KR102144561B1 - 필터 제트 디렉터 유닛 및 고압 노즐 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 특히 금속 제품의 디스케일링을 위한, 고압 노즐용 필터 제트 디렉터 유닛에 관한 것으로서, 상기 필터 제트 디렉터 유닛은 하우징을 구비하고, 상기 하우징은, 진입 필터, 노즐에의 연결을 위한 커넥터 단부, 진입 필터와 커넥터 단부 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함하고, 상기 유동 디렉터의 유동 안내 면들의 적어도 부분들이 적어도 부분적으로 상기 진입 필터의 영역 안에 위치한다.

Description

필터 제트 디렉터 유닛 및 고압 노즐 유닛{Filter jet-director unit and high-pressure nozzle unit}
본 발명은 특히 금속 제품의 디스케일링(descaling)을 위한, 하우징을 구비한 고압 노즐을 위한 필터 제트 디렉터 유닛에 관한 것으로서, 상기 하우징은 진입 필터, 노즐에의 연결을 위한 커넥터 단부, 상기 진입 필터와 커넥터 단부 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면(flow-guiding face)들을 구비한 제트 디렉터를 구비한다. 또한 본 발명은 본 발명에 따른 필터 제트 디렉터 유닛을 구비한 고압 노즐 유닛에 관한 것이기도 하다.
유럽 특허 공보 EP　1　992　415　B1 에는 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 고압 노즐이 개시되어 있는데, 상기 고압 노즐에 구비된 하우징은 진입 필터, 배출 개구를 구비한 노즐 마우스피스(nozzle mouthpiece), 상기 노즐 마우스피스 내의 배출 개구와 진입 필터 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함한다. 상기 진입 필터는 원통형 튜브 부재에 의해 형성되는데, 여기에는 튜브 부재의 중앙 종축과 평행하게 연장된 슬롯들이 제공된다. 상기 원통형 튜브 부재는 대략적으로 반구형인 필터 캡 - 여기에도 유사하게 슬롯들이 제공됨 - 에 의해 폐쇄된다. 상기 하우징을 통하여 유동 덕트의 중앙 종축에 대해 반경방향으로 배치된 복수의 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터는 상기 진입 필터의 하류에 배치된다. 그것의 반경방향 내향 단부에 있는 유동 안내 면들은 상호 연결되지 않고, 따라서 코어리스(coreless)(심지없는) 제트 디렉터를 형성한다.
US 2005/0156064　A1 에는 첫 번째 것과 상이한, 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 다른 고압 노즐이 개시되어 있다. 이 고압 노즐에 구비된 하우징은 진입 필터, 배출 개구를 구비한 노즐 마우스피스, 상기 노즐 마우스피스 내의 배출 개구와 진입 필터 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함한다. 상기 진입 필터는 일방향으로 폐쇄된 원통형 튜브로서 구성되는데, 여기에서 슬롯들은 원통형 튜브의 원주방향 벽과 원통형 튜브의 원판 형상의 말단부에 배치된다. 반경방향으로 연장된 복수의 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터는, 상기 진입 필터의 하류에 있도록 유동 덕트 안에 배치된다. 상기 유동 안내 면들이 연결되는 공기역학 요소(aerodynamic element)는 상기 유동 안내 면들의 반경방향 내향 에지에 배치되어 상기 유동 덕트와 동축을 이룬다. 그것의 상류측 단부 및 하류측 단부에 있는 공기역학 요소 각각은 원추형 팁(conical tip)을 구비한다. 상류측 단부에 배치된 원추형 팁은 진입 필터의 영역 안으로 연장된다. 유동 안내 면들은 진입 필터의 하류에 배치된 원추형 팁의 기저부에서 시작된다. 하류측 단부에 배치된 원추형 팁은, 상기 팁의 기저부가 유동 안내 면들의 하류측 단부에 배치된 것과 같은 방식으로 배치된다.
독일 실용신안 DE　91　09　175　U1 에는 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 다른 고압 노즐이 개시되어 있다. 여기에서도, 진입 필터, 배출 개구를 구비한 노즐 마우스피스, 상기 노즐 마우스피스 내의 배출 개구와 진입 필터 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함하는 하우징이 제공된다. 이 제트 디렉터는 진입 필터의 하류에 배치된다.
독일 실용신안 DE　297　06　863　U1 에는 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 다른 고압 노즐이 개시되어 있는바, 이 고압 노즐은 진입 필터와, 진입 필터의 하류측에 있도록 유동 덕트 안에 배치된 제트 디렉터를 구비한다.
일본 특허 JP　2011-115749 에는 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 다른 고압 노즐이 개시되어 있다.
첫 번째 독일 문헌과 상이한 DE　10　2009　019　255　A1 에는 스틸 제품들의 디스케일링을 위한 다른 고압 노즐이 개시되어 있다. 상기 노즐에 구비된 하우징은 진입 필터, 배출 개구를 구비한 노즐 마우스피스, 상기 노즐 마우스피스 내의 배출 개구와 진입 필터 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함한다. 이 제트 디렉터는 두 개의 부분으로 나뉘는데, 제1 부분과 제2 부분에 있는 유동 안내 면들은 원주방향으로 상호간에 오프셋(offset)된다. 상기 두 개의 부분들 사이에는, 유동 안내 면들이 제공되지 않은 고리형 공간이 제공된다.
독일 특허 공보 DE　10　2014　112　757　B4 에는 배출 개구 및 배출 챔버(exit chamber)를 구비한 노즐 마우스피스를 포함하는 플랫-제트 노즐(flat-jet nozzle)이 개시되어 있는데, 여기에서 제트 디렉터는 배출 챔버의 바로 상류에 배치된다. 제트 디렉터는 원판 형태로 구성되고, 중앙 통로 개구 및 중앙 통로 개구를 중심으로 별 형상의 형태로 배치되고 대략적으로 삼각형 또는 부채꼴 형상을 가진 통로 개구들을 구비한다. 제트 디렉터 원판의 두께는 1　mm 내지 4　mm 라고 한다.
본 발명은 진입 필터의 안정성 및 유동 저항의 측면에서 고압 노즐 유닛 및 필터 제트 디렉터 유닛을 향상시킴을 목적으로 한다.
상기 목적을 위하여, 본 발명에서는 청구항 1 의 특징들을 구비한 필터 제트 디렉터 유닛과 청구항 17 의 특징들을 구비한 고압 노즐 유닛을 제공한다. 본 발명의 추가적인 구성들은 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 특히 금속 제품의 디스케일링을 위한, 고압 노즐용 필터 제트 디렉터 유닛이 제공되는바, 상기 필터 제트 디렉터 유닛은 하우징을 구비하고, 상기 하우징은, 진입 필터, 노즐에의 연결을 위한 커넥터 단부, 진입 필터와 커넥터 단부 사이의 유동 덕트, 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터를 포함하고, 상기 유동 디렉터의 유동 안내 면들의 적어도 부분들이 상기 진입 필터의 영역 안에 위치한다.
상기 진입 필터의 영역에서 유동 안내 면들을 적어도 부분들로 구성함으로써 유동 덕트 내의 유동이 놀랍도록 안정화되고, 이로 인하여 필터 제트 디렉터 유닛이 구비된 고압 노즐의 충격이 향상되는바, 다시 말하면 상기 노즐의 작동 동안에 표면에 대한 충격시 더 큰 에너지를 갖는 스프레이 제트가 얻어진다. 상기 진입 필터의 영역에서 유동 안내 면들을 적어도 부분들로 구성하는 것이, 첫 번째로는 상기 진입 필터의 영역에서의 난류가 발생하지 못하거나 또는 보다 신속히 분산되도록 하고, 이로 인하여 유동 덕트 내의 전체적인 유동 저항이 감소하는 것으로 생각된다. 본 발명에 따른 고압 노즐은, 적어도 50　bar, 특히 수백 bar, 특히 800 bar 까지의 압력으로 액체를 살포하기 위하여 제공된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 진입 필터는 유동 덕트의 중앙 종축과 평행하게 되도록 배치된 복수의 진입 슬롯을 구비하고, 상기 진입 슬롯들은 복수의 웹에 의하여 서로 분리되며, 상기 웹들은 상기 하우징의 원주방향에서 볼 때에 서로의 옆에 배치되며, 상기 제트 디렉터의 유동 안내 면들의 적어도 일부분은 상기 하우징의 내부를 대면하는 상기 웹들의 내부측에 연결된다.
