KR20010070318A

KR20010070318A - 노즐 조립체

Info

Publication number: KR20010070318A
Application number: KR1020000079422A
Authority: KR
Inventors: 고엔카라키난드랄; 스트랍마르크앨런; 베이커제이디
Original assignee: 레슬리 씨. 호지스; 비스테온 글로벌 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2001-07-25
Also published as: JP2001198493A; CA2329391A1; US6338439B1; WO2001045859A1

Abstract

본 발명의 노즐 조립체(10)는 노즐 조립체(10)로부터 선택적으로 방출될 재료(14)를 수납하는 제1 입구 개구(12)를 포함한다. 조립체(10)는 대체로 동일한 요소(28, 30, 32, 34)에 의해 각각 분리된 개구(18, 20, 22, 24, 26)를 구비한 출구 개구(16)를 포함한다. 요소(28 내지 34)는 상호 작용하여 조립체(10)를 통해 복수개의 통로 또는 채널(40 내지 50)을 형성한다. 중앙에 배치된 채널(44)은 다른 채널(40, 42, 46, 50)에 비해 비교적 좁게 되어 있고, 채널(42, 46)은 최외측 채널(46, 50)보다 비교적 좁게 되어 있어서, 재료(14)가 출구 개구(16) 내의 각 지점 또는 위치에서 대체로 유사하거나 균일한 속도로 방출될 수 있게 해 준다.

Description

노즐 조립체 {NOZZLE ASSEMBLY}

본 발명은 노즐 조립체에 관한 것으로, 특히 비교적 균일한 속도로 개구를 통해 재료를 선택적으로 방출하는 노즐 조립체에 관한 것이다.

노즐은 제한적인 것은 아니지만 페인트 같은 각종 형태의 재료를 선택적으로 방출하여 그 선택적으로 방출된 재료를 각종 물체 및/또는 목표 위치에 소정 패턴 및/또는 농도로 입히거나 부착시킨다. 때로는, 대체로 균일한 농도로 목표 물체 및/또는 위치에서 방출된 재료를 입히거나 부착시켜 보기 흉하고 외관이 나쁜 불균일한 재료 부착을 실제로 방지할 수 있게 하는 것이 극히 적합하다.

게다가, 액체와 고체 입자의 혼합물 및/또는 기체와 고체 입자의 혼합물을 선택적으로 방출하여 각종 형태의 재료를 요구하는 다양한 용도에서 노즐을 사용할 수 있게 하는 것도 바람직하다.

종래의 노즐 조립체에서도 재료의 방출이 적절하고 선택적으로 이루어질 수 있지만, 이들은 방출된 재료는 목표 물체 또는 위치에서 균일하게 부착시키는 것을 보장해주지는 못한다. 또, 종래의 노즐 조립체는 통상적으로, 노즐 중앙부를 통하여 대량의 재료를 방출하고 노즐 단부 주위에서는 소량만을 방출하게 되어 목표 물체 또는 위치에 비교적 높은 재료 농도 영역을 바람직하지 못하게 생성하게 된다.

즉, 노즐 조립체의 중앙 또는 중심을 가로지르는 재료 부분은 노즐 조립체의 외부를 가로지르는 재료부분 보다는 높은 속도를 갖고 있어서, 재료가 이들 노즐 조립체의 출구 개구를 떠나면서 불균일한 속도 프로파일을 갖게 된다(예를 들어 방출된 재료의 속도가 출구 개구 내에서의 거의 모든 지점이나 위치에서불균일하다). 그래서, 이들 종래의 노즐 조립체의 각 출구 개구의 외부 에지부를 통해 부착되는 양 보다 이들 종래의 노즐 조립체의 각 출구 개구의 중심부를 통해 부착되는 양이 많아지게 되는 것이다.

게다가, 이들 종래의 노즐 조립체는 액체-고체 및 가스-고체 혼합물의 선택적 방출을 허용하지만, 고체 입자는 종래의 노즐 조립체 내에 바람직하지 못하고 흐름을 방해하는 부착물을 형성하려는 경향이 있기 때문에 자주 "막힘 해소" 또는 세척을 실시해야 한다. 이 세척 작업은 전체적인 효율을 저하시키고 재료 부착 공정의 비용을 증가시키며, 또한 방출된 재료의 속도 프로파일의 불균일성도 증대된다. 게다가, 종래의 노즐 조립체에서 새로운 형태의 고체 입자들 및/또는 재료들을 사용하는 경우에는 각 함유 입자 부착물이 새로운 재료와 바람직스럽지 못하게 혼합되어 바람직하지 못하게 새로운 재료를 오염시키게 된다.

