KR100511867B1 - 분무 노즐 조립체 - Google Patents

Abstract

대향하는 유입 및 유출 단부(24 및 26)를 구비한 노즐 몸체(22)와 그 사이에서 연장하는 연장된 통로(28)를 포함하는 분무 노즐 조립체(14)가 기술된다. 유체 유입 통로(38)는 노즐 몸체(22)의 측벽을 통해 연장된 통로(28)와 연계한다. 부재(40)는 연장된 통로(28)내에 배치되고 네크부(46), 헤드부(48), 및 그곳을 통해 연장하는 공기 통로(52)를 가진다. 환형 챔버(50)는 연장된 통로(28)와 네크부(46)에 의해 구획된다. 헤드부(48)는 연장된 통로(28)내에 구획되는 쇼울더와 상호 작용하고 공기 통로(52)를 가로지르는 유출 슬롯(54)을 가진다. 유체는 유체 유입 통로(38)를 통해 환형 챔버(50)로 공급되고, 유출 슬롯(54)에서 계량되며, 그곳에서 공기 통로(52)로부터 방사되는 공기와 혼합된다.

Description

분무 노즐 조립체{SPRAY NOZZLE ASSEMBLY}

본 발명은 통상적으로 분무 노즐에 관한 것이고, 좀더 자세하게는, 균등한 팬(fan)형 분무 패턴을 형성하는 개선된 분무 노즐 조립체에 관한 것이다.

분무 노즐로부터 분무되는 유체 입자 크기의 정확한 제어에 대한 요구는 수년간 노즐 제조에 있어서 도전이 되어 왔다. 입자 크기의 정확한 제어는 노즐을 필요로 하는 모든 공정의 질을 종종 향상시킨다. 예를 들어, 연속적으로 주강(cast steel) 슬래브(slab), 잉곳(ingot), 빌릿(billet) 등을 제조할 경우, 분무 노즐은 주물이 몰드(mold)를 통과함에 따라 주물을 냉각시키도록 사용된다. 냉각액 분무가 강 표면에 더 정확하게 적용될 수록, 주물의 불균일한 냉각이 더 적어질 것이다. 불균일한 냉각은 응력 파단과, 그 결과로서 미비된 제품을 발생시킬 수 있는 주물 자재의 내부 응력을 형성시킬 수 있다.

분산된 입자들이 접촉시에 즉시 그리고 완전히 기화하도록 분무 노즐이 주물 표면에 입자화된 냉각액의 균등한 블랭킷(blanket)을 도포한다면 주물의 최적 냉각이 달성될 수 있다. 분무 노즐은 주조 공정에서 직면하는 변수들이 수용되도록 효율적으로 조절가능해야 한다. 예를 들어, 주물의 표면 속도, 거동, 및 온도는 냉각액 도포시에 고려되어야 하는 요소들이다.

유체가 노즐 헤드에서 소형 오리피스(orifice)를 통해 고압으로 힘을 받는, 순수 수압 분무 노즐 시스템은 주조 제품을 냉각시키도록 선행 기술에서 초기에 사용되었다. 그러나, 상기 시스템은 유체를 효율적으로 입자화시키지 못했다. 이것은 주물 표면상에 유체의 과도한 양을 형성시켜서 주물의 결함과 사용불가능한 제품을 발생시켰다. 공기-보조 노즐이 이후에 개발되었고 실질적으로 수압 분무 시스템을 대신하여 왔다. 공기 보조 노즐은 상대적으로 양호하게 유체 분무가 입자화되게 함으로써, 상당히 적은 유체를 소모시키고 초기 수압 노즐 시스템보다 냉각액의 단위 체적당 더 큰 냉각용량을 제공한다.

기본적인 공기 보조 분무 노즐의 실시예가 독일 특허 제 2,816,441 호에 기술된다. 이 장치는 밀폐된 상단부와 공기 미스트(mist) 분무 오리피스를 구획하는 공기 파이프의 하단부의 노즐 팁(tip)을 가지는 공기 파이프를 포함한다. 공기 공급 튜브는 밀폐된 상단부에 인접한 공기 파이프의 외벽을 관통한다. 유체 파이프는 공기 파이프의 밀폐된 상단부를 관통하고 공기 파이프내 일정 거리를 동축상으로 연장한다. 유체는 유체 파이프의 상단부를 통해 유체 파이프로 공급된다. 공기는 동시에 공기 파이프의 내벽과 유체 파이프의 외벽 사이의 관상 공간으로 공급된다. 공기 및 유체는 공기 파이프의 하부에서 혼합된다. 이러한 선행 기술 노즐의 단점은 공기와 유체가 각각 실질적으로 평행한 동축 흐름의 개별 파이프로부터 유출되기 때문에 함께 효율적으로 혼합되지 않는다는 것이다. 그러므로, 상대적으로 긴 유체 및 공기 파이프가 효율적으로 유체를 혼합하고 입자화시키기 위해 요구된다. 결과적으로, 상기 장치는 특정 도포에 적용하는 것이 어렵고 결국 불편하고 상대적으로 고비용의 냉각 시스템이 된다.