상기 웹들 그리고 이에 따른 진입 필터의 현저한 안정화가 달성될 수 있는바, 이는 상기 유동 안내 면들은 적어도 그 일부가 상기 웹들의 내부측에 연결됨으로써 달성될 수 있다. 상기 고압 노즐에 대한 공급 라인에서 압력 급등 또는 압력 충격이 발생할 수 있는데, 이것은 물 공급부를 개방함으로써 발생하는 것으로 생각된다. 이와 같은 공급 라인에서의 압력 충격은 진입 필터로 진행하고 진입 필터를 손상시킬 수 있는바, 예를 들면 상기 진입 필터의 슬롯들 사이의 웹들이 유동 덕트 안으로 밀리게 될 수 있다. 이와 같은 일이 발생하면, 진입 필터의 가용 단면이 감소하게 되고, 필터 및 제트 디렉터 유닛이 교체되어야 한다. 상기 유동 안내 면들과 상기 웹들의 내부측 간의 연결에 의하면 상기 웹들이, 압력 충격이 발생하더라도 더 이상 손상이 발생하지 않을 정도로 안정화될 수 있다. 또한 상기 웹들의 내부측들과 유동 안내 면들 사이의 연결로 인하여, 개별 진입 슬롯들을 통하는 유동의 분리가 보장된다. 상기 진입 필터의 진입 슬롯들의 하류측의 난류는 이와 같은 수단에 의하여 방지 또는 저감될 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 이로써 하우징을 통과하는 유동 덕트의 유동 저항이 감소된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 유동 안내 면들의 반경방향 내향 측은 적어도 부분적으로 제트 디렉터의 중앙 연결 요소에 연결되거나 또는 상호연결된다.
기계적인 관점에서 볼 때, 유동 안내 면들의 반경방향 내향 측부들 또는 에지들은 서로를 지지하거나 또는 상기 중앙 연결 요소에 지지될 수 있으며, 이로 인하여 진입 필터의 현저한 안정화가 얻어진다. 또한, 개별 유동 안내 면들 사이에 놓인 유동 덕트들은 서로 분리되는데, 이로 인하여 난류가 방지되고 그리고/또는 보다 신속히 분산되며, 유동 저항이 감소될 수 있다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 중앙 연결 요소는 상기 제트 디렉터의 길이의 일부분에 걸쳐서만 연장되고, 상기 유동 안내 면들의 반경방향 내향 측부들은 제트 디렉터의 하류측 단부에서 서로 접촉하지 않도록 구성된다. 이로써, 제트 디렉터의 길이에 걸쳐서 볼 때의 가용한 유동 단면이 확대될 수 있는데, 이것은 상기 가용 단면이 중앙 연결 요소의 단부 또는 말단부로 가면서 증가하기 때문이다. 그럼에도 불구하고 유동 안내 면들은 계속되며, 유동 방향에서 볼 때 예를 들어 제트 디렉터의 단부를 향하여 테이퍼질 수 있다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 중앙 연결 요소는 튜브형으로 되도록 구성되고 또한 제트 디렉터의 중앙의 부분적 유동 덕트를 형성하도록 구성된다.
상기 중앙 튜브에 의하면, 제트 디렉터 또는 제트 디렉터의 일부분을 통과하는 추가적인 별도의 유동 덕트가 제공될 수 있다. 이와 같은 수단으로써 유동 저항의 감소에 더 기여할 수 있게 된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 튜브의 가용 단면(available cross section)은 유동 방향으로 가면서 감소한다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 튜브의 내부 벽은 제트 디렉터의 하류측 단부에서 상기 하우징의 중앙 종축과 평행하게 연장된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 제트 디렉터의 유동 안내 면들은 상기 진입 필터의 길이 전체에 걸쳐 연장된다.
이와 같은 구성에 의하면, 진입 필터, 또는 진입 필터의 슬롯들 사이의 웹들 각각이 유동 안내 면들에 의하여 진입 필터의 길이 전체에 걸쳐 안정화될 수 있다. 또한, 상기 진입 필터의 길이 전체에 걸쳐서 상호 분리된 유동 덕트들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 진입 필터의 원통형 원주 벽에 있는 진입 슬롯 각각에 별도의 유동 덕트가 배정되고, 진입 필터의 상류측 단부에서 원통형 부분을 닫는 필터 캡에 있는 진입 필터들 모두에 공통의 유동 덕트가 배정된다. 이와 같은 수단들 덕분에, 진입 필터 내의 난류가 방지 또는 저감될 수 있으며, 유동 저항이 감소된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 진입 필터는 상기 하우징의 원통형 원주 벽 상에 배치된 복수의 진입 슬롯들을 구비하고, 상기 진입 슬롯들로부터 시작하여 제트 디렉터의 단부까지 연장되는 복수의 상호 분리된 진입 덕트들이 제트 디렉터에 제공된다.
이로써, 상이한 진입 슬롯들을 통하여 진입하는 물의 합침에 의해서 유발되는 난류가 완전히 방지될 수 있다. 상이한 진입 슬롯들을 통하여 진입하는 물은 제트 디렉터에 의하여 평행하게 되도록 정렬될 수 있으며, 따라서 개별의 물 유동들이 제트 디렉터의 하류측에서 상호 정렬된 방식으로 만나게 되어서 난류가 방지 또는 저감된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 두 개의 진입 슬롯들 마다, 또는 각각의 진입 슬롯에는 각각 하나의 분리된 외부의 부분적 유동 덕트가 배정된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 제트 디렉터의 하나의 중앙의 유동 덕트와, 상기 중앙의 유동 덕트를 둘러싸는 복수의 외부의 유동 덕트들이 제공된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 진입 필터의 필터 캡은 상기 중앙의 유동 덕트의 상류측 단부에 배치된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 필터 캡은 복수의 진입 슬롯을 구비하고, 상기 제트 디렉터의 유동 안내 면들의 적어도 일부분은 진입 슬롯들 사이에 배치된 웹들로부터 시작된다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 진입 필터가 필터 캡의 영역 안에서 유동 안내 면들에 의하여 안정화될 수 있다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 유동 안내 면들은 상기 웹들의 내부 측부들에 연결된다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 유동 안내 면들의 면(face)은 유동 방향에서 볼 때에 감소하고, 유동 안내 면들은 상기 제트 디렉터의 하류측 단부에 있는 공통의 팁(tip)에서 끝난다.
공통의 팁은, 수렴하는 유동 안내 면들에 의해 형성되는 유선형 요소를 형성할 수 있다. 유동 방향에서 유동 안내 면들의 면들의 감소로 인하여, 제트 디렉터의 길이에 걸쳐 볼 때의 유동 저항이 감소될 수 있으며, 이것은 제트 디렉터의 지향 작용(directing effect) 관점에서의 어떠한 절충(trade-off)없이 얻어진다.
본 발명의 추가적 특징으로서, 상기 유동 안내 면들에 의해 형성되는 제트 디렉터 및 필터 캡은 일체로 되도록 구성된다.
예를 들어, 상기 필터 캡과 제트 디렉터는 금속 분말 사출 성형 및 후속의 신터링에 의하여 금속 몸체를 생산함으로써 일체적으로 제작될 수 있다. 높은 강도의 일체적 부품을 제작하기 위해서는, 예를 들어 복수의 개별 부품들이 공동으로 신터링될 수도 있다. 크기 및/또는 제공되는 재료에 따라서, 다이캐스팅에 의해서 개별 부품들을 제작하는 것도 가능하다. 또한, 기계가공에 의한 감축적 제작(subtractive production)도 가능하다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들은 첨부 도면들과 함께 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 하기의 설명 및 청구범위로부터 명확하게 이해될 것이다. 여기에서 도시 및 설명된 다양한 실시예들의 개별 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 임의적인 방식으로 조합될 수 있다.
