KR101136337B1 - 부양 플랜트에서 미세거품들을 생성하기 위한 가압된 물방출 노즐 - Google Patents

부양 플랜트에서 미세거품들을 생성하기 위한 가압된 물방출 노즐 Download PDF

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Abstract

본 발명의 노즐은, 5 내지 20%의 가용한 압력을 흡수함으로써 사전 방출을 형성하는 제 1 방출 스테이지(1), 실질적인 방출이 수행되고 가압된 물이 포화 압력에서 출력 노즐 압력으로 통과하는 제 2 방출 스테이지(2), 가압된 물이 5 내지 30%의 가용한 압력을 흡수함으로써 포화 압력에 접근하는 전이 챔버 형태의 중간 챔버(3) 및 최소 길이(l)가 리드헤션(readhesion) 전에 3 내지 12° 범위의 발산 각도(α)에서 튜브 벽 상의 분출물의 리드헤션 포인트에서 제 2 방출 스테이지 측면 상의 튜브 단부를 분리하는 거리에 실질적으로 대응하는 급작 방출 및 캐비테이션 제한 튜브로 구성된 출구 튜브(3)를 포함한다.
감압 노즐, 포화 압력, 미세거품, 부양 플랜트, 캐비테이션

Description

부양 플랜트에서 미세거품들을 생성하기 위한 가압된 물 방출 노즐{Pressurised water releasing nozzle for generating microbubbles in a flotation plant}
본 발명은 부유 셀(flotation cell)에서 미세거품들(microbubbles)을 생성하기 위한 감압 노즐(pressure-reducing nozzle)에 관한 것이다.
원수(raw water)가 유입되고, 응집되고, 그 다음 가압된 물과 혼합되고 압력이 감소되어, 원수에 포함된 현탁된 고형물이 이러한 감압으로 인해 생긴 미세거품들에 혼합되고, 셀에 포함된 액체의 표면에서 슬러지(sludge) 형태로 방출되고, 처리된 물이 이러한 셀의 바닥을 통하여 방출되는, 부유 셀을 포함하는 물 처리 플랜트들은 공지되어 있다. 상기 플랜트는 특히 EP-A-0 659 690 및 WO 03/064326에 개시되어 있다.
그러므로, 부유화는, 적어도 몇몇 형태의 물에 대한 침전의 대안인 분류 기술(고체/액체 분리)을 구성한다.
상술된 기술에 따라, 응결 응집 스테이지 후에, 물은 일반적으로 공기로 구성된 미세거품들(평균 30 내지 80㎛의 평균 직경을 가짐)의 유상액(emulsion)과 혼합된다. 이들 미세거품들은 이런 방식으로 경량화되고, 부유 셀의 표면으로 상승하는 경향을 갖는 플록들(floc)에 들러붙고, 여기서 상기 미세거품들은 축적되어 슬러지 층 또는 베드(bed)를 형성한다. 상술된 바와 같이, 슬러지는 부유 유닛의 표면에서 추출되고, 정화된 물은 디바이스의 바닥을 통하여 배출된다.
이런 정화된 물 일부(일반적으로 처리될 물의 10% 정도)는 4 또는 6.105Pa에서 특정 탱크(압축 탱크라 함)로 펌핑되고, 상기 탱크에서 공기는 다량 용해된다(대기압에서 물 내의 공기의 최대 5배 농도까지). 대기압의 갑작스러운 감소 동안, 물은 과포화 조건(supersaturation)에 있게 되고 미세거품들을 생성한다. 이런 감압은 감압 노즐이라 불리는 정적 시스템에 의해 생성된다. 이들 감압 노즐들은, 미세거품들이 응집된 물과 혼합되는 특정 구역 내에 배치된다.
침전 탱크에서 물로부터 물리적으로 분리되도록 하기 위하여, 플록들은 밀집되거나 큰 크기이어야 한다.
