JPH0975786A - Pressure spray nozzle and spraying method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To spray even a viscous fluid with a small capacity coefficient and a wide spray angle by specifying the diameter of the inlet of a volute chamber and that of a spray and further forming a tapered part at the upper part of a spray port. SOLUTION: When the inner diameter of the volute chamber 4 of a pressurized nozzle is shown by di, the diameter of the inlet of the chamber 4 by do and the diameter of a spray body by de, (di-2do)/de is controlled to 0-2, preferably to 0-1.5 and more preferably to 0.5-1.0. If the value is beyond the range, the capacity coefficient is increased and the spray angle is narrowed when a viscous fluid is sprayed, and the sprayed fluid is hardly atomized. The upper part of an ejection port 5 is tapered toward the outside from the bottom face of the chamber 4, and the angle of the tapered part 6 to the bottom face is controlled at 20-70 deg., preferably at 30-60 deg., to retard the wear.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力噴霧ノズル及
び噴霧方法に関し、特に高粘性流体の噴霧に好適で、摩
耗しにくいノズル及び噴霧方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure spraying nozzle and a spraying method, and more particularly to a nozzle and a spraying method which are suitable for spraying a highly viscous fluid and hardly wear.

【０００２】[0002]

【従来の技術】噴霧造粒法などにおいては、液の微粒子
化を良くするために、液に旋回運動を与えて中空円錐状
に噴霧することが行われており、この目的のために渦巻
噴射型の加圧ノズルが用いられている。この圧力噴霧ノ
ズルは、１または複数の流入口から液を導き、渦巻室内
で旋回流として噴霧口より噴射するものであり、実公昭
４０−２６４６１号公報、同４０−２７１６５号公報、
特公昭４１−１６３４２号公報、実開昭５３−２４５１
０号公報、実開昭５３−２４５１０号公報、特公昭５５
−３９３７６号公報等に記載されている。2. Description of the Related Art In a spray granulation method or the like, a swirling motion is applied to a liquid to spray it into a hollow conical shape in order to improve atomization of the liquid. Mold pressure nozzles are used. This pressure spray nozzle guides the liquid from one or a plurality of inflow ports and injects the liquid as a swirl flow from the spray port in the swirl chamber, and is disclosed in Japanese Utility Model Publication Nos. 40-26461 and 40-27165.
Japanese Examined Patent Publication No. 41-16342, Shokai No. 53-2451.
No. 0, Japanese Utility Model Publication No. 53-24510, Japanese Patent Publication No. 55
-39376 gazette etc. are described.

【０００３】しかしながらこれらの渦巻噴射型加圧ノズ
ルは、高粘性流体の噴霧には適さなかった。高粘性流体
に適した渦巻噴射型加圧ノズルとしては、特開平０４−
６３１５４号公報があるが、この渦巻噴射型加圧ノズル
は、流体中に鉱物等の微粒子が含まれている場合、内部
旋回運動が強すぎるためノズルの摩耗が激しく工業的に
問題となる。However, these swirl jet type pressure nozzles were not suitable for spraying a highly viscous fluid. As a spiral jet type pressure nozzle suitable for a highly viscous fluid, Japanese Patent Laid-Open No. 04-
As disclosed in Japanese Patent No. 63154, when the fluid contains fine particles such as minerals, the swirl injection type pressure nozzle causes excessive internal swirling motion, which causes severe wear of the nozzle and poses an industrial problem.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高粘性流体
の場合にも大きな噴霧角で噴霧でき、得られる粒子の微
細化が容易で、摩耗にも強い圧力噴射ノズルおよび噴霧
方法を提供するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a pressure injection nozzle and a spraying method capable of spraying with a large spraying angle even in the case of a highly viscous fluid, easily obtaining fine particles, and resistant to abrasion. It is a thing.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の渦巻噴射型の加
圧ノズルは渦巻噴射型の加圧ノズルにおいて、渦巻室内
径ｄｉ、渦巻室流入口径ｄｏ、噴霧口径ｄｅが、下記数
２の範囲にあり、噴霧口上部に、渦巻室底面から外部に
向かって縮径する２０〜７０゜のテーパー部があること
を特徴とする。According to the swirl jet type pressure nozzle of the present invention, in the swirl jet type pressure nozzle, the swirl chamber diameter di, the swirl chamber inlet port diameter do, and the spray port diameter de are in the range of the following formula 2. In the above, there is a taper portion of 20 to 70 ° that reduces in diameter from the bottom of the swirl chamber to the outside at the top of the spray port.

