KR200496498Y1 - 화학장비용 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 고리 형태의 본체(110); 상기 본체(110)의 일면 가장자리에서 외측 방향으로 절곡되어 형성되는 연장부(120); 상기 연장부(120)의 상부면에 적층되는 금속 패널부(130); 및 상기 금속 패널부(130)의 상부면에 적층되는 캡부(140)를 포함하는 화학장비용 노즐을 제공한다.

Description

화학장비용 노즐{Nozzle for chemical apparatus}
본 고안은 화학장비용 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 고온의 유체에 노출되어도 변형률이 매우 적고, 내화학성, 내열성 및 내구성이 우수한 화학장비용 노즐에 관한 것이다.
노즐(Nozzle)은 액체 또는 기체를 고속으로 임의의 공간에 분출시키기 위하여 유로 말단에 설치하는 장치를 의미하는 것으로, 화학장비용 노즐은 주로 화학장비 내부의 고온의 액체 또는 기체를 흡입 또는 배출하기 위한 통로이고, 평소에는 커버(Cover) 등으로 막아, 내부 고온의 액체 또는 기체의 유출을 막고, 외부 이물질의 유입을 방지하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 노즐의 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 노즐은 중공형 다각기둥 형상의 본체(1);와 상기 본체의 일면 가장자리부에 외측 방향으로 절곡되어 형성되는 연장부(2)를 포함하여 구성된다. 상기 본체(1)는 고온의 액체 또는 기체가 통과하는 관(Pipe)의 말단 내부면에 삽입되고, 상기 연장부(2)는 상기 본체(1)와 일체형으로 제작되는 것으로 상기 관의 외부 말단면에 밀착시키기 위한 부재이다. 구체적으로, 종래의 노즐은 상기 본체(1)를 관의 내부에 삽입시켜 관의 말단으로부터 발생할 수 있는 유체의 유실을 방지하기 위한 용도로 사용된다. 또한, 화학장비에 사용되는 종래의 노즐의 본체(1)와 연장부(2)는 동일한 재질의 폴리머(Polymer)로 이루어진다. 그러나, 종래의 노즐에 물성이 우수한 폴리머를 사용하는 경우에도 내부에 고온의 액체 또는 기체가 지속적으로 통과하는 경우 노즐의 형상 변화를 초래하여 결국 장시간 사용에 의하여 종래의 노즐의 본체(1)의 형상이 변형되거나 연장부(2)의 형태가 변형되어 종래의 노즐이 관의 말단면에 대하여 이격이 발생한다는 문제점이 있었다.
이러한 화학장비용 노즐의 변형 또는 부식 등의 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다.
미국 등록특허 US 9566461 B2는 부식성 환경 내에서 소정의 기간동안 노즐의 기능적으로 약한 부식을 억제하는 코팅과 상기 코팅을 지지하도록 구성된 확산기를 가지되, 상기 확산기는 코팅의 내식성을 향상시켜 상기 코팅에 의해 상기 노즐에 제공된 부식 방지의 지속기간을 연장하도록 구성된 외부표면을 포함하는 노즐을 개시하고 있다. 그러나, 상기 미국 등록특허 US 9566461 B2에 따른 노즐은 노즐의 부식성과 관련한 내구성을 향상시킨다는 이점은 있으나, 노즐이 고온의 유체에 장기간 노출되는 경우 노즐의 변형을 방지하기 어렵다는 문제점이 있었다.
