JPH0231163Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は銅帯等の連続的な焼き入れ等に用いら
れる冷却用ノズルの改良に関するものであり、特
にノズルヘツダ内に邪魔板を複数枚挿入し、かつ
これら邪魔板の間隔を幅方向に局部的に調節可能
にすることによつて、流量分布を自由に変えられ
るノズルを提供するものである。

従来のスリツトノズル装置においての流量分布
は、スリツトノズルを製作したときのノズルヘツ
ダへの流体供給構造、ヘツダ構造、スリツトノズ
ル構造により、ノズル吐出全流量が一定であれば
不変であり、流量分布の調節は不可能であつた。

先に本考案者等が提案した金属ストリツプ等の
急速冷却装置（特願昭58−25864号）においても、
工業的にはノズルから吐出した冷却水がストリツ
プ垂直方向の２次元流れとなつているため、当初
の目的は十分果されているが、その後の検討によ
ると後記第１図に示す流量分布の傾向が定性的に
あることが確認された。

これはヘツダ内に供給される流体の履歴がスリ
ツトから吐出するときに残り、スリツトからの吐
出流体は、本来スリツトノズルで得られるべき平
行流にはならず、方向性をもつた流れになりやす
く、また、ノズルヘツダ容量がスリツトと比べて
比較的小さいためにノズルヘツダ内の流速が高く
なり静圧分布を生じ、ひいては流量分布を生じさ
せたものである。

これを第１図にて説明すると、まず第１図ａは
ノズルへの供給配管をヘツダ中央部１ヶ所にした
場合である。このときは流入口Ａ付近において
は、流入した流体がノズルヘツダ端Ｂ部分に向つ
て流れることになり、そのためのノズルヘツダ長
手方向の流速分布は流入口Ａ付近では流速が高
く、またノズルヘツダ端Ｂ付近では流速が低くな
る。このため、ノズルヘツダ内の静圧分布はベル
ヌーイの定理からも明らかなように、Ａの付近で
は低くなり、Ｂの付近では高くなる。

そして、ノズルから吐出する流速は、すなわ
ち、ノズルヘツダ内静圧とノズル出口の静圧の差
の平方根に比例するから、Ａ付近では吐出速度は
低くなり、Ｂ付近では高くなる。結局、流量分布
もスリツト短辺長さは一定であるために吐出速度
と同じ分布となり、またＡを中心とし外方へ向う
方向性をもつた流れとあわせて第１図ａに示す流
量分布になるものである。

第１図ｂは第１図ａと異なり、ヘツダの両側か
ら等流量を供給する供給配管を設けた場合であ
る。このときは第１図ａと逆にヘツダ両端から流
入した流体はヘツダ中央Ｃ部に流れるため、ヘツ
ダ内の横方向の流速は流入口付近Ａ部では最も高
く、ヘツダ中央部Ｃでは最小になる流速分布とな
る。

それに伴い流量分布は前述と同じ理由により、
また、流入口を中心とする方向性流れのために、
得られる流量分布は流入口付近Ａ部の流量が最小
となりノズル中央Ｃ部の流量が最大となるような
流量分布（第１図ｂ）になつたと考える。

一方、ノズルヘツダ容量を変化した時の流量分
布の一例を第２図に示す。第２図ａはヘツダ内径
が100mm、ヘツダ内に幅80mmの邪魔板２０を挿入
した場合のものである。尚、スリツト長辺長さは
600mm、短辺長さは３mmである。

この場合はノズルヘツダ内に供給された流体の
スリツト長手方向に流れる速度が小さいためにス
リツト長手方向の静圧分布は比較的一様なものと
なり、スリツトから吐出される流体の速度も一様
となり均一流量分布となる。

第２図ｂはヘツダ内径が50mm、ヘツダ内に同じ
く幅40mmの邪魔板２１を挿入した場合のものであ
る。スリツトは第２図ａのものと同じである。こ
の場合はノズルヘツダ内のスリツト長手方向に流
れる流体の速度は流体流入口Ａ部では大きくな
り、流入口から離れるに従つて小さくなるため
に、ノズルヘツダ内の静圧分布は前述の第１図ａ
と同様にＡでは低く、Ｂでは高くなる分布とな
る。これにより結局、第２図ｂに示すような流量
分布となる。

つまり、第２図ａのヘツダ容量の大きいスリツ
トノズルを使用すれば流量分布一定、ひいては高
温材を均一に冷却することが可能になるが、装置
の都合上、ノズルヘツダ容量が大きくとれない場
合は第２図ｂのような流量分布となり、ひいては
冷却不均一をまねいていた。

