EP0414739B1 - Dispositif lineaire de pulverisation d'eau de refroidissement de toles - Google Patents

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EP0414739B1
EP0414739B1 EP89905124A EP89905124A EP0414739B1 EP 0414739 B1 EP0414739 B1 EP 0414739B1 EP 89905124 A EP89905124 A EP 89905124A EP 89905124 A EP89905124 A EP 89905124A EP 0414739 B1 EP0414739 B1 EP 0414739B1
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EP
European Patent Office
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water
spraying apparatus
air
tubes
blades
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89905124A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0414739A1 (fr
Inventor
Georges Jean-Baptiste Chastang
Pierre Gaetan Lascoux
Paul Laurent Bertrand Lefevre
Bernard Charles Robert Chezlepretre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bertin Technologies SAS
Original Assignee
Bertin et Cie SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Bertin et Cie SA filed Critical Bertin et Cie SA
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Publication of EP0414739A1 publication Critical patent/EP0414739A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/22—Spouts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/025—Nozzles having elongated outlets, e.g. slots, for the material to be sprayed

Definitions

  • the invention relates to a linear device for spraying sheet cooling water comprising a sheath supplied with pressurized air, a longitudinal water chamber provided with water flow means, said means opening out between ejection means. directed pressurized air provided in the air duct to form a spray head.
  • a spraying device for the thermal treatment of sheets of large width comprising a horizontal cylindrical conduit for supplying water, provided along its upper generatrix with a flow slot.
  • This conduit is arranged in the vertical plane of symmetry of a hollow body, supplied with pressurized air, separated into two longitudinal sheaths by a hopper which receives at its inlet the water flowing from the conduit and which forms at its outlet a linear spray head.
  • This head has a central water outlet slot between two symmetrical rows of openings communicating with the longitudinal ducts for supplying air under pressure.
  • This device is designed to allow significant variations in the flow rate of the cooling water, while maintaining a homogeneous distribution along the length, without requiring geometrical and / or dimensional modifications of the spray head. It appeared, however, that the homogeneity of the cooling jet which should come into contact with the sheet to be treated is highly dependent on the horizontality of the water supply duct as well as on the tolerances of the various elements constituting the device. In addition to the constancy of water flow from one end to the other of the spray head, the elementary jets forming the sheet jet must reach the surface to be cooled in an identical direction and in planes perpendicular to the direction of travel of the sheets from one edge of the sheet to the other.
  • the arrangement of the outlet openings for pressurized air has the same level that the water supply slot can, as a result of manufacturing tolerances, favor deviations of certain elementary jets relative to the general direction, deviations which result in the non-homogeneity of the cooling of the transverse zone of the sheet passing in front of the sprayer.
  • the object of the invention is a device comparable to that described above but in which the drawback resulting from a non-horizontality of the water pipe is eliminated.
  • the spraying device is characterized in that the means for discharging the cooling water consist at least in part of cylindrical tubes, distributed along the water chamber, said tubes having dimensional and / or shape characteristics introducing a significant pressure drop in the flow of water passing through them, which minimizes the local pressure variations likely to occur in the water chamber at the inlet of the tubes, and defining directions of impact of the identical elementary spray jets over the entire length of the sprayer.
  • Figure 1 is a partially cutaway perspective view of an embodiment of a spraying device according to the invention, the jet is directed downwards.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the device of Figure 1.
  • FIG. 3 is a view according to arrow III in FIG. 2.
  • FIG. 3A is an enlarged view of the portion A of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a view along IV-IV of FIG. 3.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of an exemplary embodiment of a device whose jet is directed upwards.
  • Figure 6 is a front view of a blade segment.
  • FIG. 7 is a top view of the segment of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a sectional view along VIII-VIII of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a sectional view along IX-IX of FIG. 6.
  • FIG. 10 is a sectional view along X-X of FIG. 6.
  • Figure 11 is a perspective view of the air ducts.
  • FIG. 12 is a view in horizontal projection of the air ducts of FIG. 11.
  • FIG. 1 represents an exemplary embodiment of a linear spraying device.
  • This sprayer is more particularly intended for producing a jet in a long length of sheet, transverse to the sheet and directed downwards, usable for example in a heat treatment assembly for the passing of sheets leaving a hot rolling mill.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of said device according to II-II of Figure 1 and Figure 3 is a front view along arrow III of Figure 2.
  • Figure 3 is a front view along arrow III of Figure 2.
  • the spraying device 1 is in the form of a long parallelepipedic box, the lower part of which is arranged to form two separate air ducts 3 and 4, in the vertical longitudinal plane of symmetry of the box 1 through a passage 5.
  • the ducts are closed along one of their longitudinal faces by sealed casings 2 and are supplied with pressurized air at one of their ends 6.
  • the lower part of the ducts comprises means 7 for directed ejection of the pressurized air , said means extending longitudinally on either side of the passage 5 through which the cooling water arrives.
