JPH09100748A - 低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベンチュリ - Google Patents
低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベンチュリInfo
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- JPH09100748A JPH09100748A JP8197794A JP19779496A JPH09100748A JP H09100748 A JPH09100748 A JP H09100748A JP 8197794 A JP8197794 A JP 8197794A JP 19779496 A JP19779496 A JP 19779496A JP H09100748 A JPH09100748 A JP H09100748A
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- Japan
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/08—Influencing flow of fluids of jets leaving an orifice
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 60,000以下のレイノルズ数で、少なく
とも上流側圧力の80%程の高い下流側圧力まで、下流
側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与える
小形キャビテーティングベンチュリを提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明による低流量で低レイノルズ数の
キャビテーティングベンチュリ22は、上流側圧力で液
体を受け入れる入口24と、該液体を下流側圧力で放出
する出口38とを有している。液体は、前記入口から延
びている収斂側壁28を備えた収斂部26と、のど部側
壁30を備えたのど部32と、拡開側壁36を備えた拡
開ディフューザ部34とを通る。本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ22は、60,000以下のレイノル
ズ数で、少なくとも上流側圧力の80%程の高い下流側
圧力まで、下流側圧力とは無関係な実質的に安定した液
体流量を与える。
とも上流側圧力の80%程の高い下流側圧力まで、下流
側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与える
小形キャビテーティングベンチュリを提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明による低流量で低レイノルズ数の
キャビテーティングベンチュリ22は、上流側圧力で液
体を受け入れる入口24と、該液体を下流側圧力で放出
する出口38とを有している。液体は、前記入口から延
びている収斂側壁28を備えた収斂部26と、のど部側
壁30を備えたのど部32と、拡開側壁36を備えた拡
開ディフューザ部34とを通る。本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ22は、60,000以下のレイノル
ズ数で、少なくとも上流側圧力の80%程の高い下流側
圧力まで、下流側圧力とは無関係な実質的に安定した液
体流量を与える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビテーティン
グベンチュリに関し、より詳しくは、約60,000以
下の低レイノルズ数(Re)流れで作動するように設計
された小形キャビテーティングベンチュリに関する。
グベンチュリに関し、より詳しくは、約60,000以
下の低レイノルズ数(Re)流れで作動するように設計
された小形キャビテーティングベンチュリに関する。
【0002】
【従来の技術】キャビテーティングベンチュリは、流体
流れ装置の液体流量を制御する目的で広範囲に使用され
ている。本質的に、ベンチュリとは、2つのテーパ状部
分の間の最小面積のど部をもつノズルである。より詳し
くは、教科書に記載の典型的ななベンチュリは、流体の
全ヘッドが速度ヘッドに変換される長い円錐状収斂部
と、流体の静圧が流体の蒸気圧に等しいか小さくなる最
小面積のど部と、流体の速度ヘッドが低損失プロセスで
圧力ヘッドに戻される小さい角度の円錐状拡開部とから
なる。換言すれば、典型的なキャビテーティングベンチ
ュリののど部の直径は、流体の静圧が、流れる流体の蒸
気圧に等しいか小さくなり、従って、のど部での流体又
は液体に、音速で移動するガス相気泡を形成させるサイ
ズを有している。流れる液体をノズルののど部で気化す
なわちキャビテーションを生じさせることができると、
流量に与える下流側の圧力変動の影響が除去される。す
なわち、流体の流量が、もはやベンチュリの前後の圧力
差の影響を受けず、上流側の圧力のみの影響を受ける。
ひとたびこの状態が生じると、流量及び上流側圧力は、
下流側圧力とは無関係になる。典型的な教科書の高レイ
ノルズ数(すなわち、60,000より大きいRe)キ
ャビテーティングベンチュリの設計では、キャビテーシ
ョン及び流量制御のこの条件は、下流側圧力が上流側圧
力の80%程の高い圧力であるときに維持される。この
ような場合、ベンチュリ入口での全圧力の20%が、回
復不可能な損失となる。従って、ベンチュリは、80%
の圧力回復能力をもつといわれる。
流れ装置の液体流量を制御する目的で広範囲に使用され
ている。本質的に、ベンチュリとは、2つのテーパ状部
分の間の最小面積のど部をもつノズルである。より詳し
くは、教科書に記載の典型的ななベンチュリは、流体の
全ヘッドが速度ヘッドに変換される長い円錐状収斂部
と、流体の静圧が流体の蒸気圧に等しいか小さくなる最
小面積のど部と、流体の速度ヘッドが低損失プロセスで
圧力ヘッドに戻される小さい角度の円錐状拡開部とから
なる。換言すれば、典型的なキャビテーティングベンチ
ュリののど部の直径は、流体の静圧が、流れる流体の蒸
気圧に等しいか小さくなり、従って、のど部での流体又
は液体に、音速で移動するガス相気泡を形成させるサイ
ズを有している。流れる液体をノズルののど部で気化す
なわちキャビテーションを生じさせることができると、
流量に与える下流側の圧力変動の影響が除去される。す
なわち、流体の流量が、もはやベンチュリの前後の圧力
差の影響を受けず、上流側の圧力のみの影響を受ける。
ひとたびこの状態が生じると、流量及び上流側圧力は、
下流側圧力とは無関係になる。典型的な教科書の高レイ
ノルズ数(すなわち、60,000より大きいRe)キ
ャビテーティングベンチュリの設計では、キャビテーシ
ョン及び流量制御のこの条件は、下流側圧力が上流側圧
力の80%程の高い圧力であるときに維持される。この
ような場合、ベンチュリ入口での全圧力の20%が、回
復不可能な損失となる。従って、ベンチュリは、80%
の圧力回復能力をもつといわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の教科書的設計を、60,000以下のレイノ
ルズ数及び約0.020インチ以下のベンチュリのど部
の直径をもつ非常に小さい低流量ベンチュリに適用する
と、重大な問題が生じる。より詳しくは、このようなベ
ンチュリは、圧力回復及び予測不可能な流量制御に欠け
ること(双安定性)が証明されている。下流側圧力での
流量制御の損失の圧力回復の測定値は、上流側圧力の5
0%程の低い圧力であることが観察されている(すなわ
ち、全入口圧力の50%がこのプロセスで失われる)。
ベンチュリが、所与のすなわち一定の上流側圧力に対し
15%だけ流量が異なる2つの別々のモードで作動する
双安定作動(bistable operation)
も一般に生じる。この双安定性は、縮流(最小有効面
積)がのど部領域内からのど部の下流側へと無秩序な予
測できない態様で移動する流体的不安定性から生じると
想定される。
うな従来の教科書的設計を、60,000以下のレイノ
ルズ数及び約0.020インチ以下のベンチュリのど部
の直径をもつ非常に小さい低流量ベンチュリに適用する