미국 공개특허 US 2008-0308285 A1은 부식성 환경에서 사용할 수 있는 화학적으로 안정한 수동적 산화막(Passive oxide film)을 가지는 부식저항성 금속으로 이루어지는 노즐 프레임을 개시하고 있다. 그러나, 미국 공개특허 US 2008-0308285 A1에 따른 노즐은 프레임 자체가 금속에 해당하기 때문에 화학장비용 폴리머(Polymer) 노즐에 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0895794호는 접철과 길이신축이 가능한 다수의 신축빔을 이용하여 화학약품탱크의 내벽에 압착상태로 고정되면서 그 상부에 회전핀을 중심으로 회전되는 회전지지바를 구비하는 지지부와; 상기 회전지지바의 선단측에 설치되면서 화학약품탱크의 내벽을 따라 원주방향으로 구동하도록 구비되는 회전구동부와; 상기 회전구동부의 상부에 설치되면서 상기 화약약품탱크의 경판부 내벽에 재단 접착된 PTFE 라이닝시트의 이음부위에 PFA필름을 열융착에 의한 용접을 하는 용접부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학약품탱크의 자동용접장치를 개시하고 있다. 상기 대한민국 등록특허 제10-0895794호에 따른 화학약품탱크의 자동용접장치는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)재로 이루어진 라이닝시트를 금속탱크 내에 접착한 상태에서 상기 금속탱크에 접착된 라이닝시트 사이의 곡선이음부위를 PFA(PerFluoroAlkoxy) 필름을 열풍 융착시키는 용접방법을 제안하고 있으나, 상기 방법은 용접의 작업생산성 및 용접품질을 향상시키기 위한 방법으로 본 고안에 따른 화학장비용 노즐에 적용하기는 어렵다는 문제점이 있었다.
이에 본 고안자는 장시간 고온의 유체에 노출되어도 변형률이 매우 적고, 내구성이 우수한 화학장비용 노즐을 고안하기에 이르렀다.
본 고안의 해결하고자 하는 과제는 장시간 진공 상태에서 고온의 유체에 노출되어도 변형률이 매우 적고, 내구성이 우수하며, 관의 말단과의 밀착력을 향상시킬 수 있는 화학장비용 노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 고안에 따른 화학장비용 노즐은, 고리 형태의 본체(110); 상기 본체(110)의 일면 가장자리에서 외측 방향으로 절곡되어 형성되는 연장부(120); 상기 연장부(120)의 상부면에 적층되는 금속 패널부(130); 및 상기 금속 패널부(130)의 상부면에 적층되는 캡부(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 본체(110) 및 연장부(120)는 일체형으로 이루어지고, PFA(PerFluoroAlkoxy) 또는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 캡부(140)는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 본체(110)는 중공형 다각 기둥 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 화학장비용 노즐은 상기 연장부(120) 및 캡부(140)를 상호 고정 결합시키는 고정부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 장시간 진공상태에서 고온의 유체에 노출되어도 변형률이 매우 적고, 관의 말단과의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 내화학성, 내열성 및 내구성을 포함한 다양한 물성에서 우수한 특성을 가지는 화학장비용 노즐을 제공하는 고안의 효과를 가진다.
도 1은 종래의 노즐의 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 화학장비용 노즐의 모습 및 일부 확대한 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 화학장비용 노즐을 관에 결합시킨 모습을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 4 (A)는 본 고안의 화학장비용 노즐의 저면도이고, (B)는 본 고안의 화학장비용 노즐을 관에 결합시킨 모습을 나타낸 도면이다.
도 5 (A)는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 제조된 화학장비용 노즐을 진공상태에서 고온으로 가열한 후의 모습을 촬영한 사진이고, (B)는 종래기술에 따른 노즐을 진공상태에서 고온으로 가열한 후의 모습을 촬영한 사진이다.
본 고안의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 고안을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 고안을 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 고안의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 화학장비용 노즐의 모습 및 일부 확대한 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 화학장비용 노즐(100)은 본체(110); 연장부(120); 금속 패널부(130) 및 캡부(140)를 포함하여 구성된다.
본체(110)는 고리 형태를 가지는 부재로, 관(Pipe)의 말단 내부면에 삽입하여 관으로부터 유출되는 유체의 유실을 방지하고, 관 내부의 유체를 원하는 방향으로 정확히 유출시키기 위해 사용되는 것이다. 본체(110)의 형상과 관련하여, 본 명세서에서는 중공형 사각 기둥 형상의 본체(110)를 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 본체(110)의 형상은 내부면을 통하여 유체가 통과할 수 있고, 제조 후 고정된 형태를 가지는 중공형 다각 기둥 형상을 포함하는 다각형 고리 형상, 원형 고리 형상 또는 타원형 고리 형상을 모두 포함한다.