부유에 의해 분리되지만, 상기 플록들은 작고 매우 가볍게 형성될 필요가 있다. 그러므로, 응집은 간략화되고, 따라서 부유에 의해 물에 가볍게 적재된 것을 처리하기 위하여 중합체가 일반적으로 필요하지 않고 침전 탱크들 보다 작은 응집 반응기들의 사용이 이루어질 수 있다.
다른 한편, 미세거품 생성기들은 매우 작은 직경의 미세거품들을 형성하여야 하고, 매체에 소비된 에너지는 플록의 허약성(fragility)과 양립할 수 있다.
지금까지, 부유 유닛은 다음 이유 때문에 슬러지 또는 밸러스트(ballast) 층을 가진 빠른 라멜라(lamellar) 침전 탱크들과 거의 경쟁하지 못하였다 :
- 일반적으로 과체적의 응집 구역,
- 비교적 느린 분리 속도,
- 압축 에너지 비용.
그러나, 지난 몇 년에 걸쳐, 동류 라멜라 모듈들(co-current lamellar modules) 또는 특정 복구 시스템들을 사용하는 빠른 부유 유닛들이 나타나고 있다. 20 내지 40m/h의 속도들이 예상된다. 게다가, 응집 시간들은 타겟 플록 및 사용된 보다 높은 성능 기술들로 인해 감소되고 있다.
이들 감소된 응집 시간 및 고속 부유 유닛의 환경들에서, 부유화는 침전 탱크들과 비교하여 매우 경쟁력이 있음을 증명하였다. 이것이 당해 기술이 특히 가볍게 적재된 물의 정류에서 소형화 및 동작 용이성으로 인해 현재 강력하게 복귀하고 있는 이유이다.
상기 응집 및 분리 속도 성능들을 디스플레이하는 장치에서, 미세거품들은 특히 수 및 품질에서 특히 적합하여야 한다.
감소된 응집 시간들은 매우 미세한 미세거품들을 요구하고, 플록들의 허약성은 적당한 혼합 에너지를 요구하고, 고속 분리는 활성 미세거품들의 부족을 허용하지 않는다.
이들 제한들은 몇몇 산업적 스케일에서, 종래 감압 노즐들은 예상된 성능들을 달성하지 못한다는 것을 의미하였다.
예를 들어, 세미 산업적 스케일 지침들에서, 작은 감압 노즐들(100 1/h 내지 500 1/h)은 30m/h의 부유 셀의 분리 속도들에 손쉽게 도달되게 하는 한편, 보다 큰 감압 노즐들(1000 내지 1500 1/h)이 장착된 산업적 플랜트에서 부유 유닛의 속도는 20m/h를 초과할 수 없다.
그러므로, 산업적 스케일의 빠른 부유 유닛의 요구들에 보다 적합한 새로운 노즐을 개발하는 것이 필요하다.
현재 물 정류를 위한 다수의 형태의 감압 노즐들이 존재한다. 이와 관련하여, 주요 형태의 노즐들을 언급하는, 발명의 명칭이 "Behaviour or air injection nozzles in dissolved air flotation"이고 E.M. Rykaart 및 J.Haarhoff(Wat.Sc. Tech. Vol. 31, No. 3-4, pp 25-35. 1995)에 의한 논문을 참조할 수 있다:
이 논문은,
- 이중 감압(WRC 및 DWL 노즐) 또는 단일 감압(NIWR)
- 속도 댐핑 챔버(NIWR 및 DWL)에 의한 감압
- 속도를 느리게 하기 위한 발산 섹션에 의한 감압(이후 "B" 노즐이라 함)을 특징으로 하는 노즐들을 언급한다.
