JPS5830595Y2 - 回転ノズル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は種々の形状の大型、小型構造物に対する洗浄等
を行うための回転ノズル装置に関し、詳しくは構造物の
洗浄や除錆と防錆被膜等を形成させるための酸洗等の操
作に好適な回転ノズル装置に関するものである。

単純な動作をする回転ノズル装置は従来より種々の機器
が提案され、各分野において実用化されているが、形が
種々に異なる構造物や大型、小型の構造物に常に適切に
対応することが困難であった。

即ち、例えば洗浄機において、ノズルから構造物まで゛
の距離が長けれはノズルの噴流の投射距離を大きくした
り、又構造物障壁があれば該障壁毎に洗浄機を配置する
等して洗浄機の台数を増す必要があり、従って噴流量、
噴流速度及び洗浄機のノズルの有効な投射点が画くパタ
ーンとその通過速度等の自由度が少いため、洗浄機配置
、ノズル径、流体の流量、圧力等を対象構造物に応じて
配慮しなければならず、死角を生ずることなく適切な洗
浄を行うことは非常に困難であった。

本考案の目的は、このような困難を解決し、ノズルの噴
流の有効な投射点が画くパターンや噴流量の大小に拘ら
ず噴流の投射面の通過速度の選択の自由度を大きくシ、
大型、小型の構造物や形状の異なる種々の構造物に適切
に且つ効率的に対応できる回転ノズル装置を提供するこ
とにあり、かがる目的を達成する本考案の回転ノズル装
置は、一端部に加圧流体の入口を有する固定筒を設け、
該固定筒の内部通路と通ずる回転筒を上記固定筒の他端
部に固定筒の軸線のまわりに回転自在に結合し、上記回
転筒の内部通路と通ずる斜交回転筒を、上記回転筒の回
転軸線に対し傾斜した軸線のまわりに回転自在に上記回
転筒に結合し、上記斜交回転筒の回転軸線に直交し且つ
偏心した複数の直交軸線上に夫々、上記斜交回転筒の内
部通路と通ずるノズル支持筒を設け、該夫々のノズル支
持筒に所要形状のノズルを着脱自在に且つノズル噴出口
の方向を上記直交軸線を中心に回動調整可能に取付け、
更に固定筒の内部通路に設置されたタービン回転翼と斜
交回転筒との間に歯車装置を介して伝導関係を形成し上
記斜交回転筒が固定筒に対し回転するよう構成したこと
を特徴とするものである。

以下図面に基いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本回転ノズル装置の全体構成を示すものである
。

図示のように、１は固定筒で、一端部に加圧流体の人口
１０を形成すると共に周囲にフランジ２５を有し７てい
る。

該固定筒１の他端には、ベアリングボックス２９、ベア
リング２２ ａを介して、上記固定筒１の中心線をなす
垂直軸線Ｘのまわりに回転できるように、垂直同転筒３
が取付けである。

該垂直回転筒３はギヤボックス５を内蔵すると共に斜交
回転支持部（筒状）４を有している。

該斜交同転支持部４は、その中心線である斜交軸線θと
上記垂直軸線Ｘとのなす角度αがほぼ４５°をなす方向
に分岐しており、Ｌ記斜交回転支持部４の端部には、前
記ギヤボックス５、ベアリング２２１）を介し上記斜交
軸線θのまわりに回転できるように斜交回転筒６が取付
けである。

該斜交回転筒６の端部には、訣回転筒６と 一体構造に
なって図７１ミのように横断面がＴ字ヤの通路を形成す
る複数（不実権例では２）のノて゛Ｉシ支持筒７が、上
記斜交回転筒６に村し直交させ且つ偏心させて設（１′
である。

即ち第５図にも不すように、−「記ノズ゛ル支持筒７．
７の夫々ダ用−１心線をなす直交軸線φか寸゛、記斜交
軸線θ、と直交１． ｆｌ、つ該斜交軸線θと偏心量Ｅ
を・有１−るように込直交軸線φ、φかＨに対向するよ
うに、上記）でル支持筒７は斜交同転筒６と一体に形成
さＪしている。

更に１核各ノて゛ル支持筒７の先端には直線状娑は・泣
び屈曲状のノス゛ル２６が着脱自在に且つその噴出「」
（１７）Ｊｊ向（流体噴出方向）を直交軸線φを中心に
同動調整可能に設けである。

即ち２ノズル支持筒７の先端にはネジ部２４が設けてあ
り、ト、記ノズ゛ル２６に設けたネジ部２７を上記ネジ
部２４に螺合し、ジャムナツト２８で締めつけることに
より、ノて゛ル２６を上記支持筒７に利七回動調整可能
にし、ノズ゛ル２６の噴出［Ｊの方向つまり流体噴出方
向を直交軸線φのまわりに適宜な角度関係を選択保持し
て調整できるようになっている。