と、重大な問題が生じる。より詳しくは、このようなベ
ンチュリは、圧力回復及び予測不可能な流量制御に欠け
ること(双安定性)が証明されている。下流側圧力での
流量制御の損失の圧力回復の測定値は、上流側圧力の5
0%程の低い圧力であることが観察されている(すなわ
ち、全入口圧力の50%がこのプロセスで失われる)。
ベンチュリが、所与のすなわち一定の上流側圧力に対し
15%だけ流量が異なる2つの別々のモードで作動する
双安定作動(bistable operation)
も一般に生じる。この双安定性は、縮流(最小有効面
積)がのど部領域内からのど部の下流側へと無秩序な予
測できない態様で移動する流体的不安定性から生じると
想定される。
【0004】このために要求されるものは、上記欠点の
ない低流量で低レイノルズ数(すなわち、Re≦60,
000)のキャビテーティングベンチュリである。この
ような設計は、低い圧力回復をなくし、下流側圧力での
流量制御を、少なくとも上流側圧力の80%程の高い圧
力に増大させ、且つキャビテーティングベンチュリが双
安定性になることすなわち流量の異なる2つの別々のモ
ードで作動することを防止できるものでなくてはならな
い。従って本発明の目的は、このようなキャビテーティ
ングベンチュリを提供することにある。
ない低流量で低レイノルズ数(すなわち、Re≦60,
000)のキャビテーティングベンチュリである。この
ような設計は、低い圧力回復をなくし、下流側圧力での
流量制御を、少なくとも上流側圧力の80%程の高い圧
力に増大させ、且つキャビテーティングベンチュリが双
安定性になることすなわち流量の異なる2つの別々のモ
ードで作動することを防止できるものでなくてはならな
い。従って本発明の目的は、このようなキャビテーティ
ングベンチュリを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の技術によれば、
低レイノルズ数流れで作動するキャビテーティングベン
チュリが開示される。本発明のキャビテーティングベン
チュリは、約60,000以下(すなわち、Re≦6
0,000)のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も80%程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に、実質的に安定した液体流量を得ることができる。
これは、基本的に、キャビテーティングベンチュリの慣
用的な幾何学的形状を用いて達成される。
低レイノルズ数流れで作動するキャビテーティングベン
チュリが開示される。本発明のキャビテーティングベン
チュリは、約60,000以下(すなわち、Re≦6
0,000)のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も80%程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に、実質的に安定した液体流量を得ることができる。
これは、基本的に、キャビテーティングベンチュリの慣
用的な幾何学的形状を用いて達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】好ましい実施形態では、キャビテ
ーティングベンチュリは、上流側圧力の液体を受け入れ
る入口を有している。該入口から収斂部が延びており、
該収斂部は、これが長さLC となるように収斂側壁によ
り形成されている。収斂部からはのど部が延びており、
該のど部は、これが長さLT 及び直径DT をもつように
のど部側壁により形成されている。のど部からは拡開部
が延びており、該拡開部は拡開側壁により形成されてい
る。入口から受け入れられた液体は、下流側圧力で出口
から放出される。これにより、キャビテーティングベン
チュリは、約60,000以下のレイノルズ数で、上流
側圧力の少なくとも80%程の高い下流側圧力まで、下
流側圧力とは無関係に実質的に安定した液体流量を得る
ことができる。本発明の使用により、約60,000以
下のレイノルズ数及び少なくとも80%の圧力回復で実
質的に安定した液体流量を得ることができる低流量で、
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリが提供
される。この結果、教科書に記載の典型的なキャビテー
ティングベンチュリに関連する前述の欠点が実質的に除
去される。
ーティングベンチュリは、上流側圧力の液体を受け入れ
る入口を有している。該入口から収斂部が延びており、
該収斂部は、これが長さLC となるように収斂側壁によ
り形成されている。収斂部からはのど部が延びており、
該のど部は、これが長さLT 及び直径DT をもつように
のど部側壁により形成されている。のど部からは拡開部
が延びており、該拡開部は拡開側壁により形成されてい
る。入口から受け入れられた液体は、下流側圧力で出口
から放出される。これにより、キャビテーティングベン
チュリは、約60,000以下のレイノルズ数で、上流
側圧力の少なくとも80%程の高い下流側圧力まで、下
流側圧力とは無関係に実質的に安定した液体流量を得る
ことができる。本発明の使用により、約60,000以
下のレイノルズ数及び少なくとも80%の圧力回復で実
質的に安定した液体流量を得ることができる低流量で、
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリが提供
される。この結果、教科書に記載の典型的なキャビテー
ティングベンチュリに関連する前述の欠点が実質的に除
去される。
【0007】
【実施例】本発明の他の長所は、以下の説明を読み且つ
添付図面を参照することにより当業者には明らかになる
であろう。低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベ
ンチュリの以下の説明は、本発明の本質の単なる例示で
あって、いかなる意味においても本発明又はその用途を
制限するものではない。また、本発明はロケットスラス
タに関連して説明するが、当業者ならば、本発明のキャ
ビテーティングベンチュリが種々の他の装置に且つ種々
の他の環境において使用できることを容易に理解するで
あろう。例えば、本発明のキャビテーティングベンチュ
リは、自動車の燃料噴射装置、サーボループの油圧流
体、及び化学プロセス又は医療プロセスでの液体の流れ
の制御に使用できる。ここで図1を参照すると、高レイ
ノルズ数での作動に最適なパラメータに基づく従来技術
の典型的なキャビテーティングベンチュリ10の断面図
が示されている。ベンチュリ10は、約14インチ(35.
56cm) の全長Aと、約1.75インチ(4.445cm) の全幅
すなわち直径Bとを有している。ベンチュリ10は、約
3インチ(7.62cm)の長さC及び約1.5インチ(3.81cm)
の直径Dをもつ入口14を備えた収斂部12を有し、該
収斂部12は約8〜10°の全体的入口角度Eを有して
いる。この収斂部12にはのど部16が続いており、該
のど部16は約2インチ(5.08cm)の長さF及び約0.5
インチ(1.27cm)の細い直径Gを有する。のど部16は拡
開ディフューザ部18へと延びており、該ディフューザ
部18は、約1.5インチ(3.81cm)の直径Jをもつ出口
20を形成すべく、約9インチ(22.86cm)の長さH及び
約6〜8°の全体的拡開角Iを有している。
添付図面を参照することにより当業者には明らかになる
であろう。低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベ
ンチュリの以下の説明は、本発明の本質の単なる例示で
あって、いかなる意味においても本発明又はその用途を
制限するものではない。また、本発明はロケットスラス
タに関連して説明するが、当業者ならば、本発明のキャ
ビテーティングベンチュリが種々の他の装置に且つ種々
の他の環境において使用できることを容易に理解するで
あろう。例えば、本発明のキャビテーティングベンチュ
リは、自動車の燃料噴射装置、サーボループの油圧流
体、及び化学プロセス又は医療プロセスでの液体の流れ
の制御に使用できる。ここで図1を参照すると、高レイ
ノルズ数での作動に最適なパラメータに基づく従来技術
の典型的なキャビテーティングベンチュリ10の断面図
が示されている。ベンチュリ10は、約14インチ(35.