【０００６】[0006]

【数２】（ｄｉ−２ｄｏ）／ｄｅ＝０〜２ また、この時、渦巻室流入口を２つ以上具えている場合
も本発明に含まれる。本発明の噴霧方法は、上記の圧力
噴霧ノズルを用い、粘度がずり速度１０⁴ ｓｅｃ^-1にお
いて、０．１Ｐａ・ｓ以上である流体を噴霧することを
特徴とする。## EQU00002 ## (di-2do) / de = 0 to 2 Further, at this time, a case where two or more swirl chamber inlets are provided is also included in the present invention. The spraying method of the present invention is characterized by spraying a fluid having a viscosity of 0.1 Pa · s or more at a shear rate of 10 ⁴ sec ⁻¹ by using the above pressure spraying nozzle.

【０００７】[0007]

【発明の実施の形態】図１は本発明の圧力噴霧ノズルの
先端部を示す縦断面図であり、図２はオリフィス近傍を
示す部分分解斜視図である。また、図３は各部の寸法を
説明するための図２の平面図である（但し、プレート３
は除いたある）。ホルダ１の先端にはオリフィス２が取
り付けられており、オリフィス２の立上り部２ａの上面
にプレート３を固定することにより渦巻室４が形成され
ている。渦巻室は２つの流入口７を有し、その下面の開
口部が噴霧口５を形成する。加圧されてノズルに供給さ
れてきた液は、図１に矢印で示したように、オリフィス
の立上り部２ａを覆うようにして設けられたプレート３
を回り込むようにして、オリフィス２の立上り部２ａの
側壁部に至り、２つの流入口７から渦巻室４内に入る。
渦巻室４のほぼ接線方向から渦巻室４に導入された液
は、渦巻室内を旋回して噴霧口５から噴霧される。1 is a vertical sectional view showing the tip of a pressure spray nozzle of the present invention, and FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing the vicinity of an orifice. FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 for explaining the dimensions of each part (however, the plate 3
Is excluded). An orifice 2 is attached to the tip of the holder 1, and a swirl chamber 4 is formed by fixing a plate 3 to the upper surface of the rising portion 2a of the orifice 2. The swirl chamber has two inflow ports 7, the opening of the lower surface of which forms the spray port 5. The liquid that has been pressurized and supplied to the nozzle is, as shown by the arrow in FIG. 1, a plate 3 provided so as to cover the rising portion 2a of the orifice.
And reaches the side wall of the rising portion 2a of the orifice 2 and enters the swirl chamber 4 through the two inflow ports 7.
The liquid introduced into the swirl chamber 4 from almost the tangential direction of the swirl chamber 4 swirls in the swirl chamber and is sprayed from the spray port 5.

