JPH1057844A - 圧力流体ノズル - Google Patents

圧力流体ノズル

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JPH1057844A
JPH1057844A JP8302231A JP30223196A JPH1057844A JP H1057844 A JPH1057844 A JP H1057844A JP 8302231 A JP8302231 A JP 8302231A JP 30223196 A JP30223196 A JP 30223196A JP H1057844 A JPH1057844 A JP H1057844A
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pressure fluid
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jet
flow
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L Furiidorihisu Ingo
エル フリードリヒス インゴ
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FRIEDRICHS GABRIELE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペンシル形噴流の噴射衝撃を著しく改善す
る。 【解決手段】 圧力流体噴流が、ノズル通路５０を去
り、該ノズル通路５０の軸線方向に延びるより大きな整
流通路５８に流入することにより、流体粒子が集束され
て、集中した噴流が生ぜしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有利には高圧噴射
を適用する目的で、特に高圧洗浄、消火技術などのため
に役立つ、圧力流体の流れを加速するための、ノズル体
とノズル通路とを備えた圧力流体ノズルおよび流体噴射
ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような圧力流体ノズルの場合、流体
のできる限り長い噴射距離がその同心的な集束と相俟っ
て要求される。同時に、噴流中に蓄えられた圧力エネル
ギを中心に維持して、それぞれ清掃したい領域や消した
い火炎に打ち付けるできる限り高いインパクトを可能に
し続けることが望ましい。つまり、著しく集中した噴流
の噴射長さと打ち当て衝撃との最適な組み合わせが、こ
のような噴流が作用を最大にすることに基づき重要な訳
である。
【０００３】圧力洗浄機は公知のように、例えば噴射ノ
ズルを通る１０〜１７ｌ／ｍｉｎの水流に圧力を加え
る。この噴射ノズルの先端は、減じられた横断面を有し
ている。この横断面が水流を圧縮し、約８０〜２００ｂ
ａｒ／１１００〜２８００ｐｓｉの噴射圧を形成する。
１２５〜２００ｍ／ｓｅｃ／４００〜６００ｆｔ／ｓｅ
ｃの高い噴射速度により、高い乱流が増大する。この乱
流はノズルを去ったあとすぐに、初めは一体的であった
流れをバーストさせ、この流れを細かい水滴に分解す
る。それというのは特に、初めは圧縮されていた水を分
解することがその作用を増大させるからである。これに
より、水噴流中に初め存在する圧力エネルギは、乱流エ
ネルギと霧化エネルギとに変換される。つまり、水面の
形成が最初のエネルギを部分的に引き出すことに関連し
て行われる。前述の作用によっては、所望の同心的な長
い範囲のペンシル形噴流を生ぜしめることはできない。
しかしながら、ガソリンスタンド等で作業することの多
い標準的な高圧洗浄機の全てのペンシル形噴流に見られ
るように、実際には円錐形噴流が、短い噴射距離に抑制
された状態で形成される。このような作用は、一体的な
流れを要求するような消防技術や潅漑技術に基づき公知
の噴射用マウスピースによって大きく改善することはで
きないし、また、ノズル入口に設けられているディフュ
ーザまたはスタビライザが、原理的にはノズル出口でし
か完全には発達しないこのような作用を除去することも
できない。
【０００４】ペンシル形噴流ノズルがベンチュリ流入部
を備えた大きな直径の管内に噴射するような砂吹き機が
公知である。このような砂吹き機の場合、負圧が形成さ
れて、砂が吸い込まれ、この砂が加速されて固体表面の
サンドブラスト摩耗が可能になる。このような砂吹き機
は引き続きペンシル形噴流のある程度の集中を可能にす
るが、しかし、このような砂吹き機は基本的には最大円
