JP3494327B2 - スケール除去用ノズル - Google Patents

スケール除去用ノズル

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JP3494327B2 JP25600295A JP25600295A JP3494327B2 JP 3494327 B2 JP3494327 B2 JP 3494327B2 JP 25600295 A JP25600295 A JP 25600295A JP 25600295 A JP25600295 A JP 25600295A JP 3494327 B2 JP3494327 B2 JP 3494327B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射方向下手
側ほど小径の液体流路と、入口側が前記液体流路の液体
噴射方向下手側に連通する、液体噴射方向視で長孔状の
オリフィスとが超硬合金製のノズル本体に形成され、前
記オリフィスから噴射した高圧液体を金属表面に衝突さ
せて、当該金属表面のスケールを除去するスケール除去
用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】冒記スケール除去用ノズルは、スケール
除去性能を高める為に、近年において、圧力が３０〜１
００ＭＰａ程度の超高圧水を噴射させて使用したい要望
があるが、高圧水の圧力が増大する程、その高圧水がノ
ズル本体のオリフィス周部に接触することによるオリフ
ィス周部の磨耗が促進されるから、そのような要望を満
たす為には、オリフィス周部の磨耗をできるだけ少なく
してその耐久性を高める必要がある。特に、噴射した高
圧水を回収して繰り返し使用する場合はその高圧水中に
微細なスケール等が混入しているから、その微細なスケ
ール等によって磨耗が一層促進されることになる。そこ
で、ノズル本体を形成している超硬合金の硬度を従来よ
りも一層高めて、オリフィス周部の耐磨耗性を高めるこ
とが考えられているが、例えば、タングステンを主成分
とした炭化物系超硬合金でノズル本体を形成する場合、
硬度を高めるとその靱性が低下して耐衝撃性が損なわ
れ、欠け易くなることが知られている（例えば、特開平
４ー３４８８７３号公報参照）。ところが、従来のスケ
ール除去用ノズルでは、図１２〜図１４に示すように、
ノズル本体であるノズルチップ０１の先端部に、高圧水
流出流路０２の高圧水噴射方向下手側に交差させる状態
で、断面Ｕ字状の長溝０３を形成して、その高圧水流出
流路０２と長溝０３との交差部に高圧水噴射方向視で長
孔状のオリフィス０４を形成しており、オリフィス周部
０５のうちの長溝０３底部に形成されるオリフィス長径
方向部分にはナイフエッジ状の薄肉部分０６が形成され
ている（例えば、特開平１ー１１１４６４号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この為、従来よりも圧
力が高い超高圧水を噴射すると、その薄肉部分０６が、
図１３中の一点鎖線で示すように、磨耗したり欠け易
く、オリフィス周部０５が早期に破損してオリフィス０
４の形状が変形し、超高圧水の噴射圧力が低下してスケ
ールを効率よく除去できなくなる等、オリフィス周部０
５の耐久性を向上できない欠点がある。特に、微細なス
ケール等が混入しているような超高圧水を噴射する場合
は、その微細なスケールがその薄肉部分０６に衝突し
て、一層欠け易い欠点がある。また、圧延金属のスケー
ル除去においては、スケール除去用ノズルの複数を並べ
て使用することが多く、スケール除去用ノズルから噴射
した超高圧水が別のスケール除去用ノズルの長溝０３長
手方向に沿って跳ね返って、そのノズルチップ０１の薄
肉部分０６に衝突することによっても、オリフィス周部
０５を早期に破損し易い欠点がある。本発明は上記実情
に鑑みてなされたものであって、オリフィス周部の形状
を工夫することにより、超高圧水に対するオリフィス周
部の耐磨耗性を高めながら、その耐磨耗性を高めたこと
