JP2876484B2 - 回転ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は洗浄装置用回転ノズルに関し、さらに詳細に
は、洗浄されるべき面に衝突する際に円を描いて運動す
る鋭い液ビーム発生させるための高圧洗浄装置用回転ノ
ズルに関する。

〔従来の技術〕

欧州特許出願EP−Ａ−0 252 261は、高圧洗浄装置用
の回転ノズルを開示している。このノズルに於いては、
洗浄液がハウジングの中央流入口を通つて供給され、タ
ービンボデイの羽根車へと向かつて外向きにチヤネルを
通り抜け、それにより、中央支承スタツド上に軸方向及
び半径方向に支持されている回転子の回転を引き起こ
す。この加圧洗浄液はタービンボデイの羽根を通過した
のち収集領域へと入り、次いで入口を通つてノズルの中
へと流入し、そののち円錐状をなして回転ノズルから流
出する。ノズルはピン上に設けられており、このピンの
前端は開放パン軸受内に支持され、このピン形ノズルボ
デイの後端は、羽根車により駆動される回転子の偏心駆
動パンの中に支持される。

この公知の回転ノズルは皆、流入した洗浄液が先ず最
初に別個の転向部材を抜けて、中央に支持されている回
転子の羽根車の上へと向かつて外向きに通過するという
欠点を有している。更にこの公知の設計に於いては、回
転する羽根車を軸方向及び半径方向に支持するため、中
央に据え付けられた支承軸を必要とする。そのうえ、ノ
ズルボデイの回転軸と羽根車を据え付けられている回転
子の回転軸とは、互いに他方に対して傾斜しているため
本質的に２つの部分として形成されねばならず、各部分
は別個に支承されることを必要とする。従つて、部品数
の多さと個別支持とのために極めて複雑な設計となる。

さらに、流入口、転向部材、羽根車などの直列配置に
起因して、この公知の回転ノズルは長手方向の寸法が大
きくなる。偏心させるための部材とノズルボデイとの間
の軸受は、歳差運動の制限と重層的回転とに起因して少
なからぬ磨耗を生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的の１つは、簡単な構成を有する回転ノズ
ルを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、コンパクトな構成を有す
る回転ノズルを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、公知の装置に比し改
良された安全な動作を有する回転ノズルを提供すること
である。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、 高圧洗浄装置用として特に適する回転ノズルにして： ハウジング３と、回転子５と、前記回転子５の後部周
囲に設けられた羽根車手段６と、前記回転子５の前端に
配置されたノズル手段７とを含み； 前記ハウジング３が、前記ハウジングの中心軸ａに沿
つて伸長するようにして前記ハウジングの後端に設けら
れている加圧液供給用の中央流入口２を有し、且つ、本
質的に円筒形状の収集領域４を取り囲んでおり； 前記回転子５が、前記中心軸ａに対して傾斜している
長手方向の軸ｃを中心として回転し得るよう、前記ハウ
ジング３の内部に回転可能に支持されており； 前記羽根車手段６が、前記中央流入口２を通つて前記
収集領域４に入る前記加圧液の流入ビーム経路内に配置
された羽根6aを有しており、それにより、前記回転子５
に前記中心軸ａの周りを巡る軌道運動を生じさせ； 前記ノズル手段７の前端が、前記ハウジング３の出口
側に設けられた軸受の一部として形成されている；こと
を特徴とする回転ノズルによつて達成され得る。

羽根車と回転子との回転軸が中心軸に対して傾斜して
いるため、中央流入口又はその入口ノズルの周りを羽根
車が軌道を描いて旋回する。加圧された液が、いつで
も、羽根車の一部分すなわち羽根のうちの少なくとも１
枚に直接的に作用する。従つて、この洗浄用加圧液の向
きを外側へと転向させるための複雑な転向部材を必要と
しない。洗浄液は、この回転ノズルに中央から入つて進
路変更をすることなしに羽根車に作用することが可能で
ある。転向部材の除去は、回転ノズルの全長とコストと
の双方を減少させる。さらに、羽根車を支持し且つノズ
ルを含んでいる回転子は、回転軸が共通であるから一体
に形成され得る。製造と組立てとにかかる費用の削減に
加えて、公知の装置に於いては必要であつた回転子とノ
ズルとの間のローラベアリングの除去によつて、一層の
単純化が達成される。

