KR20160111950A - 자기 세정면을 갖는 노즐 조립체 - Google Patents

Abstract

입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체를 구비하는, 자기 세정면을 갖는 노즐 조립체가 제공된다. 노즐 몸체는 캐리어 몸체 내에 장착되며, 그리고 환형 기체 유동 채널이, 분사 출구 둘레에 한정되는 기체 배출구와 함께, 노즐 몸체 둘레에 위치하게 된다. 다공성 표면이, 기체 배출구에서 환형 기체 유동 채널 둘레에 위치하게 된다. 곡면이 기체 배출구에서 캐리어 몸체 내에 형성된다. 경로가 다공성 표면과 소통 상태에 놓이며 그리고 다공성 표면으로부터 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰진다. 자기 세정면을 갖는 노즐 조립체를 사용하는 분사 장치 및 방법이 또한, 제공된다. 기존의 노즐을 개장하기 위한 어댑터가 또한, 제공된다.

Description

자기 세정면을 갖는 노즐 조립체{NOZZLE ASSEMBLY WITH SELF-CLEANING FACE}

본 발명은, 웹 성형 프로세스(web forming process)에서 이동 웹에 분산된 유체(dispersed fluid)를 적용하기 위한, 분사 장치에서의 사용을 위한 자기 세정 노즐(self-cleaning nozzle)에 관한 것이다. 노즐면에서 환형 유동 채널로 운반되는 구동 유체(motive fluid)는, 중앙 분사 출구를 거쳐 운반되는 공정 유체에 나선형 소용돌이(helical swirl)를 부여하여, 그로 인해 분사 장치를 통해 이동하는 웹 상으로 공정 유체를 분산시키고 균일하게 분배하도록 한다.

본 발명은, 제지 프로세스(papermaking process)에서 종이 웹의 적어도 하나의 표면 상으로의, 전분(starch)의 액체 현탁액과 같은 유체, 결합제, 접착제, 착색제, 또는 표면 코팅제와 같은 다른 재료의 적용을 위한, 분사 장치에 복수로 사용하기에 특히 적합한 자기 세정 노즐에 관한 것이다.

종이, 판지(board) 및 유사한 셀룰로오스 제품들의 제조에서, 약 99% 물 내에서 부유하는 약 1% 고체로부터 이루어진 유체 원료(stock)가, 제지기의 성형 섹션에서, 헤드박스 슬라이스(headbox slice)로부터 이동 성형 직물 상으로, 또는 2개의 직물 사이로, 고속 및 고정밀도로 토출된다. 원료는, 성형 섹션의 단부에 의해, 섬유의 응집성 신생 웹이 제공되도록, 중력 및/또는 진공에 의해 직물 또는 직물들을 통해 배수된다. 이러한 웹은 이어서, 하류측 가압 섹션으로 전달되고, 여기에서, 추가적인 물 제거가, 웹이 하나 이상의 가압 직물과 함께, 웹 내에 혼입된 물의 추가적인 부분을 제거하기 위해 회전 가압 롤들의 쌍들 사이에 형성되는, 적어도 하나의, 통상적으로 일련의 죔부(nip)를 통해 통과함에 따라, 기계적 수단에 의해 발생한다. 가압 섹션의 단부에서, 웹은, 건조기 섹션으로 전달되고, 여기에서, 그의 잔류 수분이, 건조기 캔 또는 실린더로서 공지되는 일련의 증기 가열식 회전 드럼 위로 하나 이상의 건조기 직물과 함께 통과됨에 따라, 증발 수단에 의해 제거된다.

그에 따라 획득되는 종이 제품은 일반적으로, 그의 의도된 용도에 적합하게 하기 위해 그리고, 원하는 바와 같은 평활도, 광택, 불투과성, 강성, 색상 등과 같은 다양한 특성을 자체에 부여하기 위해, 적어도 하나 이상의 후속의 화학적 또는 물리적 처리를 요구할 것이다. 이러한 특성들은 종종, 건조 도중에 또는 이후에 표면 사이즈제(sizing agent) 또는 (착색제, 광학 표백제, 또는 방수 필름 또는 다른 코팅과 같은) 다른 재료를 적용함으로써 획득된다. 이는 흔히, 요구되는 용액 내에 침지되도록, 사이즈제 침지조(pond sizer)를 통해 시트를 통과시킴으로써, 또는 시트가 죔부를 통과함에 따라 필름 사이징 장치를 사용하여 필름으로서 사이즈제를 적용함으로써 행해진다. 부가적으로, 종종 제조된 웹의 전체 폭을 가로질러 수분 함량의 균일성을 개선하기 위해 시트 상에 물을 적용할 필요가 있다.

광범위한 침지조 및 필름 사이징 적용 장치가 모두, 현재 시장에서 입수 가능하며, 그리고 수많은 특허가 그들의 기술의 다양한 양태를 커버한다. 비록 특정 적용들에서의 사용을 위해 적합하지만, 공지의 장치들은, 기계 속도 잠재성에 관해 제한되며 그리고 프로세스 불안정성을 야기함 없이 이러한 제한들을 초과할 수 없으며, 또는 사이징 장치로 운반되는 웹 내의 강도 손실 및/또는 웹 내의 흡수성 변동으로 인한 웹 파단을 야기할 수 있다. 또한, 공지의 장치에 의해 기계 속도에 독립적으로 시트에 도포되는 재료의 평균량을 정밀하게 제어하기 어려우며, 그리고 제조된 웹의 전체 폭을 가로질러 상이한 위치들에서 적용되는 구체적인 양을 정밀하게 제어하기 어렵다. 마찬가지로, 공지의 장치들은 청결하게 유지하기 어렵다.

공지의 필름 또는 침지조 코팅 방법들에 대한 전술된 문제점들 중의 적어도 일부를 극복하는 하나의 수단이, 분사 노즐들의 하나 이상의 어레이 아래로 또는 그를 관통하여 통과함에 따라, 시트 상으로 직접적으로 요구되는 공정 액체를 분사하도록 하는 것이라는 것이 확인된 바 있다. 분사 적용의 평균량 및 단면 방향 균일성은 모두, 통상적인 도포 수단에 의한 것보다 시트 특성에 덜 의존하며, 그리고 공정 액체 내에 비교적 높은 농도의 부유하는 또는 용해된 재료들을 또한 사용할 수 있다. 게다가, 분사 장치는, 노즐의 적어도 일부분에 제공되는 액체 및 고체 농도가 시트로의 다소간 윤곽이 드러나는 운반을 허용하도록 비례하게 될 수 있음에 따라, 전달될 재료의 양 및 유형의 더욱 정밀한 제어를 허용한다. 그러나, 공지의 분사 장치에 공통적인 문제점은, 노즐 영역들을, 특히 사이징 재료가 적용되는 곳을, 청결하고 오염물이 없게 유지하는 것이 어렵다는 것이다. 전형적으로, 공정 액체 내의 고체들은 노즐 팁에 근처에 침착될 것이며, 그리고 그들의 축적은 결국, 분사 패턴을 붕괴시킬 것이고 노즐 출구를 폐색시킬 것이다.

분산된 미스트(mist)를 이동하는 웹 상에 분사하기 위한 노즐, 및 그러한 노즐들의 배열체들은 잘 알려져 있으며, 그리고 예를 들어, 선드홀름(Sundholm) 등의 EP 435904호 및 EP 682571호; 캉가스(Kangas) 등의 US 6,866,207호 및 US 6,969,012호; 그리고 디에벨(Diebel) 등의 EP 2 223 748호에 설명되어 있다. 다른 것들이 공지되고 사용된다.

틴키넨(Tynkkynen) 등의 EP 2 647 760호는, 팁 또는 단부가, 이동하는 웹에 적용되는 유체 분사로부터 요구되지 않은 물질의 부착을 방지하거나 또는 적어도 최소화하기 위해 자체의 온도를 제어하기 위한 수단을 갖도록 제공되는, 노즐을 설명한다. 그러나, 이는, 소형 팁 개구를 갖는 고압형 노즐이며 그리고, 상기 개시에서 제안된 해결책은, 공정 액체가 가압 공기의 유동에 의해 분산되는 팁에서의 비교적 더 큰 분사 개구를 갖는 노즐들에 적절하지 않다.

공지의 종래 기술의 어느 것도, 분사 분산 품질뿐만 아니라 분사 패턴에 영향을 미치는, 분사된 재료 및/또는 오염물의 침착물이 노즐 배출구 둘레에 형성되는 것을 방지하는 과제를 효과적으로 해소하지 못한다.

