JP5409914B2 - 傾斜膨張シールを備えた酸洗ラインアセンブリ - Google Patents

Description

本願は、ここに援用される、２００９年７月２９日に出願された、米国仮特許出願第６１／２２９，６０４号による利益を主張するものである。

本発明は、一般に、酸洗ラインアセンブリに関するものであり、とりわけ、その構成部品間に傾斜膨張シールを備える酸洗装置に関するものである。

酸洗は、水溶液または無機酸（「酸洗液」）の作用によって金属表面から酸化物及びスケールを化学的に除去する方法である。典型的な酸洗装置には、複数の酸洗タンクが含まれている。酸洗タンクは、処理される金属が酸洗タンクに通されると、その金属が酸洗液中に浸かるように酸洗液が充填されている。酸洗液への金属の浸漬は、酸洗タンクの長さ、金属が酸洗タンクに通される速度、アセンブリ内における酸洗タンクの数によって決まる。

金属または酸洗材料がタンク内を移動する際、酸洗液が酸洗タンク内で跳ねたり、あるいは、あふれ出たりする可能性がある。飛沫や溢流によって、酸洗液及び有害なヒュームがタンクから流出可能になる。さらに、酸洗タンクの形成によく用いられる材料（例えばポリプロピレン）が温度変化によってかなり伸縮し、その結果、酸洗液及びヒュームが酸洗タンクから、とりわけ、酸洗タンクとロールタンクの間の継目から漏出可能になる。

酸洗液の飛沫や漏出に加え、従来の酸洗ラインアセンブリは酸洗タンクとロールタンクの間の上部が開いている。酸洗タンクをロールタンクとの所定位置に移動させた後、一般に、クロージャプレートをアセンブリに取り付けて、酸洗タンクとロールタンクの間の上部開口が覆われる。クロージャプレートは、酸洗ラインアセンブリの境界から流出する酸洗液の量を減少させることが可能であり、酸洗液からのヒュームを封じ込めることが可能である。クロージャプレートを必要とするため、酸洗ラインアセンブリの組立て及び取り付け時間が増すことになる。さらに、クロージャプレートにもかかわらず、酸洗タンクとロールタンクが交わる部分の周囲に環状開放スペースが依然として残り、そこから酸洗液とヒュームが流出する可能性がある。

本発明の実施形態の１つによれば、ロールタンクと、酸洗タンクと、膨張シールを含む酸洗ラインアセンブリが提供される。ロールタンクには、前面と後面が含まれており、前面の上端及び後面の上端が前面の下端及び後面の下端よりも接近するように角度が付けられている。前面及び後面は、それぞれ、酸洗材料を受け入れるための開口を備えている。酸洗タンクには、酸洗材料を輸送するための内部空洞と、酸洗材料のロールタンクへの流入またはロールタンクからの流出を可能にする前面開口及び後面開口が含まれている。膨張シールは、酸洗タンクとロールタンクのそれぞれ前面及び後面との接合のために設けられている。膨張シールは、前面開口及び後面開口のそれぞれにかなり近接して酸洗タンクの周囲を包囲するように構成されており、ロールタンクのそれぞれ前面及び後面とほぼ同じ角度が付けられた外側に向いた表面を具備している。組み立てられると、酸洗タンクの前面開口と第１のロールタンクの前面の開口の位置が合い、前面の膨張シールによって酸洗タンクと第１のロールタンクとの間の経路が密閉されるようになっており、また、酸洗タンクの後面開口と第２のロールタンクの後面の開口の位置が合い、後面の膨張シールによって酸洗タンクと第２のロールタンクとの間の経路が密閉されるようになっている。

本発明のもう１つの実施形態によれば、酸洗タンクが提供される。この酸洗タンクには、酸洗材料を輸送するための内部空洞と、酸洗タンクの全長を決める前面開口及び後面開口が含まれている。酸洗タンクには、さらに、前面及び後面開口のそれぞれの周囲を包囲するように構成された前面及び後面膨張シールが含まれている。各膨張シールは、前面膨張シールの上部が前面膨張シールの下部と比べて酸洗タンクの全長の中間点からより遠くなるように、垂直方向に対して角度が付けられている。さらに、各膨張シールには、酸洗タンクの開口とロールタンクの開口の位置が合うようにロールタンクを整合させる構成を施された、外側に向いた表面が含まれている。

