KR20160137417A - 신속 해제 분사 밸브를 구비한 압전 분사 시스템 - Google Patents

신속 해제 분사 밸브를 구비한 압전 분사 시스템 Download PDF

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노드슨 코포레이션
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Abstract

액튜에이터 하우징, 액튜에이터, 유체 보디 하우징, 및 유체 보디를 포함하는 분사 분배기가 개시된다. 액튜에이터는 액튜에이터 하우징에 위치되고, 유체 보디 하우징은 액튜에이터 하우징에 결합된다. 유체 보디는 유체 보디 하우징에 결합되고 유체 보어와 연통하는 유체 입구를 포함한다. 유체 보디는 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징에 결합될 때 액튜에이터와 작동적으로 결합되는 가동성 샤프트를 가지는 분사 밸브를 추가로 포함한다. 샤프트는 유체 보어로부터 일정량의 유체를 분사하도록 액튜에이터 하우징에 의해 움직인다. 유체 보디는 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징으로부터 분리될 때 유체 보디 하우징으로부터 제거될 수 있다.

Description

신속 해제 분사 밸브를 구비한 압전 분사 시스템{PIEZOELECTRIC JETTING SYSTEM WITH QUICK RELEASE JETTING VALVE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 출원에 통합되는 2015년 5월 22일 출원된 미국 특허 가출원 제62/165,245호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 기판 상으로 점성 유체의 작은 액적을 침착하기 위한 비접촉 분사 분배기에 관한 것이며, 특히 하나 이상의 압전 요소에 의해 작동되는 이러한 형태의 분배기에 관한 것이다.
비접촉 점성 물질 분배기들은 때때로 기판 상에 최소량의 점성 물질을 도포하도록 사용되며, 예를 들어 점성 물질은 50 센티푸아즈를 초과하는 점도를 갖는다. 예를 들어, 비접촉 점성 물질 분배기들은 인쇄회로 기판과 같은 전자기기 기판 상에 다양한 점성 물질을 도포하도록 사용된다. 전자기기 기판에 도포되는 점성 물질은 제한의 방식이 아니라 예의 방식으로 범용 접착제, 자외선 경화 접착제, 땜납 페이스트, 땜납 플럭스, 땜납 마스크, 열 그리스, 덮개 밀폐제(lid sealant), 오일, 캡슐화제, 포팅 화합물(potting compounds), 에폭시, 다이 부착 유체, 실리콘, RTV, 및 시아노아크릴레이트를 포함한다.
기판상으로 비접촉 분사 분배기로부터 점성 물질을 분배하기 위한 특정 적용은 아주 많다. 반도체 패키지 조립 시에, 다른 용도 중에서, 언더필링(underfilling), 볼 그리드 어레이에서 땜납볼 보강, 댐 및 충전 작업, 칩 캡슐화, 언더필링 칩 스케일 패키징, 캐비티 충전 분배, 다이 부착 분배, 덮개 밀봉 분배, 무유동 언더필링, 플럭스 분사, 및 열 화합물을 분배하기 위한 적용이 존재한다. 표면 장착 기술(SMT) 인쇄회로 기판(PCB) 제조를 위하여, 표면 장착 접착제, 땜납 페이스트, 전도성 접착제, 및 땜납 마스크 물질들이 비접촉 분배기들 뿐만 아니라 선택적 플럭스 분사로부터 분배될 수 있다. 컨포멀 코팅(Conformal coating)은 또한 비접촉 분배기를 사용하여 선택적으로 도포될 수 있다. 대체로, 경화된 점성 물질은 습기, 곰팡이, 먼지, 부식 및 연마와 같은 환경 응력으로부터 기원하는 유해물로부터 인쇄회로 기판과 그 위에 장착된 디바이스들을 보호한다. 경화된 점성 물질은 또한 특정의 비코팅 영역에서의 전기 및/또는 열 전도 특성을 보존할 수 있다. 디스크 드라이브 산업에서의 적용, 의료 전자기기를 위한 생명 과학 적용, 및 본딩, 밀봉, 성형 가스켓, 페인팅 및 윤활을 위한 일반적인 산업 적용이 또한 존재한다.
분사 분배기들은 대체로 시트를 향하여 반복적으로 샤프트 또는 태핏(tappet)을 움직이는 한편 분배기의 출구 오리피스로부터 점성 물질의 액적을 분사하기 위한 공압 또는 전기 액튜에이터를 가질 수 있다. 전기적으로 작동되는 분사 분배기들은 특히 압전 액튜에이터(piezoelectric 액튜에이터)를 사용할 수 있다.
