JP2020089844A - 旋回ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】低圧の加圧気体で旋回可能な旋回ノズルを提供する。【解決手段】筒状部材１２と、基端開口部６５を有する円筒状のベース筒部６１を備え先端開口部６６を有する噴出口６３がベース筒部６１の中心軸線に対しねじれの位置に設けられた金属製のノズル本体１６と、ベース筒部６１に前記中心軸線の方向に離間して設けられてベース筒部６１を筒状部材１２の内周部に回転可能に支持する二つの軸受１３，１４と、筒状部材１２内で基端開口部６５との間に隙間をもって配置されて基端開口部６５内に向けて加圧気体を噴出させる内部ノズル部１１と、を備え、筒状部材１２には、二つの軸受１３，１４のうち基端開口部６５に近い側の軸受１４よりも内部ノズル部１１側に、外部に連通する筒状部材開口部５５が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、旋回ノズルに関する。

筒状の支持体内で、可撓性を有する管材からなるノズルを、その内部を通過する流体の力で旋回運動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１６５６７１号公報

上記のノズルは、高圧の流体を通過させないと良好に旋回運動しないという課題があった。

したがって、本発明は、低圧の加圧気体で旋回可能な旋回ノズルの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、筒状部材と、基端開口部を有する円筒状のベース筒部を備え先端開口部を有する噴出口が前記ベース筒部の中心軸線に対しねじれの位置に設けられた金属製のノズル本体と、前記ベース筒部に前記中心軸線の方向に離間して設けられて前記ベース筒部を前記筒状部材の内周部に回転可能に支持する二つの軸受と、前記筒状部材内で前記基端開口部との間に隙間をもって配置されて前記基端開口部内に向けて加圧気体を噴出させる内部ノズル部と、を備え、前記筒状部材には、前記二つの軸受のうち前記基端開口部に近い側の軸受よりも前記内部ノズル部側に、外部に連通する筒状部材開口部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、金属製のノズル本体のベース筒部の基端開口部内に向けて、この基端開口部との間に隙間をもって配置された内部ノズル部から加圧気体を噴出させると、ノズル本体内を通過した加圧気体が、ベース筒部の中心軸線に対しねじれの位置に設けられた噴出口の先端開口部から噴出する。すると、ノズル本体が、ベース筒部において二つの軸受で筒状部材の内周部に支持された状態にあるため、筒状部材に対し旋回する。このように金属製のため変形しないノズル本体を軸受で支持するため、低圧の加圧気体でノズル本体を旋回させることができる。

また、ベース筒部の基端開口部内に向けて、この基端開口部との間に隙間をもって配置された内部ノズル部から加圧気体を噴出させると、基端開口部と内部ノズル部との間に負圧が生じることになる。筒状部材には、二つの軸受のうち基端開口部に近い側の軸受よりも内部ノズル部側に外部に連通する筒状部材開口部が設けられているため、例えば、筒状部材開口部を外気に連通させると、上記負圧で外気を吸引し、加圧気体と混合しつつ、ノズル本体の先端開口部から噴出させることができる。また、例えば、筒状部材開口部を他の流体の供給源に連通させると、上記負圧で他の流体を吸引し、加圧気体と混合しつつ、ノズル本体の先端開口部から噴出させることができる。

本発明に係る第１実施形態の旋回ノズルを示す側断面図である。 本発明に係る第２実施形態の旋回ノズルを示す側断面図である。

本発明に係る第１実施形態の旋回ノズルを図１を参照して以下に説明する。

図１に示すように、第１実施形態の旋回ノズル１は、加圧気体を供給する加圧気体供給手段Ｘに取り付けられて使用されるものである。旋回ノズル１において、加圧気体供給手段Ｘへの取り付け側つまり加圧気体の導入側を基端側とし、基端側とは反対側つまり加圧気体の噴出側を先端側とする。加圧気体供給手段Ｘは、加圧気体の供給源である加圧気体供給源と、旋回ノズル１に接続されて加圧気体供給源からの加圧気体の供給のオンおよびオフを切り替えるガン等の供給切替部とを含んでいる。加圧気体供給源は、例えば、空気圧縮機やブロア等であり、加圧気体として比較的低圧の加圧エアを供給する。