このような流量分布は、高温材を冷却する場合
に冷却ムラを生じ、特に2.0〜0.3mm厚、板幅800
〜1600mm程度の薄銅板を冷却する際は板幅方向の
材質ムラを生じ、かつ急冷過程で幅方向に生じる
温度差に起因する熱応力から甚だしく板の形状が
くずれ通板不可能となることもあつた。

本考案はこのような従来の不利欠点を解決する
ために検討の結果、提案されたものであり、ノズ
ルヘツダ１内の長手方向に沿つて、ノズル１０と
流体流入口２間に位置するような邪魔板X₁〜Xn
を複数枚平行に設け、且つ複数枚の邪魔板X₁〜
Xnの間隔をノズルヘツダ長手方向において局部
的に調整し得るよう、少なくとも１の邪魔板を他
の邪摩板方向に対して変位可能に構成し、該邪魔
板を変位させるための調整機構Ｙを設けたことを
その特徴とする。

これにより、ヘツダ断面を小さくとらざるを得
ない場合でもノズル長手方向に均一な流量分布を
得ることができるようになり、また、吐出全流量
に応じてヘツダ内邪魔板の間隔を調節することに
より常に均一な流量分布を得ることができるよう
になる。

以下、本発明の具体的実施例を、第３図から第
６図を参考にして説明する。

まず第３図は本考案をスリツトノズルに適用し
たもので、断面正方形のノズルヘツダ１の中央部
に流体流入口２を連結するとともに、ノズルヘツ
ダ１の内部には長辺方向に延びる２枚の邪魔板
X₁，X₂を設けている。そして、一方の邪魔板X₁
はノズルヘツダ１に対して完全に固定し、また他
方の邪魔板X₂は中央部Ｐの位置を硬質ゴムや波
形銅板等によつてベローズ構造５とし、フレキシ
ブルになるようにしており、両端部Ｑをノズルヘ
ツダ１にヒンジ等を介して枢着固定しているもの
である。

こうした邪魔板X₁，X₂はＲ位置に設けられた
たとえば第３図ｃに示すような調整機構Ｙにより
その間隔ｄが調節できるようになつている。

即ち、第３図ｃの調整機構Ｙは、ボルト６の頭
部を邪魔板X₂にフランジ７，８で固定するとと
もに、邪魔板X₁を貫通させ、ボルト６のネジ部
をヘツダ１に螺入させたものである。そしてヘツ
ダ１の外側において、ナツト等を回転させること
により、邪魔板X₂を邪魔板X₁側に引き寄せたり、
引き離したりし、両板X₁，X₂の間隔ｄを調節し
ているものである。

なお、第３図に示すスリツトノズル１０は、ス
リツト長辺長さ600mm、スリツト短辺長さは３mm、
ノズルヘツダ１における断面形状の一辺の長さは
60mmである。また邪魔板X₁，X₂は板厚3.2mm、板
幅50mm、長さ600mmである。

第４図は本考案の他の実施例を示したものであ
り、流体流入口２をノズルヘツダ１の両側部に連
結するとともに、邪魔板X₁，X₂の間隔調整機構
Ｙを中央部Ｐの位置に設けるようにしたものであ
る。この場合、ボルト６はたとえば第４図ｃに示
すように、ベローズ５の中央部に取付板９を設
け、この取付板９に第３図と同じ手段でボルト６
の頭部を固定すればよい。

その他の構成は上記第３図と同様である。

上記した各実施例では、いずれもヘツダ内の邪
魔板を２枚設置した場合を示したが、要はヘツダ
内で、流体が流動することによつて受ける抵抗
を、ヘツダ長手方向に調整するための実用的手段
を提供するのが、本考案の骨子であり、ヘツダ内
邪魔板の設置枚数は２枚であることにこだわる必
然性は無く、邪魔板枚数や邪魔板間隔の調節には
多くのバリエーシヨンが考えられるよう。また、
流体流入口から流入する流体に対する邪魔板Ｘの
角度は、圧損を与えるという意味では直角が最も
効率が良いが、上記したと同様の趣旨から、その
角度は必ずしも直角に限定されるものではなく、
上述した邪魔板としての機能を果たす限度におい
て、ノズルヘツダ断面方向で適当な角度を持たせ
てもよい。また同様に、流体流入口２のノズルヘ
ツダ１に対する設け方も、第３図に示されるよう
にノズル１０と180の関係で向き合うようにする
必要は必ずしもなく、ノズルヘツダ断面方向にお
いて、ノズルヘツダへの流体流入方向がノズル噴
射方向に対し適当な角度をもつようにして流体流
入口２を設けてもよい。また、この場合にも、上
述したと同様、流入する流体に対する邪魔板Ｘの
角度は直角に限定されるものではない。また、上
記実施例ではすべて供給側に近い方を固定邪魔板
としたが、これは逆でも良く、あるいは２枚の邪
魔板を共に可動できるよう固定しなくてもよいこ
とはいうまでもない。

