JPS6330966B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動する細長い金属製品の冷却装置
に関するものである。

このような装置は、例えば冷却液（通例は水）
をその軸線に沿つて、流通させる管を要部とす
る。この管は、その一端に冷却液の供給ヘツドを
具え、他端に、管の出口で移動する製品からその
周に噴射された液噴射流を分離するように作用す
る分離器を具える。

この種装置は、各種の工業分野、例えば圧延後
の長い製品を迅速且つ強力に冷却する特殊熱処理
分野に適用するに好適である。このような強制冷
却の場合には、管の出口に、移動する製品を直線
状に自由に通過させ、減速させた冷却液を回収し
且つ排出する部材を設け、製品の周の液膜の占め
る距離をできる限り短くする。さもないと冷却液
が噴射流の形態で10米の長さにも達し、そのまま
管から出て、冷却処理の制御が非常に難しくな
る。

このために簡単な回収箱より成る分離器が提案
されている。この箱では回収した液を排出する為
にその下部を開放し、製品と同軸の液噴射流を通
す横開口をあけ、移動する製品は自由に通すも、
これを囲む液噴射流の通過を阻止し得るような大
きさの横オリフイスを上記横開口と同一直線上に
設ける。この箱状分離器は、簡単である点で有利
ではあるが、製品の通過オリフイスによつて箱の
密封性が保たれない欠点がある。実際上、この横
オリフイスの直径を、冷却すべき製品の直径にで
き得る限り近付けても両者間には環状の隙間が残
存し、主噴射流を遮断しても、主噴射流が漏洩す
る。

この種分離器の効率を改善する為、特に外部に
誘伴される水量を最少とする為、製品の周の主噴
射流に対し、或る角度を為して傾斜させた補助噴
射流によつて流れの阻止作用を加えることが仏国
特許第226221号明細書、米国特許第1674959号明
細書および西独特許第2556383号明細書に記載さ
れている。しかしこの作用は常に充分ではなく、
特に主噴射流の移動量が多い場合には、分離器か
らの水の流出を良好に除去するには不充分であ
る。

本発明の目的は、移動する金属製品を自由に通
過させながら、管の出口に対し、液噴射流を有効
に遮断し得るように構成配置した上述した種類の
分離装置を提供せんとするにある。

斯かる目的を達成する為、本発明は長さ方向に
移動する細長い金属製品を急速に冷却するための
冷却装置であつて、金属製品を内側に通過させる
よう両対向端部が開放している細長い管と、該細
長い管の一方の開放端部に連結されていて、金属
製品の周に冷却液噴射流を噴射させる箱形供給ヘ
ツドと、細長い管の他方の開放端部に連結されて
いて、その開口を経て出てくる水の噴射流を受
け、冷却液を回収し排出出口より排出する分離器
とを具え、細長い管の両対向端部に連結されてい
る供給ヘツドと分離器とは、金属製品が貫通して
移動するように開放口を有しており、前記分離器
内に、金属製品の周に噴射されて出てくる冷却液
噴射流の勢力を弱めるように配設した噴射流の流
れを分断してその一部の流れを変える手段と、金
属製品の軸に直角方向に補助噴射流を噴射した噴
射流の冷却液を排出出口に向かわしめる補助噴射
口を設けてなることを特徴とする。

本明細書中、補助噴射流とは、製品の周の主噴
射流の勢力を弱めその流れを変える為の噴射流を
意味するものとする。

又少なく共１個の補助噴射流とは、上述した開
口やオリフイスの軸線に沿い多数の補助噴射流を
順次に配設する場合をも包含するものとする。

主噴射流を弱めるとは、特に主噴射流の厚さを
薄くして、その移動量を少なくすることを意味す
る。これが為、例えば移動する製品を自由に通す
も、主噴射流を、分離器の上流で液体力学的に攪
乱せしめる。

この目的の為、主噴射流の伝播方向において収
斂し、その軸線に沿い製品を自由に通すも、その
通過造面の直径を主噴射流の直径よりも小さくし
た、例えばノズル、管等………又は簡単な台形環
を用いることができる。

