JPS60213626A - 多段推力発生方法及び装置 - Google Patents

多段推力発生方法及び装置

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JPS60213626A
JPS60213626A JP59068109A JP6810984A JPS60213626A JP S60213626 A JPS60213626 A JP S60213626A JP 59068109 A JP59068109 A JP 59068109A JP 6810984 A JP6810984 A JP 6810984A JP S60213626 A JPS60213626 A JP S60213626A
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JP
Japan
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pressure gas
pressure
suction pipe
liquid
pipe
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Pending
Application number
JP59068109A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Kezuka
毛塚 利昭
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46Arrangements of nozzles
    • F04F5/467Arrangements of nozzles with a plurality of nozzles arranged in series

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体やIC+1形物等の被搬送物を吸」−げる
ための吸上管と、被搬送物を叶n1方向に搬Jムするた
めの搬送管との接続点に設υたジェットノズルによりそ
の搬送管内に尚圧流体を噴射させて被搬送物に推力を与
えたり、船舶の推進に用いられる多段推力発生方法及び
装置に関する。
従来高速流体を利用した推力発生方法は種々のものが公
知であり、大別すると2つの方法がある。
1つは吸上管と搬送管とを直線状に接続する方法と、も
う1つは両管を折曲状に接続する方法である。前者は従
って噴射口は吸−1−骨の後方(下流)で搬送管の手前
に位fi!してジェットノズルをa人し、その噴射口を
被搬送物の流れの方向に向けて高圧流体を噴射すること
によって被搬送物に負圧力(吸1ニカ)を与えて推力を
発生する方法である。
しかしながら、この方法ではジェットノズルが−l二二
連位置にあるため吸上物の流れに対していわゆる“ノド
部” となり、これが流れを阻害して大きな摩擦抵抗と
なること、従って被搬送物の粒径が自ずと制限されると
共にジェット水の圧力を過度に旨めればキャビテーショ
ン・渦流が発生し、ノズル自身が侵食や衝撃により損傷
を受けるという欠点がある。そこでか\る欠点を除去す
るため、後者の方法では吸上管と搬送管とを折曲状に接
続し、噴射口を吸上管の手前側で搬送管の後方に位 □
置してその折曲状接続部にジェットノズルを外装するこ
とによってノド部が出来るのを回避している。この場合
、駆動液体の吸引力を利用して大気に通じる開口から空
気を吸引し、液流を空気で囲続することによってキャビ
テーションの発生を防止し、駆動力を高効率に被搬送物
に伝達することが提案されている。しかしながらこの方
法でも被搬送物と大気を同時に負圧により吸引するため
、駆動液体の駆動エネルギーは両者に1分され、被搬送
物に100%変換することが不可能となるデメリットも
生じる。
又−前記いずれの方法においても一駆動力を液体のみに
めているため、噴射後被搬送物と混合する際に生ずる渦
流、管内壁の摩擦抵抗による駆動エネルギーの損失はや
はり大きく、これを最小限に抑制して駆動エネルギーを
数品の効率で被搬送物に与えているとは言えない。また
