中空のコーンノズル | 精密キャスティング & OEMソリューション

1. 導入

Hollow Coneノズルは、産業で不可欠な役割を果たしている高度に専門化された液体原造コンポーネントです。 細かい霧化, 高い表面対容積比, 効率的なガス - 液体接触.

完全なコーンやフラットファンのデザインとは異なります, 中空のコーンノズルが生成されます 環状スプレーパターン 比較的小さな液滴が円形の帯に沿って集中しています, 中央軸を比較的乾燥させます.

これにより、彼らは好みの選択肢になります 加湿, 蒸発冷却, スクラブ, 農薬スプレー, および燃焼プロセス.

2. 中空のコーンノズルとは何ですか?

a 中空コーン ノズル 液体の流れを細かく霧化したものに変換するように設計された精密設計スプレー装置です, リング型のスプレーパターン.

完全なコーンノズルとは異なります, コーンボリューム全体に液滴を分配します, 中空のコーンノズル濃縮液液滴は主に沿って 末梢環, センターを比較的乾燥させます.

このユニークなジオメトリは、それらを要求するアプリケーションで特に効果的にします 細かい霧化, 急速な蒸発, および大規模なガスと液体相互作用表面.

作業原則

中空コーンノズルの基本的な動作は 液体渦巻きの誘導:

• 渦巻き誘導: 液体は、1つ以上の接線方向のチャネルを介してノズルボディに入ります, らせん溝, または渦巻き挿入.
• 渦の形成: 流体は角運動量を取得します, 渦巻き室の中に急速に回転する液体フィルムを形成する.
• シート形成: 液体が正確に機械加工されたオリフィスを通って出るとき, 遠心力により外側に広がります, 薄い環状液体シートの作成.
• 霧化: このシートは、空力せん断と表面張力の不安定性の下で壊れます, 円錐形のパターンで細かい滴のリングを形成する.

特性の定義

• スプレージオメトリ: 中空の内部の円錐形, 通常、角度から 40°から140°.
• 液滴サイズ: 細かい霧化, 多くの場合 10–200μmの範囲, 圧力とノズルの設計に応じて.
• 分布: 円錐周囲に沿った均一な液滴密度, 末梢カバレッジさえ必要とするプロセスに最適です.
• 流体力学: 高いウェーバー数 (私たちは > 100) 操作範囲では、液滴の分裂が表面張力ではなく慣性力によって支配されていることを確認します.

なぜ「中空」の形が重要なのか

• 冷却 & 加湿: 熱と物質移動の表面積を最大化します.
• スプレー乾燥 & 燃焼: 液滴が小さいため、蒸発速度を向上させます.
• スクラブ & ガス処理: 吸収システムの接触効率が高いことを保証します.

3. スプレー物理学 & パフォーマンスメトリック

重要なメトリック

• スプレー角 (40°–140°): カバレッジ幅を定義します.
• 流量 (Q): オリフィスの直径と圧力差によって支配されています (Q ∝√δp).
• 液滴サイズ (D32, VMD): 通常、10〜200μm, 蒸発とドリフト制御には重要です.
• 分布の均一性: 環状リングに沿って均一な液体がどのように堆積するかを決定します.
• 衝撃力: フラットファンや完全なコーンと比較して中程度, それらを冷却と加湿に適していますが、頑丈なクリーニングではありません.

流体ダイナミクスの洞察

上記の動作圧力で 5 バー, レイノルズ数は10°を超えています, 乱流状態を確保します.

The ウェーバー番号 (慣性と表面の張力力の比率) 多くの場合、超えます 100, それを確認します 空力力が分裂を支配します, うまくいく, 安定した滴.

4. 材料 & 冶金の考慮事項

5. 中空コーンノズルのタイプと内部形状

中空のコーンノズルは、環状スプレーを形成する渦巻く流れを生成する方法によって広く分類できます.

内部ジオメトリの選択により、スプレー角が決定されます, 液滴サイズ, 抵抗の詰まり, 全体的なパフォーマンス.