WRC 노즐은 특히 FR-P-1 444 026에 개시되어 있다. 상기 노즐은:
- 감압을 가장 잘 수행하는 제 1 감압 스테이지로서, 격판 형태로 형성되는, 상기 제 1 감압 스테이지;
- 가스(예를 들어, 공기)가 제 1 감압 스테이지 및 이 챔버에서 유효한 교란으로 인해 실제로 탈착되는 중간 전달 및 팽창 챔버로서, 이 챔버의 높이는 비교적 크며, 예시적으로 상술된 특허에서, 이 높이가 제 2 감압 스테이지의 구멍 직경과 동일하다고 언급되는, 중간 전달 및 팽창 챔버;
- 고에너지의 구역으로부터 저에너지 또는 저속의 구역으로 실제로 전달을 수행하는 제 2 감압 스테이지로서, 이 스테이지 구멍이 제 1 감압 스테이지 구멍보다 항상 크고 바람직하게 2배 큰 직경을 가진 격판 형태로 형성되며, 본 발명의 목적은 거품들이 달라붙는 플록들을 해체하지 않도록 노즐 출구에서 가장 낮은 속도들을 달성하는 것인, 상기 제 2 감압 스테이지;
- 격판 출구에서 비교적 고속으로부터의 플록 보호 및 파이프 출구에서 충분한 저속을 획득하는 기능의 출구 및 보급 파이프를 포함한다.
이러한 최신 기술(WRC 노즐)에 기초하여, 본 발명은 산업적 플랜트들(큰 용량 노즐들 >500 1/h)에서 확실히 예상되지 않은 수압 성능들 및 특히 종래 기술에 따른 "B" 노즐을 가지고 20m/h 대신 30m/h 이상에서의 동작을 성취하는 새로운 노즐을 제공한다.
따라서, 본 발명은 제 1 감압 스테이지(pressure-reduction stage), 중간 전달 챔버(intermediate transfer chamber), 제 2 감압 스테이지 및 출구 파이프(outlet pipe)를 포함하는 부유 플랜트(flotation plant)에서 미세거품들(microbubbles)을 생성하는 가압된 물 감압 노즐(pressurized water pressure-reducing nozzle)에 관한 것이며, 상기 노즐은,
상기 제 1 감압 스테이지가 가용한 압력의 5 내지 20%를 흡수함으로써 예비 감압을 수행하고,
대부분의 감압이 발생하는 상기 제 2 감압 스테이지가 상기 가압된 물이 포화 압력에서 노즐 출구 압력으로 통과하게 하고,
상기 중간 챔버가, 가용한 압력의 5 내지 30%를 흡수함으로써 상기 가압된 물이 포화 압력에 근접되게 하는 전이 챔버이고,
상기 출구 파이프가 갑작스러운 감압 및 캐비테이션(cavitation) 제한 파이프로 구성되고, 상기 파이프의 최소 길이는 파이프의 벽들 상의 분출물(jets)의 재부착 지점에서 제 2 감압 스테이지 측 상의 파이프의 단부를 분리하는 거리에 실질적으로 대응하고, 재부착 전의 상기 분출물들의 발산 각도(α)는 3 내지 12°이며, 6 내지 9° 사이가 바람직한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나의 특징에 따라, 상기 제 1 및 제 2 감압 스테이지는 하나 이상의 구멍들(orifices)을 포함하는 격판(diaphragm) 형태로 형성되고, 상기 제 1 스테이지의 구멍 또는 만약 이 스테이지가 몇 개의 구멍들을 포함하는 경우의 등가 구멍의 수압 직경(hydraulic diameter)은 제 2 스테이지 구멍 또는 만약 이 스테이지가 구멍들 몇 개를 포함하는 경우의 등가 구멍의 직경보다 크고, 상기 구멍들은 임의의 형태일 수 있지만, 원형이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 감압(d1)는 밸브, 배플(baffle) 또는 임의의 다른 흐름 제한 장치에 의해 수행된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 중간 또는 전이 챔버는 높이, 즉 상기 제 2 감압 스테이지로부터 상기 제 1 감압 스테이지를 분리하는 거리이며, 상기 제 1 감압 스테이지를 형성하는 격판 구멍의 직경 미만이며, 상기 직경의 반인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 이 실시예의 예를 도시하는 첨부된 도면뿐만 아니라 얻어진 결과를 참조하여 다음 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 노즐의 종단면도.
