JPS585710B2 - ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 加圧流体を放出し且つこの流体を第２の流体と混合する
ことにより前記加圧流体の流れを増幅するためのノズル
はよく知られている。

少なくとも１つのこのようなノズルには、ノーズピース
が設けられており、このノーズピースは、高速の第１空
気流をノーズピースのテーパ状外表面上に配向するため
のものであり、このような第１空気流は次に多量の周囲
の空気（第２空気）を捕捉して第１空気流よりも何倍も
の大きさである全体流を形成する。

第１空気流はノズルの径大端部に隣接する細いスロット
から放射状に放出され、この高速流は次にコアンダ（Ｃ
ｏａｎｄａ）効果として一般に知られている付着現象に
よりノズルのテーパ状輪郭部に沿うべく方向を変える。

コアンダ現象に関してはコアンダの米国特許第２０５２
８６９号に記載されている。

コアンダ効果を用いた他の流体流装置は米国特許第３８
０６０３９号、第３７９５３６７号及び第３７４３１８
６号に開示されている。

但し上記の外側流ノズルとは異なり、上記特許の装置は
いずれも加圧空気を軸方向の内部流路の内側へ放出する
。

コアンダ型のノズルの欠点の１つは、高圧流の流体流配
向壁面に対する付着効果は圧力に依存し、もし圧力が瞬
間的に最大レベルを超えると、外側流ノズルから放出さ
れる空気が前記壁面から「オフ」に切換えられ、ノズル
から放射状外側へ噴射される。

従って、もし圧力が付着限界を超えているならば、工業
的空気ラインの圧力が変動するとノズルの作動が停止さ
れ、この作動停止はノズルへ送られる空気が供給停止さ
れて通常のより低い圧力で回復されるか又は通常の圧力
以下に低下されて空気流が再びノズル表面に付着する時
迄、続く。

いずれの場合にも、コアンダノズルの作動を回復するた
めの修正処理は不便且つ時間がかかる仕事であり、従っ
て経費が高い。

コアンダ効果を利用する代りに、圧縮空気をテーパ状ノ
ーズピースの周囲の細流として且つ前記ノーズピースの
軸と平行な方向に放出すべく構成されているタイプのノ
ズルが知られている。

放出された第１の空気のメータリングはテーパ状ノーズ
ピースの外径とノーズピースが嵌入している本体の内径
との間で行なわれる。

このようなノズルはほとんど調整自在には構成されてお
らず容易に、故障する。

何故ならば、本体の周囲のスカート部の僅かな変形（ノ
ズルが何かにぶつかるか又は落下した場合に起りがちの
もの）でさえも、環状メータリングオリフイスの寸法形
状を変えるからである。

従って、本発明の目的は、コアンダ型であるなしにかか
わらず、従来の構造の前記欠点を有していない、改良さ
れた流体流増幅ノズルを提供することである。

このような目的は、ノズルの軸に垂直な平面内に伸延し
ており、且つ軸方向に伸延する配流通路と連通している
内側流増幅ノズルを提供することにより少なくとも部分
的に達成され、前記配流通路は比較的大きく、均一横断
面積を有し且つメータリング作用を行なわない。

本発明の他の目的は、コアンダ型ノズルとは異なり、ラ
イン内の圧力の急激な変動によって作動停止しないと考
えられるノズルを提供することである。

本発明の更に他の目的は、比較的単純で且つ耐性のある
構造を有しており、従来のノズル構造よりも詰まり難く
、容易に調整し得、クリーニングや修理が必要な場合は
容易に分解し得且つクリーニングや組立なおしの終了後
は、流れの設定を回復すべく簡便且つ正確に調整され得
るノズルを提供することである。

要約すると、本発明ノズルは後部本体部と前方に伸延す
るノープ部とから成る。

本体部は、首部、この首部から内側に離隔されている円
筒状スリーブ部と、首部とスリーブ部との間に伸延する
環状横壁部とから成り、これらの３つの部分は共に前方
に面した環状凹部を形成している。

ノーズ部は首部に螺着されており且つ前記前方に面した
凹部内に受容される後方突出カラーを有している。

カラーはスリーブ部の外面から外側へ離隔されており、
ほぼ均一な横断面積を有する環状の配流通路を形成して
いる。

カラーの後面は本体部の横壁部に関して可動であって、
その結果、螺着されたノーズ部が本体部で一方向又はそ
の逆方向に回転するにつれて、ノズルから放出される第
１流体を調節する選択的可変メータリング通路を限定す
る。