도 1 에는 본 발명에 따른 고압 노즐 유닛의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 1 의 고압 노즐 유닛의 필터 제트 디렉터 유닛의 측면도가 도시되어 있다.
도 3 에는 도 2 의 필터 제트 디렉터 유닛을, 고찰되는 유동 방향에 대해 반대로 되게, 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 4 에는 도 2 의 필터 제트 디렉터 유닛을 아래로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 5 에는 도 2 의 필터 제트 디렉터 유닛을 또 다른 각도에서 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 6 에는 도 5 의 C-C 평면에서 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 7 에는 도 2 의 필터 제트 디렉터 유닛이 종방향으로 잘려진 측면도가 도시되어 있다.
도 8 에는 도 7 의 종방향으로 잘려진 필터 제트 디렉터 유닛을, 고찰되는 유동 방향에 대해 반대로 되게, 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 9 에는 도 7 의 종방향으로 잘려진 필터 제트 디렉터 유닛을 위로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 10 에는 도 7 의 종방향으로 잘려진 필터 제트 디렉터 유닛을 또 다른 각도에서 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 11 에는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 필터 제트 디렉터 유닛을 아래로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 12 에는 도 11 의 필터 제트 디렉터 유닛을 다른 각도에서 본 모습이 도시되어 있다.
도 13 에는 도 11 의 필터 제트 디렉터 유닛을, 필터 제트 디렉터 유닛을 통하는 고찰되는 유동 방향에 대해 반대로 되게, 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 14 에는 도 11 의 필터 제트 디렉터 유닛의 측면도가 도시되어 있다.
도 15 에는 도 11 의 필터 제트 디렉터 유닛을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 16 에는 도 14 의 평면 A-A에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 17 에는 도 11 내지 도 16 의 필터 제트 디렉터 유닛의 일부분을 위로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 18 에는 도 17 의 필터 제트 디렉터 유닛의 일부분을 위로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 19 에는 도 17 의 필터 제트 디렉터 유닛의 일부분을 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 20 에는 도 17 의 필터 제트 디렉터 유닛의 일부분을 옆에서 본 모습이 도시되어 있다.
도 21 에는 도 17 의 필터 제트 디렉터 유닛의 일부분을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 22 에는 도 20 의 평면 A-A에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 23 에는 도 11 의 필터 제트 디렉터 유닛을 위한 필터 캡을 아래로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 24 에는 도 23 의 필터 캡을 위로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 25 에는 도 23 의 캡을 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 26 에는 도 23 의 캡을 옆에서 본 모습이 도시되어 있다.
도 27 에는 도 23 의 필터 캡을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 28 에는 본 발명에 따른 추가적인 고압 노즐 유닛의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 29 에는 도 28 의 고압 노즐 유닛을 위한 필터 제트 디렉터 유닛을 아래로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 30 에는 도 29 의 필터 제트 디렉터 유닛을 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 31 에는 도 29 의 필터 제트 디렉터 유닛을 옆에서 본 모습이 도시되어 있다.
도 32 에는 도 29 의 필터 제트 디렉터 유닛을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 33 에는 도 31 의 평면 B-B에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 34 에는 도 29 의 필터 제트 디렉터 유닛의 필터 캡을 아래로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 35 에는 도 34 의 필터 캡을 위로부터 비스듬하게 본 모습이 도시되어 있다.
도 36 에는 도 34 의 필터 캡을 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 37 에는 도 34 의 필터 캡을 옆에서 본 모습이 도시되어 있다.
도 38 에는 도 34 의 필터 캡을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 39 에는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 필터 제트 디렉터 유닛의 측면도가 도시되어 있다.
도 40 에는 도 39 의 필터 제트 디렉터 유닛을, 작동 중에 고찰되는 유동 방향에 대해 반대로 되게, 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 41 에는 도 39 의 필터 제트 디렉터 유닛을 위로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 42 에는 도 39 의 평면 A-A 에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 43 에는 도 42 의 평면 B-B 에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 44 에는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 필터 제트 디렉터 유닛의 모습이 도시되어 있다.
도 45 에는 도 44 의 평면 A-A 에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다.
도 1 에는 본 발명에 따른 고압 노즐 유닛(4)의 개략적인 단면이 도시되어 있다. 고압 노즐 유닛(4)은 용착 니플(weld-on nipple; 12) 안에 장착되는데, 용착 니플(12)은 물을 전달하는 파이프라인(미도시)의 개구 안에 삽입되어 용접되도록 제공되는 것이다. 고압 노즐 유닛(4)은 필터 제트 디렉터 유닛(10) 및 노즐(6)을 구비한다. 노즐(6)은 노즐 하우징(8), 연결 슬리브(connection sleeve; 24), 마우스피스(20), 및 배출 개구(22)를 구비한다. 필터 제트 디렉터 유닛(10)의 하우징(14)은 영역(1)에서 연결 슬리브(24)에 연결되고, 연결 슬리브(24)는 영역(2)에서 마우스피스(20)에 연결된다. 하우징(14)은, 유니온 너트(16)가 용착 니플(12)에 체결되는 바와 같이, 노즐 하우징(8) 안에 나사 체결된다.
하우징(14)은 진입 필터(18) 및 커넥터 단부(19)를 구비하고, 커넥터 단부(19)는 연결 슬리브(24)에 맞닿으며 선택에 따라서 연결 슬리브(24)에 연결된다. 유동 덕트(26)는 진입 필터(18)와 커넥터 단부(19) 사이에서, 그리고 계속하여 배출 개구(22)까지 연장된다. 복수의 유동 안내 면(30)들을 구비한 제트 디렉터(28)는 유동 덕트 안에 배치된다. 상기 제트 디렉터(28)의 유동 안내 면(30)들은 도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 진입 필터(18)의 길이 전체와 그 길이를 약간 넘어서까지 연장된다. 여기에서 진입 필터(18)의 길이는 물이 유동 덕트(26)에 진입함을 허용하는 슬롯(32)들의 하류측 단부에 의해 정해진다. 고압 노즐 유닛(4)은, 대략 50　bar 내지 800　bar 사이의 압력으로 물을 부딪치게 함으로써, 금속 제품들을 디스케일링하기 위해 제공되는 것이다.
도 2 에는 도 1 의 고압 노즐 유닛(4)의 필터 제트 디렉터 유닛(10)의 측면도가 도시되어 있다. 필터 제트 디렉터 유닛(10)은 원통형 튜브 부분(52)과, 상기 원통형 튜브 부분에 부착되고 대략적으로 반구형인 필터 캡(54)을 구비한다. 필터 제트 디렉터 유닛(10)은 상기 원통형 부분에서 진입 필터(18)의 중앙 종축(58)과 평행하게 연장되는 복수의 진입 슬롯(56)들을 구비한다. 또한, 상기 진입 슬롯(56)들은 중앙 종축(58)에 대해 반경방향으로, 어느 정도 필터 캡(54) 안으로 연장되도록 구성된다. 대안적으로는, 진입 슬롯(56)들이 필터 캡(54)의 앞에서 끝날 수 있다. 유사하게, 필터 캡(54)은 진입 슬롯(60)들을 구비하며, 진입 슬롯(60)들은 필터 캡(54)을 통하는 중앙 종축(58)의 관통 지점을 향하여 반경방향으로 연장된다.
도 3 에는 작동 동안에 관찰되는 유동 방향에 대해 반대로 되게 아래로부터, 즉 도 2 의 좌측으로부터 본 필터 제트 디렉터 유닛(10)의 모습이 도시되어 있다. 여기에는 필터 캡의 진입 슬롯(60)들과 총 6개의 유동 안내 면(50)들이 도시되어 있다. 유동 안내 면(50)들은 진입 슬롯(56)들 사이에 놓인 웹(web; 62)들의 내부측에 연결된다(도 2 참조). 유동 안내 면(50)들은 이들의 반경방향 내향 에지들에 의해 상호연결된다. 따라서 유동 안내 면(50)들 6개 모두가 중앙 종축(58)의 영역에서 수렴하고 여기에서 상호연결된다.