이러한 초기 독일의 장치에 관한 개선안이 미국 특허 제 4,349,156 호에 게시된다. 이 장치는 챔버(chamber)의 종축에 평행하게 위치되는 충돌 플레이트(plate)를 포함하는 연장된 확장 챔버를 포함한다. 유체 유동은 플레이트에 직각으로 챔버에 고속으로 안내된다. 유체는 충돌 플레이트에 충돌하여 양호하게 분산된 입자들로 흩어진다. 고속 기류는 챔버의 종축을 따라 챔버로 유도되고 유체 입자들이 더 분산되도록 유체 입자들과 충돌한다. 분산된 유체 입자들은 고속 기류에 의해 챔버의 길이를 따라 운반되고 챔버의 단부에 형성되는 오리피스를 통해 챔버에서 유출된다. 이 장치는 또한 연속 주조에서 요구되는 효율적이고 효과적인 냉각을 위해 요구되는 물방울 크기를 얻도록 사용되어야 하는 대량의 공기 때문에 비효율적인 것으로 인지되어 왔다.

분무 노즐 개발의 추가적 개선안이 미국 특허 제 4,511,087 호("'087 특허")에서 인지된다. 이 분무 노즐은 일단의 노즐 팁과 대향 단부에 결합되는 케이싱(casing)을 포함한다. 액체 공급 커넥터(connector)는 그곳을 통해 연장하는 공급 포트(port)와 함께 케이싱의 측벽에 장착된다. 노즐 부재는 케이싱으로 연장하고 케이싱의 감소된 직경 부분에 그 부재의 전체 길이를 진행하는 가스 통로를 포함한다. 수용 챔버는 노즐 부재의 오목부와 케이싱의 확장된 직경 부분 사이에 형성된다. 케이싱은 노즐의 원주 둘레의 액체 유출 통로를 구획하는 환형의 오목한 중간부를 더 포함한다. 액체 유출 통로는 수용 챔버와 케이싱의 감소된 직경 부분 사이에서 유체 전달을 제공한다. 공기와 유체는 케이싱의 감소된 직경 부분에서 혼합된다.

'087 특허에 기술된 장치는 몇가지 결점들을 갖는다. 우선, 개별적으로 동일한 출력 유동 특성을 갖는 분무 노즐을 제조하는 것이 어렵다. 이것은 각각 동일한 단면적을 가지는 액체 유출 통로를 포함하도록 허용오차를 가지는 분무 노즐 제조의 어려움 때문이다. 두번째는, 공기와 액체의 혼합이 발생하는, 즉 케이싱의 감소된 직경 부분에서 최적 위치보다 더 작은 위치이다. 혼합이 케이싱의 반경 방향으로 오목한 부분의 위치에서 발생하게 된다면 더욱 효율적이고 더욱 철저한 공기와 유체의 혼합이 실행될 수 있다는 것이 측정되어 왔다.

세번째 단점은 일정 시간을 초과한 분무 노즐의 작업시의 부식이다. 이것은 우선, 상대적으로 소형 유출 통로를 봉쇄하는, 용해된 칼슘과 같은, 광물질의 형성에 의해 발생된다. 이러한 문제점은, 기술된 실시예에서와 같이, 케이싱의 오목한 중간부와 접촉하고 노즐 부재의 전방 단부의 외벽에 다수의 통과부를 가지는 전방 단부를 노즐 부재가 포함하는 경우 악화된다.

개선된 분무 효율을 가지는 분무 노즐에 대한 기술의 필요성이 분명히 존재한다. 또한 제조되는 각각의 분무 노즐이 일정한 분무 특성을 갖도록 제조될 수 있는 분무 노즐에 대한 기술의 필요성이 존재한다. 추가로, 노즐의 작업 수명 기간 동안 노즐의 작업시에 용해된 광물질이 갖게될 해로운 효과들을 감소시키거나 제거한 분무 노즐에 대한 필요성이 존재한다.