更に上述の各節の回転運動力を伝達する伝導系について
述べる（第１図〜第４図参照）。

上記固定筒１の内部には、上記垂直軸線Ｘを中心線とす
る固定内筒２が固設されており、該固定内筒２は、その
一端を上記垂直回転筒３の回転支持部を形成するように
該回転筒３の内部に突出させ、更に該突出端部を上記垂
直回転筒３のギヤボックス５内に位置させてあり、上記
突出端部には平歯車１４（外周遊星歯車で後述のように
回動軸３０に固設されている）と噛み合う固定平歯車１
３が固設されている。

又上記垂直軸線Ｘ上には、固定筒１及び固定内筒２に支
持され一往つタービン回転翼１１（固定筒１内の加圧流
体の流れにより駆動される回転翼）を固設したタービン
軸１２があり、該タービン軸１２の端部は上記垂直回転
筒３のギヤボックス５内に突出してあり、その突出端部
には平歯車１５（後述のように回動軸３０に固設されて
いる）と噛み合う平歯車１６が固設されている。

上記ギヤボックス５の内部には、±、記垂直軸線Ｘに対
し平行にした同動軸３０と、該回動軸３０にχ・１し直
角方向に設けｔ）れな・−″７オーム軸１９とか゛大々
回転自在に取付けてあり、上記回動軸３０には前述した
平歯車１４及び１５とウオームホイール１７とか固設し
てあり、・方上記ｒ”７オーム軸１９には、士、記ウオ
ームホイール１７と噛、み合う適（；υな歯車角ｇをｆ
ｆするｒ’７オーム１８と、ベベルギヤ２０とが固設し
である。

そしてト記斜文回転筒６の端部には、ギヤボックス５内
で上記ベベノシギャ２０と噛み合うベベルギヤ２１か固
設し、である。

、二の様にして斜交回転筒６とタービン回転翼１１は平
歯車１６．１５ｊ４．固定ゞト歯車１３の各−歯車及び
タービン軸１２９回動軸３０の各軸からなる公転歯車装
置と、平歯車１６ｊ５、ウオームホイール１７、「ンオ
ーム１８、ベベルギヤ２０．２１ （７）各南Ｅｖ、ｕ
ヒタービシ軸１２、同動軸３０．１ノオーム軸１９の
各軸からなる自転歯車装置と、Ｌ記自転歯車装笛に内在
するウオームホ・ｆ−ル１７、■”７オーム１８及び同
動軸３０、ウオーム軸１９からなるウオーム歯車装置を
＃ ！−てｈＣ導関係をなしている。

又士、記固定筒１の入［１１０からノズ゛ル２６の噴出
口に到る加圧流体の通路（流路）は次のように形威しで
ある。

即ち加圧流体が、固定筒１の内部通路をタービン回転翼
１１を駆動させるように通り、固定内筒２の内部を通路
開口９，９′を経て通過し垂直回転筒３の内部通路に到
り、更に斜交回転筒支持部４及び斜交回転筒６内の斜交
通路８を経て、ノズル支持筒７，７の夫々の内部通路２
３．２３に分岐しノズル２６先端の噴出口に到るように
、加圧流体の通路は形成しである。

尚この通路中の回転接手部（前記筒と筒との回転自在な
接手部）には、回転時の流体の漏れを防ぐよう適宜のガ
スケットが装着しである。

次に本回転ノズル装置の作動を説明する（第１図、第５
図、第６図参照）。

固定筒１内に加圧流体を送給すると、上述のようにこの
加圧流体の流れによりタービン回転翼１１に回転力が与
えられタービン軸１２を一定方向に回転させる力か′発
生するが、これとは別にノズル２６の噴出口から噴流が
生ずるために該ノズル２６先端を後退させようとする反
力Ｆが生ずる。

該反力Ｆの方向はノズル２６噴出口の中心線をなすノズ
ル軸線Ｎ上においてノズル２６噴出口の方向と逆向きに
働く。

この場合、ノズルが直線状になっていてノズル軸線Ｎが
直交軸線φと一致しているときには斜交回転筒６に偏心
量Ｅと上記反力Ｆの積の回転モーメントを斜交軸線θの
まわりに与える。