  • the upper part of the casing 1 houses a longitudinal chamber 8, supplied with cooling water, at one of its ends by a conquest 9.
  • the water chamber carries, at its upper part, along its longitudinal axis of symmetry, orifices 10 provided with flow means 11 which are at least partially housed in the passage 5 provided between the two air ducts 3, 4.
  • the flow means 11 comprise at least one pressure drop tube 12, one end of which is fixed in the orifice 10 of the water chamber 8 and the other end of which enters a guide duct 13, of upper section to that of the pressure drop tube, allowing free but guide runoff of the cooling water.
  • the pressure drop of the tubes is defined, as known, by their dimensional and / or shape characteristics.
  • the pressure drop tube 12 is approximately in the shape of an inverted U and the total pressure drop between the ends 14 and 15 is mainly due to friction losses in the straight parts of the tube 12, to which are added the pressure drops in the two elbows, all these losses varying proportionally as a function of the flow rate.
  • the inlet and outlet losses are inevitable, but fixed for a given flow rate, the overall pressure drop is adjusted by varying the length of the tube, all other things remaining equal.
  • the inlet 14 and outlet 15 ends of said tubes are approximately in the same horizontal plane, this plane preferably being slightly above the level of the orifices 10 provided in the upper wall of the water chamber 8.
  • the inlets and outlets of the tubes are internally chamfered which guarantees the identity shape of the outlets of all the tubes and therefore the equality of the corresponding input / output pressure losses at the price possibly of a negligible length variation.
  • the pressure drop tubes 12 have the function of regulating the flow rate of the cooling water sent to the spray head.
  • the flow rate in a tube varies as the square root of the difference in pressures between the inlet and the outlet of the tube.
  • the pressure of the water over the entire length of the water chamber is not constant, due to local hydrodynamic and / or dimensional variations, of the perfect non-horizontality of the upper wall of the chamber carrying the orifices. and the mode of supplying the chamber from a single end. This supply asymmetry is all the more sensitive the lower the supply pressure of the chamber.
  • the flow means 11 also comprise a guide tube 13 of sufficient section to allow, within the limits of the flow rates allowed by the pressure drop tube, a runoff directed by the walls thereof.
  • a guide tube 13 of sufficient section to allow, within the limits of the flow rates allowed by the pressure drop tube, a runoff directed by the walls thereof.
  • rectangular section tubes are used whose large faces are arranged parallel to the plane of symmetry vertical of the sprayer.
  • the dimension ratio between the adjacent sides of the rectangle is for example of the order of 1.5.
  • the guide tubes 13 form a continuous sheet extending from one end to the other of the sprayer.
  • the guide tubes 13 are bent so that their lower part is received in the passage 5 provided between the air ducts 3 and 4.
  • the outlet ends 17 of the guide tubes are fixed in a prismatic water outlet channel 18, forming a continuous slot 19.
  • the spray head 16 in particular, consists of the water outlet channel 18 and means 7 for directed ejection of the air under pressure. These means extend, as previously described, on either side of the continuous slot 19 formed by the outlet channel 18 of the water.
  • the quality of the treated product depends on the homogeneity of the jet but also on its direction of impact with respect to the transverse cooling zone, hence the need rigorous local control, not only of the cooling water flow, but also of the direction of the spray jet resulting from the combination of pressurized air flows passing through the directed ejection means.
  • the curvature of the blades is provided so that the air flow admitted at one end of the air ducts is directed perpendicular to its direction of entry.
  • the plane tangent to the trailing edge of the blades must preferably be perpendicular to the surface of the product to be treated.
  • the planes of symmetry P of the left blades 20A and right 20B are inclined to the plane of longitudinal symmetry with the sprayer of equal angles (of the order of 25 °), so that the air jets from the right and left blades intersect in said plane which is also the surface of the cooling water runoff.
  • the impact of high speed air on water at low speed causes the water to split into droplets which are then entrained and projected onto the moving sheet.
  • the blading segments 21A, 21B are in the form of pieces of prismatic cast steel, the cross section of which shows two opposite curved and converging walls. Between these walls and integral with them, the blades 21 are provided. The leading edges of the blades are maintained in the widest part of the parts, the shape of which appears clearly in FIGS. 6 to 10. The blades form between them laterally converging conduits, opening out through rectangular orifices 22, separated from one another by transverse walls 23 of small thickness, corresponding to the trailing edges of the blades not producing any appreciable longitudinal sectioning of the air jet.
  • These parts 21 are provided on their various faces with bosses 24 and 25, allowing them to be fixed on the water outlet channel 18.
  • the bottoms of the air ducts 3 and 4 are firm by watertight housings 2, at the end of which outlet lips 26, 27 are provided extending, substantially in alignment, the lateral internal wall, not adjacent to the water outlet channel, blade segments au- beyond the water outlet slot 19. These lips define a volume forming a spray chamber.
  • thermal protection of the spray head consisting of two screens 28, 29 fixed to the outlet lips 26, 27.
  • the blades described above make it possible to obtain elementary air jets, formed by each orifice, in perfectly determined directions.