특히, 입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체를 구비하며, 분사 출구 둘레에 위치하게 되는 기체 배출구를 갖는 환형 기체 유동 채널을 구비하는, 노즐 몸체를 둘러싸는 캐리어 몸체를 갖는 유형의, 노즐들에 대한 침착을 방지하는 과제를 해소하기 위해, 본 발명에 따라, 기체 배출구에서 환형 기체 유동 채널을 둘러싸는, 바람직하게 다공성 디스크의 형태의, 다공성 표면이 제공된다. 저속 유체가 다공성 표면으로 운반되며 그리고 분사 출구에 인접한 요구되지 않는 물질의 침착을 최소화하기 위해 그를 통해 배출된다. 곡면이 기체 배출구 둘레의 캐리어 몸체 내에 형성되고, 기체 배출구 둘레에서, 곡면은, 분사 출구로 운반되는 공정 액체를 균일하게 분산시키는 것을 돕기 위해 구동 유체를 압축 해제하도록 작용할 뿐만 아니라, 다공성 표면으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 제공하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다. 이는, 새로운 노즐 내에 통합되거나 또는 기존의 노즐들을 위한 어댑터에 의해 제공될 수 있다.

제1 바람직한 실시예에서, 입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체를 구비하는, 자기 세정 배출 단부면을 갖는 노즐 조립체가, 제공된다. 노즐 몸체가 내부에 장착되는 캐리어 몸체가 제공되며, 그리고 가압 유체의 소스를 갖도록 제공되는 환형 기체 유동 채널이 분사 출구 둘레에 한정된다. 다공성 표면이, 노즐 조립체의 배출 단부의 면 상에 위치하게 되며, 그리고 바람직하게 환형인 경로와 유체 소통 상태에 놓인다. 다공성 표면은, 환형 경로로 운반되는 가압 유체의 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰진다. 곡면이, 기체 배출구 둘레의 캐리어 몸체 내에 형성되고, 기체 배출구 둘레에서 곡면은, 다공성 표면에 대해 외향으로 유체를 팽창시키도록, 구동 유체를 압축 해제하도록 작용한다. 이러한 배열은, 분사 노즐의 배출 단부 둘레에서의 분사 재료 및 오염물의 침착을 감소시키거나 방지하여, 분사 출구 둘레의 오염물의 침착을 방지하는 저속 유체 배출물을 갖도록 제공되는 자기 세정면을 갖는 노즐을 제공함으로써, 분사 노즐들의 세척 및/또는 교체를 위해 생산 라인을 중지시킬 필요성을 최소화하도록 한다.

제1 바람직한 실시예에서, 가압 기체와 같은 구동 유체가, 외부 소스로부터 노즐 조립체 내의 공기 경로로 제공되며, 그리고 이어서, 기울어진 가이드 베인들이 유체 유동에 나선형 소용돌이 운동을 부여하는, 고정자를 통해 통과한다. 구동 유체의 제1 부분이 환형 기체 유동 채널을 통해 배출 단부를 향해 하류로 진행함에 따라, 구동 유체의 제1 부분은, 상류측의 더 큰 단면적으로부터 하류측의 분사 출구 근처의 더 작은 단면적으로의 채널의 좁아짐으로 인해, 압축된다. 공정 액체는, 입구를 거쳐 액체 유동 통로로 별개로 공급된다. 구동 유체가 기체 유동 채널로부터 나옴에 따라, 구동 유체는 곡면 위로 통과하며 그리고 기체 배출구에서 빠져나오고, 여기에서 구동 유체는 압축 해제되어, 그로 인해, 사용 도중에 적용될 이동하는 웹의 표면 상으로의 액체 액적의 균일한 침착을 보장하기 위해, 분사 출구로 운반된 공정 액체를 무화시키도록 그리고, 유체에 부여되는 회전 운동을 통해, 분산시키도록 한다. 환형 기체 유동 채널에 진입하는 구동 유체의 제2 부분이, 다공성 디스크와 유체 소통 상태에 놓이는 환형 경로로 전환되며 그리고 적어도 하나의 반경 방향 채널을 거쳐 운반된다. 이러한 구동 유체의 일부분은, 다공성 디스크를 통해 통과하며 그리고, 구동 유체의 일부분이 그의 다공성 표면을 통해 디스크를 빠져나옴에 따라, 저속 유체 배출물을 제공하며, 그로 인해 오염물 및 다른 물질을, 이들이 다공성 표면 및 분사 출구 상에 또는 둘레에 침착되기 이전에, 제거하도록 한다. 곡면 위에서의 구동 유체의 유동은 또한, 다공성 표면으로 반경 방향 외향 팽창 유동을 제공하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다. 본 실시예에서, 고정자의 하류의 환형 기체 유동 채널로 공급되는 구동 유체의 부분이 또한, 반경 방향 채널(들)을 거쳐 환형 경로로 유도된다.

제2 바람직한 실시예에서, 구동 유체는, 외부 소스로부터 노즐 조립체 내의 공기 경로로 제공된다. 구동 유체의 제1 부분이, 기울어진 가이드 베인이 자체에 나선형 소용돌이 운동을 부여하는, 고정자를 통해 통과하고, 이러한 구동 유체는 이어서, 상류측의 더 큰 단면적으로부터 하류측의 분사 출구 근처의 더 작은 단면적으로의 채널의 좁아짐으로 인해 구동 유체가 압축되는, 압축 환형 기체 유동 채널을 따라 배출 단부를 향해 하류측으로 진행한다. 공정 액체는, 입구를 거쳐 액체 유동 통로로 별개로 공급된다. 구동 유체가 기체 배출구에서 기체 유동 채널로부터 나옴에 따라, 구동 유체는 곡면 위를 통과하고 여기에서 구동 유체는 압축 해제되며, 그로 인해, 사용시에 유체가 자체에 적용될 이동하는 웹의 표면 상으로의 공정 액체 액적의 균일한 침착을 보장하기 위해, 분사 출구로 운반된 공정 액체를 무화시키도록 그리고, 유체에 부여되는 회전 운동을 통해, 분산시키도록 한다. 공기 경로로 진입하는 구동 유체의 제2 부분이, 적어도 하나의 공기 입구로 별개로 유도된다. 입구로부터, 이러한 구동 유체는, 다공성 디스크와 유체 소통 상태에 놓이는, 바람직하게 환형인 경로로 적어도 하나의 외부 채널을 따라 진행한다. 이러한 구동 유체의 부분은, 다공성 디스크를 통해 통과하며, 그리고 오염물 및 다른 물질을, 이들이 다공성 표면 및 분사 출구 상에 또는 둘레에 침착되기 이전에, 제거하기 위해 다공성 표면을 통해 디스크를 빠져나옴에 따라, 저속 유체 배출물을 제공한다. 곡면 위의 구동 유체의 유동은 또한, 다공성 표면에 반경 방향 외향 팽창 유동을 제공하여, 이러한 전이 영역을 침착물이 없이 유지하도록 한다. 따라서, 본 발명의 본 제2 실시예에서, 노즐로 운반되는 구동 유체의 부분은, 고정자를 통해 통과하기 이전에 또는 통과하는 것과 별도로, 공기 입구 및 별개의 외부 채널(들)을 거쳐, 환형 경로로 유도되는 가운데, 제1 실시예에서, 구동 유체는, 고정자를 통해 환형 기체 유동 채널로 유도되며, 여기에서 유체의 부분은 이어서 반경 방향 채널(들)을 거쳐 환형 경로로 유도된다.

본 발명의 제3 바람직한 실시예에서, 제1 구동 유체가 외부 소스로부터, 유체가 그로부터 고정자를 통해 환형 기체 유동 채널로 통과하는, 노즐 내의 공기 경로로, 압력 하에서 운반된다. 구동 유체가 기체 유동 채널로부터 나옴에 따라, 유체는 곡면 위로 통과하며, 여기에서, 유체가 기체 배출구에서 노즐을 빠져나옴에 따라, 유체는 압축 해제되고, 이에 의해, 유체가 자체에 적용될 이동하는 웹의 표면 상으로의 액체 액적의 균일한 침착을 보장하기 위해, 입구를 거쳐 분사 출구로 운반되는 공정 액체를 무화시키도록 그리고, 고정자에 의해 유체에 부여되는 회전 운동을 통해, 균일하게 분산시키도록 한다. 제2 유체가, 외부 유체 입구를 거쳐, 공기 입구로 별개로 공급된다. 이러한 제2 유체는, 외부 소스로부터 공기 경로로 공급되는 제1 구동 유체와 동일할 수도 또는 상이할 수도 있을 것이다. 이러한 제2 유체는, 오염물 및 다른 물질을, 이들이 다공성 표면 및 분사 출구 상에 또는 둘레에 침착되기 이전에, 제거하도록, 다공성 표면 위에 저속 유체 배출물을 제공하기 위해, 공기 입구로부터 외부 채널을 따라 바람직하게 환형인 경로로, 그리고 이어서 다공성 디스크를 통해 이동한다. 곡면 위의 구동 유체의 유동은 또한, 다공성 표면으로 반경 방향 외향 팽창 유동을 제공하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다.

