KR920007952B1 - 스케일 제거용 노즐 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스케일 제거용 노즐

제1도는 본발명 실시예의 종단면도.

제2도는 본발명 실시예의 정류기의 사시도.

제3도는 동 실시예의 평면도.

제4도는 동 실시예의 저면도.

제5도는 또다른 실시예의 필터의 종단면도.

제6도는 동 실시예의 종단면도.

제7도는 동 실시예의 정류기의 측면도.

제8도는 실험장치의 개략적인 구성도.

제9도 a-c, 제10도 a-c, 제11도 a-g, 제13도 a-c는 각 실험에 있어서 충돌압분포를 도시하는 그래프.

제12도는 충돌력(F)을 도시하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 정류기 A : 정류통로

B : 교축통로 3a : 홈(構)

C1 : 분사구 C : 분사통로

4A : 정류판 4B : 돌출부

본 발명은 압연강판의 표면에 고압의 유체(물등)를 대상(帶象)으로 분사시켜서 2압연강판의 표면의 스케일을 제거하는 경우등에 사용되는 스케일제거용 노즐이며 더욱 상세하게는 정류기를 내장한 정류통로와, 그 정류통로의 하류측으로 연속되는 교축통로와, 그 교축통로의 하류측으로 연속됨과 동시에, 선단면에 형성한 직경방향의 홈의 저부에 그 분사구를 개구시킨 분사통로가, 그것들의 축심이 동일직선상에 위치하는 상태로 형성되어 있는 스케일제거용 노즐에 관한 것이다.

종래의 이 종류의 스케일 제거용 노즐로서는, 상기 교축통로중에 상류측의 통로부분을 전장(全長)에 걸쳐서 지름이 같은 형상으로, 또한 하류측의 통로부분을 하류측만큼 점차 지름이 작아지는 형상으로 각각, 형성한 것이 알려져 있다(예를 들어 특공소 43-23197호 공보).

그러나, 상기 종래의 노즐에 따를 때에는, 정류통로와 교축통로의 상류층 통로부분과의 지름이 같지만, 정류통로쪽이 정류기를 내장하고 있는 분만큼 상류측 통로부분보다도 실질적인 유로단면적이 작고, 정류통로와 교축통로와의 경계에서 유로단면적이 급변하기 때문에, 정류통로에서 일단 유체가 정류된다하지만, 정류통로에서 교축통로로 이행함과 동시에, 와류(渦流)가 발생하여 흩어진다. 그결과 정류통로를 형성하고 있어도, 유체가 재차 난류의 상태로 되어서 분사통로에 옮겨들어가기 쉽고, 대상의 분사류도 난류상태로 되기 쉽고, 그때문에, 분사류의 직경이 커져서, 분사류의 충돌력이 작아져, 스케일 제거의 능률이 나쁘고, 따라서 충분하게 스케일 제거를 행할 수 없었다. 또 스케일제거용 노즐은 아니지만, 실공소 39-17657호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 정류통로와 교축통로를 하류측등 점차로 지름이 작아지는 일련의 통로로서 형성한 노즐이 존재하고, 그 기술을 스케일제거용 노즐에 적용하는 것을 생각할 수 있다.

이경우, 교축통로의 지름이 상류측 끝에서 점차로 작아져서, 교축통로의 유로단면적이 상류의 정류통로에 가까운 위치에 있어서 그 정류통로 하류측 끝의 유로단면적과 같아지게 되기 때문에, 정류통로에서 교축통로로 옮겨 들어갈때의 와류발생을 억제할 수 있다하지만, 정류통로도 하류측만큼 점차로 지름이 작아지는 형상이 있기 때문에 다음과 같은 문제가 생긴다.

결국, 정류기로서, 정류통로의 원주벽에 맞닿는 바깥둘레가 그 정류통로의 주벽과 마찬가지로 정류통로의 축심에 대해서 경사지게 형성된 것을 사용할 필요가 있어, 그와 같이 정류기의 바깥 둘레를 정밀도가 좋게 경사지게 형성하는 것은, 예를 들어 정류기의 바깥둘레를 정류통로의 축심과 평행하게 위치되도록 형성할 경우에 비교하여 가공이 대단히 어렵고, 정류기의 원가상승을 초래한다.