도 4 에는 도 2 의 필터 제트 디렉터 유닛(10)을 비스듬하게 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다. 제트 디렉터의 유동 안내 면(50)들이 여기에 잘 도시되어 있는데, 유동 안내 면(50)들은 필터 제트 디렉터 유닛(10) 내부에 위치한다.
도 5 에는 필터 제트 디렉터 유닛(10)을 비스듬하게 아래로부터 본 다른 모습이 도시되어 있고, 도 6 에는 도 5 의 C-C 평면에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다. 도 6 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유동 안내 면(50)들은 웹(62)들의 내부측에 연결된다. 도 6 의 실시예의 경우, 유동 안내 면들은 웹(62)들과 일체를 이루도록 구성된다. 본 발명의 범위 내에서 복수의 부분들로 된 실시예도 가능하고, 유동 안내 면들을 구비한 제트 디렉터들은 필터 안에 예를 들어 가압 끼움(press-fit)될 수 있다. 유동 안내 면(50)들은 이들의 반경방향 내측에서 상호연결된다. 이때문에, 도 8 에 도시된 바와 같이, 웹(62)들이 유동 안내 면(50)들에 의해 안정화된다. 특히, 공급되는 물 안에서 발생하는 압력 충격의 경우에 웹(62)들의 충돌이 더 이상 발생하지 않을 것으로 생각된다. 따라서, 웹(62)들에 반경방향 내향으로 작용하는 그러한 힘들이 흡수되고, 유동 안내 면(50)들에 의하여 분산된다.
또한, 하나의 부분적 유동 덕트 각각은 두 개의 유동 안내 면(50)들 사이에 형성되고, 단면에서 볼 때 원호 같고 또한 대략적으로 삼각형이며, 유동 디렉터의 단부까지 그리고 하류측의 유동 안내 면(50)들의 단부까지 연속적으로 연장된다. 이와 같이 단면에서 대략적으로 삼각형을 이루는 부분적 유동 덕트들 각각에는 하나의 진입 슬롯(56)과 하나의 진입 슬롯(60)이 배정된다. 진입 슬롯(56)들의 갯수와 진입 슬롯(60)들의 갯수는 다를 수 있다. 예를 들어 각각의 부분적 유동 덕트에 하나의 진입 슬롯(56)이 배정되고, 각각의 제2 부분적 유동 덕트에 하나 더 많은 진입 슬롯(60)이 추가적으로 배정될 수 있다. 배정된 부분적 유동 덕트 내에서 개별의 진입 슬롯(56)들 및 진입 슬롯(60)들을 통해 진입하는 물은 결과적으로 두 개의 이웃한 유동 안내 면(50)들 사이에서 정렬되어 중앙 종축과 평행하게 되며, 이미 정렬된 상태로 제트 디렉터를 이탈하게 된다. 이로 인하여, 진입 슬롯(56)들 및 진입 슬롯(60)들을 통하는 개별의 물 유동이 정렬된 상태에서 한 번만 서로 만나게 된다. 이로 인하여, 진입 필터(18)의 유동 저항이 종래의 진입 필터에 비하여 현저하게 감소될 수 있다. 그 결과, 종래의 고압 노즐의 경우에 비하여 필터 제트 디렉터 유닛(10)을 구비한 도 1 의 고압 노즐 유닛(4)을 이용할 경우에, 스프레이 제트의 높은 충격이 얻어진다.
도 7 내지 도 10 에는 도 2 이 필터 제트 디렉터 유닛(10)의 다양한 모습들이 도시되어 있는데, 도 7 내지 도 10 에는 필터 제트 디렉터 유닛(10)이 절단되어 절반 만이 보여지고 있다.
도 9 에 도시된 실시예의 경우, 단면이 두 개의 유동 안내 면(50)들 사이에서 대략적으로 삼각형을 이루는 부분적 유동 덕트들 각각에는 진입 필터(18)의 원통형 부분에서 진입 슬롯(56)들 중 하나가 배정되고, 또한 진입 필터(18)의 필터 캡의 돔 형상 영역에서 진입 슬롯(60)들 중 하나가 배정된다.
도 11 에는 본 발명에 따른 추가적인 고압 노즐 유닛을 위한 필터 제트 디렉터 유닛(68)이 도시되어 있다. 필터 제트 디렉터 유닛(68)은 원통형 부분(70)과, 상기 원통형 부분(70)에 부착되고 대략적으로 반구형인 필터 캡(72)을 구비한다. 필터 제트 디렉터 유닛(68)의 중앙 종축과 평행하게 연장되는 복수의 진입 슬롯(74)들은 원주에 걸쳐서 분포하도록 원통형 부분(70)에 배치된다. 진입 슬롯(74)들과 정렬되도록 배치되고 필터 캡(72)을 통하는 중앙 종축의 관통 지점을 향하여 수렴하는 복수의 진입 슬롯(76)들도 필터 캡(72)에서 원주에 걸쳐서 분포하도록 배치된다. 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에서 필터 캡(72)에 있는 진입 슬롯(76)들과 진입 슬롯(74)들의 상호 정렬된 배치는 필수적이지 않다. 원통형 튜브 부분(70)에 있는 진입 슬롯(74)들의 갯수는 필터 캡(72)에 있는 진입 슬롯(76)들의 갯수와 상이할 수 있는바, 예를 들어 필터 캡(72)에 9개의 진입 슬롯(76)이 제공되고 원통형 튜브 부분(70)에 12 내지 14개의 진입 슬롯(74)이 제공될 수 있다.
제트 디렉터(78)는 상기 필터 제트 디렉터 유닛(68)의 원통형 부분(70) 내에 배치된다. 제트 디렉터(78)는, 중앙 종축과 동심을 이루도록 배치되고 중앙의 부분적 유동 덕트를 형성하는 중앙 안내 튜브(80)를 구비한다. 중앙 안내 튜브(80)의 외부측에 복수의 유동 안내 면(82)들이 연결된다.두 개의 유동 안내 면(82)들 사이에는 각각 개별적인 외부의 부분적 유동 덕트(83)가 형성된다. 유동 안내 면(82)들 각각은 웹(62)의 내부측에 연결되고, 각각의 경우에 하나의 웹(62)은 두 개의 진입 슬롯(74)들 사이에 배치된다. 따라서 각 진입 슬롯(74)은 두 개의 유동 안내 면(82)들 사이에 있는 분리된 하나의 부분적 유동 덕트에 배정된다.
유동 안내 면(82)들 및 진입 슬롯(74)들의 구성은 도 16 의 단면 모습으로부터 용이하게 이해될 수 있다. 진입 슬롯(74)을 통해 진입하는 물은 두 개의 유동 안내 면(82)들 사이의 부분적 유동 덕트에서 개별적으로 안내되고, 필터 캡(72)을 통하여 진입하고 중앙 안내 튜브(80) 안으로 들어온 물 또는 다른 진입 슬롯(74)을 통하는 물은 먼저 진입 필터(68) 내에서 제트 디렉터의 하류측 단부에서 혼합된다.
도시된 실시예에서는 진입 필터(68)의 원통형 부분(70)에 있는 12개의 진입 슬롯(74)들과, 총 12개의 반경방향으로 배치된 유동 안내 면(82)들이 제공된다. 12개의 진입 슬롯(76)들도 유사하게 필터 캡(72)에 제공된다.
