JP3715579B2 - 二成分スプレイノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混合室と、それぞれのこの混合室内へ連通するガス状と液状の媒体を供給するための接続通路とを有するハウジングと、流れ方向において混合室の後段に接続され、軸方向の円筒状の孔と回転対称の流出開口部とを有する口片とを、備える、特に連続鋳造設備内で冷却用の低粘性の流体をスプレイするための、二成分スプレイノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造設備内では、鋼棒または鋼片を形成するために、二成分二次冷却が設けられ、それは主に媒体の内部混合を有する二成分全円錐ノズルによって達成される。すなわち、この目的のために、本出願人により販売される製造列１３８．ＸＸＸのニューマティックスプレイノズルが知られている（レヒラーカタログ「ノズル技術の全世界」（Ｌｅｃｈｌｅｒ−Ｋａｔａｌｏｇ”Ｄｉｅ ｇａｎｚｅＷｅｌｔ ｄｅｒ Ｄｕｅｓｅｎｔｅｃｈｎｉｋ”）、９２１版、印刷註”Ｋａｔ．／１０．９２／Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧＢ／５０００”、ページ１．２８）。
【０００３】
この全円錐ニューマチックスプレイノズル（流体圧力原理に従って作動−空気圧は一定に維持される）には、円筒状の混合室が設けられており、空気流がその混合室内へ軸方向に流入して、それに対して横方向に混合室内へ案内された液体（水−）ビームを細かい滴に分解する。その後混合室から二成分混合物がリング通路を通して同様にリング状の流出開口部へ案内され、その流出開口部は、混合室から出ている環状空間の下方の端部に配置された、環状空間よりも大きい直径の開口部と、この開口部の中央に保持された反跳皿とによって形成される。
【０００４】
その場合に反跳皿は、中央のシャフトを介して、流出開口部を備えた口片内に保持されており、かつリング状の流出通路は内部を反跳皿のシャフトによって、そして外部を口片の壁によって画成される。流出通路の前の混合室内ですでにほぼ均質に形成されている、二成分混合物は、その後、口片が軸方向に貫流される場合に、反跳皿上に当接し、全円錐スプレイビームの形状で外側へ円錐状に放出される。
【０００５】
この種のニューマチックスプレイノズルにおいては、反跳皿の外側端縁と口片の流出開口部との間の本来の流出開口部は、０．７ｍｍの大きさの幅を有する極めて細いリングとしてのみ形成されている。従ってこの種のノズルは、駆動媒体、すなわち空気と水が、鉄鋼製造の際にそうなってしまうように、極めて清浄に維持できない場合には、出口で詰まってしまう傾向にある。この構造のノズルは、また、極めて小さい製造許容誤差が要求され、かつまた圧力範囲全体にわたって、すなわち液体圧力が変化した場合に、スプレイ速度の著しい変化を示し、その場合に全円錐特性も、全制御領域にわたっては維持できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の二成分スプレイノズルを、ノズルが詰まりにくくなり、かつわずかな空気消費と安定した噴射角度において、全制御領域で使用することができるように、形成することである。それによって最近の連続鋳造設備において高品質鋼を形成するためのより広い製品範囲をカバーしようとするものである。二成分スプレイノズルは、過冷却をもたらすことなく、それぞれ製造すべき製品の幅に適合させることができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、口片の孔内に旋回挿入片が配置されており、かつ口片の底の中央の流出開口部は、最大で口片の孔の直径の半分に相当する直径で形成されている。
【０００８】
この構成は、詰まりにくい、比較的大きい流出開口部の配置を可能にする。その場合に驚くべきことに、口片内に配置された旋回挿入片は、それ自体危惧されていた、ある種の滴分離をもたらさず、それ自体望まれている、液体と空気の密で均質の混合を再び無効にすることはないことが、明らかにされている。しかし、旋回挿入片は、流出開口部へ達する前にガス液体混合物を回転させるので、その混合物は圧力の元で口片から円錐状に流出することができる。この構成ではスプレイ角度は液体圧力の変化にほとんど依存しないことが、明らかにされている。ノズルに汚れも付着しにくい。