본 발명의 본 제3 실시예에서, 외부 유체 입구를 거쳐 다공성 디스크로 공급된 제2 유체는, 공기 경로를 거쳐 고정자로 공급되는 제1 구동 유체와는 별개로 제공되며, 그리고 그에 따라 제1 구동 유체와 동일할 수도 또는 상이할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 외부 유체 입구로 운반되는 유체는, 세정제, 증기 또는 그 밖의 것일 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 다공성 디스크로의 제2 유체의 공급은, 제1 구동 유체의 공급과 별개로 제어될 수 있음에 따라, 연속적으로 또는 간헐적으로 제공될 수 있을 것이다. 비교에 의해, 제1 및 제2 실시예에서 다공성 디스크로 운반되는 유체는 항상, 공기 경로에 제공되는 구동 유체와 동일해야만 한다.

본 발명의 제4 바람직한 배열에서, 이들 중 하나가 웹 성형 프로세스에서의 무화된 유체의 적용에 사용될 수 있는, 앞서 설명된 것과 같은 공기 및 액체 유형, 또는 고압 노즐일 수 있는, 노즐 조립체를 포함하는 노즐 하우징과 둘러싸는 맞물림 상태로 위치하게 되도록 구성되고 배열되는 노즐 어댑터가, 제공된다. 어댑터는, 노즐 조립체 및 출구를 포함하는 노즐 하우징 위에 밀접한 둘레 맞춤 상태에 놓이도록 맞춰지는, 노즐 조립체 수용 개구가 그 내부에 위치하게 되는 어댑터 본체를 포함한다. 어댑터는, 세척 용매와 같은 유체, 또는 증기, 축축한 또는 습한 공기, 또는 주위 공기와 같은 기체를, 어댑터 입구를 거쳐, 별개로 공급받게 된다. 어댑터 입구를 거쳐 운반되는 유체는, 바람직하게 환형인 경로와 유체 소통 상태에 놓이는 외부 채널로의 유체 입구로 유도되며 그리고, 그러한 유체 입구로부터, 개구에 대해 둘러싸인 관계로 위치하게 되는, 다공성 표면, 바람직하게 다공성 디스크로 운반되며, 개구에서 다공성 표면은, 다공성 표면을 통한 저속 유체 배출물을 제공한다. 개구는, 노즐 조립체의 액체 유동 통로를 포함하는 분사 출구를 수용하도록 치수 설정된다. 언급된 바와 같이, 노즐 조립체는, 공정 액체가 외부 소스로부터 입구를 거쳐 액체 유동 통로를 거쳐 운반되는 가운데, 유체 통로를 통한 구동 유체의 별도의 소스를 갖도록 제공된다. 어댑터는 바람직하게, 다공성 표면으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하기 위해, 구동 유체를 위한 배출구 둘레의 곡면을 또한 포함하여, 배출구와 다공성 표면 사이의 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다. 어댑터는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 공정 액체 분산을 위해 구동 공기를 사용하지 않는 노즐들을 포함하는, 이들을 통합하도록 원래 구성되지 않았던 노즐들을 포함하는, 본 발명의 자기 세정면의 특징들을 갖는 광범위한 노즐들의 개장(retrofitting)을 허용한다. 이러한 실시예에서, 공정 액체를 분산시키기 위해 제공될 수 있는 임의의 구동 유체와는 별개로, 다공성 디스크로 (액체 세척제와 같은) 유체 또는 (공기, 증기, 또는 축축한/습한/주위 공기와 같은) 기체를 제공하는 것이 가능하다. 그러한 유체는, 이들이 별개로 공급되기 때문에, 다공성 디스크로 필요에 따라 제공될 수 있다.

본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에서, 노즐 조립체는 바람직하게, 환형 기체 유동 채널 내에 위치하게 되는 고정자를 포함한다. 고정자는 바람직하게, 액체가 고정자 내의 기울어진 베인들을 통해 압력 하에서 통과함에 따라 나선형 회전 소용돌이 운동이 액체에 부여되도록, 공정 액체 유동 통로에 대해 소정 각도로 지향되는 일련의 가이드 베인을 포함한다.

바람직하게, 공기 경로는, 다공성 표면 상에 능동 유체 유동을 생성하는, 가압 구동 유체의 소스와 소통 상태에 놓인다. 대안적으로, 다공성 표면은, 외부 유체 입구를 거쳐, 가압 유체를 공급받게 된다.

바람직하게, 가압 구동 유체는, 고정자의 하류측의 다공성 디스크로 유도된다. 대안적으로, 구동 유체는, 고정자의 상류측에 위치하게 되는 유체 입구 채널을 거쳐 다공성 디스크로 유도된다.

바람직하게, 환형 경로는, 기체 및 액체로부터 선택되는 구동 유체를 갖도록 제공된다. 바람직하게, 구동 유체는, 다공성 표면 상에 능동 유체 유동을 생성하는, 축축한 공기이다.

다른 양태에서, 본 발명은, 분사될 액체를 수용하도록 맞춰지는 액체 챔버, 가압 유체를 수용하도록 맞춰지는 유체 챔버, 및 챔버에 연결되는 복수의 노즐을 포함하는, 액체용 분사 조립체를 제공한다. 각각의 노즐은, 입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체; 노즐 몸체가 그 내부에 장착되는 캐리어 몸체; 가압 유체의 소스를 갖도록 제공되는, 분사 출구 둘레에 한정되는, 바람직하게 환형의 경로; 및 배출 단부의 면 상에 위치하게 되며 그리고 환형 경로와 유체 소통 상태에 놓이는 다공성 표면을 포함하고, 다공성 표면은, 다공성 표면에서 환형 경로로 운반되는 가압 유체로부터의 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰진다. 환형 경로는, 노즐들의 분사 출구들 둘레에서의 오염물의 침착을 방지하는, 노즐들을 둘러싸는 다공성 표면을 통한 저속 유체 배출물을 제공하기 위해, 공기 경로 또는 외부 채널에 연결된다.

다른 양태에서, 본 발명은, 물체 상에 액체를 분사하는 방법으로서,

i. 분사될 액체를 위한 액체 챔버를 포함하는 분사 조립체를 제공하는 것;

ii. 입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체로서, 입구는 액체 챔버와 유체 소통 상태에 놓이는 것인, 노즐 몸체, 노즐 몸체가 그 내부에 장착되는 캐리어 몸체로서, 가압 유체의 소스를 갖도록 제공되는, 분사 출구 둘레에 한정되는, 바람직하게 환형의 경로를 갖는 것인, 캐리어 몸체, 배출 단부의 면 상에 위치하게 되며 그리고 환형 경로와 유체 소통 상태에 놓이는 다공성 표면으로서, 환형 경로로 운반되는 가압 유체로부터 다공성 표면에서 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰지는 것인, 다공성 표면, 및 기체 배출구 둘레의 캐리어 몸체 내에 형성되는 곡면으로서, 기체 배출구 둘레에서, 분사 출구로 운반되는 공정 액체를 균일하게 분산시키는 것을 돕기 위해 구동 유체를 압축 해제하도록 작용할 뿐만 아니라, 다공성 표면으로 반경 방향 외향 팽창 유동을 제공하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 하는 것인, 곡면을 포함하는, 적어도 하나의 노즐을 제공하는 것;

iii. 다공성 표면으로부터의 저속 유체 배출물을 생성하여, 다공성 표면을 통해 운반되는 유체로 노즐의 배출 단부 표면을 청결하게 유지하도록, 다공성 표면으로 가압 유체를 동시에 공급하는 가운데, 액체 챔버로부터의 액체를 노즐을 통해 분사하는 것을 포함하는 것인, 물체 상에 액체를 분사하는 방법을 제공한다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 실시예들이, 이하에 그리고 본 개요 섹션 내로 명시적으로 통합되는 청구범위에 설명되며, 그리고 간략화를 위해 여기에서 재현되지 않았다.

