JPH0673697B2 - スケール除去用ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧延鋼板の表面に高圧の流体（水等）を帯状
に噴射させてその圧延鋼板の表面のスケールを除去する
場合等に用いられるスケール除去用ノズルで、詳しく
は、整流器を内装した整流通路と、その整流通路の下流
側に連なる絞り通路と、その絞り通路の下流側に連なる
とともに、先端面に形成した直径方向の姿勢の溝の底部
にその噴射口を開口させる噴射通路とを、それらの軸芯
が同一直線上に位置する状態に形成してあるスケール除
去用ノズルに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のスケール除去用ノズルとしては、前記絞
り通路のうち上流側の通路部分をそれの全長にわたって
径が等しい形状に、かつ、下流側の通路部分を下流側ほ
ど次第に径が小さくなる形状に夫々、形成したものが知
られている（例えば特公昭43−23197号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記従来のノズルによるときは、整流通路と絞
り通路の上流側通路部分との径が同じであるが、整流通
路の方が整流器を内装している分だけ上流側通路部分よ
りも実質的な流路断面積が小さく、整流通路と絞り通路
との境で流路断面積が急変するため、整流通路で一旦流
体が整流されるものの、整流通路から絞り通路に移入し
た途端、渦流が生じて乱れる。その結果、整流通路を形
成してあっても、流体が再度乱流の状態となって噴射通
路に移入し易く、帯状の噴射流も乱流状態となり易く、
そのため、噴射流の厚さが大きくなって、噴射流の衝突
力が小さくなり、スケール除去の能率が悪く、しかも、
十分にスケール除去を行えなかった。

また、スケール除去用ノズルではないが、実公昭39−17
657号公報で開示されているように、整流通路と絞り通
路とを、下流側など次第に径が小さくなる一連の通路を
もって形成したノズルが存在し、その技術をスケール除
去用ノズルに適用することが考えられる。この場合、絞
り通路の径が上流側端から次第に小さくなって、絞り通
路の流路断面積が上流の整流通路に近い位置においてそ
の整流通路の下流側端の流路断面積と同じになるため、
整流通路から絞り通路への移入時の渦流発生を抑制でき
るものの、整流通路も下流側ほど次第に径が小さくなる
形状があるため、次のような問題が生じる。

つまり、整流器として、整流通路の周壁に接当する外周
縁がその整流通路の周壁と同様に整流通路の軸芯に対し
て傾斜した姿勢に形成されたものを用いる必要があり、
そのように整流器の外周縁を精度良く傾斜姿勢に形成す
ることは、例えば整流器の外周縁を整流通路の軸芯と平
行に位置するように形成する場合に比較して、加工が非
常にむずかしく、整流器のコストアップを招来する。し
かも、整流器として、前述実公昭39−17657号公報にお
いて開示されているように、整流通路の軸芯に沿った姿
勢の整流板によってその整流通路を中央の通路部分とそ
の外周の通路部分とに分割するものを用いた場合は、中
央の通路部分はその全長にわたって流路断面積が同じも
のである一方、その周囲に位置する通路部分は流路断面
積が下流側ほど次第に小さくなるものであるため、中央
の通路部分と周囲の通路部分とで整流作用や流体の流動
の仕方が変わる。その結果、整流通路での整流性能が低
く、この場合であっても、噴射流が乱流になることを十
分に抑制することができないのである。しかし、だから
といって、整流板を傾斜させるなどして、各通路部分で
の整流作用等を同一にすることは、整流器の構造が非常
に複雑化して、より一層のコストアップを招来する。