따라서, 실제로 균일한 속도를 갖고서 선택적으로 방출된 재료가 실제로 균일하게 목표물 및/또는 위치에 부착되어 액체 및 고체 성분을 갖는 재료 및/또는 기체 및 고체 성분을 갖는 재료를 선택적으로 방출할 수 있으며 노즐 조립체 내의 바람직하지 못한 재료 부착물을 대체로 방지 및/또는 저감할 수 있는 신규하고 개선된 노즐 조립체가 요구된다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 노즐 조립체의 단점을 일부 또는 전부 극복하는 노즐 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 전술한 종래의 노즐 조립체의 단점을 일부 또는 전부극복하고 재료를 대체로 균일한 속도 프로파일로 선택적으로 방출될 수 있게 하는 노즐 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 전술한 종래의 노즐 조립체의 단점을 일부 또는 전부 극복하고 재료를 선택적으로 방출하고 목표물 및/또는 위치에 대체로 균일하게 부착될 수 있게 하는 노즐 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4 목적은 전술한 종래의 노즐 조립체의 단점을 일부 또는 전부 극복하고 다양한 형태의 재료 혼합물을 선택적으로 방출될 수 있게 하는 노즐 조립체를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 적합한 실시예에 따라 제작된 노즐 조립체의 측단면도.

도2는 도1에 도시한 노즐 조립체를 화살표(2) 방향으로 본 도면.

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 제작된 노즐 조립체의 측단면도.

도4는 도3에 도시한 노즐 조립체에서의 압력 분포도.

도5는 도1에 도시한 스프레이어에 동작 가능하게 부착된 노즐 조립체의 측면도.

도6은 도1에 도시한 노즐 조립체 내에 수용된 분사 요소의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 노즐 조립체

12 : 입구 개구부

14 : 재료

16 : 출구 개구

28 내지 34 : 요소

40 내지 50 : 채널

본 발명의 제1 태양에 따르면, 제1 횡단면적을 갖는 제1 부분과 제1 횡단면적 보다 작은 제2 횡단면적을 갖는 제2 부분을 구비한 출구 개구를 포함하는 노즐 조립체가 제공된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 재료를 수납하고 수납된 재료를 출구 개구를 통해 방출하는 형태로 된 노즐 조립체가 제공된다. 노즐 조립체는 재료를 수납하는 제1 협폭부와 그 제1 협폭부와 통하고 출구 개구를 가지며 재료를 출구 개구로 전달하는 제2 광폭부를 포함한다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 출구 개구를 갖는 형태의 노즐을 사용하는 방법이 제공된다. 상기 노즐은 재료를 수납하며 수납된 재료를 출구 개구를 통해 선택적으로 방출하는 형태로 되어 있다. 상기 방법은 대체로 균일한 압력에서 재료를 방출하는 데 효과적이며, 출구 개구의 제1 부분이 제1 횡단면적을 가지게 하고출구 개구의 제2 부분이 제2 횡단면적을 가지게 하는 단계들을 포함한다.

본 발명의 위와 같은 그리고 기타 특징, 태양 및 장점을 본 명세서 및 본 명세서에 첨부한 도면을 참고하면 명백해질 것이다.

도1, 도2, 도5 및 도6을 참조하면, 본 발명의 적합한 실시예에 따라 제작된 노즐 조립체(10)가 도시되어 있다. 특히, 노즐 조립체(10)는 조립체(10)로부터 선택적으로 방출되는 제1 재료를 수납하는 제1 입구 개구부(12)를 포함한다. 본 발명의 적합한 실시에에서, 재료(14)는 가스 재료를 포함한다. 노즐 조립체(10)는 상호 작용하도록 된 혹은 대체로 동일한 타원체형이며 일체로 형성된 요소들(28, 30, 32, 34)에 의해 각각 분리된 여러 개의 개구(18, 20, 22, 24, 26)를 포함하는 제2 또는 출구 개구를 더 포함한다. 각 요소(28 내지 34)는 출구 개구(16) 내에 배치된 일반적으로 "C"자형인 노치 또는 홈(36)을 구비한다. 도시한 바와 같이, 요소(28)는 입구 개구(12)로부터 개구(18) 까지 연장되는 통로 또는 채널(40)을 형성하도록 노즐 조립체(10)의 상부 부분과 상호 작용하고, 요소(28) 및 요소(30)는 상호 작용하여 입구 개구(12)로부터 개구(20) 까지 연장되는 채널 또는 통로(42)를 형성하고, 요소(30, 32)는 상호 작용하여 입구 개구(12)로부터 개구(22) 까지 연장하는 통로 또는 채널(44)을 형성하며, 요소(34)는 노즐 조립체(10)의 저부(48)와 상호 작용하여 입구 개구(12)로부터 개구(56) 까지 연장되는 통로 또는 채널(50)을 형성한다.