錐部分を霧化して噴流中心に戻し、これを加速し直すの
で、このような作用は不十分である。ペンシル形ノズル
噴流が例えば空気または化学製品吸引時に別の管内に進
入するような別のシステムが公知である。しかしその結
果もやはり前に述べたのと同様不十分である。それとい
うのは、このようなシステムは１．２〜１．５ｍｍ／
０．０４〜０．０６ｉｎのノズル孔を有しているのに対
し、これに続く集中孔または集中管は例えば４〜８ｍｍ
／０．１５〜０．３０ｉｎのあまりにも大きな直径を有
しており、噴射距離は実際に増大しない一方、基本的に
は円錐形噴流が依然として数メータ／ヤードの領域に及
び続けるに過ぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ペン
シル形噴流の噴射衝撃を著しく改善するようなペンシル
形噴流ノズルを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、圧力流体噴流が、ノズル通路を去
り、該ノズル通路の軸線方向に延びるより大きな整流通
路に流入することにより、流体粒子が集束されて、集中
した噴流が生ぜしめられるようにした。
【０００７】
【発明の効果】本発明の構成では、ノズル体内に配置さ
れたノズル通路に続いて、流れ方向で見て少なくとも１
つの（より大きな）整流通路が設けられている。しかし
ながらノズル通路と整流通路とが通常の場合、孔または
スロットであることにより、整流通路内の流体粒子の流
れが集束される。この場合、整流通路の自由領域Ａとノ
ズル通路の自由領域ａとの比はＡ：ａ＝１６よりも小さ
い。つまり孔の場合には、大きな領域Ａ＝π・Ｄ２／４
を小さな領域ａ＝π・ｄ２／４で割ると、Ａ：ａ＝
Ｄ２：ｄ２＜１６の結果が得られる。
【０００８】その結果、次のような効果が得られる。
【０００９】（１）霧化された水粒子は円錐形には広が
らず、周囲空気によって抑制され、これによりスピード
エネルギを失う。しかしながらこれらの水粒子は集束さ
れて、整流通路内部の噴流中に戻される。この整流通路
では、部分真空が形成されることにより僅かなエネルギ
しか失われず、霧化エネルギの大部分が回復し、小さめ
の水滴が高い衝撃の大きめの水滴を形成するために再結
合されるので、より大きなフライト距離(flightdistanc
e)とより高い衝撃とが組み合わされる。
【００１０】（２）ノズル通路の出口における強い乱流
は、ある程度の側方運動を達成するような小さな水滴が
再結合されることにより著しく減じられるので、フライ
ト通路の直線化が行われ、やはりフライト距離および衝
撃が増大する。
【００１１】（３）蓄えられた大きめの水滴は整流通路
を去る時に、それらの表面積が小さいことに基づき、小
さめの水滴に比べて噴流内にさほど空気を吸い込まない
ので、フライト距離および衝撃がさらに増大される。
【００１２】（４）整流通路内部の噴流によって形成さ
れた部分真空は、噴流が整流通路を去るときに周囲空気
によって圧縮されるので、次いでフライト距離および衝
撃が増大する。それというのはさらに集中した噴流は周
囲空気によって過度に抑制されることはないからであ
る。つまり、コンベンショナルな噴流がそのコンベンシ
ョナルなノズルを去るときに破裂しやすいのに対して、
本発明による噴流は集中したフライト通路内で密に保た
れ、一層集中したペンシル作用と一層高い衝撃と一層長
い噴射距離とが得られる。
【００１３】本発明の別の構成では、前述の噴流の衝撃
および／または噴射距離を調整可能にするために、ノズ
ル通路の直ぐ後ろの（入口側の）流れの一部が、整流通
路内部の部分的に発達した噴流中に導かれる。これによ
り、ノズル通路から広がった流体が新鮮な高圧流体と混
合し、より低圧の混合流が整流通路の出口を去る。
【００１４】本発明のさらに別の構成では、（無限に可
変の）ペンシル形噴流を無限に変化させて、所定の角度
を成して延びるファン噴流を形成するために、整流通路
５８の出口の直ぐ後ろに噴流圧搾装置が配置されてい
る。これにより最初は円筒形の噴流があとで圧縮されて
フラットな噴流を形成することができる。
【００１５】本発明のさらに別の構成では、広い領域に
及ぶために、複数の段付き孔が互いに横方向に並んで配
列されているか、１円周または１円錐に沿って配列され
ているか、または、上で述べたような段付き孔の横断面
を形成する環状の同心的な通路が使用される。これに対
して、シャワーヘッドの調整作用が得られるように、内
側の部分と外側の部分とを軸線方向に動かすか、または
これらの部分を旋回させることによってこれらを相対的