従って、ノズルを出た空気は先ず放射状に伸延するメー
タリング通路を通り、次いで環状の配流通路を通る。

配流通路の横断面積とメータリング通路の最大有効面積
との比は一般的に約１：１〜２：１の範囲にあり、好ま
しくはこれよりも狭い約１：１〜１２：１の範囲である
。

このような比によって、ノズルの作動中に、第１空気の
メータリングがメータリング通路内で起り、且つ配流通
路は空気流の速度を知覚し得る程低下させることなくこ
の空気流の方向を有効に調節すべく作動する。

メータリング通路の寸法は、螺合された本体部とノーズ
部との一方を他方に対して回転させることにより選択的
に調節される。

作動調整の範囲は本体部とノーズ部とのそれぞれに設け
たマーキングにより判明し、好ましくは一方にマイクロ
メータスケールを設け他方に指示（インデックス）マー
キングを設ける。

このスケールは閉鎖位置（この位置において所望ならば
完全に閉鎖される）から完全な開放位置（この位置にお
いてメータリング通路は最大有効作動面積を有する）に
わたる有効調整位置の全範囲を含む。

ノズルの部分を選択された作動位置で固定するために止
ねじから成る施錠手段を設けてもよい。

本発明の他の特徴、目的及び利点は添付図面を参照して
下記の説明より明らかとなろう。

符号１０は全体として、後方本体部１１と前方ノーズ部
１２とを有するノズルを示す。

本体部１１は管状であり且つ圧縮空気又は他の何らかの
加圧された第１流体を移送するための軸方向通路１３と
少なくとも１個の横方向通路１４とを形成している。

図の如く、本体部の後部１５はホース即ち圧力ラインに
取付けるために雄ねじに形成してもよい。

本体部の中間部１６は、適当なレンチ即ちノズルの供給
ホースへの取付及び供給ホースからの離脱を容易にする
ための道具と係合する平坦な外表面を有していてもよい
。

本体部１１は又前方に突出する首部１７と、この首部か
ら外側に離隔された円筒状スリーブ部１３と、首部スリ
ーブ部との間に伸延している環状横壁部１９とから成る
。

第２図に最も明確に示されている如く、首部１７の外面
とスリーブ部１８の内面とは壁部１９と結合して前方に
面する環状四部２０を形成している。

ノーズ部１２は円筒状カラ一部２１と円錐台形の前方に
テーパ状になった前部２２とを有する。

図の具体例において、段階的軸方向孔がノーズ部を貫通
して伸延している。

前記孔の中間部は符号２３でねじになっており本体部の
雄ねじに形成された首部１７と係合している。

孔の径大後端部の直径は首部１７の直径よりも実質的に
大であり、通路１４及び１３と連通する環状分流チャン
バ２５が形成されている。

孔の径小前端部２６はねじ２７を螺合状態で受容してお
り、このねじ２７は、適当なレンチ（例えば開口部２８
内に挿入された六角レンチ）により調整されて首部１７
と強制的係合状態となりノーズ部を本体部１１に関して
選択された調整位置に固定する。

各部分が図の如く組立てられると、カラー２１の環状後
部表面は本体部の横壁１９から離隔されてその間にメー
タリング通路３０が形成される。

ノーズ部１２を本体部１１のねじ付首部上で一方向又は
逆方向に回転させることにより、メータリング通路の付
法を変更し得ることは明らかである。

第３図は典型的な調整位置を示しており、対向する平坦
な横面１９と２９との間の間隔は、メータリング通路の
有効面積（πＤＸに等しい。

但し、Ｄは円筒状カラー２１の内径２１ａである。

）が軸方向に伸延する配流通路３１の横断面よりも実質
的に小さくなるような値である。

他方、第４図は面１９と２９との間の作動間隔が最大値
Ｘ′である第２調整位置を示しており、即ち、メータリ
ング通路は最大作動流面積を提供すべく調節された状態
である。

スリーブ部１８の内面１８ａとカラー２１の外面２１ｂ
との間のラジアル方向の距離は一定に維持されており、
従って円筒状配流通路３１の横断面積はノーズ部と本体
部との調整位置に関係なく変化しないことは明らかであ
ろう。

細長い配流通路３１の横断面積は、メータリング通路３
０の最大有効作動面積（即ちπＤＸ′）よりも小でなく
且つこのようなメータリング通路の最大有効作動面積の
２倍を超えてはならない。

換言すれば、配流通路３１の面積とメータリング通路の
最大有効作動面積との比は、１：１〜２：１の範囲内で
あるべきであり、好ましくは１：１〜１．２：１の範囲
である。