분사 분배기 밸브를 청소하는 능력은 밸브 성능에 중요하다. 적절한 청소를 달성하기 위하여, 밸브까지 및 그 안에서의 유체 경로는 용이하게 접근 가능하여야 한다. 많은 분사 분배기 디자인은 여전히 모든 요구된 표면들을 적절하게 청소하도록 적절한 접근을 가지지 못한다. 자외선 경화 물질과 같은 일부 물질들은 분배기와 관련된 가열 요소에 의해 인가된 열로 인하여 유체 경로에서 경화할 것이다. 때때로, 사용자는 청소 목적을 위한 접근을 얻도록 일부 형태로 가열 요소를 분해하여야만 한다. 이러한 것은 시간 및 추가의 공구를 요구한다.
적어도 이러한 이유 때문에, 이들 및 다른 문제를 다루는 분사 시스템 및 방법을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명은 대체로 액튜에이터 하우징, 액튜에이터, 유체 보디 하우징((fluid body houding), 및 유체 보디를 포함하는 분사 분배기에 관한 것이다. 액튜에이터는 액튜에이터 하우징에 위치되고, 유체 보디 하우징은 액튜에이터 하우징에 결합되고 분리될 수 있다. 유체 보디는 유체 보디 하우징에 결합되고 유체 보어와 연통하는 유체 입구를 포함한다. 유체 보디는 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징에 결합될 때 액튜에이터와 작동적으로 결합되는 가동성 샤프트를 가지는 분사 밸브를 추가로 포함한다. 샤프트는 유체 보어로부터 일정량의 유체를 분사하도록 액튜에이터에 의해 움직인다. 유체 보디는 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징으로부터 분리될 때 유체 보디 하우징으로부터 제거될 수 있다. 이러한 것은 용이한 세척 및/또는 교체를 가능하게 한다.
또 다른 양태에서, 액튜에이터는 인가된 전압에 응답하여 제1 거리만큼 늘어나는 압전 유닛, 및 압전 유닛에 작동적으로 결합되는 증폭기를 추가로 포함할 수 있다. 유체 보디 하우징은 힌지로 액튜에이터 하우징에 결합될 수 있으며, 유체 보디 하우징은 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징에 결합되는 위치와 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징으로부터 분리되는 위치 사이에서 선회될 수 있다. 이러한 방식으로, 유체 보디 하우징은 액튜에이터 하우징으로부터 유체 보디 하우징으로부터 완전히 분리함이 없이 결합 및 분리 위치들 사이에서 용이하게 움직일 수 있다. 그러나, 유체 보디 하우징은 액튜에이터 하우징으로부터 유체 보디 하우징을 완전하게 분리하게 되는 임의의 방식을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 액튜에이터 하우징에 결합될 수 있다.
또 다른 양태에서, 분사 분배기는 회전 커넥터에 의해 액튜에이터 하우징에 결합될 수 있다. 유체 보디 하우징은 훅 형상 플랜지를 추가로 포함할 수 있으며, 회전 커넥터는 액튜에이터 하우징과 유체 보디 하우징을 결합하도록 훅 형상 플랜지와 결합할 수 있다. 또한, 커넥터 하우징은 액튜에이터 하우징에 견고하게 부착될 수 있으며, 회전축은 회전 커넥터를 포함하며 커넥터 하우징 내에 안치된다.
여전히 다른 양태에서, 분사 분배기는 가동성 핀으로 액튜에이터에 결합될 수 있다. 가동성 핀은 유체 보디 하우징에 있는 슬롯 내에서 움직이는 것에 의해 유체 보디 하우징과 액튜에이터 하우징을 결합할 수 있다. 또한, 커넥터 하우징은 액튜에이터 하우징에 견고하게 부착될 수 있으며, 스프링 편향 요소를 포함할 수 있다. 가동성 핀은 유체 보디 하우징과 액튜에이터 하우징을 결합 또는 분리하도록 액튜에이터 하우징을 향하여 스프링 편향 요소를 거슬러 움직일 수 있다.
또 다른 양태에서, 액튜에이터 하우징은 보어를 포함할 수 있으며, 유체 보디는 분사 밸브를 포함하는 태핏 조립체를 포함할 수 있다. 태핏 조립체는 액튜에이터 하우징과 유체 보디 하우징이 결합될 때 액튜에이터 하우징의 보어에 보유될 수 있다. 또한, 태핏 조립체는 유체 보디로부터 제거 가능할 수 있다.