도 2는 실험들 및 상술된 종래 기술에 따른 노즐들의 도움으로 얻어진 결과와 관련하여 본 발명에 의해 제공된 결과들을 도시한 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 노즐들의 도움으로 얻어진 결과와 관련하여 본 발명에 의해 제공된 결과들을 도시하는 산업적 데이터.
도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 노즐은 직경(d1)의 구멍을 포함하는 격판 형태로 형성된 제 1 감압 스테이지(1), 중간 또는 전달 챔버(3), 두 개 이상의 구멍들(이들 구멍들의 등가 수압 직경은 d2와 동일함)을 포함하는 제 2 감압 스테이지(2), 및 출구 파이프(4)를 포함하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 스테이지의 감압을 형성하는 격판은 하나 이상의 구멍들을 포함할 수 있다. 만약 격판이 몇몇 구멍들을 포함하는 경우에(이 실시예의 제 2 감압 스테이지 2의 경우와 같이), 수압 직경(d)(또는 실시예에서 d2)은 영역이 이 격판의 구멍들 영역의 합과 동일한 구멍의 직경과 동일하다.
상술된 바와 같이, 제 1 감압 스테이지(1)는 간단한 예비 감압을 형성하고, 목적은 제 2 감압 스테이지(2)의 상부쪽에서, 압력이 가압된 물의 포화 압력과 근접하여야 하는 것이다. 이런 제 1 스테이지(1)를 형성하는 흐름 제한 시스템 구멍의 수압 직경(d1)은 제 2 스테이지(2)를 형성하는 격판 구멍의 수압 구멍(d2) 보다 크다(또는 이 격판이 도 1에 도시된 실시예의 모드의 경우처럼 몇 개의 구멍들을 포함할때 동일한 직경이다). 바람직하게, d1은 1.5 d2와 같다. 이 스테이지에서 압력 손실은 5 내지 35% 정도, 바람직하게 15% 정도이다.
전달 챔버(3)에서, 가스(거의 공기)는 제거되지 않아야 한다. 제 1 감압 스테이지(1)와 연속성이 있고, 본 발명에 따라, 챔버(3)의 높이는 제 1 감압 스테이지(1)의 흐름 제한 시스템 구멍의 등가 수압 직경 미만이어야 하고, 이 높이는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 감압 스테이지들을 분리시키는 거리이다. 이런 중간 전달 챔버(3)는 포화에 접근시키는 전이 챔버를 형성한다. 이 챔버(3)에서 얻어진 압력 손실은 5 내지 30% 정도이다.
본 발명에 따른 제 2 감압 스테이지(2)는 가압된 물이 포화 압력에서 노즐 출구 압력으로 통과되게 하는(노즐의 침수 높이) 유일한 유효 감압부이다. 상술된 바와 같이, 이런 스테이지(2)를 형성하는 격판의 구멍(등가 구멍)의 수압 직경(d2)은 항상 제 1 스테이지(1) 직경 미만이고 바람직하게 약 1.5 배 작다. 이런 제 2 감압 스테이지(2)로 인하여 얻어진 압력 손실은 60 내지 90% 정도, 바람직하게 70%이다. 목적은 하나의 포인트에서 전체적인 감압 및 미세거품들의 생성을 집중하는 것이다. 이런 제 2 감압 스테이지(2)는 갑작스럽게 넓어지고, 넓어진 격판 구멍 또는 구멍들의 출구 각도는 수평이거나(180°) 90 내지 270°사이이다.
미세거품들은 출구 파이프(4)에서 생성되고, 상기 출구 파이프는 두 개의 현 상 :
- 갑작스러운 팽창(발산하지 않음)
- 제 2 감압 스테이지(2) 뒤쪽에서 유지된 효율적인 캐비테이션(cavitation)(절대 압력 = 0)의 구역이 발생되게 한다.