一方ノズルが直角エルボ状になっていてノズル軸線Ｎが
斜交軸線θと平行になっているときには、斜交回転筒６
に上述のような回転モーメントを与えない。

又直角エルボ状のノズルのノズル軸線Ｎを斜交軸線θと
直交する面内に向けた時には、偏心量Ｅ１と反力Ｆとの
積の回転モーメントを斜交回転筒６に与える。

又ノズル軸線Ｎを斜交軸線θに対しある角度をなす方向
に向けた時には、偏心量Ｅ１と反力Ｆの斜交軸線θに対
し直交する面内のベクトル成分との積の回転モーメント
を与える。

又ノズルが直角エルボ状でなく傾斜エルボ状になってい
る場合でもノズル軸線Ｎから斜交軸線θまでの距離即ち
偏心量Ｅ２と前述のベクトル成分との積の回転モーメン
トを斜交回転筒６に与えることができる。

このようにノズル２６の形状とそのノズル軸（ノズル軸
線Ｎ）の取付は方向の選択により斜交回転筒６に与える
回転モーメントの大きさと方向が自由に変えられるよう
になっている。

上述の如くノズル２６の反力により生ずる回転モーメン
トによって斜交回転筒６を回転させるが、この回転力は
ベベルギヤ２１を通じてベベルギヤ２０を回転させると
共に、ウオーム１８を回転させて、ウオームホイール１
７が固着されている回動軸３０を回転させる。

この回動軸３０の回転により、該回動軸３０に固着され
且つ固定平歯車１３に噛み合った平歯車１４が回転する
ので、回動軸３０は自転と共にタービン軸１２に対し公
転し、そのためギヤボックス５と一体に形成されている
垂直回転筒３が垂直軸線Ｘのまわりに回転することにな
る。

これは、ノズル２６を（ノズル支持筒７と共に）斜交軸
線θのまわりに自転させながら垂直軸線Ｘのまわりに公
転させることになる。

又上記回動軸３０の回転は、該回動軸３０の平歯車１５
に噛み合う平歯車１６を介してタービン軸１２のタービ
ン回転翼１１を回転させることになる。

一方前述の加圧流体の送給によるタービン回転翼１１の
回転力は、タービン軸１２の平歯車１６を通して平歯車
１５を回転させ前述と同様に回動軸３０を自転と共に公
転させてノズル２６の自転、公転させる力となる他にウ
オームホイール１７を回転させることになる。

従ってこのウオームホイール１７は、回動軸３０に直結
する伝導系のギヤレシオ、ウオーム１８の歯車角ｇと摩
擦角、ウオーム１８のノズル反力による回転方向及び回
転力の差異等の関係（要素）の選択により、ノズル２６
の回転を増速させる力を伝達したり、或はノズル２６の
回転を低下させる力を伝達したりする。

即ち、上記タービン回転翼１１から得られる回転力とノ
ズル２６の反力から得られる回転力とを流量が少ない時
には合せる（合力）ように、或は流量が多い時には上記
二つのいずれか一方の力が他方の力に対しブレーキとな
るように、伝導系の作用でノズルの回転を増速酸は減速
させて必要な回転速度を得る如くなっている。

要するに上述のように必要な回転速度を得る如く、前述
の種々の要素の選択によりノズル２６の回転数か゛自由
に変えられるようになっている。

この場合、図の例の如く伝導系の中に平行な軸線（ター
ビン軸１２、回動軸３０）上に歯車１３，１４，１５．
１６を組合せ配設しておけば、実際に製作した後でも実
験結果等による適宜なギヤレシオの変更が容易に行い得
られる。

加圧流体を供給しノズル２６が前述の如く自転及び公転
をする時のノズル軸線Ｎ上のノズル２６から有効投射半
径だけ離れた有効投射点の画く軌跡は、ノズル２６の形
状、ノズル軸線Ｎの方向により種々の形態となる。

ノス゛ルの有効投射点の画く軌跡は、自転及び公転のた
めほぼ球面上に形成される網目状の線になるが、ここで
は理解を容易にするために、上記網目をなす範囲を投射
面と考え、又複数のノス゛ルのうちの１つのノス゛ルに
ついて説明する。

角度αは４５°とし、ノズル軸線Ｎと直交軸線φを含む
平面が、斜交軸線θと垂直軸線Ｘを含む平面に対し平行
な平面内にある状態において、ノズ゛ル軸線Ｎと直交軸
線φとのなす角度βが変化する場合に得られる投射面の
例を第７図〜第１１図に示す。