又主噴射流の厚さを薄くする為に、主噴射流全
体をその量を少なくすることなく周辺が環状な層
として偏向させることができる。主噴射流の移動
量を減少させるには、その供給量を少なくすれば
よい。主噴射流を上述したように環状層として偏
向させるには、上述したような台形環を移動する
製品の通路に配設し、主噴射流の伝播方向とは反
対方向において収斂させた偏向器によつて達成す
ることができる。この偏向器の小さな底部開口の
断面積を、主噴射流の断面積よりも小さくし、両
者の断面積の差によつて、偏向する環状層の厚さ
を決めることができる。

この第二の手段は、移動する製品と、これを囲
む液とが同一方向に移動する場合には、第一の手
段に比べ劣る。

空気のようなガスの少なくとも１個の噴射流を
製品に吹付ける手段を設けることができ、これに
よつて箱の出口で製品を乾燥させる。

本発明を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、冷却装置は以下の諸部材
を具える。即ち −水の如き冷却液の流れ２が矢示の方向に流れる
細長い管１と、 −細長い管１の一端に配設され、入口管４から水
を受け、これを細長い管１内に噴射せしめる為
の供給ヘツド３と、 −細長い管１の他端に配設され、管１の出口から
その横開口６を経て出る水の噴射流を受け、こ
の噴射流を遮断し、回収した水を集め、下側の
出口７を経て排出せしめる為の分離器５とを具
える。

冷却すべき棒状製品８は、細長い管１の軸線１
１を通る直線方向に沿い装置内に移動する。供給
ヘツド３にあけたオリフイス９と、分離器５にあ
けたオリフイス１０とに、製品８を自由に通過せ
しめる。分離器のオリフイス１０は、開口６と同
一直線上に配設し、製品８が直線状にてオリフイ
ス１０を通過し得るようにする。開口６と、オリ
フイス９とを同軸上に配設し、両者の軸線を、細
長い管１の軸線１１と互いに合致させる。製品８
は細長い管１内を通る際、これを囲んで高速で循
環する水流２と直接接触して冷却される。

製品８と、水流２との移動方向は同一又は反対
とすることができる。製品８の下側に示す矢は、
製品が停止状態ではなく、矢示の方向に移動する
ことを示す。

本例では分離器５を箱で構成し、その内部で補
助噴射流の剪断作用によつて主噴射流を破砕す
る。これが為補助噴射流１２を、ノズル１３から
細長い管１の軸線１１、即ち製品８を囲む主噴射
流（図示せず）に向け直角方向に噴射させる。

この補助噴射流１２はガスでもよいが、液体、
例えば水が好適である。この場合、ノズル１３
は、給水頭部３からの冷却水の供給方向に対し傾
けて装着した導管の出口端で構成するのが好適で
ある。

細長い管１の軸線１１を中心とするノズル１３
の位置は差程重要ではない。第１図に示す例で
は、ノズル１３を箱５の頂部を貫通させて装着
し、補助噴射流１２を垂直に下降させ、その重力
作用を最大ならしめ得るようにしたが、図面に平
行な面に位置する箱５の横隔壁をも貫通させて装
着することもできる。

圧延後の長い製品を熱処理する場合のように、
主噴射流の移動量が多い場合には、これを有効に
剪断する為に必要とする補助噴射流の作用力が強
く、製品を箱内に挿入する瞬時に、供給頭部が傾
いて、製品が案内し難くなり、次いで製品（特に
直径が小さな細い製品）を折曲げ、補助噴射流の
衝撃を与え得なくなる惧れがある。このため適度
の衝撃作用を有する補助噴射流で作動させるのが
好適である。即ち予め弱めた主噴射流に対し補助
噴射流を作用させるのが好適である。又主噴射流
を弱める為の手段は冷却液の排出方向で見て、補
助噴射流の上流側に配設するのが好適である。

主噴射流を弱める為の手段の設置数が多い程、
良好な結果を得ることができる。

しかし、一般に主噴射流を弱める為の手段は２
個用い、順次に配設すれば足り、この場合には、
補助噴射流で剪断した水のほぼ全部を箱内で回収
することができる。

第２図乃至第６図は、主噴射流を予め弱める為
の手段を具える本発明装置の実施例を示す。

第２，３および４図においては、図示の簡略化
のため主噴射流の一部の図示を省略してある。図
面から明らかなように、主噴射流を弱める手段
は、製品８を囲む単なる円錐台形環体１４で構成
することができる。環体１４は、取付フランジ等
の如き適当な支持部材によつて維持することがで
きる。図面に示す例では、支持部材は、開口６お
よびオリフイス１０の軸線に対し垂直に配設した
隔壁１５で構成する。これら隔壁は箱５の頂面に
取付け、その下端を下方に向けて懸垂せしめる。
隔壁には製品８を通す為のオリフイス１６をあ
け、このオリフイス１６の周縁に環体１４の内周
縁を取付ける。