本発明の目的は、噴射流の乱流抑制性能に勝れ、しか
も、安価なスケール除去用ノズルを提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるスケール除去用ノズルの特徴構成は、整流
通路を、それの全長またはほぼ全長にわたって等しい径
に形成するとともに、絞り通路を、それの上流側端の径
が前記整流通路の下流側通路径と同径であり、かつ、前
記上流側端から下流側端またはその近くの箇所にまで次
第に径が小さくなる形状に形成し、さらに、前記整流器
は、前記整流通路の通路長手方向に沿う整流板を備えて
いるとともに、その整流板よりも下流側に、下流側ほど
先細りとなる円錐形の突起を備え、この突起部分を前記
絞り通路内の上流側部分に入り込む状態で設けてある点
にあり、その作用・効果は次の通りである。

〔作 用〕

整流通路をそれの全長またはほぼ全長にわたって等しい
径の形状に構成してあるため、その整流通路に内装する
整流器として、整流通路の周壁に接当する外周縁を整流
通路の軸芯と平行に位置させるもので、しかも、整流板
を整流通路の軸芯に沿った姿勢に配設した単純形状のも
のを用いることができながらも、その整流器によって分
割された各通路部分の全てを、それらの全長またはほぼ
全長にわたって流路断面積が等しいものにできる。その
結果、整流器を容易に、かつ、安価に作製できながら
も、整流通路での整流性能を勝れたものにできる。

そして、前記整流通路に連なる絞り通路を、それの上流
側端から下流側にかけて次第に径が小さくなる形状に形
成してあるとともに、整流器に、前記整流板よりも下流
側で、下流側ほど先細りとなる円錐形の突起を、前記絞
り通路内の上流側部分に入り込む状態で設けてあるた
め、絞り通路の流路断面積が整流通路に近い位置におい
てその整流器を内装した整流通路の流路断面積と同等と
なる。その結果、絞り通路での絞り率を緩やかにして通
路抵抗の少ない構造としながらも、整流通路から絞り通
路への移入に伴う渦流発生を抑制して、整流通路での整
流状態を維持して噴射通路に移入させることができる。

〔発明の効果〕

その結果、本発明は、噴射流を可及的、整流状態に維持
して、噴射圧の上昇および均等化による能率の良い確実
なスケール除去を行うことができ、しかも、低コストの
スケール除去用ノズルを提供できるようになった。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

圧延鋼板の表面に高圧の水を帯状に噴射させてその圧延
鋼板の表面のスケールを除去するためのノズルであっ
て、これは、第１図に示すように、筒状の通路形成部材
（１）と、この通路形成部材（１）の一端部に螺合装着
したフィルタ（２）と、前記通路形成部材（１）の他端
部に螺合装着した噴射通路形成部材（３）とから成る。

前記通路形成部材（１）は、整流通路（Ａ）とその整流
通路（Ａ）の下流側に連なる絞り通路（Ｂ）とを、それ
らの軸芯が同一直線上に位置する状態に形成するもので
あって、前記整流通路（Ａ）のうち、上流側端から下流
側端近く位置までは、等しい径の形状（つまり、円柱
状）に構成され、前記整流通路（Ａ）の下流側端近く位
置から前記絞り通路（Ｂ）の下流側端近く位置までは、
下流側ほど次第に径が直線的に小さくなる形状（つま
り、円錐台状）に構成され、前記絞り通路（Ｂ）の前記
下流側端近く位置よりも下流側の部分は、その全長にわ
たって径が等しい形状に形成されている。因みに、絞り
通路（Ｂ）の軸芯に対する絞り通路（Ｂ）の周面の傾斜
角（θ）の実数値例を挙げると、絞り通路（Ｂ）の上流
側端径が13mm、下流側端径が7.6mm、長さが54mmの場合
で３度45分である。かつ、前記整流通路（Ａ）には整流
器（４）が内装されている。