다른 실시예에서는 개구(18 내지 26)의 개수와 형상은 달리 할 수도 있고, 또한 다른 실시예에서는 요소(28 내지 34)의 개수 및 형상 역시 달리 할 수 있음을알아야 한다. 또, 요소(28 내지 34)는 고체 입자 또는 액체 공급원이나 리셉터클(35)에 선택적으로 결합할 수도 있다는 사실도 알아야 한다.

이런 실시예에서, 액체 및/또는 고체 입자 재료는 노치(36) 내에 수납 가능하게 수용되고 공급원(35)에 물리적으로 통하도록 결합된 튜브(도시 않음)를 사용하여 노치(36)로부터 선택적으로 방출된다. 다른 변경 실시예에서, 채널(40 내지 50)을 형성하기 위해 다른 요소들을 사용할 수도 있고, 요소(28 내지 34)들을 노즐 조립체(10)상에 및/또는 내부에 여러 위치들에 배치될 수도 있다.

채널(44)은 그 폭을 채널(40, 42, 46, 50) 보다는 비교적 좁게 하고, 채널(42 및 46)은 서로 폭이 대체로 유사하지만 채널(40, 50) 보다는 좁게 하는 것이 바람직하다. 비제한적인 한 실시예에서는, 채널(42, 46)은 크기와 형상이 대체로 유사하게 하고, 채널(40, 50)의 크기와 형상이 대체로 유사하게 한다.

도2에 상세히 도시한 바와 같이, 본 발명의 비제한적인 실시예에서, 개구(18, 26)는 대체로 동일하며 각각이고 비교적 크고 대체로 직사각형인 횡단면 영역(52, 54)을 가지고, 개구(20, 24)는 대체로 동일하며 각각이고 대체로 직사각형이며 횡단면 영역(52, 54)보다는 작은 횡단면 영역(56, 58)을 갖고 있고, 개구(22)는 횡단면 영역(52, 54, 56, 58)의 어느 것 혹은 전체보다 작으면서 노즐 조립체(10)의 종방향 대칭축(62)에 대해 일반적으로 대칭인 대체로 직사각형의 횡단면 영역(60)을 갖고 있다. 이런 방법으로, 개구(22)는 출구 개구(16)의 중앙부 내에 존재하는 것이 바람직하다.