56cm) の全長Aと、約1.75インチ(4.445cm) の全幅
すなわち直径Bとを有している。ベンチュリ10は、約
3インチ(7.62cm)の長さC及び約1.5インチ(3.81cm)
の直径Dをもつ入口14を備えた収斂部12を有し、該
収斂部12は約8〜10°の全体的入口角度Eを有して
いる。この収斂部12にはのど部16が続いており、該
のど部16は約2インチ(5.08cm)の長さF及び約0.5
インチ(1.27cm)の細い直径Gを有する。のど部16は拡
開ディフューザ部18へと延びており、該ディフューザ
部18は、約1.5インチ(3.81cm)の直径Jをもつ出口
20を形成すべく、約9インチ(22.86cm)の長さH及び
約6〜8°の全体的拡開角Iを有している。
【0008】ベンチュリ10の特定寸法について上述し
たが、当業者ならば、一般的なベンチュリ10は、同じ
全体的形状をもつ他の種々の寸法にできることが理解さ
れよう。例えば、前述のLC 、LT 及びDT について説
明すると、従来技術のベンチュリ10は、一般に直径D
T の5〜10倍の値LC と、一般に直径DT の3〜10
倍の長さLT とを有する。また、出口20の直径は、一
般にのど部の直径DTの約3〜10倍である。上記ベン
チュリ10は、高流量で高レイノルズ数の典型的なキャ
ビテーティングベンチュリであり、60,000より大
きいレイノルズ数で非常にうまく作動する。ここにいう
レイノルズ数とは、当該技術分野において、ダクト及び
パイプ内の流体の挙動及び流れ特性を決定する無次元数
として知られており、次式から求められる。 Re=ρVDT /μ ここで、ρは流体の密度、Vは流速、DT はのど部の直
径、μは流体の粘度である。高レイノルズ数(すなわ
ち、60,000より大きいレイノルズ数)は、高流量
(すなわち、流速V)及び大きな直径ののど部16(D
T )により生じる。例えば、作動流体として、62.4
lb/ft3 の液体密度ρ、211ft/sの流速V、
及び6.7×10- 4 lb/ft・sの流体粘度μをも
つH2 Oを使用し、且つDT =G=0.5インチ(1.27c
m)であると仮定すると、819,000のレイノルズ数
が得られる。
たが、当業者ならば、一般的なベンチュリ10は、同じ
全体的形状をもつ他の種々の寸法にできることが理解さ
れよう。例えば、前述のLC 、LT 及びDT について説
明すると、従来技術のベンチュリ10は、一般に直径D
T の5〜10倍の値LC と、一般に直径DT の3〜10
倍の長さLT とを有する。また、出口20の直径は、一
般にのど部の直径DTの約3〜10倍である。上記ベン
チュリ10は、高流量で高レイノルズ数の典型的なキャ
ビテーティングベンチュリであり、60,000より大
きいレイノルズ数で非常にうまく作動する。ここにいう
レイノルズ数とは、当該技術分野において、ダクト及び
パイプ内の流体の挙動及び流れ特性を決定する無次元数
として知られており、次式から求められる。 Re=ρVDT /μ ここで、ρは流体の密度、Vは流速、DT はのど部の直
径、μは流体の粘度である。高レイノルズ数(すなわ
ち、60,000より大きいレイノルズ数)は、高流量
(すなわち、流速V)及び大きな直径ののど部16(D
T )により生じる。例えば、作動流体として、62.4
lb/ft3 の液体密度ρ、211ft/sの流速V、
及び6.7×10- 4 lb/ft・sの流体粘度μをも
つH2 Oを使用し、且つDT =G=0.5インチ(1.27c
m)であると仮定すると、819,000のレイノルズ数
が得られる。
【0009】キャビテーティングベンチュリ10は、次
のように作動する。入口14に流入する液体又は流体
(図示せず)の全流体圧力は、本質的に、流体の静圧プ
ラス速度圧力からなる(すなわち、ベルヌーイの式は、
次のように定義されている。 全圧力=PS +ρV2 /2g ここで、PS は静圧、ρは流体密度、Vは流速、gは引
力定数である)。例えば、入口14に流入する液体又は
流体は約300psiの全圧力を有し且つ約2ft/s
で移動する。流体が収斂部12を通って流れるとき、そ
の速度が増大し且つ全圧力は300psiで本質的に一
定に維持される。のど部16において、速度が約211
ft/sに増大し、この結果、静圧(PS )は非常に低
くなるか無視できるようになる。一方、速度圧(ρV2
/2g)はほぼ全圧力(すなわち300psi)に増大
する。局部速度が増大すると、静圧は流体の蒸気圧すな
わちフラッシュポイント以下のレベルまで低下し、流体
の気化すなわちキャビテーションを生じさせる。液体が
蒸気にフラッシュすると、体積流量が大幅に増大され、
局部速度を音速に増大させる。音速で移動するこれらの
気化した気泡は、下流側の圧力波が上流側に移動するこ
とを防止し、これにより、下流側の圧力を遮断する。蒸
気気泡が拡開ディフューザ部18に流入すると、速度が
減少し且つ静圧は蒸気圧以上に増大する。これにより、
蒸気又はガス状気泡が液体に凝縮され且つ流体は約2f
t/s及び240psiで出口から流出する。従って、
ベンチュリ10は80%の圧力回復を有するといわれ
る。すなわち、初期圧力の20%が回復不能損失として
失われる。
のように作動する。入口14に流入する液体又は流体
(図示せず)の全流体圧力は、本質的に、流体の静圧プ
ラス速度圧力からなる(すなわち、ベルヌーイの式は、
次のように定義されている。 全圧力=PS +ρV2 /2g ここで、PS は静圧、ρは流体密度、Vは流速、gは引
力定数である)。例えば、入口14に流入する液体又は
流体は約300psiの全圧力を有し且つ約2ft/s
で移動する。流体が収斂部12を通って流れるとき、そ
の速度が増大し且つ全圧力は300psiで本質的に一
定に維持される。のど部16において、速度が約211
ft/sに増大し、この結果、静圧(PS )は非常に低
くなるか無視できるようになる。一方、速度圧(ρV2
/2g)はほぼ全圧力(すなわち300psi)に増大
する。局部速度が増大すると、静圧は流体の蒸気圧すな
わちフラッシュポイント以下のレベルまで低下し、流体
の気化すなわちキャビテーションを生じさせる。液体が
蒸気にフラッシュすると、体積流量が大幅に増大され、
局部速度を音速に増大させる。音速で移動するこれらの
気化した気泡は、下流側の圧力波が上流側に移動するこ
とを防止し、これにより、下流側の圧力を遮断する。蒸
気気泡が拡開ディフューザ部18に流入すると、速度が
減少し且つ静圧は蒸気圧以上に増大する。これにより、
蒸気又はガス状気泡が液体に凝縮され且つ流体は約2f
t/s及び240psiで出口から流出する。従って、
ベンチュリ10は80%の圧力回復を有するといわれ
る。すなわち、初期圧力の20%が回復不能損失として
失われる。
【0010】図2及び図3には、本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ22の好ましい実施例のそれぞれ正面
図及び側断面図が示されている。キャビテーティングベ
ンチュリ22は、標準機械仕上げ面をもつステンレス鋼
で作るのが好ましい。キャビテーティングベンチュリ2
2は、これが使用される環境に応じて、他の適当な材料
で構成することもできる。キャビテーティングベンチュ
リ22は、約0.25インチ(0.635cm) の全長K及び約
0.12インチ(0.3048cm)の幅すなわち直径Lを有して
いる。キャビテーティングベンチュリ22は、入口24
と、該入口24から延びている収斂部26とを有し、該
収斂部26は収斂側壁28により形成されている。入口
24は、約0.015〜0.025インチ(0.0381 〜0.