提示実施例に於けるノズル又はそのノズルチューブは
ノズルボデイ内に回転可能に支持されるので、ノズル出
口は、パン軸受に激しい磨耗をもたらしかねない余計な
回転運動をせずに、その前部パン軸受に於いて歳差運動
（すりこぎ運動）のみを行う。そのうえ、ノズルへの流
入口が羽根車の後方に配置されるので回転ノズルの全長
が減少する。公知の回転ノズルに於いては、転向部材と
羽根車とノズルへの流入口とを流出方向へ向けて直列に
配置することを厳格に守らねばならない。

ノズルボデイ／回転子ユニツトは、余計な支承部又は
突出部を加工することなしに、ハウジング内周面の後部
領域に支持軸受によつて支承されるが好ましい。本発明
の回転ノズルは簡単な軸受を全体として２つ使用するだ
けであるが、それに対し公知の装置は、ラジアル軸受と
軸方向軸受とを必要とする上にそれらの軸受のための支
持板が設けられねばならない。さらに、この回転子の後
部軸受は、回転子が歳差運動すなわちすりこぎ運動をす
ることなく回転運動のみを行うので従来技術に比しはる
かに簡単な構成であり、従つてこの軸受は磨耗が少な
い。

羽根車の羽根は中央入口ノズルの出口の近傍を通るの
で、回転ノズルの全長が短くなるという利点がある。

本発明の回転ノズルに特徴的な長所は、ハウジングの
内周に固定的に取付けられた歯車リングに、回転子上の
歯車が噛み合うようにした配置にある。こうした配置
は、特に歯車リングが歯車に比し何倍もの歯数を有する
場合にノズルの回転に大きな減速比（down−transmissi
on ratio）をもたらす。これにより、洗浄されるべき面
の上に長時間にわたつて洗浄液ビームが作用するので、
特に圧力が高い場合には優れた洗浄効果が得られる。公
知の装置に於いては渦電流ブレーキの原理に基づくいわ
ゆる速度制限器が使用されるが、それは、極めて限られ
た範囲の速度に於いてのみ有効である。それに反し本発
明の提示実施例の回転ノズルは、低圧および高圧の双方
に於いて、予め設定された伝動比（減速比）を保ちつつ
効果的に使用され得る。

本発明の回転ノズルのもう１つの利点は、回転子の回
転軸すなわちノズルボデイの回転軸に対してノズルを傾
斜させ得ることであり、それにより、洗浄液ビームに何
らかの振動様式を導入し得る。回転子の回転軸に対する
ノズルの傾斜を自由に選択し得ることと減速比を選択し
得ることとの組合せによつて、回転子とノズルボデイと
の共通軸に基づく円錐面状イメージからの変形を含む多
様な洗浄ビームイメージ（洗浄液ビームが描く模様）が
実現可能となる。例えば、ハウジングの中心軸とノズル
の噴出軸とのなす角をハウジングの中心軸と回転子の回
転軸とのなす角の２倍とすることにより、直線に近い形
状のビームイメージを実現し得る。このように、組合せ
られた回転運動と軌道運動とが、洗浄ビームの直線運動
へと変換される。このことは、自動車洗浄システムに用
いられる直線形式の洗浄装置用として、またはバー形式
の洗浄機の要素として、極めて有益である。ノズルの傾
斜角及び／又は伝動比（減速比）を変更することによ
り、この直線的ビームイメージから出発して円形ビーム
イメージに至る迄のあらゆる希望通りの楕円形イメージ
を得ることが出来る。中心軸と回転子の回転軸との間に
ノズルの噴出軸を位置付けることによつて、円形ビーム
イメージに他の円形運動が重ね合わせられる。こうした
薔薇飾り状（rosette−type）のビームイメージは自動
車用車輪のリムの洗浄用として特に好適であり、環状リ
ング面が重点的に洗浄される一方、ハブの中央域は殆ど
洗浄作用を受けない。

上記にした略述した本発明の回転ノズルの提示実施例
は、一体に構成された部分品としてその幾つかの要素を
結合することによつて極めて簡単に製造することが出来
る。

入口ノズルから出たビームは直ちに羽根車へと向かう
ように構成されているので、羽根車へと供給される洗浄
液の量を変えることにより回転速度を調節することが出
来る。この調節は、たとえばニードル等の制御要素のね
じ込み量を軸方向に調節することによつてバイパス通路
の開度を調節することにより遂行され得る。こうした回
転速度制御を公知の装置を用いて行なう場合には、例え
ば供給される洗浄液の圧力を調節するような極めて複雑
な制御によつてのみ達成可能である。