더욱, 정류기로서 상술한 실공소 39-17657호 공보에 있어서 개시되어 있는 바와 같이, 정류통로의 축심에 따른 정류판에 의해서 그 정류통로를 중앙의 통로부분과 그 외주의 통로부분으로 분할하는 것을 사용했을 경우에는, 중앙의 통로부분은 그 전장에 걸쳐서 유로단면적이 같은 것인 한편, 그 주의에 위치하는 통로부분은 유로단면적이 하류측일수록 점차로 작아지는 것이기 때문에, 중앙의 통로부분과 주위의 통로부분에서 정류작용이나 유체의 유동방식이 변한다. 그결과, 정류통로에서의 정류성능이 낮고, 이경우에 있어서도 분사류가 난류가 되는 것을 충분히 억제할 수가 없는 것이다. 그러나, 그렇다고해서, 정류판을 경사시키는등으로 각 통로부분에서의 정류작용등을 동일하게 하는 것은, 정류기 구조가 대단히 복잡화하여, 원가상승을 초래한다.

본 발명의 목적은, 분사류의 난류억제성능이 우수하고, 더욱 싼값의 스케일제거용 노즐을 제공하는 점에 있다.

본 발명에 의한 스케일제거용 노즐의 특징구성은, 상기 정류통로를 , 그것의 전장 또는 거의 전장에 걸쳐서 같은 지름의 형상으로 구성하고, 상기 교축통로를, 그의 상류측 끝에서 하류측 끝 또는 그 가까이의 개소에 까지 점차로 지름이 작아지는 형상으로 형성하고 있는 점에 있고, 그 작용·효과는 다음과 같다.

정류통로를 그것의 전장 또는 거의 전장에 걸쳐 같은 지름의 형상으로 구성하고 있기 때문에, 그 정류통로에 내장하는 정류기로서, 정류통로의 원주벽에 맞닿는 바깥둘레를 정류통로의 축심과 평행하게 위치되는 것이며, 더욱 정류판을 정류통로의 축심에 따른 자세로 배설한 단순형상의 것을 사용할 수가 있으면서도, 그 정류기에 의해서 분할된 각 통로부분의 모든것을, 그것들의 전장 또는 거의 전장에 걸쳐서 유로단면적이 같은것으로 할 수 있다. 그결과 정류기를 용이하게, 더욱 싼값으로 제작할 수 있으면서도, 정류통로에서의 정류성능을 우수한 것으로 할 수 있다.

더욱, 상기 정류통로에 연속해있는 교축통로를, 그것의 상류측 끝에서 하류측에 걸쳐서 점차로 지름이 작아지는 형상으로 형성하고 있기 때문에, 교축통로의 유로단면적이 정류통로에 가까운 위치에 있어서, 그 정류기를 내장한 정류통로의 유로단면적으로 되어, 그결과, 정류통로에서 교축통로로 옮겨가는데 수반하는 와류발생을 억제하며 정류통로에서의 정류상태를 유지하며 분사통로로 이행시킬수가 있다.

그결과, 본발명은, 분사류를 가급적, 정류상태로 유지하며, 분사압의 상승 및 균등화에 의한 능률이 좋은 확실한 스케일 제거를 행할 수가 있고, 더욱 값싼 스케일제거용 노즐을 제공할 수 있게 되었다. 특히, 하술하는 실시예에서도 표시하는 바와 같이, 정류기로서 정류통로의 축심에 따른 형태의 복수의 정류판을 방사상으로 배치 연결하고, 그것들의 중심부에 축심방향단면에 원추형의 돌출부를 연달아 설치하여 이룬 것을 사용할 경우에는, 후술의 시험결과에서도 명백해지는 바와 같이, 보다 일층 정류효과가 높아진다.

다음에 본 발명의 실시예를 제시한다.

압연강판의 표면에 고압의 물을 대상으로 분사시켜서 그 압연강판의 표면의 스케일을 제거하기 위한 노즐이며, 이것은, 제1도에 도시하는 바와 같이 통상의 통로형성부재(1)와, 이 통로형성부재(1)의 일단분에 나사맞춤 장착한 필터(2)와, 상기 통로형성부재(1)의 타단부에 나사맞춤장착 분사통로를 형성부재(3)로 이루어진다.

상기 통로형성부재(1)는, 정류통로(A)와 그 정류통로(A)의 하류측에 연속되는 교축통로(B)를, 그것들의 축심이 동일직선상에 위치하는 상태로 형성하는 것이며, 상기 정류통로(A)중, 상류측단에서 하류측단 가까운 위치까지는, 동일한 지름의 형상(결국 원주형)으로 구성되고, 상기 정류통로(A)의 하류측단 가까운 위치에서 상기 교축통로(B)의 하류측단 가까운 위치까지는, 하류측일수록 점차로 지름이 직선적으로 작아지는 형상(결국 원추대형)으로 구성되고, 상기 교축통로(B)의 상기 하류측단 가까운 위치보다도 하류측의 부분은, 그 전장에 걸쳐서 지름이 동일한 형상으로 형성되어 있다.