상기한 개요 뿐만 아니라, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 뒤따르는 상세한 설명은, 첨부 도면과 함께 읽을 때, 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시할 목적으로, 현시점에 바람직한, 4개의 실시예가 도면에 도시된다. 그러나, 본 발명이 도시된 정확한 배열로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 지금부터 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노즐 조립체의 횡방향 측면도이고;
도 2는, 도 1에 제공되는 노즐 조립체의 평면도이며;
도 3은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 분사 조립체 내의 하우징에의 연결을 위해 준비된 것으로 보이는 바와 같은, 노즐 조립체(10)의 저면도이고;
도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리고 노즐 하우징(1)에 부착된 것과 같은, 도 1 내지 도 3에 도시된 자기 세정 노즐 조립체의 중심축을 통한 평면을 따라 취한 단면도이며;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기 세정 노즐 조립체의 단면도이고;
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기 세정 노즐 조립체의 단면도이며;
도 7a 내지 도 7c는, 기존의 노즐을 본 발명에 따른 자기 세정 노즐로 변환하기 위한 어댑터를 예시하는, 부분 분해된 어댑터 및 노즐(도 7a), 조립된 어댑터 및 노즐(도 7b), 및 노즐 개구에 대한 확대도(도 7c)를 도시하는 측단면도들이고;
도 8은 본 발명의 자기 세정 노즐 실시예에서 활용되는 다공성 디스크의 표면에 대한 도면이며;
도 9는 자기 세정 노즐 실시예에서 활용될 수 있는 다공성 디스크의 대안적인 실시예에 대한 도면이고;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 자기 세정 노즐을 포함하는 분사 조립체의 개략도이며;
도 11a 및 도 11b는, 도 10의 11-11 선을 따라 취한 2개의 실시예에 대한 도면들인, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 자기 세정 노즐을 포함하는 노즐 하우징에 대한 도면들이고;
도 12, 도 13 및 도 14는, 자기 세정 노즐 조립체의 제1, 제2 및 제3 실시예와 관련하여 사용되는, 고정자에 대한 바람직한 실시예의 도면들이다.

특정 전문용어가 단지 편의상 이하의 설명에 사용되며 그리고 제한하는 것은 아니다. 단어들 "전방", "후방", "상부" 및 "하부"는, 참조가 이루어지는 도면들에서의 방향을 지시한다. 단어들 "내향" 및 "외향"은, 도면에서 참조되는 부분들을 향한 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. "축 방향으로"는 노즐의 축을 따르는 방향을 지칭한다. "고정자"는, 유체에 나선형 운동을 부여하도록 지향되는, 공기 경로(30) 내에 위치하게 되는 가이드 베인들의 고정된 세트를 지칭한다. "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"와 같이 인용되는 품목들의 리스트에 대한 언급(여기서, a, b 및 c는 열거되는 품목들을 나타냄)은, 품목 a, b 또는 c의 임의의 단일의 하나, 또는 이들의 조합들을 의미한다. 전문용어는, 이상에 구체적으로 언급된 단어들, 이들의 파생어들 및 유사한 의미의 단어들를 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐 조립체(10')의 횡방향 외부 측면도가 제공된다. 노즐 조립체(10')는, 도 4와 관련하여 이하에 논의될 것과 같은 제1 실시예의 노즐 조립체(10) 내에 존재하지 않는 공기 입구(37)를 제외하고는, 조립체(10)와 본질적으로 동일한 것이다. 조립체(10')는, 입구(16)를 거쳐, 공정 액체가, 예를 들어 전분 현탁액이 공급되는, 액체 유동 통로(14)(도 4 내지 도 7)를 둘러싸는 노즐 몸체(12)를 포함한다. 노즐 몸체(12)는 결과적으로, 바람직하게 도구 맞물림면(22)을 포함하는, 캐리어 몸체(20)에 의해 둘러싸인다. 캐리어 몸체(20)는, 제2 및 제3 실시예에서, 이하에 논의된 것과 같은, 캐리어 몸체(20) 내부에 위치하게 되는 하나 이상의 외부 채널(39)(도 5 및 도 6)로의, 세척액(예를 들어, 아세톤), 기체, 주위 공기 또는 축축한/습한 공기 또는 다른 바람직하게 기체상의 유체와 같은, 가압 구동 유체의 소스로의 접속부(도시 생략)를 제공하는, 공기 입구(37)를 더 포함한다. 캐리어 몸체(20) 둘레에 반경 방향으로 배열되는 복수의 외부 공기 입구 개구(37)를 포함하는 공기 경로(30)가, 주위 또는 습한/축축한 공기와 같은 기체를 위한 접속부를 제공한다. 다공성 디스크(40)가, 입구(16) 반대편의 노즐 조립체(10)의 배출 단부(32)에서 캐리어 몸체(20)의 단부면(34)에 위치하게 된다.

도 2는, 사용시에, 분사될 종이 제품 또는 다른 웹 재료를 향해 바라볼, 다공성 디스크(40) 상에서 본 노즐 조립체(10, 10', 10")의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다공성 디스크(40)는, 노즐 몸체(12)의 분사 출구(18)에 대해 둘러싸는 관계로 위치하게 된다. 다공성 디스크(40) 내부에 그리고 분사 출구(18)에 바로 인접하게, 그의 둘레에 곡면(28)이 놓이는, 환형 기체 유동 채널(24)이 위치하게 된다. 도구 맞물림면(22)을 갖는 캐리어 몸체(20)는, 노즐 하우징(1) 및 의도되는 노즐 하우징을 위한 장치 내로의 노즐 조립체(10)의 삽입 및 제거를 허용한다.

도 3은, 분사 장치(60)(도 10) 내의 부착을 위해 지향된 것과 같은, 도 1에 도시된 노즐 조립체(10')의 입구 또는 연결 단부에 대한 도면이다. 이 도면은, 액체 유동 통로(14)와 연속되며 그리고 이를 둘러싸는 노즐 몸체(12)를 포함하는, 조립체(10')를 도시한다. 외부 채널들(39)(도 5 및 도 6)로의 공기 입구들(37)은, 캐리어 몸체(20) 내부에 둘러싸이게 되고, 노즐 하우징 및 분사 장치 내에서 노즐 조립체(10')의 설치 및 제거를 허용하는 도구 맞물림면(22)이 분명하게 확인될 수 있다. 외부 채널들(39)로의 공기 입구들(37)은, 가압 유체의 소스와 소통 상태에 놓이며 그리고, 노즐 조립체(10')의 반대편 노즐 단부에서의 저속 유체 배출물의 운반을 위한 다공성 디스크(40)로의 통로를 제공한다.

도 4는 자체의 종방향 중심축을 관통하는 평면을 따라 취한 노즐 조립체(10)의 제1 실시예의 단면도를 제공한다. 도 4의 우측에서 시작하여, 노즐 조립체(10)는, 사용시에 노즐 조립체(10)의 노즐 몸체(12)에 의해 둘러싸이게 되는 액체 유동 통로(14)의 입구(16)로 운반되는 공정 액체의 소스에 연결되는, 커플링(2)을 포함하는 노즐 하우징(1) 내에 위치하게 된다. 구동 유체는, 유체 챔버(68A)(도 10)로부터 외부 소스(3)를 거쳐 하우징(1)을 통해 공기 경로(30)로 운반된다.

고정자(50)가, 캐리어 몸체(20) 내부에서 노즐 몸체(12)에 대해 둘러싸는 관계로 위치하게 되며 그리고 공기 경로(30)와 소통 상태에 놓이게 된다. 주위 공기 또는 고온의 축축한 공기와 같은 구동 유체가, 공기 경로(30)로부터 고정자(50)로, 그리고 이어서 환형 기체 유동 채널(24)로, 압력 하에서 운반된다. 도 12 내지 도 14에 상세히 도시되는 바와 같이, 고정자(50)는, 공기 경로(30)에 의해 운반되는 유체에 나선형 소용돌이 운동을 부여하여, 유체가 환형 기체 유동 채널(24)에 진입함에 따라 유체가 소용돌이치며 그리고 노즐 몸체의 종방향 축을 중심으로 회전하도록 야기하는, 기울어진 가이드 베인들(52)을 포함한다.