前記整流器（４）は、第２図にも示すように、前記整流
通路（Ａ）の軸芯に沿った姿勢で、かつ、整流通路
（Ａ）と等しい長さの複数の整流板（4A）を放射状に配
置連結し、それらの中心部の軸芯方向両端面の夫々に円
錐形の突起（4B）を一体に連設して構成されている。も
ちろん、前記整流板（4A）のうち、上流側端から前記下
流側端近く位置までの整流通路部分に内装される部分の
外周縁は、その整流通路部分の周面に全長において接当
するように整流通路（Ａ）の軸芯と平行な姿勢に形成さ
れており、前記下流側端近く位置よりも下流側の整流通
路部分に内装される部分の外周縁は、その整流通路部分
の周壁に全長において接当するように下流側ほど整流通
路（Ａ）の軸芯に近づく傾斜姿勢に形成されている。因
みに、整流器（４）の整流板（4A）の長さの実数値例を
挙げると、前記絞り通路（Ｂ）が前述した実数値で形成
されている場合において16mmである。

前記フィルタ（２）は、第３図にも示すように、キャッ
プ状のもので、ドーム状の先端部から中間位置にまでわ
たる複数の縦スリット（2Aあを周方向に分散形成してい
る。

前記噴射通路形成部材（３）は、前記通路形成部材
（１）への装着状態において、前記絞り通路（Ｂ）の下
流側にその軸芯を絞り通路（Ｂ）の軸芯と同一直線上に
位置させる状態に連なる噴射通路（Ｃ）を形成するもの
であって、前記噴射通路（Ｃ）の噴射口（C1）は、前記
噴射通路形成部材（３）の先端面に形成した直径方向に
沿った溝（3a）の底部に開口している。そして、前記噴
射通路形成部材（３）は、第４図にも示すように、前記
通路形成部材（１）への螺合装着部を備えるととも、前
記溝（3a）の両端部分を形成するノズルケース（3A）内
に、前記噴射口（C1）と溝（3a）の中央部を形成するノ
ズルチップ（3B）と、噴射通路（Ｃ）のノズルチップ
（3B）に至るまでの部分を形成するブッシュ（3C）とを
固着して構成されている。なお、ノズルチップ（3B）
は、タングステンカーバイト合金等、耐摩耗性に勝れた
超硬合金製であり、そのノズルチップ（3B）とノズルケ
ース（3A）とには、ノズルチップ（3B）の先端側への抜
けを防止する段部（3b）が形成されている。つまり、ノ
ズルチップ（3B）は、ノズルケース（3A）に基端側から
挿入（圧入）されて固着されている。また、前記噴射通
路（Ｃ）のうちプッシュ（3C）内の通路部分は、下流側
ほど次第に径が直線的に小さくなる形状に形成されてい
る。

そして、スケール除去用ノズルは、主導管（５）に枝管
状に取付けたアダプタ（６）内に、フィルタ（２）を前
記主導管（５）内に位置させる状態に挿入されて取付け
られており、その取付け手段は、前記アダプタ（６）の
端面にパッキン（７）を介して接当する軸芯方向位置規
制用のフランジ（3A1）とアダプタ（６）の内周面に形
成の溝（6a）に係合する軸芯周り姿勢規制用の突起（3A
2）とを前記ノズルケース（3A）に一体に連設し、前記
アダプタ（６）に螺合して前記フランジ（3A1）をアダ
プタ（６）の端面側に押圧する固定用の袋ナット（８）
を設けて構成されている。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を示す。

［１］上記実施例では、主導管（５）にアダプタ（６）
を介して取付けるようにしたが、主導管（５）に直接に
取付けても良い。

［２］上記実施例では、フィルタ（２）として、縦スリ
ット（2A）を形成したものを示したが、フィルタ（２）
としては、第５図に示すように、周方向に沿った姿勢の
横スリット（2B）を形成したものであっても、また、多
数の孔を形成したものであっても良い。要するに、本発
明では、フィルタ（２）の形状、構造は適宜変更可能で
ある。