앞서 설명된 바와 같이, 물은 필터 캡(72)에 있는 진입 슬롯(76)들을 통해서 필터 캡(72)의 내부로 진입하고, 중앙 안내 튜브(80) 안으로 진행한다. 중앙 안내 튜브(80)는 원통형 부분(70)의 상류측 단부에서 시작되어 원통형 부분(70)의 하류측 단부까지 연장된다. 중앙 안내 튜브(80)의 벽은 상기 원통형 부분의 내부 벽에서, 원통형 부분(70)의 상류측 단부에서 시작된다. 중앙 안내 튜브(80)의 가용한 단면은 유동 방향을 따라 볼 때 감소한다. 이와 같은 테이퍼링(tapering)은 점진적이고, 도 16 의 단면도에 도시된 중앙 안내 튜브(80)의 벽은 중앙 종축을 향하여 만곡하게 되어 있다. 그러나, 원통형 부분(70)의 하류측 단부에서의 중앙 안내 튜브(80)의 벽은 중앙 종축에 대해 평행하도록 정렬된다. 본 발명에서, 중앙 안내 튜브(80)는 테이퍼진 부분으로 끝을 맺을 수도 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 필터 캡(72)을 통해 진입한 물은 유동 안내 면(82)들의 하류에서 그리고 중앙 안내 튜브(80)의 하류에서만, 원통형 부분(70)에 있는 진입 슬롯(74)들을 통하여 진입한 물과 혼합된다.
도 16 (그리고 도 13)에서 알 수 있는 바와 같이, 유동 안내 면(82)들은 웹(62)들의 내부측에 연결되고, 이로 인하여 웹(62)들이 안정화된다. 압력 충격이 있는 경우라도 웹(62)들이 변형되거나 또는 심지어 영구적으로 소성변형될 것으로 예상되지 않는다. 필터 캡(72)은 만곡한 형상 덕분에 웹(62)들보다 더 안정적이어서, 압력 충격이 있는 경우에 이 영역에서 통상적으로 필터 캡(72)의 변형이 예상되지 않는다.
도 17 내지 도 21 에는 도 11 내지 도 16 의 진입 필터(68)의 원통형 부분(70)의 다양한 모습들이 도시되어 있다. 예를 들어, 진입 슬롯(74)들과 관련된 유동 안내 면(82)들의 구성과 중앙 안내 튜브(80)의 구성이 이 도면들에 명확히 도시되어 있다.
진입 필터(68)의 제작을 위하여, 원통형 부분(70)은 필터 캡(72)과 조립된 다음에 예를 들어 신터링(sintering)에 의해 결합된다.
도 11 내지 도 15 의 진입 필터(68)의 필터 캡(72)은 도 23 내지 도 27 에 다양한 관찰 각도로 도시되어 있다.
도 28 에는 본 발명에 따른, 그리고 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 고압 노즐 유닛(84)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 고압 노즐 유닛(84)은 용착 니플(12) 안에 장착되고, 노즐(6) 및 필터 제트 디렉터 유닛(88)을 구비한다. 도 28 의 고압 노즐 유닛(84)은, 필터 제트 디렉터 유닛(88)의 구조에 관하여만 도 1 의 고압 노즐 유닛(4)과 상이한데, 이에 대해서는 도 29 내지 도 38 을 참조하여 설명하기로 한다.
도 29 내지 도 32 에는 도 28 의 고압 노즐 유닛(84)의 필터 제트 디렉터 유닛(88)이 도시되어 있다. 필터 제트 디렉터 유닛(88)은 도 17 내지 도 21 의 실시예와 비교할 때 변형이 없는 원통형 부분(70)을 구비하므로, 이에 대해서는 재차 설명하지 않는다. 원통형 부분(70)은 필터 캡(90)과 조립되고, 필터 캡(90)에도 제트 디렉터 및 유동 안내 면(92)들이 제공된다.
도 33 의 단면 모습에서 알 수 있는 바와 같이, 필터 캡(90)은 복수의 유동 안내 면(92)들을 구비하고, 유동 안내 면(92)들은 중앙 종축에 대해 반경방향인 평면들에 배치된다. 유동 안내 면(92)들은 필터 캡(90)의 웹(94)들의 내측에 연결되고, 웹(94)들 각각은 필터 캡(90)의 두 개의 진입 슬롯(96)들 사이에 배치된다. 진입 슬롯(96)들은 도 11 내지 도 15 와 도 23 내지 도 27 에 도시된 필터 캡(72)의 진입 슬롯(76)들과 마찬가지로 배치된다. 도 29 내지 도 32 의 필터 캡(90)은, 유동 안내 면(92)들이 제공된다는 점에서만 필터 캡(72)과 상이하다. 도 32 로부터 알 수 있는 바와 같이 필터 캡(90)에는 총 12 개의 진입 슬롯(96)이 제공되고, 도 31 로부터 알 수 있는 바와 같이, 중앙 종축에 대해 반경방향인 평면들에 배치되어 있는 12개의 유동 안내 면(92)들도 유사하게 제공된다. 이로 인하여, 진입 슬롯(96)들 각각에는 두 개의 이웃한 유동 안내 면(92)들 사이에서 연장되는 분리된 부분적 유동 덕트가 배정된다. 부분적 유동 덕트들 각각은 삼각형의 단면을 갖는다. 앞서 설명된 바와 같이, 진입 슬롯(96)들의 갯수는 원통형 부분(70)에 있는 진입 슬롯들의 갯수와 같을 필요가 없으며, 이와 다를 수 있다.
유동 안내 면(92)들은 이들의 반경방향 내향 에지들에 의해서 상호연결된다. 이로 인하여, 한편으로는 매우 안정적인 구조가 얻어지고, 다른 한편으로는 유동 안내 면(92)들 사이에 형성되는 부분적 유동 덕트들도 서로로부터 명확히 분리된다.
유동 안내 면(92)들은 유동 방향에서 볼 때, 즉 도 33 에서 상부로부터 하부로 볼 때에 감소하는 면들을 갖는다.여기에서 유동 안내 면(92)들의 형상은, 필터 캡(90)이 원통형 부분(70)의 중앙 안내 튜브(80) 안으로 플러그-끼움(plug-fit)될 수 있도록 선택된다. 지점(X)까지, 즉 중앙 안내 튜브(80)의 대략 1/3의 길이에 걸쳐서, 유동 안내 면(92)들은 반경방향 외향 에지들에 의해서 중앙 안내 튜브(80)의 내부 벽에 지탱된다. 본 발명에 따르면, 지점(X)는 중앙 안내 튜브(80)의 길이의 최대 80% 에 위치한다. 그 이후, 유동 안내 면(92)들은 강하게 테이퍼져서, 유동 안내 면(92)들의 반경방향 외향 에지들이 중앙 안내 튜브(80)의 벽에 대해 간격을 가지게 된다. 이 간격은 유동 안내 면(92)들의 단부까지 점진적으로 증가한다. 그 결과, 두 개의 유동 안내 면(92)들 각각 사이에서의 부분적 유동 덕트들 각각으로부터의 물의 혼합도 점진적인 방식으로만 이루어진다.
유동 안내 면(92)들은, 필터 캡(90)에 있는 진입 슬롯(96)들을 통해 진입하는 물이 진입 필터(88)의 중앙 종축과 평행하게 되게끔 정렬됨을 보장한다. 필터 제트 디렉터 유닛(88)의 단부와 일치하는 중앙 안내 튜브(80)의 단부에서, 중앙 안내 튜브(80) 안에 있는 물은 중앙 안내 튜브(80)로 인하여 중앙 종축과 실질적으로 평행하게 정렬된다. 앞서 설명된 바와 같이, 이로써 그 물이 유동 안내 면(82)들 사이의 부분적 유동 덕트들 안에 있는 물과 만나고, 유동 안내 면(82)들 사이의 부분적 유동 덕트들 안에 있는 물은 유사하게 중앙 종축과 평행하게 되도록 정렬된다. 그 덕분에, 유동들의 혼합시에 발생할 수 있는 난류가 방지 또는 저감되며, 종래의 진입 필터 및 제트 디렉터에 의하여 얻어질 수 있는 것보다 더 낮은 전체적인 저항이 필터 제트 디렉터 유닛(88)에 의하여 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 고압 노즐 유닛(84)로부터 배출되는 스프레이 제트의 충격은 종래의 고압 노즐에 의한 것보다 더 크게 된다.