この比が２よりも大であれば、通路３１は第１空気流を
方向転換する効力を失ない、更にこの空気の流速をかな
り低下させる。

一方比が１よりも小であれば、メータリング通路３０に
よるメータリング作用はもはや効果的に達成されずに通
路３１に引渡される。

スケール３２と指示マーク３３とから成る適当なマーキ
ングがカラー２１とスリーブ部１８との露出表面に対し
適用される。

スリーブには指示マーク３３が設けられており且つカラ
ーにはスケール３２が設けられた状態が図示されている
が、それぞれの部分上にはマークを逆に設けてもよいこ
とは理解されるであろう。

スケールには目盛３４と数字３５とが設けられており、
これらはそれぞれの部分の作動位置の全範囲を示す。

数字３５は従ってノーズ部がその作動位置の全範囲にわ
たって調整された場合の距離Ｘの全範囲を示し、この場
合距離「Ｏ」はある作動位置を示すが、これはノズルが
有効に作動して第１流体流をブロツクするためである。

数字１５で距離Ｘが０．０１５インチであることを示し
てもよく、そうすれば各目盛線間の距離は、距離Ｘにお
ける０．００１インチずつの増加を示す。

従って、メータリング通路の大きさの調整における高精
度が達成されることは明らかであろう。

ノズルの作動において、通路１３に入った第１空気は、
分流チャンバ２５内に流入した後、メータリング通路３
０が完全に閉鎖されていない場合一には、メータリング
通路を介してラジアル方向外側に及び配流通路３１を介
して前方に流れる。

前方に放出された第１空気は第２図の実線矢印により示
される。

このような第４空気は高速度でノズルから逃げ、ノズル
を包囲している多量の第２空気を捕捉してこのような第
２空気を第２図に破線矢印３７で示した如く前方へ引張
る。

従ってノズルからの空気の流れが増幅され、全体流を生
じるが、この全体流は第１流体流の２５倍かそれ以上の
量であってよい。

ノズルがいったん一定用途のために適当な設定に調整さ
れると、六角ねじ２７は首部１７に対し固定されてノー
ズ部と本体部とを互いに固定する。

ノズルの更設定即ち更調整が必要な場合には常に、又は
クリーニング又は修理が必要となった場合は常に、単に
ねじ２７をゆるめてノーズ部と本体部１１との螺合を解
くことにより部分は互いに分解されることが明らかであ
ろう。

第１図ないし第４図に示したノズルでは、第１次及び第
２次空気の混合はノーズ部１２の外側で起こるものであ
って、本発明は以下に述べるごとく、その場合はノーズ
部１２の内側で起こるが、第１図ないし第４図の構成と
同様の構成は符号にダッシュを付してある。

ノズル１０と同様、ノズル１０′は後方本体部１１′と
前方のノーズ部１２′とを具備する。

本体部１１′は軸方向前方に突設された首部１７′と、
この首部１７′から半径方向に離隔された円筒状スリー
ブ部１８′と、首部とスリーブ部との間に伸延する環状
の横壁部１９′とを有する。

前記したように、首部とスリーブ部との面は横壁部と結
合して前方に面する環状凹部２０′を形成している。

ノーズ部１２′はおねじ２３′を有し、第６図に最も明
確に示される如く、本体部１１′の首部１７′に設けた
めねじに螺着されている。

全長にわたって均一な断面きなっている孔４０は本体部
１１′にある通路４１と軸方向に一直線状となっている
。

各部品が図示のように組み立てられると、ノーズ部の後
方に突出している円筒状カラー２１′は本体部の環状凹
部２０′内に位置し、横壁部１９′から離隔したカラー
の環状後端面は横壁部１９′との間にメータリング通路
３０′を形成する。

メータリング通路の大きさは、本体部に対してノーズ部
を一方向へあるいは他方向へ回転することによって変更
できる。

第７図は、メータリング通路３０′の有効断面積（πＤ
Ｘに等しい。

ここでＤは円筒状カラー２１′の内径に等しい）が軸方
向に伸延する配流通路３１′の横断面積よりも実質的に
小さいように、対向する横壁部１９′の面と後端面２９
′との間の間隔Ｘを調整した代表的な状態を示している
。

環状の配流通路３１′の横断面積はメータリング通路３
０′の最大有効面積よりも小さくなってはならず、また
最大有効面積の２倍を越えてはならない。

したがって、前記のごとく、配流通路の横断面積とメー
タリング通路の最大有効面積との比は一般には約１：１
〜２：１の範囲にあるべきであり、好ましくは１：１〜
１．２：１という狭い範囲にあるべきである。

前記のように特定した範囲内に各部品の位置を調整して
も、カラー２１′の内側円筒面とスリーブ部１８′の外
側円筒面との間の距離Ｚは一定に保持されることは明ら
かである。