노즐 조립체(10)는 또 대체로 동일하고 일반적으로 타원체형이며 채널(40 내지 50) 내의 개구(18 내지 26) 내에 각각 배치된 요소(64, 66, 68, 70, 72)를 더 포함한다. 각 요소(64 내지 72)는 출구 개구(16)와 통하는 일반적으로 "C"자형이며 출구 개구(16)와 연통하는 노치(74)를 포함한다. 요소(64 내지 72)는 각각 요소(64 내지 72) 내에 수납 가능하게 수용되고 도6에 도시한 튜브(100) 같은 공급원(73)에 물리적으로 통하도록 결합된 튜브를 사용하여 액체 및/또는 고체 입자의 공급원 혹은 리셉터클(73)과 통하도록 결합된다. 본 발명의 비제한적인 실시예에서, 각 요소(64 내지 72)는 요소(28 내지 34)와 대체로 동일한 형상으로 되어 있다. 게다가, 비제한적인 실시예에서, 노즐 조립체(10)는 입구 개구(12)에 밀접한 채널(40 내지 50) 내에 각각 배치된 대체로 직사각형인 "차단" 요소(76 내지 84)를 포함하고 있다. 비제한적인 실시예에서, 요소(76, 84)는 요소(78, 82)와 대체로 동일하다. 게다가, 비제한적인 실시예에서, 대체로 동일한 요소(76, 84)는 대체로 동일한 요소(78, 82)보다 크고, 축선(62) 상에 배치된 요소(80)는 요소(76, 78, 82, 84)의 어느 것 보다 대체로 작게 되어 있다. 본 발명의 비제한적인 다른 실시예에서, 요소(76 내지 84)는 각각 대체로 유사 또는 동일하다. 이들 비제한적인 실시예에서는 모두 요소(80)가 채널(44)의 폭보다 약간 얇게 되어 있어서 입구 개구(12) 부근에 있는 부재(30, 32)의 단부들 사이에 형성된 공간의 대부분을 차지하게 되어 수납된 재료(14)가 비교적 좁은 개구(86, 88)를 통해 채널(44)로 들어갈 수 있게 되어 있음을 알아야 한다. 부수적으로, 요소(78, 82)는 각 채널(42, 46) 내에서 대체로 동일한 입구 개구(90, 92, 94, 96)를 각각 형성하고 있다. 개구(90, 92)는 개구(86, 88)보다 약간 크게 되어 있다. 게다가, 요소(76, 84)는각 채널(40, 50) 내에서 대체로 동일한 입구 개구(98, 100, 102, 104)를 각각 형성한다. 개구(98, 100)는 개구(94, 96, 86, 88)보다 대체로 크게 되어 있다. 각 요소(76 내지 84, 28 내지 34, 64 내지 72)는 실리콘 미세 가공 공정에서 선택적으로 형성될 수 있다.

도5에 상세히 도시한 바와 같이, 노즐 조립체(10)는 종래의 스프레이어 또는 스프레이 건(77)에 부착될 수 있다. 가스는 호스(79)를 통해 스프레이 건(77)으로 들어간다. 고체 및/또는 액체 재료는 리셉터클(35)로부터 노치(36)로 전달되고, 고체 및/또는 액체 재료는 리셉터클(73)로부터 노치(74)로 전달된다.

동작시에, 가스는 입구 개구(12)에 주입된다. 재료(14)를 포함하는 주입된 가스는 각 개구 쌍(98과 100, 90과 92, 86과 88, 94와 96, 102와 104)을 통해 채널(40 내지 50)로 들어간다. 가스는 이 채널(40 내지 50)을 통과하면서 출구 개구(16)에서 액체 및/또는 고체 입자들과 혼합된다. 특히, 액체 및 고체 입자 재료는 요소(28 내지 34) 및/또는 요소(64 내지 72)에 의해 출구 개구(16) 내에 배치되고, 특히, 요소(28 내지 34)의 노치부(36) 및/또는 요소(64 내지 72)의 노치부(74)로부터 선택적으로 유출된다. 이 때, 가스, 액체, 및 고체 입자 재료의 혼합물이 노즐 조립체(10)로부터 방출된다.

중요한 것은, 비교적 좁은 중간 채널 개구(86, 88)가 비교적 좁은 중간 채널(44)과 상호 작용하여 채널(44)을 통과하는 재료(14)의 속도를 저감시킨다는 것이다. 또한, 비교적 넓은 채널 개구(98, 100 및 102, 104)는 비교적 넓은 단부 채널(40, 50)과 상호 작용하여 채널(40, 50)을 통과하는 재료(14)가 비교적 방해를받지 않고 채널(44)을 통과하는 재료(14)의 속도와 대체로 유사한 속도를 갖게 하는 점이다. 또, 개구(90, 92 및 94, 96)는 중앙 또는 중심 채널(44)에 인접한 비교적 좁은 채널(42, 46)과 상호 작용하여 채널(42, 46)을 통과하는 재료(14)의 속도가 이들 채널(40, 50, 44)을 통과하는 재료(14)의 속도와 대체로 유사하게 함으로써 재료(14) 및/또는 재료 혼합물이 출구 개구(16) 내의 각 지점 혹은 위치에서 대체로 유사 및/또는 균일한 속도로 방출되게 한다. 전술한 배치는 또, 개구(16)로부터의 방출된 재료(14)의 양 및/또는 방출된 재료 혼합물의 양이 개구(16) 내의 각 지점 또는 위치에서 대체로 유사하게 함으로써 대체로 균일한 농도의 방출된 재료(14)가 부착 및/또는 유출될 수 있게 해 준다.