도 1은 연속 주조 장치를 관통하는 주물을 지지하는 일련의 롤러들을 가지고 주물을 냉각시키기 위한 분무 노즐 장치를 더 도시한 연속 주조 장치 일부의 입면도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 분무 노즐 단면의 측입면도;

도 3은 조립체의 공기 유입 부재의 유출 슬롯의 형상과 조립체의 노즐 팁의 편향 핀의 위치를 더 양호하게 도시하도록 본 발명의 분무 노즐 조립체의, 도 2의 선 3-3을 따라 도시된, 단면의 측입면도;

도 4는 노즐 몸체와 공기 유입 부재의 측면 유체 오리피스를 더 양호하게 도시하기 위해 제거된 조립체의 유체 유입 피팅부(fitting)가 존재하는, 도 2의 선 4-4를 따라 도시된, 단부도; 및

도 5는 노즐 팁 조립체의 편향 핀과 방출 오리피스 사이의 관계를 더 양호하게 도시하기 위해, 도 2의 선 5-5를 따라 도시된, 단부도.및도 6은, 편향 핀이 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 수직하게 지향되는, 다른 실시예의 노즐 팁 조립체를 도시하여 도 5와 유사한 분무 노즐의 단부도.

본 발명은 대향하는 유입 및 유출 단부를 가지는 노즐 몸체와 그 사이에서 연장하는 연장된 통로를 포함하는 고효율 분무 노즐에 관한 것이다. 유체 유입 통로는 연장된 통로와 연결되도록 노즐 몸체의 벽을 통과해 연장한다. 부재는 연장된 통로내에 위치되고 네크(neck)부, 헤드부, 및 그것을 통해 연장하는 공기 통로를 갖는다. 헤드부는 연장된 통로내에서 상보면과 상호 작용하는 치수와 형상을 갖는다. 연장된 통로의 상보면은 부재의 헤드부에 접촉하는 표면을 가지는 쇼울더(shoulder)에 의해 구획된다. 쇼울더면은 노즐 몸체의 연장된 통로의 종축과 약 20 내지 60 사이의 각을 이룬다.

헤드부는 또한 공기 통로를 가로지르는 유출 슬롯(slot)을 갖는다. 그 슬롯은 부재의 네크부까지 연장한다. 작업시에, 유체는, 연장된 통로와 네크부 사이의, 유체 유입 통로를 통해 공급되고, 유출 슬롯에서 계량되며, 그곳에서 공기 통로로부터 방사되는 공기와 혼합된다.

분무 노즐은 입출구 단부들 사이에서 연장하는 챔버와 함께 유입 단부와 유출 단부를 가지는 노즐 팁을 더 포함한다. 연장 튜브는 노즐 몸체의 유출 단부와 노즐 팁의 유입 단부 사이에 유체 전달부를 첨부시키고 제공한다. 슬롯가공된 프리-오피스(pre-office) 부재는 챔버를 향한 유체의 유동을 조절하기 위해 유입 단부에 근접하여 노즐 팁내에 위치된다. 노즐 팁은 유출 단부에 근접하여 노즐 팁에 결착되고 노즐 팁 챔버의 종축에 직각으로 연장하는 편향 핀을 더 포함한다. 노즐 팁의 유출 단부는 대칭의 종축이 편향 핀의 축과 평행하게 팁 내에 형성되는 방출 오리피스를 포함한다.

본 발명의 분무 노즐 조립체의 추가적인 특징들은 도면과 연계하여 기술된 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 명백해질 것이다.

본 발명과 관련된 당 업자들이 본문에 기술된 분무 노즐 조립체의 제조와 사용법을 더 쉽게 이해하도록, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조로 하기의 본문에 상세하게 게시될 것이다.

동일한 참조 번호가 본 발명의 유사한 구조적 요소를 나타내는 도면을 참조하면, 연속적인 주물(12)의 표면을 냉각시키도록 배치된 복수의 분무 노즐들(10)을 가지는 주조 라인의 일부가 도 1에 도시되어 있다. 주물(12)을 냉각시키기 위해, 가압된 물과 공기는 각각의 분무 노즐(10)로 공급되고, 각각의 분무 노즐의 노즐 몸체 조립체(14)내에서 혼합되며, 각각의 분무 노즐의 노즐 팁 조립체(16)로부터 확산된다. 바람직하게도, 상기 주조 라인에서, 분무 노즐(10)은 몇 쌍의 지지 롤러들(18) 사이에 위치되고 주물이 롤러들(18) 사이에서 이송됨에 따라 주물(12)의 표면을 가로질러 통상적으로 팬형 분무 패턴을 제공한다. 폭이 넓은 주물의 가공을 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 분무 노즐(10)이 롤러(18)의 각각의 쌍 사이에 배치될 수 있는데, 분무 노즐의 각각의 쌍은 그 노즐의 분무 패턴이 다소 중첩되도록 위치되므로, 주물이 롤러열을 관통함에 따라 주물(12)의 균일하고 완전한 냉각을 보장한다.

