮径部分４の長さｙは、出口６の直径ｅの５〜２０倍に 相当する。円筒状部分５の長さｄは、出口６の直径ｅの０．１〜１倍に相当する 。 ２つのポケット状延長部１０は、流路の長手軸線に平行に挿入された球状端部 を有するボアから形成される。これら球状面の中心点の間の距離ａは、出口の直 径ｅの０．０４〜３倍、特に０．０４〜１．５倍に相当し、部分球状偏向面の直 径ｂは、出口の直径ｅの１〜２倍、好ましくは１．１〜１．６倍に相当する。 ポケット状延長部の偏向面は、出口６の比較的近傍で流路３の円筒状部分５に 開口する。延長部１０の偏向面１１の下端連接部と円筒状部分５の端部との間の 流路３の円筒状部分５の長さｃは、好ましくは出口６の直径ｅの５％〜３０％で ある。 保護環９の内径ｆは、出口の直径ｅの１．５〜１０倍に相当し、 保護環９の流れ方向への長さｇは、出口の直径ｅの０．２〜５倍に相当する。 好適な実施の形態において、出口の直径ｅは例えば１．６mmであることができ 、それにより上記したノズル全体の可能な寸法が特定の比率に基づいて算出され る。 円錐状縮径部分と円筒状部分との間の遷移領域における側方凹部により、ジェ ット１２の扇形の広がりが生じ、２つの凹部１０の間の中心面に沿って、すなわ ち円筒状部分５への偏向面１１の流入方向を横断して、ジェットは出口６から流 出する。この面におけるジェット１２の放散角度は、一方では両延長部１０の中 心点間の距離ａによって、他方では球状偏向面１１の直径ｂによって、変更可能 である。これら両寸法は、液体の主流と、延長部１０及び偏向面１１によってこ の主流を横切る方向へ導入される支流との比率を変化させる。これら支流が主流 に対して多ければ多いほど、主流の扇形広がりが大きくなる。 図３及び図４から明らかなように、扇形広がりは、２つの延長部１０の間の中 心面にほぼ集中的に生じ、これを横切る方向へは、出口６から所定距離の位置で ごく僅かの扇形広がりが生じる（図４）。 このようにして、本質的に１つの面上で扇形に広がるとともに、図３及び図４ にハッチングで示すようなより大きな距離範囲に亙って、ジェットの全断面にて 本質的に一様の圧力分布を有するジェットが得られる。圧力分布は、圧力分布曲 線１４によって図３に示される。この曲線は、全断面に亙る圧力値を、その上昇 が下向きになるように示す。これから明らかなように、ジェット１２の周縁部１ ５では、圧力の僅かな上昇が非常に狭い範囲で生じ、すなわちフラットジェット の洗浄作用は、外側領域まで全断面に亙って同様に良 好であり、周縁領域では僅かに改善される。 このような全断面に亙って平衡した洗浄作用により、洗浄ノズルが低い動作圧 力で作動することが可能になるとともに、それにも関わらず被洗浄表面全体に亙 る完全な洗浄を達成できるようになる。また、必要な動作圧力の低減は、より小 さい高圧ポンプの使用を可能にする。すなわち上記した新規なフラットジェット ノズルの特有の構成により、高圧洗浄装置は全体に軽微な構造からなることがで きる。さらに、そのような高圧洗浄装置に要求されるエネルギは、周知の装置に 比べて小さくなる。 また、円形の出口６を使用することにより、ノズルの摩滅及び断裂が相当に低 減されることが分かっている。 様々な適用に関して、比較的小さな放散角度を有するフラットジェットを有す ることが重要である。これはまた、距離ａ、及び必要ならば球状偏向面の直径ｂ を適当に変更することによっても達成できる。例えば、４°程度の小さな放散角 度を達成でき、それにも関わらずその結果上記特性を有するフラットジェットが 生じる。 上記したノズルは、金属材料を使用する場合は切削加工により生成できる。こ のとき側方延長部１０は、球状刃先を有したドリル又は成形カッターによって形 成されるボアからなることが特に好ましい。 異なる実施形態において、基本輪郭すなわち外形を有したノズル本体と、円錐 状縮径部分４及び円筒状部分５を備えた流路とを、機械加工により形成するとと もに、側方延長部１０をこの基本輪郭に型押形成することもできる。このとき、 工具は例えば、心出し手段として流路３に係合する中心刃先を備えて使用できる 。 例えばプラスチック等の他の材料を使用する場合は、ノズル全体を射出成形工 程により製造することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月２０日 【補正内容】 明細書 高圧洗浄装置のフラットジェットノズル 本発明は、出口とこの出口の上流に同心配置されて出口に開口する円形断面の 流路とを備え、この流路が、流れ方向へ円錐状に縮径されて、出口の前方上流に 位置する円筒状部分に遷移し、この部分の端部が出口を形成し、流路の円錐状部 分が円筒状部分に遷移する領域には、流路の径方向対向側面に流路の複数のポケ ット状延長部が配置され、それら延長部が、相互に対称に配置、形成され、円錐 状部分を流通する液体の一部を円筒状部分に本質的横断方向へ誘導する偏向面を 備えて構成される高圧洗浄装置のフラットジェットノズルに関する。 フラットジェットノズルは、扇形に広がる洗浄ジェットにより分割して洗浄さ れるべき表面に沿った吹き付けを可能にするために使用される。この洗浄ジェッ トは、ジェット（噴流）の全幅に亙って可及的に一様な洗浄作用を有するととも に、被洗浄面からノズルまでの多様な距離範囲に亙ってこの洗浄作用を可及的に 維持することを所望される。そのためにフラットジェットは、扇形の広がり方向 を横切る方向へはできるだけ小さく広がることが必要である。さらに、ジェット 内部の圧力分布は、液体の衝突速度が全断面に亙って可及的に一定であるように 設定されなければならない。 