  • the flow rate and the pressure of the spraying air supplying each of the elementary jets must be perfectly constant throughout the length of the ducts. .
  • the pressurized air is introduced at the end of the ducts 3 and 4, which have a decreasing section as a function of the distance from the inlet so as to obtain a constant air speed upstream of the blurring. This reduction in cross-section can be obtained, for example, as shown in FIGS.
  • a spray jet having over the length of the sprayer, particular flow and pressure characteristics, so as to obtain, for example, a low cooling at the ends corresponding to the edges of the sheet, while the cooling is maximum in the central part. It will be easy to give the desired profile by providing the cooling water supply to the spray head by friction loss tubes of different characteristics.
  • the adjustment of the spraying length as a function, for example, of the sheet widths, can be obtained using an adjustable closure device 32 (FIG. 2), placed inside the water chamber 8 so to allow the closure of a portion of the orifices 10 provided in the wall of the chamber for the passage of cooling water.
  • This device is similar to that described in French patent application No. 88 05351 filed on the same day in the name of the BERTIN Company, and will not be further described.
  • FIG. 5 shows another embodiment of a sprayer according to the invention, more particularly intended for producing an upwardly directed sheet jet, of great length.
  • the positions of the water box 33 and the air ducts 34 and 35 are reversed with respect to those of the previous embodiment.
  • the sprayer is in the form of a long parallelepipedic box 36, the lower part of which is arranged to form a water box 33 and the upper part of which forms two independent air ducts 34 and 35 separated in the vertical longitudinal plane of symmetry of the box 36 through a passage 37.
  • These water boxes and ducts are supplied, at one of their ends, with water and air under pressure.
  • the sheaths have a decreasing section depending on the distance from the entrance.
  • the upper part of the sheaths comprises means 38 for directed ejection of pressurized air, which extend longitudinally on either side of the passage 37 through which the cooling water arrives.
  • the water chamber 33 carries at its upper part, along its longitudinal axis of symmetry, flow means 39 which are at least partially housed in the passage 37 provided between the two air ducts 34, 35.
  • the flow means consist of cylindrical and rectilinear pressure drop tubes 40 passing tightly and perpendicularly, a sealing plate 41 closing the passage 37, the axis of the tubes being in the vertical plane of symmetry of the passage.
  • the dimensional characteristics of the pressure drop tubes are provided according to the regulation water flow rate sent to the spray head. In order to minimize the action of the edges of the inlet and outlet ports of the tubes, they are internally chamfered.
  • the end of the tubes 40 opens into a prismatic water outlet channel 42, having a continuous slot 43 and comprising partitions 52, each tube opening in the axis of the interval between two consecutive partitions.
  • the spray head 44 consists of the water outlet channel 42 and means 38 for directed ejection of the pressurized air. These means similar to those described in the previous embodiment, extend on either side of the continuous slot 43.
  • the ejection means 38 consist of blade segments 45, 46 arranged one after the other along the entire length of the slot, so as to form a continuous band on each side of the slot.
  • the converging walls of the blades are extended on one side by the converging wall of the water outlet channel forming the slot and on the other by outlet lips 47 extending beyond the edges of the slot 43.
  • the head spraying is optionally protected by heat shields 48, 49.
  • a jet breaker 50 which, in the exemplary embodiment , is in the form of a cylindrical rod arranged inside the channel 42 and extending longitudinally from one end to the other thereof. The rod is held from place to place by supports 51 or the partitions 52 arranged perpendicular to this longitudinal plane of symmetry of the slot and of the channel.

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Abstract

Dispositif de pulvérisation dans lequel l'eau de pulvérisation provenant d'une chambre à eau (8) est amenée à la tête de pulvérisation (16) par des tubes cylindriques (12) introduisant une perte de charge. L'eau sortant des tubes (12) est guidée par des tubes de guidage (13) dans un canal de sortie d'eau (18) prismatique, formant une fente continue (19). De part et d'autre de la fente et dans les gaines d'air (3, 4) sont montés des moyens d'éjection de l'air (7) qui sont formés par des aubages (21) dans lesquels le flux d'air de pulvérisation est guidé perpendiculairement à la surface de la pièce à traiter. Les aubages se présentent sous forme de segments qui sont mis bout à bout tout le long de la fente et forment, pour l'air, des conduits convergents débouchant par des orifices rectangulaires. Un deuxième exemple de réalisation est donné pour un pulvérisateur à jet ascendant.

Description

  • L'invention concerne un dispositif linéaire de pulvérisation d'eau de refroidissement de tôles comportant une gaine alimentée en air sous pression, une chambre à eau longitudinale munie de moyens d'écoulement de l'eau, lesdits moyens débouchant entre des moyens d'éjection dirigée de l'air sous pression prévus dans la gaine d'air pour former une tête de pulvérisation.