당 업자들은 분무 노즐(10)이 소정의 적절한 방식으로 롤러들 사이에서 지지될 수 있다는 것을 쉽게 인지할 것이다. 상기 지지 수단은 롤러에 관한 노즐의 상대적 위치를 조절하기 위한 설비와 주물(12)을 냉각시키기 위해 필수적인 가압된 공기와 물을 공급하기 위한 적절한 배관을 포함할 수 있다. 각각의 분무 노즐 위치 및 공기와 물의 개별적인 공급압은, 주물의 생산 속도, 주물의 온도, 주물의 특정 순도, 및 공기와 물 공급의 온도 및 압력과 같은, 몇가지 인자들에 좌우된다.

도 2를 참조하면, 분무 노즐(10)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기된 바와 같이, 분무 노즐(10)은 노즐 몸체 조립체(14), 노즐 팁 조립체(16), 및 노즐 몸체 조립체(14)와 노즐 팁 조립체(16) 사이에 유체 전달을 제공하는 연장 튜브(20)를 포함한다.

노즐 몸체 조립체(14)는 유입 단부(24) 및 대향하는 유출 단부(26)와 함께 통상적으로 원통형 형상을 가지는 노즐 몸체(22)를 포함한다. 연장된 통로(28)는 유입 단부(24)와 유출 단부(26) 사이에서 연장하고, 외부가 나사가공된 허브(hub)(30)가 유입 단부(24)에 형성된다. 내부가 나사가공된 허브(32)는 약 90가 바람직한, 일정 각도로 연장된 통로(28)와 교차하는 통로를 제공하도록 노즐 몸체(22)의 측벽에 형성된다. 내부가 나사가공된 허브(34)가 또한 노즐 몸체(22)의 유출 단부(26)에 형성된다.

노즐 조립체(14)는 노즐 몸체(22)의 나사가공된 허브(32)와 짝을 이루기 위한 외부 나사가공부를 가지는 유체 유입 피팅부(36)를 더 포함한다. 유체 유입 피팅부(36)는 유체 유입 통로(38) 및 가압된 유체 공급부(도시 안됨)와 결합을 용이하게 하기 위해 내부가 나사가공된 부분을 포함한다. 유체 유입 통로(38)는 그 통로를 관통하는 유체 유동을 제어하기 위해 소정 직경으로 테이퍼(taper)가 형성된다.

플랜지(flange)(42)를 포함하는 공기 유입 부재(40)는 노즐 몸체(22)의 유입 단부(24)를 통해 연장된 통로(28)로 연장한다. 내부 나사를 가지는 캡 너트(cap nut)(44)와 관통구는 나사가공된 허브(30)와 충분히 맞물림으로써, 노즐 몸체(22)에 플랜지(42)를 클램핑(clamping)한다. 공기 유입 부재(40)는 네크부(46)와 헤드부(48)를 포함한다. 네크부(46)는 유체 유입 통로(38)에 인접하고 유체가 유체 공급부로부터 유체 유입 피팅부(36)를 통해 공급되는 환형 유체 챔버(50)를 형성한다. 공기 오리피스(52)는 공기 유입 부재(40)를 통해 연장하고 상기 오리피스를 통과하는 공기 유동을 제어하기 위해 소정 직경으로 테이퍼가 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 유출 슬롯(54)은 헤드부(48)에 형성되는데, 이것을 통해 유체는 환형 유체 챔버(50)로부터 혼합 챔버(56)로 주입된다. 슬롯(54)은 본 발명의 바람직한 실시예로부터 벗어남이 없이 여러가지 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 슬롯(54)은 V- 또는 U-형일 수 있다. 상기 선택적인 형상들은 특정 적용에서 더욱 만족스러운 유체 유동을 제공할 수 있다. 헤드부(48)는 또한 상향으로 테이퍼가 형성된 면(58)과 하향으로 테이퍼가 형성된 면(60)을 포함한다. 도 2 및 도 3과 연계하여 도 4를 참조하면, 상향 테이퍼 가공 면(58)은 슬롯(54)을 가로지르도록 충분한 릴리프(relief)를 제공하기 위한 치수와 형상을 가짐으로써, 2개의 측면 유체 오리피스(62 및 64)를 형성한다. 슬롯(54)은 액체가 측면 유체 오리피스(62 및 64)를 통해 균일하게 주입되도록 액체 유입 통로(38)에 수직하게 지향된다. 추가로, 상향 테이퍼 가공 면(58)은 혼합 챔버(56)의 상부 영역을 향해 내부로 직접 유체 유동을 유도한다.

