JPH10502275A - 吸込みノズル、該ノズルの動作方法、および使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 従来の吸込みノズル装置は動作面に対して多少とも垂直にデザインされ、粒子および／または流体を重力に抗して持ち上げる。提案した吸込みノズルは側方開口を有する。それらの側方開口は主吸込み流（２）に対して接線方向に付加的流れ（１２）を形成して、吸い上げるべき物質の分離を容易にし、多量のエネルギーを要することなしにそれを運び去る。このノズルを動作させる方法は、ノズルのチューブ（１）内の逆向きのタングにより接線方向の補助流を形成させるものである。この方法の他の実施例では、吸込み領域内の回転する流れ成分を圧力流が重畳させて、より大きい剪断力を生ずる。ノズルの長手方向軸線に平行に渦が形成されるために、このノズルはまた熱交換器、煙突および分離器での使用にも適し、このノズルの設計により入口におけるキャビテーションの望ましくない発生が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】 吸込みノズル、該ノズルの動作方法、および使用 本発明は、吸込み管が吸込みノズルチューブの一端に連結され、その他端が吸 込みポートとしてデザインされている、固体粒子と流れ媒体の少なくとも一方を 積極的に吸込むための吸込みノズルに関するものである。また、このノズルの動 作方法と共に使用についても記載する。 既知のノズルは表面に対して多少とも垂直に動作し、その表面に沿って案内さ れない場合、それにはりつく傾向がある。すなわち、動作中の表面に吸込みポー ト自体が引き寄せられて、粒子および／または流れ媒体の除去を阻止する。 同時に、そのようなノズルは、表面に付着している粒子および／または流れ媒 体を、重力および／または表面付着の作用に抗して持ち上げなければならないの で、比較的大量のエネルギーを必要とする。 したがって、本発明の目的は、粒子および／または流れ媒体を吸込み、かつ流 れ速度を高くすることなしにそれらを確実に除去するのに余りエネルギーを要し ないノズルを提供することである。とくに、このノズルは、動作中は、騒音をほ とんど発 生せず、吸込みポートを詰まらせることがあってはならない。 また、このノズルは熱交換器、煙道、および物質分離器などの応用のために有 利な流れを生じなければならない。 上記目的は請求の範囲第１項の特徴により達成される。 本発明の利点は、記載されたデザインにより、吸込みポートの内部とその下に 剪断力を生ずる渦が発生し、その渦が除去すべき固体粒子および／または流れ媒 体を分離し、動かすという事実にある。 同様に、熱交換器、煙道、加熱プラントなどにおける熱伝達の改善のために、 ノズルにより発生する長手方向の渦が有利であり、それらの渦はあらゆる流体の 流れ中に生ずる入口キャビテーションを解消する。 ノズルはチューブ状であると有利である。しかし、構造的な配置から必要とさ れるならば、ノズルは溝の形をとることもできる。 請求の範囲第２項および第３項に記載されている有利な変形例が、所望の渦作 用を最も簡単に生ずる。 請求の範囲第４項によるデザインは、たとえば、渦形成の適応制御を希望する 場合、とくに適している。これは外部のエネ ルギーの供給、バイパスなどによって行うことができる。 請求の範囲第５項に記載の同心カラーにより有利な吸込み作用を吸込みポート を越えて拡げることができる。 請求の範囲第６項によるデザインはとくに有利であり、その寸法が小さいため 、実際にほとんどあらゆる種類の清掃装置、とくに街路清掃車などに使用できる 。吸込みノズルチューブに加えて設けられた圧力ノズル部品は、生じる剪断力に よって、周辺領域から中央吸込みポートへ向かって作用して、渦の形成を強める 。 請求の範囲第７項に記載の鋭い縁部が、ノズルの動作領域内部で境界層の流れ の分離を容易にする。 請求の範囲第８項に記載の方法は、逆回転するらせん状の渦構造を簡単に生ず る。それらのらせん状渦構造は、吸込みノズルチューブ内でも、媒体内で引き込 む働きをする。 請求の範囲第９項によれば、動作領域内部で所望の剪断力を得るために、圧力 関係を重畳させ調整することができる。 該関係の調整は、幾何学的関係を変更することにより、または部分流の比率を 適当に定めることにより経験的に実施できる。 請求の範囲第１０項に記載の展開は、それ自体既知の、流れ を積極的に導くためのコアンダ効果を利用している。 請求の範囲第１１項および第１２項で指摘している使用法は、このノズルを用 いて達成される軸線に平行な渦構造を利用して、いくつかの周知の問題を解消す ることができる。 いくつかの図面を用いて、本発明をより詳しく説明する。同一の構成部品には 同一の参照番号をつけてある。わかりやすいように、本発明の理解に必須でない 構成部品は図示していない。図において、 第１図は外側に曲がったウイングとカラーを有する本発明のノズルの第一の実 施例の軸線方向横断面図である。 