KR20200011981A - 에어로졸을 제공하기 위한 에어로졸 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
최적화된 조성, 특히 최적화된 액적(droplet) 크기 분포를 갖는 에어로졸을 제공할 수 있게 하는 에어로졸 장치(100)를 제공하기 위하여, 에어로졸 장치(100)가 다음을 포함하여야 하는 것이 제안된다: 에어로졸 케이싱(102); 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내로 지향되고 그리고/또는 에어로졸 케이싱(102) 내에 배치된, 캐리어 가스(carrier gas) 및 액체로부터 에어로졸 스트림을 생성하기 위한 하나 이상의 에어로졸 노즐(104); 에어로졸을 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)로부터 안내할 수 있는 하나 이상의 캐리어 덕트(158)를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156).
Description
본 발명은 에어로졸을 제공하기 위한 에어로졸 장치 및 방법에 관한 것이다. 에어로졸을 제공하기 위한 에어로졸 장치 및 방법은 예를 들어 공구 윤활(tool lubrication)의 분야에서 사용된다. 특히, 윤활 시스템, 예를 들어 이른바 최소량 윤활 시스템(minimum quantity lubrication system)에서의 사용이 제공될 수 있다.
에어로졸을 제공하기 위한 에어로졸 장치 및 방법은 예를 들어 다음의 간행된 명세서로부터 알려져 있다:
DE 103 49 642 A1, DE 101 04 012 C2, DE 101 01 889 A1, DE 102 17 927 B4, DE 20 2015 102 484 U1, DE 20 2009 017 542 U1, DE 10 2009 060 454 A1, EP 2 839 882 A1, EP 2 574 424 B1, EP 2 574 423 A1, DE 20 2013 103 529 U1, EP 2 338 587 A1.
본 발명의 목적은 최적화된 조성, 특히 최적화된 액적(droplet) 크기 분포(액체 액적(liquid droplet) 크기 분포, 입자 크기 분포)를 갖는 에어로졸을 제공할 수 있게 하는 에어로졸 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 장치 독립항에 따른 에어로졸 장치에 의해 성취된다.
바람직하게는, 에어로졸 장치는 에어로졸 케이싱(casing)을 포함한다.
또한, 바람직하게는, 에어로졸 장치는 캐리어 가스(carrier gas) 및 액체로부터 에어로졸 스트림을 생성하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함하고, 하나 이상의 에어로졸 노즐은 에어로졸 케이싱의 내부 내로 지향되고 그리고/또는 에어로졸 케이싱 내에 배치된다.
바람직하게는, 에어로졸 장치는 하나 이상의 캐리어 덕트를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트를 포함하고, 이에 의해 에어로졸은 에어로졸 케이싱의 내부로부터 안내될 수 있다.
에어로졸 장치가 에어로졸로부터 액체 액적을 분리하기 위한 분리 장치를 포함한다면 유익할 수 있으며, 분리 장치는, 에어로졸의 흐름 방향으로 볼 때, 한편에서의 하나 이상의 에어로졸 노즐과 다른 한편에서의 하나 이상의 캐리어 덕트 사이에 배치된다.
캐리어 덕트는 특히 도관(conduit)이다. 예를 들어, 캐리어 덕트는 가요성 호스이다.
에어로졸은 특히 캐리어 덕트에 의해 제공 위치로 운반되도록 구성된다.
한편에서는 에어로졸 케이싱에 고정되고 다른 한편에서는 공통 제공 위치에서 고정되는 제공되는 복수의 캐리어 덕트가 제공된다면 바람직할 수 있다.
이 경우에, 캐리어 덕트들은 동일한 치수를 가질 수 있다.
그러나, 바람직하게는, 상이한 치수의 복수의 캐리어 덕트가 제공된다. 그 결과, 특히 상이한 액적 크기 분포, 체적 흐름 및/또는 질량 흐름을 갖는 에어로졸의 최적화된 이송이 생성될 수 있다.