、混合後の被搬送物は質量増大した分だけ余分な駆動力
を消費するためそれだけ吸引力が減少するとい・う悪循
環が生じる。
本発明の目的は上記従来技術の有する欠点を除そこで本
発明の特徴とするところは、被搬送物を吸上げるための
吸」1肯と、これより大径の被搬送物を吐出方向に搬送
するための搬送管とを折曲状に接続し、その接続段部か
ら搬送・U内に被搬送物の吐出方向に向けて高圧気体を
搬送管の中心軸線と平行に噴射せしめると共に一該接続
段部の上流の吸上管の一側部に設けた開口より間圧液体
と、その外周を同心固状に囲続ぜる高圧気体とをそれぞ
れの噴射方向が前記中心軸線と平行になるように吸上管
内で被搬送物の吐出方向に噴射せしめることにある。
以下添付図を参照して本発明の実施例について詳述する
第1図、第2図及び第3図は本−発明による推力発生装
置の実施例を示す。液体や固形物等の被搬送物を吸上げ
るための吸上管1は被搬送物を吐出方向に搬送するため
の搬送管2と折曲状に(鋭角 。
状に)接続している。3は気液平行二層流を駆動源とし
て用いるジェットノズルである。該ジェットノズル3は
筒状体3′から成り、該筒状体3′の外 ・□ヨ9゜0
.。、ようエヮ、1□1□ 1筒状体3′内には高圧液
体用ノズル体4と高圧気体 :用ノズル体5とを有する
。高圧液体用ノズル体4はテーパ状に拡開せる中心孔を
有するリング4′とこのリング4′(7,)一方何に突
出せる一定長さの管状体4“から成り、この管状体4“
の先端が高圧液体用噴射口6を形成する。該管状体4“
の外側に高圧気体用ノズル体5を挿入し、このノズル体
5の内径と賞状体4″の外径との間に隙間を形成し、そ
の先端が高圧気体用噴射ロアを形成する。高圧液体用噴
射口6は高圧液体供給口8に、高圧気体用噴射ロアは高
圧気体供給口9に連通している。また、面圧液体用噴射
口6と高圧気体供給口1−17とはその噴射方向が互い
に平行となるように配設する。
このような構成のジェットノズルを吸−lユ営1と搬送
管2との接続部の一側部にその中心軸線が搬送管のそれ
と一致するようにIlkり付ける。この場合、ジェット
ノズルの先端に該ジェットノズルを前記接続部の一側部
に着脱口イEに取り付けるためのフランジ部10を設け
、一方前記一側部に フランジ10′を設けてこれをボ
ルト11その他の適宜手段で固定する。フランジ部10
はその中心孔に内径が前記縄圧気体用ノズル体5の内径
と一致する一定長さの案内筒13をフランジ部の一画に
突出状に固定し、これと反対側にジェットノズル先端を
フランジ部に取り付けるための接続筒12を設け、この
接続筒12の内径に螺着等の方法によりジェットノズル
先端を着脱自在に取り付ける。
フランジ部10を前記接続部の一側部に取り付けると、
前記案内筒13の外側とこの接続部の内径との間にリセ
ス14が形成される。
高圧液体用ノズル体4の外径は筒状体3′の内径より若
干大きく形成し、筒状体3′の段部15にこれを嵌合せ
しめたときその前端に当接し−これによって該ノズル体
4の所定位置を決めることができる。同様に筒状体3′
のもう1つの段部16により前記ノズル体5の所定位置
を決めることができる。さらに挿入された両ノズル体4
,5が高圧流体の圧力により移動しないように、該ノズ
ル体5の後端はフランジ部10に当接して固定されてい
る。従って一高圧液体及び高圧気体の流量、圧力の変化
に応じて最適な径のノズル体をそれぞれ使用する。
高圧気体用噴射ロアの形状は環状のものを図示したが、
この他にも複数の小孔を同一円周上に配設したものとし
てもよい。孔の径、数等は必要に応じて適宜選定する。
さらに、図示の如く吸上管1の終端はこれより大径の搬
送管2に内挿状に接続されており、この接続段部にさら
にもう1つの直圧気体用噴射ロア′を設けて多段推力発
生装置を構成している。該噴射ロア′はジェットノズル
3と同様に、その噴射方向が被搬送物の吐出方向と平行
となるように吸−に管1の終端5′から一定長さの平行
部を設けて、その反対側端部で面圧気体供給1」9′に
連通している。
高圧気体供給口9.9′への高圧気体の供給は図示のよ
うに同一圧力源から行なってもよいし、又必要に応じて