スパイラルノズル

• デザイン: ノズルボディに機械加工された連続スパイラルカットまたはらせん溝を使用します.
  液体がらせんパスに沿って流れます, 各エッジで細かいストリームに侵入します, それは集合的に中空のコーンスプレーを形成します. 専用の渦巻きチャンバーは必要ありません, デザインをシンプルでありながら非常に効果的にします.
• 特徴: 非常に広いスプレー角 (最大180°); 内部渦巻き室はありません.
• 利点: 最小限の詰まり; 汚れた液体とスラリーをうまく処理します.
• アプリケーション: ガススクラビング, 冷却塔, 火抑制, ダストコントロール.

軸方向のスワールノズル

• デザイン: 出口オリフィスのすぐ後ろに配置された渦巻きチャンバーが組み込まれています.
  液体は軸方向に入り、らせん溝または渦巻き挿入によって回転に導かれます, 排出前に渦を作成します.
  チャンバージオメトリ (円筒形または円錐形) スプレーの均一性と液滴サイズを制御します.
• 特徴: 明確に定義されています, 細い液滴サイズの薄い中空コーンスプレー.
• 利点: 高い均一性, 正確なカバレッジ; コンパクトジオメトリ.
• アプリケーション: 化学反応器, 加湿, スプレー乾燥.

接線方向のエントリノズル

• デザイン: ノズル側に1つ以上の接線内インレットポートを備えています, 円筒形の渦巻き室の中で液体を急速に回転させることを強制する.
  結果の渦は丸いオリフィスから出ます, 中空コーンパターンを形成します. 接線ポートのサイズと数は、フローの安定性と液滴分布を決定します.
• 特徴: ハイせん断の強い渦, 狭い液滴分布を生成します.
• 利点: 非常に安定したスプレーパターン; 低から中程度の粘度液体で効果的です.
• アプリケーション: ガス冷却, 農薬スプレー, 表面コーティング.

ベインタイプ (入れる) ノズル

• デザイン: ノズルオリフィスの前に配置された取り外し可能な内部ベーンインサートを使用します. ベーンには、液体に制御された渦巻き運動を与える複数の角度のあるスロットまたはブレードがあります.
  ベインジオメトリ (スロット幅, 角度, カウント) スプレー角と液滴のサイズに直接影響します, インサートを交換してパフォーマンスをカスタマイズできます.
• 特徴: Vane Geometryによる調整可能な液滴サイズ; 簡単に交換できます.
• 利点: サービス可能なデザイン; テーラードパフォーマンス; メンテナンスが簡単です.
• アプリケーション: 食品加工, 煙道ガス脱硫 (FGD), 精密冷却.

多口の中空コーンノズル

• デザイン: ノズルの顔の周りに円周方向に配置されたいくつかの小さなオリフィスで構成されています.
  各オリフィスは、ホローコーンスプレー全体の一部を形成するファインジェットを発します, 均一な環状パターンに結合します.
  設計により、オリフィスの数とサイズを調整するだけでフロー容量をスケーリングできます.

  

• 特徴: 分散型液滴ストリームを備えた高流量.
• 利点: 良い冗長性; 1つのオリフィスが詰まっても機能し続けます.
• アプリケーション: 大容量冷却, 大規模な灌漑, 火抑制.

6. 中空コーンノズルの製造方法と品質管理

製造方法

精密キャスティング

• プロセス: 用途 投資キャスティング (失われたワックス) または 精密な砂鋳造. ノズルのワックスモデルが作成されます, セラミックスラリーでコーティングされています, その後、溶けてカビの空洞を形成しました.
  溶融合金 (例えば。, ステンレス鋼, ハスロイ, またはセラミック) 注がれています, 固化, 機械加工または研削によって仕上げられました.
• 利点: 複雑な内部渦巻きチャンバーと大規模な生産が可能です, ワンピースデザイン; 高温または腐食性の環境に最適です.
• アプリケーション: 発電スクラバー, 化学反応器, 大規模な冷却塔.

CNC加工

• プロセス: ソリッドバーストックまたは偽造ブランクから始まります. 多軸 CNCターニング そして ミリング マシンは正確な幾何学を切断します, オリフィスを含む, ベインスロット, と渦巻き室.
  最終的な磨きと磨きを除去し、バリを除去し、強烈な許容範囲を確保する (±0.01 mm).
• 利点: 高次元精度, 優れた再現性, 低い柔軟性- 中容量生産に.
• アプリケーション: 医薬品スプレー乾燥, 食品衛生ノズル, ガスタービン冷却.