덧붙여서, 교축통로(B)의 축심에 대한 교축통로(B)의 원주면의 경사각(θ)의 실수치 예를 들면, 정류기의 상류측단 지름이 13mm, 하류단 지름이 7.6mm, 길이가 54mm인 경우에서 3도 45분이다. 또한, 상기 정류통로(A)에서는 정류기(4)가 내장되어 있다.

상기 정류기(4)는, 제2도에 도시한 바와 같이, 상기 정류통로(A)의 축심에 따른 자세로, 더욱 정류통로(A)와 동일한 길이의 복수의 정류판(4A)을 방사상으로 배치 연결하고, 그것들의 중심부에 축심방향 양단면의 각각에 원추형 돌출부(4B)를 일체로 연달아 설치하여 구성되어 있다. 물론, 상기 정류판(4A)중, 상류측단에서 상기 하류측단 가까운 위치까지의 정류통로부분에 내장되는 부분의 바깥둘레는, 그 정류통로부분의 원주면에 전장에 있어서 맞닿도록 정류통로(A)의 축심과 평행한 자세로 형성되어 있다. 상기 하류측단 가까운 위치보다도 하류측의 정류통로부분에 내장되는 부분의 바깥둘레는, 그 정류통로부분의 원주벽에 전장에 있어서 맞닿도록 하류측일수록 정류통로(A)의 축심에 가까와지는 경사자세를 형성되어 있다. 이와 관련하여, 정류기(4)의 정류판(4A)의 길이의 실수치 예를 들면, 상기 교축통로(B)가 상술한 실수치로 형성되어 있을 겨우에 있어서 16mm이다.

상기 필터(2)는, 제3도에도 도시하는 바와 같이, 캡모양의 것으로, 도움모양의 선단부에서 중간위치에까지 걸치는 복수의 세로방향슬릿(2A)을 원주방향으로 분산 형성하고 있다.

상기 분사통로형성부재(3)는, 상기 통로형성부재(1)로의 장착상태에 있어서, 상기 교축통로(B)의 하류측에 그 축심을 교축통로(B)의 축심과 동일 직선상에 위치시키는 상태로 연속되는 분사통로(C)를 형성하는 것이며, 상기 분사통로(C)의 분사구(C1)는, 상기 분사통로형성부재(3)의 선단면에 형성한 직경방향에 따른 홈(3a)의 저부에 개구하고 있다.

그리고, 상기 분사통로형성부재(3)는, 제4도에 도시하는 바와 같이, 상기 통로형성부재(1)로의 나사맞춤 장착부를 갖춤과 동시에, 상기 홈(3a)의 양단부분을 형성하는 노즐케이스(3A)내에, 상기 분사구(C1)와 홈(3a)의 중앙부를 형성하는 노즐칩(3B)과, 분사통로(C)의 노즐칩(3B)에 이르기까지의 부분을 형성하는 부쉬(3C)를 고착하여서 구성되어 있다. 더욱 노즐칩(3B)은 텅스텐 카아바이드합금등, 내마모성이 우수한 초경 합금제이며, 그 노즐칩(3B)과 노즐케이스(3A)에는, 노즐칩(3B)의 선단측으로의 빠지는 것을 방지하는 단진부(3b)가 형성되어 있다. 결국, 노즐칩(3B)은, 노즐케이스(3A)에 기단측에서 삽입(압입)되어서 고착되어 있다. 또, 상기 분사통로(C)중 부쉬(3C)내의 통로부분은, 하류측일수록 점차로 지름이 직선적으로 작게되는 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 스케일제거용 노즐은, 주도관(5)에 지관상(枝管狀)으로 부착한 어댑터(6)내에, 필터(2)를 상기 주도관(5)내에 위치시키는 상태로 삽입되어 부착되어 있다. 그 부착수단은, 상기 어댑터(6)의 단면에 팩킹(7)을 통해서 맞닿는 축심방향 위치규제용의 플랜지(3A₁)와 어댑터(6)의 내주면에 형성의 홈(6a)에 걸어맞는 축심주위의 자세규제용의 돌출부(3A₂)를 상기 노즐케이스(3A)에 일체로 연달아 설치하고, 상기 어댑터(6)에 나사맞춤하여 상기 플랜지(3A₁)를 어댑터(6)의 단면측에 누르는 고정용의 포위너트(8)를 설치하여 구성되어 있다.