바람직하게는, 분리 장치는 원심 분리기 및/또는 편향(deflecting) 분리기를 포함한다.
분리 장치는 특히 크기 선택적이어서, 예를 들어, 에어로졸 내의 액체의 액적 크기 분포에 관련하여, 상대적으로 큰 액체 액적이 분리되고 비교적 작은 액체 액적이 캐리어 가스에서 전방으로 운반된다.
바람직하게는, 액체 액적은 에어로졸 케이싱의 외벽에서 분리된다.
에어로졸 케이싱의 내부가 적어도 대략 회전 대칭인 형태를 가진다면 바람직할 수 있다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 하나 이상의 에어로졸 노즐이 내부 내로 적어도 대략 접선 방향으로 지향되고, 특히 환형(ring) 또는 나선형(spiral) 또는 나선식(helical)으로 회전하는 에어로졸 가스 스트림이 에어로졸 케이싱의 내부에서 생산 가능한 것이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 발생하는 원심력 때문에 상대적으로 무거운 액체 액적이 반경 방향으로 바깥을 향하여 이송되고 궁극적으로 외벽에 부착된다는 점에서, 에어로졸 케이싱의 외벽에서 분리를 생성하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 에어로졸 케이싱의 내부는 환형 흐름 영역 및 중심 영역을 포함한다.
환형 흐름 영역은 특히 환형, 나선형 또는 나선식으로 회전하는 에어로졸 가스 스트림이 형성되는 영역이다.
바람직하게는, 환형 흐름 영역은 중심 영역을, 실질적으로 환형으로, 둘러싼다.
하나 이상의 에어로졸 노즐은 바람직하게는 환형 흐름 영역 내로 지향된다.
하나 이상의 덕트 연결 포인트는 바람직하게는 중심 영역에 바로 인접한다.
이러한 방식으로, 에어로졸은 바람직하게는 중심 영역으로부터 직접 에어로졸 케이싱의 내부로부터 제거 가능하다.
환형 흐름 영역 및 중심 영역은 바람직하게는 분할 벽에 의해 공간적으로 서로 분할된다.
특히, 분할 벽은 실질적으로 중공의(hollow) 원통의 형상, 예를 들어, 중공의 원형 실린더의 형상인 형태를 가진다.
분할 벽은 바람직하게는 에어로졸 케이싱에 고정된다.
특히, 분할 벽은 에어로졸 케이싱의 상부 벽에 고정되고, 중력 방향으로 볼 때, 상부 벽으로부터 아래로 향해 연장한다.
상부 벽의 영역에서의 상부 벽과 분할 벽 사이의 연결은 바람직하게는 유체 불침투성이다.
바람직하게는, 분할 벽이, 중력 방향으로 볼 때, 특히 분할 벽의 하부 단부 주위로 흐르도록 구성되도록, 분할 벽은 에어로졸 케이싱의 내부 내로 자유롭게 돌출한다.
분할 벽은 바람직하게는 중심 영역을 둘러싸고 환형 흐름 영역에 의해 둘러싸인다.
분할 벽, 에어로졸 케이싱의 외벽, (후술될) 공급 장치 및/또는 (후술될) 에어로졸 챔버 베이스는 이들이 케이스의 세로 방향 중심 평면에 대하여 동심 및/또는 동축이 되도록 배치되고 그리고/또는 그러한 형태를 가진다면 바람직할 것이다.
하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트는 바람직하게는 에어로졸 케이싱의 상부 벽 내에 배치 및/또는 형성된다.
하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트는 특히 중심 영역의 상부 단부 부분에 배치 및/또는 형성된다.
특히 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트의 구성 부분인 하나 이상의 출구 커넥터가 내부 내로, 바람직하게는 내부의 중심 영역 내로 돌출하는 것이 제공될 수 있다.
하나 이상의 출구 개구가 바람직하게는 에어로졸 케이싱의 상부 벽 내에 배치 및/또는 형성된다.
하나 이상의 출구 개구는 특히 중심 영역의 상부 단부 부분에 배치 및/또는 형성된다.