本発明のもう１つの実施形態によれば、ロールタンクが提供される。このロールタンクには、前面及び後面が含まれており、それぞれ、酸洗材料を受入れるための開口を備え、前面の上端及び後面の上端が前面の下端及び後面の下端よりも接近するように垂直方向に対して角度が付けられている。ロールタンクには、さらに、垂直方向に対してそれぞれ前面及び後面の角度とほぼ同様の角度をなすように、それぞれ前面及び後面に結合された前面膨張シール及び後面膨張シールが含まれている。各膨張シールは、前面及び後面のそれぞれの開口の周囲をほぼ包囲しており、前面及び後面のそれぞれの膨張シールが妨げにならないように、酸洗タンクを垂直方向に下降させて、前面及び後面の開口との位置合わせができるように構成されている。

本発明のこれらの及びその他の利点については、下記の「発明を実施するための形態」及び添付の図面を参照することにより通常の当該技術者には明らかになるであろう。

酸洗ラインアセンブリの一部の分解立面図である。 図１Ａに例示された酸洗ラインアセンブリの一部の立面図である。 酸洗ラインアセンブリ設置配列の平面図である。 図２Ａに例示された酸洗ラインアセンブリ設置配列の立面図である。 酸洗タンクの上昇中における、図２Ａに例示した酸洗ラインアセンブリ設置配列の立面図である。 本発明の実施形態の１つに従って設置された酸洗ラインアセンブリの一部の平面図である。 本発明の実施形態の１つに従って設置された図３Ａの酸洗ラインアセンブリの一部の側面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリのシールの正面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリのシールの平面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリのシールの側面図である 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリの設置中における酸洗タンクとロールタンクの横断立面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリの設置中における図５Ａの酸洗タンクとロールタンクのもう１つの横断立面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリの設置中における図５Ａの酸洗タンクとロールタンクのもう１つの横断立面図である。 本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリの設置中における図５Ａの酸洗タンクとロールタンクのもう１つの横断立面図である。 本発明の実施形態の１つに従って第２の酸洗タンクが設置された、図５Ａの酸洗タンクとロールタンクのもう１つの横断立面図である。

図１Ａ及び１Ｂには、酸洗装置の一部が例示されている。図１Ａには、ロールタンク２に取り付ける前の２つの酸洗タンク１及び１’が例示されている。酸洗タンク１及び１’の端部にある開口４及び４’と、ロールタンク２の開口５及び５’のそれぞれの位置が合って、ロールタンク２への供給が行えるように、酸洗タンク１及び１’を下降させて、ロールタンク２との位置合わせが行われる。図１Ｂには、組立て後の、図１に示す酸洗装置の一部が例示されている。すなわち、図１Ｂには、酸洗タンク４及び４’の端部にある開口とロールタンク２の開口５及び５’の位置が合うようにロールタンク２との位置合わせが施された酸洗タンク１及び１’の両方が示されている。

図１Ａ及び１Ｂに例示の酸洗タンクアセンブリの場合、酸洗タンク１及び１’の端部にある開口はＵ字形状をなし、開口の上部が覆われないようになっている。酸洗タンク１及び１’には、さらに、ロールタンク２の開口内に延びて、ラビリンスシールを形成し、タンク相互間の交わる部分に飛沫が飛び込む液量を減少させるフランジ６及び６’が含まれている。酸洗タンク１を下降させて、ロールタンク２との位置を合わせた後、アセンブリにクロージャプレート３及び３’を取り付けて、開口部が覆われる。

図２Ａは酸洗ライン配列の平面図であり、図２Ｂは同じ酸洗ライン配列の立面図である。図２Ａ及び２Ｂの場合、酸洗タンク１は、ロールタンク２と位置合わせされており、ロールタンク２によって仕切られている。従って、このアセンブリによって処理される任意の金属が、複数の酸洗タンク及びロールタンクを通過することになる。