다음에 본 발명의 또다른 실시예를 제시한다.

(1) 상기 실시예에서는, 주도관(5)에 어댑터(6)를 통해서 부착하도록 했지만, 주도관(5)에 직접 부착하여도 좋다.

(2) 상기 실시예에서는, 필터(2)로서, 세로방향슬릿(2A)을 형성한 것을 도시하였으나, 필터(2)로서는 제5도에 도시하는 바와 같이, 주위방향에 따른 자세의 가로방향슬릿(2B)을 형성한 것이라 해도, 또, 다수의 구멍을 형성한 것이라고 해도 좋다. 요컨대, 본발명에서는 필터(2)의 형상, 구조는 적당히 변경가능한 것이다.

(3) 상기 실시예에서는, 필터(2)를 갖춘 노즐을 도시하였으나, 제6도에 도시하는 바와 같이 필터(2)를 갖지 않는 노즐도 본발명의 대상이다.

(4) 상기 실시예의 정류기(4)에 있어서, 제7도에 도시하는 바와 같이, 정류판(4A)의 축심방향양단부분(4a)를 뾰죽하게 한다.

(5) 상기 실시예에서는, 정류기(4)로서, 8매의 정류판(4A)을 갖는 것을 제시하였으나, 정류판(4A)의 수는 4매, 6매등, 적당히 변경가능하다.

(6) 상기 실시예에서는, 정류기(4)로서, 돌출부(4B)를 갖춘것을 제시하였으나, 정류기(4)로서는, 돌출부(4B)를 상류측에만 돌출시키고 있는 것이나, 제7도에 도시하는 바와 같이, 돌출부(4B)를 하류측에만 돌출시키고 있는것, 돌출부(4B)를 갖고 있지않는 것이라도 좋다. 특히, 돌출부(4B)를 하류측에만 돌출시키고 있는 정류기(4)는, 필터(2)를 갖고 있지않은 노즐에 아주 적당하다.

(7) 상기 실시예에서는, 정류기(4)로서, 정류판(4A)을 방사상으로 배치 연결한 것을 제시하였으나, 정류기(4)로서는, 축심방향시에 있어서 정류판(4A)을 격자상으로 배치 연결한 것이라도 좋다. 요컨대, 정류기(4)의 형상, 구조는 적당히 변경가능한 것이다.

(8) 상기 실시예에서는, 정류통로(A)중, 상류측단에서 하류측단 가까운 위치에까지 걸치는 통로부분을 같은 지름으로 했으나, 정류통로(A)로서는, 그 전장에 걸쳐서 지름이 동일한 것이라도 좋다.

(9) 상기 실시예에서는, 교축통로(B)로서, 상류측단에서 하류측단 가까운 위치까지에 걸치는 통로부분에 있어서 하류측일수록 지름이 작아지는 형상의 것을 제시하였으나, 교축통로(B)로서는, 그것의 전장에 걸쳐서 하류측일수록 지름이 작아지는 형상의 것이라도 좋다.

(10) 상기 교축통로(B)의 지름이 작아지는 정도, 즉, 조르는 통로(B)의 원주면의 축심에 대한 경사각(θ)은, 상기 실시예에서 도시한 실수치 예보다 커서 좋고, 또 작아도 좋고, 바람직하기는 2 내지 5도가 좋다.

(11) 상기 정류통로(A) 및 정류기(4)의 길이는 적당히 변경 가능하다.

다음에 실험예를 제시한다.

각 실험은, 제8도에 도시하는 바와 같이 내경이 41.2mm, 길이가 2.5mm의 층류용배관(9)에 헤더(10)를 난류발생감소기(11)를 통해서 접속함과 동시에 부르톤(Bourdon)관식 압력계(12)를 부착하고, 상기 헤더(10)를 주도관(5)으로 하여 노즐을 어댑터(6)를 통해서 부착하여, 실험장치를 제작하고, 분사압력이 120kgf/cm², 분사유량이 106.6 ℓ/min, 분사거리 300mm의 기본조건으로 노즐로부터의 분사류를 연판(13)에 충돌시킨다.

제8도에 도시하는 바와 같이, 그 분사류의 충돌로 연판(13)상에 형성되는 홈(14)의 깊이에서, 분사류의 폭방향 중앙의 7mm의 폭의 부분에서의 분사류 두께방향에서의 충격력(F)의 분포상태를 측정하는 테스트이다. 더욱, 충돌력(F)은 지름이 1mm당이며, 또한 동일조건하에서의 6회의 테스트 결과의 평균치이다.