第７図は角度βがはは゛直角をなす場合で、はは゛球面
上に「Ｄの狭い球帯面状の投射面が得られる。

ノズル・軸線Ｎを点１）に向ければ帯巾を非常に狭くす
ることができ、投射面に強く集中して投射することがで
きる。

第８図は角度βが９（Ｙ〈β〈１３５°をなす場合で、
半球内に点１）を帯の中心とした球帯面状の投射面が得
ｆ）れる。

第９図は角度βが１３５°をなす場合で゛、はは゛半球
面状の投射面が得られる。

第１０図は角度βか１３５°〈β〈］８０°となす場合
で、球面の直径を含むほぼ球帯面状の投射面が得られる
。

第１１円は角度βが１８０°をなす場合で、帯の中心が
ほぼ球の直径円にある球帯面をなす投射面が得られる。

上記と別の角度についても上述のパターンの何れかで代
表されるので説明を省略する。

更に別のパターンを得ることも可能である。

即ち、第７図〜第１０図において、ノズル軸線Ｎを、直
交軸線φとノズ゛ル軸線Ｎとの交点を中心にして、紙面
に角度を有するように引降し、その角度をγとする（第
６図参照）（ノズル２６をノズル支持筒７に対し回動調
整した状態の場合である）。

この角度γが９０°の場合は、第１１図について説明し
たと同様な投射面が得られ、角度γがＯｏ〈γ〈９０°
の場合は夫々第７図〜第１０図と第１１図の中間のパタ
ーンを示す投射面が得られる。

以上の説明は一つのノズルについてのものであったが、
複数のノズルの夫々について上述の選択及び垂直軸線Ｘ
の傾動又は移動により更に多くのパターンが得られ複雑
な構造物への効率の良い対応が可能となる。

本考案は、以上述べた実施例にのみ限定されず、例えば
、一つのノズル支持筒に二つ以上のノズルを設けたり、
又複数の斜交回転筒を設けたり、あるいは各歯屯装置を
別の歯車の配列による伝導関係にしてもよく、その他本
考案の要旨を逸脱しない範囲において種々変更できるこ
とは勿論である。

以上述べたように、本考案の回転ノズ゛ル装置によれば
、大型、小型構造物に対応するための噴流の流量の変化
及び圧力の変化に対し、ノズル反力による回転力の調整
及び伝導系の適切な選択により所要の洗浄機等の回転速
度即ちノズルの投射点の移動速度が得られ、文種々の形
状の構造物に対応するため噴流の有効な投射点の画くパ
ターンがノズルの形状とその取付方向の選択により非常
に多くの種類が得られる等、操作の自由度が大きい。

更に本考案の回転ノズル装置の固定筒を別の手段で傾斜
させて固定したり、傾動させたり、移動させる等すれば
、種々の構造物に死角を生ずることなく適切に対応させ
ることができ、従って回転ノス゛ル配置が容易になり、
その配置台数を少くすることができ、且つ効率的な洗浄
等ができる。

又本考案の回転ノズル装置によれば洗浄、酸洗等の操作
に好適であるばかりでなく、この特徴を、生かして給温
等スプリンクラ−の利用分野等の種々の操作に利用して
優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の回転ノズ゛ル装置の断面図、第２図は
第１図のＩＩ−ＩＩ断面図、第３円は第１図のＩＩＩ矢
視図祖国４図は第１図のＩＶ矢視祖国第５図は第１図の
一部切断■矢祖国、第６図は第１図のＶＩ矢視祖国第７
図〜第１１図は夫々ノズル噴流の有効投射点が画く軌跡
を示す説明図である。 １・・・・・・固定筒、３・・・・・・垂直回転筒、６
・・・・・・斜交回転筒、７・・・・・・ノズル支持筒
、１１・・・・・・タービン回転翼、１２・・・・・・
タービン軸、１３．１４．１５．１６・・・・・・平歯
車、１７・・・・・・ウオームホイール、３０・・・・
・・回動軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端部に加圧流体の入口を有する固定筒を設け、該固定
   筒の内部通路と通ずる回転筒を上記固定筒の他端部に固
   定筒の軸線のまわりに回転自在に結合し、上記回転筒の
   内部通路と通ずる斜交回転筒を、上記回転筒の回転軸線
   に対し傾斜した軸線のまわりに回転自在に上記回転筒に
   結合し、上記斜交回転筒の回転軸線に直交し且つ偏心し
   た複数の直交軸線上に夫々、上記斜交回転筒の内部通路
   と通ずるノズル支持筒を設け、該夫々のノズル支持筒に
   所要形状のノズルを着脱自在に且つノズル噴出口の方向
   を上記直交軸線を中心に回動調整可能に取付け、更に、
   固定筒の内部通路に設置されたタービン回転翼と斜交回
   転筒との間に、歯車装置を介して伝導関係を形成し上記
   斜交回転筒が固定筒に対し回転するよう構成したことを
   特徴とする回転ノズル装置。