KR101963796B1

KR101963796B1 - 기체-액체 혼합 분사노즐

Info

Publication number: KR101963796B1
Application number: KR1020180097473A
Authority: KR
Inventors: 박종기
Original assignee: 박종기
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-07-31

Abstract

본 발명은 기체와 액체를 혼합하여 동시에 분사하도록 하는 것으로서, 제작이 용이하며 분사각도를 조정하기가 용이한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드에 관한 것이다. 그의 구성은; 제1유로, 제2유로 및 분사헤드 안착부를 제공하는 노즐베이스에 결합되되 상기 분사헤드 안착부에 안착 고정되는 것으로서, 원뿔통 형태로 되어 있으며, 외면에는 원주방향을 따라서 상단에서 하단까지 연장되는 그루브 형태의 유도홈이 복수 개 마련되어 있으며, 원뿔통의 중심축 상에 제1분사공이 타공되어 있는 인서트부재; 및 전방에 분사구가 마련되어 있는 반구 형태의 몸체와, 후방의 개구부를 통해 상기 인서트부재가 끼워져 밀착되게 결합시킬 수 있는 인서트부재결합부로 구성되는 볼하우징을 포함함으로써; 상기 인서트부재의 유도홈과 볼하우징의 내측벽이 서로 합동하여 복수 개의 제2분사공을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

기체-액체 혼합 분사노즐{Nozzle Can Inject Liquid-Gas Mixture}

본 발명은 노즐에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기체와 액체를 혼합하여 동시에 분사하도록 하는 것으로서, 제작이 용이하며 분사각도를 조정하기가 용이한 기체-액체 혼합 분사노즐에 관한 것이다.

유체를 목표물을 향해 분사 공급하기 위한 수단인 노즐의 사용분야는 매우 넓다. 사용 유체의 성질도 각양각색이며 요망하는 분사 형태도 각기 달라서 매우 많은 종류의 노즐이 제안되어 왔다.

본 발명은 기체와 액체를 혼합하여 분사하기 위한 기체-액체 혼합 분사노즐(이하, '혼합 분사노즐'이라 함)을 제공하기 위한 것이다. 기체와 액체의 종류에 따라 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명의 대상이 되는 종래의 혼합 분사노즐에 사용되는 분사헤드(100) 중에는 도 8에 도시된 것이 있다.

이 분사헤드(100)는 중앙에 위치한 제1분사공(101)을 통해서는 액체를 공급하고, 제1분사공(101)의 주변에 원호를 그리면서 배열되어 있는 복수 개의 제2분사공(103)을 통해서는 기체를 공급한다. 제1,2분사공(101,103)을 통해 분사된 액체와 기체는 분사 직후 공중에서 혼합된다. 이러한 구성의 분사헤드는 액체의 입자를 가늘게 하는 작용, 즉 무화작용을 일으킨다. 액체의 입자를 작게 하는 경우 대상물에 액체가 고르게 분포되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여 종래기술에 의한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드를 간략하게 설명한다. 도 8은 그의 단면도이다.

종래의 분사헤드(100)는 사출에 의해 일체로 성형한 다음 드릴(D)을 이용하여 제2분사공(103)을 천공하는 방식으로 제작한다. 제1분사공(101)은 중앙에 위치해 있기 때문에 사출을 통해 마련하거나 적어도 쉽게 천공할 수 있으나, 제2분사공(103)은 분사헤드에 대하여 사선방향으로 천공하여야 하고 공간이 좁아서 천공하기가 쉽지 않다. 그리고 천공 각도(A)에도 제한이 따르기 때문에 분사면적을 넓게 하는 것에도 제한이 따르게 된다.

그리고 무엇보다 제1,2분사공(101,103)을 갖는 종래의 혼합 분사노즐용 분사헤드(100)은 제작이 어려워 가격이 높아질 수밖에 없었다.