특히 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트 및/또는 하나 이상의 덕트가 인접하는 하나 이상의 출구 개구가 동일 평면에 있고 그리고/또는 에지를 가지지 않고 그리고/또는 매끄러운 전이를 갖는 에어로졸 케이싱의 상부 벽에 인접하고, 그리고/또는 에어로졸 케이싱의 상부 벽에 통합되고, 그리고/또는 에어로졸 케이싱의 분할 벽에 인접하고, 그리고/또는 에어로졸 케이싱의 분할 벽에 통합되는 것이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 출구 개구 각각은 깔때기형(funnel-like) 유입 영역을 포함할 수 있거나, 적어도 중심 영역에 깔때기형 유입 영역으로서 형성된다.
특히, 출구 개구는 예를 들어 에어로졸 케이싱, 특히 상부 벽에 연결되고 그리고/또는 에어로졸 케이싱, 특히 상부 벽에 고정된 분리 컴포넌트에 의해 형성된다.
분리 컴포넌트는 특히 원피스(one piece)로 형성된다.
분리 컴포넌트는 특히 제거 요소이다.
실질적으로 제거 요소가 특히 2개, 3개, 4개 또는 4개보다 많은 출구 개구를 갖는 원통형 요소이면 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 제거 요소는, 제어 요소의 조립된 상태에서, 에어로졸 케이싱의 내부를 마주보는 유입측을 가진다.
유입측에는 예를 들어 리세스(recess), 특히 구형(sphere) 세그먼트 또는 구형 부분의 형상을 갖는 리세스가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 출구 개구의 하나 이상의 제거 요소, 특히 깔때기형 제거 영역은 이 리세스 내에 배치된다.
리세스에 대한 제거 요소의 반대측에서 그리고/또는 내부로부터 원격에 있는 측 및/또는 상부 벽을 마주보는 측에서, 바람직하게는 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트 및/또는 제거 요소를 고정하기 위한 고정 포인트가 배치 및/또는 형성된다.
제거 요소는 특히 나사 연결에 의해 상부 벽에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 제거 요소는 분할 벽을 수용 및/또는 고정 및/또는 배치하기 위한 수용 영역을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 에어로졸 장치가 첨가제, 특히 액체를 에어로졸 케이싱의 내부에 공급하기 위한 공급 장치를 포함하는 것이 제공될 수 있다.
공급 장치는, 특히, 하나 이상의 에어로졸 노즐 이외의 장치이다.
예를 들어, 공급 장치가 추가 에어로졸 노즐 및/또는 액체를 분무하기 위한 분무 노즐 및/또는 액체 방울을 도입하는 목적을 위한 방울 생성기를 포함하거나 이에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 첨가제, 특히 액체는, 환형 흐름 영역 외부에 그리고/또는 에어로졸의 흐름 방향으로 볼 때 분리 장치의 하류에서, 공급 장치에 의해 에어로졸에 공급 가능하다.
공급 장치는, 바람직하게는, 중력 방향으로 볼 때 에어로졸 케이싱의 내부의 중심 영역 바로 아래에 배치되고 그리고/또는 중심 영역 내로 지향된다.
특히, 액체 방울(liquid drop)은 공급 장치에 의해 에어로졸에 공급 가능하고, 액체 방울은 분리 장치의 하류에서 에어로졸 내에 여전히 남아 있는 액체 액적보다 더 크도록, 예를 들어, 적어도 대략 5배, 특히 적어도 대략 10배, 예를 들어, 적어도 대략 50배로 치수 설정된다.
바람직하게는, 에어로졸 케이싱은 에어로졸이 안내되는 에어로졸 영역과, 에어로졸로부터 분리된 액체가 수집되는 수집 영역을 포함한다. 특히, 수집 영역은 에어로졸 영역 바로 아래에 배치된다.
바람직하게는, 에어로졸 챔버 베이스는 수집 영역으로부터 에어로졸 영역을 분할한다.