앞서 설명된 바와 같이, 유동 안내 면(92)들은 공통의 팁(98)에서 연장이 종료된다. 팁(98)의 단부는 중앙 안내 튜브(80)의 단부 앞에 위치한다. 본 발명에서 팁(98)은 둥근 형태를 가질 수 있고, 그리고/또는 길이방향에서 중앙 안내 튜브(80)의 단부의 뒤에, 또는 그과 같은 높이에, 또는 그 앞에 위치할 수 있다.
도 34 내지 도 38 에는 도 30 내지 도 34 의 진입 필터(88)의 필터 캡(90)이 원통형 부분(70) 없이 도시되어 있다. 다양한 도면들에서 유동 안내 면(92)들의 구조가 용이하게 파악될 수 있다. 또한, 필터 캡(90)에 있는 각각의 진입 슬롯(96)이 두 개의 유동 안내 면(92)들 사이에 하나의 분리된 부분적 유동 덕트에 배정된다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서, 하나의 부분적 유동 덕트에 복수의 진입 슬롯(96)들이 배정될 수도 있다.
원통형 부분(70)과 필터 캡(72, 90)은 각각 금속 분말 사출 성형(metal-powder injection moulding)에 의하여 별도로 제작된다. 공지된 바와 같은 방식으로, 먼저 금속 분말이 열가소성 플라스틱 재료 결속제와 혼합된다. 예를 들어 경질 금속 분말(hard-metal powder)도 금속 분말로서 사용될 수 있다. 이로써 얻어진 혼합물은 피드스톡(feedstock)이라고 불리기도 한다. 두 번째 단계에서 얻어진 혼합물은 사출 성형에 의하여 형상화되고, 특히 중앙 안내 튜브(80)와 필터 캡(72, 90)이 별도로 제작된다. 상기 혼합물은 열가소성 플라스틱 재료 결속제 덕분에 플라스틱 재료와 유사한 성질을 가지고 또한 사출 성형에 적합하기 때문에, 실질적으로 종래의 사출 성형 기계가 사용될 수 있다. 사출 성형 이후에 얻어지는 전구체(precursor)는 녹색 몸체(green body) 또는 녹색 부품(green component)이라고 일컬어지기도 한다.
후속 단계는 결속제 제거(debinding)라고 일컬어지는데, 상기 열가소성 플라스틱 재료 결속제가 본 단계의 과정에서 적합한 공정에 의하여 전구체로부터 제거된다. 이 공정들은 예를 들어 열적 또는 화학적 공정일 수 있다. 결속제 제거 이후에는, 상대적으로 다공성 구조를 갖는 전구체가 얻어지는데, 여기에서는 개별 금속 분말 입자들 사이에, 원래 열가소성 플라스틱 재료 결속제에 의하여 채워졌었던 중간 공간들이 존재한다. 결속제 제거 이후의 전구체는 갈색 몸체(brown body) 또는 갈색 부품(brown component)이라고도 일컬어진다.
개별 부품들은 결속제 제거 이후에 조립될 수 있다. 본 경우에 있어서는 원통형 부분(70)과 필터 캡(72) 또는 필터 캡(90)이 조립된다.
상기 전구체들은 조립 상태에서 신터링된다. 신터링은 열처리 공정에 의하여 수행된다. 신터링 이후에 생성되는 최종 제품의 재료 성질은 중실 재료(solid material)의 성질에 상응한다. 조립된 개별 부품들, 특히 필터 캡(72) 또는 필터 캡(90)과 원통형 부분(70)은 신터링 단계에 의하여 영구적으로 상호연결될 수 있으며, 여기에서 개별 부품들 사이의 어떤 잠재적인 접합부가 제거된다.
대안적으로, 필터 캡(72), 필터 캡(90), 및 원통형 부분(70)은 개별적으로 제작 및 신터링될 수도 있다. 이 부품들을 연결함은, 예를 들어 특히 레이저 용접과 같은 용접, 또는 솔더링(soldering)/브레이징(brazing)에 의하여 수행될 수 있다.
필요하다면, 상호연결된 개별 부품들이 사후 기계가공되거나, 예를 들어 드로우 폴리쉬(draw polish) 등에 의하여 표면 처리될 수 있는데, 이로써 유동 저항이 더 감소된다.
금속 분말 사출 성형에 의하여 제작된 진입 필터는 공기역학적이 형태로 되도록 그리고 동시에 높은 강도를 갖도록 설계될 수 있다. 진입 필터의 영역에 있는 유동 안내 면들과 상기 유동 안내 면들에 의한 진입 슬롯들 사이의 웹들의 지지 구조는, 종래의 진입 필터에 비하여 증가된 강도에 특히 기여한다. 이와 동시에, 진입 필터에 진입하는 물이 상기 유동 안내 면들에 의하여 조기에 정렬됨으로써 유동 저항이 낮게 될 수 있는데, 이것은 제트 디렉터의 유동 안내 면들이 진입 필터의 영역 안으로 연장되기 때문이다. 결과적으로 이것은 진입 필터를 구비한 본 발명에 따른 고압 노즐의 충격 향상으로 이어진다.
대안적으로는, 본 발명에 따른 필터 제트 디렉터 유닛이 예를 들어 다이 캐스팅 또는 선택적 레이저 용융에 의하여 제작될 수 있다.
도 39 에 도시된 필터 제트 디렉터 유닛(38)은 도 1 의 고압 노즐 유닛(4)의 경우에 있어서의 필터 제트 디렉터 유닛(18) 대신에 사용될 수 있다. 필터 제트 디렉터 유닛(38)은 원통형 튜브 부분(40)과 대략적으로 돔 형상을 가진 필터 캡(42)을 구비한다. 노즐에 대한 연결을 위한 커넥터 단부는 도 39 에 도시된 원통형 튜브 부분(40)의 하측 단부에 위치한다. 필터 캡(42)에는 필터 캡(42)의 길이의 거의 전체에 걸쳐 연장된 복수의 진입 슬롯(44)들이 제공되고, 진입 슬롯(44)들은 중앙 튜브(46) 상의 필터 캡의 끝에서 종료된다. 결과적으로 진입 슬롯(44)들은 중앙 튜브(46)의 벽으로부터 원통형 튜브 부분(40)의 원통형 벽까지 연장된다. 상기 진입 슬롯(44)들은 웹(48)들에 의하여 상호 분리된다. 유동 안내 면(34)들은 웹(48)들의 내부측으로부터 중앙 튜브(46)의 외부벽까지 연장된다. 유동 안내 면(34)들은 웹(48)들의 내부측에 연결된다 (도 42 참조). 중앙 튜브(46)는 진입 슬롯(44)들의 하류측 단부 바로 앞까지 연장되고, 따라서 필터 제트 디렉터 유닛(38)의 원통형 튜브 부분(40)이 시작되는 곳의 앞에서 종료된다. 이와 대조적으로, 유동 안내 면(34)들은 필터 제트 디렉터 유닛(38)의 원통형 튜브 부분(40) 안으로 연장되는데, 유동 안내 면(34)들의 면(face)은 유동 방향, 즉 도 39 및 도 42 에서 상부로부터 하부로 향하는 방향에서 점진적으로 감소한다. 유동 안내 면(34)들은 원통형 튜브 부분(40)의 단부 앞에서 종료된다. 유동 안내 면(34)들의 테이퍼링과 이로부터 귀결되는 유동 방향에서의 면의 감소는, 중앙 튜브(46)의 하류 부분에서의 유동 안내 면(34)들의 반경방향 내향 에지의 휘어지게 만곡한 윤곽에 의하여 얻어진다. 이로 인하여, 유동 안내 면(34)들의 반경방향 내향 에지들이 지속적으로 분기하도록 연장되어서 최종적으로 원통형 튜브 부분(40)의 내부 벽 안으로 개방된다. 중앙 튜브(46)는 부분적 유동 덕트를 형성하고, 각 경우에 있어서 진입 필터(38)의 하나의 추가적인 부분적 유동 덕트가 두 개의 유동 안내 면(34)들 각각 사이에 구성된다.