【０００８】圧力噴霧ノズルにおいて理論的には、高圧
で渦巻室４に導入された流体は、渦巻室４で圧力エネル
ギーが旋回速度エネルギーへと変換され、噴霧口５に至
るときに導入時より速い旋回速度を持っており、このた
め噴霧口５から、円錐状に噴霧されることになる。この
ことより、圧力エネルギーから旋回速度エネルギーへの
変換を有効に行うには、渦巻室４の内径は、噴霧口５の
直径よりかなり大きめに設定することが必要であると従
来考えられてきた。In the pressure spray nozzle, theoretically, the fluid introduced into the swirl chamber 4 at high pressure has its pressure energy converted into swirl velocity energy in the swirl chamber 4, and when it reaches the spray port 5, it is faster than when it is introduced. It has a swirling speed, so that it is sprayed in a conical shape from the spray port 5. From this, it has been conventionally considered that it is necessary to set the inner diameter of the swirl chamber 4 to be considerably larger than the diameter of the spray port 5 in order to effectively convert the pressure energy into the swirl velocity energy.

【０００９】しかしこの考え方は、低粘性流体にはよく
あてはまるが、高粘性流体には適応しない。これに対し
て本発明は、渦巻室内径を極力小さくすることで、高粘
性流体の流量係数が小さくなり、噴霧角が大きくなる。
具体的には加圧ノズルの渦巻室内径ｄｉ、渦巻室流入口
径ｄｏ、噴霧口径ｄｅとし、（ｄｉ−２ｄｏ）の値を０
〜２の範囲にあることが必要であり、好ましくは０〜
１．５、更に好ましくは、０．５〜１．０である。この
範囲を逸脱すると、高粘性流体を噴霧した場合に、流量
係数が大きくなり、また噴霧角が狭くなることとから、
噴霧した流体の微粒化が困難となる。なお、渦巻室流入
口が角形の場合には、ｄｏは同断面積円の直径である。
なお、流動係数は、ノズル流出口の断面積中の液の漏れ
ている割合を示す指標であり、以下の数３の式で表わさ
れる。However, this concept applies to low-viscosity fluids well, but does not apply to high-viscosity fluids. On the other hand, in the present invention, the flow coefficient of the highly viscous fluid becomes small and the spray angle becomes large by making the inner diameter of the spiral chamber as small as possible.
Specifically, the swirl chamber diameter di of the pressure nozzle, the swirl chamber inlet port diameter do, and the spray port diameter de are set, and the value of (di-2do) is 0.
It is necessary to be in the range of ~ 2, preferably 0
It is 1.5, more preferably 0.5 to 1.0. If it deviates from this range, when a highly viscous fluid is sprayed, the flow coefficient increases and the spray angle narrows.
It becomes difficult to atomize the sprayed fluid. When the inlet of the spiral chamber is rectangular, do is the diameter of the circle of the same sectional area.
The flow coefficient is an index showing the leakage rate of the liquid in the cross-sectional area of the nozzle outlet, and is expressed by the following equation (3).

【００１０】[0010]

【数３】 また、ノズル径としては、ｄｅ＝０．５〜３ｍｍ、ｄｏ
＝０．５〜３．５ｍｍが好ましい。これ以下では、ノズ
ル詰りが起こりやすくなり、これ以上では、適正な流量
とならない。(Equation 3) Further, as the nozzle diameter, de = 0.5 to 3 mm, do
= 0.5-3.5 mm is preferable. Below this, nozzle clogging tends to occur, and above this, the flow rate is not appropriate.

【００１１】さらに、噴霧口５の上部が平面であると、
噴霧スラリー中に鉱物等の微粒子が含まれている場合に
ノズルの磨耗が激しく工業的に問題となる。そこで、噴
霧口上部を外部に向かって縮径するようにテーパーと
し、その角度α（図４参照）を渦巻室底面に対し２０〜
７０゜、好ましくは３０〜６０゜にすることによって、
磨耗しにくくした。ノズルの材質としては、ステンレ
ス、超鋼合金、セラミックスなどが使用される。Further, if the upper portion of the spray port 5 is a flat surface,
When fine particles such as minerals are contained in the spray slurry, the wear of the nozzle is severe and becomes an industrial problem. Therefore, the upper part of the spray port is tapered so as to reduce its diameter toward the outside, and its angle α (see FIG. 4) is 20 to 20
By setting the angle to 70 °, preferably 30 to 60 °,
Made hard to wear. As the material of the nozzle, stainless steel, super steel alloy, ceramics or the like is used.