도 2를 다시 참조하면, 공기 유입 부재(40)의 형상에 따라, 하향 테이퍼 가공 면(60)은 연장된 통로(28)의 환형 쇼울더(66)와 접촉할 수 있거나 접촉하지 않을 수 있다. 하향 테이퍼 가공면(60)과 환형 쇼울더(66)가 접촉하고 있지 않으면, 그 사이에 형성되는 갭(gap)은 환형 유체 챔버(50)로부터 유동하는 유체의 실질적인 부분이 측면 유체 오리피스(62 및 64)를 관통하도록 최소 치수를 가지는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 하향 테이퍼 가공면(60)은 공기 유입 부재(40)의 종축에 관하여 각 를 이룬다. 바람직한 실시예에서, 각 는 약 20 내지 60이다.

그러나, 공기 유입 부재(40)는 본 발명의 유용성과 장점으로부터 빗나가지 않고 하향 테이퍼 가공면(60)이 없이 형성될 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 예를들어, 하향 테이퍼 가공면(60), 그리고 결과적으로 환형 쇼울더(66)의 부재시에, 헤드부(48)의 외경은 연장된 통로(28)의 내경과 밀접하게 피팅하도록 형성될 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 특정 유동 특성은, 상부 영역의 밀폐된 형상과 구조를 지속시키면서 얻어지는 장점을 유지시키는 동안, 특정 적용에서 유익한 결과가 되도록 변화될 것이다.

도 2 및 도 3을 계속 참조하면, 분무 노즐(10)은 대향하는 외부가 나사가공된 부분(68 및 70)을 가지는 중공 원통형 튜브로 구획되는 연장 튜브(20)를 더 포함한다. 나사가공된 부분(68)은 노즐 몸체(22)의 나사가공된 허브(34)와 맞물린다. 노즐 팁 조립체(16)는 연장 튜브(20)의 나사가공된 부분(70)과 맞물리는 내부가 나사가공된 쇼울더(74)를 가지는 노즐 팁(72)을 포함한다. 나사가공된 결합부와 상호결합되는 여러가지 구성요소들을 구비하는 것의 장점은 분무 노즐(10)의, 분무 패턴과 같은, 분무 특성이 특정 요구 또는 적용에 적합하도록 구성요소들을 교체함으로써 용이하게 변경될 수 있다는 것이다. 예를들면, 비교적 고 분무 밀도가 적용시에 바람직하다고 결정되면, 작업자는 특정한 감소된 팬형 분무 폭을 제공하는 치수 특성이 다른 노즐 팁 조립체들의 그룹이나 세트로부터 노즐 팁 조립체(16)를 선택할 수 있다. 이와는 달리, 작업자는 큰 직경의 유체 유입 통로(38)를 가지는 하나의 피팅부를 제공하도록 여러가지 치수 특성의 유입 피팅부들의 그룹 또는 세트로부터 유체 유입 피팅부(36)를 선택할 수 있다. 당 업자들은 나사가공된 결합부가 부착, 끼워맞춤 또는 용접을 통해 결합되도록 선택적으로 형성될 수 있다는 것을 쉽게 인지할 것이다.

도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 노즐 팁(72)은 보링된 홀(bored hole)내에 제공되는 통상적으로 반구형 하단면(76)을 가지는 보링된 홀(75)을 포함한다. 보링된 홀(75)은 프리-오리피스(pre-orifice) 부재(78)가 가압 피팅되도록 계단형 쇼울더를 포함한다. 프리-오리피스 부재(78)는 노즐 팁(72)으로 통과하는 유체의 유동 제어를 제공하기 위해 그 부재를 통해 연장하는 유체 통로(79)를 갖는다. 프리-오리피스 부재(78)는 계단형 쇼울더의 직경을 확장시키고 연장 튜브(20)의 단부면과 프리-오리피스 부재(78)를 포함하여서 교체가 용이해지도록 제거될 수 있다. 본 발명의 구성에서 이러한 변형은 분무 노즐(10)의 유동 특성을 조절하는 융통성을 추가한다.