환형 기체 유동 채널(24)의 단면 치수, 그에 따른 환형 기체 유동 채널의 용적은, 고정자(50)로부터 곡면(28) 이전에 최소값으로 점진적으로 감소하며, 그리고 이어서 기체 배출구(26)에서 빠르게 증가한다. 이러한 초기 체적 감소는, 고정자(50)의 기울어진 가이드 베인을 통해 운반되는 회전하는 유체를 압축하며; 유체는 이어서, 기체 배출구(26)에서 곡면(28) 위로 통과함에 따라, 빠르게 압축 해제된다. 유체의 이러한 빠른 압축 해제는, 고정자(50)의 가이드 베인들(52)에 의해 부여되는 나선형 소용돌이 운동과 조합되어, 유체가 배출구(26)를 빠져나옴에 따라, 유체가 외향으로 효과적으로 폭발하도록 야기한다. 액체 유동 통로(14)를 거쳐 분사 출구(18)로 운반되는 공정 액체는, 분사 출구(18)를 둘러싸는 기체 배출구(26)를 빠져나옴에 따라, 소용돌이 유체의 빠른 팽창에 의해 생성되는 폭발 효과에 의해 완전히 무화되며 그리고 균일하게 분산된다.

본 발명의 본 제1 실시예에서, 상류측 고정자(50)로부터 공기 채널(24)로 운반되는 유체의 제1 부분이, 공정 액체를 분산시키기 위해 기체 배출구(26)로 유도되는 가운데, 채널(24)로 진입하는 구동 유체의 제2 부분이, 반경 방향 채널(38) 내로 방향 전환되며, 반경 방향 채널로부터 다공성 디스크(40)와 유체 소통 상태에 놓이는 바람직하게 환형의 경로(36)로 통과한다. 이러한 구동 유체의 일부분은, 다공성 디스크(40)를 통해 통과하며, 그리고 다공성 표면(42)을 통해 유체가 디스크(40)를 빠져나옴에 따라, 저속 유체 배출물을 제공하고, 이에 의해 오염물 및 다른 물질을, 이들이 다공성 표면(42) 및 분사 출구(18) 상에 또는 주위에 침착되기 이전에, 제거하도록 한다. 곡면(28)은 또한, 다공성 표면(42)으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다. 따라서, 본 실시예에서, 고정자(50)의 하류측의 환형 기체 유동 채널(24)로 공급되는 구동 유체의 일부분은 또한, 반경 방향 채널(38)을 거쳐 환형 경로(36)로 유도된다.

도 5는 자체의 종방향 중심축을 관통하는 평면을 따라 취한 노즐 조립체(10')의 제2 실시예의 단면도를 제공하며; 본 실시예의 양태들은, 앞서 논의된 도 1 내지 도 3에 도시된다. 도 5에 도시된 노즐 조립체(10')와 도 4에 도시된 조립체(10) 사이의 주된 차이점은, 외부 채널들(39)의 존재이다. 도 5의 우측에서 시작하여, 노즐 조립체(10')는, 액체 챔버(66A)(도 10)로부터 입구(16)로 운반되는 공정 액체의 소스에 연결되는 커플링(2)을 포함하는, 노즐 하우징(1) 내에 위치하게 되며, 구동 공기가 그를 통해 유체 챔버(68A)(도 10)로부터 외부 소스(3)를 거쳐 공기 경로(30)로 운반되는, 하우징(1)에 연결되는 캐리어 몸체(12)에 의해 둘러싸이게 되는, 액체 유동 통로(14)를 따라 진행한다.

고정자(50)가, 캐리어 몸체(20) 내부에 노즐 몸체(12)에 대해 둘러싸는 관계로 위치하게 되며 그리고, 주위 또는 고온 축축한 공기와 같은 구동 유체의 제1 부분이 압력 하에서 자체로 운반되는, 공기 경로(30)와 소통 상태에 놓인다. 이러한 구동 유체는, 고정자(50)를 통해 그리고 이어서 환형 기체 유동 채널(24)로 통과한다. 도 10 내지 도 12에 상세히 도시되는 바와 같이, 고정자(50)는, 공기 경로(30)에 의해 운반되는 유체에 나선형 회전 운동을 부여하여, 유체가 환형 기체 유동 채널(24)로 진입함에 따라, 유체가 소용돌이치며 그리고 노즐 몸체의 종방향 축을 중심으로 회전하도록 야기하는, 기울어진 가이드 베인들(52)을 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 환형 기체 유동 채널(24)의 단면 치수, 그에 따른 환형 기체 유동 채널의 용적은, 고정자(50)로부터 점진적으로 감소하여, 곡면(28) 위로 운반되는 이동하는 유체가, 배출구(26)를 빠져나옴에 따라, 효과적으로 외향으로 폭발하도록 야기하며, 액체 유동 통로(14)를 거쳐 분사 출구(18)로 운반되는 공정 액체가 균일하게 분산되도록 야기한다.

공기 경로(30)로 진입하는 동일한 구동 유체의 제2 부분이, 공기 입구(37)로 별개로 유도되며 그리고 고정자(50)를 통해 통과하지 않는다. 입구(37)로부터, 이러한 구동 유체는, 다공성 디스크(40)와 유체 소통 상태에 놓이는 바람직하게 환형의 경로(36)로 외부 채널(39)을 따라 진행한다. 이러한 구동 유체의 일부분은, 다공성 디스크(40)를 통해 통과하며 그리고, 다공성 표면(42)을 통해 빠져나옴에 따라, 저속 유체 배출물을 제공하고, 이는 노즐에 인접한 오염물의 침착을 방지하는 것을 돕는다. 재차, 곡면(28)은 또한, 다공성 표면(42)으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다. 따라서, 본 발명의 본 제2 실시예에서, 노즐(10')로 운반되는 구동 유체의 제1 부분은 고정자(50)를 통해 환형 기체 유동 채널(24)로 유도되며 그리고, 노즐(10')로 운반되는 구동 유체의 제2 부분은 공기 채널(37) 및 별개의 외부 채널(39)을 거쳐 환형 경로(36)로 유도되며 그리고 고정자(50)를 통해 통과하지 않는다.

도 6은 조립체의 종방향 중심축을 관통하는 평면을 따라 취한 본 발명의 제3 실시예에 따른 노즐 조립체(10")의 단면도이다. 도 6에 도시되는 노즐 조립체(10")와 도 5에 도시되는 조립체(10') 사이의 주된 차이점은, 이하에 상세히 논의될 것으로서, 노즐 조립체(10")로의 별개의 유체의 운반을 허용하는, 외부 유체 입구(31)의 존재이다.

도 6의 우측에서 시작하여, 노즐 조립체(10")는, 입구(16)로 운반되며 그리고, 노즐 몸체(12)에 의해 둘러싸이며 캐리어 몸체(20) 내부에서 고정자(50)에 의해 지지되는, 액체 유동 통로(14)를 따라 진행하는, 참조부호 '66A(도 10)'로 지시되는 것과 같은, 공정 액체의 소스에 연결되는 커플링(2)을 포함하는 노즐 하우징(1) 내에 위치하게 되며, 캐리어 몸체 둘레에서 노즐 하우징(1)은 분사 출구(18)에 조립체(10")를 조립하고 빼내도록 맞춰진다. 구동 유체(3)의 소스는, 유체 챔버(68A)로부터 하우징에 연결되며, 그리고 이러한 유체는 공기 경로(30)로 운반된다. 고정자(50)는, 공기 경로(30)와 유체 소통 상태로 위치하게 되며, 그리고 복수의 기울어진 가이드 베인(52)을 포함한다. 주위 공기 또는 고온의 축축한 공기와 같은 구동 유체가 공기 경로(30)에 의해 압력 하에서 고정자(50)로 운반될 때, 기울어진 가이드 베인들(52)은, 기체상 유체에 나선형 소용돌이 운동을 부여하여, 유체가 노즐 몸체(12)를 둘러싸는 환형 기체 유동 채널(24)에 진입함에 따라, 유체가 노즐 몸체의 종방향 축을 중심으로 회전하도록 야기한다. 유체는, 기체 배출구(26)를 향해 유도되고, 유체가 고정자(50)로부터 채널(24)을 따라 곡면(28)을 향해 이동함에 따라, 여기에서 유체는 점진적으로 압축된다. 이는, 환형 기체 유동 채널(24)의 단면 치수 및 그에 따라 환형 기체 유동 채널의 용적이, 곡면(28)에 접근함에 따라, 감소하며 그리고 이어서 기체 배출구(26)에서 빠르게 팽창하여, 이에 의해 유체를 압축 해제하도록 하기 때문이다. 유체가 배출구(26)를 빠져나옴에 따라, 유체는 급속하게 팽창하며 그리고 액체 유동 통로(14)에 의해 운반되는 공정 유체를 무화하도록 그리고 참조 부호 '80(도 10)'으로 지시되는 것과 같은 이동하는 웹 상으로 균일하게 분산시키도록 돕는다.

