JP6089006B2 - スプレーノズル - Google Patents
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Description
その結果、圧縮空気の一定供給量に対する水の供給量を変化させても、噴霧角度範囲、流量分布、打力分布および粒子径を均等に保持し、冷却ムラを発生させずに制御できるターンダウン比を1:20と広げている。例えば、圧縮空気の一定供給量0.4NL/minに対して水供給量を2リットル〜40リットル/minの範囲で制御できるようにしている。このように、ターンダウン比を広げることにより、冷却水量を多く必要とする二次冷却帯の上流領域から冷却水量が少なくてよい下流領域にかけて同一のノズルを用いて冷却することができると共に、鋳片の厚さが相違しても同一のノズルで対応できるものとしている。
前記両側の副孔の前記主孔を挟んで対向する長辺側部分と前記主孔の両側部分とを連通させ、主孔の後端径(D1)に対して前記副孔の長寸径(D2)の比をD1:D2=1:0.7〜1:1.2としていることを特徴とするスプレーノズルを提供している。
前記主孔は断面円形とすると共に、前記副孔は断面長円形状とし、
前記主孔の後端径D1に対して前記副孔の短寸径D3の比D1:D3=1:0.3〜1:0.7、
前記副孔の短寸径D3に対する副孔の長寸径D2の比D3:D2=1:1.5〜1:2.5
に設定していることが好ましい。
副孔を従来の断面円形にした場合と比較して、副孔を断面長円とすると主孔とのラップ面積が増大し、言い換えると、撹拌部分の面積が増大し、該撹拌により気液混合流体の均質化を促進できる。よって、液体流量が大きく変動しても、前記撹拌による気液均質化で、噴口から噴射される気液混合流体の噴霧角度の変動を少なくでき、均等な流量分布と打力分布を得ることができる。
また、前記主孔を断面長円形状とし、該主孔の長辺側の両側に前記断面長円形状の副孔の長辺側を連通させてもよい。この場合、主孔の後端の短寸径に対して主孔の後端の長寸径は1:1〜1:2が好ましく、更に1:1〜1:1.4が好ましい。前記構成のノズルは、ノズル本体を断面長円形状とする必要がある場合に好適に用いられる。
このようにターンダウン比を大きくすることで、厚さが大きく相違する鋳片、二次冷却帯が長尺である場合等に、冷却温度を大幅に変える必要がある場合に好適に用いることができる。
前記整流板により前記ノズル本体の中心軸線と平行な分流路を設けていることが好ましい。
前記整流アダプタの中心軸線を前記ノズル本体の中心軸線と一致させ、前記整流アダプタの中心軸線に沿った流路に、該中心軸線と平行な分流路に分離する整流板を介在していることが好ましい。
該整流板は前記本体ノズルの噴口から3cm〜8cmの位置に配置し、該整流板の長さは5mm〜30mmとし、1つの流入側流路を5〜10個の分流路に区切る形状とすることがこのましい。
また、本発明のスプレーノズルは、鋳片等の被冷却材の幅方向に間隔をあけて並列し、噴霧範囲の両側の流量が噴霧範囲の中央部の流量と同等となるようにラップさせて配置することが好ましい。
図1乃至図4に第1実施形態を示す。
該第1実施形態のスプレーノズル10は連続鋳造装置の二次冷却帯に配置して、鋳片の上方から冷却用ミストを噴霧する二流体ノズルからなる。
詳しくは、ノズル本体1は略円筒形状で、中空部を前記主流路1aとし、該主流路1aを断面円形としている。該断面円形の主流路1aの前端面1eの中央部に断面円形の前記主孔11を連続して設けると共に、その両側に断面長円形の前記副孔12、13を連続して設けている。
前記一対の副孔12、13は中心軸線Xを挟んで対称形状とし、噴射側先端に先端円弧部12a、13aを設け、これら先端円弧部12a、13aの位置を主孔11の先端円弧部11aの位置より噴射側端面1sから若干離した位置または同等の位置としている。即ち、主孔11の先端円弧部11aより副孔12、13の先端円弧部12a、13aを噴射側に突出させていない。
さらに、副孔12、13の短寸径D3に対する副孔12、13の長寸径D2の比は、
D3:D2=1:1.5〜1:2.5としている。
主孔11の後端径D1および副孔12、13の長寸径D2に対して、副孔12、13の短寸径D3を前記比の範囲に設定しているのは、副孔12、13への流入量を所要量に確保し、副孔12、13から主孔11に流入して撹拌する量を所要量に確保するためである。副孔12、13の短寸径D3を前記範囲より小さくするとラップ面積が減少して撹拌効果が少なくなり、前記範囲より大きくすると、ノズル本体1が大型化する問題がある。