上述した所から明かなように、箱５内を、移動
する金属製品の長手方向に沿い同一直線上にある
順次の多数の隔室に分割し、各隔室内で、細長い
管１から出る主噴射流を構成する水の一部分を回
収し、これを漏斗状出口７を経て確実に排出する
ことができる。

原理上、環体１４と、ノズル１３との相対位置
は、逆とすることもできる。しかし細長い管１の
出口と、補助噴射流１２との間に介在する順次の
環体１４の数が多い程、結果は良好である（オリ
フイス１０から水が漏れなくなる）。

第２，３および４図に示す場合のように、箱内
の隔室が３個で、順次の環体１４が２個である場
合には、ノズル１３を、細長い管１から一番遠い
隔室内に設置する方が、ノズル１３を中間隔室内
に設置する場合よりも結果が良く、又ノズル１３
を中間隔室内に設置する方が、細長い管１の直ぐ
近くの隔室内に設置する場合よりも結果が良い。

何れの場合にも、順次の環体数は、２個又は２
個に近い数が好適である。斯かる条件の下では、
箱５内で、主噴射流全部を遮断することができ
る。この数よりも少ないと、オリフイス１０から
出る残留水の量が、無視できないものとなり、こ
の数よりも多いと、偏向手段が余分となり、冷却
面積が増して冷却装置の効果が減少する。

主噴射流を予め弱める手段の配置の数例と、こ
れら配置が上記手段に及ぼす作用とについて説明
する。

第１の配置では、第２図に示すように、円錐台
形環体１４を、主噴射流の伝播方向に向けて収斂
するように配置する。円錐台形環体１４の小直径
底を（第２図に示す例のように）細長い管１の軸
線１１に向かう隔壁１５の周縁に取付け、大直径
底を隔壁１５の対向面に位置させるか否かは本発
明には無関係である。いずれの場合にも、円錐台
形環体１４の小直径底の直径を、主噴射流の直径
よりも小さくし、この小直径底で、軸線方向に移
動する主噴射流に絞り作用も加える部材として作
用せしめる。本例配置は、移動する製品８と同一
方向に、冷却水を供給する場合に好適である。そ
の理由は、環体が入口円錐を構成し、製品８の頭
部が箱を通過する際、この頭部を案内し易くする
為である。

加うる本例配置によれば、第５図に拡大して示
すように、環体１４が主噴射流１７を反射し、主
噴射流の１部分１８を逆流させ、その大部分１９
を環体１４の上流側の主噴射流に折返すことがで
きる。この折返し部分１９は、主噴射流を絞る以
前に混乱させ、弱くし易くする。環体１４は、そ
の大直径底の直径が主噴射流の直径よりも大きい
時のみ反射器として作用すること勿論である。

第３図は第２の実施例を示す。本例は円錐台形
環体１４を、主噴射流の伝播方向において拡開せ
しめるように配設したことを特徴とする。本例に
おいては、主噴射流の厚さの減少は、前例の場合
のように、絞りと反射とで達成せず、第６図に拡
大明示したように、環体１４の周辺に沿い環状層
２０を偏向して達成する。即ち環体１４の小直径
底部の直径を、主噴射流の直径よりも小さくし、
小直径底部の周縁２１をテーパ縁として環状ナイ
フとして作用させ、主噴射流からその周縁を環状
に剥取り得るようにする。斯く剥取つた周縁環状
層２０は、環体１４の外周面に沿い移動して、主
噴射流の移動方向から外れる。上述した理由で、
本例によれば、製品に対し冷却水を反対方向に循
環させることができる。

第４図は他の実施例を示す。本例は製品に対し
冷却水を同一方向および反対方向に循環させるこ
とができ、主噴射流を弱める手段を、軸方向に配
設した２個の円錐台形環体１４，１４の双方の小
直径底部を、隔壁１５のオリフイス１６の周縁に
取付けて構成する。

何れの実施例によるも、分離器５のノズル１３
の先端近くで、箱５に孔をあければ、分離器の作
動を甚だしく改善し、一層規則正しくすることが
できる。同図に示す諸例には、補助噴射流の近く
で箱５に空気吸込孔２２をあける。