  • Un connaît du brevet FR-A-2.578.449, un dispositif de pulvérisation pour le traitement thermique de tôles de grande largeur comportant un conduit cylindrique horizontal d'amenée d'eau, muni selon sa génératrice supérieure d'une fente d'écoulement. Ce conduit est disposé selon le plan de symétrie vertical d'un corps creux, alimenté en air sous pression, séparé en deux gaines longitudinales par une trémie qui reçoit à son entrée l'eau s'écoulant du conduit et qui forme a sa sortie une tête de pulvérisation linéaire. Cette tête présente une fente centrale de sortie de l'eau comprise entre deux rangées symétriques d'ouvertures communiquant avec les gaines longitudinales d'amenée de l'air sous pression.
  • Ce dispositif est prévu pour permettre des variations importantes du débit de l'eau de refroidissement, en maintenant une répartition homogène selon la longueur, sans nécessiter de modifications géométriques et/ou dimensionnelles de la tête de pulvérisation. Il est apparu cependant que l'homogénéité du jet de refroidissement devant entrer en contact avec la tôle à traiter est fortement tributaire de l'horizontalité du conduit d'amenée d'eau ainsi que des tolérances des divers éléments constituant le dispositif. Outre la constance de débit d'eau d'un bout à l'autre de la tète de pulvérisation, les jets élémentaires formant le jet en nappe doivent atteindre la surface à refroidir selon une direction identique et dans des plans perpendiculaires au sens de défilement des tôles d'un bord à l'autre de la tôle. Or, la disposition des orifices de sortie de l'air sous pression a un même niveau que la fente d'amenée d'eau peut, par suite des tolérances de fabrication, favoriser des déviations de certains jets élémentaires par rapport à la direction générale, déviations qui ont pour conséquence la non homogéneité du refroidissement de la zone transversale de la tôle passant devant le pulvérisateur.
  • L'invention a pour but un dispositif comparable à celui ci-dessus décrit mais dans lequel l'inconvénient résultant d'une non-horizontalité du conduit d'eau est supprimé.
  • Le dispositif de pulvérisation, selon l'invention, est caractérisé en ce que les moyens d'écoulement de l'eau de refroidissement sont constitués au moins en partie de tubes cylindriques, répartis le long de la chambre d'eau, lesdits tubes présentant des caractéristiques dimensionnelles et/ou de forme introduisant une perte de charge importante dans le flux d'eau les traversant, qui minimise les variations locales de pression susceptibles de se produire dans la chambre d'eau à l'entrée des tubes, et définissant des directions d'impact des jets élémentaires de pulvérisation identiques sur toute la longueur du pulvérisateur.
  • Les explications et figures données ci-après à titre d'exemples permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée.
  • La figure 1 est une vue en perspective partiellement arrachée, d'un exemple de réalisation d'un dispositif de pulvérisation selon l'invention, dont le jet est dirigé vers le bas.
  • La figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1.
  • La figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 2.
  • La figure 3A est une vue agrandie de 1a portion A de la figure 3.
  • La figure 4 est une vue selon IV-IV de la figure 3.
  • La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un exemple de réalisation d'un dispositif dont le jet est dirigé vers le haut.
  • La figure 6 est une vue de face d'un segment d'aubage.
  • La figure 7 est une vue de dessus du segment de la figure 6.
  • La figure 8 est une vue en coupe selon VIII-VIII de la figure 6.
  • La figure 9 est une vue en coupe selon IX-IX de la figure 6.
  • La figure 10 est une vue en coupe selon X-X de la figure 6.
  • La figure 11 est une vue en perspective des gaines d'air.
  • La figure 12 est une vue en projection horizontale des gaines d'air de la figure 11.
  • La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de pulvérisation linéaire. Ce pulvérisateur est plus particulièrement destiné a produire un jet en nappe de grande longueur, transversal a la tôle et dirige vers le bas, utilisable par exemple dans un ensemble de traitement thermique au défilé de tôles sortant d'un laminoir à chaud.
  • La figure 2 est une vue en coupe transversale dudit dispositif selon II-II de la figure 1 et la figure 3 est une vue de face selon la flèche III de la figure 2. La description générale qui va suivre est donnée par rapport à ces trois figures.
  • Le dispositif de pulvérisation 1 se présente sous la forme d'un long caisson parallélépipédique dont la partie inférieure est aménagée pour former deux gaines d'air indépendantes 3 et 4 séparées, dans le plan de symétrie longitudinal vertical du caisson 1 par un passage 5. Les gaines sont fermées selon une de leur face longitudinale par des carters étanches 2 et sont alimentées en air sous pression à l'une de leurs extrémités 6. La partie inférieure des gaines comporte des moyens 7 d'éjection dirigée de l'air sous pression, lesdits moyens s'étendant longitudinalement de part et d'autre du passage 5 par lequel arrive l'eau de refroidissement.
  • La partie supérieure du caisson 1 loge une chambre 8 longitudinale, alimentée en eau de refroidissement, a l'une de ses extrémités par un conquit 9. La chambre a eau porte, à sa partie superieure, selon son axe de symétrie longitudinal, des orifices 10 munis de moyens d'écoulement il qui sont au moins partiellement logés dans le passage 5 prévu entre les deux gaines d'air 3, 4.