第２図は第１図の平面Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。 第３図は内側に曲がった四つのウイングを有する本発明のノズルの他の実施例 の斜視図である。 第４図は第３図に示した解決策の上面図である。 第５図は外側に曲がった四つのウイングを有するノズルの実施例の一例を示す 図である。 第６図は第５図に示した解決策の上面図である。 第７図は内側に曲がった八つのウイングを有するノズルの他の実施例を示す図 である。 第８図は第７図に示した解決策の上面図である。 第９図は外側に曲がった八つのウイングを有するノズルの斜視図である。 第１０図は第９図に示した解決策の上面図である。 第１１図は、吸込みノズルチューブに加えて、２ノズルの形の圧力ノズルも使 用する実施例を示す図である。 第１２図は接線方向の中心流れを発生するための横ウイングを示す、第１１図 に類似の構成の、概略部分上面図である。 第１３図は二つの二重渦を有する第１２図の変形例を示す図である。 第１図で、垂直横断面での吸込みノズルチューブを番号１で示す。吸込み２の 向きを垂直矢印で示す。下方では、吸込みノズルチューブ１は外側に曲がったウ イング３を備えている。その土側部分は吸込み管ＳＬに連結される。吸込みノズ ルチューブ１の吸込みポートの周囲には同心カラー５が見える。結果として生じ る流れをまっすぐな矢印または曲がった矢印１２で示す。 第１図の横断面Ｂ−Ｂに対応する、第２図の上面図では、上記構成部品に加え て、ウイング３の曲がりによって生じた、チ ューブ１の開口部７を見ることができる。 以後の第３図から第１０図は第１図および第２図の対象の変形例を表すもので 、全ての図において機能的に同等な構成部品には同一の参照番号をつけてある。 第３図で、第１図および第２図に類似して作用するウイング４はチューブの内 側へ向かって曲がっている。また、この場合は、開口部７を通じて吸込み方向２ に関して接線方向に作用する流れ１２は円形の流れになり、その流れを適切な円 形矢印で示してある。 第４図の上面図は弧状のウイング４と、その結果生じる時計回りの円形の流れ とを示す。 第５図および第６図に示す実施例はやはり外側に曲がったウイング３を示すが 、第１図および第２図とは異なり、平らであるので、より大きい開口部７を形成 する。 第１図から第６図の実施例はただ一つのウイング、または四つのウイング３又 は４を示すが、第７図から第１０図はそれぞれ外側へ曲がった八つのウイングを 示す。 明らかに、ウイング３または４の数と、その結果得られる開口部７は、接線方 向の流れに、したがって吸込みチューブ１内 における渦の構造に影響を与える。 明らかに、本発明の吸込みチューブ１は流れることができるあらゆる媒体に適 しており、したがって、どのような吸込み装置にも連結できる。特別の利点は、 吸込みの方向にらせん状に作用する渦の構造により、垂直吸込み開口部は事実上 詰まることがなく、また固体粒子が相互に分離されて、吸い込み作用が完全に維 持されるという事実にある。吸込みチューブが平坦な表面の上に平らに立ってい る時、それが観察できる。すなわち、その吸い込みチューブを、力を極端にかけ ることなく支持面から持ち上げ、かつ／あるいはその表面に沿って移動させるこ とができる。 第１１図は歩道、車道および広場の清掃のためにとくに適したノズルの変形例 を示す。 その内部で既に述べた渦流が発生する吸込みノズルチューブ１に加えて、ボッ クス内に長方形の基部を有するノズル１２ａが二つ設けられている。それらのボ ックス中に空気流１２’が圧力ノズル部８を通じて導入される。吸込みポート６ の動作領域は、吸込みノズルチューブ１内の渦流と、分離したノズル１２ａから 生じた流れの剪断力とにより同時に影響を受けるので、 最終的には、表面に付着している粒子または高密度ガスが分離され、かつそれら は既に動いているために、非常にわずかな吸い込み力で除去される。 流れが当たる表面６”の大きさと、その入射角αは、吸込みポート内で得るべ き圧力および渦条件に容易に整合させることができる。というのは、この構成の 結果得られるコアンダ効果が最適ジェット案内を容易にするからである。鋭い縁 部Ｋはそれ自体既知の方式で必要な変更をジェットの方向にもたらす。 経済的な理由および空気力学的な理由から、吸込みノズルチューブ１は平らな 表面６”と一体となるようにデザインされ、吸込みノズル構成部品９を構成する 。 同様に、ノズルは回転対称なデザインのものとすることもでき、この場合は単 一のノズル１２ａにより同じ効果が達成される。 表面Ｍから引き込まれる処理すべきガス、あるいは流れに含まれるそれぞれの 粒子は、それ自体既知の濾過器および／または分離器１３、および／または凝縮 器、触媒などに通じる連結管を介して吸込み方向に積極的に除去される。