【００１２】渦巻室内径ｄｉは噴霧口径ｄｅより大きい
ことが好ましい（ｄｉ≧ｄｅ）。また、渦巻室流入口径
ｄｏと噴霧口径ｄｅとは、その大きさの比がｄｏ／ｄｅ
＝０．４〜２．０の範囲にあることが好ましい。さら
に、渦巻室の高さは、渦巻室流入口と同じ、またはそれ
に近いことが望ましい。渦巻室流入口７の形状は、断面
角形でも、また断面円形でも良い。断面角型の場合ｄｏ
は同断面積の円の直径とする。渦巻室流入口の数は、流
体が高粘性になるほど噴霧に偏りを生じるので、２個以
上が好ましい。The swirl chamber diameter di is preferably larger than the spray port diameter de (di ≧ de). Further, the swirl chamber inlet diameter do and the spray outlet diameter de have a size ratio of do / de.
= 0.4 to 2.0 is preferable. Further, it is desirable that the height of the swirl chamber is the same as or close to the swirl chamber inlet. The swirl chamber inlet 7 may have a rectangular cross section or a circular cross section. If the cross section is square, do
Is the diameter of a circle with the same cross-sectional area. The number of swirl chamber inlets is preferably 2 or more because the higher the viscosity of the fluid, the more uneven the spray is.

【００１３】本発明のノズルは、図１，２のノズルに限
定されるものではなく、例えば、プレートに開口部を作
り噴霧口とし、プレート内に渦巻室を形成し、渦巻室と
オリフィスを分離製作して使用することも可能である。
本発明の圧力ノズルは、低粘性流体から高粘性流体まで
噴霧できるが、高粘性となっても流量係数が小さく噴霧
角が広いことから、ずり速度１０⁴ ｓｅｃ^-1において粘
度が０．１Ｐａ・ｓ以上の高粘性流体の噴霧に好適であ
る。このような高粘性流体の具体例としては、噴霧乾燥
洗剤の製造に使用される洗剤スラリーがある。The nozzle of the present invention is not limited to the nozzles of FIGS. 1 and 2, and for example, an opening is formed in the plate to serve as a spray port, a spiral chamber is formed in the plate, and the spiral chamber and the orifice are separated. It can also be manufactured and used.
The pressure nozzle of the present invention can spray from a low-viscosity fluid to a high-viscosity fluid, but even if the viscosity is high, the flow rate coefficient is small and the spray angle is wide, so that the viscosity is 0.1 Pa at a shear rate of 10 ⁴ sec ^-1 . It is suitable for spraying highly viscous fluid of s or more. Specific examples of such highly viscous fluids are detergent slurries used in the production of spray dried detergents.

【００１４】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、渦巻噴射型の加圧ノズ
ルにおいて、渦巻室流入口径、噴霧口径の大きさを所定
の関係になる様に設定し、さらに噴霧口にテーパー部を
形成する事により、高粘性流体であっても小さな流量係
数、広い噴霧角で噴霧する事ができ、流体の微粒化が良
好であり、しかも流体中に鉱物等の微粒子が含まれてい
る場合であっても摩耗が抑制される。According to the present invention, in the swirl injection type pressure nozzle, the sizes of the swirl chamber inlet port diameter and the spray port diameter are set so as to have a predetermined relationship, and a taper portion is formed at the spray port. As a result, even if the fluid is highly viscous, it can be sprayed with a small flow coefficient and a wide spray angle, the atomization of the fluid is good, and if the fluid contains fine particles such as minerals. Wear is suppressed.