본 발명의 제2 실시예는 도3에 도시되어 있다. 노즐 조립체(120)는 일반적으로 원통형이며, 노즐 조립체(10)의 직경(126)이 위치 "A"에서 시작하여 위치 "B"에서 끝나는 통로 또는 방향을 따라 저감되는 테이퍼진 혹은 "협폭"부와 섹션(122)에 근접한 비교적 신속하게 "팽창하는" 부분 또는 섹션(124)을 포함한다. 섹션(124) 내에서, 노즐 조립(10)의 직경(126)은 위치 "B"로부터 "C" 까지 대체로 비교적 신속하게 증가된다. 두 개의 대체로 동일하며 대체로 타원체형인 요소(128, 130)는 노즐 조립체(120)의 출구 개구(132)에 대해 먼쪽 기부에 배치되어 있다. 요소(128, 130)는 각각 입자 저장소 또는 리셉터클(136)과 통하도록 결합되고 가스 재료(140)와 혼합되는 것이 바람직한 소정량의 액체 및/또는 고체 입자(138)를 방출하는 일반적으로 "C"자형인 노치(134)를 포함한다.

동작시에, 가스 재료(140)는 비교적 고속 및/또는 초음속으로 가속되며, 입구 개구(142)를 통해 노즐 조립체(120)로 전달된다. 신속한 팽창 섹션(124)에 의해 노즐 조립체(120) 내에 비교적 저압인 영역이 생성된다. 노즐 조립체(120) 내의 압력 특성은 도4에 도시한 그래프(150)로 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 노즐(120) 내의 압력은 노치(134)가 액체 및/또는 고체 입자 재료(138)를 방출하는 위치에 해당하는 위치 "C"에 상대적으로 근접한 기부에서 최소치에 도달한다. 이런 배치는, 노즐 조립체(120)가 자동적으로 입자 재료(138)를 혼입시킬 수 있게 하여 유량 제어 밸브 등을 생략할 수 있게 하거나 그 필요성을 감소시키게 해준다. 이런 신규한 구조는 또, 고체 입자들이 출구 개구(132) 내에서 가스 재료를 따라 혼입되게 하여 노즐(120)이 막힐 가능성을 저감시켜 준다.

본 발명은 상술한 구조나 설명한 방법 자체에 한정되는 것이 아니라, 출원인의 발명의 정신 및/또는 범주를 벗어나지 않고 각종 변경 및/또는 변형이 가능하다.

본 발명의 노즐 조립체에 따르면, 사실상 균일한 속도를 갖고서 선택적으로 방출된 재료가 실제로 균일하게 목표물 또는 위치에 부착되어 액체 및 고체 성분을 갖는 재료 또는 기체 및 고체 성분을 갖는 재료를 선택적으로 방출할 수 있으며 노즐 조립체 내의 바람직하지 못한 재료 부착물을 방지 또는 저감할 수 있다.

Claims

제1 횡단면적을 갖는 제1 부분과 상기 제1 횡단면적보다 작은 제2 횡단면적을 갖는 제2 부분을 구비한 출구 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
제1항에 있어서, 상기 노즐은 가스 및 고체 입자를 선택적으로 방출할 수 있는 형태로 되어 있으며, 상기 노즐은 또 상기 가스를 수용하여 상기 가스가 상기 출구 개구와 통할 수 있게 해 주는 제1 입구 포트를 포함하며, 상기 노즐은 또 상기 고체 입자를 수용하며 상기 고체 입자가 상기 가스와 혼합될 수 있게 해 주어 상기 가스와 상기 고체 입자의 상기 혼합물이 상기 출구 개구를 통해 상기 노즐에 의해 방출될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐.
제2항에 있어서, 상기 제1 부분 내에 배치된 제1 부재와, 상기 제2 부분 내에 배치된 제2 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
제3항에 있어서, 상기 제2 부재는 상기 출구 개구의 중심 내에 배치된 것을 특징으로 하는 노즐.
제4항에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 출구 개구의 외측 단부 내에 배치된 것을 특징으로 하는 노즐.
제3항에 있어서, 상기 제2 부재는 대체로 타원체형인 것을 특징으로 하는 노즐.
제3항에 있어서, 상기 제1 부재는 대체로 타원체형인 것을 특징으로 하는 노즐.