여전히 또 다른 양태에서, 유체 보디 하우징은 유체 누설을 위한 경로를 제공하도록 T-형상 그루브가 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 추가의 특징 및 이점들은 첨부 도면과 관련하여 취해진 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명의 검토시에 당업자에게 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 분사 분배기 시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라서 취한 단면도.
도 2a는 도 2로부터 취한 태핏 조립체와 유체 보디의 확대 단면도로서, 개방 상태로 있는 태핏을 도시하는 도면.
도 2b는 도 2a와 유사하지만 유체의 액적을 분사한 후에 폐쇄된 태핏을 도시하는 단면도.
도 3은 분배기의 압전 액튜에이터의 부분 분해 사시도.
도 4는 내부 상세를 더욱 잘 보이도록 점선으로 도시된 특정 요소들을 구비한 압전 분사 분배기의 사시도.
도 5는 레버 증폭 메커니즘(lever amplification mechanism)을 도시하는 액튜에이터의 하부 부분의 측면도.
도 6a는 액튜에이터 하우징에 결합된 유체 보디 하우징의 확대 개략도.
도 6b는 도 6a와 유사하지만, 유체 보디 하우징이 액튜에이터 하우징으로부터 분리될 수 있도록 회전된 커넥터를 도시하는 도면.
도 7은 액튜에이터 하우징으로부터 분리되고 유체 보디가 제거된 유체 보디 하우징을 도시한 사시도.
도 8은 액튜에이터 하우징에 대하여 유체 보디 하우징의 결합 및 분리를 허용하는 커넥터에 대한 대안적인 실시예를 도시한 사시도.
도 8a는 도 8의 선 8A-8A을 따라서 취한 단면도.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 분사 시스템(10)은 주 전자 제어부(14)와 결합된 분사 분배기(12)를 포함한다. 분사 분배기(12)는 액튜에이터 하우징(18)에 결합된 유체 보디(16)를 포함한다. 특히, 유체 보디(16)는 적용의 요구에 의존하여 하나 이상의 히터(도시되지 않음)를 포함할 수 있는 유체 보디 하우징(19) 내에 홀딩된다. 유체 보디(16)는 주사기통(도시되지 않음)과 같은 적절한 유체 공급부(20)로부터 압력하에서 유체를 수용한다. 태핏 또는 밸브 조립체(22)는 하우징(18)에 결합되고 유체 보디(16) 내로 연장한다. 기계적 증폭기(예를 들어, 레버(24))는 다음에 설명되는 바와 같이 압전 액튜에이터(26)와 태핏 또는 밸브 조립체(22) 사이에 결합된다.
압전 액튜에이터(26)를 냉각하는 목적을 위하여, 공기는 소스(27)로부터 입구 포트(28) 내로 도입되고 배기 포트(30)로부터 배출될 수 있다. 대안적으로, 냉각 요구에 의존하여, 양쪽 포트(28, 30)들은 도 2에 도시된 바와 같이 소스(27)로부터 냉각 공기를 수용할 수 있다. 이러한 경우에, 하나 이상의 다른 배기 포트(도시되지 않음)는 하우징(18)에 제공될 것이다. 온도 및 사이클 제어부(36)는 분사 작업 동안 액튜에이터(26)를 제어하기 위하여, 그리고 요구된 온도로 분배된 유체를 유지하기 위하여 분배기(12)가 소유한 하나 이상의 히터(도시되지 않음)를 제어하기 위해 제공된다. 다른 선택으로서, 이러한 제어부(35), 또는 다른 제어부는 폐쇄 루프 방식으로 액튜에이터(26)의 냉각 요구를 제어할 수 있다. 도 4에 또한 도시된 바와 같이, 압전 액튜에이터(26)는 압전 요소들의 스택(40)을 추가로 포함한다. 이러한 스택(40)은 각각 스택(40)의 양측부에 결합된 각각의 평탄 압축 스프링 요소(42, 44)들에 의해 압축으로 유지된다. 특히, 상부 및 하부 핀(46, 48)들이 제공되고 그 사이에 압전 요소들의 스택(40)에 의해 서로에 대해 평탄 스프링 요소(42, 44)들을 홀딩한다. 상부 핀(46)은 액튜에이터(26)의 상부 액튜에이터 부분(26a) 내에서 홀딩되는 반면에, 하부 핀(48)은 스택(40)의 하단부를 직접 또는 간접적으로 결합한다. 상부 액튜에이터 부분(26a)은 압전 요소들의 스택(40)을 안전하게 수용하여서, 스택(40)은 어떠한 측방향 운동에 대하여 안정화된다. 이러한 실시예에서, 하부 핀(48)은 하부 액튜에이터 부분(26b), 특히 기계식 아마추어(50)에 결합된다(도 2).