대한민국 실용신안등록출원 제20-1994-030879호 대한민국 특허출원 제10-2006-7012550호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은 혼합 분사노즐을 제공하는 것으로서, 보다 구체적으로는 용이하게 제작함으로써 소비자에게 더욱 저렴한 가격으로 공급할 수 있으며, 분사각도의 설정이 보다 자유로우며, 나아가 기체와 액체의 혼합이 더 잘 일어나도록 할 수 있는 기체-액체 혼합 분사노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 제1유로(5), 제2유로(7) 및 분사헤드 안착부(9)를 마련하기 위한 것으로서, 측방향에 마련된 제1결합관(11)에는 액체공급부(13)가 연결되고, 하방향에 마련된 제2결합관(15)에는 기체공급부(17)가 연결되는 노즐베이스(1); 및
상기 분사헤드 안착부(9)에 안착 고정되는 분사헤드(3)를 포함하되;
상기 분사헤드 안착부(9)는,
상기 노즐베이스(1)의 상부에 마련되는 것으로서, 반구 형태의 메인안착홈(19)과; 상기 메인안착홈(19)의 중앙에 기립 설치된 니플(21)과; 상기 메인안착홈(19)의 측벽에 마련되는 것으로서, 제2유로(7)와 연통되어 있는 복수 개의 기체분출공(23)과; 상기 니플(21)의 중심에 마련되는 것으로서, 제1유로(5)와 연결되어 있는 액체분출공(25);을 포함하며;
상기 분사헤드(4)는,
원뿔통 형태로 되어 있으며, 외면에는 원주방향을 따라서 상단에서 하단까지 연장되는 그루브(groove) 형태의 유도홈(33)이 복수 개 마련되어 있으며, 원뿔통의 중심축 상에 제1분사공(29b)이 타공되어 있는 인서트부재(29); 및
상기 메인안착홈(19)에 끼워져 구면접촉됨으로써 분사방향이 자유롭게 회전될 수 있으며, 전방에 분사구(35a)가 마련되어 있는 반구 형태의 몸체(35)와, 상기 몸체(35)의 후방 개구부를 통해 상기 인서트부재(29)가 끼워져 밀착되게 결합시킬 수 있는 인서트부재결합부(37)로 구성되는 볼하우징(31)을 포함함으로써;
상기 인서트부재(29)의 유도홈(33)과 상기 볼하우징(31)의 내측벽이 서로 합동하여 복수 개의 제2분사공(39)을 형성하며 분사방향의 자유로운 조정이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 기체-액체 혼합 분사노즐에 의해 달성된다.

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본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 유도홈은 원주방향을 따라 5 ~ 8개가 마련되며, 반원통 형태로 되어 있는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 유도홈은 나선형으로 마련될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 인서트부재는 상기 볼하우징에 압입으로 고정 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기체-액체 혼합 분사노즐에서 핵심적 부품이 되는 분사헤드가 조립식으로 구성됨으로써 복잡한 분사헤드의 구성이 단순하게 바뀌게 된다. 따라서 분사헤드의 제작시 소요되는 비용을 절감할 수 있게 되며, 제작 과정에서 불량이 생길 가능성이 줄어들게 되어 생산성을 높일 수 있다. 본 발명에 의하면, 분사헤드를 구성하는 2개 부품의 재료를 다르게 조합함으로써 사용유체에 알맞은 소재를 보다 경제적으로 선정할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제2분사공의 형성 방향을 종래의 것에 비해 자유롭게 할 수 있어 분사각도를 더 넓게 할 수 있는 혼합 분사노즐이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 유도홈을 와류를 일으킬 수 있도록 나선형태로 가공할 수 있어 분사각도를 넓게 하고 입자를 더 작게 만들 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 기체-액체 혼합 분사노즐의 사시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 기체-액체 혼합 분사노즐의 일부 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 A-A선을 따라 취한 분사헤드의 단면도이다.
도 6은 도 3의 B-B선을 따라 취한 분사헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드의 분해 사시도이다.
도 8은 종래기술에 의한 기체-액체 혼합 분사노즐의 분사헤드의 단면도이다.
도 9는 종래기술과 본 발명에 따른 비교사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 4를 기본적으로 참조하여 설명하겠으며, 나머지 도면은 필요한 곳에서 인용하며 설명하겠다.

본 발명이 적용되는 기체-액체 혼합 분사노즐(이하, '분사노즐'이라 함)은 노즐베이스(1)와 이 노즐베이스(1)에 결합되는 분사헤드(3)로 구성된다. 분사노즐의 구체적인 사용분야는 본 발명의 권리범위를 제한할 수 없다.

노즐베이스(1)는 제1유로(5), 제2유로(7) 및 분사헤드 안착부(9)를 제공한다. 제1유로(5)를 통해서는 액체(L)를, 제2유로(7)를 통해서는 기체(G)를 공급받는다. 물론 제1유로(5)와 제2유로(7)는 대기로 분출되기 전까지 서로 분리되어 있다. 기체(G)와 액체(L)는 별로의 유로를 통해 분출되면서 대기 중에서 혼합되며, 이 과정에서 액체는 무화되는 것이다.