に運動させることができる。
【００１６】本発明のさらに別の構成では、原理的には
公知のターボノズルの作用が得られるように、円錐状、
ハイポイド状、または所定の角度を成すファン状の面に
沿ってノズルを迅速に運動させ、ペンシル形噴流の迅速
な運動を利用することにより所定のエリアに及ぶため
に、原理的には公知の駆動エレメントが使用され、本発
明による段付きノズルが可動部分に配置されている。
【００１７】本発明のさらに別の有利な構成では、前述
の機能のうち少なくとも２つの機能を組み合わせるため
に、１つの機能のために働き、次いで別の機能のために
切り換えられるための、原理的には公知の切換バルブが
使用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施の
形態について説明する。
【００１９】図１（ａ）に示した入口側の流れは、ノズ
ル室５５に流入し、最終的にはノズル通路５０に流入す
る。このノズル通路５０では、静圧が高速に変換され
る。この流れがノズル通路５０を去ると、この流れはあ
る程度破裂して、殆どのガソリンスタンドの汎用の圧力
洗浄機に基づき公知の円錐形の噴流を形成する。
【００２０】図１（ｂ）に示した本発明によるノズル
は、ノズル通路５０の出口におけるペンシル形の流れの
破裂を完全に阻止する。このノズルは、水粒子を整流
し、側方の粒子が周囲の空気によって抑制されるのを許
さない。粒子が非乱流状の形状を再結合して形成する時
間を有しているので、最大限の粒子サイズが保証され
る。図１（ｃ）によれば、ペンシル形噴流は最初はやは
り入口６３によって形成されてよい。
【００２１】図２に示した横方向圧搾装置がノズル端部
６５に、例えばスナップリング６４によって組み付けら
れると、本発明によるノズルを去るペンシル形噴流を、
変向プレート２２によって横方向に圧搾することができ
る。したがって、このペンシル形噴流は無限に変形させ
られ、ファン噴流が及ぶ領域が形成される。
【００２２】図３に示した砂吹き機ヘッドもやはりノズ
ル端部６５に例えばスナップリング６４によって組み付
けられている。整流通路５８の出口を去る分解された噴
流は、（最大限の高い速度の比較的大きな落下、側方の
霧化損失の除去、および噴射横断面にわたって平らに広
がる水粒子によって）、砂粒子を極めて高い速度に均一
に加速することをこれまでよりも著しく簡単にする。
【００２３】図４に示した本発明による噴射ヘッドは、
入口側の水５６のバイパスを可能にする。中央の流れは
図１（ｃ）に示したインサート６３のノズル通路５０と
して形成された孔を通過し、次いで整流通路５８に流入
する。バイパススリーブ７７が開いているので、中央の
流れに対して平行に、水は半径方向孔７０と、外側スペ
ース７１と、座着スペース７２と、軸線方向スロット７
４と、半径方向孔７３とを通って中央を通る水と混合す
る。両方の流れが合流して、所望の通り減じられた圧力
および衝撃で整流通路５８を去る。この圧力および衝撃
は、水のどの部分がバイパススリーブ７７によってバイ
パスされるかに関連する。
【００２４】図５（ａ）は、３流系を示している。この
３流系は本発明による中央の流れと、ボールチェックバ
ルブ８２が開いている場合に、孔８０，８３，８４を通
ってバイパスする第２の流れとを有している。さらに第
２のボールバルブ９０が開いている場合には、流れはさ
らに孔８８，９１，９２，９３を通ってバイパスされ
て、環状通路８５に流れる。この環状通路から、合流し
た流体は出口８６に流れる。中央の流れと第１のバイパ
スとが可変の圧力および衝撃を形成するのに対し、第２
のバイパスは、洗剤を無圧で加えるために使用されてよ
い。
【００２５】第１および／または第２のバイパスの開閉
を可能にするボールチェックバルブは、図５（ｂ）に示
したように重力によって操作される。すなわち、ボール
が図示のように位置している場合には、両バイパスは閉
じられている。ヘッドが僅かに旋回すると、一方のボー
ルが離脱して、一方のバイパスを開く。切り換え圧力が
オンになったときに両ボールが落下すると、両バイパス
が開かれる。
【００２６】勿論ボールの代わりに、図６に示したよう
なバイパスバルブが使用されてもよい。このバイパスバ
ルブは回転ノブ９６の回転によりコントロールピストン
を開く。このコントロールピストンは、最初は、孔８
０，室１０３，孔１９５を通って室９５に向かい、最終
的には整流通路５８内に通じるような制御可能なバイパ
スを生ぜしめる。これにより、ペンシル形噴流衝撃を無
限に変化させることができる。図２に示した噴流圧搾装