〔実施例〕

第１図は、簡単な設計による第１実施例の回転ノズル
１を示している。回転ノズル１には、ハウジング３の内
部に形成された収集領域４に於いて入口ノズル2aの形式
にて終わつている中央流入口２が設けられている。回転
子５は、回転ノズル１の中心軸ａに対して傾斜している
回転軸ｃを中心として回転する。回転子５を取り巻いて
いる羽根車６は、入口ノズル2aを通つて収集領域４に入
るビームによつて羽根6aのうちの少なくも１枚が叩かれ
るようにその直径を定められている。ノズルチユーブ7a
を含んでいるノズル７は、回転ノズル１の前部に設けら
れており、且つ、軸方向支承フランジ18とラジアル軸受
19とによつて支承されているノズルボデイ８の内部に設
けられており、さらに、噴出軸ｂを有している。本実施
例に於いては、ノズル７の噴出軸ｂと回転子５の回転軸
ｃとが一致している。ノズルボデイ８及びその中へ挿入
されているノズル７の前端は、カツプ軸受９の中に設け
られている。この実施例に於いてはノズルボデイ８と回
転子５とが一体に形成されており、ハウジング３の内周
に設けられたもう１つの軸受10の内部に支持されてい
る。液ビームが羽根6aに衝突する結果として軸受10に作
用する軸受反作用力は本質的に外側へ向けて作用するの
で、ハウジング３の内面への回転子５の支持はこれで十
分である。従つてこの支持用軸受10は、第５図に参照番
号10′にて示されているような、ハウジング３の内部に
取付けられる固定リング軸受10′として設計されてよ
い。

入口ノズル2aを通つて収集領域４に入る洗浄液が羽根
車６に衝突する結果、回転子５とノズルボデイ８とが軸
ｃを中心として回転させられ、さらに、中心軸ａの周り
に円錐を描くようにして羽根車６が旋回させられる。羽
根車６を離れた洗浄液は、収集領域４から後部流入口15
を経由してノズル７へと入り、円錐状の包絡面を有する
洗浄液ビームとして噴出する。軸受10は入口ノズル2aに
当接する内側の支承点を有しており、また一方、軸受10
の外側は収集領域４の内周面によつて支持されているの
で、供給圧力が途絶えた場合でも回転子５はその位置に
とどまる。このような比較的ゆるい軸受装置の場合に
は、ボールベアリング10の代わりに、第２、第３、第
５、第６図に示されているような支承面16に当接してい
る回転子５の単なる後方伸長部（第２図参照）が用いら
れても十分に機能を果たす。

第２図には、改良された設計の回転ノズル１が示され
ており、第１図と同じ参照番号が使用されている。補助
的な保護スリーブ3aによつてハウジング３が囲まれてい
る点が第１図とは異なる。ハウジング３にはさらに、ノ
ズルボデイ8/回転子５ユニツトの歯車11と噛み合う内周
歯車リング12が設けられている。歯車リング12と歯車11
との噛合いが回転子５の外側を支持するので、軸受10
（第１図参照）は取除かれてよい。羽根車６によつて引
き起こされる回転子５の回転により歯車11が内周歯車リ
ング12に沿つて転がされ、その結果、ノズル７から噴出
する洗浄液ビームに一定の旋回運動もしくはスイング運
動が与えられる。歯車の歯数を選択することにより、旋
回する洗浄液ビームの旋回速度を特定の用途に合わせて
自由に設定することが出来る。

第２図から明らかなように、ノズルボデイ８が軸方向
支承フランジ18にて支持されているので、羽根車６への
負荷により生ずる軸方向の力がノズルチユーブ7aを経て
スイング軸受９へと伝動される。第１図の実施例とは異
なり、第２図の実施例のノズルチユーブ7aには別個のノ
ズルヘツド７が設けられている。このノズルヘツド７
は、磨耗を減らすために例えばセラミツク材料にて形成
されるのが好ましく、一方、ラジアル軸受19の内側スタ
ツドを形成しているノズルチユーブ7aは金属で作られる
のが好ましい。このラジアル軸受19により支持されるノ
ズルボデイ８は、歯車11、回転子５、及び羽根車６と一
体のダイカスト部品として作られるのが好ましい。組立
て及び保全の便宜のためにラジアル軸受19は比較的大き
なゆるみを有しており、ノズルボデイ８の外へとノズル
チユーブ7aを軸方向に抜き出すことにより容易に分離し
得る。