による耐衝撃性の低下にともなう、そのオリフィス周部
の早期破損を効果的に防止できるようにすることを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のスケール
除去用ノズルは、液体噴射方向下手側ほど小径の液体流
路と、入口側が前記液体流路の液体噴射方向下手側に連
通する、液体噴射方向視で長孔状のオリフィスとが超硬
合金製のノズル本体に形成され、前記オリフィスから噴
射した高圧液体を金属表面に衝突させて、当該金属表面
のスケールを除去するスケール除去用ノズルであって、
前記ノズル本体の液体噴射方向先端部分に、全面に亘っ
て液体噴射方向上手側ほど小径のすり鉢状で、かつ、液
体噴射方向視で楕円状の凹面部を形成して、当該先端部
分が、前記凹面部の外周側をその全周に亘って囲む環状
に一体形成され、前記オリフィスの出口側が、その全周
に亘って前記凹面部の底部側に開口する状態で設けら
れ、前記オリフィスの内周部に、当該オリフィスの入口
側と出口側とに亘ってオリフィス軸芯と平行な内周面
（１４）が形成されているので、図４、図６に示すよう
に、凹面部１２と液体流路７ａの内面とでオリフィス周
部１３を挟む角度θがオリフィス７ｂの全周に亘って大
きく、オリフィス周部１３の液体噴射方向での厚みをオ
リフィス７ｂの全周に亘って厚肉化できるとともに、オ
リフィス７ｂの出口側がその出口側よりも液体噴射方向
先端側に突出する環状の先端部分１１で全周に亘って囲
まれており、別のスケール除去用ノズルから噴射されて
跳ね返った高圧水がオリフィス７ｂの出口側に衝突する
おそれが少ない。従って、ノズル本体を形成している超
硬合金の硬度を高めて超高圧水に対するオリフィス周部
の耐磨耗性を高めながら、その超硬合金の硬度を高めた
ことによる耐衝撃性の低下にともなう、そのオリフィス
周部の早期破損を効果的に防止できる。
【０００５】請求項２記載のスケール除去用ノズルは、
前記超硬合金が、ＪＩＳ規格に規定するロックウェル硬
さ試験方法のＡスケールによるロックウェル硬さ（ＨＲ
Ａ）が９４．０以上の超硬合金であるので、オリフィス
周部の早期破損を一層効果的に防止できる。つまり、ロ
ックウェル硬さ（ＨＲＡ）が８８．７の超硬合金Ａと９
０．７の超硬合金Ｂと９４．０の超硬合金Ｃの各々で本
発明形状のノズル本体を製作し、それらのノズル本体の
各々を装着したスケール除去用ノズルについて、ポンプ
圧力が１５．７ＭＨａの高圧水を同一条件で一定時間
（約５週間）噴射させて、そのオリフィス周部の破損に
伴う流量の増加率を計測したところ、図９に示すよう
に、超硬合金Ａ並びに超硬合金Ｂで製作したノズル本体
を装着した場合の増加率が極めて大きいのに対して、超
硬合金Ｃで製作したノズル本体を装着した場合の増加率
が極めて小さく、しかも、ロックウェル硬さ（ＨＲＡ）
が９４．０を越えて増加するほどその増加率が一層小さ
くなるので、ロックウェル硬さ（ＨＲＡ）が９４．０以
上の超硬合金であれば、オリフィス周部の早期破損を一
層効果的に防止できるのである。
【０００６】請求項３記載のスケール除去用ノズルは、
前記凹面部は、前記オリフィスから噴射される高圧液体
に接触しない状態に形成されているので、凹面部の磨耗
や欠けが発生しにくいとともに、高圧液体の噴射パター
ンが凹面部の形状変化に伴って変化することがないの
で、その噴射パターンを所定パターンに維持し易い。
【０００７】さらに請求項１記載のスケール除去用ノズ
ルは、前記オリフィスの内周部に、当該オリフィスの入
口側と出口側とに亘ってオリフィス軸芯と平行な内周面
が形成されているので、図４、図６に示すように、オリ
フィス周部１３の液体噴射方向での厚みを一層厚肉化で
きるとともに、図５に示すように、オリフィス周部１３
の入口側角部１５と出口側角部１６とを鈍角に形成で
き、オリフィス周部１３の強度を高めてその早期破損を
一層効果的に防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕図１は、金属表面としての圧延中の鋼