スリット状又は長円形の出口を備えた従来のフラットジェットノズル（英国特 許Ａ−２１５７５９２号、ベルギー特許Ａ−５５４４９３）では、上記を達成で きないことがしばしばである。多くの場合、ジェットの中心における液体の衝突 圧力は周縁領域におけるそれよりもかなり大きい。しかも、ジェットはしばしば 、実際の扇形 広がり方向を横切る方向へ広げられる。 本発明の目的は、一般的形式のフラットジェットノズルを、ジェットの断面に 亙って可及的に一様な洗浄作用を達成するフラットジェットが生じ、それにより この洗浄作用が、被洗浄面からのさらに広い距離範囲に亙って可及的に維持され るように構成することにある。 この目的を達成する本発明は、冒頭に述べた種類のフラットジェットノズルに おいて、出口は、流れ方向を横断する円形断面を有し、複数のポケット状延長部 は、円筒状部分の全径を本質的に超えて延びるように構成されるものである。 請求の範囲 １．出口（６）と該出口の上流に同心配置されて該出口に開口する円形断面の 流路（３）とを備え、該流路が、流れ方向へ円錐状に縮径されて、出口（６）の 前方上流に位置する円筒状部分（５）に遷移し、該部分の端部が該出口（６）を 形成し、流路（３）の円錐状部分（４）が円筒状部分（５）に遷移する領域には 、流路（３）の径方向対向側面に流路（３）の複数のポケット状延長部（１０） が配置され、それら延長部が、相互に対称に配置、形成され、円錐状部分（４） を流通する液体の一部を円筒状部分（５）に本質的横断方向へ誘導する偏向面（ １１）を備えて構成される高圧洗浄装置のフラットジェットノズルにおいて、 出口（６）は、流れ方向を横断する円形断面を有し、 複数のポケット状延長部（１０）は、円筒状部分（５）の全径を本質的に超え て延びること、 を特徴とするフラットジェットノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．出口と該出口の上流に配置されて該出口に開口する流路とを備えた高圧洗 浄装置のフラットジェットノズルにおいて、 流路（３）及び出口（６）は、流れ方向を横断する円形断面を有して相互に同 心に配置され、 流路（３）は、流れ方向へ円錐状に縮径されて、出口（６）の前方上流に位置 する円筒状部分（５）に遷移し、該部分の端部が該出口（６）を形成し、 流路（３）の円錐状部分（４）が円筒状部分（５）に遷移する領域には、流路 （３）の径方向対向側面に流路（３）の複数のポケット状延長部（１０）が配置 され、それら延長部は、相互に対称に配置、形成され、円筒状部分（５）の全径 を本質的に超えて延びるとともに、円錐状部分（４）を流通する液体の一部を円 筒状部分（５）に本質的横断方向へ誘導する偏向面（１１）を備えること、 を特徴とするフラットジェットノズル。 ２．円錐状縮径部分（４）の開放角度（α）が１０°と９０°との間にあるこ とを特徴とする請求項１に記載のフラットジェットノズル。 ３．円錐状縮径部分（４）の開放角度（α）が３０°と５０°との間にあるこ とを特徴とする請求項２に記載のフラットジェットノズル。 ４．偏向面（１１）が球の部分面であることを特徴とする請求項１〜３のいず れか１項に記載のフラットジェットノズル。 ５．球状偏向面（１１）が、流路（３）の長手方向に平行に延びる円筒又は切 頭円錐の部分面に隣接することを特徴とする請求項４に記載のフラットジェット ノズル。 ６．部分球状偏向面（１１）の中心点間の距離（ａ）と出口（６）の直径（ｅ ）との比が０．０４と３との間にあることを特徴とする請求項４又は５に記載の フラットジェットノズル。 ７．部分球状偏向面（１１）の中心点間の距離（ａ）と出口（６）の直径（ｅ ）との比が０．０４と１．５との間にあることを特徴とする請求項６に記載のフ ラットジェットノズル。 ８．部分球状偏向面（１１）の直径（ｂ）と出口（６）の直径（ｅ）との比が １と２との間にあることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のフラ ットジェットノズル。 ９．部分球状偏向面（１１）の直径（ｂ）と出口（６）の直径（ｅ）との比が １．１と１．６との間にあることを特徴とする請求項８に記載のフラットジェッ トノズル。 １０．偏向面（１１）の最下点の連接部と流路（３）の円筒状部分（５）の端 部との間の円筒状部分（５）の長さ（ｃ）が、出口（６）の直径（ｅ）の５％と ３０％との間にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のフラ ットジェットノズル。 １１．円筒状部分（５）への遷移領域までの流路（３）の円錐状縮径部分（４ ）の長さ（ｙ）が、出口（６）の直径（ｅ）の５〜２０倍に相当することを特徴 とする請求項１−１０のいずれか１項に記載のフラットジェットノズル。 １２．円筒状部分（５）の長さ（ｄ）が出口（６）の直径（ｅ）の０．１−１ ．０倍に相当することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフラ ットジェットノズル。 １３．出口（６）が、該出口（６）の下流に離間して配置される保護環（９） によって包囲されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のフ ラットジェットノズル。 １４．保護環（９）の内径（ｆ）が出口（６）の直径（ｅ）の１ ．５〜１０倍に相当することを特徴とする請求項１３に記載のフラットジェット ノズル。 １５．流れ方向への保護環（９）の長さ（ｇ）が出口（６）の直径（ｅ）の０ ．２〜５倍に相当することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のフラットジ ェットノズル。