別個独立の圧力源からそれぞれ行なってもよい。
上記構成の推力発生装置の作用について説明する。吸上
管1の下端は水、ヘドロ、スラリー等の被搬送物中に没
入されている(図示省略)。被搬送物は吸上管1中を吸
上げられて、折曲状の接続“ 点のところで方向を変え
て搬送管2へ送られる。
この被搬送物に対してまずジェットノズル3によ圧液体
供給口8から高圧液体が筒状体3′内に流入り推力が与
えられる。該ジェットノズル3では高し、方向を90°
変えて高圧液体用噴射口6から搬□ 送管2の中心軸線
と一致する方向に噴射される。
同時に高圧気体供給口9から流入する高圧気体がノズル
体5によって形成される直圧気体用噴射ロアから高圧液
体と平行に噴射される。この時高圧液体はその外側を環
状に高圧気体で囲続されたままで噴射される。噴射され
た高圧液体と高圧気体からなる駆動流体は搬送管2の吐
出方向に実走し、この実走によって生じた負圧力(吸上
方)で被搬送物を吸上管1より吸上げて後、駆動液体と
混合して搬送管内に送られる。
この場合、高圧気体は噴射ロアから噴出した後も高圧気
体用ノズル体5の内径と一致する案内筒13の内壁によ
り拡散が不可能であり、又加速された気体はその性質か
ら管壁に沿って流れるため、高圧液体の噴射通路側にあ
まり流出することなくその直進方向は持続され、従って
噴射速度もほとんど減することなくこの間は維持される
。一方高圧液体は前述の維持されたエネルギの高速走行
気流の円筒形状内に噴射されることになるため噴射口6
より噴射された高圧液体は高速円筒状気流の負圧力によ
りその流速に加速が加えられ、極めて高速度の実走を可
能にする。同時に、案内筒13内が低圧となり高圧液体
は案内筒13の内壁に拡散しようとするが、この場合は
その低圧部分を埋めるべく高圧液体の流入が瞬時に行な
われるのでキャビテーションを起す間を与えない。
吸上管1から送られた被搬送物とその駆動流体は搬送管
2と吸」1肯1との接続段部に設けられたもう1つの間
圧気体噴射ロア′力・らの尚圧気体によってさらに駆動
力を与えられる。即ち、吸」―管1中を送られてきた混
合流体は吸上管の終端6′から搬送管2内に吐出される
が、これと同時に高圧気体供給口9′から流入する高圧
気体が搬送@2と平行に高圧気体噴射ロア′から噴射さ
れる。該高圧気体は被搬送物を環状に囲続しつつこれに
駆動力を与える。
従って、吸上管1内を吸上げられた被搬送物は前段のジ
ェットノズルにおいて直圧駆動液体及び気体を与えられ
、混合する際に駆動液体はその周りを高圧気体で囲続さ
れているから、被搬送物が駆動液体に合流する際の抵抗
は高圧気体の壁が最初にこの抵抗を吸収するためよりス
ムースに合流、混合する。また、高圧気体の突止により
生じる負圧力(吸上方)との相乗効果により、面圧液体
の噴射流は噴射時の初速度をむしろ増速気味に維持し、
吸上管端部から搬送管内へ突込してその噴射流層内部に
極めて大きな負圧力を生じる。
しかも、被搬送物が吸上管の端部内で駆動流体と混合し
た後搬送肯2内に吐出される際にも第二段目の高圧気体
用噴射口から高圧気体は被搬送物の周りを再び環状に囲
続するから、搬送管27J)ら受ける摩擦抵抗が小さく
なり、この高圧気体の搬送管内での突止によりさらに大
きな負圧力が被搬送物に与えられることになる。
また、ジェットノズル3内のノズル体4.5はそれぞれ
筒状体3′に対して着脱自在に取付けられているから、
推力発生装置に必要な流量・圧力に応じて最適のサイズ
のものに取換え容易である。
以上詳述した通り、本推力発生方法では第1段目のジェ
ットノズルからの高圧液体と尚圧気体はそれぞれの噴射
口力)ら平行に噴射され、平行二層流として流れ、高圧
気体によって液流を囲続したままの形状で吸上管端部内
を突止し、同時に吸上げられた被搬送物と混合するが、
混合後もその層状の流れの形状を保持しつつ混合し、さ
らに第2段目の高圧気体用噴射口からの高圧気体によっ
て負圧力が追加されて被搬送物を搬送するため、その有
する運動エネルギーの大部分は吸−L力及び搬送力とし
て効率よく被搬送物に与えられ、極めて効率のよい推力
発生方法として作用する。
また搬送管内には被搬送物の障害となるものは一切存在