외벽에 인접하는 에어로졸 베이스의 에지 영역에서, 바람직하게는 개구, 특히 환형 개구가 제공되어, 에어로졸 영역에서 분리된 액체가 수집 영역 내로 아래로 흐를 수 있다.
에어로졸 챔버 베이스는 예를 들어 원추(cone) 또는 원추의 외부 표면 형상으로 배치 및/또는 형성된다.
에어로졸 챔버 베이스는 바람직하게는 에어로졸 케이싱 내에 사이클론 작용을 생성 및/또는 강화하는 형상을 가진다.
공급 장치가 에어로졸 챔버 베이스 내에 형성된다면 유익할 수 있다.
에어로졸 장치가 서로 다른 지름을 갖는 복수의 캐리어 덕트 연결 포인트 및/또는 캐리어 덕트를 포함하여, 상이한 에어로졸의 액적 크기 분포를 갖는 상이한 에어로졸 변이체(variant)가 특히 가능한 한 적은 악영향을 가지면서, 특히 선택적으로, 안내 및/또는 운반되도록 구성되도록 한다면 바람직할 수 있다.
"가능한 한 적은 악영향을 가지면서"라는 어구는 특히 에어로졸 케이싱을 마주보는 캐리어 덕트의 시작 영역에서의 에어로졸의 액적 크기 분포가 에어로졸 케이싱으로부터 원격에 있는 캐리어 덕트의 단부에서의 에어로졸의 액적 크기 분포에 적어도 대체로 대응하는 것을 의미하도록 이해되어야 한다. 여기에서, "적어도 대체로"라는 어구는 액적 크기 분포에 대한 값의 많아야 대략 20%, 예를 들어 많아야 대략 10%의 편차를 의미한다.
에어로졸 장치가 생성 및/또는 제공된 에어로졸의 액적 크기 분포 및/또는 체적 흐름을 목표로 하는 방식으로 조정 가능하게 하는 제어 장치를 포함한다면 바람직할 것이다.
이 목적으로, 특히 제어 장치는 하나 이상의 에어로졸 노즐 및/또는 첨가제, 특히 액체를 공급하기 위한 공급 장치에 영향을 미치도록 구성된다.
예를 들어, 제어 장치에 의해, 에어로졸은 하나 이상의 에어로졸 노즐을 이용하여 목표로 하는 방식으로 생성될 수 있고, 공급 장치를 이용하여 첨가제의 목표로 하는 공급에 의해 액적 크기 분포 측면에서 최적화될 수 있다.
이러한 방식으로 생성된 에어로졸을 제공 위치로 공급하기 위한 캐리어 덕트의 적합한 선택에 의해, 더욱 바람직하게는 에어로졸 케이싱 내에 생성된 에어로졸이 가능한 한 변하지 않는 조성으로 제공 위치에 도달하는 것을 보장하는 것이 제어 장치에 의해 가능하다.
제어 장치에 의해, 에어로졸은, 바람직하게는, 특히
하나 이상의 에어로졸 노즐에 대하여 캐리어 가스 또는 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
캐리어 가스에 더하여 내부 내로 도입되는 추가 가스 스트림의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
공급 장치에 의해 추가로 공급되는 첨가제, 특히 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
에어로졸을 안내하기 위하여 개별적이거나 복수인 캐리어 덕트 연결 포인트 및/또는 캐리어 덕트를 선택함으로써,
이의 액적 크기 분포 및/또는 체적 흐름의 측면에서 조정 가능하며, 특히 폐쇄 및/또는 개방 루프 제어에 의해 제어 가능하다.
하나 이상의 캐리어 덕트, 에어로졸 케이싱, 특히 외벽 및/또는 분할 벽 및/또는 에어로졸 챔버, 및/또는 공급 장치 및/또는 하나 이상의 에어로졸 노즐은, 바람직하게는, 온도 제어를 받도록 구성되어, 예를 들어 냉각 가능하거나 가열 가능하다. 그 결과, 선택적인 방식으로, 캐리어 가스 및/또는 액체 및/또는 첨가제 및/또는 에어로졸은 바람직하게는 온도 제어를 받을 수 있고, 예를 들어 냉각되거나 가열될 수 있다.