スケール３２′と指示マーク３３′とから成る適当なマ
ーキングが、第５図に示すように、本体部１１′とノー
ズ部１２′との露出表面に適用されている。

スケール３２′は目盛マーク３４′と数字３５とからな
り、これらは部品の操作位置の全範囲を示している。

前記のごとく、各目盛線間の距離は間隔Ｘにおける０．
００１インチずつの増加あるいは減少を示す。

本発明ノズルの操作に当たって、圧力下の第１次空気は
入口４２を通って半径方向の内方向へ流れて分流チャン
バ２５′に入る。

第１次空気はその後、メータリング通路３０′を通って
半径方向内方向へ流動し、配流通路３１′から後方へ流
れる。

第１次空気の流れの方向は第７図に実線の矢印で示して
ある。

配流通路３１′を離れると、本体部の入口４１からノー
ズ部の孔４０に入っている大容量の第２次空気を第１次
空気は随伴する。

第７図で破線の矢印で示した第２次空気は、急速に流動
する第１次空気により孔４０を通って選ばれ、急速に流
動する増幅された空気流として開口端から排出される。

排出空気の発散を最小にするには、ノーズ部１２′の孔
４０は図示のように真直ぐ（つまり円筒状）とする。

しかしながら、指向性よりも増幅性とかその他の効果を
望む場合、孔４０は前方向かつ外方向へテーパ状とする
こさもできる。

ノズルの調整をし易くするために、ノーズ部１２′は外
部にローレツト目を施した径大部４３を設けている。

さらに、ノーズ部の外側面に沿う空気の漏れを防止する
ために、本体部１１′の首部１７′の内側面がシール状
態で摺接する弾性シールリング４４をノーズ部に設けた
適当な環状溝に装着してある。

前記説明においては、本発明の具体例をかなり詳細に開
示したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく
、これらの詳部を変更し得ることは、当業者により理解
されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はノズルの斜視図、第２図は第１図のノズルの縦
断面図、第３図は１作動状態におけるノズルの断面を示
す部分縦断面図、第４図は第３図と類似しているが第２
作動状態におけるノズルを示す部分断面図、第５図は本
発明ノズルの斜視図、第６図は第５図のノズルの縦断面
図、第７図は作動状態におけるノズルの断面を示す部分
断面図である。 １０，１０′・・・ノズル、１１，１１′・・・本体部
、１２，１２′・・・ノーズ部、１３・・・軸方向通路
、１４・・・横方向通路、１７，１７′・・・首部、１
８，１８′・・・スリーブ部、１９，１９′・・・壁部
、２０・・・凹部、３０，３０′・・・メータリング通
路、３１，３１′・・・配流通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 後方本体部と前方向に伸延するノーズ部とから成り
   、前記本体部は、首部と、前記首部より内側に離隔して
   配置された円筒状スリーブ部と、前記首部と前記スリー
   ブ部との間に伸延する環状横壁部とから成り、前記首部
   と前記スリーブ部と前記壁部とは共に前方に面する環状
   凹部を形成しており、前記ノーズ部は前記首部に調整自
   在に螺着されており且つ前記前方に面する凹部内に受容
   される後方突出円筒状カラーを有しており、前記カラー
   は前記首部から内側に離隔して配置されて前記首部との
   間に環状分流チャンバを限定しており且つ前記スリーブ
   部の外面から外側に離隔して配置されて環状の前方に伸
   延する配流通路を形成しており、前記本体部により圧力
   下の第１流体を前記分流チャンバ内に送る通路手段が設
   けられており、前記カラーは前記本体部の前記横壁部に
   関して可動である後方に面した環状面を有しており、前
   記首部に螺着されたノーズ部の前記首部に対する位置が
   変化するにつれて前記ノズルから放出される第１流体の
   流れを変えるための選択的に可変のメータリング通路が
   形成されていることを特徴とする流体を配向し且つ流れ
   を増幅するノズル。 ２ 横壁部がノズルの長手軸に対し垂直な平面に沿って
   伸延していることを特徴さする特許請求の範囲第１項に
   記載のノズル。 ３ カラーの後方に面する環状面がノズルの長手軸に垂
   直な平面に沿って伸延していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のノズル。 ４ 配流通路の横断面積の、メータリング通路の最大有
   効面積に対する比は約１：１〜２：１の範囲にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のノズル。 ５ 配流通路はその全長にわたって実質的に均一な横断
   面を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のノズル。 ６ 本体部とノーズ部との一方に一連の円周状に離隔さ
   れたマーキングを設け、他方に前記ノーズ部が選択的調
   整位置に移動するにつれて前記マーキングのそれぞれと
   一直線となる指示マークが設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のノズル。