KR20050054919A

KR20050054919A - 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치

Info

Publication number: KR20050054919A
Application number: KR1020057002571A
Authority: KR
Inventors: 자오 우
Original assignee: 엔지니어링 보텍스 솔루션즈 피티와이 리미티드
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2005-06-10
Also published as: EP1545790A1; CN100374211C; CN1681603A; US20060102748A1; US7478767B2; JP2005535445A; WO2004016358A1; EP1545790A4; AU2002950802A0

Abstract

분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치는 이격된 단부벽에 의해 형성되는 환형의 챔버(1), 외주 측벽(3), 중심 축, 유체의 유동이 상기 외주 측벽(3)에 대하여 실질적으로 접선방향으로 상기 챔버(1)에 들어갈 수 있도록 해주는 상기 외주 측벽(3) 또는 그 근처의 하나 이상의 제1 주입구, 상기 단부벽 중의 하나를 통해 빠져나가는 배출구(4)를 포함한다. 작동 중에, 상기 제1 주입구를 통해 들어가는 유체의 유동은 상기 외주 측벽(3) 또는 그 근처에서 와류를 형성하기 시작하여 상기 배출구(4) 쪽으로 속도 및 압력을 증가시키는 환형의 제1 유동 경로를 따르는 제1 하부층(16), 및 반경방향 내측으로 상기 중심 축을 향하는 제2 유동 경로를 따르는 하나 이상의 제2 상부층(17)을 갖는다. 상기 제1 하부층(16) 및 상기 제2 상부층(17)은 상기 주입구와 상기 배출구(4) 사이의 유동 부분에 걸쳐서 서로 상호작용하고 지지한다.

Description

분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치 {APPARATUS FOR REGULATING FLUID FLOW THROUGH A SPRAY NOZZLE}

본 발명은 분사 노즐의 분사(분출) 및 혼합 효과를 증대시키고 경제화하기 위해 상이한 유동 조절을 조합하는 개선된 방식을 이용하여 유체 유동을 조절하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 보다 구체적으로는, 절수용 샤워 헤드를 참조하여 설명하지만, 샤워 헤드에 적용되는 것으로 한정되지 않고, 액상 및/또는 기상 유체 유동과 관련된 다른 유체 기구에 적용할 수도 있다.

물을 절약하기 위해서 일반적으로 절수용 샤워 헤드를 설치한다. 이를 위해 기존에 사용되고 있는 장치는 작동면에서 매우 초보적인 것이다. 즉, 전형적으로 유동을 줄이도록 샤워 헤드에 작은 주입구를 채용함으로써 물의 소모량을 줄인다. 헤드로부터 방출되는 물의 양은 단순히 직경이 축소된 분사구를 사용함으로써 감소될 수도 있다. 이러한 설계는 각각 약간의 도움이 되기는 하지만 유동량의 감소가 분사 압력을 감소시키기도 하기 때문에 그 효과가 제한된다. 결국, AAA 등급에 대한 분당 9리터의 현재 벤치마크에서 작동하는 샤워 헤드는 낮은 분사 압력으로 인해 분사 패턴이 제한되고 분사 헤드의 배출구가 막히는 문제를 가지고 있다. 또한, 많은 사람들은 기존의 장치에서의 분당 9리터의 샤워 분사는 적절하지 않다고 느끼고 있다.

원하는 분사 효과를 유지하면서 유동량을 최적화하기 위한 하나의 방법은, 물이 환형의 유동 경로를 따르도록 되어 있는 외주 측벽의 주입구를 통해 접선방향으로 샤워 헤드 챔버에 들어가서 챔버의 중심 축 또는 그 근처의 단부벽의 배출구에서 빠져나가는 1차 유동을 갖도록 하는 것이다. 환형 경로를 따르는 이러한 물의 1차 유동은 외주 측벽 또는 그 근처에서 내부적으로 와류를 일으키기 시작하여 배출구 쪽으로 그 속도 및 압력이 증가된다. 상기 환형의 유동 경로에 대하여 실질적으로 90도로 추가 주입구가 제공되어 이 추가 주입구를 통해 2차 조절 수류가 공급되면 배출구로부터 분사되는 1차 유동이 조절되고 스프레이된다. 분사를 스프레이로 형성시키는 이러한 방법은 물을 사용하는 기구에만 한정되지 않고 다른 유체와 관련된 용도에도 채용될 수 있다. 이러한 하나의 적용은 연료의 분사가 요구되는 연료 분사 밸브에 채용된다. 미국특허 제6,161,782호(Heinbuck et al.)는 도 2에 나타낸 연료 분사 디스크를 개시하며, 2차 조절 수류가 1차 환형 유동 경로에 대하여 실질적으로 90도로 제공되어 분사되는 1차 유동을 조절하고 분사하여 스프레이화 한다.