공급 장치에 의해 공급 가능한 첨가제로서, 한편에서는 하나 이상의 에어로졸 노즐을 이용하여 에어로졸을 생성하기 위하여 사용되는 액체를 제공한다.
이러한 종류의 액체는 윤활제, 예를 들어 오일이다.
대안적이거나 이에 더하여, 첨가제가 가스, 특히 공기, 질소 또는 이산화탄소(CO2)를 포함하거나 그로부터 형성되는 것이 제공될 수 있다.
더욱이, 첨가제가 액체 또는 기체인 것이 제공될 수 있다; 그 결과, 첨가제는 예를 들어 에어로졸을 냉각하기 위하여 사용될 수 있다. 첨가제는 예를 들어 액체 질소 또는 고체 응집 상태의 이산화탄소(CO2)(이른바 CO2 드라이 아이스(snow))이다.
에어로졸 케이싱의 내부 내의 압력은 폐쇄 및/또는 개방 루프 제어에 의해, 바람직하게는 제어 장치에 의해 조정 및/또는 제어될 수 있다. 특히, 압력은 에어로졸의 양, 액적 크기 분포, 에어로졸 질량 흐름 및/또는 에어로졸 체적 흐름의 조정, 설정 및/또는 개방 루프 제어의 목적으로 변동될 수 있다.
에어로졸 케이싱의 내부 내의 압력은, 특히 에어로졸의 생성 전에 그리고/또는 그 동안 및/또는 에어로졸의 제공 전에 그리고/또는 그 동안, 예를 들어 적어도 대략 10 bar, 특히 적어도 대략 15 bar, 바람직하게는 적어도 대략 20 bar이다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 에어로졸 케이싱의 내부 내의 압력이, 특히 에어로졸의 생성 전에 그리고/또는 그 동안 및/또는 에어로졸의 제공 전에 그리고/또는 그 동안, 예를 들어 많아야 대략 35 bar, 특히 많아야 대략 30 bar, 바람직하게는 많아야 대략 25 bar인 것이 제공될 수 있다.
특히, 대략 10 bar 내지 대략 25 bar의 압력 범위로 에어로졸 장치의 동작을 수행하는 것이 가능하다.
압력 생성 목적으로, 특히 적합한 방식으로 압축되고 그리고/또는 가압된 가스, 특히 캐리어 가스, 예를 들어, 분무 공기(atomising air)가 에어로졸 케이싱의 내부에 공급될 수 있다.
특히 에어로졸 노즐을 이용하여 생산 가능하고 분리 장치를 통한 흐름 후에 획득 가능한 에어로졸은, 바람직하게는 가장 빈번히 발생하는 액적 크기가 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 특히 5 ㎛ 미만, 예를 들어, 1 ㎛ 미만인 액적 크기 분포를 가진다.
이 액적은 특히 예를 들어 공급 장치를 이용하여 생산 가능한 액체 방울로부터 구별되어야 한다. 액체 방울은 바람직하게는 가장 빈번히 발생하는 액적 크기가 20 ㎛보다 더 크고, 특히 50 ㎛보다 더 크고, 바람직하게는 100 ㎛보다 더 큰 액적 크기 분포를 가진다.
예를 들어, 공급 장치에 의해 공급된 액체 방울은 바람직하게는 캐리어 덕트의 벽을 따라 안내되는, 특히 이를 따라 흐르는 벽 지지형(wall-supported) 액체, 특히 벽 지지형 오일을 형성한다.
에어로졸 내의 액적은 바람직하게는 캐리어 가스와 함께 운반되며 캐리어 덕트의 벽과 접촉하지 않는다.
본 발명에 따른 에어로졸 장치는 특히 최소량 윤활 시스템에서의 사용에 적합하다.