［３］上記実施例では、フィルタ（２）を備えたノズル
を示したが、第６図に示すように、フィルタ（２）をも
たないノズルも本発明の対象である。

［４］上記実施例の整流器（４）において、第７図に示
すように、整流板4Aの軸芯方向両端部分（4a）を先鋭に
する。

［５］上記実施例では、整流器（４）として、８枚の整
流板（4A）をもつものを示したが、整流板（4A）の数
は、４枚、６枚等、適宜変更可能である。

［６］上記実施例では、整流器（４）として、突起（4
B）を備えたものを示したが、整流器（４）としては、
突起（4B）を上流側にのみ突出させているものや、第７
図に示すように、突起（4B）を下流側にのみ突出させて
いるもの、突起（4B）をもたないものであっても良い。
特に、突起（4B）を下流側にのみ突出させている整流器
（４）は、フィルタ（２）を持たないノズルに好適であ
る。

［７］上記実施例では、整流器（４）として、整流板
（4A）を放射状に配置連結したものを示したが、整流器
（４）としては、軸芯方向視において整流板（4A）を格
子状に配置連結したものであっても良い。要するに、整
流器（４）の形状、構造は適宜変更可能である。

［８］上記実施例では、整流通路（Ａ）のうち、上流側
端から下流側端近く位置にまでわたる通路部分を等径と
したが、整流通路（Ａ）としては、その全長にわたって
径が等しいものであっても良い。

［９］上記実施例では、絞り通路（Ｂ）として、上流側
端から下流側端近く位置までにわたる通路部分において
下流側ほど径が小さくなる形状のものを示したが、絞り
通路（Ｂ）としては、それの全長にわたって下流側ほど
径が小さくなる形状のものであっても良い。

［10］前記絞り通路（Ｂ）の径が小さくなる度合、つま
り、絞り通路（Ｂ）の周面の軸芯に対する傾斜角（θ）
は、上記実施例で示した実数値例よりも大きくても、ま
た、小さくても良く、好ましくは、２〜５度が良い。

［11］前記整流通路（Ａ）および整流器（４）の長さは
適宜変更可能である。

次に実験例を示す。

各実験は、第８図に示すように、内径が41.2mm、長さが
2.5mの層流用配管（９）にヘッダ（10）を乱流発生レジ
ューサー（11）を介して接続するとともに、ブルドン管
式圧力計（12）を取付け、前記ヘッダ（10）を主導管
（５）としてノズルをアダプタ（６）を介して取付け
て、実験装置を作製し、噴射圧力が120kgf/cm2、噴射流
量が106.61/min、噴射距離が300mmの基本条件でノズル
からの噴射流を鉛板（13）に衝突させ、第８図に示すよ
うに、その噴射流の衝突で鉛板（13）上に形成される溝
（14の深さから、噴射流の巾方向中央の7mm幅の部分で
の噴射流厚さ方向での衝撃力（Ｆ）の分布状態を測定す
るテストである。なお、衝突力（Ｆ）は、1mmφ当りで
あり、かつ、同一条件下での６回のテスト結果の平均値
である。

実験例１ 上述実験例構造のＡノズルとそのＡノズルからフィルタ
（２）を取外した構造のＢノズルと、そのＢノズルから
整流器（４）を取外した構造のＣノズルとを用いて前記
のテストを行った。Ａノズルを用いた場合の結果を第９
図（イ）に、Ｂノズルを用いた場合の結果を第９図
（ロ）に、Ｃノズルを用いた場合の結果を第９図（ハ）
に夫々示す。

上記の結果から、整流器（４）を設けることにより、噴
射流の厚さが小となって衝突力（Ｆ）が増大することが
判明したが、フィルタ（２）も設けることにより、一層
衝突力（Ｆ）が増大することが判明した。これは、フィ
ルタ（２）の縦スリット（2A）により、流体が予め整流
されて整流通路（Ａ）に移入することが原因していると
思われる。