환형의 1차 유동(와류) 경로에 대하여 실질적으로 90도로 2차 조절 수류를 제공하는 것의 단점은 와류를 방해하고 해제시킨다는 것이다.

도 1은 종래의 유체 다이오드에 대한 개략적인 평면도이다.

도 2는 종래의 유체 와류 증폭기에 대한 개략적인 평면도이다.

도 3은 종래의 와류 원리를 설명하기 위한 개략적인 다이어그램이다.

도 4는 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제1 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제2 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제3 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 7은 도 6의 원 A 부분을 확대한 도면이다.

도 8은 도 5 및 도 6에 나타낸 실시예에 사용되는 디스크의 평면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제4 실시예에 사용되는 디스크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제5 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 11은 도 10에 나타낸 실시예에 사용되는 디스크의 평면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치에 의해 달성될 수 있는 여러 가지 유동층의 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명의 제1 면은 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치로 구성되고, 상기 조절 장치는 이격된 단부벽에 의해 형성되는 환형의 챔버, 외주 측벽, 중심 축, 유체의 유동이 상기 외주 측벽에 대하여 실질적으로 접선방향으로 상기 챔버에 들어갈 수 있도록 하는, 상기 외주 측벽 또는 그 근처에 위치하는 하나 이상의 제1 주입구, 상기 단부벽 중의 하나를 통해 유체가 방출되도록 하는 배출구를 포함하며, 작동 중에 상기 제1 주입구를 통해 들어가는 유체의 유동은, 상기 외주 측벽 또는 그 근처에서 와류를 형성하기 시작하여 상기 배출구 쪽으로 속도 및 압력을 증가시키는 환형의 제1 유동 경로를 따르는 제1 하부층 및 반경방향 내측으로 상기 중심 축을 향하는 제2 유동 경로를 따르는 하나 이상의 제2 상부층을 갖고, 상기 제1 하부층 및 상기 제2 상부층은 상기 주입구와 상기 배출구 사이의 적어도 일부의 유동에 대해 서로 상호작용하고 지지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 제2 상부층의 상기 제2 유동 경로는 반경방향 내측 유동을 발생시키는 수단에 의해 생성된다.

바람직하기로는, 상기 조절 장치는 조합되어 상기 환형의 챔버를 형성하는 분사 노즐 하우징과 결합 가능한 디스크를 포함하고, 상기 이격된 단부벽 중 하나와 상기 환형 챔버의 외주 측벽은 상기 디스크의 일부분을 형성하고, 상기 반경방향 내측의 유동을 발생시키는 수단은 상기 디스크와 상기 하우징 사이의 좁은 환형 간극이고, 상기 환형 간극은 상기 외주 측벽에 대하여 반경방향 외측에 배치된다.

일 실시예에서는, 상기 환형 간극의 체적이 고정된다.

다른 실시예에서, 상기 환형 간극의 체적은 상기 중심에 위치되는 하우징을 따른 상기 분사 노즐 하우징에 대한 상기 디스크의 이동에 의해 변화된다.

일 실시예에서는, 상기 배출구가 상기 중심에 위치되는 축 또는 그 근처에 위치된다.

상기 하나 이상의 제1 주입구는 복수의 주입구인 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 상기 디스크의 일부분을 형성하는 상기 이격된 단부벽 중 하나는 실질적으로 편평한 부분을 갖는 것이 바람직하다.

다른 실시예에서, 상기 디스크의 일부분을 형성하는 상기 이격된 단부벽 중 하나는 하나 이상의 실질적으로 굴곡된 부분을 갖는 것이 바람직하다.

또 다른 실시예에서, 상기 장치는 상이한 유체를 혼합하는데 사용된다.

본 발명을 보다 잘 설명하기 위해 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 유체 유동 조절 장치를 설명한다.

도 1은 외주 측벽(3)에 접선방향 주입구(2)를 갖는 환형 챔버(1)를 포함하는 "유체 와류 다이오드"의 개략적인 평면도이다. 주입구(2)에 대하여 실질적으로 90도로 배치되는 배출구(4)는 챔버(1)의 단부벽 중심에 위치된다. 유체가 들어가는 주입구(2)는 저항(드래그; drag)이 높은 와류를 일으키는 환형의 경로를 따른다.