방출 오리피스(80)는 노즐(10)로부터 공기/유체 혼합물의 배출이 용이해지도록 노즐 팁(72)의 하부벽을 관통한다. 편향 핀(82)은 보링된 홀(75)의 종축에 수직하고 방출 오리피스(80)의 대칭의 종방향선(84)에 평행하게 지향되는 한쌍의 관통구로 가압된다. 다른 실시예(도 6)는 또한 보링된 홀(75)의 종축에 수직하게 지향되는 편향 핀(82)을 가지지만, 그것은 방출 오리피스(80)의 대칭의 종방향선(84)에 수직하다. 편향 핀(82)은 통상적으로 둥근 맞춤 핀의 형태를 갖지만, 그것은, 예를들어, 타원형이나 정사각형 단면과 같은 다른 단면형을 가질 수 있다. 선택되는 형태는 노즐이 사용되는 적용에 통상적으로 좌우될 것이다.

편향 핀(82)은 직접적으로 방출 오리피스(80)로 공급하는 2개의 동일한 크기의 측방으로 대향하는 오리피스(86 및 88)를 형성한다. 노즐 팁 챔버(90)는 프리-오리피스 부재(78)와 편향 핀(82) 사이에 형성된다. 당 업자들은 방출 오리피스(80)에 대한 변형 및 변용이 그것에 의해 전개되는 팬형 분무 패턴을 변화시키는 것을 쉽게 인지할 것이다. 예를들어, 감소하는 각 (도 2 참조)는 폭을 감소시키고 방사 "팬"의 밀도를 증가시키는 반면에, 감소하는 각 (도 5 참조)는 그것의 에지(edge)에서 방사 "팬"의 밀도를 감소시킬 것이다. 추가로, 방출 오리피스(80)는 특정 적용을 만족시키도록 팬형을 변화시키는 또 다른 방식을 제공하는 V- 또는 U-형 오리피스와 같이 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 편향 핀(82)은 분무 노즐(10)의 유체-분무 특성을 변화시키는 또 다른 방식을 제공하도록 노즐 팁(72)에 존재하지 않는다.

작업시에, 유체는 유체 유입 피팅부(36)로 압력을 받아 공급된다. 유체가 유체 유입 통로(38)의 감소되는 직경을 통과함에 따라, 유체의 유동비는 증가되는 반면에 그것의 유동 체적은 감소된다. 유체는 환형 유체 챔버(50)로 유체 유입 통로(38)의 감소되는 직경에서 유출되고 공기 유입 부재(40)의 네크부(46)에 충돌한다. 그 이후에, 유체는 측면 유체 오리피스(62 및 64)를 통과하고 혼합 챔버(56)의 상부 영역(54)으로 균등하게 주입된다. 동시에, 가압된 공기가 공기 오리피스(52)의 감소되는 직경을 통해 혼합 챔버(56)의 상부 영역(54)으로 주입된다. 공기 및 유체는 혼합 챔버(56)의 유지되는 (하)부에서 계속 혼합된다. 상부 영역(54)을 포함하는 것은 선행 기술에서 인지된 분무 노즐과 비교하여 유체 입자화에서 실질적인 개선을 제공하는 것이 인지되었다.

입자화된 유체는 연장 튜브(20)를 통해 축방향으로 진행하고 그것이 노즐 팁(72)의 챔버(90)로 프리-오리피스 부재(78)를 통과함에 따라 균일 유동이 된다. 균일 유동은 그것이 편향 핀(82) 둘레를 통과함에 따라 2개의 균일-유동 액체 제트(jet)로 분할된다. 반구형 하단면(76)은 제트들이 서로 충돌하도록 서로를 향해 각 제트의 유동을 재유도하고, 그 이후에, 방출 오리피스(80)를 통해 노즐 팁(72)에서 유출된다. 서로에 대한 제트 유동의 충돌은 유체-분무를 더 입자화시킨다. 상기된 바와 같이, 방출되는 유체 분무의 결과적인 형태는 방출 오리피스(80)의 형태에 의해 실질적으로 결정된다.