이들 현상은, 만약 제 2 압력 스테이지 감소가 갑작스럽고(중심에서 <90°또는 >270°의 각도로 발산하지 않거나 발산함), 만약 파이프가 노즐 외측 액체에 의해 공급되지 않은 네가티브 압력 구역에 대해 충분한 길이를 가지면 달성된다. 본 발명에 따라, 이 길이(L)는 파이프의 직경 및 기본적으로 분출물 또는 분출물들(jet)의 외부 벽과 파이프의 내부 벽 사이의 거리의 함수이다. 본 발명에 따라 그리고 도 1에 명확하게 도시된 바와 같이, 파이프(4)의 최소 길이(L)는 파이프의 벽들 상의 분출물의 재부착 지점에서 상기 제 2 감압 스테이지(2) 측 상의 상기 파이프의 단부를 분리하는 거리에 실질적으로 대응하며, 분출물들의 발산 각도(α)는 3 내지 12°이고, 6 내지 9°이 바람직하다.
본 발명에 따라, 이런 캐비테이션 구역의 우수한 밀봉을 달성하기 위하여, 제 2 감압 스테이지(2)를 형성하는 격판이 임의의 모양(원형, 정사각형, 직사각형, 타원형)의 단일 중앙 구멍, 또는 격판의 중심으로부터 동일한 거리에 배치된 몇 개의 구멍들을 포함하는 것이 필요하다.
성능들을 개선하고 출구 속도를 감소시키기 위하여, 파이프는 트럼펫형 단부 분기(5)로 종료할 수 있다. 이런 특성은 하기와 같은 두개의 장점들을 가진다.
- 액체 흐름 또는 흐름들의 보다 우수한 재부착 및 이로 인한 캐비테이션 구역의 보다 우수한 밀봉.
- 플록들의 기계적 세기와 양립할 수 있는 노즐 출구 속도들의 감속.
이런 형태의 실시예는 WRC 노즐보다 큰 거품들이 생성되지만, 미세거품들은 보다 미세하다.
이들 노즐들은 실험실에서 특성화되고, 그 다음 제조 상황의 산업적 장치들에서 검사된다.
검사 결과들 및 성능들
1) 실험실 검사들
약 50개의 노즐들이 검사된다. 이들 노즐들은 다음 형태들에서 유도된다:
- 감압에 이어서 속도를 감소시키기 위한 발산 섹션을 가진 B로 표현된 노즐들;
- 상술된 WRC 타입 노즐들, 및
- 참조 부호 DGT에 의해 표현된 본 발명의 주제를 형성하는 노즐들.
전달 속도는 대략 1.5m3/h이다. 노즐들은 5.105Pa하에서 압력 탱크에 의해 물이 공급된다. 노즐들은 1m3의 용량을 가진 투명 관에 잠겨지고, 여기서 다수의 측정들이 이루어진다 :
- 노즐에 의해 형성된 다량의 거품들. 이 전달 속도는 %로서 탱크 내에 용해된 유효 공기량과 비교된다.
- 미세거품 유상액의 품질. 혼탁계(turbidimeter)에 의한 특정 측정은 미세거품들의 전체량을 평가하기 위하여 사용된다. 강한 혼탁도(turbidity)는 보다 다 수의 그리고/또는 미세한 미세거품들에 해당한다.
- 노즐 출구 속도. 목적은 가장 낮은 속도를 얻는 것이다.
도 2에 도시된 곡선들은 미세거품 유상액 혼탁도에서 얻어진 결과 및 큰 거품들(%)을 도시한다. 가장 우수한 노즐은 일반적으로 적어도 큰 거품들을 생성하고 가장 밀집된 유상액을 가진 노즐이다.
결과들은 다음을 나타낸다:
- WRC 노즐들은 큰 거품들을 거의 생성하지 않지만, 미세거품 유상액의 밀도는 낮다.
- B 및 DGT 노즐들(본 발명에 따름)은 보다 큰 거품들을 생성하지만 역설적으로 보다 밀집된 유상액을 나타낸다. 큰 거품들이 많을수록, 유상액은 더 밀집되는데, 그 이유는 가용한 공기 양이 작기 때문이고, 밀도의 증가는 보다 미세한 미세거품들에 의해서만 설명된다. 본 발명에 따른 DGT 노즐은 2 파라미터들 이상의 B 노즐을 보다 많이 수행한다.