기계식 아마추어(50)의 상부 표면(50a)은 압전 스택(40)의 하단부에 기댄다. 스프링 요소(42, 44)들이 핀(46, 48)들 사이에서 늘어나서, 스프링(42, 44)들은 도 4에서 화살표(53)들에 의해 도시된 바와 같이 스택(40)에 대해 일정한 압축을 인가한다. 평탄 스프링 요소(42, 44)들은 특히 와이어 EDM 공정으로 형성될 수 있다. 압전 요소 스택(40)의 상단부는 상부 액튜에이터 부분(26a)의 내부 표면에 기대어 보유된다. 그러므로, 상부 핀(46)은 하부 핀(48)이 본 명세서에서 설명된 바와 같이 스프링(42, 44)들에 의해 그리고 기계식 아마추어(50)에 의해 부유하거나 또는 움직이는 동안 정지하고 있다.
전압이 압전 스택(40)에 인가될 때, 스택(40)은 확장하거나 늘어나며, 이러한 것은 스프링 요소(42, 44)들의 힘을 거슬러 아마추어(50)를 아래로 움직인다. 스택(40)은 인가된 전압의 양에 비례하여 길이를 변경할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기계식 아마추어(50)는, 이 실시예에서 대체로 제1 단부(24a) 가까이에서 아마추어(50)에 결합되고 제2 단부(24b)에서 푸쉬 로드(68)에 결합된 레버(24)로서 형성되는 기계적인 증폭기에 작동적으로 결합된다. 레버(24)는 예를 들어 기계식 아마추어(50)와 레버(24) 사이에 일련의 슬롯(56)들을 또한 형성하는 EDM 공정을 통해 하부 액튜에이터 부분(26b)으로부터 일체로 형성된다. 다음에 추가로 설명되는 바와 같이, 레버(24) 또는 다른 형태의 기계적인 증폭기는 스택(40)이 필요한 양만큼 확장하거나 늘어나는 거리를 증폭시킨다. 예를 들어, 이 실시예에서, 스택(40) 및 기계식 아마추어(50)의 하향 움직임은 레버(24)의 제2 단부(24b)에서 약 8배만큼 증폭된다.
지금 도 2, 도 2a, 도 2b 및 도 5를 참조하여, 굴곡부(60)는 레버(24)를 기계식 아마추어(50)에 결합한다. 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 레버(24)는 레버(24)의 제2 단부(24b)와 대략 동일한 수평 레벨에 있는 선회 지점(62)을 중심으로 선회한다. 선회 지점(62)의 이러한 위치는 아크의 효과를 최소화하는데 기여하고, 레버(24)는 아크를 통해 회전한다. 일련의 슬롯(56)들은 굴곡부(60)를 형성하는 하부 액튜에이터 부분(26b)에 형성된다. 압전 스택(40)이 도 5에 있는 화살표(66)에 의해 도시된 바와 같이 주 제어부(14)에 의한 전압의 인가 하에서 늘어날 때, 레버(24)는 스택(40)이 기계식 아마추어(50) 상에서 아래로 밀음에 따라서 대체로 선회 지점(62)을 중심으로 시계 방향으로 회전한다. 레버(24)의 약간의 회전은 굴곡부(60)에 인가된 탄성 편향에 거슬러 일어난다. 제2 단부(24b)가 선회 지점(62)을 중심으로 시계 방향으로 약간 회전함에 따라서, 제2 단부는 아래로 움직이고 마찬가지로 도 5에서 화살표(67)에 의해 도시된 바와 같이 부착된 푸쉬 로드(68)를 아래로 움직인다(도 2).