도 2는 "유체 와류 증폭기"의 개략적인 평면도이다. 도 1에 나타낸 유체 와류 다이오드와 마찬가지로 측벽(3)에 접선방향 주입구(2)를 갖는 환형 챔버(1)를 포함한다. 또한 주입구(2)에 대하여 실질적으로 90도로 챔버(1)의 단부벽 중심에 위치되는 배출구(4)를 갖는다. 주입구(2)로 들어가는 유체 또한 환형의 경로를 따라 저항(드래그)이 높은 와류를 일으키게 된다. 그러나, 이것은 조절용(또는 제2) 주입구(6)를 더 갖는다. 이 조절용 주입구(6)를 통과하는 유동은 와류 동작을 해제시키고 유동에 악영향을 준다. 이러한 조절용 유동은 유체 회로에서 "가변 저항"을 위해 사용된다. 도 2에서, 조절용 주입구(6)를 통과하는 유동은 주입구(2)를 통해 들어오는 1차 유동의 환형(와류) 경로의 유동과 실질적으로 평행하다. 그러나, 조절용 주입구(6)가 그 입력 유동이 환형(와류) 경로와 평행이 아니라 직각이 되도록 배치되었을 경우에는 미국특허 제6,161,782호의 도 2에 나타낸 "아토마이징 디스크"에 관해 전술한 유형의 아토마이즈된 분사 효과를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이러한 2차 유동의 직각 입력은 와류를 일으키기보다는 해제시키게 된다.

도 3은 챔버(1) 내부의 매우 작은 부분의 변화를 나타내는 개략적인 평면도로, "와류"의 원리를 설명하기 위한 것이다. 이 원리를 다음의 식을 참조하여 설명한다.

A) V_r = V_R(r/R)^η

R - 외경

r - 내경

V_r - 와류의 접선방향 속도 (내경에서)

V_R - 와류의 접선방향 속도 (외경에서)

η - 점도 상수 (+1>η>-1)

여기서, η이 +1이면 고체이고,

η이 -1이면 무점성이며,

0>η>-1이면 기체 또는 액체임.

η에 대한 모든 값이 음수이므로 V_r은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

V_r = V_R(R/r)^η

아래의 B) 및 C)는 공지된 것이다.

B) F = m [(V_r)²/R)]

C) d_p = S(V_r)²(d_r/r)

F - 힘

m - 질량

d_p - 압력의 변화

S - 액체의 밀도

d_r - 반경의 변화

A), B), C)로부터,

D) P_r = P_R + [S(V_R)²/2η][(r/R)^2η-1]

P_r - 압력 (내경에서)

P_R - 압력 (외경에서)

이것은 와류의 상태를 나타낸다. 즉, 유체가 주위로부터 중심으로 이동함에 따라 압력과 함께 속도가 증가한다. 이러한 응용은 이미 정원용 스프링클러 등의 장치에 이미 이용되고 있다. 그러나, 이것은 갈라진(fimbriated) 분사 패턴으로 인해 아토마이즈 효과가 미약하다.

도 4는 본 발명에 따른 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치의 제1 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 상기 장치는 외주 측벽(3)을 갖는 환형 챔버(1)를 포함한다. 챔버(1)를 통과하는 유체 유동은 2개의 층, 제1 하부층(16) 및 제2 상부층(17)으로 나뉜다. 유동의 제1 하부층(16)은 외주 측벽(3)(또는 외주)에 대하여 접선방향인 주입구로부터 챔버(1)에 들어가서 중심 쪽으로 와류 동작을 형성하도록 한다. 제2 상부층(17)은 외주 측벽(3)(또는 외주)에 대하여 직각인 주입구로부터 챔버(1)에 들어가서 상기 접선방향과 실질적으로 90도로 중심에 있는 배출구(4) 쪽으로 반경방향 내측을 향하는 동작을 형성하도록 한다.

제1 하부층(16) 및 제2 상부층(17)은 시작(외주)부터 종료(배출구)까지 서로 파괴시키지 않고 상호작용(혼합)을 하고 지지한다. 이들은 와류에 의해 형성된 동작을 파괴하지 않으며 영향을 주지 않고, 와류의 효과를 확대시키고 높여준다. 즉, 하부층(16) 및 상부층(17)이 외주로부터 중심으로 이동함으로써, 압력, 드래그, 속도가 증가된다. 이들은 위치 에너지의 형태로 보존되고 축적되어 배출구에서 운동 에너지의 형태로 발산되어 원심 분출(18)의 형태를 일으킨다. 원심 분출(18)은 배출구의 다양한 분출 형태를 형성하도록 제어되고 조절될 수 있다. 즉, 용도에 따라 일직선(straight line), 넓은 각도(wide angled), 가는 띠(fimbriated), 안개(mist)-완전 아토마이즈, 단일 층(single layered), 포인트-블랭크(point-blank), 펄스/해머링(pulse/hammering) 등의 형태로 분출될 수 있다.