이러한 종류의 최소량 윤활 시스템은 특히 기계 공구에서 사용될 수 있다.
이러한 이유로, 본 발명은 또한 최소량 윤활 시스템 및 이러한 종류의 최소량 윤활 시스템을 포함하는 기계 공구에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 에어로졸을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
이 점에서, 본 발명의 과제는 최적화된 조성을 갖는 에어로졸을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이 목적은 방법 독립항에 따른 방법에 의해 성취된다.
본 발명에 따른 방법은 다음을 포함한다:
하나 이상의 에어로졸 노즐을 이용하여 에어로졸을 생성하는 단계로서, 에어로졸은 에어로졸 케이싱의 내부 내로 흐르는 단계;
에어로졸 케이싱의 내부에 배치된 분리 장치에 의해 에어로졸로부터 액체 액적을 분리하는 단계;
하나 이상의 캐리어 덕트를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트에 의해 내부로부터 에어로졸을 안내하는 단계.
에어로졸이, 액체 액적을 분리하는 목적으로, 먼저 환형 스트림 또는 나선형 스트림 또는 나선식 스트림 내에 안내되고, 그 다음 환형 스트림 또는 나선형 스트림 또는 나선식 스트림 내부에 배치된 내부의 중심 영역 내로 우회되고, 마지막으로 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트에 공급된다면 바람직할 것이다. 우회는 특히, 중력의 방향으로 볼 때, 분할 벽의 하부 단부에서 수행된다.
첨가제, 특히 액체가, 에어로졸 케이싱의 내부에, 특히 에어로졸 케이싱의 내부의 중심 영역에 안내되는 에어로졸로 공급된다면 바람직할 수 있다.
특히, 첨가제는, 첨가제의 액적 크기 분포의 중앙값(median value)이 에어로졸의 액적 크기 분포의 중앙값보다 적어도 10배 더 크도록 에어로졸에 공급된다.
에어로졸 케이싱의 내부로부터 안내된 에어로졸은 바람직하게는 한편에서는 하나 이상의 에어로졸 노즐을 이용하여 생성된 액체 액적을 포함하고 다른 한편에서는 공급 장치를 이용하여 생성된 액체 방울을 포함한다.
액체 방울의 평균 지름은 바람직하게는 액체 액적의 평균 지름의 적어도 대략 10배, 특히 적어도 대략 50배이다.
액체 방울은 바람직하게는 이것이 에어로졸과 함께 또는 캐리어 가스에 의해서만 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트로 그리고 마지막으로 캐리어 덕트로 안내되도록 내부 내로 도입된다.
본 발명에 따른 방법에서, 바람직하게는, 에어로졸의 액적 크기 분포가, 특히,
a) 하나 이상의 에어로졸 노즐에 대하여 캐리어 가스 및/또는 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
b) 캐리어 가스에 더하여 내부 내로 도입되는 추가 가스 스트림의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
c) 공급 장치에 의해 추가로 공급되는 첨가제, 특히 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
d) 에어로졸을 안내하기 위하여 개별적이거나 복수인 캐리어 덕트 연결 포인트 및/또는 캐리어 덕트)를 선택함으로써,
제어 장치에 의해 선택적으로 변경되는 것이 제공된다.
에어로졸은 바람직하게는 제공 위치에 제공된다.
제공 위치는 바람직하게는 복수의 캐리어 덕트의 공통 단부에 배치된다. 원하는 액체 체적 흐름 및/또는 액체 질량 흐름 및/또는 에어로졸 체적 흐름 및/또는 에어로졸 질량 흐름에 따라, 그리고/또는 에어로졸의 원하는 액적 크기 분포에 따라, 바람직하게는 상이한 개수의 캐리어 덕트 및/또는 상이한 크기를 갖는 캐리어 덕트가 제공 위치에서 에어로졸을 제공하기 위하여 사용된다.