図２Ｃには、酸洗タンク１がロールタンク２から分離された、図２Ａ及び２Ｂの酸洗ライン配列が例示されている。この配列の場合、各酸洗タンク１に入口セクション１ａと出口セクション１ｂを含むことが可能であることが分かる。入口セクション１ａと出口セクション１ｂを接続して、酸洗タンク１が形成されている。

図１Ａ−１Ｂ及び２Ａ−２Ｃにおいて明らかなように、酸洗タンク１の端部はほぼ垂直である。同様に、ロールタンク２の開口まわりの壁面も、酸洗タンク１の開口と接合するように垂直であり、フランジ６及び６’がロールタンク２の開口内に延びている。ロールタンクの上部に結果生じる開口は、クロージャプレート３及び３’で覆われている。

酸洗ラインの組み立ては、酸洗タンク１とロールタンク２との各接続毎に、アライメントの確認及びクロージャプレートの取り付けが必要になるため、多大の時間を費やすことになる。さらに、酸洗タンクとロールタンクが交わる部分の周囲に環状の開放スペースが残り、酸洗液及びヒュームがタンクからそこを通って流出する可能性がある。

さらに、周囲温度の変化のため、もしくは、酸洗プロセスの酸洗液を加熱する結果として酸洗アセンブリ内及びそのまわりで温度が変動すると、酸洗タンク１及び１’とロールタンク２は、伸縮することになり、その結果、酸洗タンク１及び１’とロールタンク２との界面の漏れが生じる。例えばボルトを用いて、酸洗タンク１及び１’をロールタンク２にしっかり取り付けると、熱変形の影響によって酸洗タンク１及び１’とロールタンク２との接続部に壊滅的故障が生じ、従って、酸洗アセンブリからの漏れが防げなくなる。

図３Ａは、本発明の実施形態の１つによる酸洗タンク１０とロールタンク２０を備えた酸洗ラインアセンブリの平面図である。図３Ｂには、図３Ａの酸洗ラインアセンブリの立面図が示されている。

図３Ａ及び３Ｂに例示のように、酸洗タンク１０の開口１４とロールタンク２０の開口２２の位置が合っている。酸洗タンク１の開口１４には、膨張シール３０が含まれている。例示のように、膨張シール３０はロールタンク２０と酸洗タンク１０との接合部を包囲していることが分かる。すなわち、膨張シールは、酸洗タンクの開口１４の周囲をほぼ包囲しており、酸洗タンク１０を下降させて、ロールタンク２０の開口２２と位置合わせすると、膨張シールによって、酸洗材料４０がそれに沿って移動する酸洗タンク１０の空洞１６とロールタンク２０との間の経路が密閉され、その結果、酸洗液の漏出が阻止され、有害なヒュームのアセンブリからの流出が阻止される。

図４Ａには、分離した（すなわち、酸洗ラインアセンブリの他の部分を除いた）膨張シール３０の実施形態の１つに関する正面図が例示されている。図４Ｂは膨張シール３０の平面図であり、図４Ｃは膨張シール３０の側面図である。膨張シール３０は、酸洗タンク１０の空洞１６とロールタンク２０との間の経路を密閉して、クロージャプレートの必要をなくすように開口３４を包囲している。膨張シール３０には、さらに、第１の面３２と第２の面３３が含まれている。第１の面３２は、酸洗タンク１０の全長の中間点から離れる方に向き、第２の面は、酸洗タンク１０の全長の中間点の方に向いている。本発明の実施形態の１つによれば、膨張シール３０によって、ロールタンク２０と酸洗タンク１０との間にほぼ気密及び／または水密性のシールが生じる。

酸洗タンク１０は、タンク１０の酸洗溶液による加熱または冷却や他の何らかの原因による加熱または冷却のためにかなりの伸縮を生じる、プラスチック（例えばポリプロピレン）または他の材料で製造されることが多い。従って、膨張シール３０には、膨張シール３０を酸洗タンク１０とロールタンク２０の間に配置する際、第２の面３２に向かって第１の面３３を変位させるかまたは押し付けるのを容易にする湾曲部分３１を含むことが可能である。図４Ａ−４Ｃには、湾曲部分３１が膨張シール３０の内部に向かって湾曲した表面として例示されているが、本開示を勘案すれば通常の当該技術者には明らかになるように、膨張シール３０の内部から離れる方に湾曲した表面、あるいは、第１の面３２と第２の面３３との間の圧縮力がかかる湾曲部分３１で膨張シール３０が曲がるのを助長するように設計された膨張シール３０の厚さ変化（例えば、湾曲部分３１でシールの厚さが薄くなる）といった他の構成を用いて、湾曲部分３１を形成することが可能である。さらに、膨張シール３０またはその一部は、圧縮性材料から形成することも可能である。