DGT 노즐들(25,35,65,90)과 연관된 형태들은 트럼펫 단부(5)(검정색 정사각형들)와 설비된 파이프들(4)의 길이들(L)(mm)에 대응한다. 부적당한 길이 25mm로 인해 보다 밀집한 유상액이 생성되는 것이 확인된다. 벽들 상에 재부착하기 위하여 액체 흐름들에 대해 적어도 35mm의 길이를 가지며 특성 유상액을 얻는 것은 필요하다. 제 2 감압 스테이지(2)를 형성하는 격판이 3개의 구멍들로 구성되는 사실을 고려하여, 35mm 벽에 재부착하기 위한 분출물 확산 각도(α)는 6 내지 9°(중심에서 12 내지 18°)이다. 너무 긴 길이는 마찰에 의한 다량의 큰 거품들을 증가시킨다. 유상액의 품질은 감소되는 경향이 있다.
출구 파이프들(4)이 임의의 트럼펫을 구비하지 않은 본 발명에 따른 DGT 노즐들의 성능들은 밝은 정사각형들로 표현된다. 트럼펫 단부들(5)은 5% 내지 20%까지 혼탁도를 증가시키고 10 내지 40%까지 노즐 출구 속도를 감소시킨다.
결론적으로, 가장 우수한 노즐들은 개선된 WRC+ 노즐(작은 양의 큰 거품들 및 올바른 혼탁도) 및 DGT(35) 및 DGT(65) 노즐들(높은 레벨의 큰 거품들에 불구하고 높은 밀도의 유상액)이다.
2) 산업적 부유 유닛 들에서 검사들
이들 검사들은 동일한 조건들 하에서 병렬로 작업하는 5개의 부유 유닛들로 구성된 큰 드링킹(drinking) 물에서 수행되고, 각각은 다른 형태의 노즐들이 장착된다.
참조로서 취해진 "B" 노즐을 제외하고, 트럼펫 단부들을 가진 출구 파이프들이 모두 장착된 노즐들은 다음과 같다 :
- B 노즐
- WRC+ 노즐
- DGT 35 노즐
- DGT 65 노즐
- DGT 100 노즐
물 및 2번 검사된 전달 속도들에 대해(부유화에 의한 분리의 표면적당 속도 : 20 m3/m2/h 및 30 m3/m2/h), 부유화된 물의 혼탁도 및 부유 유닛에 대한 속도로서 얻어진 결과들은 도 3에 나타난다.
도 3의 실시예는 다음을 도시한다 :
- 모든 노즐들은 20 m/h에서 다소 충분한 양의 미세거품들을 제공한다(가압 레벨 = 13%).
- 30m/h 및 8.5%의 가압 레벨에서, 노즐들 사이의 차이는 명확하게 나타난다.
- B 노즐들은 과도한 거품들로 인해 미세거품들이 부족해지게 한다.
- WRC+ 노즐들은 미세거품들이 전체적으로 매우 크기 때문에 의심할 바 없이 효율성에 손실이 있다.
- DGT 65 및 DGT 100 노즐들만이 속도 저하되지 않는다. 그러므로, 이들은 가장 큰 양의 미세거품들을 생성하는 노즐들이다. DGT 35 발산 길이는 동일한 양의 미세거품들을 생성하기에 불충분하다.
결론적으로, 놀랍게도 5배 이상의 많은 거품들(10% 대 50%)을 생성하는 노즐이 최종적으로 부유화시 가장 큰 성능의 노즐인 것 같아 보인다. 이것은, 아마도 상술된 바와 같이, 생성된 미세거품들이 더 작다는 사실로 인한 것이다. 이러한 미세거품들의 생성 조건들은, 충분히 길고, 발산하고, 트럼펫 단부 파이프로 인해 다시 제공되지 않는 캐비테이션 구역의 형성에 의한 갑작스런 감압이다.