パウダー冶金 & 焼結

• プロセス: 金属の細かい粉末 (ステンレス鋼, タングステンカーバイド) またはセラミック (アルミナ, ジルコニア) 高圧下でダイに押し込まれます (200–800 MPa), その後、1,000〜1,500°Cで焼結します.
  研削やレーザー掘削のような二次仕上げがオリフィスを作成します.
• 利点: 非常に激しく生成されます, 耐摩耗性の材料; 多孔性と微細構造を密接に制御できます.
• アプリケーション: 研磨スラリースプレー, 石炭火力発電ボイラー脱硫, 鉱業およびセメント産業.

射出成形 (ポリマー & 複合材料)

• プロセス: 熱可塑性科学 (例えば。, pp, PVDF, ナイロン) またはエンジニアリングされた複合材料を溶かし、高圧で鋼型に注入します.
  冷却は部品を固めます, デフラシングまたは表面処理が必要になる場合があります. ガラスまたは炭素繊維の補強材を強度のために追加できます.
• 利点: 低コスト, スケーラブルな大量生産; 軽量および腐食耐性; 達成可能な幅広い形状.
• アプリケーション: 農業散布, 使い捨て化学処理ノズル, 水処理投与.

添加剤の製造 (3D 印刷)

• プロセス: 使用したレイヤーごとの製造 選択的レーザー融解 (SLM) 金属用または バインダー噴射/ステレオリソグラフィ セラミック/ポリマー用.
  霧化を強化する複雑な格子状の渦巻き室と非線形流パスの製造を可能にします. 後処理 (熱処理, 研磨) 耐久性と仕上げを改善します.
• 利点: 従来の機械加工で不可能なデザインを可能にします; 迅速なプロトタイピング; 小さなバッチのカスタマイズ.
• アプリケーション: 航空宇宙冷却チャネル, 医薬品アトマイザー, r&新しいスプレー幾何学のD.

表面仕上げ & 熱処理

• プロセス: 形成後, ノズルは次のような仕上げを受けます 研磨, ホーニング, またはラッピング 滑らかな内部表面用.
  熱処理 (浸炭, ニトリッド, または消光 & 焼き戻し) 硬度を高めます.
  PTFEなどのコーティング, セラミック, または摩擦を減らし、化学/耐摩耗性を改善するためにハードクロムを適用します.
• 利点: サービスの寿命を延ばします, 詰まりリスクを減らします, パフォーマンスの一貫性を高めます.
• アプリケーション: 化学処理プラント, 消火システム, 海洋環境.

品質保証

• 寸法検査 (CMM, 光学計量).
• スプレーパターンテスト (コレクショングリッド, 写真マッピング).
• 液滴サイズの特性評価 (レーザー回折, PDPA).
• 材料認証 (MTC, 腐食/侵食テスト).

7. 利点 & 中空コーンノズルの制限

重要な利点

• 周囲のカバレッジ: 環状スプレーは液体の使用を減らし、過飽和を回避します.
• 汎用性: 低粘度の液体で動作して、中程度のスラリーを使用します; 圧力範囲1〜100バー.
• 詰まります & 侵食耐性: より大きなオリフィスと渦巻き羽根は詰まりを防ぎます.
• 低表面の衝撃: カバレッジを確保しながら、繊細な表面に優しく.
• エネルギー効率: 同様のカバレッジには、完全なコーンやソリッドストリームよりも少ないポンピングパワーが必要です.

重大な制限

• セントラルデッドゾーン: フルエリアのカバレッジには不適切ではありません.
• 圧力感度: 圧力変動によりスプレー角と液滴のサイズが変化します.
• より低い衝撃: 研磨クリーニングや頑丈なアプリケーションには理想的ではありません.
• 高粘度の制限: 液体 >5,000 CPには、より高い圧力または加熱ノズルが必要です.
• メンテナンスが必要です: 渦巻きは堆積物を蓄積する可能性があります; 定期的なクリーニングが必要です.