도 40 에는 도 39 의 필터 제트 디렉터 유닛(38)을 위로부터 본 모습이 도시되어 있고, 도 40 에는 아래로부터 본 모습이 도시되어 있다.
도 42 에는 도 39 의 평면 A-A 에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다. 웹(48)들의 내부측으로부터 각각 시작되는 유동 안내 면(34)들이 여기에 도시되어 있다. 진입 슬롯(44)들 각각은 두 개의 웹(48)들 사이에 배치된다. 또한, 유동 안내 면(34)들은 중앙 튜브(46)까지 연장되고, 상기 유동 안내 면(34)들의 반경방향 내향 에지들에 의해서 중앙 튜브(46)의 외부 벽에 연결된다.
도 43 에는 도 42 의 평면 B-B 에서 취한 단면 모습이 도시되어 있다. 웹(48)들의 내부측에서 유동 안내 면(34)들은 웹(48)들의 폭 전체를 점유하고, 상기 유동 안내 면(34)들의 폭은 중앙 튜브(46)를 향하는 방향으로 감소한다. 진입 필터(38)의 중앙 종축을 직접 둘러싸는 영역에 물이 진입할 수 있게 허용하는 부분적 유동 덕트는 중앙 튜브(46) 내에 유사하게 구성된다.
도 44 에는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 필터 제트 디렉터 유닛(98)이 도시되어 있다. 필터 제트 디렉터 유닛(98)은 별도의 부품으로서 제작된 총 3개의 부분들(100, 102, 104)을 구비하며, 이들은 예를 들어 합동 신터링, 솔더링/브레이징, 기타 용접에 의하여 상호여결된다. 상기 부분들(portions; 100, 102, 104) 각각은 진입 필터의 일부분(part)들과 제트 디렉터의 일부분들을 구비한다. 상류측 단부에 배치된 제1 부분(100)은 편평한 단부 면과 반경방향으로 배치된 복수의 진입 슬롯(106a)들을 가진 원통형 형상을 갖는다. 진입 슬롯(106a)들은 중앙 종축(126)과 평행하도록 원통형 원주 벽을 따라서 연장되고, 또한 제1 부분(100)의 편평한 단부 면 안으로 연장된다. 상기 진입 슬롯(106a)들 사이 각각에는 웹(108a)이 배치된다. 웹(108a)들의 위치 및 구조는 도 44 의 A-A 평면에서 취한 단면 모습이 도시된 도 45 에서 잘 알 수 있다. 유동 안내 면(110)들은 웹(108a)들의 내부측으로부터 시작된다. 유동 안내 면(110)들은 제1 부분(100)의 중앙에서 수렴하고, 그 다음에 그 내부에 있는 로드 형상 중앙 요소(rod-shaped central element; 112)를 형성한다. 로드 형상 중앙 요소(112)는 제1 부분(100)의 편평한 단부 측으로부터 나와서 원통형 원주 벽을 넘어 연장된다. 유동 안내 면(110)들은 상기 원통형 원주 벽의 단부로부터 유동 방향으로 테이퍼진다. 유동 안내 면(110)들의 면은 점진적으로 감소하여 중앙 요소(112)의 단부(114)의 바로 앞에서 0 으로 된다. 중앙 요소(112)의 단부(114)는 둥근 팁으로서 구현된다. 중앙 요소(112) 및 유동 안내 면(110)들은 제2 부분(102) 안으로 연장된다.
제2 부분(102)에도 진입 슬롯(106b)들이 제공되는데, 진입 슬롯(106b)들은 제2 부분(102)의 원주에 걸쳐 분포한다. 제2 부분(102)에 있는 진입 슬롯(106b)들은 필터 제트 디렉터 유닛(98)의 길이방향에서 볼 때에 제1 부분(100)의 진입 슬롯(106a)들과 정렬되지만, 본 발명에서 상기 진입 슬롯(106b)들은 상이한 갯수로 제공될 수 있고, 그리고/또는 오프셋될 수 있다. 상기 제2 부분(102)에 제공된 원통형 원주 벽에는 진입 슬롯(106b)들이 구비된다. 또한, 제2 부분(102)은 유동 방향으로 테이퍼진 중앙 튜브(116)를 구비하며(도 45 참조), 제1 부분(100)의 유동 안내 면(110)들과 상기 중앙 요소(112)는 상기 중앙 튜브(116) 안으로 연장된다. 도 14 및 도 16 의 실시예에 도시된 유동 안내 면들과 유사한 유동 안내 면(118)들은 중앙 튜브(116)의 외부벽으로부터 시작되는 복수의 부분적 유동 덕트들을 형성한다. 특히 여기에 도시된 실시예의 경우에, 제2 부분(102)에 있는 진입 슬롯(106b) 각각에는 두 개의 유동 안내 면(118)들 사이에 하나의 부분적 유동 덕트가 배정된다. 앞서 설명된 바와 같이, 부분적 유동 덕트들에 대한 진입 슬롯(106b)들의 배정은 상이할 수 있고, 예를 들어 2 또는 3개의 진입 슬롯(106b)이 하나의 부분적 유동 덕트에 배정될 수 있다. 중앙 요소(112)는, 중앙 요소(112)의 단부(114)가 제2 부분(102)의 원통형 원주 벽의 단부와 대략적으로 같은 높이에 위치하게 배치될 수 있는 정도로, 제2 부분(102)의 중앙 튜브(116) 안으로 연장된다. 중앙 튜브(116)는 중앙 요소(112)의 단부(114)와 제2 부분(102)의 원통형 원주 벽의 단부를 넘어 연장되고, 제3 부분(104)의 중앙 튜브(120) 안으로 돌출된다.
제3 부분(104)의 구조는 제2 부분(102)의 구조와 유사하며 단지 약간 더 길다. 중앙 튜브(120)는 유동 방향으로 테이퍼지고, 그 하류측 단부(112)에서 필터 제트 디렉터 유닛(98)의 하류측 단부를 형성한다. 제3 부분(104)은, 복수의 진입 슬롯(106c)이 배치되는 원통형 원주 벽를 구비한다. 진입 슬롯(106c)들은 제1 부분(100) 및 제2 부분(102)의 진입 슬롯들(106a, 106b)과 정렬되는데, 앞서 설명된 바와 같이 제3 부분(104)의 진입 슬롯(106c)들은 제1 부분(100) 및 제2 부분(102)의 진입 슬롯들(106a, 106b)에 대해 오프셋되거나 또는 상이한 갯수로 제공될 수 있다. 세 개의 상이한 부분들(100, 102, 104)의 진입 슬롯들(106a, 106b, 106c)은 상이한 부분적 유동 덕트들로 개방된다. 따라서, 제3 부분(104)의 경우에 유동 안내 면(124)들도, 중앙 튜브(120)의 외부벽과 진입 슬롯(106c)들을 서로 분리시키는 웹(108c)들 사이에 배치된다. 부분적 유동 덕트들 각각은 두 개의 유동 안내 면(124)들 사이에 배치된다. 이 점에 있어서, 제3 부분의 구조는 원칙적으로 제2 부분(102)의 구조와 동일하되, 앞서 설명된 바와 같이 제3 부분의 길이의 측면에서만 상이하다.
도 45 의 단면 모습에서 알 수 있는 바와 같이, 3개의 부분들(100, 102, 104) 모두의 진입 슬롯들(106a, 106b, 106c) 각각의 하류측 경계들은 둥근 형태로 되도록, 그리고 중앙 튜브들(116, 120)의 윤곽과 실질적으로 평행하게 되도록 구현된다. 이것도 난류 발생을 방지한다.