実験例２ 前記のＡノズルと、このＡノズルの整流器（４）に代え
て上述した別実施例の［４］で示した、つまり、整流板
（4A）の軸芯方向両端部分（4a）を先鋭した整流器
（４）を備えた構造のＤノズルと、突起（4B）をもたな
い整流器（４）を備えた構成のＥノズルを用いて、整流
器（４）の構造の差違による衝突力（Ｆ）の変化を調べ
た。Ａノズルを用いた場合の結果を第10図（イ）に、Ｄ
ノズルを用いた場合の結果を第10図（ロ）に、Ｅノズル
を用いた場合の結果を第10図（ハ）に夫々示す。

上記の結果から、突起（4a）付の整流器（４）を用いて
実施する方が望ましいと判った。

実験例３ Ａノズルの整流器（４）における整流板（4A）の長さ
（１）を夫々10mm、12mm、14mm、16mm（Ａノズル）、18
mm、20mm、22mmとしてテストを行った。各結果を第11図
（イ）〜（ト）および第12図に示す。その結果、整流器
（４）としては、整流板（4A）の長さが16mmのものが衝
突圧（Ｆ）の面で最上であり、また、10mm〜22mm程度の
長さのものが望ましいと判明した。

実験例４ Ａノズルにおける整流器（４）の整流板（4A）の数を夫
々、４枚、６枚、８枚（Ａノズル）としてテストを行っ
た。各結果を第13図（イ）〜（ハ）に示す。その結果、
整流器（４）の整流板（4A）の枚数は６枚〜８枚である
ことが望ましいことが判ったが、他の条件が変われば、
整流板（4A）の枚数が４枚の場合や９枚以上であっても
使用可能である。なお、溝（14）の幅、つまり、衝突時
における噴射流の厚さも同時に調べたが、４枚の場合が
12.5mm、６枚の場合が11.5mm、８枚の場合が11mmであ
り、これから噴射流の厚さが小ほど衝突圧（Ｆ）が大き
くなること判った。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、第１図は
縦断面図、第２図は整流器の斜視図、第３図は平面図、
第４図は底面図であり、第５図ないし第７図は本発明の
別実施例を示し、第５図はフィルタの縦断面図、第６図
は縦断面図、第７図は整流器の側面図である。第８図は
実験装置の概略構成図であり、第９図（イ）〜（ハ）、
第10図（イ）〜（ハ）、第11図（イ）〜（ト）、第13図
（イ）〜（ハ）は各実験における衝突圧分布を示すグラ
フ、第12図は衝突力（Ｆ）を示すグラフである。 （４）……整流器、（Ａ）……整流通路、（Ｂ）……絞
り通路、（3a）……溝、（C1）……噴射口、（Ｃ）……
噴射通路、（4A）……整流板、（4B）……突起。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】整流器（４）を内装した整流通路（Ａ）
   と、その整流通路（Ａ）の下流側に連なる絞り通路
   （Ｂ）と、その絞り通路（Ｂ）の下流側に連なるととも
   に、先端面に形成した直径方向の姿勢の溝（3a）の底部
   にその噴射口（C1）を開口させる噴射通路（Ｃ）とを、
   それらの軸芯が同一直線上に位置する状態に形成してあ
   るスケール除去用ノズルであって、 前記整流通路（Ａ）を、それの全長またはほぼ全長にわ
   たって等しい径に形成するとともに、前記絞り通路
   （Ｂ）を、それの上流側端の径が前記整流通路（Ａ）の
   下流側通路径と同径であり、かつ、前記上流側端から下
   流側端またはその近くの箇所にまで次第に径が小さくな
   る形状に形成し、 さらに、前記整流器（４）は、前記整流通路（Ａ）の通
   路長手方向に沿う整流板（4A）を備えているとともに、
   その整流板（4A）よりも下流側に、下流側ほど先細りと
   なる円錐形の突起（4B）を備え、この突起（4B）部分を
   前記絞り通路（Ｂ）内の上流側部分に入り込む状態で設
   けてあるスケール除去用ノズル。
2. 【請求項２】前記絞り通路（Ｂ）の周面の軸芯に対する
   傾斜角（θ）が３度45分である特許請求の範囲第１項に
   記載のスケール除去用ノズル。