膨張シール３０は、酸洗タンク１０に一体化することも可能である。代わりに、膨張シール３０は、設置中にロールタンク２０と酸洗タンク１０の間へ挿入されるアセンブリの個別部品とすることも可能である。膨張シール３０が酸洗タンク１０と一体化される場合、酸洗タンク１０には、膨張シール３０の第２の面３３と接合するプレート１８を含むことが可能である。プレート１８は、ロールタンク２０の面に押し込まれると、膨張シールに対する梃子力及び圧縮力を生じるが、通常の当該技術者には明らかなように、膨張シール３０を矩形（または別様の）周囲に沿って酸洗タンク１０の外面に固定することが可能になる。

もう１つの代替実施例の場合、膨張シールの第２の面３３の角度が垂直方向に対して確実に約４５°以上の角度をなすようにすることによって、膨張シール３０をロールタンク２０と一体化する（例えば、前面２４及び後面２５に固定する）ことが可能である。この角度で、酸洗タンク１０をそのまま下降させて、膨張シール３０による妨害の及ぶ範囲内でロールタンク２０と位置合わせすることが可能である。留意すべきは、垂直方向に対して４５°以上の角度を必要とするので、ロールタンク２０からロールタンク２０までの距離が有効に短縮されるという点である。この結果、酸洗液中にある時間を短縮することが可能になる。この距離変化は、酸洗タンクの全長を延長し、ロールタンク間の距離を延長するか、もしくは、アセンブリにおける酸洗タンクの数を増すことによって相殺可能である。

膨張シール３０は、機械的締結具（例えば、ネジ、ボルト、クリップ等）または化学的方法（例えば、接着剤、熱融合等）によって酸洗タンク１０またはロールタンク２０に取り付けることが可能である。代替案として、膨張シール３０が酸洗タンク１０またはロールタンク２０の一体部分でない場合、膨張シール３０は、設置中に機械的締結具または化学的方法によって酸洗タンク１０とロールタンク２０の両方に取り付けることが可能である。膨張シールと酸洗タンク１０及びロールタンク２０との結合に用いられる機械的締結具または化学的方法は、酸洗液に対して耐性であることが望ましい。

図５Ａは、本発明の実施形態の１つによる酸洗ラインアセンブリの設置中における酸洗タンク及びロールタンクの横断立面図である。すなわち、図５Ａには、酸洗タンク１０をロールタンク２０より上まで上昇させた、設置の一段階における酸洗ラインアセンブリが例示されている。この位置から、酸洗タンク１０の開口１４とロールタンク２０の開口２２の位置が合うまで垂直経路に沿って酸洗タンク１０を下降させることによって、酸洗タンク１０をアセンブリに取り付けることができる。この説明図では、膨張シール３０は酸洗タンク１０と一体化されている。しかしながら、上述のように、通常の当該技術者には、膨張シール３０をロールタンク２０と一体化することもできるし（後述のように）、あるいは、自由に動かせるようにして、設置中にロールタンク２０と酸洗タンク１０との間に挿入することも可能であることは明らかであろう。

ロールタンク２０には、それぞれの開口２２及び２３を備えた前面２４と後面２５が含まれている。前面と後面の表記は便宜上用いられており、特定の機能性または制限を意味するものではない。前面２４及び後面２５は、前面２４及び後面２５の上部が最上部において下部よりも接近するように垂直方向に対して角度をなしている。すなわち、前面２４と後面２５は台形の２辺を形成するものとみなすことが可能である。例示のように、前面２４及び後面２５の傾斜角は、前面２４及び後面２５が等脚台形の２辺を形成するように合同である。この対称構成によれば、部分的には、ロールタンクに接合する酸洗タンク１０も、酸洗タンク１０の各端部に対して対称にすることができるので、生産効率が良くなり、組立てが容易になる。しかしながら、通常の当該技術者には明らかなように、前面２４と後面２５の傾斜角が互いに異なることも可能である。