캐리어 덕트는 바람직하게는 동시에 모두가 또는 동시에 적어도 복수가 에어로졸 케이싱의 내부를 제공 위치에 연결한다. 따라서, 원하는 액적 크기 분포의 에어로졸을 제공하기 위하여 하나 이상의 캐리어 덕트를 선택하는 목적으로, 바람직하게는 캐리어 덕트를 교체하거나, 캐리어 덕트를 추가 또는 제거할 필요가 없다. 바람직하게는 - 예를 들어, 밸브 장치를 이용하여 - 개별 캐리어 덕트 및/또는 복수의 캐리어 덕트 사이를 스위칭하고 선택적으로는 개별 캐리어 덕트 사이를 스위칭하는 것이 간단하게 가능하다.
예를 들어, 특히 공급된 대량의 첨가제에 의해 제공된 대량의 윤할제에 대한 필요가 있는 에어로졸 장치의 동작에서, 하나 이상의 캐리어 덕트가 제공 위치에서 윤활제를 제공하기 위하여 사용되는 것이 제공될 수 있다. 상당히 더 작은 양의 윤활제가 일시적으로 필요하다면, 바람직하게는 하나 이상의 캐리어 덕트에서 이송되는 액체 액적 및/또는 액체 방울의 추가 이송을 억제하기 위하여, 하나 이상의 캐리어 덕트로 스위칭하는 것이 가능하다.
특히, 제공 위치에서의 큰 액체 방울, 특히 벽 지지형 오일의 원하지 않는 이어지는 전달은 다른 캐리어 덕트로 또는 복수의 다른 캐리어 덕트로의 스위칭에 의해 회피될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 장치는 특히 한편에서의 캐리어 가스 및 다른 한편에서의 - 특히 액체 액적의 형태의 - 액체가 에어로졸 장치로부터 함께 이송되고 이에 따라 재료의 측면에서 분리되지 않는 이른바 단일 채널(one-channel) 시스템이다.
에어로졸 장치는 절단 기계 공구에서의 사용에 특히 적합하다.
본 문서에서, "에어로졸(aerosol)"이라는 용어는 바람직하게는 가스, 특히 캐리어 가스 및 액체 액적, 특히 오일 액적을 포함하는 혼합물로서 이해되어야 한다. 바람직하게는 액체 액적의 현탁 시간은 적어도 대략 5초, 예를 들어 적어도 대략 10초, 바람직하게는 적어도 대략 15초이다.
바람직하게는, 캐리어 덕트 내의 에어로졸의 이송 속도(rate of conveying)는 많아야 대략 50 m/s, 특히 많아야 대략 40 m/s, 바람직하게는 많아야 대략 30 m/s이다.
특히, 대량의 액체, 특히 대량의 윤활제가 제공되어야 할 때, 이것은 예를 들어 공급 장치에 의해서만 에어로졸 케이싱의 내부 내로 도입된 액체를 공급함으로써 수행될 수 있다. 액체를 빠르게 이송하는 목적으로, 예를 들어 적어도 대략 60 m/s, 바람직하게는 적어도 대략 80 m/s, 특히 적어도 대략 100 m/s의 이송 속도를 제공하는 것이 가능하다.
바람직하게는, a) 공급된 첨가제가 없는 순수 에어로졸 모드, b) 순수 첨가제 모드 및 c) 에어로졸 및 첨가제가 모두 공급되는 혼합 모드 사이에서 스위칭하는 것이 가능하다.
예를 들어, 한편에서의 하나 이상의 에어로졸 노즐과 다른 한편에서의 공급 장치가 서로 개별적으로 온/오프 스위칭 가능한 것이 제공될 수 있다.
특히, 한편에서의 하나 이상의 에어로졸 노즐과 다른 한편에서의 공급 장치가 선택적으로, 개별적으로 또는 실제로 함께 온 또는 오프 스위칭 가능하다.
바람직하게는, 복수의 에어로졸 노즐의 제어는 복수의 밸브를 이용하여 수행된다.
바람직하게는, 상이한 개수의 에어로졸 노즐을 제어하는 복수의 밸브가 제공된다.