8. 中空コーンノズルの産業用途

中空のコーンノズルがどこで使用されています 周囲のカバレッジ, 均一な濡れ, および制御された液滴サイズ 重要です. 重要なアプリケーションには含まれます:

農業 & 園芸

• 農薬でさえ, 除草剤, 植物の周りの肥料の分布.
• フラットファンノズルと比較して、化学物質の使用量を10〜20％削減します.

冷却 & 加湿

• 冷却塔, HVAC加湿器, 温室効果システム.
• 過度の飽和表面なしで均一なカバレッジを保証します.

防火 & 抑制

• リング型のスプレーは、敏感な機器と境界領域をカバーしています.
• NFPA承認のスプリンクラーシステムと互換性があります.

産業用クリーニング

• 繊細な機器とコンベヤーの光洗浄またはすすぎ.
• フルコーンまたはソリッドストリームスプレーと比較して衝撃損傷を減らす.

ダスト抑制 & マテリアルハンドリング

• マイニング, セメント, 空中粉塵を制御するためのバルク材料施設.
• 効率的な境界湿潤により、粒子の脱出が防止されます.

化学薬品 & プロセス産業

• スプレーリアクター, ガススクラビング, および化学投与.
• 均一な環状カバレッジを提供します, 死んだゾーンを最小化します.

9. 競合するノズルタイプとの比較

まとめ:

• 中空のコーンノズル エクセルイン 周囲のカバレッジとインパクトの低いアプリケーション.
• 完全なコーンノズル に最適です ユニフォーム, 塗りつぶされたエリアスプレー.
• フラットファンノズル に最適です 線形表面カバー.
• ソリッドストリームノズル 提供する ハイフォースクリーニングまたは切断, しかし、限られた面積カバレッジ.

10. 結論

中空のコーンノズルは、ガス液体相互作用の効率を再定義する精密ツールです, 冷却, および精密投与.

渦の流体ダイナミクスを介して設計された環状スプレーパターン - 比類のない表面積と接触効率, 発電から医薬品への業界でそれらを不可欠にする.

産業が持続可能性とスマートオペレーションを優先するように, 中空のコーンノズルは進化し続けます。IoTセンサーの統合, 3Dプリントされたカスタマイズ, そして環境に優しい素材.

エンジニアとバイヤー向け, 成功は、デザインの技術的なニュアンスを理解することにあります, 材料の選択, メンテナンス - パフォーマンスとライフサイクルコストを最適化するためのノズル仕様にアプリケーションを並べる必要があります.

FAQ

中空のコーンノズルにどの材料を使用すべきか 98% 硫酸?

PTFEまたはHastelloy C276. PTFEは抵抗します 98% 3〜4年のサービス寿命で最大260°Cの硫酸.

Hastelloy C276は、高圧アプリケーションに適しています (≥50バー) その優れた強度のため (引張強度= 724 MPA). 真鍮または316Lは3〜6か月以内に腐食します.

中空のコーンノズルは、高粘度の流体を処理できます (例えば。, モーターオイル, 3,000 CP)?

はい, 修正付き:

(1) 2〜3 mmのオリフィスで渦巻きベーンノズルを使用してください (より大きなオリフィスは詰まりを減らします);

(2) 液を60°Cに加熱します (粘度を〜1,000 cpに減らします);

(3) 圧力を20〜30 barに増やします (vs. 10 水のためのバー) DV50 = 80–100μmを維持します.

廃水処理で使用される中空のコーンノズルを掃除する頻度 (5% 固体)?

毎週. 廃水固体 (5%) きれいな液体よりも速く詰まっています.

aに浸してきれいにします 5% クエン酸溶液 (30 分) 柔らかいナイロンブラシでブラッシングします. インストールa 10 μmインラインフィルターは、クリーニング間隔を隔週に拡張します.

ガススクラビングの中空コーンノズルの典型的なサービスライフは何ですか?

2316Lノズルで3年, 4–5年のハステロイまたはセラミックノズル.

寿命を減らす要因:

(1) 化学摩耗 (例えば。, 苛性ソーダでSoをスクラブします);

(2) 粒子状の摩耗 (例えば。, 発電所の排気中のフライアッシュ);

(3) メンテナンスが悪い (まれなクリーニング). セラミックノズルを使用して毎月掃除して寿命を延ばします.