この実施例の回転子５には、良く知られたユニフオー
マー20が設けられている。さらに、回転子５の後端面に
は、回転ノズル１の非作動時に回転子５がスイング軸受
９の外へと出ない程度の小さな軸方向ゆるみ17が設けら
れている。

第３図に示されている第３実施例は、ノズル７の噴出
軸ｂが回転子５の中央回転軸ｃと一致しない点を除き第
２図の実施例と同様である。この噴出軸ｂは更に外側へ
と傾斜させられている。このことは、回転運動に加え
て、洗浄液ビームに振動的直線運動をもたらす。ノズル
７は、ラジアル軸受19によつてノズルボデイ８の内部に
支持されており、且つ、このケースではノズルボデイ８
の前端に近付けて設けられた流入口15を有している。第
１図及び第２図の実施例の改良として、中央流入口２に
ノズルニードル2bが設けられている。このノズルニード
ル2bは、流入口２の中へのねじ込み量の多少を調節され
得る。ノズルニードル2bを回して第３図の右方へとニー
ドル2bを移動させれば、第３図に示されているように円
錐形の環状間隙13が生じ、洗浄液は、羽根車６に作用す
ることなくバイパス孔14を経由して収集領域４へと入る
ことが可能となる。洗浄液量のこの流量制御は、回転子
５の回転速度を希望通りに選択することを可能にする。

第４図には、回転子５とノズルボデイ８との時計方向
への旋回が概略的に示されている。ノズルボデイ８は第
３図の断面Ａに於いて切断されているが、歯車11と歯車
リング12とは断面Ｂにて切断されて示されている。第４
図のポジシヨン（１）は、第３図に於けるノズルボデイ
８の位置に相当する。第３図に於いてはノズルボデイ８
が先下がりに傾斜しているため、流入口15は楕円に見え
る。ポジシヨン（２）は90°だけ回転した後のノズルボ
デイ８を示しており、流入口15は、参照番号15″にて指
示されているその中央位置にある。参照番号15′は、ポ
ジシヨン（１）および第３図に於ける流入口15の位置を
示している。ポジシヨン（３）は180°回転した後のノ
ズルボデイ８の状態を示しており、流入口15の位置は参
照番号15にて指示されている。ポジシヨン（４）は27
0°回転した後のノズルボデイ８の状態に相当し、流入
口15はポジシヨン（２）と同様に中央位置にある。第４
図の（２）には流入口15の運動が破線にて示されてい
る。第４図（２）から明らかなように流入口15は、15′
から15″を経て15へと至りまた再びポジシヨン（１）
へと戻る遷移期間中、垂直な経路に沿つて移動する。一
様な回転運動から得られるこの直線運動が第4a図に示さ
れており、こうした運動は或る種の洗浄には極めて効果
的である。

回転軸ｃの傾斜角に比し２倍の傾斜角をノズル７が有
しているこの実施例から推測され得るように、軸ｂの傾
斜角を大きくすることによつて、第４図の直線的ビーム
イメージの代わりに楕円のビームイメージ（第4a図の破
線を参照）が作られ得る。噴出軸ｂの傾斜角を第３図に
示されている構成よりも小さくすれば同様に楕円のビー
ムイメージを得られるけれども、それは中心領域の本質
的脱落を伴う。ビームイメージを更に変更するために噴
出軸ｂは回転軸ｃと中心軸ａとの間に配置されてもよ
く、その結果、インボリユートに沿う転がり運動と同様
の、円の内側に内部旋回を伴なう環状ビームイメージ
（第4b図参照）となる。

１回転する間の内部旋回数は、「歯車リング12の歯
数」対「歯車11の歯数」の減速比によつて決定されるも
のであり、広い範囲から選択されてよい。第4b図に示さ
れているように、4:1の減速比は、４枚の「花びら」を
有する花のようなビームイメージをもたらす。このよう
な形状はとりわけ車輪の洗浄用として好適である。

従つて本発明の回転ノズルは、異なる噴出軸を有する
ノズルへの交換またはノズルボデイの調節により、特定
の洗浄目的に最も適した様々なビームイメージを作り出
すことを可能にする。

第５図及び第６図は、第１図の実施例の変形として
の、簡単な構成を有する回転ノズル１の他の実施例を示
している。これらの実施例に於いては、ノズルチユーブ
7aは、例えば圧入またはダイカストによる埋め込みによ
つて回転子５の中へ固定的に配置されている。