板表面に高圧液体としてのポンプ圧力が１５〜６０ＭＰ
ａ程度の高圧水Ｗを、図４に示すように、厚みの薄い帯
状のスプレーパターンＳで噴射させて、その鋼板表面の
スケールを除去するスケール除去用ノズル１がアダプタ
Ｐ２に固定されているスケール除去装置を示し、スケー
ル除去用ノズル１は、筒状の流路形成部材２と、流路形
成部材２の一端側に螺合装着したフィルタ３と、流路形
成部材２の他端側に螺合装着した噴射流路形成部材４と
を備えている。
【０００９】前記流路形成部材２には、整流器５が装着
されている整流路２ａとその下手側に連なる絞り流路２
ｂとが同芯状に形成され、噴射流路形成部材４は、ノズ
ルケース６の内側にノズル本体としてのタングステンを
主成分とした炭化物系超硬合金製のノズルチップ７を同
芯状に圧入するとともに、ノズルチップ７と流路形成部
材２との間にブッシュ９を装着して、絞り流路２ｂの下
流側にその絞り流路２ｂと同芯状に連なる噴射流路８を
形成するように構成してある。
【００１０】そして、主導管Ｐ１に枝管状に取り付けた
アダプタＰ２内に、フィルタ３を主導管Ｐ１内に入り込
ませる状態でスケール除去用ノズル１を挿入し、ノズル
ケース６のフランジ部６ａとアダプタＰ２端部との間に
パッキンを挟むとともに、ノズルケース６を袋ナット１
０でアダプタＰ２側に締め付け固定して、当該スケール
除去用ノズル１を主導管Ｐ１側に固定してある。
【００１１】前記ノズルチップ７は、ＪＩＳ規格（日本
工業規格）に規定するロックウェル硬さ試験方法のＡス
ケールによるロックウェル硬さ（ＨＲＡ）が略９４．０
の超硬合金製で、図２に示すように、噴射流路８の下流
側を形成する高圧水噴射方向下手側ほど小径の高圧水流
出流路７ａと、入口側が高圧水流出流路７ａの高圧水噴
射方向下手側に連通する、高圧水噴射方向視で長孔状
（楕円形）のオリフィス７ｂとが形成され、このオリフ
ィス７ｂから噴射した高圧水Ｗを鋼板表面に衝突させ
て、当該鋼板表面のスケールを除去するように構成して
ある。
【００１２】そして、図３〜図６に示すように、ノズル
チップ７の高圧水噴射方向先端部分１１に高圧水噴射方
向と直交する扁平面１１ａを形成し、この扁平面１１ａ
の中央部に高圧水噴射方向上手側ほど小径のすり鉢状の
凹面部１２を高圧水噴射方向視で楕円形に形成して、当
該先端部分１１が、凹面部１２の外周側をその全周に亘
って囲む環状に一体形成され、オリフィス７ｂの出口側
をその全周に亘って凹面部１２の底部側に開口させる状
態で設けて、オリフィス周部１３の高圧水噴射方向での
厚みをオリフィス７ｂの全周に亘って厚肉化してある。
【００１３】また、オリフィス７ｂの内周部に、当該オ
リフィス７ｂの入口側と出口側とに亘ってオリフィス軸
芯Ｘと平行な幅狭（実施例では、０．２ｍｍ程度）の内
周面１４をオリフィス７ｂの全周に亘って形成するとと
もに、凹面部１２の開き角度αを略６０°に形成して、
オリフィス７ｂから約２７°の噴射角度βで噴射される
高圧水Ｗがその凹面部１２に接触しないようにしてあ
る。
【００１４】図７は、図１２に示す従来形状のノズルチ
ップ０１を装着したスケール除去用ノズルと、本発明形
状のノズルチップ７を装着したスケール除去用ノズルと
をそれらの流量と噴射角度βが同一になるように製作し
て、ポンプ圧力が１４．７ＭＰａ，２９．４ＭＰａ，４
９．０ＭＰａ，６２．８ＭＰａの各々の場合について、
受圧センサーＱで図８に示すように衝突力の分布を計測
した結果を示し、従来形状のノズルチップ０１による衝
突力分布と、本発明形状のノズルチップ７による衝突力
分布とに大きな差異がないことがわかる。
【００１５】また、図９は、ロックウェル硬さ（ＨＲ
Ａ）が８８．７の超硬合金Ａと９０．７の超硬合金Ｂと
９４．０の超硬合金Ｃの各々で本発明形状のノズル本体
を製作し、それらのノズル本体の各々を装着したスケー
ル除去用ノズルについて、ポンプ圧力が１５．７ＭＰａ
の高圧水を同一条件で一定時間（約５週間）噴射させた
ときの、そのオリフィス７ｂの破損に伴う流量の増加率
を百分率で示しており、超硬合金Ａ並びに超硬合金Ｂで