도 5 및 도 6은 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절을 위한 "샤워 헤드" 장치의 제2 및 제3 실시예를 나타내며, 상기 샤워 헤드는 도 4에 나타낸 본 발명의 제1 실시예를 참조하여 설명한 제1 하부층(16) 및 제2 상부층(17) 유동 상태를 형성한다. 도 5가 "고정 용적"의 환형 챔버(1a)를 갖는 샤워 헤드를 나타내는 데 반해, 도 6은 "가변 용적"의 환형 챔버(1b)를 갖는 샤워 헤드를 나타낸다.

도 5에 나타낸 "고정 용적" 샤워 헤드의 환형 챔버(1a)는 수류(미도시)를 수용하도록 되어 있고, 조절된 아토마이즈 분사는 샤워 하우징(15a)의 챔버 배출구(4a)에 고정된 하나의 노즐 구멍(7a)을 통해 배출된다.

도 6에 나타낸 "가변 용적" 샤워 헤드의 챔버(1b)는 도 5의 실시예에서와 유사하지만, 이 경우 챔버(1b) 내의 유동은 사용자가 배출 노즐 하우징(8)을 회전시킴으로써 조절될 수 있으며, 이것은 다시 배출 용량과, 샤워 하우징의 배출구(4b) 및 노즐(7b)을 통과하는 분사 형태를 조절하게 된다.

도 5 및 도 6의 양 실시예는 도 8에 나타낸 내부 디스크(9)를 포함하며, 전술한 챔버(1a, 1b)를 형성하는데 바람직하게 사용된다. 각각의 실시예에서, 디스크(9)는 또한 유동을 챔버(1a 또는 1b)에 분배한다. 이들 실시예에서, 유동은 디스크(9)의 면(10)을 통해 챔버로 들어간다. 가동 중에, 수류는 디스크(9)의 외주 측벽(12) 둘레의 8개의 입구 포트(11)를 통해 접선방향으로 들어간다. 유동의 상당 부분은 도 4에 나타낸 제1 하부층(16)과 유사한 제1 하부층이 된다. 그러나, 유동의 입구 포트(11)와 연관되는 8개의 구멍(20)을 통과하는 일부는 디스크(9)와 샤워 하우징(15a 또는 15b) 사이의 환형 간극(13)을 향해 둘레 쪽으로 압박된다. 도 7에는 간극(13)을 확대하여 나타내었으며, 외주 측벽(12)에 대하여 반경방향 외측에 위치된다. 이 유동은 도 4에 나타낸 제2 상부층(17)과 유사한 제2 상부층이 되고, 배출구(4a 또는 4b)를 향해 반경방향 내측으로 이동된다. 각각의 샤워 헤드의 분사 특징은 간극(13)의 고정된 폭에 의해 결정되며, 제1 층에 대한 제2 상부(조절)층의 크기를 설정한다.

도 5에 나타낸 "고정 용적" 샤워 헤드의 경우, 환형 간극(13)이 고정되고 이로 인해 그 분사 특징이 고정되지만, 도 6에 나타낸 "가변 용적" 샤워 헤드의 경우, 환형 간극(13)이 가변되고 이로 인해 분사 특징이 가변될 수 있다. 이로 인해 유동의 층(16 및 17)이 무단 조절 메커니즘을 통해 조작될 수 있다.