旋回ノズル１は、その基端部を構成する中空の内部ノズル部１１と、内部ノズル部１１の外周部に基端側が螺合される筒状の筒状部材１２と、筒状部材１２の内周側に配置される二つの軸受１３，１４と、軸受１３，１４間に配置されてこれらの配置間隔を規定する円筒状の介在部材１５と、二つの軸受１３，１４を介して筒状部材１２の内周部に支持される管状のノズル本体１６とを有している。

内部ノズル部１１は、その基端部を構成する中空の金属製の連結部材２１と、連結部材２１の先端側の内周部に螺合される中空の金属製のノズル部材２２とを有している。

連結部材２１には、基端側の外周部にオネジ３１が形成されており、先端側の外周部にもオネジ３２が形成されている。連結部材２１には、オネジ３１とオネジ３２との間の外周部に六角柱形状のナット部３３が形成されており、先端側の内周部にメネジ３４が形成されている。基端側のオネジ３１には、この連結部材２１内に加圧気体を供給する加圧気体供給手段Ｘが螺合される。

ノズル部材２２には、基端側の外周部にオネジ３６が形成されており、先端側が円筒状の内部噴出口３７となっている。ノズル部材２２には、オネジ３６と内部噴出口３７との間の外周部に六角柱形状のナット部３８が形成されている。ノズル部材２２が基端側のオネジ３６において連結部材２１のメネジ３４に螺合されることで、内部ノズル部１１を構成する。

筒状部材１２は、剛性の高い合成樹脂材料からなる筒状部材本体４１と、金属製のストッパネジ４２とからなっている。筒状部材本体４１は、円筒状の円筒状部４５と、円筒状部４５の先端から先端側に向け拡径しつつ延出する円錐筒状の円錐状筒部４６とを有している。円筒状部４５の基端側の内周部には、メネジ４７が形成されており、円筒状部４５と円錐状筒部４６との境界近傍には、径方向に貫通するネジ穴４８が形成されている。円錐状筒部４６の円筒状部４５とは反対側は、開口部４９となっている。

円筒状部４５の円錐状筒部４６側の端部とメネジ４７との間の内周部には、メネジ４７側に小径内径部５１が形成され、小径内径部５１のメネジ４７とは反対側に小径内径部５１よりも大径の大径内径部５２が形成されている。これにより、小径内径部５１と大径内径部５２との間に、円筒状部４５の軸直交方向に広がる突当部５３が形成されている。円筒状部４５の軸方向のメネジ４７と突当部５３との間には、径方向に貫通する穴状の筒状部材開口部５５が形成されている。

筒状部材１２は、その筒状部材本体４１が、基端側のメネジ４７において、内部ノズル部１１の連結部材２１の先端側のオネジ３２に螺合されている。

ノズル本体１６は、ステンレス鋼材等の金属からなる円筒状のパイプ部材が曲げられて形成されている。ノズル本体１６は、基端側の円筒状のベース筒部６１と、ベース筒部６１よりも先端側の円筒状の中間筒部６２と、中間筒部６２よりも先端側の円筒状の噴出口６３とを有している。ノズル本体１６は、ベース筒部６１の中間筒部６２とは反対側の端部が基端開口部６５となっており、噴出口６３の中間筒部６２とは反対側の端部が先端開口部６６となっている。言い換えれば、ベース筒部６１は基端開口部６５を有し、噴出口６３は先端開口部６６を有している。