본문에 기술된 분무 노즐(10)이 형성된 주물을 연속적으로 냉각시키기 위한 시스템과 연계하여 사용하기 위해 게시됨과 동시에, 당 업자들은 상기 분무 노즐이 다양한 요구들을 만족시키도록 사용될 수 있음을 쉽게 인지할 것이다. 예를들어, 본 발명은 농작물에 액체 조제품을 분무하고, 폐기물 더미를 냉각시키거나, 폐기물 가스를 세정하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 주물 냉각에 대한 기술된 분무 노즐(10)의 설명은 그것의 사용이 제한되는 것처럼 해석되지 말아야 한다. 추가로, 바람직한 실시예가 공기 오리피스(52)를 통해 공급되는 공기와 유체 유입 통로(38)를 통해 공급되는 유체를 구비하는 것처럼 게시되었지만, 이 용어들은 본 발명을 예증하도록 사용되고 두 통로와 관련될 수 있는 유체의 유형을 제한하는 것을 뜻하지는 않는다는 것이 인지되어야 한다.

당 업자들은 변용, 변형이나 변경이 본 발명에 첨부된 청구항의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 인지할 것이다.

관련된 출원에 대한 상호-참조

본 출원은, 본문에서 참조로 도입되는, 1998년 4월 16일에 출원된, 가출원 일련 번호 제 60/082,000 호에 대한 우선권을 청구한다.

Claims (39)

1. a) 대향하는 유입 및 유출 단부와 그 단부들 사이에서 연장하는 연장된 통로를 가지는 노즐 몸체;

   b) 상기 연장된 통로와 연결되도록 상기 노즐 몸체의 벽을 통과해 연장하는 유체 유입 통로; 및

   c) 네크부, 상기 네크부로부터 하방 위치되고, 상기 연장된 통로내에 구획되며 공기 통로를 횡단하고 가로지르는 내부에 형성된 유출 슬롯을 가지는 상보부와 상호 작용하도록 치수와 형상을 가지는 헤드부, 및 상기 네크부를 통해 상기 헤드부까지 연장하는 공기 통로를 구비하는 상기 연장된 통로내에 배치되는 부재

   를 포함하는 노즐 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드부는 상기 헤드부에 형성되는 유출 슬롯을 가로지르는 상향 테이퍼 가공면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드부는 하향 테이퍼 가공면을 더 포함하며 상기 연장된 통로의 상기 상보부는 상기 하향 테이퍼 가공면과 상호 작용하도록 형상을 가지는 면을 구비한 쇼울더에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 하향 테이퍼 가공면과 상기 쇼울더면은 대략 서로 평행하고 상기 노즐 몸체의 상기 연장된 통로의 종축에 관하여 약 20 내지 60 사이의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 유출 슬롯은 상기 부재의 상기 네크부까지 연장하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
6. 제 1 항에 있어서, 유입 단부 및 유출 단부와 함께 그 사이에서 연장하는 챔버를 가지며, 노즐 팁의 상기 유입 단부는 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 유체 전달 관계인, 노즐 팁을 더 포함하는 노즐 조립체.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부 사이에서 유체 전달을 제공하는 연장 튜브를 더 포함하는 노즐 조립체.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버로의 유체 유동을 조절하기 위해 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부에 근접 위치되는 프리-오피스 부재를 더 포함하는 노즐 조립체.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버는 그 내부에 구획되는 통상적으로 반구형 하단면을 가지는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 유출 단부는 방출 오리피스를 구획하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 평행한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 수직한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 챔버의 종축에 대략 수직한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
14. a) 대향하는 유입 및 유출 단부와 그 단부들 사이에서 연장하는 연장된 통로를 가지는 노즐 몸체;

    b) 상기 연장된 통로와 유체 전달을 제공하는 상기 노즐 몸체의 벽을 통과해 연장하는 유체 유입 통로; 및

    c) 네크부 및 상기 네크부로부터 하방 위치되고, 상향 테이퍼 가공면과 상기 상향 테이퍼 가공면을 가로지르는 내부에 형성되는 유출 슬롯을 가지며, 상기 연장된 통로내에 구획되는 상보면과 상호 작용하도록 형상을 가지는, 헤드부를 구비하며, 상기 유출 슬롯을 가로지르는 부재를 통해 종향으로 연장하는 공기 통로를 가지는, 상기 연장된 통로내에 배치되는 부재