該混合アダプタ4では圧縮空気供給管5より小径流路4hをへて主流路4aに圧力を高めた圧縮空気を流入させ、該圧縮空気に側方から圧力を高めた水を流入させて、衝突混合している。
また、前記液体供給管6にはポンプ(図示せず)を介して所要圧力とした水をターンダウン比を1:40の広範囲で調節した水量で供給している。
主流路1aの中央部の気液混合流体AQ−cは主孔11に流入し、両側の気液混合流体AQ−sは両側の副孔12、13にそれぞれ流入する。
図5の表において、Pa(空気圧):MPa
Pw(液圧) :MPa
Qa(空気量):NL/min
Qw(液量) :L/min
H(ノズル直下からの測定位置):mm
なお、表中の50%噴角とは、流量分布が一番高い値を100とし、それに対して50%の比率の広がり寸法と、噴霧高さより三角関数で算出した角度を指す。
図6(A)に示す第1変形例の整流板18では、中心から8本の仕切板18sを放射状に設けた形状、所謂、羽根タイプとしている。
図6(B)に示す第2変形例の整流板18では、中央円筒部18eの外周面から8本の仕切板18fを等角度間隔で突出した形状、所謂ベーンタイプとしている。
図6(C)に示す第3変形例の整流板18は、断面円形の本体18iに90度間隔をあけて4つの穴18hを分離流路として設け、穴あけタイプとしている。該穴あけタイプとすると、分離流路をすべて断面円形にでき、隅部を発生させない利点がある。
該第2実施形態のスプレーノズルでは、ノズル本体1の主流路1aの前端に連通する主孔11−2を断面長円形状とし、その長辺方向Y1を両側の断面長円形状の副孔12ー2、13ー2の長辺方向Y1と平行に配置し、短辺方向Y2も平行に配置している。
前記主孔11−2の長辺側の両側部分に副孔12−2、13−2の対向する長辺側部が重なり、クロス斜線で示すラップ部分Z1、Z2を形成している。
他の構成および作用効果は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図8(A)では、両側の副孔12−2、13−2は、主孔11−2と連続しない反対側の長辺12s、13sを直線状ではなく外方へ円弧形状に膨出させ、両側の副孔12−2、13−2を断面略楕円形状としている。該形状とすると、副孔12−2、13−2から主孔11−2へ側方から流入する流体量が増加でき、噴霧角度を大きくできる。
さらに、ノズル本体に整流アダプタを介して連続する流体供給管は直管状ではなく、屈曲した曲げ配管でもよい。
2 整流アダプタ
3 気液混合流体供給管
4 混合アダプタ
1a、2a、3a、4a 主流路
5 圧縮空気供給管
6 液体供給管
10 スプレーノズル
11 主孔
12、13 副孔
14 切り込み
14a、14b ガイド凹部
15 噴口
18 整流板
Z1、Z2 ラップ部分
X 中心軸線
Claims (3)
- 気液混合流体が供給されるノズル本体の中心軸線に沿った主流路の噴射側の中心に噴射側前端に向けて細くなる円錐形状の主孔を連通して設けると共に、該主孔の幅方向の両側に一対の長孔形状の副孔を前記主流路および前記主孔と連通させて設け、かつ、前記ノズル本体の噴射側端面に前記副孔の長寸方向と同方向の直径方向で且つ該両側の副孔と干渉させない幅で切り込みを入れ、該切り込みで前記主孔の先端円弧部を切り欠いて噴口を設け、
前記両側の副孔の前記主孔を挟んで対向する長辺側部分と前記主孔の両側部分とを連通させ、主孔の後端径(D1)に対して前記副孔の長寸径(D2)の比をD1:D2=1:0.7〜1:1.2としていることを特徴とするスプレーノズル。 - 前記ノズル本体の主流路に、水からなる液体と圧縮空気からなる気体の気液混合流体を導入し、
前記主孔は断面円形とすると共に、前記副孔は断面長円形状とし、
前記主孔の後端径D1に対して前記副孔の短寸径D3の比D1:D3=1:0.3〜1:0.7、
前記副孔の短寸径D3に対する副孔の長寸径D2の比D3:D2=1:1.5〜1:2.5
に設定している請求項1に記載のスプレーノズル。 - 前記ノズル本体を、整流板を設けた気液混合流体供給管の先端側に一体的または接続して設け、前記気液混合流体供給管の基端側に液体供給管と気体供給管とを直交方向に接続し、
前記整流板により前記ノズル本体の中心軸線と平行な分流路を設けている請求項1または請求項2に記載のスプレーノズル。
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