酸洗タンク１０には、さらに、膨張シール３０の下部を越えて水平方向に延び、ロールタンク２０の空洞内に入り込んで、酸洗液の飛沫を最小限に抑えるフランジ１２が含まれている。酸洗タンク１０を上下動させてロールタンク２０と位置合わせする際、前面２４及び後面２５の傾斜角のおかげで、一般に、フランジ１２と酸洗タンクが、前面２４及び後面２５によって妨げられることはない。すなわち、フランジ１２及び酸洗タンク１０が前面２４の開口２２に接触せずに通過するように、酸洗タンク１０を垂直線に沿って上下動させることが可能である。ロールタンク２０と位置の合っていない酸洗タンク１０を上下動させるのに、酸洗タンク１０を水平方向に調整する必要がない。これは、フランジ１２が決して前面２４の開口２２の上部を越えて延びないようにすることによって実現可能である。

膨張シール３０は、垂直方向に対して所定の角度で酸洗タンク１０に取り付けるのが望ましい。膨張シール３０の傾斜角は、プレート１８の傾斜角または膨張シール３０の形状によって決めることが可能である。実施形態の１つでは、酸洗タンク１０の下降時に、第１の面３２と前面２４のアライメントがとれて、面一になるように、第１の面３２の傾斜角は前面２４の傾斜角とほぼ同じである。膨張シール３０と開口２２を包囲する壁の角度は、酸洗タンク１０を下降させて、所定位置につける際、フランジ１２が接触しないようにするのに十分でなければならない。本発明の実施形態の１つによれば、膨張シール３０の傾斜は約１０度以上である。代替案として、ロールタンク２０との位置合せの実施時に膨張シール３０が変形する場合には、膨張シール３０の第１の面３２の傾斜角を前面２４の傾斜角から変化させて、第１の面３２と前面２４のアライメントがとれるようにすることが可能である。

酸洗タンク１０を下降させると、開口１４の近くのフランジ１２が前面２４の開口２２に入り込み、開口２２の下部の上に張り出す。図５Ｂは、設置のもう１つの段階の横断立面図であり、フランジが開口２２に入り始める（すなわち、前面２４によって形成された平面に進入する）時点における酸洗タンク１０を例示している。図５Ｃは、設置のさらにもう１つの段階の横断立面図である。

図５Ｄは、酸洗タンク１０を下降させて、ロールタンク２０との位置が完全に合った後の、酸洗ラインアセンブリの横断立面図である。図５Ｅは、酸洗タンク１０を下降させて、前面２４の開口２２との位置合せが済み、酸洗タンク１０’ を下降させて、後面２５の開口２３との位置合せが済んだ後の酸洗ラインアセンブリの横断立面図である。

図５Ａ−５Ｅに例示した酸洗ラインアセンブリの構成によれば、組立てが容易になり、酸洗ラインアセンブリとの所定位置に酸洗タンク１０及び１０’をつけたり、そこからはずすのが容易になる。さらに、この構成は、酸洗ラインアセンブリの構成部品の伸縮に対応する。さらに、酸洗ラインアセンブリの動作中、潜在的に有害なヒューム及び化学物質がより有効に封じ込められる。

上記「発明を実施するための形態」は、あらゆる点において例証となるものであり、典型的なものであるが、限定するものではなく、本書に開示の発明の範囲は、「発明を実施するための形態」によって判断すべきではなく、特許法によって許される全範囲に基づいて解釈される請求の範囲によって判断すべきである。言うまでもなく、本書で示され、解説された実施形態は、単に本発明の原理を例証するものでしかなく、当該技術者であれば、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、さまざまな修正を施すことが可能である。当該技術者であれば、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、さまざまな他の特徴の組合せを実施することも可能である。