【０００９】
本発明の一態様においては、流出開口部を流出円錐に拡幅することができ、その流出円錐の流出角度は所望のスプレイ角度に適合されている。その場合に口片の底の、流出開口部を包囲する部分は、平坦であって、かつ底の軸に対して直角にすることができる。もちろん、底の流出開口部を包囲する部分を、丸くすぼまるようにすることも可能である。
【００１０】
本発明の一態様においては、旋回挿入片は中ぐりまたはフライス加工することができ、かつ多数の孔または周面に配置された溝を設けることができ、その溝は周面にわたって均一に分配されている。この種の旋回挿入片によって、極めて良好な成果を得ることができ、かつ上述したように、それ自体危惧された、二成分混合物の分離が発生しないことが、明らかにされている。
【００１１】
その場合に、ある態様においては、旋回挿入片に軸方向に延びる中心孔も設けられており、その中心孔は入口と出口の面取りを有している。中央に形成されている、この中心の透孔は、分配対称性に良い影響を与える。また、ある態様においては、好ましくは、旋回挿入片に形成されたすべての孔の自由断面の合計または中央の孔と外側に形成された通過スリットの自由な通過断面の合計が、口片の流出開口部の通過断面よりも大きいように、配慮される。この態様は、流出開口部の前で二成分混合物を回転させ、かつ所望の全円錐ビームの形成を保証する。
【００１２】
本発明の一態様においては、口片の底と旋回挿入片との間の距離は、それぞれ、流出開口部の前で均質な流れが達成されるように選択され、その流れはもはや孔を通って流出する個別ビームの影響を持たない。
【００１３】
本発明の一態様においては、混合室は、互いに対して垂直の接続通路を備えて、円筒状に形成することができ、その場合に口片は螺合ジャケットとして形成され、その螺合ジャケットは混合室のすぐ後ろに接続されている。しかしまた、混合室を、液体のための接続通路がノズルを介して混合室へ連通し、その混合室の、このノズルと対向する壁に、ノズルから来る液体ビームのための反跳面としての凹部が形成されるように、形成することも可能であって、その場合に空気接続端は混合室の軸方向に、そして液体ビームの軸に対して垂直に延びている。この態様においては、他の既知の構造（ＤＥ１９５０５６４７）においてもそうであるように、口片と混合室との間に延長パイプを設けることができる。その場合に口片は、押えねじを介して延長パイプに固定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を、２つの実施例を用いて図面に示し、以下で説明する。
図１は、二成分スプレイノズルを示しており、それにおいてはスプレイビームを発生させるために空気と水が互いに混合される。図１と２に示す二成分スプレイノズルは、ハウジング１を有しており、そのハウジング内には、まず、同軸に配置された空気供給通路３を有する円筒状の混合室２と、さらに混合室２へ通じる横孔５を有する水供給通路４が設けられている。
【００１５】
従って液体（この場合には水）は、供給通路３を通して導入された空気の流れ方向に対して垂直に、ビームの形状で混合室２内へ流入する。水ビームはそれによって広げられて、空気と水がよく混合される。下方の端部に内ねじを有する混合室２内へ、螺合ジャケットとして形成された口片６が螺合されており、その口片はハウジング１に対してシールリング７によってシールされている。
【００１６】
口片６には、混合室２に対して同軸に配置された円筒状の孔８が形成されており、その孔の底８ａの中央に円形の流出開口部９が配置されているが、その流出開口部の直径は、孔８の直径よりも小さく、最大でこの直径の半分である。流出開口部９は、流れ方向外側において、拡幅する流出円錐１０に移行しており、その流出円錐は本実施例においては、約１４０°の角度αを有している。この角度は、９０°のスプレイ角度を発生させるように設計されている。既知のように、形成されたスプレイビームは円錐１０における負圧形成によって流出後には縮む。
【００１７】