それら の装置を出た流れは、バイパス１４を介して、たとえば圧力ノズル構成 適当な圧縮機、たとえば多段軸流送風機または多段ラジアル送風機が、その入 口および出口を介してノズルの高エネルギー節約運転を容易にし、しかも最適な 効果を発揮する。 第１２図および第１３図はそれぞれノズル内の円形渦流Ｗまたは各二重渦Ｗ’ の成長の可能性を上面図で示す。まっすぐな矢印で記される入力流をやはり番号 １２で示す。 二つの原理、すなわち、ノズルに起因する剪断力と、渦流に起因する剪断力と が協働して大きな利点を達成することが明らかである。 この変形例は、とりわけ、既存の道路清掃機に設備することを意図するもので あり、低エネルギー消費に加えて、塵埃および騒音の発生が少ないことをとくに 特徴とするものである。使用する送風機１５はほとんど閉じている空気回路内部 で動作でき、車両に組み込んだ場合のその必要とする空間は適度で、最適に遮音 できる。 必要とされる吸込み作用が小さいために、塵埃を巻き上げること、および細か な塵埃が濾過器を通ることによる環境に与える負荷は、既知の装置と比較して極 小である。 本発明のノズルの一般的な応用性が実験により証明された。 発電所の冷却水取り入れ口における沈泥の除去でとくに好ましい結果が達成され た。歩道、車道および広場の清掃のためのノズルを使用すると有利なことも示す ことができた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年５月２２日 【補正内容】 吸込みノズル、該ノズルの動作方法、および使用 本発明は、請求の範囲第１項の前文による吸込みノズルに関するものである。 既知のノズルは表面に対して多少とも垂直に動作し、その表面に沿って案内さ れない場合、それにはりつく傾向がある。すなわち、動作中の表面に吸込みポー ト自体が引き寄せられて、粒子および／または流れ媒体の除去を阻止する。 同時に、そのようなノズルは、表面に付着している粒子および／または流れ媒 体を、重力および／または表面付着の作用に抗して持ち上げなければならないの で、比較的大量のエネルギーを必要とする。 請求の範囲第１項の前段に記載の真空掃除機のノズルはＦＲ−Ａ−７７９４９ ８から周知である。このノズルは、ノズル本体の周辺から接線方向に吸込みチュ ーブの穴の内部までまっすぐ延びる溝が横切る比較的広いベース表面を有する。 その結果としてチューブ内の流れが円形になる。 この真空掃除機ノズルは吸込みチューブの領域内で地面に良く接触することを 要する。もしそうでないと、円形の流れは生じない。必要とされる長い溝はエネ ルギーの点からは不利であり、ノズルの吸込み効果を損なう。 したがって、本発明の目的は、従来技術の諸欠点が無く、粒子および／ または流れ媒体の吸い上げにエネルギーをほとんど必要とせず、流れ速度を高く することなしにその除去を確実に行うノズルを提供することである。 とくにこのノズルは騒音をほとんど発生してはならず、かつ吸込みポートが詰 まってはならない。 また、このノズルは熱交換器、煙道、および物質分離器などの応用のために有 利な流れを生じなければならない。 上記目的は請求の範囲第１項の特徴記載部分により達成される。 請求の範囲 １．吸込み管が吸込みノズルチュブの一端に連結され、該チューブの他端が吸込 みポートとしてデザインされている、固体粒子および／または流れ媒体を積極的 に吸込むための吸込みノズルであって、吸込みノズルチューブ（１）の内部のそ の吸込みポート（６）のゾーンに、吸込み流（２）に対して接線方向に延びる別 の流れのための少なくとも一つの側方開口（７）が設けられており、前記側方開 口（７）が前記吸込みノズルチューブ（１）から持ち上げられた外側または内側 に曲がった一つ以上のウイング（３）によって形成されていることを特徴とする 吸込みノズル。 ２．前記吸込みノズルチューブ（１）がその吸込みポート（６）を同心状に囲む カラー（５）を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル 。 ３．前記吸込みノズルチューブ（１）が、ボックス状の形で配置されている外部 案内壁（１１）に取り付けられ、前記吸込みポート（６）に対向した対向外部案 内壁（１１）に対応する開口（６’）が配置され、前記吸込みポート（６）の領 域内でいくつかのウイング（４）が前記外部案内壁（１１）から曲げられ、前記 吸込みノズルチューブ（１）に加えて、圧力ノズル構成部品（８）が、前記ボッ クス状の形で配置されている外部案内 壁（１１）の内部まで延び、該圧力ノズル構成部品（８）が、前記吸込みポート （６）の動作ゾーン内に延びる、対向して配置された二つのノズル（１２ａ）に 分割されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル。 ４．前記吸込みノズルチューブ（１）がその吸込みポート（６）内に鋭い縁部（ Ｋ）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル。 ５．