１ 酸洗タンク
１’ 酸洗タンク
２ ロールタンク
３ クロージャプレート
３’ クロージャプレート
４ 酸洗タンクの開口
４’ 酸洗タンクの開口
６ フランジ
６’ フランジ
１０ 酸洗タンク
１２ フランジ
１４ 酸洗タンクの開口
１６ 酸洗タンクの空洞
１８ 酸洗タンクのプレート
２０ ロールタンク
２２ ロールタンクの開口
２３ ロールタンクの開口
２４ ロールタンクの前面
２５ ロールタンクの後面
３０ 膨張シール
３１ 膨張シールの湾曲部分
３２ 膨張シールの第１の面
３３ 膨張シールの第２の面
３４ 膨張シールの開口
４０ 酸洗材料

Claims (8)

1. 前面の上端及び後面の上端が前面の下端及び後面の下端よりも接近するように垂直方向に対して角度が付けられている前記前面及び前記後面を有し、前記前面及び前記後面のそれぞれが酸洗材料を受け入れるための開口を有するロールタンクと、
   酸洗材料を輸送するための内部空洞と、第１の開口及び第２の開口を有する酸洗タンクと、
   前記ロールタンクと接合するための第１の面と、前記酸洗タンクと接合するための第２の面を有し、前記酸洗タンクの第１の開口の周囲を包囲するように構成されている、第１の膨張シールと、を備え、
   組み立てられると、前記酸洗タンクの前記第１の開口と前記ロールタンクの前記前面の開口の位置が合い、前記第１の膨張シールによって前記酸洗タンクと前記ロールタンクとの接合部が密閉されるようになっていることを特徴とする酸洗ラインアセンブリ。
2. 前記第１の膨張シールが、前記酸洗タンクの前記第１の開口の一体化部分を形成するように、前記酸洗タンクに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の酸洗ラインアセンブリ。
3. 前記酸洗タンクに、さらに、前記第１の膨張シールの下部を越えて延び、組み立てられると、前記ロールタンクの前面の平面を通って前記ロールタンクの内部に入り込む第１のフランジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の酸洗ラインアセンブリ。
4. 前記第１のフランジが、前記酸洗タンクと前記ロールタンクの前面開口の上部の間で妨げられることなく、前記酸洗タンクを鉛直方向に上下動させることができるように、前記ロールタンクの前面開口の下部と上部の間に延びていることを特徴とする請求項３に記載の酸洗ラインアセンブリ。
5. 前記第１の膨張シールに圧縮性材料が含まれることを特徴とする請求項１に記載の酸洗ラインアセンブリ。
6. 前記第１の膨張シールが変形し、前記ロールタンクと実質的に気密及び水密性のシールを形成するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の酸洗ラインアセンブリ。
7. 前記第１の膨張シールが、複数の締結具によって前記ロールタンクの前面に結合されることを特徴とする請求項１に記載の酸洗ラインアセンブリ。
8. 前面の上端及び後面の上端が前面の下端及び後面の下端よりも接近するように垂直方向に対して角度が付けられている前記前面及び前記後面を有し、前記前面及び前記後面のそれぞれが酸洗材料を受け入れるための開口を有する複数のロールタンクと、
   酸洗材料を輸送するための内部空洞と、第１の開口及び第２の開口を有する複数の酸洗タンクと、
   前記ロールタンクと接合するための第１の面と、前記酸洗タンクと接合するための第２の面を有し、前記酸洗タンクの第１の開口の周囲を包囲するように構成されている、第１の膨張シールと、
   前記ロールタンクと接合するための第１の面と、前記酸洗タンクと接合するための第２の面を有し、前記酸洗タンクの第２の開口の周囲を包囲するように構成されている、第２の膨張シールと、を備え、
   組み立てられると、前記酸洗タンクの前記第１の開口と前記ロールタンクの前記前面の開口の位置が合い、前記第１の膨張シールによって前記酸洗タンクと前記ロールタンクとの接合部が密閉され、
   前記酸洗タンクの前記第２の開口と前記ロールタンクの前記後面の開口の位置が合い、前記第２の膨張シールによって前記酸洗タンクと前記ロールタンクとの接合部が密閉されるようになっており、
   前記酸洗タンクと前記ロールタンクが交番するパターンをなすように配置されたことを特徴とする酸洗ラインアセンブリ。
   
   

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