せず、吸上管の内径までのものであれば吸上搬送が可能
である。さらに本推力発生方法では駆動流体として尚圧
液体に加えて高圧気体を平行流として用いているので面
圧液体の駆動エネルギーを吸上、搬送に100%振り向
けることができると共に、局部的な圧力低下によるキャ
ビテーション(空洞化現象)の発生も防止することがで
きる。高圧気体との相乗効果は駆動液体の被搬送物とも
なる悪影響の削減に効果的に働らく。
本発明による推力発生方法は上記実施例の装置に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々変形すること
ができる。又、使用する気体及び液体は各々空気及び水
に限らず、同一機能を有し高圧による爆発の虞れのない
不活性のものであればどんなものでも使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による推力発生方法を実施するための装
置を示し、第2図及び第3図は夫々該装置のX−X方向
、Y−Y方向から見た断面図である。 1・・・吸上管、2・・・搬送管、3・・・ジェットノ
ズル。 4・・・嶋圧液体用ノズル体、5・・・高圧気体用ノズ
ル体、6・・・高圧液体用噴射口、7.7・・・高圧気
体用噴射口、8・・・高圧液体供給口、9・9・・・高
圧気体 □供給ロー10・・・フランジ部、13・・・
案内筒、14・・・リセス 特許出願人 毛 塚 利 昭 同代理人 鎌 1)文 ニ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 被搬送物を吸上げるための吸上管と、これより
    大径の被搬送物を吐出方向に搬送するための搬送管とを
    折曲状に接続し、その接続段部から搬送管内に被搬送物
    の吐出方向番と高圧気体を噴射せしめると共に、該接続
    段部の上流の吸上管の一側部に設けた開口より制圧液体
    と、その′ 外周を同心円状に囲続せる高圧気体とをそ
    れぞれの噴射方向が搬送管の中心軸線と平行になるよう
    に吸上管内で被搬送物の吐出方向に噴射せしめることを
    特徴とする多段推力発生方法。
  2. (2) 被搬送物を吸上げるための吸上管とンその端部
    を内挿状にη)っ折曲状に接続゛シた、該吸上管より大
    径の被搬送物を吐出方向に搬送するための搬送管とを備
    え、該搬送管内に被搬送物の吐出方向に搬送管の甲心幀
    線と平行に高圧気体を噴射せしめる高圧気体噴射口を両
    管の接続段部に設け、さらに該接続段部の上流の吸上管
    の一側部に別のジェットノズルを設け、該ジェットノズ
    ルは制圧液体用噴射口を中心にその外側に同心状に高圧
    気体用噴射口とをその噴射方向が互いに平行となるよう
    に形成したものから成ることを特徴とする多段推力発生
    装置。。
  3. (3)前記ジェットノズルは、尚圧液体供給口と高圧気
    体供給口とを設けη)つその端部を吸上管の一側部に接
    続した筒状体力1ら成り、高圧液体供給口に連通して高
    圧液体を前記搬送管内の被搬送物の吐出方向に噴射する
    高圧液体用噴射口を有する高圧液体用ノズル体と、高圧
    気体供給口に連通して筒状体と高圧液体用噴射口との間
    で高圧気体を前記吐出方向に向けて環状に噴射する高圧
    気体用噴射口を有する高圧気体用ノズル体とを筒状体内
    部に筒状体に対して着脱・交換自社に装置したものから
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の多
    段推力発生装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN117246772A (zh) * 2023-08-07 2023-12-19 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 一种浆体输送管道射流加气***及方法

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