0635cm) の間の最初入口直径Mを有し、該直径Mは、の
ど部32ののど部側壁30まで約55〜65°の間の全
体角度Nで収斂している。のど部の直径(DT )Oは、
約0.01〜0.02インチ(0.0254 〜0.0508cm) の間
にある。収斂部(LC )の長さPは約0.002〜0.
004インチ(0.00508〜0.01016cm)であり、のど部32
(LT )の長さQは約0.001〜0.003インチ
(0.00254〜0.00762cm)の間にある。のど部32の後ろに
は、拡開側壁36により形成された拡開ディフューザ部
34がある。拡開側壁36は、のど部側壁30からスタ
ートし且つ約6〜8°の間の全体角度Rで収斂して、約
0.048〜0.050インチ(0.1219 〜0.127cm)の間
の直径Sをもつ出口38を形成している。拡開部24の
全長Tは約0.243〜0.247インチ(0.617〜0.62
7cm)の間にある。
ィングベンチュリ22の好ましい実施例のそれぞれ正面
図及び側断面図が示されている。キャビテーティングベ
ンチュリ22は、標準機械仕上げ面をもつステンレス鋼
で作るのが好ましい。キャビテーティングベンチュリ2
2は、これが使用される環境に応じて、他の適当な材料
で構成することもできる。キャビテーティングベンチュ
リ22は、約0.25インチ(0.635cm) の全長K及び約
0.12インチ(0.3048cm)の幅すなわち直径Lを有して
いる。キャビテーティングベンチュリ22は、入口24
と、該入口24から延びている収斂部26とを有し、該
収斂部26は収斂側壁28により形成されている。入口
24は、約0.015〜0.025インチ(0.0381 〜0.
0635cm) の間の最初入口直径Mを有し、該直径Mは、の
ど部32ののど部側壁30まで約55〜65°の間の全
体角度Nで収斂している。のど部の直径(DT )Oは、
約0.01〜0.02インチ(0.0254 〜0.0508cm) の間
にある。収斂部(LC )の長さPは約0.002〜0.
004インチ(0.00508〜0.01016cm)であり、のど部32
(LT )の長さQは約0.001〜0.003インチ
(0.00254〜0.00762cm)の間にある。のど部32の後ろに
は、拡開側壁36により形成された拡開ディフューザ部
34がある。拡開側壁36は、のど部側壁30からスタ
ートし且つ約6〜8°の間の全体角度Rで収斂して、約
0.048〜0.050インチ(0.1219 〜0.127cm)の間
の直径Sをもつ出口38を形成している。拡開部24の
全長Tは約0.243〜0.247インチ(0.617〜0.62
7cm)の間にある。
【0011】図2及び図3に示すキャビテーティングベ
ンチュリ22は特定寸法に関連して説明したが、キャビ
テーティングベンチュリ22はこれらの特定寸法に限定
されるものではないことは、当業者であれば理解するで
あろう。また、キャビテーティングベンチュリ22の寸
法が以下に述べる幾何学的関係を有するものである限
り、キャビテーティングベンチュリ22は、低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリについて
上述した欠点を除去できる。より詳しくは、出口の断面
積(Ao )をのど部の断面積(AT )で割った値は、1
0以上になるようにすべきである。例えば、Sが0.0
48インチ(0.1219cm)に等しく且つOが0.015イン
チ(0.0381cm)に等しいとすると、 Ao /AT =出口面積(πr2 )/のど部面積(π
r2 )=π(S/2)2 /π(O/2)2 =10.24
∴(≧10) のど部36の長さ(すなわちLT =Q)をのど部の直径
(すなわちDT =O)で割った値は0.2より小さくす
べきである。例えば、Qが0.002インチ(0.00508c
m) に等しく且つOが0.015インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 LT /DT =Q/O=0.002/0.015=0.1
3 ∴(<0.2) 収斂部32の長さ(すなわちLC =P)をのど部の直径
(すなわちDT =O)で割った値は0.25より小さく
すべきである。例えば、Pが0.003インチ(0.00762
cm) に等しく且つOが0.015インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 LC /DT =P/O=0.003/0.015=0.2
∴(<0.25) また、拡開角Rは約6〜8°の角度にすべきであり、収
斂角Nは約55〜65°の角度にすべきである。上記の
ような幾何学的関係をもつ低流量で低レイノルズ数のキ
ャビテーティングベンチュリは、少なくとも80%の圧
力回復が得られ且つ約60,000以下のレイノルズ数
に対し単一の安定モードで作動する。
ンチュリ22は特定寸法に関連して説明したが、キャビ
テーティングベンチュリ22はこれらの特定寸法に限定
されるものではないことは、当業者であれば理解するで
あろう。また、キャビテーティングベンチュリ22の寸
法が以下に述べる幾何学的関係を有するものである限
り、キャビテーティングベンチュリ22は、低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリについて
上述した欠点を除去できる。より詳しくは、出口の断面
積(Ao )をのど部の断面積(AT )で割った値は、1
0以上になるようにすべきである。例えば、Sが0.0
48インチ(0.1219cm)に等しく且つOが0.015イン
チ(0.0381cm)に等しいとすると、 Ao /AT =出口面積(πr2 )/のど部面積(π
r2 )=π(S/2)2 /π(O/2)2 =10.24
∴(≧10) のど部36の長さ(すなわちLT =Q)をのど部の直径
(すなわちDT =O)で割った値は0.2より小さくす
べきである。例えば、Qが0.002インチ(0.00508c
m) に等しく且つOが0.015インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 LT /DT =Q/O=0.002/0.015=0.1
3 ∴(<0.2) 収斂部32の長さ(すなわちLC =P)をのど部の直径
(すなわちDT =O)で割った値は0.25より小さく
すべきである。例えば、Pが0.003インチ(0.00762
cm) に等しく且つOが0.015インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 LC /DT =P/O=0.003/0.015=0.2
∴(<0.25) また、拡開角Rは約6〜8°の角度にすべきであり、収
斂角Nは約55〜65°の角度にすべきである。上記の
ような幾何学的関係をもつ低流量で低レイノルズ数のキ
ャビテーティングベンチュリは、少なくとも80%の圧
力回復が得られ且つ約60,000以下のレイノルズ数
に対し単一の安定モードで作動する。
【0012】図4〜図6には、広範囲の入口圧力につい
てのキャビテーティングベンチュリ22の作動に関する
試験結果が示されている。図4〜図6に示すグラフの横
軸は圧力回復比、すなわち上流側圧力(すなわちPU )
に対する下流側圧力(すなわちPD )を示している。縦
軸には、無背圧の最大流量に対する回復比(すなわちP
D /PU )での流量(標準化流量又は周囲流量としても
知られている)が示されている。図4は、214psi
の上流側入口圧力及びのど部直径DT =0.015イン
チをもつベンチュリの57,220のレイノルズ数での
性能を示している。図5は、110psiの上流側入口
圧力及びのど部直径DT =0.015インチをもつベン
チュリの39,300のレイノルズ数での性能を示して
いる。図6は、134psiの上流側入口圧力及びのど