  • Les moyens d'écoulement 11 comportent au moins un tube de perte de charge 12 dont une des extrémités est fixée dans l'orifice 10 de la chambre à eau 8 et dont l'autre extrémité pénètre dans un conduit de guidage 13, de section supérieure à celle du tube de perte de charge, permettant le ruissellement libre mais guide de l'eau de refroidissement. La perte de charge des tubes est définie, comme connu, par leurs caractéristiques dimensionnelles et/ou de forme.
  • Selon l'exemple de réalisation montré figures 1 et 2, le tube de perte de charge 12 est approximativement en forme de U inversé et la perte de charge totale entre les extrémités 14 et 15 est principalement due aux pertes par frottement dans les parties droites du tube 12, auxquelles viennent s'ajouter les pertes de charge dans les deux coudes, toutes ces pertes variant proportionnellement en fonction du debit. Comme les pertes d'entrée et de sortie sont inévitables, mais fixes pour un débit donné, la perte de charge globale est ajustée en faisant varier la longueur du tube, toutes choses restant égales par ailleurs. De préférence, et afin d'éviter un phénomène de siphonnage de la chambre à eau 8 et des tubes de perte de charge 12 lorsque l'admission d'eau est interrompue, les extrémités d'entrée 14 et de sortie 15 desdits tubes sont approximativement dans un même plan horizontal ce plan étant de préférence légèrement au-dessus du niveau des orifices 10 prevus dans la paroi supérieure de la chambre d'eau 8.
  • Afin de minimiser les variations de perte de charge totale d'un tube à l'autre, variations dues aux tolérances de finition des tubes, les entrées et sorties des tubes sont chanfreinées intérieurement ce qui garantit l'identité de forme des débouchés de tous les tubes et donc l'égalité des pertes de charge d'entrée/sortie correspondantes au prix éventuellement d'une variation de longueur négligeable.
  • Les tubes de perte de charge 12 ont pour fonction de régulariser le débit de l'eau de refroidissement envoyée à la tête de pulvérisation. En effet, comme connu, le débit dans un tube varie comme la racine carrée de la différence des pressions entre l'entrée et la sortie du tube. Or, la pression de l'eau sur toute la longueur de la chambre d'eau n'est pas constante, par suite de variations locales hydrodynamiques et/ou dimensionnelles, de la non horizontalité parfaite de la paroi supérieure de la chambre portant les orifices et du mode d'alimentation de la chambre par une seule extrémité. Cette dissymétrie d'alimentation est d'autant plus sensible que la pression d'alimentation de la chambre est plus faible. Or, des études ont montré entre autres que dans un pulvérisateur à jet en nappe, l'homogénéité du jet s'améliorait avec la diminution de la vitesse de l'eau arrivant devant les buses d'air de pulvérisation. Le résultat le meilleur est obtenu avec une vitesse faible correspondant au ruissellement.
  • Afin de guider l'eau sortant de l'extrémité 15 du tube de perte de charge vers la tête de pulvérisation 16, les moyens d'écoulement 11 comportent en outre un tube de guidage 13 de section suffisante pour permettre, dans les limites des débits autorisés par le tube de perte de charge, un ruissellement dirigé par les parois de celui-ci. Pour des raisons de fabrication et aussi pour éviter que l'eau ne ruisselle selon un chemin privilégié, par exemple une génératrice d'un tube de section circulaire, on utilise des tubes de section rectangulaire dont les grandes faces sont disposées parallèlement au plan de symétrie verticale du pulvérisateur. Le rapport de dimension entre les côtés adjacents du rectangle est par exemple de l'ordre de 1,5. Les tubes de guidage 13 forment une nappe continue s'étendant d'une extrémité à l'autre du pulvérisateur.
  • Selon l'exemple de réalisation montré, les tubes de guidage 13 sont courbés de manière que leur partie inférieure vienne se loger dans le passage 5 prévu entre les gaines d'air 3 et 4. Les extrémités de sortie 17 des tubes de guidage sont fixées dans un canal 18 de sortie d'eau, prismatique, formant une fente continue 19.