필터 제트 디렉터 유닛(98)은 식별가능한 모듈형 구조를 갖는다. 예를 들어, 필터 제트 디렉터 유닛은 제1 부분(100)과 제2 부분(102)에 의해서만 형성되거나, 또는 제1 부분(100)과 제3 부분(104)에 의하여 형성될 수 있다. 유사하게, 예를 들어 만일 상대적으로 긴 필터 제트 디렉터 유닛이 필요하다면, 제3 부분(104)이 여전히 제공되면서도 제1 부분(100)에 두 개의 연속적인 부분(102)들이 제공될 수 있다. 여기에서, 제2 부분(102) 또는 후속 부분의 중앙 튜브(116) 안으로 개방되는 부분적 유동 덕트들이 필터 제트 디렉터 유닛(98)의 상류측 단부를 언제나 형성하는 제1 부분(100)의 진입 슬롯(106a)들로부터 시작되는 것은 필수적이다. 제2 부분(102)의 중앙 튜브(116)는 제3 부분(104) 또는 후속 부분의 제2 부분(102) 안으로 동축 방식으로 개방된다. 제2 부분(102) 또는 제3 부분(104)의 진입 슬롯(106b, 106c)으로부터 시작되는 두 개의 유동 안내 면들(118 또는 124) 사이 각각에 형성된 부분적 유동 덕트들은 제2 부분(102) 또는 제3 부분(104)의 중앙 튜브(116, 120) 주위에서 개방된다. 이로 인하여, 세 개의 부분들(100, 102, 104)에 있는 진입 슬롯들(106a, 106b, 106c)을 통하여 필터 제트 디렉터 유닛(98) 안으로 유동하는 물이 필터 제트 디렉터 유닛(98)의 중앙 종축(126)과 평행하게 되도록 그리고 상대적으로 난류가 없도록 정렬되고, 그 다음에 노즐을 향하는 방향으로 안내된다. 이로 인해서, 필터 제트 디렉터 유닛(98)은 적은 유동 손실과 노즐의 높은 충격을 보장할 수 있게 된다.

Claims (23)

  1. 고압 노즐용 필터 제트 디렉터 유닛(10)으로서, 상기 필터 제트 디렉터 유닛(10)은 하우징(14)을 구비하고,
    상기 하우징(14)은, 진입 필터(18; 38; 68; 88), 노즐(6)에의 연결을 위한 커넥터 단부(19), 진입 필터(18; 38; 68; 88)와 커넥터 단부(19) 사이의 유동 덕트(26), 및 상기 유동 덕트 내에 유동 안내 면들(34; 50; 82; 92)을 구비한 제트 디렉터(28)를 포함하고,
    상기 제트 디렉터(28)의 유동 안내 면들(34; 50; 82; 92)의 적어도 부분들이 상기 진입 필터(18; 38; 68; 88)의 영역 안에 위치하며,
    유동 안내 면들(50; 82)의 반경방향 내향 측은 제트 디렉터의 중앙 연결 요소에 연결되고,
    상기 중앙 연결 요소는 튜브형으로 되도록 구성되며 또한 제트 디렉터의 중앙의 부분적 유동 덕트(80)를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진입 필터(18; 38; 68; 88)는 유동 덕트의 중앙 종축과 평행하게 되도록 배치된 복수의 진입 슬롯(44; 56; 74)을 구비하고, 상기 진입 슬롯들(44; 56; 74)은 복수의 웹(48; 62)에 의하여 서로 분리되며, 상기 웹들(48; 62)은 상기 하우징의 원주방향에서 볼 때에 서로의 옆에 배치되며, 상기 제트 디렉터의 유동 안내 면들(50; 82)은 상기 하우징의 내부를 대면하는 상기 웹들(48; 62)의 내부측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    유동 안내 면(50)들의 반경방향 내향 에지(radially inward edge)는 제트 디렉터의 길이의 일부분에 걸쳐서만 상호연결되거나, 또는 상기 중앙 연결 요소가 상기 제트 디렉터의 길이의 일부분에 걸쳐서만 연장되고,
    상기 유동 안내 면(50)들의 반경방향 내향 에지들은 제트 디렉터의 하류측 단부에서 서로 접촉하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중앙의 부분적 유동 덕트(80)의 가용 단면(available cross section)은 유동 방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙의 부분적 유동 덕트(80)의 내부 벽은 제트 디렉터의 하류측 단부에서 상기 하우징의 중앙 종축과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제트 디렉터의 유동 안내 면(82)들은 상기 진입 필터의 길이 전체에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    진입 필터(18; 68; 88)는 상기 하우징의 원통형 원주 벽 상에 배치된 복수의 진입 슬롯들(56; 74)을 구비하고, 상기 진입 슬롯들(56; 74)로부터 시작하여 복수의 상호 분리된 외부의 부분적 유동 덕트(83)들이 제트 디렉터에 제공되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 부분적 유동 덕트(83)들은 제트 디렉터의 단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    두 개의 진입 슬롯들 마다, 또는 각각의 진입 슬롯(56; 74)에는 각각 하나의 분리된 외부의 부분적 유동 덕트(83)가 배정되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제트 디렉터의 하나의 중앙의 부분적 유동 덕트(80)와, 상기 중앙의 부분적 유동 덕트(80)를 둘러싸는 복수의 외부의 부분적 유동 덕트(83)들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진입 필터(68; 88)의 필터 캡(72; 90)은 상기 중앙의 부분적 유동 덕트(80)의 상류측 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 필터 캡(90)은 복수의 진입 슬롯(96)을 구비하고, 상기 제트 디렉터의 유동 안내 면(92)들은 진입 슬롯(96)들 사이에 배치된 웹(94)들로 부터 시작되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유동 안내 면(92)들은 웹(94)들의 내부측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  16. 제14항에 있어서,
    유동 안내 면(92)들의 면(face)은 유동 방향에서 감소하고, 유동 안내 면(92)들은 상기 제트 디렉터의 하류측 단부에 있는 공통의 팁(tip; 98)에서 끝나는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 유동 안내 면(92)들에 의해 형성되는 제트 디렉터 및 필터 캡(90)은 일체로 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터 제트 디렉터 유닛은 복수의 상호연결된 부분들(100, 102, 104)로부터의 모듈형 구조를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 부분들(100, 102, 104) 각각은 진입 슬롯(106)과 유동 안내 면(110, 118, 124)을 갖는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    두 개의 유동 안내 면들(110, 118 124) 사이 마다 형성된 분리된 외부의 부분적 유동 덕트들은 각 부분(100, 102, 104)에 있는 진입 슬롯(106)으로부터 시작되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  20. 제1항 또는 제2항에 따른 필터 제트 디렉터 유닛을 구비한 고압 노즐 유닛으로서,
    상기 고압 노즐 유닛에는, 진입 개구(22)를 구비하고 또한 필터 제트 디렉터 유닛의 커넥터 단부에 연결된 노즐이 제공된 것을 특징으로 하는, 고압 노즐 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 노즐의 노즐 마우스피스는 경질 금속(hard metal)으로 만들어진 것을 특징으로 하는, 고압 노즐 유닛.
  22. 제1항에 있어서,
    유동 안내 면(50)들의 반경방향 내향 에지(radially inward edge)는 제트 디렉터의 길이의 일부분에 걸쳐서만 상호연결되거나, 또는 상기 중앙 연결 요소가 상기 제트 디렉터의 길이의 일부분에 걸쳐서만 연장되고,
    상기 유동 안내 면(50)들의 반경방향 내향 에지들은 제트 디렉터의 하류측 단부에서 서로 접촉하지 않도록 구성되며,
    상기 중앙 연결 요소는 튜브형으로 되도록 구성되고 또한 제트 디렉터의 중앙의 부분적 유동 덕트(80)를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 유동 안내 면(92)들은 웹(94)들의 내부측에 연결되고,
    유동 안내 면(92)들의 면(face)은 유동 방향에서 감소하고, 유동 안내 면(92)들은 상기 제트 디렉터의 하류측 단부에 있는 공통의 팁(tip; 98)에서 끝나는 것을 특징으로 하는, 필터 제트 디렉터 유닛.
KR1020170147544A 2016-11-07 2017-11-07 필터 제트 디렉터 유닛 및 고압 노즐 유닛 KR102144561B1 (ko)

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