[실험예 1]

상술한 실험예 구조의 A노즐과 그 A노즐에서 필터(2)를 떼어낸 구조의 B노즐과, 그 B노즐에서 정류기(4)를 떼어낸 구조의 C노즐을 사용하여 상기의 테스트를 행했다. A노즐을 사용했을 경우의 결과를 제9a도에, B노즐을 사용했을 경우의 제9b도에, C노즐을 사용했을 경우의 결과를 제9c도에 각각 도시한다.

상기의 결과에서, 정류기(4)를 설치함으로서, 분사류의 두께가 작아져서, 충돌력(F)이 증대하는 것이 판명되었으나, 필터(2)를 설치함으로서, 일층충돌력(F)이 증대하는 것이 판명되었다. 이것은 필터(2)의 세로방향슬릿(2A)에 의해 유체가 미리 정류되어서 정류통로(A)에 이행하는 것이 원인이라고 생각한다.

[실험예 2]

상기의 A노즐과 , 이 A노즐의 정류기(4)에 대신하여 상술한 다른 실시예의 (4)에서 제시한, 결국 정류판(4A)의 축심방향양단부분(4a)을 뾰죽하게한 정류기(4)를 갖춘 구조의 D노즐과, 돌출부(4B)를 갖지않는 정류기(4)를 갖춘 구조의 E노즐을 사용하여, 정류기(4)의 구조의 차이에 의한 충돌력(F)의 변화를 조사했다. A노즐을 사용했을 경우의 결과를 제10a도에, D노즐을 사용했을 경우의 결과를 제10b도에, E노즐을 사용했을 경우의 결과를 제10c도에 각각 도시한다. 상기의 결과에서, 돌출부(4B)부착의 정류기(4)를 사용하여 실시하는 편이 바람직하다고 판명된다.

[실시예 3]

A노즐의 정류기(4)에 있어서 정류판(4A)의 길이(ℓ)를 각각 10mm, 12mm,14mm,16mm(A노즐), 18mm,20mm,22mm로 하여 테스트를 행하였다. 각 결과를 제11a-f도 및 제12도에 도시한다. 그결과 정류기(4)로서는, 정류판(4A)의 길이가 16mm의 것이 충돌압(F)의 면에서 최상이며, 또 10mm-22mm 정도의 길이의 것이 바람직하다고 판명되었다.

[실시예 4]

A노즐에 있어서 정류기(4)의 정류판(4A)의 수를 각각 4매, 6매, 8매(A노즐)로 하여 테스트를 행하였다.

각 결과를 제13a-c도에 도시한다. 그결과 정류기(4)의 정류판(4A)의 매수는 6매-8매인 것이 바람직하다는 것을 알았으나, 다른 조건이 바뀌면, 정류판(4A)의 매수가 4매인 경우나 9매 이상이어도 사용이 가능하다. 더욱 홈(14)의 폭, 즉 충돌시에 있어서 분사류의 두께도 동시에 조사했으나, 4장의 경우가 12.5mm, 6장의 경우가 11.5mm, 8장의 경우가 11mm이며, 여기에서 분사류의 두께가 작을수록 충돌압(F)이 커지는 것을 알았다.

Claims (3)

1. 정류기(4)를 내장한 정류통로(A)와, 그 정류통로(A)의 하류측에 연속되는 교축통로(B)와, 그 교축통로(B)의 하류측에 연속됨과 동시에. 선단면에 형성한 직경방향의 홈(3a)의 저부에 그 분사구(C1)를 개구시키는 분사통로(C)이며, 그것들의 축심이 동일직선상에 위치하는 상태로 형성되어 있는 스케일제거용 노즐로서, 상기 정류통로(A)를, 그것의 전장 또는 거의 전장에 걸쳐서 동일한 지름의 형상으로 구성하고, 상기 교축통로(B)를, 그것의 상류측단에서 하류측단 또는 그 가까운 곳까지 점차로 지름이 작아지는 형상으로 형성하고 있는 것을 특징을 하는 스케일제거용 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 정류기(4)와 정류통로(A)의 축심에 다른 형태의 복수의 정류판(4A)을 방사상으로 배치 연결하고, 그것들의 중심부의 축심방향단면에 원추형의 돌출부(4B)를 연달아 설치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스케일제거용 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 교축통로(B)의 원주면의 축심에 대한 경사각(θ)이 3도 45분인 것을 특징으로 하는 스케일제거용 노즐.

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