部直径DT =0.014インチ(0.0356cm)をもつベンチ
ュリの18,500のレイノルズ数での性能を示してい
る。図4及び図5に使用された作動流体はN2 O4 であ
る。図6に使用された作動流体はN2 H4 である。図4
〜図6は、キャビテーティングベンチュリ22が、上流
側圧力の80%まで(より詳しくは、約0.84の圧力
回復まで)の下流側圧力で、その流量の95%を維持す
ることを示している。0.84より大きい圧力比で、キ
ャビテーションは本質的に抑制され、このため、流量は
もはや、上流側入口28の圧力の影響を受けず、下流側
圧力のみの影響を受ける。図4〜図6に示す流量試験
中、単一の安定流れの結果が観察され、双安定性は生じ
なかった。
てのキャビテーティングベンチュリ22の作動に関する
試験結果が示されている。図4〜図6に示すグラフの横
軸は圧力回復比、すなわち上流側圧力(すなわちPU )
に対する下流側圧力(すなわちPD )を示している。縦
軸には、無背圧の最大流量に対する回復比(すなわちP
D /PU )での流量(標準化流量又は周囲流量としても
知られている)が示されている。図4は、214psi
の上流側入口圧力及びのど部直径DT =0.015イン
チをもつベンチュリの57,220のレイノルズ数での
性能を示している。図5は、110psiの上流側入口
圧力及びのど部直径DT =0.015インチをもつベン
チュリの39,300のレイノルズ数での性能を示して
いる。図6は、134psiの上流側入口圧力及びのど
部直径DT =0.014インチ(0.0356cm)をもつベンチ
ュリの18,500のレイノルズ数での性能を示してい
る。図4及び図5に使用された作動流体はN2 O4 であ
る。図6に使用された作動流体はN2 H4 である。図4
〜図6は、キャビテーティングベンチュリ22が、上流
側圧力の80%まで(より詳しくは、約0.84の圧力
回復まで)の下流側圧力で、その流量の95%を維持す
ることを示している。0.84より大きい圧力比で、キ
ャビテーションは本質的に抑制され、このため、流量は
もはや、上流側入口28の圧力の影響を受けず、下流側
圧力のみの影響を受ける。図4〜図6に示す流量試験
中、単一の安定流れの結果が観察され、双安定性は生じ
なかった。
【0013】図7には、本発明による2つのキャビテー
ティングベンチュリ22a、22bを使用したロケット
スラスタ40が示されている。このスラスタ40は、米
国特許第5,417,049号、1991年8月21日
付米国特許出願第07/748,990号及び1990
年8月19日付米国特許出願第07/511,153に
記載されており、これらの米国特許及び米国特許出願は
本願に援用する。スラスタ40は、単元推進薬モード又
は二元推進薬モードの両モードで作動する。単元推進薬
モードでは、単一のキャビテーティングベンチュリ22
aを使用して、入口ライン42から分解チャンバ44へ
と流れるヒドラジン(N2 H4 )のような燃料の流れを
調整する。二元推進薬モードでは、キャビテーティング
ベンチュリ22aが分解チャンバ44への燃料の流れを
制御し、一方、第2キャビテーティングベンチュリ22
bは、入口ライン46からスラストチャンバ50の中央
部48への四酸化二窒素(N2 O4 )のような酸化剤の
流れを制御する。図8は、スラスタ40内に取り付けら
れるキャビテーティングベンチュリ22a、22bの部
分断面図である。例示の目的のみであるが、単元推進薬
モードでは、入口ライン42での上流側入口圧力は約3
25psiであり、一方、分解チャンバ44での下流側
圧力は約45psiである。二元推進薬モードでは、入
口ライン42、46での上流側圧力は約325psiで
あり、一方、分解チャンバ44内の下流側圧力は、スラ
ストチャンバ50の中央部48において約150psi
及び約200psiである。スラスタ40は、特別の必
要性に応じて単元推進薬モード又は二元推進薬モードの
いずれでも作動できるので、キャビテーティングベンチ
ュリ22a、22bが下流側圧力を遮断し、これによ
り、流量制御は、容易に制御され且つモニタリングされ
る入口ライン42、46での上流側圧力のみに基づいて
行なわれる。キャビテーティングベンチュリ22a、2
2bは、任意のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も80%程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に安定した流れが得られるけれども、約60,000
以下のレイノルズ数で作動するのが最も適している。こ
れにより、分解チャンバ44又はスラストチャンバ50
の中央部48内の圧力とは無関係に安定した流れを得な
がら、単元推進薬フェーズ又は二元推進薬フェーズの間
でスラスタ40を切り換えることができる。
ティングベンチュリ22a、22bを使用したロケット
スラスタ40が示されている。このスラスタ40は、米
国特許第5,417,049号、1991年8月21日
付米国特許出願第07/748,990号及び1990
年8月19日付米国特許出願第07/511,153に
記載されており、これらの米国特許及び米国特許出願は
本願に援用する。スラスタ40は、単元推進薬モード又
は二元推進薬モードの両モードで作動する。単元推進薬
モードでは、単一のキャビテーティングベンチュリ22
aを使用して、入口ライン42から分解チャンバ44へ
と流れるヒドラジン(N2 H4 )のような燃料の流れを
調整する。二元推進薬モードでは、キャビテーティング
ベンチュリ22aが分解チャンバ44への燃料の流れを
制御し、一方、第2キャビテーティングベンチュリ22
bは、入口ライン46からスラストチャンバ50の中央
部48への四酸化二窒素(N2 O4 )のような酸化剤の
流れを制御する。図8は、スラスタ40内に取り付けら
れるキャビテーティングベンチュリ22a、22bの部
分断面図である。例示の目的のみであるが、単元推進薬
モードでは、入口ライン42での上流側入口圧力は約3
25psiであり、一方、分解チャンバ44での下流側
圧力は約45psiである。二元推進薬モードでは、入
口ライン42、46での上流側圧力は約325psiで
あり、一方、分解チャンバ44内の下流側圧力は、スラ
ストチャンバ50の中央部48において約150psi
及び約200psiである。スラスタ40は、特別の必
要性に応じて単元推進薬モード又は二元推進薬モードの
いずれでも作動できるので、キャビテーティングベンチ
ュリ22a、22bが下流側圧力を遮断し、これによ
り、流量制御は、容易に制御され且つモニタリングされ
る入口ライン42、46での上流側圧力のみに基づいて
行なわれる。キャビテーティングベンチュリ22a、2
2bは、任意のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も80%程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に安定した流れが得られるけれども、約60,000
以下のレイノルズ数で作動するのが最も適している。こ
れにより、分解チャンバ44又はスラストチャンバ50
の中央部48内の圧力とは無関係に安定した流れを得な
がら、単元推進薬フェーズ又は二元推進薬フェーズの間
でスラスタ40を切り換えることができる。
【0014】作動に際し、キャビテーティングベンチュ
リ22a、22bは、図1に示したキャビテーティング
ベンチュリ10と同様に作動する。約0.01lbs/
sの流量で、燃料がキャビテーティングベンチュリ22
aを通って流れ、又は酸化剤がキャビテーティングベン
チュリ22bを通って流れるとき、液体燃料又は酸化剤
は気化してのど部32にガス状気泡を形成する。この気
泡は音速で移動し且つ拡開ディフューザ部34で凝縮し
て、元の流量の95%が、上流側圧力の少なくとも0.