ベース筒部６１の中心軸線に対して中間筒部６２はその中心軸線が鈍角をなして交差しており、中間筒部６２の中心軸線に対して噴出口６３はその中心軸線が鈍角をなして交差している。ベース筒部６１の中心軸線と中間筒部６２の中心軸線とを含む平面に対して噴出口６３はその中心軸線が交差している。これにより、噴出口６３は、その中心軸線が、ベース筒部６１の中心軸線に対し、ねじれの位置に設けられている。基端開口部６５は、その内径がノズル部材２２の内部噴出口３７の外径よりも大径となっている。先端開口部６６は、その内径が内部噴出口３７の内径よりも大径であり、内部噴出口３７の内径の３倍程度となっている。

軸受１３，１４は、いずれもシールド形のボールベアリングであって同一部品である。軸受１３は、インナレースにおいてベース筒部６１の先端側の所定位置に圧入されて固定されている。また、この状態でベース筒部６１に基端側から介在部材１５が被せられ、その後、軸受１４が、インナレースにおいてベース筒部６１の基端側に介在部材１５に当接するまで圧入されて固定されている。これにより、ノズル本体１６に、その所定位置に軸受１３，１４と介在部材１５とが組み付けられて一体化された組立体７１となる。軸受１３，１４は、ベース筒部６１にその中心軸線の方向に離間して設けられている。

そして、ノズル本体１６と軸受１３，１４と介在部材１５とからなる組立体７１が、基端開口部６５を先頭にして、筒状部材１２にその先端側から挿入される。ここで、軸受１３，１４のアウタレースの外径に対し、筒状部材１２の大径内径部５２は挿入代分だけ大径であり、小径内径部５１は小径となっている。よって、組立体７１は、軸受１３，１４が円筒状部４５の大径内径部５２内に挿入され、基端側の軸受１４が軸受１３とは反対側の端面において突当部５３に当接して停止する。突当部５３とネジ穴４８との最小距離は、軸受１３，１４間の最大距離と同等になっており、組立体７１が軸受１４を突当部５３に当接させた状態で、ネジ穴４８に筒状部材本体４１の径方向外側からストッパネジ４２を螺合させて大径内径部５２よりも径方向内側に突出させることで、ストッパネジ４２が先端側の軸受１３の軸受１４とは反対側の端面に当接して、組立体７１を筒状部材１２から抜け止めする。

このように筒状部材１２に組み付けられた状態で、組立体７１は、ノズル本体１６が筒状部材１２内に配置された状態となり、ノズル本体１６が軸受１３，１４によって筒状部材１２に回転可能に支持される。ノズル本体１６は、筒状部材１２に組み付けられた状態の内部ノズル部１１に対しても回転自在となる。

筒状部材１２に組み付けられた状態のノズル本体１６および内部ノズル部１１は、ノズル本体１６の基端開口部６５と内部ノズル部１１の内部噴出口３７とが、筒状部材１２内で相互間に隙間をもって配置される。具体的には、ノズル本体１６の基端開口部６５内に、内部ノズル部１１の内部噴出口３７が径方向に隙間をもって入り込む。すなわち、内部ノズル部１１の内部噴出口３７は、その軸方向においてノズル本体１６と位置が重なり合っている。なお、内部ノズル部１１の内部噴出口３７は、その軸方向においてノズル本体１６と位置が重なり合っていなくても良い。

筒状部材１２に組み付けられた状態のノズル本体１６は、筒状部材１２の開口部４９の位置まで延びており、その先端開口部６６が、開口部４９よりも基端部側に位置する。

筒状部材１２と、いずれも筒状部材１２に組み付けられた状態の内部ノズル部１１、ノズル本体１６および軸受１４との間には、室８１が形成されることになり、ノズル本体１６の基端開口部６５と内部ノズル部１１の内部噴出口３７との隙間は、この室８１に常時連通する。また、筒状部材１２の筒状部材開口部５５は、内部ノズル部１１の連結部材２１と軸受１４と間に配置されており、よって、室８１に常時連通し、その結果、ノズル本体１６の基端開口部６５と内部ノズル部１１の内部噴出口３７との隙間に常時連通する。筒状部材開口部５５は、室８１とは反対側が、旋回ノズル１の外部となる外気に連通する。