  • La tête de pulvérisation 16, en particulier, est constituée du canal de sortie d'eau 18 et des moyens 7 d'ejection dirigée de l'air sous pression. Ces moyens s'étendent, comme précédemment décrit, de part et d'autre de la fente continue 19 formée par le canal de sortie 18 de l'eau. Comme il a été remarqué lors de l'analyse du brevet français précédemment cité, la qualité du produit traité dépend de l'homogénéité du jet mais également de sa direction d'impact par rapport à la zone transversale de refroidissement, d'où la nécessité d'un contrôle local rigoureux, non seulement du débit d'eau de refroidissement, mais également de la direction du jet de pulvérisation résultant de la combinaison des flux d'air sous pression passant dans les moyens d'éjection dirigée. Afin d'éviter les inconvénients inhérents à l'éjection directe de l'air sous pression par des fentes ou orifices, dont les tolérances de fabrication font que leur direction moyenne ou leurs dimensions présentent des écarts d'une extrémité a l'autre de la tête de pulvérisation, préjudiciables à la constance de la direction, il est prévu des moyens de guidage de l'air sous pression constitués d'aubes 20. Ces aubes sont montées les unes derrière les autres de manière à former des segments 21A, 21B d'aubage (figure 3A), susceptibles d'être fixés les uns à la suite des autres pour former dans chacune des gaines d'air 3 et 4 et de part et d'autre du canal 18 de sortie d'eau, un aubage s'étendant d'une extrémité à l'autre de la tête de pulvérisation. La courbure des aubes est prévue de manière que le flux d'air admis à une extrémité des gaines d'air soit dirigé perpendiculairement à sa direction d'entrée. Le plan tangent au bord de fuite des aubes doit être, de préférence, perpendiculaire à la surface du produit à traiter. Les plans de symétrie P des aubes gauche 20A et droite 20B sont inclinés sur le plan de symétrie longitudinal au pulvérisateur d'angles égaux (de l'ordre de 25°), de sorte que les jets d'air issus des aubages droit et gauche se coupent dans ledit plan qui est également le plan de ruissellement de l'eau de refroidissement. L'impact de l'air à grande vitesse sur l'eau à faible vitesse provoque le fractionnement de l'eau en goutelettes qui sont ensuite entraînées et projetées sur la tôle en défilement.
  • Selon une forme de réalisation du pulvérisateur, les segments d'aubage 21A, 21B (figures 6, 7) se présentent sous la forme de pièces en acier moulé prismatiques, dont la section transversale montre deux parois opposées courbes et convergentes. Entre ces parois et solidaires avec elles, sont prévues les aubes 21. Les bords d'attaque des aubes sont maintenus dans la partie la plus large des pièces, dont la forme apparaît clairement sur les figures 6 à 10. Les aubes forment entre elles des conduits convergents latéralement, débouchant selon des orifices rectangulaires 22, séparés les uns des autres par des parois transversales 23 de faible épaisseur, correspondant aux bords de fuite des aubes ne produisant pas de sectionnement longitudinal sensible du jet d'air. Ces pièces 21 sont munies sur leurs diverses faces, de bossages 24 et 25, permettant leur fixation sur le canal de sortie d'eau 18. Après fixation des segments d'aubage 21, les fonds des gaines d'air 3 et 4 sont fermes par des carters étanches 2, à l'extrémite desquels sont prévues des lèvres de sortie 26, 27 prolongeant, sensiblement dans l'alignement, la paroi intérieure latérale, non adjacente au canal de sortie d'eau, des segments d'aubage au-delà de la fente 19 de sortie d'eau. Ces lèvres délimitent un volume formant une chambre de pulvérisation.
  • Eventuellement, il est prévu une protection thermique de la tête de pulvérisation, constituée de deux écrans 28, 29 fixés sur les lèvres de sortie 26, 27.
  • Les aubages ci-dessus décrits permettent l'obtention de jets d'air élementaires, formés par chaque orifice, de directions parfaitement déterminées. Toutefois, afin d'obtenir une bonne homogénéité de la pulvérisation d'un bout à l'autre du pulvérisateur, le débit et la pression de l'air de pulvérisation alimentant chacun des jets élémentaires, doivent être parfaitement constants dans toute la longueur des gaines. Dans la configuration adoptée, l'air sous pression est introduit à l'extrémité des gaines 3 et 4, qui ont une section décroissante en fonction de l'éloignement de l'entrée de façon à obtenir une vitesse d'air constante en amont des aubages. Cette réduction de section peut être obtenue, par exemple, comme montré figures 11, 12 en faisant converger sur au moins une partie de la longueur de la gaine les parois latérales 30 opposées aux parois formant le passage 5 puis sur le reste ce la longueur, la paroi 31, opposée à la tête de pulvérisation, adjacente aux parois 30. Toute autre réalisation ayant pour but l'obtention d'une vitesse d'air constante en amont des aubages est également envisageable, telle par exemple qu'une alimentation en air sous pression, distribuée en plusieurs points des gaines.
  • Il peut être utile d'obtenir un jet de pulvérisation, présentant sur la longueur du pulvérisateur, des caractéristiques de débit et pression particulières, de manière à obtenir par exemple, un faible refroidissement aux extrémités correspondant aux bords de la tôle, tandis que le refroidissement est maximum dans la partie centrale. Il sera aisé de donner le profil désiré en prévoyant l'alimentation en eau de refroidissement de la tête de pulvérisation par des tubes à perte de charge par frottement de caractéristiques différentes.