도 5 및 도 6의 제2 및 제3 실시예에 나타낸 디스크(9)는 돌출된 중앙부(23)를 구비하고 유동을 챔버의 배출구(4 또는 4a) 쪽으로 향하도록 반경방향의 굴곡면을 구비한 면(10)을 갖는다. 디스크(9a)는 도 9에 나타낸 본 발명의 제4 실시예에 사용될 수 있다. 디스크(9a)는 디스크(9)와 유사하지만 면(10a)이 편평하다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제5 실시예로서, 수도꼭지와 함께 사용하기에 적절한 분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치를 나타낸다. 하우징(15c) 및 디스크(9c)는 제거 가능한 배출구 커버망을 갖는 수도꼭지의 자유 단부 쪽으로 카트리지형 장치에 삽입 가능하다. 본 제5 실시예는 도 5에 나타낸 제2 실시예의 "샤워 헤드"와 마찬가지로 "고정 용적"을 갖는다. 하우징(15c)에는 하나의 노즐 구멍(7c)이 위치되고, 이를 통해 조절된 아토마이즈 분사가 배출된다. 본 실시예에서, 디스크(9c)는 2개의 입구 포트(11c)를 가지며, 이를 통해 유동이 유입된다. 전술한 실시예와 마찬가지로 제1 유동층(16) 및 제2 유동층(17)이 본 발명의 장치를 통해 유동하는 물로서 형성된다. 본 실시예에서 제2 유동층(17)을 발생시키는 간극(13c)은 디스크(9c)의 일부분인 외주 측벽(12c) 근처이다.

도 12A-C는 제1 하부층(16)과 제2 상부층(17) 사이의 관계를 보여주는 3개의 상이한 유동층 형태를 나타낸다. 도 12A에 나타낸 굴곡된 유동층 형태는 도 5 및 도 6에 나타낸 디스크(9)에 의해 제2 및 제 3 실시예에서 발생된 것이다. 도 12B에 나타낸 평행 유동층은 도 9에 나타낸 제4 실시예의 디스크(9a)에 의해 발생된 것이다. 도 12C에 나타낸 굴곡된 유동층 형태는 디스크(9a)의 상부면(10a)이 편평하지 않고 볼록한 경우에 발생될 수 있는 것이다.

발명자는 실험을 통해 본 발명의 전술한 실시예에 따라 구성되는 샤워 헤드의 다음과 같은 장점을 확인하였다.

○ 증가된 일정한 공급 압력에서 노즐 유동량이 분당 2리터로 감소될 수 있고,

○ 샤워 헤드에 대한 공급 압력에 상관없이 배출 노즐 유동이 일정해지고 자가조절될 수 있으며,

○ 기존의 절수형 샤워 헤드보다 노즐 분사가 미세하고 더욱 균일하며,

○ 기존의 샤워 헤드로부터 분출되는 분사보다 적은 유동량의 샤워 분사가 더욱 많은 양으로 느껴지고,

○ 챔버 와류에 의해 형성되는 증가된 유동 압력 및 아토마이징은 하나의 노즐 구멍을 사용하는 것을 가능하게 하여 경수(hard water)에서도 막히는 문제를 피할 수 있고,

○ 공급 압력의 변화에 의해 배출 노즐 유동 및 물의 온도가 상당한 영향을 받지 않고,

○ "가변 용적" 샤워 헤드의 경우, 샤워 헤드 밸브의 간단한 회전에 의해 챔버로 향하는 제2 조절용 유동을 무단으로 조절함으로써 수류의 중단 없이 노즐 배출의 변화, 절수, 및 분사 패턴의 변경이 이루어지며,

○ 움직이는 부품이 없어서 장치의 수명이 연장된다.

전술한 실시예에서는 배출구가 중심에 위치되었지만, 도시하지 않은 다른 실시예에서는 배출구가 챔버의 중심에 위치될 필요가 없으며 예를 들어 중심 축 근처에 위치될 수 있다. 배출구의 위치는 배출되는 분사 효과를 변화시킬 수 있으며 중심으로부터 약간 어긋나서 배치되면 예를 들어 고압 세척에 적절한 펄스 분사를 발생하도록 사용될 수 있다.

챔버(1) 내부의 유동층(16, 17) 사이의 접촉 평면(또는 인터페이스)은 여러 형태로 일어날 수 있으며, 예를 들면 평행, 오목, 볼록, 포물선, 일부 굴곡, 일부 평면 등이다.

본 발명의 전술한 실시예에서는 2개의 유동층(16, 17)을 설명하였으나, 도시하지 않은 다른 실시예에서는 추가의 유동층이 존재할 수도 있다. 추가의 유동층은 와류 및/또는 반경방향 유동일 수 있으며 물리적인 장벽에 의해 격리될 수 있다.