본 실시예에서, 제2 유체가, 외부 유체 입구(31)를 거쳐 공기 입구(37)로 압력 하에서 별개로 공급된다. 이러한 제2 유체는, 유체 챔버(68A)로부터 공기 경로(30)로 공급되는 구동 유체(3)와 동일하거나, 또는 상이할 수 있을 것이다. 이러한 제2 구동 유체는, 공기 입구(37)로부터 외부 채널(39)을 따라 바람직하게 환형의 경로(36)로, 이어서 다공성 디스크(40)를 통해 이동하여, 다공성 표면(42)을 통해 빠져나옴에 따라, 저속 유체 배출물을 제공하며, 저속 유체 배출물은 노즐에 인접한 오염물의 침착을 방지하는 것을 돕는다. 곡면(28)은 여기에서 또한, 다공성 표면(42)으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다.

본 발명의 본 제3 실시예에서, 외부 유체 입구(31)를 거쳐 다공성 디스크(40)로 공급되는 제2 유체는, 공기 경로(30)를 거쳐 고정자(50)로 공급되는 제1 구동 유체와는 별개로 제공되며, 그리고 그에 따라 제1 구동 유체와 동일하거나 또는 상이할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 외부 유체 입구(31)로 운반되는 유체는, 세척제, 증기, 주위 공기 또는 그 밖의 것일 수 있으며 그리고, 이러한 공급이 별개로 제어될 수 있음에 따라, 연속적으로 또는 간헐적으로 환형 경로(36)[및 다공성 디스크(40)]로 제공될 수 있을 것이다. 비교에 의해, 도 4 및 도 5에 도시되는 제1 및 제2 실시예의 다공성 디스크(40)로 운반되는 유체는, 항상 공기 경로(30)로 제공되는 구동 유체와 동일한 것이어야만 한다.

이제, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 제4 실시예에서, 공정 액체 분산을 위해 구동 공기를 사용하지 않는 것을 포함하는, 사실상 임의의 노즐에 본 발명의 이익을 제공할 수 있는, 노즐 어댑터 유닛(110)이 제공된다. 노즐 어댑터 유닛(110)은, 이들 중 하나가 제지 프로세스에서 무화된 유체의 적용에 사용될 수 있는, 앞서 설명된 공기 및 액체 유형, 또는 고압 액체 노즐일 수 있는, 노즐 조립체(100)와 둘러싸는 맞물림 상태로 위치하게 되도록 구성되고 배열된다. 어댑터 유닛(110)은, 출구(118)와의 간섭 없이, 바람직하게 노즐 조립체(100) 위에서의 밀접한 둘러싸는 끼워맞춤을 위해 맞춰지는, 노즐 조립체 수용 개구(121)가 그 내부에 위치하게 되는, 어댑터 본체(120)를 포함한다. 어댑터 유닛(110)은, 세척 용매와 같은 유체, 또는 증기, 축축한 또는 습한 공기, 또는 주위 공기와 같은 기체를, 입구(105)를 거쳐 별개로 공급받게 된다. 입구(105)를 거쳐 운반되는 유체는, 공기 입구(137)로 그리고 이어서 바람직하게 환형의 경로(136)와 유체 소통 상태에 놓이는 어댑터 본체(120) 내의 외부 채널(139)로 유도되며, 그리고 외부 채널로부터, 노즐 출구(118)를 둘러싸도록 맞춰지는 개구(119)에 대해 둘러싸는 관계로 위치하게 되는 다공성 디스크(140)로 운반되며, 여기에서 다공성 표면(142)을 통한 저속 유체 배출물을 제공한다. 곡면(128)이, 개구(119) 둘레에서 어댑터 본체(120) 상에 제공된다. 곡면(128)은, 다공성 디스크(140)의 다공성 표면(142)으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하여, 이러한 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 한다.

개구(119)는, 노즐 조립체(100)의 액체 유동 통로(114)를 포함하는 분사 출구(118)를 수용하도록 치수 설정된다. 언급된 바와 같이, 노즐 어댑터(110)는, 유체 경로(130)를 통해 제공되는 것으로 도식적으로 도시되는 구동 유체의 별개의 소스를 갖도록 제공된다. 작동 도중에, 공정 액체는, 참조 부호 '66A'로 지시되는 것과 같은 외부 소스로부터, 노즐 조립체(100)에 부착되는 커플링(2)으로, 입구(116)를 거쳐, 액체 유동 통로(114)로 운반된다. 어댑터 유닛(110)은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 공정 액체 분산을 위해 구동 공기를 사용하지 않는 노즐들을 포함하여, 본 발명에 따른 자기 세정면 기술을 통합하도록 본래 구성되지 않았던 노즐들을 포함하는, 본 발명의 자기 세정면의 특징들을 갖는 광범위한 노즐들의 개장을 허용한다. 본 실시예에서, 도 6에 도시되는 제3 실시예에서와 같이, 공정 액체를 분산시키기 위해 제공될 수 있는 임의의 구동 공기와 별개로, (액체 세척제와 같은) 유체 또는 (공기, 증기, 또는 축축한/습한/주위 공기와 같은) 기체를 다공성 디스크(140)로 제공할 수 있다. 그러한 유체는, 유체가 별개로 공급되기 때문에, 다공성 디스크(140)에 필요에 따라 제공될 수 있다.

도 8은, 노즐 조립체(10, 10', 10")에서의 또는 다공성 디스크를 포함하는 노즐 어댑터 유닛(110)에서의 사용을 위해 적합한 것과 같은, 제1 대안적 다공성 디스크(40')의 평면도이다. 다공성 디스크(40')는, 1 내지 500 ㎛(미크론) 사이의 표면 거칠기를 제공하도록 조면(粗面)화되는 평면형 외표면을 구비하며 그리고 참조 부호 '48'로 지시되는 것과 같은, 복수의 미소 기공을 더 포함한다.

도 9는 본 발명의 제1, 제2 또는 제3 실시예에 따른 노즐 조립체(10, 10' 또는 10")에서의, 또는 또한 다공성 디스크를 포함하는 노즐 어댑터 유닛(110)에서의 사용을 위해 적합할 수 있는, 제2 대안적인 다공성 디스크(40")의 평면도이다. 다공성 디스크(40")는, 복수의 슬롯형 개구(46)를 포함하며 그리고, 1 내지 500 ㎛(미크론) 사이의 표면 거칠기를 제공하도록 조면화되는 평면형 외표면을 갖는다. 당해 기술 분야의 숙련자들은, 다공성 디스크(40, 40', 40")가 다른 형태를 취할 수 있으며 그리고 용어 "다공성"은, 예를 들어 외부 채널(39)을 거쳐 환형 경로(36)로 운반되는 것과 같은 공기 또는 다른 유체가, 분사 출구(18) 및 기체 배출구(26)를 둘러싸는 단부면(34)으로의 공기 또는 다른 유체의 유동을 제공하기 위해 제어된 방식으로 그를 통해 통과할 수 있는, 임의의 천공된, 슬롯 형성된, 구멍을 갖는 또는 그 밖의 유체 투과성의 재료를 커버한다는 것을, 본 개시로부터 이해할 것이다.