연장부(120)는 상기 본체(110)의 일면 가장자리에서 외측 방향으로 절곡되어 형성되는 부재로, 본체(110)의 일면 가장자리를 둘러싸는 형태로 외측 방향에 형성되는 것이다. 연장부(120)는 본체(110)와 일체형으로 제조하고, 본체(110)와 소정의 각도로 절곡되도록 가공하는 것이 바람직하고, 연장부(120)는 관의 말단면과 밀착되어야 하기 때문에 상기 관의 말단면과 대응되는 형태로 가공한다.
본체(110) 및 연장부(120)의 재질은 내열성 및 내화학성이 우수한 폴리머(Polymer)를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 비점착성, 내열성, 내화학성, 내약품성 및 전기적 특성이 매우 우수한 PFA(PerFluoroAlkoxy) 또는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 사용한다. 다만, 상기 PFA(PerFluoroAlkoxy) 또는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)는 내열성과 내화학성이 우수하여 화학장비용 노즐로 유용하게 사용될 수 있으나, 선팽창계수가 상대적으로 높기 때문에 수축 및 팽창률이 높다는 문제점을 가진다.
금속 패널부(130)는 상기 연장부(120)의 상부면에 적층되는 부재로, 진공상태에서 고온의 유체에 장시간 노출되는 경우 발생할 수 있는 본체(110) 및 연장부(120)의 변형을 방지하기 위한 것이다. 금속 패널부(130)는 상술한 본체(110) 및 연장부(120)의 재질로 PFA(PerFluoroAlkoxy) 또는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 사용할 경우 초래되는 수축 및 팽창에 따른 노즐의 변형률을 상당히 감소시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
캡부(140)는 상기 금속 패널부(130)의 상부면에 적층되는 부재로, 캡부(140)의 끝단면이 상기 연장부(120)와 접착되도록 상기 금속 패널부(130)가 연장부(120)와 캡부(140) 사이에 개재되는 방식으로 제조한다. 캡부(140)의 재질은 금속 패널부(130) 및 연장부(120)와의 분리를 방지하고, 내구성을 향상시키기 위해 내열성 및 내화학성이 우수한 폴리머(Polymer)를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 PFA(PerFluoroAlkoxy)보다 마찰 계수가 낮고, 실링(Sealing) 특성이 우수한 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 사용한다. PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 재질의 캡부(140)는 상술한 낮은 마찰 계수와 우수한 실링 특성으로 인하여 파이프와의 밀착력을 향상시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 본 고안에 따른 화학장비용 노즐은 상기 금속 패널부(130)의 고정력 및 내구성을 향상시키기 위하여 상기 연장부(120) 및 캡부(140)를 상호 고정 결합시키는 고정부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정부(150)는 폴리머(Polymer) 재질의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 화학장비용 노즐을 관에 결합시킨 모습을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 본체(110)는 파이프(P)의 내면에 삽입된다. 따라서, 본 고안에 따른 본체(110)의 외부 직경은 파이프(P)의 내부직경과 같거나 작게 제조한다. 또한, 연장부(120)는 금속 패널부(130), 캡부(140)와 함께 파이프(P)의 말단 외면에 밀착되도록 설치한다. 이 과정에서 고정부(150)는 화학장비용 노즐의 전체 형태와 연장부(120), 금속 패널부(130) 및 캡부(140)의 결합력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
도 4 (A)는 본 고안의 화학장비용 노즐의 저면도이고, (B)는 본 고안의 화학장비용 노즐을 관에 결합시킨 모습을 나타낸 도면이다.