물론, 본 발명은 상술된 실시예 또는 실시예들로 제한되는 것이 아니라, 모든 변화들을 포함한다. 따라서, 특히 제 1 감압 스테이지(1)의 구멍의 수압 직경(d1) 또는 만약 이 스테이지가 몇 개의 구멍들을 포함하는 경우의 등가 구멍의 수압 직경은 제 2 감압 스테이지 구멍 또는 만약 이 스테이지가 몇 개의 구멍들을 갖는 경우의 등가 구멍의 직경의 1.6 및 1.1 배 사이일 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 감압 스테이지(pressure-reduction stage)(1), 중간 전달 챔버(intermediate transfer chamber)(3), 제 2 감압 스테이지(2) 및 출구 파이프(outlet pipe)(4)를 포함하는 부유 플랜트(flotation plant)에서 미세거품들(microbubbles)을 생성하는 가압된 물 감압 노즐(pressurized water pressure-reducing nozzle)에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 감압 스테이지는 하나 이상의 구멍들(orifices)을 포함하는 격판(diaphragm) 형태로 생성되고, 상기 제 1 스테이지(1)의 하나 이상의 구멍들의 수압 직경(hydraulic diameter)(d1)은, 제 2 스테이지의 하나 이상의 구멍들의 직경(d2)보다 크고, 상기 구멍들은 원형, 정사각형, 직사각형 또는 타원형일 수 있고,
    상기 제 1 감압 스테이지(1)는 가용한 압력의 5 내지 20%를 흡수함으로써 예비 감압을 수행하고,
    대부분의 감압이 발생하는 상기 제 2 감압 스테이지(2)는 상기 가압된 물이 포화 압력에서 노즐 출구 압력으로 통과하게 하고,
    상기 중간 챔버(3)는, 가용한 압력의 5 내지 30%를 흡수함으로써 상기 가압된 물이 포화 압력에 근접되게 하는 전이 챔버(transition chamber)이고,
    상기 출구 파이프(4)는 갑작스러운 감압 및 캐비테이션(cavitation) 제한 파이프로 구성되고, 상기 파이프의 최소 길이(L)는 상기 파이프의 벽들 상의 분출물(jets)의 재부착 지점에서 상기 제 2 감압 스테이지 측 상의 상기 파이프의 단부를 분리하는 거리에 대응하고, 재부착 전의 상기 분출물들의 발산 각도(α)는 3 내지 12°인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 감압 스테이지의 구멍은 밸브 또는 배플(baffle)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 또는 전이 챔버(3)는 높이(e), 즉 상기 제 2 감압 스테이지(2)로부터 상기 제 1 감압 스테이지(1)를 분리하는 거리이며, 상기 높이는 상기 제 1 감압 스테이지를 형성하는 격판 구멍의 직경(d1) 미만인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스테이지를 형성하는 격판은 단일 중앙 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스테이지를 형성하는 격판은, 상기 격판의 중심에서 동일한 거리에 위치된 다수의 구멍들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 감압 스테이지(1)의 하나 이상의 구멍들의 수압 직경(d1)은, 상기 제 2 감압 스테이지의 하나 이상의 구멍들의 직경의 1.6 내지 1.1 배 사이인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 감압 스테이지(2)는 갑작스럽게 넓어지고, 넓어진 격판의 구멍 또는 구멍들의 출구 각도는 수평(180°)이거나 90°내지 270°사이인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 출구 파이프(4)는 트럼펫형 단부 분기(5)로 종료하는 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 감압 스테이지(2)는 갑작스럽게 넓어지고, 넓어진 격판의 구멍 또는 구멍들의 출구 각도는 수평(180°)이거나 90°내지 270°사이인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  10. 제1항에 있어서, 재부착 전의 상기 분출물들의 발산 각도(α)가 6 내지 9°인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
  11. 제3항에 있어서, 상기 중간 또는 전이 챔버(3)는 높이(e)가 상기 제 1 감압 스테이지를 형성하는 격판 구멍의 직경(d1)의 반인 것을 특징으로 하는, 감압 노즐.
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