    를 포함하는 노즐 조립체.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 헤드부는 하향 테이퍼 가공면을 더 포함하고 상기 연장된 통로의 상기 상보면은 쇼울더상에 형성되며 상기 하향 테이퍼 가공면과 밀접하게 접촉하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 헤드부의 상기 하향 테이퍼 가공면은 상기 노즐 몸체의 상기 연장된 통로의 종축에 관하여 약 20 내지 60 사이의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 유출 슬롯은 상기 부재의 상기 네크부까지 연장하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
18. 제 14 항에 있어서, 유입 단부 및 유출 단부와 함께 그 사이에서 연장하는 챔버를 가지며, 노즐 팁의 상기 유입 단부는 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 유체 전달 관계인, 노즐 팁을 더 포함하는 노즐 조립체.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 사이에 유체 전달을 제공하는 연장 튜브를 더 포함하는 노즐 조립체.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버로의 유체 유동을 조절하기 위해 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부에 근접 위치되는 프리-오리피스 부재를 더 포함하는 노즐 조립체.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버는 그 내부에 구획되는 통상적으로 반구형 하단면을 가지는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 유출 단부는 방출 오리피스를 구획하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 평행한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
24. 제 20 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 챔버의 종축에 대략 수직하게 연장하는 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
25. a) 대향하는 유입 및 유출 단부와 그 단부들 사이에서 연장하는 연장된 통로를 가지는 노즐 몸체;

    b) 상기 연장된 통로로 유체를 유도하는 상기 노즐 몸체의 벽을 통과하여 연장하는 유체 유입 통로;

    c) 상기 연장된 통로의 상기 유입 단부내에 배치되고, 상기 유체 유입 통로에 근접한 네크부, 상기 네크부로부터 하방 위치되고, 상기 연장된 통로의 상보면과 상호 작용하도록 치수와 형상을 가지는 헤드부, 및 부재를 통해 종향으로 연장하는 공기 통로를 가지며, 상기 공기 통로를 가로지르고 횡단하는 유출 슬롯을 더 포함하는, 부재; 및

    d) 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 유체 전달 관계인 노즐 팁

    을 포함하는 노즐 조립체.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 헤드부는 하향 테이퍼 가공면을 더 포함하고 상기 연장된 통로의 상기 상보면은 상기 하향 테이퍼 가공면과 상호 작용하도록 형상을 가지는 면을 구비한 쇼울더에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 하향 테이퍼 가공면과 상기 쇼울더의 상기 면은 대략 평행하고 상기 노즐 몸체의 상기 연장된 통로의 종축에 관하여 약 20 내지 60 사이의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
28. 제 25 항에 있어서, 상기 유출 슬롯은 상기 부재의 상기 네크부까지 연장하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
29. 제 25 항에 있어서, 상기 노즐 팁은 유입 단부 및 유출 단부와 함께 그 사이에서 연장하는 챔버를 포함하며, 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부는 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 유체 전달 관계인 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 노즐 몸체의 상기 유출 단부와 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부 사이에 연장 튜브를 더 포함하는 노즐 조립체.
31. 제 29 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버로의 유체 유동을 조절하기 위해 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부에 근접 위치되는 프리-오리피스 부재를 더 포함하는 노즐 조립체.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 챔버는 그 내부에 구획되는 통상적으로 반구형 하단면을 가지는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 노즐 팁의 상기 유출 단부는 방출 오리피스를 구획하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 평행한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
35. 제 31 항에 있어서, 상기 유출 단부에 근접하여 상기 노즐 팁내에 배치되고 상기 챔버의 종축에 대략 수직한 편향 핀을 더 포함하는 노즐 조립체.
36. 유입 단부 및 방출 오리피스와 통상적으로 반구형 하단면을 구획하는 유출 단부와 함께 그 사이에서 연장하는 챔버를 가지는 노즐 팁을 포함하고, 상기 챔버로의 유체 유동을 조절하기 위해 상기 노즐 팁의 상기 유입 단부에 근접 위치되는 프리-오피스 부재와, 상기 노즐 팁으로부터 유체 유동을 형성시키기 위해 상기 방출 오리피스에 근접하여 상기 통상적으로 반구형 하단면에 의해 밀봉되는 영역내에 적어도 부분적으로 배치되는 편향 핀을 더 포함하는 노즐 삽입 조립체.
37. 삭제
38. 제 36 항에 있어서, 상기 편향 핀은 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 평행하게 상기 노즐 팁내에 배치되는 것을 특징으로 하는 노즐 삽입 조립체.
39. 제 36 항에 있어서, 상기 편향 핀은 상기 방출 오리피스의 대칭의 종방향선에 대략 수직하게 상기 노즐 팁내에 배치되는 것을 특징으로 하는 노즐 삽입 조립체.