도 4 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 화학장비용 노즐(100)은 저면에서 관찰할 경우 내부가 관통되는 홀을 포함하는 고리 형상을 가지고, 본 고안에 따른 화학장비용 노즐(100)을 파이프(P) 내부에 설치할 경우 화학장비용 노즐(100)은 관의 말단에 밀착되어 관 말단의 단면과 유사한 형상을 갖는다.
실시예 및 비교예
1. 실시예
DIAKIN에서 구매한 PFA(PerFluoroAlkoxy) 수지를 사출성형하여 114㎜ x 586㎜ 크기의 사각형 고리 형상을 가지는 본체와 폭 27㎜ 및 두께 3.2㎜의 연장부로 이루어진 폴리머 노즐을 제작하였다. 그 후, 상기 폴리머 노즐의 연장부의 하부면에 폭 18㎜ 및 두께 1.5㎜의 스테인레스 패널(Stainless panel)을 적층한 후 DAIKIN에서 구매한 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 판재를 폭 22㎜ 및 두께 5㎜로 가공 및 적층하여 화학장비용 노즐을 제작하였다. 제작된 화학장비용 노즐을 사각형 관의 말단에 삽입하여 고정시킨 후 진공챔버 내의 전기로에서 150℃의 온도로 60min 동안 가열시켰다. 그 후 화학장비용 노즐을 실온으로 냉각시킨 후 최초 제작한 노즐의 형태와 비교하였다.
2. 비교예
DIAKIN에서 구매한 PFA(PerFluoroAlkoxy) 수지를 사출성형하여 114㎜ x 586㎜ 크기의 사각형 고리 형상을 가지는 본체와 폭 27㎜ 및 두께 3.2㎜의 연장부로 이루어진 폴리머 노즐을 제작하였다. 제작된 폴리머 노즐을 사각형 관의 말단에 삽입하여 고정시킨 후 진공챔버 내의 전기로에서 150℃의 온도로 60min 동안 가열시켰다. 그 후 폴리머 노즐을 실온으로 냉각시킨 후 최초 제작한 노즐의 형태와 비교하였다.
3. 결과
도 5 (A)는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 제조된 화학장비용 노즐을 진공상태에서 고온으로 가열한 후의 모습을 촬영한 사진이고, (B)는 종래기술에 따른 노즐을 진공상태에서 고온으로 가열한 후의 모습을 촬영한 사진이다.
도 5 (A)에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 화학장비용 노즐의 중앙의 직경은 최초 제작된 노즐의 직경과 비교할 때 0.7mm가 수축되어 노즐의 변형률이 매우 작았다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 도 5 (B)에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 폴리머 노즐은 최초 제작된 노즐의 직경과 비교할 때 7.3mm가 수축되어 노즐의 형상 변형이 매우 심하게 발생하였다는 것을 확인할 수 있었다.
본 고안에 따른 화학장비용 노즐은 제작이 간편하고, 내열성, 내화학성, 밀착성 및 내구성이 우수하기 때문에 다양한 화학장비에 사용 가능한 노즐 제품으로 이용될 수 있다.
이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 고안은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 화학장비용 노즐
110: 본체
120: 연장부
130: 금속 패널부
140: 캡부
150: 고정부

Claims (5)

  1. 중공형 다각 기둥 형상을 가지는 고리 형태의 본체(110);
    상기 본체(110)의 일면 가장자리에서 외측 방향으로 절곡되어 형성되는 연장부(120);
    상기 연장부(120)의 상부면에 적층되는 금속 패널부(130); 및
    상기 금속 패널부(130)의 상부면에 적층되는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 재질의 캡부(140);를 포함하고,
    상기 본체(110) 및 연장부(120)는 일체형으로 이루어지고, PFA(PerFluoroAlkoxy) 재질인 것을 특징으로 하는 화학장비용 노즐.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학장비용 노즐은 상기 연장부(120) 및 캡부(140)를 상호 고정 결합시키는 고정부(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학장비용 노즐.
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JP2019523136A (ja) * 2016-07-11 2019-08-22 ハイパーサーム インコーポレイテッド 高度に位置決めされたレーザ処理ノズル

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