置が付加されると、調整されたどのようなペンシル形噴
流も無限にファン噴流に変えることができる。従って、
唯１つのヘッドが程度の差こそあれ全ての用途に及ぶこ
とができる。
【００２７】環状通路８５に通じる半径方向の孔は、図
７に示したような中心線に向かって正確に延びている
（上側、右側の孔）か、または、これらの孔は僅かに接
線方向にずらされて（下側、左側の孔）いる。このよう
な孔は、流体を循環させ、かつ半径方向に意図的に渦流
を生ぜしめて、例えば、洗剤、発泡剤、または消火剤の
ために必要な比較的広い衝突領域を形成する。
【００２８】図１（ｂ）および図１（ｂ）に示した本発
明の孔を複式に配置して、図８（ａ）および図８（ｂ）
に示したように、一層強力なファン噴流作用を得るため
に、これらの孔を横方向に配列してもよいことは明らか
である。
【００２９】しかしながら選択的に、これらの孔が図９
（ａ）および図９（ｂ）に示したように１円周または１
円錐に沿って配置されていてもよい。これにより、全く
同一の領域に及びつつ、長い距離にわたる作用を得るこ
とができる。
【００３０】付加的にこれらの作用は、図１０（ａ）お
よび図１０（ｂ）に示したような環状通路または環状通
路部分を形成することにより増大することができる。こ
れによりこれらの作用は、シャワーヘッドの公知の作用
に近づく。
【００３１】勿論本発明においては、本発明の範囲内で
種々の実施例が考えられる。この範囲には、乱流を減じ
るためにノズル入口に設けられる汎用の流れスタビライ
ザも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】入口とノズル孔とを有するコンベンショナルな
ペンシルノズルを示す図（ａ）と、ノズル通路と整流通
路とを備えた本発明によるペンシルノズルを示す図
（ｂ）と、（ｂ）に示したノズルを、交換可能なインサ
ートを備えた状態で示す図（ｃ）である。
【図２】ペンシル形噴流を横方向に圧搾して、無限にフ
ァン噴流に変化させるような圧搾装置を示す図である。
【図３】本発明によるノズルから、整流されたペンシル
状の水を受容するコンベンショナルな砂吹き機を示す図
である。
【図４】ペンシル状の衝撃が無限に変化させられる、本
発明によるペンシルノズルヘッドを示す図である。
【図５】３つの異なる衝撃レベルを形成する本発明によ
るペンシルノズルヘッドを示す図（ａ）と、（ａ）に示
した噴流のうちの１つのための切換バルブを示す図
（ｂ）である。
【図６】回転ボタン式のスロットルバルブによって、高
衝撃のペンシル噴流から低衝撃のペンシル形噴流に無限
に制御可能に切り換える様子を示す図である。
【図７】バイパス流が通路を通るように向けられてい
て、これらの通路が半径方向または接線方向の孔で終わ
っている様子を示す図である。
【図８】本発明によるノズル孔を、複数個を横方向に配
列した状態で示す縦断面図（ａ）と横断面図（ｂ）であ
る。
【図９】本発明によるノズルジオメトリを、周方向に配
置された状態で示す図（ａ）と、空気が霧化部分に及ぶ
本発明のノズルを、周方向に円錐状に配置された状態で
示す図（ｂ）である。
【図１０】本発明によるノズル孔を、環状通路を有する
状態で示す横断面図（ａ）とその縦断面図（ｂ）であ
る。
【符号の説明】
２２ 変向プレート、 ３０，３２，３３ ヘッド、
５０ ノズル通路、５２ ノズル体、 ５５ ノズル
室、 ５６ 入口側の流れ（水）、 ５８ 整流通路、
６３ インサート（入口）、 ６４ スナップリン
グ、 ６５ ノズル端部、 ７０ 半径方向孔、 ７１
外側スペース、 ７２ 座着スペース、７３ 半径方
向孔、 ７４ 軸線方向スロット、 ７７ バイパスス
リーブ、８０，８３，８４ 孔、 ８２ ボールチェッ
クバルブ、 ８５ 環状通路、８６ 出口、 ８８，９
１，９２，９３ 孔、 ９０ ボールバルブ、 ９５
室、 ９６ 回転ノブ、 １０３ 室、 １０４ コン
トロールピストン、１９５ 孔

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力流体の流れを加速するための、ノズ
    ル体（５２）とノズル通路（５０）とを備えた圧力流体
    ノズルにおいて、 圧力流体噴流が、ノズル通路（５０）を去り、該ノズル
    通路（５０）の軸線方向に延びるより大きな整流通路
    （５８）に流入することにより、流体粒子が集束され
    て、集中した噴流が生ぜしめられるようになっているこ
    とを特徴とする、圧力流体ノズル。
  2. 【請求項２】 整流孔領域（５８）と、流れが通過する