80の下流側圧力までに維持される。また、キャビテー
ティングベンチュリ22a、22bは単一の安定モード
で作動し、これにより、流れが2つの別々の流れの間で
切り替わる(toggle)ことはない。ヒドラジン
(N2 H4)が62.2lb/ft3 の流体密度ρ、1
40ft/sの流速V、及び5.75×10- 4 lb/
ft・sの流体粘度μをもつと仮定すると、約0.01
5インチののど部直径をもつ低流量キャビテーティング
ベンチュリ22aのレイノルズ数は18,000になる
であろう。四酸化二窒素(N2 O4 )が90lb/ft
3 の流体密度ρ、98ft/sの流速V、及び2.8×
10- 4 lb/ft・sの流体粘度μをもつと仮定する
と、約0.015インチののど部直径をもつ低流量キャ
ビテーティングベンチュリ22bのレイノルズ数は、低
流量キャビテーティングベンチュリ22aのレイノルズ
数は39,000になるであろう。
リ22a、22bは、図1に示したキャビテーティング
ベンチュリ10と同様に作動する。約0.01lbs/
sの流量で、燃料がキャビテーティングベンチュリ22
aを通って流れ、又は酸化剤がキャビテーティングベン
チュリ22bを通って流れるとき、液体燃料又は酸化剤
は気化してのど部32にガス状気泡を形成する。この気
泡は音速で移動し且つ拡開ディフューザ部34で凝縮し
て、元の流量の95%が、上流側圧力の少なくとも0.
80の下流側圧力までに維持される。また、キャビテー
ティングベンチュリ22a、22bは単一の安定モード
で作動し、これにより、流れが2つの別々の流れの間で
切り替わる(toggle)ことはない。ヒドラジン
(N2 H4)が62.2lb/ft3 の流体密度ρ、1
40ft/sの流速V、及び5.75×10- 4 lb/
ft・sの流体粘度μをもつと仮定すると、約0.01
5インチののど部直径をもつ低流量キャビテーティング
ベンチュリ22aのレイノルズ数は18,000になる
であろう。四酸化二窒素(N2 O4 )が90lb/ft
3 の流体密度ρ、98ft/sの流速V、及び2.8×
10- 4 lb/ft・sの流体粘度μをもつと仮定する
と、約0.015インチののど部直径をもつ低流量キャ
ビテーティングベンチュリ22bのレイノルズ数は、低
流量キャビテーティングベンチュリ22aのレイノルズ
数は39,000になるであろう。
【0015】以上、本発明の単なる例示としての実施例
を説明した。当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記説明、
添付図面及び特許請求の範囲の記載から種々の変更を容
易に実現できるであろう。
を説明した。当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記説明、
添付図面及び特許請求の範囲の記載から種々の変更を容
易に実現できるであろう。
【図1】高レイノルズ数の流れで作動するように設計さ
れた従来技術のキャビテーティングベンチュリを示す側
断面図である。
れた従来技術のキャビテーティングベンチュリを示す側
断面図である。
【図2】本発明の好ましい一実施例によるキャビテーテ
ィングベンチュリをその収斂側入口から見た正面図であ
る。
ィングベンチュリをその収斂側入口から見た正面図であ
る。
【図3】図2の3−3線に沿う方向から見た図2の実施
例の側断面図である。
例の側断面図である。
【図4】57,220のレイノルズ数で作動する図2及
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図5】39,300のレイノルズ数で作動する図2及
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図6】18,500のレイノルズ数で作動する図2及
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図3に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図7】本発明のキャビテーティングベンチュリを使用
するロケットスラスタを示す部分側断面図である。
するロケットスラスタを示す部分側断面図である。
【図8】図7のスラスタに設置される1つのキャビテー
ティングベンチュリを示す拡大断面図である。
ティングベンチュリを示す拡大断面図である。
22 キャビテーティングベンチュリ 24 入口 26 収斂部 32 のど部 34 ディフューザ部 38 出口 40 スラスタ 44 分解チャンバ 50 スラストチャンバ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年8月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーマン ダブリュー ベーランス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 ランチョー パロス ヴァーデス ファルコン ロック 4821 (72)発明者 キーラン アール マジャワラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90250 ホーソーン 107 ウェスト ワン ハンドレッドアンドサーティセヴンス ス トリート 4015
Claims (19)
- 【請求項1】 低流量で低レイノルズ数のキャビテーテ
ィングベンチュリにおいて、 上流側圧力で液体を受け入れる入口と、 該入口から延びており且つ収斂側壁により形成された、
長さLC の収斂部と、 該収斂部から延びており且つのど部側壁により形成され
たのど部とを有し、 該のど部は長さLT 及び直径DT を有し、前記長さLC
を前記直径DT で割った値が約0.25より小さく、前
記長さLT を前記直径DT で割った値は約0.20より
小さく、 更に、 前記のど部から延びており且つ拡開側壁により形成され
た拡開ディフューザ部と、 前記入口により受け入れられた前記液体を下流側圧力で
放出する出口とを有し、 前記キャビテーティングベンチュリは、60,000以
下のレイノルズ数で、少なくとも上流側圧力の80%程
の高い下流側圧力まで、前記下流側圧力とは無関係な実
質的に安定した液体流量を与える、ことからなる低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項2】 前記入口の直径DI が約0.025イン
チ(0.0635cm)以下である、請求項1に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項3】 前記収斂側壁により形成される前記収斂
部が、約55°〜66°の間の全体角度で前記入口から
収斂している、請求項1に記載の低流量で低レイノルズ
数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項4】 前記収斂部の長さLC が約0.004イ
ンチ(0.010cm) 以下である、請求項1に記載の低流量で
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項5】 前記のど部の直径DT が約0.02イン
チ(0.0508cm)以下である、請求項1に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項6】 前記のど部の長さLT が約0.003イ
ンチ(0.0076cm)以下である、請求項1に記載の低流量で
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項7】 前記のど部側壁が前記入口に対して実質
的に直角である、請求項1に記載の低流量で低レイノル
ズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項8】 前記拡開側壁により形成される前記拡開
ディフューザ部が、約6°〜8°の間の全体角度で前記
のど部から拡開している、請求項1に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項9】 前記出口が約0.060(0.1524cm)イン
チの直径Do を有する、請求項1に記載の低流量で低レ
イノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項10】 前記出口が直径Do を有し、前記出口
の断面積Ao がπD o 2 /4で特定され、前記のど部の
断面積AT がπDT 2 /4で特定され、前記出口の断面
積Ao を前記のど部の断面積AT で割った値が10に等
しいか10より大きい、請求項1に記載の低流量で低レ
イノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項11】 前記キャビテーティングベンチュリ
が、約0.25インチ(0.635cm) の全長及び約0.12
インチ(0.3048cm)の直径の全体として細長いシリンダで
ある、請求項1に記載の低流量で低レイノルズ数のキャ
ビテーティングベンチュリ。 - 【請求項12】 前記キャビテーティングベンチュリが
ステンレス鋼で作られている、請求項1に記載の低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項13】 前記キャビテーティングベンチュリが