실시예를 통해 전술한 본 발명은 새롭고 개선된 형태의 절수형 샤워 헤드를 제공한다. 그러나 당업자들은 전술한 형태의 본 발명에 대하여 다양한 변경을 가할 수 있다는 것을 명백히 이해할 것이다. 예를 들어 환형 챔버의 상대적인 크기, 환형 간극의 형상 및 구성, 배출 노즐의 형상 및 구성, 입구 포트의 배치 개수 및 디자인, 및 조절용 유동 압력의 제어 수단은 발명자의 추가적인 개발에 따른 샤워 헤드가 아닌 적절한 응용을 위해 변경될 수 있다. 본 발명의 장치는 상이한 유체의 혼합기로서 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한 본 발명의 샤워 헤드는 강화 플라스틱 또는 스테인리스강이나 황동과 같은 내부식성 금속이 바람직하지만 임의의 특정 소재에 한정되지 않는다.

본 발명을 샤워 헤드에 적용하여 설명하였으나, 본 발명의 장치는 전자식 연료 분사 시스템, 배기 시스템, 소방 노즐, 샌드-블라스팅 노즐, 발사 장치, 분사 도장 노즐, 바이오-메디컬 분사 시스템, 벽돌 세척 노즐, 분무식 병/깡통 노즐, 가스 토치(torch)와 같은 도시하지 않은 유체 기구에 적용 가능하다.

도시하지 않은 실시예에서, 본 발명의 장치는 샌드-블라스팅 노즐 또는 다른 발사 장치에 사용되며, 유체 유동에 의해 고체 또는 발사물이 운반된다. 도 4에 나타낸 것과 같은 방식으로 유체 유동이 형성된 곳에서는, 발사 장치에 의해 발사되는 고체 또는 발사체의 비행 경로의 방향 제어 및 안정성을 위해 원심 분출(18)이 사용될 수 있다.

전술한 샤워 헤드의 실시예에서는 유체를 물로서 설명하였지만, 도시하지 않은 실시예에서는 다른 유형의 유체일 수 있으며, 액체 또는 기체 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 이러한 유체는 예를 들어 연료, 페인트, 농약, 세척제, 약품, 또는 산소와 질소 등의 상용 기체일 수 있다. 또한, 본 발명의 장치는 분사하기 전에 상이한 유체를 혼합하는데 사용될 수 있다.

Claims

분사 노즐을 통한 유체 유동 조절 장치로서,

상기 조절 장치는 이격된 단부벽에 의해 형성되는 환형의 챔버, 외주 측벽, 중심 축, 유체의 유동이 상기 외주 측벽에 대하여 실질적으로 접선방향으로 상기 챔버에 들어갈 수 있도록 해주는 상기 외주 측벽 또는 그 근처의 하나 이상의 제1 주입구, 상기 단부벽 중의 하나를 통해 유체가 방출되도록 하는 배출구를 포함하고,

작동 중에 상기 제1 주입구를 통해 들어가는 유체의 유동은, 상기 외주 측벽 또는 그 근처에서 와류를 형성하기 시작하여 상기 배출구 쪽으로 속도 및 압력을 증가시키는 환형의 제1 유동 경로를 따르는 제1 하부층, 및 반경방향 내측으로 상기 중심 축을 향하는 제2 유동 경로를 따르는 하나 이상의 제2 상부층을 갖고,

상기 제1 하부층 및 상기 제2 상부층은 상기 주입구와 상기 배출구 사이의 적어도 일부의 유동에 대해 서로 상호작용하고 지지하는

것을 특징으로 하는 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 상부층의 상기 제2 유동 경로는 반경방향 내측 유동을 발생시키는 수단에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제2항에 있어서,

상기 조절 장치는, 조합되어 상기 환형의 챔버를 형성하는 분사 노즐 하우징과 결합 가능한 디스크를 포함하고, 상기 이격된 단부벽 중 하나와 상기 환형 챔버의 외주 측벽은 상기 디스크의 일부분을 형성하고, 상기 반경방향 내측의 유동을 발생시키는 수단은 상기 디스크와 상기 하우징 사이의 좁은 환형 간극이고, 상기 환형 간극은 상기 외주 측벽에 대하여 반경방향 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 환형 간극의 체적이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 환형 간극의 체적은 상기 중심에 위치되는 하우징을 따른 상기 분사 노즐 하우징에 대한 상기 디스크의 이동에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 배출구가 상기 중심에 위치되는 축 또는 그 근처에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 조절 장치가 샤워 헤드인 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제1항에 있어서,

하나 이상의 제1 주입구는 복수의 주입구인 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 디스크의 일부분을 형성하는 상기 이격된 단부벽 중 하나는 실질적으로 편평한 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 디스크의 일부분을 형성하는 상기 이격된 단부벽 중 하나는 하나 이상의 실질적으로 굴곡된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 조절 장치는 상이한 유체를 혼합하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 조절 장치.