노즐베이스(1)의 형태는 분사노즐의 구체적인 사용처 및 기타 목적에 따라서 매우 다양하게 변화될 수 있으므로 도시된 바에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니 한다.

이러한 이유로 노즐베이스(1)에 대하여는 분사헤드 안착부(9)를 중심으로 하여 간략하게 설명한다.

노즐베이스(1)의 측방향에 마련된 제1결합관(11)에는 액체공급부(13)가 연결되고, 하방향에 마련된 제2결합관(15)에는 기체공급부(17)가 연결된다. 분사헤드 안착부(9)는 반구 형태의 메인안착홈(19)과 메인안착홈(19)의 중앙에 기립 설치된 니플(21)로 구성된다. 니플(21)에는 기밀유지를 위한 오링(21a)이 결합되어 있다. 메인안착홈(19)의 측벽에는 제2유로(7)와 연통되어 있는 복수 개의 기체분출공(23)이 마련되어 있다. 니플(21)의 중심에 마련되는 구멍은 제1유로(5)와 연결되어 있는 액체분출공(25)이 된다.

분사헤드(3)는 노즐베이스(1)에, 특히 상기 분사헤드 안착부(9)에 안착 고정된다. 볼트(27)에 의해 노즐베이스(1)에 결합되는 홀더(28)는 분사헤드(3)가 분사헤드 안착부(9)에 안착된 상태에서 고정되도록 한다.

이하, 본 발명의 핵심이 되는 분사헤드(3)를 설명한다. 분사헤드(3)는 인서트부재(29)와 볼하우징(31)으로, 2개의 부품으로 구성된다.

인서트부재(29)는 원뿔통 형태로 되어 있으며, 외면(29a)에는 원주방향을 따라서 상단에서 하단까지 연장되는 그루브(groove) 형태의 유도홈(33)이 복수 개 마련되어 있으며, 원뿔통의 중심축(X) 상에는 제1분사공(29b)이 타공되어 있다. 유도홈(33)은 원주방향을 따라 5 ~ 8개가 마련되며, 반원통 형태로 되어 있는 것일 수 있다. 유도홈(33)의 개수는 도시된 바에 의하면 6개이나 필요에 따라 조정이 가능하며 개수를 변경하는 것도 어렵지 않다.

볼하우징(31)은 전방에 분사구(35a)가 마련되어 있는 반구 형태의 몸체(35)와, 후방의 개구부를 통해 상기 인서트부재(29)가 끼워져 밀착되게 결합시킬 수 있는 인서트부재결합부(37)로 구성된다. 볼하우징(31)은 메인안착홈(19)에 끼워져 구면접촉됨으로써 자유롭게 회전될 수 있다. 볼하우징(31)의 몸체(35)가 반구형태로 되어 있는 것은 너클베어링처럼 볼하우징(31)을 조정하여 분사방향을 임의로 조정하도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 구성에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이 반구 형태의 몸체(35)의 상측은 홀더(28)의 내면(28a)과 밀착되고, 몸체(35)의 하측은 분사헤드 안착부의 안착면(9a)에 밀착된다.

그리고 도 6에 도시된 바와 같이 인서트부재의 유도홈(33)과 볼하우징의 내측벽(31a)이 서로 합동하여 복수 개의 제2분사공(39)을 형성하게 된다. 본 발명에 의하면 제2분사공(39)의 단면은 "

"와 같이 반달 형태로 되어 있게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 유도홈(33)은 도 7에 도시된 바와 같이 나선형으로 마련될 수 있다. 이에 의하면 제2분사공(39)을 나선 형태로 할 수 있으며, 제2분사공(39)을 통해 분출되는 기체는 와류를 일으키면서 분출되게 된다. 이에 의하면 기체와 액체의 혼합이 더 잘 이루어지고 무화가 더 잘 이루어지도록 할 수 있다.

볼하우징(31)의 선단에는 유도관(41)이 설치될 수 있다. 제1,2분사공(29b,39)을 통해 분출되는 기체와 액체가 유도관(41) 내부에서 혼합하며 어느 정도의 직진성을 부여받게 된다.

본 발명의 특징에 의하면, 인서트부재(29)는 볼하우징(31)의 인서트부재결합부(37)에 압입으로써 고정 설치될 수 있다. 인서트부재(29)와 볼하우징(31)은 유격 없이 밀착되는 것이 바람직하다. 그러므로 이들의 결합 과정에 접착체를 이용할 수도 있다. 더 나아가 인서트부재(29)와 볼하우징(31)이 나사식으로 결합되도록 할 수도 있다.