第５図には、流入側軸受10に代わり得るものとして既
に述べられた軸受10′が明確に図示されている。軸受1
0′は、羽根車６とノズル７との間に配置されており、
且つ、回転子５の外面を支承しているハウジング３の円
錐状内面によつて形成されている。回転子５は、円形の
経路に沿つて転がる。軸受10′の接触面は羽根車６から
ノズル７の付近にまで及んでおり、外側方向への大きな
支承面を形成している。回転子５はさらに、入口ノズル
2aの前端部外周の周りに形成されている円錐状支承面16
によつて、中心軸ａに対して支承されている。このよう
にして、回転子５はこれらの軸受10′と支承面16との間
に回転可能なようにして支持される。

第６図の実施例に於いては、支承面16が軸受リング10
と向い合わせに配置されている。第１図の軸受10とは異
なり、この軸受リング10は、ハウジング３の後端部に設
けられた雌ねじの中へねじ込まれ得るねじ要素3bによつ
てハウジング３の中へと挿入される。もし必要ならば、
この軸受リング10は簡単に交換し得る。この軸受リング
10は、回転子５の後端突出部の転がり運動を支承するに
特に適した材料にて形成されるのが好ましく、また、前
記突出部には流入口15が設けられる。一例として、軸受
リング10は鋼または高品質合成材料にて作られてよく、
一方、ハウジング３は低品質の合成材料にて作られてよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は簡単な構成を有する本発明の回転ノズルの長手
方向断面図、第２図は、回転の減速を使用する本発明の
第２実施例の回転ノズルの、第１図と同様の断面図、第
３図は、付加的傾斜を有するノズルを使用する本発明の
第３実施例の回転ノズルの、第１図と同様の断面図、第
４図（１）〜（４）は、第３図の回転ノズルの、異なる
４つの位置に於ける横断面図、第５図及び第６図は、第
１図の実施例の変形に相当する回転ノズルの２つの実施
例、第７図及び第８図は、洗浄液ビームによつて洗浄面
上に描かれるビームイメージの概略図である。 １……回転ノズル、２……中央流入口、2a……入口ノズ
ル、2b……ノズルニードル、３……ハウジング、3a……
保護スリーブ、3b……ねじ要素、４……収集領域、５…
…回転子、６……羽根車、6a……羽根、７……ノズル、
7a……ノズルチユーブ、８……ノズルボデイ、９……カ
ツプ軸受（スイング軸受）、10……軸受、10′……固定
リング軸受、11……歯車、12……内周歯車リング、13…
…円錐形の環状間隙、14……バイパス孔、15……回転子
後部の流入口、15′……ポジシヨン（１）に於ける後部
流入口15の位置、15″……ノズルボデイがポジシヨン
（１）から90°回転した後の後部流入口15の位置、15
……ノズルボデイがポジシヨン（１）から180°回転し
た後の後部流入口15の位置、16……支承面、17……軸方
向ゆるみ、18……軸方向支承フランジ、19……ラジアル
軸受、20……ユニフオーマー、ａ……中心軸、ｂ……噴
出軸、ｃ……回転軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−20055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−257865（ＪＰ，Ａ) 欧州公開216034（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05B 3/00 - 3/18 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧洗浄装置用として特に適する回転ノズ
   ルにして： ハウジング（３）と、 回転子（５）と、 前記回転子（５）の後部周囲に設けられた羽根車手段
   （６）と、 前記回転子（５）の前端に配置されたノズル手段（７）
   と、 を含み；且つ、 前記ハウジング（３）が、前記ハウジングの中心軸
   （ａ）に沿って伸長するようにして前記ハウジングの後
   端に設けられている加圧液供給用の中央流入口（２）を
   有し、且つ、本質的に円筒形状の収集領域（４）を取り
   囲んでおり、 前記回転子（５）が、前記中心軸（ａ）に対して傾斜し
   ている長手方向の軸（ｃ）を中心として回転し得るよ
   う、前記ハウジング（３）の内部に回転可能に支持され
   ており、 前記羽根車手段（６）が、前記中央流入口（２）を通つ
   て前記収集領域（４）に入る前記加圧液の流入ビーム経
   路内に配置された羽根（6a）を有しており、それによ
   り、前記回転子（５）に前記中心軸（ａ）の周りを巡る
   軌道運動を生じさせ、 前記ノズル手段（７）の前端が、前記ハウジング（３）
   の出口側に設けられた軸受の一部として形成され、 前記羽根車手段（６）及び前記回転子（５）が一体に形
   成され得る、 ことを特徴とする回転ノズル。