  • Le réglage de la longueur de pulvérisation en fonction par exemple des largeurs de tôle, peut être obtenu à l'aide d'un dispositif d'obturation réglable 32 (figure 2), disposé à l'intérieur de la chambre à eau 8 de manière à permettre l'obturation d'une partie des orifices 10 prévus dans la paroi de la chambre pour le passage de l'eau de refroidissement. Ce dispositif est semblable à celui décrit dans la demande de brevet français No. 88 05351 déposée ce même jour au nom de la Société BERTIN, et ne sera pas plus avant décrit.
  • La figure 5 représente une autre forme de réalisation d'un pulvérisateur, selon l'invention, plus particulièrement destiné à produire un jet en nappe dirigé vers le haut, de grande longueur. Par suite de la direction du jet, les positions de la boîte à eau 33 et des gaines d'air 34 et 35 sont inversées par rapport à celles de la réalisation précédente.
  • Le pulvérisateur se présente sous la forme d'un long caisson parallélépipédique 36 dont la partie inférieure est aménagée pour former une boîte à eau 33 et la partie supérieure pour former deux gaines d'air indépendantes 34 et 35 séparées dans le plan de symétrie longitudinal vertical du caisson 36 par un passage 37. Ces boîte à eau et gaines sont alimentées, à i'une de leurs extremités, en eau et en air sous pression.
  • Comme dans la forme de réalisation, objet de la figure 1, les gaines ont une section decroissante en fonction de l'éloignement de l'entrée.
  • La partie supérieure des gaines comporte des moyens 38 d'éjection dirigée d'air sous pression, que s'étendent longitudinalement de part et d'autre du passage 37 par lequel arrive l'eau de refroidissement.
  • La chambre à eau 33 porte à sa partie supérieure, selon son axe de symétrie longitudinale, des moyens d'écoulement 39 qui sont au moins partiellement logés dans le passage 37 prévu entre les deux gaines d'air 34, 35.
  • Les moyens d'écoulement sont constitués de tubes de perte de charge 40 cylindriques et rectilignes traversant de façon étanche et perpendiculairement, une plaquette d'obturation 41 fermant le passage 37, l'axe des tubes étant dans le plan de symétrie verticale du passage.
  • Les caractéristiques dimensionnelles des tubes de perte de charge sont prévues en fonction de la régulation désirée du débit d'eau envoyé à la tête de pulvérisation. Afin de minimiser l'action des bords des orifices d'entrée et de sortie des tubes, ceux-ci sont chanfreinés intérieurement.
  • L'extrémité des tubes 40, opposée par rapport à celle dirigée vers le passage 37 et la boîte à eau 33, débouche dans un canal de sortie d'eau 42 prismatique, présentant une fente continue 43 et comportant des cloisons 52, chaque tube débouchant dans l'axe de l'intervalle compris entre deux cloisons consécutives.
  • La tête de pulvérisation 44 est constituée du canal de sortie d'eau 42 et des moyens 38 d'éjection dirigée de l'air sous pression. Ces moyens semblables à ceux décrits dans le précédent exemple de réalisation, s'étendent de part et d'autre de la fente continue 43. Les moyens 38 d'éjection sont constitués de segments d'aubage 45, 46 disposés les uns après les autres sur toute la longueur de la fente, de manière a former une bande continue de chaque côté de la fente. Les parois convergentes des aubages sont prolongées d'un côté par la paroi convergente du canal de sortie d'eau formant la fente et de l'autre par des lèvres de sortie 47 se prolongeant au-delà des bords de la fente 43. La tête de pulvérisation est éventuellement protégée par des ecrans thermiques 48, 49.
  • Le mode de fonctionnement de la tête de pulvérisation telle que ci-dessus décrite, présente une légère différence due au fait eue l'eau arrivant par les tubes de perte de charge 40 doit vaincre la pesanteur et avoir une pression suffisante pour lui permettre de jaillir à l'intérieur du canal de sortie 42. Afin de faciliter le fractionnement et la pulvérisation du jet d'eau, il est prévu dans son axe et perpendiculairement à celui-ci, un brise-jet 50 qui, dans l'exemple de réalisation, se présente sous forme d'une tige cylindrique disposée à l'intérieur du canal 42 et s'étendant longitudinalement d'une extrémité à l'autre de celui-ci. La tige est maintenue de place en place par des supports 51 ou les cloisons 52 disposés perpendiculairement à ce plan de symétrie longitudinal de la fente et du canal.
  • Les descriptions précédentes correspondent à des exemples de réalisations et tout ou partie des divers éléments décrits peuvent être remplacés par des équivalents techniques.

Claims (17)

  1. Dispositif linéaire de pulvérisation d'eau de refroidissement, comportant deux gaines (3,4) alimentées en air sous pression, une chambre (8) longitudinale munie de moyens (11) d'écoulement d'eau, lesdits moyens débouchant entre des moyens (7) d'éjection dirigée de l'air sous pression prévus dans les gaines d'air pour former une tête de pulvérisation, caractérisé en ce que lesdits moyens d'écoulement de l'eau (11, 39) sont constitués au moins en partie de tubes cylindriques (12, 40) répartis le long de la chambre d'eau (8, 33), lesdits tubes présentant des caractéristiques dimensionnelles et/ou de forme introduisant une perte de charge dans le flux d'eau les traversant, en tous cas très supérieure aux variations locales de pression susceptibles de se produire en amont dans la chambre d'eau (8, 33) à l'entrée des tubes (12, 40).