口片６の円筒状の孔８内には、底８ａから距離をおいて旋回挿入片１１が設けられており、その旋回挿入片は孔８内へ、たとえばプレス嵌めによって挿入される。この旋回挿入片１１は、図５と６に示すように、中ぐりによって、特に入口と出口において面取りされている中央の中心孔１２が、周面に均一に分配された多数の斜め孔１３によって包囲されるように形成することができ、その斜め孔は、孔８および接続通路３の混合室２の中心軸と一致する、旋回挿入片の中心軸１４に対して所定角度βで配置されている。角度βは、本実施例においては４５°であるが、所定の範囲で変化させることもできる。
【００１８】
従って混合室２内に形成された空気−水混合物が旋回挿入片１１内へ流入して、それを通過した場合には、その空気−水混合物は旋回挿入片１１と流出開口部９の間の孔８の空間内で回転され、その場合に中央孔１２は、旋回挿入片１１から流出する混合ビームの分配対称性に良い影響を与える。その後回転する二成分混合物は、圧力の元で開口部９を通って流出し、全円錐スプレイビームを形成する。
【００１９】
なお、旋回挿入片１１内の孔１２と１３の自由な通過断面の合計は、常に、流出開口部９の自由な通過断面よりも大きくすべきである。
【００２０】
図２はさらに、ハウジング１内の２つの固定孔１５を示しており、その固定孔は混合室２の軸１４に対して平行に延びている。この固定孔によって、ハウジング１がホルダ内に取り付けられる。
【００２１】
図３は、ハウジング２０を有する変形された実施形態を示しており、そのハウジングには２つの螺合された接続端２１と２２が設けられており、それらの直径は矢印２３と２４で示す流れ方向にそれぞれ細くなっている。２つの挿入片２１と２２のノズル形状の流出開口部２５と２６が混合室２７へ連通しており、その混合室は螺合接続端２１に対して同軸に延びており、かつほぼ円筒状に形成されている。
【００２２】
その場合に混合室２７の、ノズル２６と対向する壁に凹部２８が形成されており、その凹部は、矢印２４の方向に流入する水ビームのための反跳面として用いられ、かつ水ビームを反跳によって広げるので、矢印２３の方向に供給される空気は、空気と水の間の所望の均一な混合をもたらすことができる。上述したように形成された混合室を有するこの種のハウジング２０は、ＤＥ１９６０４９０２Ａ１に記載されている。
【００２３】
混合室２７には延長パイプ２９が接続されており、その延長パイプの下方の端部には、外ねじを有するジャケット３０がかぶせられており、その外ねじがまた、押えねじ３１を収容するために用いられ、その押えねじによって口片３２が下方のパイプ端部に保持される。口片３２は、図１の口片６と同様に形成されている。従って口片３２の孔８、旋回挿入片１１および流出開口部９には、同一の参照符号が付されている。図３に示す二成分スプレイノズルの機能方法も、口片３２から流出する全円錐スプレイビームに関して、図１の二成分スプレイノズルの機能方法に相当する。
【００２４】
図７と８は、図５と６の中ぐりされた旋回挿入片の代わりに、同様に使用可能な旋回挿入片４０を示しており、その旋回挿入片はフライス加工によって形成されている。この旋回挿入片も、中央の中心孔１２を有しているが、旋回を発生させる通過通路は、旋回挿入片４０の外周面に斜めにフライス削りされた溝４１によって形成されている。自由な通過断面に関しては、ここでも、組込み後に外側を口片６または３２の孔８によって画成される、溝４１の自由な通過断面が、同様に流出開口部９の自由な通過断面よりも大きくなければならないことが、当てはまる。
【００２５】
旋回挿入片としては、それぞれ中ぐりされた旋回挿入片（図５）またはフライス削りされた旋回挿入片（図７）が示されている。また、極めてわずかな勾配を有する、それ自体既知のＸ−旋回挿入片を設けることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく二成分スプレイノズルの縦断面を概略的に示している。
【図２】図１に示す二成分スプレイノズルのハウジングと混合室を、切断線II−IIの方向に見た断面図である。
【図３】本発明に基づく二成分スプレイノズルの他の実施形態を示し、その場合に混合室を有するハウジングに、口片を有する延長パイプが取付けられている。
【図４】空気接続端と水接続端とを備えた、図３に示す二成分スプレイノズルのハウジングの側面図である。
【図５】図１と３の口片内に設けられているような、孔あきの旋回挿入片の上面図である。
【図６】図５の旋回挿入片を切断線VI−VIの方向に見た部分断面図である。