레버(24)의 제2 단부(24b)는 적절한 나사 체결구(70, 72)들을 사용하여 푸쉬 로드(68)에 고정된다. 푸쉬 로드(68)는 가이드 부싱(74) 내에서 진행하고 태핏 또는 밸브 조립체(22)와 관련된 태핏 또는 밸브 요소(76)의 상부 헤드부(76a)에 기댄다. 가이드 부싱(74)은 도 2a 및 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같은 핀(75)에 의해 하우징(18)에서 홀딩된다. 푸쉬 로드(68), 가이드 부싱(74), 및 핀(75)의 조립체는 작업 동안 푸쉬 로드(68)의 적절한 움직임을 보장하도록 일부 "탄력성(give)을 허용한다. 아울러, 푸쉬 로드(68)는 태핏 또는 밸브 조립체(22) 및 레버(24)에 의한 그 왕복 움직임 동안 탄성 방식으로 측방향으로 약간 굽어지게 되는 물질로 만들어진다. 태핏 조립체는 환형 요소(80)를 사용하여 하우징(18)의 하부 내에 장착된 코일 스프링(78)을 추가로 포함한다. 태핏 또는 밸브 조립체(22)는 O-링(84)에 의해 유체 보디(16)에 보유되는 인서트(82)를 추가로 포함한다. 환형 요소(80)와 인서트(82)는 일체 요소, 즉 이 실시예에서 카트리지 보디를 포함한다. 교차 천공된 눈물 구멍(cross-drilled weep hole)(85)은 O-링(86)을 지나서 누설하는 임의의 액체가 빠져나가는 것을 허용하도록 스프링(78)의 하단부와 거의 일직선을 이룬다. 추가의 O-링(86)은 유체 보디(16)의 유체 보어(88)에 수용된 압축 유체가 누설되지 못하도록 태핏 또는 밸브 요소(76)를 밀봉한다. 유체는 유체 공급부(20)로부터 유체 보디(16)의 입구(90)와 통로(92, 94)들을 통해 유체 보어(88)에 공급된다. O-링(84)은 보어(88)와 통로(94)에 있는 압축 유체로부터 환형 요소(80)와 인서트(82)에 의해 형성된 카트리지 보디의 외부를 밀봉한다. 유체 통로(92, 94)들은 유체 보디(16)에 나사 결합된 플러그 부재(96)에 의해 밀봉된다. 플러그 부재(96)는 내부 통로(94)를 청소하기 위한 접근을 허용하도록 제거될 수 있다.
액적 또는 소량의 유체를 분사하는 시스템(10)의 동작은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 도 2 내지 도 4를 검토하는 것에 의해 가장 잘 이해될 것이다. 도 2a는 압전 스택(40)에 대한 전압이 충분히 제거되었을 때 개방 상태로 상승된 태핏 또는 밸브 요소(76)를 도시한다. 이러한 것은 스택(40)을 수축시킨다. 스택(40)이 수축함에 따라서, 평탄 스프링(42, 44)들은 아마추어(50)를 위로 당기고, 이러한 것은 레버(24)의 제2 단부(24b)를 상승시키고, 또한 푸쉬 로드(68)를 상승시킨다. 그러므로, 태핏 또는 밸브 조립체(22)의 코일 스프링(78)은 태핏 또는 밸브 요소(76)의 상부 헤드부(76a)를 위로 밀고, 유체 보디(16)에 고정된 밸브 시트(100)로부터 태핏 또는 밸브 요소(76)의 원위 단부(76b)를 상승시킨다. 이러한 위치에서, 유체 보어(88)와 태핏 또는 밸브 요소(76)의 원위 단부(76b) 밑의 영역은 분사 분배기(12)를 "장전"하도록 추가의 유체로 충전되고 다음의 분사 사이클을 위한 분사 분배기(12)를 준비한다.
압전 스택(40)이 활성화될 때, 즉, 전압이 주 전자 제어부(14)에 의해 압전스택(40)에 인가될 때(도 1), 스택(40)은 확장하고 기계식 아마추어(50) 쪽으로 민다. 이러한 것은 레버(24)를 시계 방향으로 회전시키고 제2 단부(24b)를 아래로 움직이며, 또한 푸쉬 로드(68)를 아래로 움직인다. 푸쉬 로드(68)의 하부 헤드부(68a)는 도 2b에 도시된 바와 같이 태핏 또는 밸브 요소(76)의 상부 헤드부(76a) 상에서 아래로 밀리고, 태핏 또는 밸브 요소(76)는 원위 단부(76b)가 밸브 시트(100)에 대해 결합할 때까지 코일 스프링(78)의 힘에 거슬러 아래로 신속하게 움직인다. 움직임의 공정에서, 태핏 또는 밸브 요소(76)의 원위 단부(76b)는 방출 출구(104)로부터 유체의 액적(102)을 강요한다. 전압은 그런 다음 압전 스택(40)으로부터 제거되고, 이러한 것은 다음의 분사 사이클을 위하여 태핏 또는 밸브 요소(76)를 상승시키도록 이러한 구성요소의 각각의 움직임을 역전시킨다.