前記吸込みノズルチューブ（１）内で、前記吸込み流れ（２）に加えて、ウ イング（３、４）が反対方向に曲げられていることにより、前記吸込み流れ（２ ）の方向の渦運動の逆方向回転運動成分を持つ接線方向の分流が発生されること を特徴とする請求の範囲第１項から第４項の少なくとも一項に記載のノズルを動 作させる方法。 ６．前記渦流に加えて、圧力ノズル構成部品（８）内で二つの分離したノズル（ １２ａ）に入れられる流れ（１２’）により、前記吸込みポート（６）の動作領 域内の渦流成分が剪断力に重畳されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載 の方法。 ７．前記圧力ノズル構成部品（８）の流れゾーン内で平面ボデー（６”）が押し 込まれ、該平面ボデー（６”）が前記圧力流（１２’）を接線方向に吸込み流れ 中に導いて、前記渦の形成を行わせることを特徴とする請求 の範囲第６項に記載の方法。 ８．熱交換器における熱伝達を改善し煙道内の通風を改善するための請求の範囲 第１項から第４項に記載のノズルの使用。 ９．ボイラ管ネスト、物質分離器、および熱交換器内におけるキャビテーション を無くすための請求の範囲第１項から第４項に記載のノズルの使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．吸込み管が吸込みノズルチューブの一端に連結され、該チューブの他端が吸 込みポートとしてデザインされている、固体粒子および／または流れ媒体を積極 的に吸込むための吸込みノズルであって、前記吸込みノズルチューブ（１）の内 部のその吸込みポート（６）の領域に、吸込み流（２）に対して接線方向に延び る別の流れのための少なくとも一つの側方開口（７）が設けられていることを特 徴とする吸込みノズル。 ２．前記側方開口（７）が外側に曲がった一つ以上のウイング（３）により形成 されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル。 ３．前記側方開口（７）が内側に曲がった一つ以上のウイング（３）により形成 されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル。 ４．前記側方開口（７）が１本以上のパイプラインおよび／または１本以上の溝 により形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル 。 ５．前記吸込みノズルチューブ（１）がその吸込みポート（６） を同心状に囲むカラー（５）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の吸込みノズル。 ６．前記吸込みノズルチューブ（１）が、ボックス状の形で配置されている外部 案内壁（１１）に取り付けられ、前記吸込みポート（６）に対向して対向外部案 内壁（１１）に対応する開口（６’）が配置され、前記吸込みポート（６）の領 域内でいくつかのウイング（４）が前記外部案内壁（１１）から曲げられ、前記 吸込みノズルチューブ（１）に加えて、圧力ノズル構成部品（８）が、前記ボッ クス状の形で配置されている外部案内壁（１１）の内部まで延び、該圧力ノズル 構成部品（８）が、前記吸込みポート（６）の動作領域内に延びる、対向して配 置された二つのノズル（１２ａ）に分割されていることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の吸込みノズル。 ７．前記吸込みノズルチューブ（１）がその吸込みポート（６）内に鋭い縁部（ Ｋ）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸込みノズル。 ８．前記吸込みノズルチューブ（１）内で、前記吸込み流れ（２）に加えて、反 対側に曲がったウイング（３、４）により、前記吸込み流れ（２）の方向の渦運 動の逆方向回転運動成分を持つ 接線方向の分流が発生されることを特徴とする請求の範囲第２項及び第３項と、 請求の範囲第３項から第７項の少なくとも一項に記載のノズルの動作方法。 ９．前記渦流に加えて、圧力ノズル構成部品（８）内で二つの分離したノズル（ １２ａ）に入れられる流れ（１２’）により、前記吸込みポート（６）の動作領 域内の渦流成分が剪断力に重畳されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載 の方法。 １０．前記圧力ノズル構成部品（８）の流れ領域内で平面ボデー（６”）が押し 込まれ、該平面ボデー（６”）が前記圧力流（１２’）を接線方向に吸込み流れ 中に導いて、前記渦の形成を行わせることを特徴とする請求の範囲第９項に記載 の方法。 １１．熱交換器における熱伝達を改善し煙道内の通風を改善するための請求の範 囲第１項から第７項に記載のノズルの使用。 １２．ボイラ管ネスト、物質分離器、および熱交換器内におけるキャビテーショ ンを無くすための請求の範囲第１項から第７項に記載のノズルの使用。