    ノズル通路領域（５０）との比が１６よりも小さい、請
    求項１記載の圧力流体ノズル。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つのバイパス流装置が、ノ
    ズル通路（５０）に対して平行なバイパス流を供給する
    ことにより、流体の入口と、整流孔（５８）の入口とが
    接続されている、請求項１または２記載の圧力流体ノズ
    ル。
  4. 【請求項４】 バイパス流が流体バルブによってオン・
    オフ切り換えされるようになっている、請求項３記載の
    圧力流体ノズル。
  5. 【請求項５】 バイパス流が、無限に調整可能な流体バ
    ルブによって無限に制御されるようになっている、請求
    項３記載の圧力流体ノズル。
  6. 【請求項６】 少なくとも１つのバイパスが、流体の入
    口と、整流孔の端部（５８）とを接続している、請求項
    １から５までのいずれか１項記載の圧力流体ノズル。
  7. 【請求項７】 砂吹き機のヘッド(３０，３２，３３)
    が、ノズル出口部分に配置されている、請求項１から６
    までのいずれか１項記載の圧力流体ノズル。
  8. 【請求項８】 圧搾装置が、ノズル出口部分に配置され
    ていて、噴流が無限に圧搾されてフラットな形状が形成
    されるようになっている、請求項１から７までのいずれ
    か１項記載の圧力流体ノズル。
  9. 【請求項９】 流体バルブがノズル体（５２）内に配置
    されている、請求項４または５記載の圧力流体ノズル。
  10. 【請求項１０】 流体バルブがノズル体（５２）の周り
    に配置されている、請求項４または５記載の圧力流体ノ
    ズル。
  11. 【請求項１１】 切換バルブが圧力流を選択的に圧力流
    体ノズル内に流入させるか、または、並列に配置された
    他の噴射装置内に流入させるようになっている、請求項
    １から１０までのいずれか１項記載の圧力流体ノズル。
  12. 【請求項１２】 切換バルブが、ノズル体（５２）の一
    体的に組み込まれた部分である、請求項１１記載の圧力
    流体ノズル。
  13. 【請求項１３】 整流部分（５８）が、ノズル通路（５
    ０）に対して軸線方向に移動可能である、請求項１から
    １２までのいずれか１項記載の圧力流体ノズル。
  14. 【請求項１４】 圧力流体ノズルが、前後運動を生ぜし
    める運動装置に配置されていることにより、噴流が前後
    運動を行い、最終的にファン噴流の形状が形成されるよ
    うになっている、請求項１から１３までのいずれか１項
    記載の圧力流体ノズル。
  15. 【請求項１５】 圧力流体ノズルが、１円錐に沿った循
    環運動を生ぜしめる運動装置に配置されていることによ
    り、最終的に円錐形噴流の形状が形成されるようになっ
    ている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の圧
    力流体ノズル。
  16. 【請求項１６】 整流通路（５８）を備えた複数のノズ
    ル通路（５０）が互いに横方向に配列されている、請求
    項１から１５までのいずれか１項記載の圧力流体ノズ
    ル。
  17. 【請求項１７】 整流通路（５８）を備えた複数のノズ
    ル通路（５０）が、１円周に沿って配列されている、請
    求項記載の１から１６までのいずれか１項記載の圧力流
    体ノズル。
  18. 【請求項１８】 整流通路（５８）を備えた複数のノズ
    ル通路（５０）が、１円錐に沿って配置されている、請
    求項１から１７までのいずれか１項記載の圧力流体ノズ
    ル。
  19. 【請求項１９】 ノズル通路（５０）および／または整
    流通路（５８）が、互いに横方向に接続されている、請
    求項１６から１８までのいずれか１項記載の圧力流体ノ
    ズル。
  20. 【請求項２０】 ノズル通路（５０）および／または整
    流通路（５８）の少なくとも部分的な相互の横方向の接
    続が、フラットな面で平らに形成されている、請求項１
    ９記載の圧力流体ノズル。
JP8302231A 1995-11-13 1996-11-13 圧力流体ノズル Pending JPH1057844A (ja)

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