筒状部材１２と、筒状部材１２に組み付けられた状態の軸受１３，１４および介在部材１５との間には、室８２が形成されることになる。室８２と室８１との間には、これらを仕切るように軸受１４が配置されている。軸受１３は、筒状部材１２の開口部４９側と室８２との間に、これらを仕切るように配置されている。

以上の構成の旋回ノズル１に加圧気体供給手段Ｘから加圧気体である加圧エアが供給されると、金属製のノズル本体１６のベース筒部６１の基端開口部６５内に向けて、この基端開口部６５との間に隙間をもって配置された内部ノズル部１１から加圧エアが噴出する。すると、ノズル本体１６内を加圧エアが通過することになり、通過した加圧エアが、ベース筒部６１の中心軸線に対しねじれの位置に設けられた噴出口６３の先端開口部６６から噴出する。すると、金属製のノズル本体１６が、ベース筒部６１において二つの軸受１３，１４で筒状部材１２の内周部に支持された状態にあるため、筒状部材１２に対し旋回する。このように金属製のため変形しないノズル本体１６を軸受１３，１４で筒状部材１２に支持するため、低圧の加圧エアでノズル本体１６を旋回させて、ノズル本体１６から加圧エアを噴出させることができる。このとき、ノズル本体１６が回転しながら加圧エアをトルネード状に噴出させることから、その掻き落とし効果により、低圧の加圧エアでも、液体を吹き飛ばしたり、粉塵を吹き飛ばしたりすることができる。

また、ベース筒部６１の基端開口部６５内に向けて、この基端開口部６５との間に隙間をもって配置された内部ノズル部１１から加圧エアを噴出させると、基端開口部６５と内部ノズル部１１との間に負圧が生じることになり、よって室８１が負圧となる。筒状部材１２には、二つの軸受１３，１４のうち基端開口部６５に近い側の軸受１４よりも内部ノズル部１１側に、外部に連通し、室８１を介して基端開口部６５と内部ノズル部１１と隙間を外部に連通させる筒状部材開口部５５が設けられているため、筒状部材開口部５５を外気に連通させることで、上記負圧で外気を吸引し、加圧エアと混合しつつ、ノズル本体１６の先端開口部６６から噴出させることができる。これにより、ノズル本体１６の旋回速度を高めることができる。また、加圧エアが低圧でも良好にノズル本体１６を旋回させながら加圧エアを噴出させることができる。例えば、加圧気体供給手段Ｘがブロアであって０．２５〜０．３ＭＰａ程度の低圧の加圧エアを旋回ノズル１に供給する場合であっても、良好にノズル本体１６を旋回させながら加圧エアを先端開口部６６から噴出させることができる。

なお、室８１が負圧となることにより、室８２も負圧になるため、軸受１３から筒状部材１２の開口部４９側に潤滑油が漏れ出し難くなる。ここで、室８１は筒状部材開口部５５を介して外気に連通していることから、その負圧の絶対値は比較的小さい。このため、室８２の負圧も、その絶対値は比較的小さい。よって、軸受１３の開口部４９側と室８２側との差圧が抑えられ、その結果、軸受１３から室８２側への潤滑油の流出も抑えられる。また、軸受１３に潤滑油の供給が必要な場合、開口部４９側から潤滑油を供給すれば、室８２が負圧になることで軸受１３に潤滑油が良好に浸透する。

例えば、ノズル部材２２および筒状部材開口部５５を設けずに、加圧気体供給手段Ｘから加圧エアを連結部材２１を介して室８１に導入する構造として、加圧気体供給手段Ｘからの加圧エアのみをノズル本体１６から噴出させる構造にすると、室８１が高い正圧となり、その結果、室８２も高い正圧となる。よって、軸受１３の室８２側と開口部４９側との差圧が大きくなり、その結果、軸受１３から開口部４９側に潤滑油が漏れ出してしまう。第１実施形態の旋回ノズル１は、このような軸受１３からの潤滑油の開口部４９側への漏れ出しを抑制することができる。