【００１５】[0015]

【実施例】【Example】

実施例 図１および図２に示した圧力噴霧ノズルにおいて、材質
として、超鋼合金Ｇ２（エバーロイ社製）を用いて種々
の寸法を有するオリフィスを製作し、ずり速度１０⁴ ｓ
ｅｃ^-1において粘度が０．４Ｐａ・ｓの洗剤スラリーを
噴霧し、噴霧角を測定した。また、噴霧角の良好な（微
粒化の良い）ノズルについては、３００時間噴霧した後
の噴霧口径ｄｅの平均径の変化を摩耗度として測定し
た。この結果を表１に示す。Example In the pressure spray nozzle shown in FIG. 1 and FIG. 2, an orifice having various dimensions was manufactured by using super steel alloy G2 (manufactured by Everloy Co., Ltd.) as a material, and the shear rate was 10 ⁴ s.
A detergent slurry having a viscosity of 0.4 Pa · s at ec ⁻¹ was sprayed, and the spray angle was measured. For a nozzle having a good spray angle (good atomization), the change in the average diameter of the spray aperture de after spraying for 300 hours was measured as the degree of wear. Table 1 shows the results.

【００１６】[0016]

【表１】 表１：試験結果 比較例１ 比較例２ 比較例３ 実施例１ 実施例２ di(mm) 3 11 6 6 5 do(mm) 2 2 1.5 2 1.5 de(mm) 2 2 3 2 2.5 (di-do)/de(−) -0.5 3.5 1 1 0.8 テーパー角度(°) 45 50 0 45 35 噴霧角(°) 20 25 65 60 60 摩耗度(%) − − 28 14 12 [Table 1]Table 1: Test results Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Example 1 Example 2 di (mm) 3 11 6 6 5 do (mm) 2 2 1.5 2 1.5 de (mm) 2 2 3 2 2.5 (di-do) / de (−) -0.5 3.5 1 1 0.8 Taper angle (°) 45 50 0 45 35 Spray angle (°) 20 25 65 60 60 Wear rate (%) − − 28 14 12

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の圧力噴霧ノズルの先端部を示す縦断面
図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a tip portion of a pressure spray nozzle of the present invention.

【図２】オリフィス近傍を示す部分分解斜視図である。FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing the vicinity of an orifice.

【図３】オリフィスの平面図である。FIG. 3 is a plan view of an orifice.

【図４】噴霧口のテーパ角度αを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a taper angle α of a spray port.

【符号の説明】 １ ホルダー ２ オリフィス ３ プレート ４ 渦巻室 ５ 噴霧口 ６ テーパー部 ７ 流入口[Explanation of Codes] 1 Holder 2 Orifice 3 Plate 4 Vortex Chamber 5 Spray Port 6 Tapered Part 7 Inlet

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 渦巻噴射型の加圧ノズルにおいて、渦巻
室内径ｄｉ、渦巻室流入口径ｄｏ、噴霧口径ｄｅが、下
記数１の範囲にあり、噴霧口上部に、渦巻室底面から外
部に向かって縮径する２０〜７０゜のテーパー部がある
ことを特徴とする圧力噴霧ノズル。 【数１】（ｄｉ−２ｄｏ）／ｄｅ＝０〜２1. The swirl injection type pressure nozzle has a swirl chamber diameter di, a swirl chamber inlet port diameter do, and a spray port diameter de within the range of the following mathematical formula 1, and the spray port is directed from the bottom of the swirl chamber to the outside. A pressure spray nozzle characterized in that it has a taper portion of 20 to 70 ° that reduces its diameter. (1) (di-2do) / de = 0-2 【請求項２】 請求項１に記載の圧力噴霧ノズルを用
い、粘度がずり速度１０⁴ ｓｅｃ^-1において、０．１Ｐ
ａ・ｓ以上である流体を噴霧することを特徴とする噴霧
方法。2. The pressure spray nozzle according to claim 1, wherein the viscosity is 0.1 P at a shear rate of 10 ⁴ sec ⁻¹ .
A spraying method characterized by spraying a fluid of a · s or more.