압전 액튜에이터(26)가 액적을 분사시키도록 반대로 이용될 수 있다는 것이 예측될 것이다. 이러한 경우에, 레버(24) 또는 다른 형태의 기계적 증폭기를 포함하는 다양한 기계적 작동 구조가 상이하게 디자인되어서, 전압이 압전 스택(40)으로부터 제거될 때, 스택(40)의 결과적인 수축은 유체의 액적(102)을 방출하도록 밸브 시트(100)와 방출 출구(104)를 향한 태핏 또는 밸브 요소(76)의 움직임을 유발할 것이다. 그런 다음, 스택(40)으로의 전압의 인가시에, 증폭 시스템과 다른 작동 구성요소들은 다음의 분사 작업을 위하여 추가의 유체를 유체 보어(88)에 장전하기 위하여 태핏 또는 밸브 요소(76)를 상승시킬 것이다. 이 실시예에서, 태핏 또는 밸브 요소(76)는 정상적으로 폐쇄되며, 즉, 압전 스택(40)에 인가된 전압이 없을 때 밸브 시트(100)를 결합하게 된다.
도 2에 또한 도시된 바와 같이, 상부 액튜에이터 부분(26a)은 하부 액튜에이터 부분(26b)로부터 분리되고, 이러한 각각의 부분(26a, 26b)은 상이한 물질로 형성된다. 특히, 상부 액튜에이터 부분(26a)은 하부 액튜에이터 부분(26b)을 형성하는 물질보다 낮은 열팽창계수를 가지는 물질로 형성된다. 각각의 액튜에이터 부분(26a, 26b)은 하부 액튜에이터 부분(26b)으로부터 상부 액튜에이터 부분(26a)으로 연장하는 나사 체결구(도시되지 않음)들을 사용하여 서로 견고하게 체결된다. 상부 및 하부 액튜에이터 부분(26a, 26b)들의 조립체는 그런 다음 다수의 볼트(110)에 의해 하우징에 체결된다. 특히, 하부 액튜에이터 부분(26b)은 PH17-4 스테인리스강으로 형성될 수 있는데 반하여, 상부 액튜에이터 부분(26a)은 인바(Invar)와 같은 니켈-철 합금으로 형성될 수 있다. 17-4 PH 스테인리스강은 매우 높은 내구성 제한, 또는 피로 강도를 가지며, 이는 굴곡부(60)의 수명을 증가시킨다. 이러한 스테인리스강의 열팽창계수는 약 10 ㎛/m-C인 반면에, 인바의 열팽창계수는 약 1 ㎛/m-C이다. 이러한 물질의 열팽창의 비는 약 10:1보다 높거나 또는 낮을 수 있다. 상부 및 하부 액튜에이터 부분(26a, 26b)들과 관련된 열팽창계수는 서로에 대한 편심 특성을 효과적으로 제공한다. 상부 및 하부 액튜에이터 부분(26a, 26b)들의 상이한 열팽창계수는 액튜에이터(26)가 넓은 온도 범위에 걸쳐서 일관적으로 동작하는 것을 가능하게 한다. 또한, 높은 충격계수로 동작할 때, 압전 스택들은 상당한 열을 발생시킨다. 인바의 사용은 액튜에이터(26)의 단부의 보다 절대적인 위치결정, 그러므로 보다 정확하고 사용 가능한 스트로크를 제공한다.