ロケットスラスタ内に取り付けられる、請求項1に記載
の低流量で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチ
ュリ。 - 【請求項14】 二元推進薬モード又は単元推進薬モー
ドで作動する二元推進薬ロケットスラスタにおいて、 第1上流側圧力で第1液体を受け入れる第1入口ライン
と、 前記第1上流側圧力で第1液体を受け入れる第1キャビ
テーティングベンチュリとを有し、 該第1キャビテーティングベンチュリが、長さLC の収
斂部と、長さLT及び直径DT ののど部とを備え、前記
長さLC を前記直径DT で割った値が約0.25より小
さく且つ前記長さLT を前記直径DT で割った値が約
0.20より小さく、 更に、 前記第1キャビテーティングベンチュリから放出された
前記第1液体を、第1下流側圧力で受け入れる分解チャ
ンバを有し、 前記第1キャビテーティングベンチュリが、約60,0
00以下のレイノルズ数で、少なくとも前記第1上流側
圧力の80%程の高い第1下流側圧力まで、前記第1下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した前記第1液体の
流量を与える、ことからなる二元推進薬ロケットスラス
タ。 - 【請求項15】 更に、第2上流側圧力で第2液体を受
け入れる第2入口ラインと、 前記第2上流側圧力で前記第2液体を受け入れる第2キ
ャビテーティングベンチュリと、 前記第2キャビテーティングベンチュリから放出される
前記第2液体を第2下流側圧力で受け入れるスラストチ
ャンバとを有し、 前記第2キャビテーティングベンチュリは、約60,0
00以下のレイノルズ数で、少なくとも前記第2上流側
圧力の80%程の高い第2下流側圧力まで、前記第2下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与え
る、請求項14に記載の二元推進薬ロケットスラスタ。 - 【請求項16】 前記第2キャビテーティングベンチュ
リが、 前記第2上流側圧力で第2液体を受け入れる第2入口ラ
インと、 前記第2上流側圧力で前記第2液体を受け入れる入口
と、 該入口から延びており且つ収斂側壁により形成された、
長さLC の収斂部と、 前記収斂部から延びており且つのど部側壁により形成さ
れたのど部とを有し、 該のど部が、長さLT 及び直径DT を有し、前記長さL
C を前記直径DTで割った値が0.25より小さく、前
記長さLT を前記直径DT で割った値が0.20より小
さく、 更に、 前記のど部から延びており且つ拡開側壁により形成され
た拡開ディフューザ部と、 前記第2液体を放出する出口とを有する、請求項15に
記載の二元推進薬ロケットスラスタ。 - 【請求項17】 低流量で低レイノルズ数のキャビテー
ティングベンチュリであって、 上流側圧力で液体を受け入れる入口と、 該入口から延びており且つ約55〜65°の間の角度で
前記入口から収斂する収斂側壁により形成された収斂部
と、 該収斂部から延びており且つのど部側壁により形成され
た、直径DT のど部と、 該のど部から延びており且つ約6〜8°の間の角度で拡
開する拡開側壁により形成された拡開ディフューザ部
と、 前記入口により受け入れられた前記液体を下流側圧力で
放出する出口とを更に有し、 前記出口が直径Do を有し、前記出口の断面積がπDo
2 /4で特定され、前記のど部の断面積がπDT 2 /4
で特定され、前記出口の断面積を前記のど部の断面積で
割った値は10に等しいか10より大きく、 前記キャビテーティングベンチュリは、60,000以
下のレイノルズ数で、少なくとも上流側圧力の80%程
の高い下流側圧力まで、前記下流側圧力とは無関係な実
質的に安定した液体流量を与える、ことからなる低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項18】 前記収斂部が長さLC を有し、また、
前記のど部が長さL T を有し、前記長さLC を前記直径
DT で割った値が約0.25より小さく且つ前記長さL
T を前記直径DT で割った値が約0.20より小さい、
請求項17に記載の低流量で低レイノルズ数のキャビテ
ーティングベンチュリ。 - 【請求項19】 二元推進薬モード又は単元推進薬モー
ドで作動する二元推進薬ロケットスラスタであって、 第1上流側圧力で第1液体を受け入れる第1入口ライン
と、 前記第1上流側圧力で第1液体を受け入れる第1キャビ
テーティングベンチュリとを有し、 該第1キャビテーティングベンチュリが、長さLC の収
斂部と、長さLT及び直径DT ののど部とを備え、前記
長さLC を前記直径DT で割った値が約0.25より小
さく且つ前記長さLT を前記直径DT で割った値が約
0.20より小さく、 更に、 前記第1キャビテーティングベンチュリから放出された
前記第1液体を、第1下流側圧力で受け入れる分解チャ
ンバを有し、 前記第1キャビテーティングベンチュリが、前記第1下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した前記第1液体の
流量を与える、ことからなる二元推進薬ロケットスラス
タ。
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---|---|---|---|
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---|---|
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---|---|---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011204135A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 流量調整装置およびその流量調整装置が設けられた液体吐出装置並びに流量調整装置の設計方法 |
JP2017003066A (ja) * | 2015-06-15 | 2017-01-05 | 富士フイルム株式会社 | オリフィス、及びこれを用いた送液装置、塗布装置、並びに光学フィルムの製造方法 |
CN113110622A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-13 | 北京航空航天大学 | 一种汽蚀文氏管 |
CN113431706A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种液体发动机用文氏管组合装置、系统及其操作方法 |
JP7334372B1 (ja) * | 2023-01-25 | 2023-08-28 | リックス株式会社 | ロータリジョイント |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19521543C2 (de) * | 1995-06-13 | 1998-02-05 | Daimler Benz Aerospace Ag | Triebwerk |
JP3432460B2 (ja) * | 1999-08-10 | 2003-08-04 | 株式会社アメニティ | 流量調節具 |
US6276397B1 (en) * | 2000-06-12 | 2001-08-21 | Flow Design, Inc. | Apparatus and method for shaping fluid flow |
US6539977B1 (en) * | 2000-09-27 | 2003-04-01 | General Electric Company | Self draining orifice for pneumatic lines |
US6918243B2 (en) * | 2003-05-19 | 2005-07-19 | The Boeing Company | Bi-propellant injector with flame-holding zone igniter |
US8246344B1 (en) * | 2003-07-29 | 2012-08-21 | Samuel Schrock | Gas lamp |
US7251925B2 (en) * | 2004-10-14 | 2007-08-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Pressure-based fuel metering unit |
DE102005005762A1 (de) * | 2005-02-09 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Druckes und/oder eines Volumenstromes einer Flüssigkeit |
US8122703B2 (en) | 2006-04-28 | 2012-02-28 | United Technologies Corporation | Coaxial ignition assembly |
CN108661823B (zh) * | 2018-04-28 | 2020-06-09 | 西安航天动力研究所 | 液体火箭发动机推力及混合比调节多余度机电伺服系统 |