また、加圧気体供給手段Ｘからの加圧エアのみをノズル本体１６から噴出させる構造の場合、開口部４９側から潤滑油を軸受１３に供給しても、軸受１３の開口部４９とは反対側の室８２が高い正圧となるため、軸受１３に潤滑油は浸透し難い。第１実施形態の旋回ノズル１は、このような軸受１３の潤滑油の開口部４９側からの給油が良好にできることになる。

本発明に係る第２実施形態の旋回ノズルを主に図２を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。

第２実施形態において、筒状部材１２に組み付けられた状態のノズル本体１６および内部ノズル部１１は、ノズル本体１６の基端開口部６５内に、内部ノズル部１１の内部噴出口３７が入り込んでいない。すなわち、内部ノズル部１１の内部噴出口３７は、その軸方向においてノズル本体１６と位置が重なり合っていない。

また、第２実施形態においては、筒状部材開口部５５にメネジ１０１が形成されており、このメネジ１０１にジョイント１０５が螺合されている。筒状部材開口部５５は、室８１とは反対側が、ジョイント１０５を介して旋回ノズル１の外部である流体供給源Ｙに連通する。流体供給源Ｙは、例えば、水、洗浄液、粒子等が貯留されている。

流体供給源Ｙが水を貯留している場合、ベース筒部６１の基端開口部６５内に向けて、この基端開口部６５との間に隙間をもって配置された内部ノズル部１１から加圧エアを噴出させると、基端開口部６５と内部噴出口３７との間に生じる負圧で、エジェクタの原理によって流体供給源Ｙから水を室８１に吸引し、加圧エアと混合しつつ、ノズル本体１６の先端開口部６６から噴出させることができる。これにより、回転するノズル本体１６の先端開口部６６から霧状の水を噴出させることができる。

流体供給源Ｙが洗浄液を貯留している場合、ベース筒部６１の基端開口部６５内に向けて、この基端開口部６５との間に隙間をもって配置された内部ノズル部１１から加圧エアを噴出させると、基端開口部６５と内部噴出口３７との間に生じる負圧で、エジェクタの原理によって流体供給源Ｙから洗浄液を室８１に吸引し、加圧エアと混合しつつ、ノズル本体１６の先端開口部６６から噴出させることができる。これにより、回転するノズル本体１６の先端開口部６６から発泡した洗浄液を噴出させることができる。

流体供給源がドライアイスの粒子を貯留している場合、ベース筒部６１の基端開口部６５内に向けて、この基端開口部６５との間に隙間をもって配置された内部ノズル部１１から加圧エアを噴出させると、基端開口部６５と内部噴出口３７との間に生じる負圧で、エジェクタの原理によって流体供給源Ｙからドライアイスの粒子を室８１に吸引し、加圧エアと混合しつつ、ノズル本体１６の先端開口部６６から噴出させることができる。これにより、回転するノズル本体１６の先端開口部６６からドライアイスの粒子をショットブラスト材として噴出させることができる。

１ 旋回ノズル
１１ 内部ノズル部
１２ 筒状部材
１３，１４ 軸受
１６ ノズル本体
５５ 筒状部材開口部
６１ ベース筒部
６３ 噴出口
６５ 基端開口部
６６ 先端開口部

Claims (1)

1. 筒状部材と、
   基端開口部を有する円筒状のベース筒部を備え先端開口部を有する噴出口が前記ベース筒部の中心軸線に対しねじれの位置に設けられた金属製のノズル本体と、
   前記ベース筒部に前記中心軸線の方向に離間して設けられて前記ベース筒部を前記筒状部材の内周部に回転可能に支持する二つの軸受と、
   前記筒状部材内で前記基端開口部との間に隙間をもって配置されて前記基端開口部内に向けて加圧気体を噴出させる内部ノズル部と、を備え、
   前記筒状部材には、前記二つの軸受のうち前記基端開口部に近い側の軸受よりも前記内部ノズル部側に、外部に連通する筒状部材開口部が設けられていることを特徴とする旋回ノズル。

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