도 10은, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 복수의 자기 세정 노즐(10, 10', 10")을 포함하는, 제지 또는 유사한 공정 기계(도시 생략) 내의 분사 조립체(60)에 대한 개략도이다. 작동 도중에, 시트(80)가, 종이 시트 경로(76)에 의해 지시되는 바와 같이, 상류로부터 하류 방향으로, 하우징(62a, 62b)을 포함하는 분사 조립체(60)를 통해 진행한다. 분사 조립체(60)는, 시트(80)의 대향하는 평면형 표면들 상에 공정 액체를 분사하도록 배열되는 2개의 노즐(10, 10', 10") 뱅크(bank) 또는 노즐 세트를 포함한다. 각각의 대향하는 노즐 뱅크 내의 개별적인 노즐들(10, 10', 10")은, 임의의 요구되는 방식으로 배열될 수 있지만, 바람직하게 도 11a(하나의 행 내의 노즐들이 이어지는 행 내의 노즐들로부터 치우치게 됨) 또는 도 11b(노즐들이 규칙적인 행들 및 열들의 배열로서 배열됨)에 도시되는 바와 같이, 일련의 연속적인 기계 교차 방향(cross-machine direction: CD) 행들로 배열된다. 유체 전분 현탁액과 같은 공정 액체는, 액체 챔버(66A, 66B)와 유체 소통 상태에 놓이는 액체 이송 경로(70A, 70B)를 거쳐, 각각의 노즐(10, 10', 10")로 운반된다. 가압 기체, 축축한 공기 또는 주위 공기와 같은 유체가 마찬가지로, 유체 챔버(68A, 68B)로부터 유체 공기 경로(72A, 72B)를 거쳐, 노즐(10, 10', 10")로 운반된다. 시트(80)가 분사 장치(60)에 진입함에 따라, 시트는, 시트의 하나 또는 양쪽의 평면형 표면으로 공정 액체의 미세하게 무화된 분사물을 운반하는 노즐(10, 10', 10") 아래로 통과하고; 공정 액체는 표면 상에 코팅(82)으로서 균일하게 침착된다. 시트(80)는 이어서 조립체(60)를 빠져나오며, 그리고 한 쌍의 대향하는 롤(78)에 의해 형성되는 죔부를 통해 하류로 진행하고, 이 죔부에서 코팅(82)은 평활화되며 그리고 시트 표면은 요구되는 만큼 균일하게 구성된다.

도 11a는 분사 조립체(60)에 사용될 수 있는 것과 같은 노즐들(10, 10', 10")의 제1 배열을 제시하며, 도 11a에서 각각의 후속 하류측 행의 노즐들은 선행 상류측 행의 노즐들과 관련하여 치우치게 된다.

도 11b는 분사 조립체(60)에 사용될 수 있는 것과 같은 노즐들(10, 10', 10")의 제2 배열을 제시하며, 도 11b에서 노즐은 규칙적인 행들 및 열들의 배열로 배열된다.

도 12는, 본 발명의 실시예와 관련하여 앞서 논의된 참조 부호 "10, 10' 및 10""으로 지시되는 노즐들에서의 사용을 위해 적합한 것과 같은 고정자(50)의 사시도를 제공한다. 도 13은, 도 12에 도시되는 고정자(50) 상으로 아래로 본 평면도이며, 반면에 도 14는 고정자(50)의 단면도를 제공한다. 도 4 내지 도 6과 관련하여 앞서 논의된 바와 같이, 가압 기체, 축축한 또는 주위 공기의 형태의 구동 기체는, 노즐들(10, 10', 10")의 캐리어 몸체(20)의 외주면 둘레에 배치되는 공기 경로(30)의 외부 개구들 내로 유도된다. 이러한 기체의 적어도 일부는 이어서, 환형 기체 유동 채널(24)로 고정자(50)를 빠져나옴에 따라, 기체가 회전하도록 또는 돌도록 야기하도록, 각각 유동 방향에 기울어지게 지향되는 복수의 기울어진 가이드 베인(52)을 포함하는, 고정자(50)를 통해 통과한다. 고정자(50)를 빠져나옴에 따라 구동 기체에 부여되는 회전 움직임은, 기체가 환형 기체 유동 채널(24) 내로 이동함에 따라, 지속된다.

전술된 바와 같이, 채널(24)은, 고정자(50)로부터 곡면(28)을 향해 진행함에 따라, 단면적, 및 그에 따라 용적을 체적을 감소시키도록 성형된다. 가압 기체가 표면(28) 위에서 외향으로 이동함에 따라, 가압 기체는, 고정자(50)의 기울어진 베인들에 의해 부여되는 회전 운동과 함께, 공지의 베르누이 및 코안다(Bernoulli and Coanda) 유형 효과에 의해 설명되는 결과를 생성하는, 다소 폭발적인 방식으로 빠르게 팽창한다. 이는, 분사 출구(18)에서 노즐을 빠져나올 때, 공정 액체의 완전한 무화 및 분산을 야기한다. 분사 출구(18)로 운반되는 공정 액체는 따라서, 다공성 디스크(40)의 다공성 표면(42) 및 출구(18)로부터 멀어지게 유도된다. 노즐면은, 디스크(40)를 통한 저속 유체 배출물이, 임의의 주위 입자 물질 또는 유체 액적들을 배출 단부(32)의 부근으로부터 멀어지게 유도하고 제거하여, 베르누이 및 코안다 소용돌이 효과가 유체를 분산시키며 그리고 이동하는 종이 시트를 향해 유체가 유도되도록 이동하는 종이 시트로 유체를 유도하는 가운데, 임의의 주위 입자 물질 또는 유체 액적들이 달리 합쳐지지 않도록 하는, 자기 세정형이다.

다공성 디스크(40, 140)는 바람직하게, 세라믹 재료 또는, 스테인리스강과 같은 소결된 금속 중의 하나로부터 이루어진다. 세라믹인 경우, 하나의 적합한 재료는, Pall Corp. 로부터 입수 가능한 Pall Carbo 필터 요소 타입 30인 것으로 확인된 바 있다. 금속으로부터 이루어지는 경우, 명칭 SIKA-R 1.4404 하의 GKN Sinter Metals GmbH로부터 입수 가능한 것과 같은 필터가, 만족스러운 것으로 보인다. 액체 유동 통로(14)는 바람직하게, 테플론(Teflon)®[PTFE - 폴리테트라플루오로에틸렌], 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 또는 다른 저 표면 에너지 중합체 중의 하나로부터 형성된다. 고정자(50)는, 의도되는 최종 사용에 의존하여 적합할 수 있는 바와 같은, PEEK, 황동 또는 다른 금속, 또는 중합체 재료로 구성될 수 있을 것이다. 도구 맞물림면(22)을 포함하여 캐리어 몸체(20)는, 의도되는 최종 사용에 의존하여 적합할 수 있는 바와 같은, 스테인리스강, PEEK 또는 다른 재료로 형성될 수 있을 것이다.

단부면(42)을 포함하는 다공성 디스크(40, 140) 내에의 금속 또는 세라믹 재료 중 어느 하나의 사용은, 노즐 조립체가 사용될 최종 사용 적용 및 환경의 유형에 의해 지시될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이동하는 웹 상에 분사될 그리고 노즐로 공급될 액체가, "고온"(예를 들어, 100℃ 또는 부근)일 것으로 예상되는 경우, 전술된 바와 같은 그리고 Pall Corp. 로부터 입수 가능한 것과 같은 세라믹 재료를 사용하는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 세라믹 재료는, 액체의 온도로부터 다소 단열될 수 있으며, 그리고 그에 따라 작동 도중에 비교적 더 차갑게 유지되는 경향이 있을 것이며, 이에 의해 노즐로 공급되는 액체 내의 전분과 같은 부유하는 재료들의 침착을 억제하도록 한다. 다른 한편으로, 액체가 "더 차가울"(예를 들어, < 100℃) 것으로 예상되는 경우, 전술된 세라믹, 또는 GKN Sinter Metals GmbH로부터 입수 가능한 것과 같은 소결된 금속 재료가, 만족스러운 것으로 입증될 수 있을 것이다.

본 발명을 이와 같이 상세히 설명하였으며, 그의 단지 일부만이 본 발명의 상세한 설명에 예시되는 다수의 물리적 변경이 본 발명의 개념들 및 그 내부에서 구체화되는 원리들을 변경함 없이 이루어질 수 있다는 것이, 당해 기술 분야의 숙련자들에게 인식되어야 하며 그리고 명백할 것이다. 이러한 부분들에 관련하여, 본 발명의 개념들 및 그 내부에서 구체화되는 원리들을 변경하지 않는, 바람직한 실시예의 단지 일부만을 포함하는 수많은 실시예들이 가능하다는 것이, 또한 인식되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예 및 선택적인 구성들은, 모든 관점에서 설명적인 및/또는 예시적인 것으로서, 그리고 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며 그리고, 본 발명의 범주는, 상기한 설명에 의해서 보다는 첨부된 청구범위에 의해서 지시되며, 그리고 따라서, 상기 청구범위의 등가물의 의미 및 범주 이내에 들어오는 이러한 실시예에 대한 모든 대안적인 실시예들 및 변경들은, 청구범위에 포함되어야 한다.