CN114005556B (zh) * | 2021-10-25 | 2023-03-21 | 山东核电设备制造有限公司 | 一种适用于cvs的组合式限流文丘里管及其加工方法 |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2175160A (en) * | 1935-07-02 | 1939-10-03 | Linde Air Prod Co | Nozzle for cutting blowpipes |
US2373309A (en) * | 1942-05-26 | 1945-04-10 | Air Reduction | Divergent-outlet cutting torch |
US3314612A (en) * | 1964-10-21 | 1967-04-18 | Union Carbide Corp | Constant pressure series of oxy-fuel cutting nozzles |
US3299937A (en) * | 1965-04-08 | 1967-01-24 | Ralph W Cook | Feed liquid inlet flow device |
US3297256A (en) * | 1965-07-08 | 1967-01-10 | Frederick R Hickerson | Thrust controlled rocket motor |
US3403862A (en) * | 1967-01-06 | 1968-10-01 | Du Pont | Apparatus for preparing tanglelaced non-woven fabrics by liquid stream jets |
US3736797A (en) * | 1969-05-21 | 1973-06-05 | W Brown | Venturi device |
US3823408A (en) * | 1972-11-29 | 1974-07-09 | Ibm | High performance ink jet nozzle |
JPS50149431A (ja) * | 1974-05-16 | 1975-11-29 | ||
US3982605A (en) * | 1975-05-05 | 1976-09-28 | The Carborundum Company | Nozzle noise silencer |
US4150540A (en) * | 1977-04-14 | 1979-04-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Rocket nozzle system |
JPS602489B2 (ja) * | 1977-05-02 | 1985-01-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 低騒音用圧力流体放出装置 |
US4185706A (en) * | 1978-11-17 | 1980-01-29 | Smith International, Inc. | Rock bit with cavitating jet nozzles |
FR2489368A1 (fr) * | 1980-08-26 | 1982-03-05 | Ugine Aciers | Nouvelle buse pour lance d'injection d'oxygene pour la decarburation des fontes et application a la decarburation des fontes au chrome |
GB2092271B (en) * | 1981-01-29 | 1984-12-05 | Secr Defence | Liquid propellant delivery systems |
US4545535A (en) * | 1981-03-13 | 1985-10-08 | Knapp Philip B | Liquid metering and dispensing apparatus |
DE3113028C2 (de) * | 1981-04-01 | 1983-10-13 | Gkss - Forschungszentrum Geesthacht Gmbh, 2054 Geesthacht | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Unterwasserbauwerken und Schiffen |
US4528847A (en) * | 1983-10-04 | 1985-07-16 | D. Halmi And Associates, Inc. | Flow metering device with recessed pressure taps |
US4621931A (en) * | 1983-12-19 | 1986-11-11 | Elliott Turbomachinery Co., Inc. | Method apparatus using a cavitating venturi to regulate lubricant flow rates to bearings |
JPS60168554A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Sugino Mach:Kk | 液中ジエツト噴射用ノズル |
JPH0737199B2 (ja) * | 1985-04-02 | 1995-04-26 | 株式会社ジェイエスイー | 表面の付着物除去方法 |
US4944163A (en) * | 1987-12-07 | 1990-07-31 | Sundstrand Corporation | Flow control apparatus and method |
US5282357A (en) * | 1990-04-19 | 1994-02-01 | Trw Inc. | High-performance dual-mode integral propulsion system |
US5417049A (en) * | 1990-04-19 | 1995-05-23 | Trw Inc. | Satellite propulsion and power system |
US5125582A (en) * | 1990-08-31 | 1992-06-30 | Halliburton Company | Surge enhanced cavitating jet |
US5129583A (en) * | 1991-03-21 | 1992-07-14 | The Babcock & Wilcox Company | Low pressure loss/reduced deposition atomizer |
-
1995
- 1995-08-02 US US08/510,223 patent/US5647201A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-07-17 EP EP96111519A patent/EP0757184A3/en not_active Ceased
- 1996-07-26 JP JP8197794A patent/JP2866618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011204135A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 流量調整装置およびその流量調整装置が設けられた液体吐出装置並びに流量調整装置の設計方法 |
JP2017003066A (ja) * | 2015-06-15 | 2017-01-05 | 富士フイルム株式会社 | オリフィス、及びこれを用いた送液装置、塗布装置、並びに光学フィルムの製造方法 |
TWI682815B (zh) * | 2015-06-15 | 2020-01-21 | 日商富士軟片股份有限公司 | 噴口、及使用噴口的送液裝置、塗布裝置、及光學膜的製造方法 |
CN113110622A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-13 | 北京航空航天大学 | 一种汽蚀文氏管 |
CN113110622B (zh) * | 2021-05-21 | 2022-07-22 | 北京航空航天大学 | 一种汽蚀文氏管 |
CN113431706A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种液体发动机用文氏管组合装置、系统及其操作方法 |
JP7334372B1 (ja) * | 2023-01-25 | 2023-08-28 | リックス株式会社 | ロータリジョイント |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5647201A (en) | 1997-07-15 |
EP0757184A3 (en) | 1998-07-01 |
JP2866618B2 (ja) | 1999-03-08 |
EP0757184A2 (en) | 1997-02-05 |
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