  2. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perte de charge introduite par les tubes (12, 40) comporte des pertes inévitables d'entrée et de sortie et éventuellement de courbure, et principalement des pertes par frottement proportionnelles à la longueur de ces tubes, ladite longueur permettant d'obtenir des profils de répartition d'eau constants ou variables d'une extrémité à l'autre du pulvérisateur.
  3. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes cylindriques (12) ont une forme approximative de U inversé, une des extrémités (14) de chaque tube étant fixée dans un orifice (10) d'une rangée d'orifices prévus dans la chambre à eau (8) et dont l'autre extrémité (15) pénètre dans une extrémité d'un tube de guidage (13) de section supérieure à celle du tube cylindrique (12) pour guider l'eau entre les moyens d'éjection (7) de l'air.
  4. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube de guidage (13) est de section rectangulaire, et conformé pour qu'une partie dudit tube se loge dans un passage (5) longitudinal, prévu entre les gaines d'air (3' 4), l'autre extrémité (17) du tube de guidage (13) débouchant dans un canal de sortie d'eau (18) prismatique, formant une fente continue (19).
  5. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes de guidage (13) sont disposés côte a côte selon leurs petits côtés pour former une nappe continue s'étendant d'une extrémité à l'autre du pulvérisateur.
  6. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités (14) et (15) des tubes (12) sont dans un même plan horizontal, situé légèrement au-dessus du niveau des orifices (10) prévus dans la paroi supérieure de la chambre à eau (8).
  7. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes cylindriques (40), rectilignes, traversent perpendiculairement une plaquette d'obturation (41) fermant un passage (37) longitudinal, prévu entre les gaines d'air (34, 35), l'axe desdits tubes étant dans le plan de symétrie vertical du passage (37).
  8. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parties de tube (40) opposées par rapport à la plaquette à celles dirigées vers le passage (37) et la boîte à eau (33) débouchent dans un canal de sortie d'eau (42), prismatique, présentant une fente continue de sortie (43) disposée entre les moyens d'éjection dirigée du gaz (38).
  9. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le canal de sortie d'eau (42) comprend des cloisons (52) entre lesquelles chaque tube (39) débouche dans l'axe de l'intervalle compris entre deux cloisons consécutives.
  10. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un brise-jet (50) est prévu, dans l'axe du tube cylindrique (40), dans le canal de sortie d'eau (42).
  11. Dispositif de pulvérisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éjection (7, 38) dirigée de l'air sourd pression, sont constitués d'aubes (20) disposées dans chacune des gaines d'air, les unes derrière les autres, pour former un aubage s'étendant d'une extrémité à l'autre de la tête de pulvérisation (16, 44), la disposition et la courbure des aubes étant prévues pour que le flux d'air admis à une extrémité des gaines d'air (3, 4 ; 34, 35) soit dirigé perpendiculairement à sa direction d'entrée, le plan tangent au bord de fuite des aubes étant perpendiculaire à la surface du produit à traiter.
  12. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 11, caractérisé en ce que les plans de symétrie des aubes d'une des gaines d'air (3, 34) et ceux des aubes de 1 autre gaine (4, 35) sont inclinés, sur le plan de symetrie longitudinale du pulvérisateur, d'angles égaux de manière que les jets d'air issus des deux aubages se coupent dans ledit plan de symétrie longitudinale.
  13. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 12, caractérisé en ce que les aubages sont réalisés sous forme de segments d'aubage (21A, 21B ; 45, 46) formant des pièces prismatiques dont la section transversale montre deux parois opposées courbes et convergentes entre lesquelles sont maintenues les aubes qui forment des conduits convergents, débouchant selon des orifices rectangulaires (22), séparés les uns des autres par des parois transversales (23) formées par les bords de fuite des aubes.
  14. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que les segments d'aubage (21A, 21B ; 45, 46) sont fixés sur et de part et d'autre du canal de sortie d'eau (18, 42).
  15. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 14, caractérise en ce que des lèvres de sortie (26, 27) prolongent sensiblement dans l'alignement, la paroi intérieure latérale non adjacente au canal de sortie d'eau, des segments d'aubage, au-delà des bords de la fente de sortie d'eau (19) pour former une chambre de pulvérisation.
  16. Dispositif de pulvérisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section des gaines d'air (3, 4 ; 34, 35) est décroissante approximativement à partir de l'extrémité alimentée en air afin d'obtenir une vitesse d'air constante en amont des aubages.
  17. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le brise-jet (50) est constitué d'une tige cylindrique disposée a l'intérieur du canal de sortie d'eau (42) et s'étendant longitudinalement d'une extrémité à l'autre dudit canal.
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