製作したノズル本体を装着した場合の増加率が極めて大
きいのに対して、超硬合金Ｃで製作したノズル本体を装
着した場合の増加率が極めて小さいことがわかる。
【００１６】〔第２実施形態〕図１０，図１１は、オリ
フィス７ｂの内周部に、第１実施形態で示したオリフィ
ス軸芯Ｘと平行な内周面１４を形成していない実施形態
を示し、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００１７】〔その他の実施形態〕 １．凹面部は、いわゆるラッパ状に形成されていても良
い。 ２．オリフィスの内周部の一部に、当該オリフィスの入
口側と出口側とに亘ってオリフィス軸芯と平行な内周面
が形成されていても良い。 ３．凹面部は、オリフィスから噴射される高圧液体に接
触して、その噴射方向を規制する状態に形成されていて
も良い。
【００１８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】スケール除去用ノズル装置の断面図
【図２】ノズルチップの斜視図
【図３】ノズルチップの正面図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図
【図５】図４の一部拡大図
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図
【図７】衝突力分布を比較するグラフ
【図８】衝突力分布の計測方法を示す要部斜視図
【図９】超硬合金の硬さと流量増加率との関係を示すグ
ラフ
【図１０】第２実施形態を示す要部断面図
【図１１】図１０の一部拡大図
【図１２】従来のノズルチップの斜視図
【図１３】従来のノズルチップの正面図
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視断面図
【符号の説明】
７ ノズル本体 ７ａ 液体流路 ７ｂ オリフィス １１ 先端部分 １２ 凹面部 １４ 内周面 Ｗ 高圧液体 Ｘ オリフィス軸芯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 1/00 - 1/36 B21B 45/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体噴射方向下手側ほど小径の液体流路
    （７ａ）と、 入口側が前記液体流路（７ａ）の液体噴射方向下手側に
    連通する、液体噴射方向視で長孔状のオリフィス（７
    ｂ）とが超硬合金製のノズル本体（７）に形成され、前
    記オリフィス（７ｂ）から噴射した高圧液体（Ｗ）を金
    属表面に衝突させて、当該金属表面のスケールを除去す
    るスケール除去用ノズルであって、 前記ノズル本体（７）の液体噴射方向先端部分（１１）
    に、全面に亘って液体噴射方向上手側ほど小径のすり鉢
    状で、かつ、液体噴射方向視で楕円状の凹面部（１２）
    を形成して、当該先端部分（１１）が、前記凹面部（１
    ２）の外周側をその全周に亘って囲む環状に一体形成さ
    れ、前記オリフィス（７ｂ）の出口側が、 その全周に亘って前記凹面部（１２）の底部側に開口す
    る状態で設けられ、 前記オリフィス（７ｂ）の内周部に、当該オリフィス
    （７ｂ）の入口側と出口側とに亘ってオリフィス軸芯
    （Ｘ）と平行な内周面（１４）が形成され ているスケー
    ル除去用ノズル。
  2. 【請求項２】 前記超硬合金が、ＪＩＳ規格に規定する
    ロックウェル硬さ試験方法のＡスケールによるロックウ
    ェル硬さ（ＨＲＡ）が９４．０以上の超硬合金である請
    求項１記載のスケール除去用ノズル。
  3. 【請求項３】 前記凹面部（１２）は、前記オリフィス
    （７ｂ）から噴射される高圧液体（Ｗ）に抵触しない状
    態に形成されている請求項１又は２記載のスケール除去
    用ノズル。
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