さらに本考案は実施例に示したスリツトノズル
に限られるものでなく、円管ノズルまたはフラツ
トプレーノズル等を一つのヘツダーに多数、直線
状に並べたノズル装置においても適用できるもの
である。

さらにまた上記実施例においては、ボルトを使
用した手動で、その調節を行なつているが、油圧
シリンダ等を用いて自動的に行なわせることによ
り調節を行なつてもよく、何ら問題はない。

次に上記第３図及び第４図に示すスリツトノズ
ルでの流量分布を第５図及び第６図に示す。

第３図に示すスリツトノズルにおいては、邪魔
板X₁，X₂の間隔ｄとしてＰの位置よりＱの位置
の方を広くした場合、もしくは同じ程度にした場
合には第５図のＣに示す流量分布となり、またＲ
の位置での間隔ｄを大きくするにつれ流量分布は
第５図のＡとなり、なおも大きくするとＢの流量
分布となる。

一方、第４図に示すスリツトノズルにおいては
間隔ｄがＰの位置よりＱの位置の方がせまい場
合、もしくは同じ程度の場合には第５図のＢの流
量分布になるが、間隔ｄを小さくするにつれＡと
なり、Ｃになることがわかり、適当な間隔ｄを選
べはスリツトノズル長手方向に均一な流量分布
（第４図のＡに相当）が得られることがわかつた。

次に流体流入口が２ヶ所でスリツトノズル長辺
長さ1200mmの場合の実施例を第６図に示す。使用
したスリツトノズルはヘツダは50mm口、スリツト
短辺長さ２mmで、邪魔板は45mm幅、3.2mm厚の銅
板を使用した。邪魔板の間隔ｄを調整する方法に
ついては第３図で述べたものと同じメカニズムで
ある。間隔ｄをすべての場所で10mmにした場合の
流量分布を第６図のａに表わす。

前述した通り流入口付近（第６図のＢ，Ｄ）で
は流量が少なく流入口間中央（第６図のｃ）およ
びスリツトノズル端（第６図のＡ，Ｅ）では流量
が多くなつている。そこで第６図のＡ，Ｃ，Ｅの
位置にある調節用ボルトで、その各位置での間隔
ｄを３mmにまでしたところ、流量分布は第６図の
ｂに示す非常に均一なものとなつた。

また、本考案を先に本考案者が提案した薄銅板
の連続的急冷装置（特願昭58−25864号）に適用
してみた。

この場合は、装置構成の必要上、各スリツトノ
ズルのヘツダー断面積を十分大きくとれない例で
あるが、本考案を適用したところ、第６図の如
く、スリツトノズルの長手方向（つまりストリツ
プの板巾方向）にきわめて均一な流速分布（流量
分布）の吐出流が得られ、本考案適用前に生じて
いた流量分布の不均一性からくるストリツプ巾方
向の冷却能力分布の不均一に起因する、ストリツ
プ巾方向温度差による熱応力が著しく緩和され、
急冷却後のストリツプの形状がきわめて良好なも
のとなつた。

以上に述べた如く、本考案はノズルから吐出す
る流量分布を自由に設定できるものであり、これ
により得られる工業的な価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来のノズルの流量分布図、第
２図ａ，ｂはヘツダ容積による流量分布の比較
図、第３図及び第４図はいずれも本考案の一実施
例を示すもので、それぞれａは平面概略図、ｂは
Ａ−Ａ断面図、ｃは邪魔板の間隔調節装置の拡大
図、第５図及び第６図は本考案を用いたスリツト
ノズルの流量分布パターンを示した図である。 図中１はノズルヘツダ、２は流体流入口、X₁，
X₂は邪魔板、５はベローズ、６はボルト、７，
８はフランジ、９は取付板である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ノズルヘツダ１内の長手方向に沿つて、ノズル
   １０と流体流入口２間に位置するような邪魔板
   X₁〜Xnを複数枚平行に設け、且つ複数枚の邪魔
   板X₁〜Xnの間隔をノズルヘツダ長手方向におい
   て局部的に調整し得るよう、少なくとも１の邪魔
   板を他の邪魔板方向に対して変位可能に構成し、
   該邪魔板を変位させるための調整機構Ｙを設けて
   なる流量分布可変型ノズル。