도 1 및 도 1와 관련하여 도 6a, 도 6b 및 도 7을 지금 참조하여, 유체 보디 하우징(19)은 도 2에 도시된 위치에서 유체 보디(16)를 보유하는데 기여한다. 이에 관하여, 도 2 및 도 6a는 한쪽 단부에서 힌지(122)에 의해 그리고 반대편 단부에 근접한 회전 커넥터(124a)에 의해 액튜에이터 하우징(18)에 결합된 유체 보디 하우징(19)을 도시한다. 회전 커넥터(124a)는 유체 보디 하우징(19) 상의 훅 형상 플랜지(126a)와 연결 및 분리된다. 회전 커넥터(124a)는 커넥터 하우징(127) 내에서 연장하는 회전축(124) 또는 캠-록(cam-lock)의 부분이다. 회전축(124)은 반대편 단부에, 회전축(124)이 다음에 설명된 바와 같이 회전될 때 다른 훅 형상 플랜지(126b)를 결합하고 분리하는 동일한 커넥터(도시되지 않음)를 가진다. 결합 또는 록킹 위치에서 회전축(124)을 록킹하도록, 세트 스크루(128)가 그루브(129)와 마찰 결합으로 나사 결합된다(도 2). 그루브(129)는 회전축(124)의 축방향 위치를 유지한다. 커넥터 하우징(127)은 액튜에이터 하우징(18)에 견고하게 부착된다. 유체 보디(16)가 유체 보디 하우징(19)에 고정될 때, 태핏 또는 밸브 조립체(22)는 도시된 바와 같이 액튜에이터 하우징(18)의 보어(130)에 보유된다(도 2a 및 도 2b). 추가의 통로(131, 132, 133)들이 예를 들어 배선, 하나 이상의 온도 센서 및 하나 이상의 히터(도시되지 않음)의 준비를 허용하도록 액튜에이터 하우징(18)과 유체 보디 하우징(19)에 제공된다. 하나 이상의 가열 요소(도시되지 않음)는 그 안에서 유체를 가열하는 목적을 위하여 유체 보디 하우징(19) 내에 직접 위치될 수 있다. 이러한 가열 요소들은 유체 보디 하우징(19)이 유지 보수 및/또는 다른 서비스를 위하여 액튜에이터 하우징(18)으로부터 분리될 때 제거되거나 달리 취급되는 것이 필요하지 않게 된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 회전축(124)은, 유체 보디 하우징(19)이 액튜에이터 하우징(18)에 대해 견고하게 부착된 위치(도 6a)와, 유체 보디 하우징(19)을 분리하도록 유체 보디 하우징(19)이 힌지(122)를 중심으로 아래로 회전될 수 있는 위치(도 7) 사이에서 회전될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 위치들 사이에서 회전축을 회전시키도록, 공구(도시되지 않음)는 6각 형상 보어(134)와 결합된다. 분리되면, 유체 보디(16)는 도 7에 또한 도시된 바와 같이 유체 보디 하우징(19)으로부터 제거될 수 있다. 유체 보디 하우징(19)의 상부 표면은 임의의 유체 누설 또는 과압 상태를 위한 경로를 제공하는 T-형상 그루브(140)를 포함한다. O-링(84 및/또는 86)들을 지나는 유체 누설은 T-형상 그루브(140)로부터 밖으로 통기될 수 있을 것이다. 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유체 보디(16)의 제거는 유체 보디(16)가 유체 보디 하우징(19) 내에서 재삽입되기 전에 구성요소의 용이한 세척 및/또는 다른 유지 보수를 가능하게 할 것이다. 이에 관하여, 태핏 또는 밸브 조립체(22)는 유체 보디로부터 또한 용이하게 제거될 수 있으며, 하나 이상의 새로운 부분들 및/또는 재사용을 위해 청소된 것들로 교체될 수 있다. 또한, 통로(92, 94)들은 용이하게 청소될 수 있다. 통로(92)는 유체 보디(16)가 제거될 때 용이하게 청소될 수 있는 한편, 통로(94)는 플러그 부재(96)가 제거될 때 용이하게 청소될 수 있다.
도 8 및 도 8a는 유체 보디 하우징(19)을 액튜에이터 하우징(18)에 결합하도록 사용되는 커넥터를 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 가동성 핀(150)은 액튜에이터 하우징(18)의 커넥터 하우징(127)에 결합된다. 이러한 핀(150)은 한 쌍의 스프링(154)의 편향에 거슬러 도 8의 2중 헤드 화살표(152)의 방향으로 한 쌍의 슬롯(151a, 151b)들 내에서 전후진할 수 있다(도 8a). 그러므로, 핀(150)은 유체 보디 하우징(19)이 액튜에이터 하우징(18)으로부터 유체 보디 하우징(19)을 분리하기 위해 아래로 선회하는 것을 허용하기 위하여 스프링(154)들의 편향에 거슬러 액튜에이터 하우징(18)을 향하여 슬롯(151a, 151b)들로부터 밖으로 움직여, 상기된 바와 같이 유체 보디(16)의 유지 보수 및/또는 교체를 가능하게 한다. 유체 보디(16)가 유체 보디 하우징(19)에서 교체될 때, 유체 보디(16)와 유체 보디 하우징(19)의 조립체는 그런 다음 위로 회전하고, 유체 보디 하우징(19)의 캠 표면(160)들은 스프링(154)들의 편향을 거슬러 액튜에이터 하우징(18)을 향해 핀(150)을 강요한다. 유체 보디 하우징(19)이 도 8에 도시된 위치에 도달할 때, 스프링 편향 핀(150)은 스프링(154)들의 편향력으로 인하여 액튜에이터 하우징(18)으로부터 멀어지고, 슬롯(151a, 151b)들 내로 스냅 끼워맞춰진다. 이러한 것은 분사 분배기로서 동작하는 목적을 위해 도 2에 도시된 위치에서 유체 보디(16)를 록킹한다.