인서트부재(29)와 볼하우징(31)은 금속재로 되어 있을 수도 있고, 사용유체의 성질에 따라서 이종(異種)소재가 사용될 수도 있다. 물론 인서트부재(29)는 세라믹, 테프론 등의 소재가 사용될 수도 있으며, 사출물이 아닌 가공물일 수도 있다.

본 발명에 의하면, 2개의 부품을 압입으로 고정시킴으로써 분사헤드(3)를 완성할 수 있게 된다. 따라서 종래기술에서와 같이 별도로 드릴(D, 도 8 참조)을 이용하여 천공할 필요가 없게 된다. 그리고 제2분사공(39)의 형태 및 각도를 필요에 따라 얼마든지 다르게 설계할 수 있다.

본 발명에 의하면 인서트부재(29)와 볼하우징(31)의 결합부를 설계함에 있어서 도 8에서 'A'로 표현된 각도를 70 ~80°까지도 넓힐 수 있도록 설계할 수 있게 된다. 이에 의하면 도 9의 비교사진에 나타난 바와 같이 종래기술에 의한 분사헤드에 비하여 분사각도를 훨씬 더 넓힐 수가 있다. 분사각도가 넓다는 것은 작업속도를 높이고 유체를 대상물 표면에 고르게 살포할 수 있는 것을 의미한다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 노즐베이스 3 : 분사헤드
5,7 : 제1,2유로 9 : 분사헤드 안착부
11,15 : 제1,2결합관 19 : 메인안착홈
21 : 니플 23 : 기체분출공
25 : 액체분출공 28 : 홀더
29 : 인서트부재 31 : 볼하우징
33 : 유도홈 35 : (볼하우징의)몸체
37 : 인서트부재결합부 39 : 제2분사공
41 : 유도관

Claims

제1유로(5), 제2유로(7) 및 분사헤드 안착부(9)를 마련하기 위한 것으로서, 측방향에 마련된 제1결합관(11)에는 액체공급부(13)가 연결되고, 하방향에 마련된 제2결합관(15)에는 기체공급부(17)가 연결되는 노즐베이스(1); 및
상기 분사헤드 안착부(9)에 안착 고정되는 분사헤드(3)를 포함하되;
상기 분사헤드 안착부(9)는,
상기 노즐베이스(1)의 상부에 마련되는 것으로서, 반구 형태의 메인안착홈(19)과; 상기 메인안착홈(19)의 중앙에 기립 설치된 니플(21)과; 상기 메인안착홈(19)의 측벽에 마련되는 것으로서, 제2유로(7)와 연통되어 있는 복수 개의 기체분출공(23)과; 상기 니플(21)의 중심에 마련되는 것으로서, 제1유로(5)와 연결되어 있는 액체분출공(25);을 포함하며;
상기 분사헤드(3)는,
원뿔통 형태로 되어 있으며, 외면에는 원주방향을 따라서 상단에서 하단까지 연장되는 그루브(groove) 형태의 유도홈(33)이 복수 개 마련되어 있으며, 원뿔통의 중심축 상에 제1분사공(29b)이 타공되어 있는 인서트부재(29); 및
상기 메인안착홈(19)에 끼워져 구면접촉됨으로써 분사방향이 자유롭게 회전될 수 있으며, 전방에 분사구(35a)가 마련되어 있는 반구 형태의 몸체(35)와, 상기 몸체(35)의 후방 개구부를 통해 상기 인서트부재(29)가 끼워져 밀착되게 결합시킬 수 있는 인서트부재결합부(37)로 구성되는 볼하우징(31)을 포함함으로써;
상기 인서트부재(29)의 유도홈(33)과 상기 볼하우징(31)의 내측벽이 서로 합동하여 복수 개의 제2분사공(39)을 형성하며 분사방향의 자유로운 조정이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 기체-액체 혼합 분사노즐.
제1항에 있어서, 상기 유도홈(33)은 상기 인서트부재(29)의 원주방향을 따라 5 ~ 8개가 마련되며, 반원통 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 기체-액체 혼합 분사노즐.
제1항에 있어서, 상기 유도홈(33)은 나선형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 기체-액체 혼합 분사노즐.
제1항에 있어서, 상기 인서트부재(29)와 상기 볼하우징(31)은 이종(異種)소재로 되어 있으며;
압입으로 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 기체-액체 혼합 분사노즐.