【図７】周面に形成された旋回を発生させる溝を備えた旋回挿入片の上面図である。
【図８】図７の旋回挿入片の側面図である。
【符号の説明】
１…ハウジング
２…混合室
３…空気供給通路
４…水供給通路
５…横孔
６…口片
７…シールリング
８…孔
８ａ…孔の底
９…流出開口部
１０…流出円錐
１１…旋回挿入片
１２…中心孔
１３…斜め孔
１４…中心軸
１５…固定孔
２０…ハウジング
２１、２２…接続端
２５，２６…流出開口部
２７…混合室
２８…凹部
２９…延長パイプ
３０…ジャケット
３１…押えねじ
３２…口片
４０…旋回挿入片
４１…溝

Claims (12)

1. 混合室（２、２７）と、それぞれこの混合室へ連通するガス状と液状の媒体を供給するための接続通路（３、５、２５、２６）とを有するハウジング（１、２０）と、
   流れ方向において混合室の後段に接続され、円筒状の孔（８）と回転対称の流出開口部（９）とを有する、口片（６、３２）と、
   を備える、連続鋳造設備内で冷却用の低粘性の流体をスプレイするための二成分スプレイノズルにおいて、
   口片（６、３２）の孔（８）内に、旋回挿入片（１１、４０）が配置されており、口片（８）の底（８ａ）の中央の流出開口部（９）は、最大で口片（６、３２）の孔（８）の直径の半分に相当する直径で設けられていることを特徴とする、二成分スプレイノズル。
2. 流出開口部（９）は、流出円錐（１０）へ拡幅され、前記流出円錐の流出角度（α）は、所望のスプレイ角度に適合されていることを特徴とする請求項１に記載の二成分スプレイノズル。
3. 底（８ａ）の、流出開口部（９）を包囲する部分は平坦であって、孔（８）の軸（１４）に対して直角に整合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二成分スプレイノズル。
4. 底（８ａ）の、流出開口部（９）を包囲する部分が、丸くすぼめられていることを特徴とする請求項１または２に記載の二成分スプレイノズル。
5. 旋回挿入片（１１、４０）は、中ぐり、あるいはフライス加工によって、旋回挿入片の上流側と下流側を連通せしめる複数の通路が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二成分スプレイノズル。
6. 旋回挿入片（１１、４０）に、旋回挿入片（１１、４０）を貫通する多数の孔（１３）または外周面に配置された多数の溝（４１）が形成されており、前記溝が周面に均一に分配されていることを特徴とする請求項５に記載の二成分スプレイノズル。
7. 旋回挿入片（１１、４０）は、入口と出口の面取りを備えた、軸方向に延びる中央孔（１２）を有していることを特徴とする請求項６に記載の二成分スプレイノズル。
8. 孔（１３）または溝（４１）の通過断面の合計は、口片（６、３２）の流出開口部（９）の通過断面よりも大きいことを特徴とする請求項６または７に記載の二成分スプレイノズル。
9. 底（８ａ）と旋回挿入片（１１、４０）との間の間隔は、流出開口部（９）の手前で２つの成分が良好に混合されているように選択されていることを特徴とする請求項１に記載の二成分スプレイノズル。
10. 混合室（２）は、互いに対して垂直の接続通路（３、５）を備えて円筒状に形成されており、口片（６）は螺合するジャケットであって、前記ジャケットは混合室（２）に直接に螺合接続されていることを特徴とする請求項１に記載の二成分スプレイノズル。
11. 液体のための接続通路（２６）は、混合室（２７）内へノズル形状に連通しており、前記混合室の、ノズル状の接続通路（２６）と対向する壁に、ノズルから来る液体ビームのための反跳面としての凹部（２８）が形成されており、その場合に空気接続端（２５）は混合室（２７）の軸方向に延びて、かつ液体ビームの軸に対しては垂直であることを特徴とする請求項１に記載の二成分スプレイノズル。
12. 口片（３２）と混合室（２７）との間に、延長パイプ（２９）が設けられており、かつ口片（３２）が押えねじ（３１）を介して延長パイプに固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の二成分スプレイノズル。

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