본 발명이 특정 실시예의 설명을 통해 예시되고 실시예가 상당히 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 그러한 세부 사항으로 제한할 의도는 전혀 없다. 본원에 기재된 다양한 특징들은 단독으로 또는 어떠한 조합으로 사용될 수 있다. 추가의 장점 및 수정이 당업자에게 용이하게 나타날 것이다. 따라서 본 발명은 넓은 관점에서 도시되고 설명된, 특정한 세부 사항, 대표적인 장치 및 방법과 예시적 실례로 제한하지 않는다. 따라서, 변화의 시작은 일반적인 발명 개념의 범위 또는 사상을 벗어남이 없이 이러한 세부사항에서부터 이루어질 수 있다.

Claims (12)

  1. 분사 분배기로서,
    액튜에이터 하우징,
    상기 액튜에이터 하우징에 있는 액튜에이터,
    상기 액튜에이터 하우징에 결합되고 상기 액튜에이터 하우징으로부터 분리될 수 있는 유체 보디 하우징, 및
    상기 유체 보디 하우징에 결합되고, 유체 보어와 연통하는 유체 입구 및 분사 밸브를 포함하는 유체 보디를 포함하며,
    상기 분사 밸브는 상기 유체 보디 하우징이 상기 액튜에이터 하우징에 결합될 때 상기 액튜에이터와 작동적으로 결합되는 가동성 샤프트를 포함하며, 상기 가동성 샤프트는 상기 유체 보어로부터 일정량의 유체를 분사하도록 상기 액튜에이터에 의해 움직이며, 상기 유체 보디는 상기 유체 보디 하우징이 상기 액튜에이터 하우징으로부터 분리될 때 상기 유체 보디 하우징으로부터 제거될 수 있는 분사 분배기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터는 인가된 전압에 응답하여 제1 거리만큼 늘어나는 압전 유닛, 및 상기 압전 유닛에 작동적으로 결합되는 증폭기를 추가로 포함하는 분사 분배기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체 보디 하우징은 힌지로 상기 액튜에이터 하우징에 결합되며, 상기 유체 보디 하우징은 상기 유체 보디 하우징이 상기 액튜에이터 하우징에 결합되는 위치와 상기 유체 보디 하우징이 상기 액튜에이터 하우징으로부터 분리되는 위치 사이에서 선회될 수 있는 분사 분배기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체 보디 하우징은 회전 커넥터에 의해 상기 액튜에이터 하우징에 결합되는 분사 분배기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유체 보디 하우징은 훅 형상 플랜지를 추가로 포함하며, 상기 회전 커넥터는 상기 액튜에이터 하우징과 상기 유체 보디 하우징을 결합하도록 상기 훅 형상 플랜지와 결합하는 분사 분배기.
  6. 제5항에 있어서, 커넥터 하우징이 상기 액튜에이터 하우징에 견고하게 부착되고, 회전축이 상기 회전 커넥터를 포함하며 상기 커넥터 하우징 내에 안치되는 분사 분배기.
  7. 제3항에 있어서, 상기 유체 보디 하우징은 가동성 핀에 의해 상기 액튜에이터 하우징에 결합되는 분사 분배기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가동성 핀은 상기 유체 보디 하우징에 있는 슬롯 내에서 움직이는 것에 의해 상기 유체 보디 하우징과 상기 액튜에이터 하우징을 결합하는 분사 분배기.
  9. 제8항에 있어서, 커넥터 하우징은 상기 액튜에이터 하우징에 견고하게 부착되고 스프링 편향 요소를 포함하며, 상기 가동성 핀은 상기 유체 보디 하우징과 상기 액튜에이터 하우징을 결합 또는 분리하도록 상기 스프링 편향 요소를 거슬러 상기 액튜에이터 하우징을 향해 움직이는 분사 분배기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터 하우징은 보어를 포함하고, 상기 유체 보디는 분사 밸브를 포함하는 태핏 조립체를 포함하고, 상기 태핏 조립체는 상기 액튜에이터 하우징과 상기 유체 보디 하우징이 결합될 때 상기 액튜에이터 하우징의 보어에서 보유되는 분사 분배기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 태핏 조립체는 상기 유체 보디로부터 제거 가능한 분사 분배기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 유체 보디 하우징에는 유체 누설을 위한 경로를 제공하도록 T-형상 그루브가 구성되는 분사 분배기.
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