1, 1': 노즐 하우징 2: 커플링
3: 구동 공기의 소스 10, 10', 10": 노즐 조립체
12: 노즐 몸체 14: 액체 유동 통로
16: 입구 18: 분사 출구
20, 20': 캐리어 몸체 22: 도구 맞물림면
24: 환형 기체 유동 채널 26: 기체 배출구
28: 곡면 30: 공기 경로
31: 외부 유체 입구 32: 배출 단부
34: 단부면 36: 환형 경로
37: [외부 채널(39)로의] 유체 입구 38: 반경 방향 채널
39: 외부 채널 40: 다공성 디스크
42: 다공성 표면 46: 슬롯형 개구
48: 미소 기공 50: 고정자
52: 베인 60: 분사 조립체
62A, 62B: 하우징 66A, 66B: 액체 챔버
68A, 68B: 유체 챔버 70: 액체 이송 경로
72: 유체(공기) 이송 경로 74: 세척 유체 공급부
76: 종이 시트 경로 78: 압착롤
80: 종이 시트 82: 코팅
86, 86': 매니폴드
노즐 어댑터 부품
100: 노즐 조립체(다른 유형)
105: 노즐 어댑터 입구(액체, 기체, 또는 세척 용매용)
110: 노즐 어댑터 유닛 114: 액체 유동 통로
116: 입구 118: 분사 출구
119: 개구 120: 어댑터 본체
121: 노즐 어댑터 조립체 수용 개구 124: 환형 기체 유동 채널
126: 기체 배출구 128: 곡면
130: 유체 경로 132: 배출 단부
136: 환형 경로 137: 공기 입구
137: [외부 채널(139)로의] 유체 입구 139: 외부 채널
140: 다공성 디스크[어댑터(110)용]
142: 다공성 표면[디스크(140)용]

Claims (15)

1. 자기 세정면을 갖는 노즐 조립체로서,
   입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는, 노즐 몸체;
   상기 노즐 몸체를 둘러싸며, 상기 분사 출구 둘레에 위치하게 되는 기체 배출구를 갖는 환형 기체 유동 채널을 구비하는, 캐리어 몸체;
   상기 기체 배출구에서 상기 기체 유동 채널 둘레에 위치하게 되는 다공성 표면;
   상기 다공성 표면과 소통 상태에 놓이며 그리고 상기 다공성 표면으로부터 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰지는 경로; 및
   상기 기체 배출구 둘레에서 상기 캐리어 몸체 내에 형성되는 곡면
   을 포함하는 것인, 노즐 조립체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다공성 표면은, 상기 캐리어 몸체의 단부면 상에 위치하게 되는 디스크에 의해 형성되며, 그리고 상기 경로는 상기 캐리어 몸체 내에 한정되는 것인, 노즐 조립체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 액체 유동 통로에 대해 기울어지게 지향되는 복수의 가이드 베인을 포함하는, 환형 기체 유동 채널 내에 위치하게 되는, 고정자를 포함하는 것인, 노즐 조립체.
4. 제 1항에 있어서,
   가압 유체의 소스와 소통 상태에 놓이는 공기 경로가, 상기 다공성 표면 상에 능동 유체 유동을 생성하는 상기 경로에 연결되는 것인, 노즐 조립체.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 다공성 표면은, 상기 캐리어 몸체의 배출 단부에 부착되는 디스크의 부분이며, 그리고 상기 디스크는, 소결된 재료, 세라믹 재료, 또는 강성 다공성 매체 중 적어도 하나로부터 형성되는 것인, 노즐 조립체.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 디스크는, 접착제 또는 포지티브 끼워맞춤(positive fit) 연결 중 적어도 하나를 거쳐 상기 캐리어 몸체에 연결되는 것인, 노즐 조립체.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 다공성 표면은 1 ㎛ 내지 500 ㎛의 표면 거칠기를 갖는 것인, 노즐 조립체.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐 몸체의 상기 분사 출구는, 상기 캐리어 몸체의 배출 단부로부터 뒤로 물려지는 것인, 노즐 조립체.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 다공성 표면은, 상기 캐리어 몸체 둘레에 위치하게 되는 어댑터 본체 상에 위치하게 되는 것인, 노즐 조립체.
10. 액체용 분사 조립체로서,
    분사될 액체를 수용하도록 맞춰지는 액체 챔버;
    가압 유체를 수용하도록 맞춰지는 유체 챔버;
    상기 챔버에 연결되는 복수의 노즐
    을 포함하고,
    상기 노즐들은 각각,
    입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체로서, 상기 입구가 상기 액체 챔버와 유체 소통 상태에 놓이는 것인, 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체가 그 내부에 장착되는 캐리어 몸체로서, 상기 분사 출구 둘레에 한정되는 기체 배출구를 갖는 환형 기체 유동 채널을 구비하며, 상기 환형 기체 유동 채널은 상기 유체 챔버와 소통 상태에 놓이는 것인, 캐리어 몸체;
    상기 기체 배출구에서 상기 환형 기체 유동 채널 둘레에 위치하게 되는, 다공성 표면;
    상기 다공성 표면으로부터 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰지는, 상기 다공성 표면과 소통 상태에 놓이는, 공기 경로;
    상기 기체 배출구 둘레에서 상기 캐리어 몸체 내에 형성되는 곡면을 포함하며,
    상기 공기 경로는, 상기 환형 기체 유동 채널 또는 가압 유체의 다른 소스에 연결되는 것인, 분사 조립체.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 기체 배출구를 통해 배출되는 유체에 뒤틀린 유동 경로를 부여하도록 맞춰지는, 상기 환형 기체 유동 채널 내에 위치하게 되는, 고정자를 더 포함하는 것인, 분사 조립체.
12. 물체 상에 액체를 분사하는 방법으로서,
    분사될 액체를 위한 액체 챔버를 포함하는 분사 조립체를 제공하는 것;
    입구 및 분사 출구를 갖는, 자체를 관통하여 한정되는, 액체 유동 통로를 구비하는 노즐 몸체로서, 상기 입구는 상기 액체 챔버와 유체 소통 상태에 놓이는 것인, 노즐 몸체, 상기 노즐 몸체가 그 내부에 장착되는 캐리어 몸체로서, 상기 분사 출구 둘레에 한정되는 기체 배출구를 갖는 환형 기체 유동 채널을 구비하며, 상기 환형 기체 유동 채널은 가압 유체 소스와 소통 상태에 놓이는 것인, 캐리어 몸체, 상기 기체 배출구에서 상기 환형 기체 유동 채널 둘레에 위치하게 되는 다공성 표면, 상기 다공성 표면으로부터 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰지는, 상기 다공성 표면과 소통 상태에 놓이는, 공기 경로, 및 상기 기체 배출구 둘레에서 상기 캐리어 몸체 내에 형성된 곡면을 포함하는, 적어도 하나의 노즐을 제공하는 것;
    상기 다공성 표면으로부터의 저속 유체 배출물을 생성하여, 상기 다공성 표면을 통해 운반되는 유체 및 상기 곡면 위의 상기 환형 기체 유동 채널로부터 상기 다공성 표면으로의 기체의 반경 방향 외향 팽창 유동에 의해 상기 노즐의 배출 단부면을 청결하게 유지하도록, 상기 다공성 표면으로 가압 유체를 동시에 공급하는 가운데, 상기 액체 챔버로부터의 액체를 상기 노즐을 통해 분사하는 것
    을 포함하는 것인, 액체 분사 방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 액체는 가열된 액체이며 그리고 상기 다공성 표면은 스테인리스강 재료로 형성되는 것인, 액체 분사 방법.
14. 제 12항에 있어서,
    상기 다공성 표면은 단열 재료로 형성되는 것인, 액체 분사 방법.
15. 자기 세정면을 제공하기 위해 노즐 조립체와 함께 사용할 용도의 노즐 어댑터 유닛으로서,
    그 내부에 상기 노즐 조립체가 위치하게 되도록 맞춰지는 어댑터 본체;
    상기 노즐 조립체의 분사 출구를 수용하도록 치수 설정되는 개구를 포함하는, 상기 어댑터 본체의 단부면 상에 위치하게 되는, 다공성 표면;
    상기 다공성 표면과 연통 상태에 놓이며 그리고 상기 다공성 표면으로부터 저속 유체 배출물을 제공하도록 맞춰지는, 경로; 및
    상기 다공성 표면으로의 반경 방향 외향 팽창 유동을 촉진하여, 상기 노즐의 배출구와 상기 다공성 표면 사이의 전이 영역을 침착물 없이 유지하도록 하기 위한, 상기 개구 둘레의 곡면
    을 포함하는 것인, 노즐 어댑터 유닛.

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