箱内で主噴射流を有効に遮断しても一般に、オ
リフイス１０から少量の水が漏れる。製品に対し
冷却水を同一方向に循環させる場合には、製品に
は残留湿気が薄い液膜又は液滴の形態でその表面
に被着する為、オリフイス１０からの水漏れはや
むを得ない。しかし冷却後の製品の表面温度が
200℃程度の為、上記残留湿気は、数秒後に自然
に消去されている。しかし製品の移動速度が高い
為、製品に被着する湿気はある距離に亘り相当多
いが、管の出口では消滅してしまう。

箱の外側には、ガス吹付補助乾燥手段を設ける
ことができる。

吹付噴射流は１本でも多数本でもよく、例えば
複数のガス噴射流を半径方向に吹付け、箱の出口
にある製品の同一点に収斂させ、製品の周りにガ
ス円板を形成することができる。このガス円板に
よれば、その吹付作用による機械的作用によつ
て、ガスを予熱する場合には、その加熱作用と相
俟つて残留湿気を除去することができる。ガスを
予熱する場合のガスとしては、適当なものを使用
できる。しかし便宜上、空気が好適である。斯か
る補助乾燥手段の一実施例を第２図に示す。第２
図に示すように、簡単な環状導管２３を設け、こ
れで乾燥すべき製品８を囲み、箱５の外側で、オ
リフイス１０の直ぐ近くに配設する。環状導管２
３は、取付フランジ２４によつて箱に取付ける。
環状導管２３には圧縮空気をその供給源（図示せ
ず）から入口管２５を経て供給し、この圧縮空気
を軸線１１に対し垂直方向に向けた複数の半径方
向ノズル２６から製品８に吹付け、製品８の周り
に空気円板を形成する。

上述した実施例では、分離器に適用した主噴射
流の破砕手段、主噴射流を弱める手段並びに製品
の補助乾燥手段について説明したが、本発明は斯
かる実施例のみ限定されないこと勿論である。

箱の出口で製品を補助的に乾燥する手段は、上
述した残留湿気を除去する以外の既知の原理、例
えば吸収、吸引等を適用することができる。又ガ
ス吹付乾燥手段に変更を加えることができる。例
えば製品に対し垂直方向にガスを吹付ける必要は
ない。例えば第２図示のノズル２６の傾斜角を変
え、箱のオリフイス１０にガスを吹付け、主噴射
流の漏洩を阻止することができる。逆にノズル２
６を前とは反対方向に傾け、製品の周りにガスス
リーブを形成し、対流作用によつて残留湿気を除
去することができる。環状導管２３には多数のノ
ズルを異なる傾斜をつけて設け、上述した異なる
乾燥機能を同時に達成させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動する金属製品の冷却装置の縦断面
図、第２図、第３図および第４図は、本発明によ
り構成した冷却装置で分離装置を設けた各例を示
す縦断面図、第５図および第６図は主噴射流を弱
める手段の作用を説明する為の第２および第３図
示の一部を示す拡大断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長さ方向に移動する細長い金属製品８を急速
   に冷却するための冷却装置であつて、 金属製品を内側に通過させるよう面対向端部が
   開放している細長い管１と、 該細長い管１の一方の開放端部に連結されてい
   て、金属製品の周に冷却液噴射流を噴射させる箱
   形供給ヘツド３と、 細長い管１の他方の開放端部に連結されてい
   て、その開口６を経て出てくる水の噴射流を受
   け、冷却液を回収し排出出口７より排出する分離
   器５とを具え、 このように細長い管１の両対向端部に連結され
   ている供給ヘツド３と分離器５とは、金属製品が
   貫通して移動するように開放口９，１０を有して
   おり、 前記分離器５内に、金属製品の周に噴射されて
   出てくる冷却液噴射流の勢力を弱めるように配設
   した噴射流の流れを分断してその一部の流れを変
   える手段１４と、金属製品の軸に直角方向に補助
   噴射流１２を噴射して噴射流の冷却液を排出出口
   ７に向かわしめる補助噴射口１３を設けてなるこ
   とを特徴とする移動する細長い金属製品の冷却装
   置。 ２ 前記噴射流の流れを分断する手段１４を大径
   部と小径部を有する中空の開口付円錐形とした特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 円錐形分断手段を２個配設した特許請求の範
   囲第２項記載の装置。