바람직하게는, 모든 에어로졸 노즐은, 특히 최대 에어로졸 밀도를 생성하도록, 캐리어 가스의 최소 소비를 위하여 그리고 또한 에어로졸 조성, 특히 액적 크기 분포의 최적화를 위하여 최적화된다.
개별 또는 복수의 에어로졸 노즐의 목표로 하는 온 또는 오프 스위칭에 의해, 에어로졸 장치는 하나 이상의 제공 위치를 위하여, 특히 에어로졸 품질, 특히 액적 크기 분포를 손상시키지 않으면서, 상이한 에어로졸 체적 흐름 및/또는 에어로졸 질량 흐름을 선택적으로 생성할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 장치는 특히 하나 이상의 관통 흐름 요소를 포함하는 분리 장치를 포함한다.
관통 흐름 요소는 특히 에어로졸 장치의 동작 동안 에어로졸이 관통하여 흐르는 물체이다.
관통 흐름의 결과, 바람직하게는 (액체) 액적 크기 분포에 영향을 미치는 목적으로, 분리 및/또는 크기 선택이 생성된다.
관통 흐름 요소는, 예를 들어, 천공 플레이트 요소이다.
특히, 캐스케이드 형태로 배치된 복수의 천공 플레이트 요소가 제공되고, 에어로졸이 특히 연속적으로 이들을 통해 흐르도록 구성된다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 하나 이상의 관통 흐름 요소를 이용하여 흐름의 우회를 획득하는 것이 가능하다.
천공 플레이트 요소는 예를 들어 실질적으로 절두형 원추 또는 원추의 형상인 형태를 가진다.
바람직하게는, 천공 플레이트 요소는 천공 금속 시트이다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 관통 흐름 요소가 브러시형(brush-type) 분리기를 형성하거나 포함하는 것이 제공될 수 있다.
브러시형 분리기는, 특히 (액체) 액적 크기 분포에 영향을 미치는 목적으로, 에어로졸 장치의 동작 동안 에어로졸이 주위로 흐르는, 특히 다수의 빗살(bristle) 및/또는 돌출부, 예를 들어, 봉형(rod-shaped) 돌출부를 포함한다.
하나 이상의 관통 흐름 요소는 특히 분할 벽에 의해 둘러싸인 챔버 영역, 특히 중심 영역에 배치된다.
바람직하게는, 분할 벽은 실질적으로 링 및/또는 원통 형상의 하나 이상의 관통 흐름 요소를 둘러싼다.
본 발명의 다른 바람직한 특징 및/또는 이점은 아래의 설명의 대상 및 예시적인 실시예에 대한 도면에서의 표현을 형성한다.
도 1은 에어로졸 장치의 개략적인 도면을 도시한다;
도 2는 도 1로부터의 에어로졸 장치의 에어로졸 케이싱에 대한 개략적인 사시도를 도시한다;
도 3은 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 4는 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 다른 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 5는 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 개략적인 수평 단면을 도시한다;
도 6은 에어로졸 장치의 대안적인 실시예를 통한 도 4에 대응하는 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 7은 에어로졸 케이싱의 제거 요소의 개략적이고 부분적으로 투명한 도면을 도시한다;
도 8은 도 7에서의 제어 요소의 하부 측의 개략적인 평면도를 도시한다; 그리고,
도 9는 에어로졸 장치의 다른 대안적인 실시예를 통한 도 4에 대응하는 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다.
유사하거나 기능적으로 동등한 요소들에는 모든 도면에서 동일한 참조 번호가 제공된다.
도 2는 도 1로부터의 에어로졸 장치의 에어로졸 케이싱에 대한 개략적인 사시도를 도시한다;
도 3은 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 4는 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 다른 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 5는 도 2에서의 에어로졸 케이싱을 통한 개략적인 수평 단면을 도시한다;
도 6은 에어로졸 장치의 대안적인 실시예를 통한 도 4에 대응하는 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다;
도 7은 에어로졸 케이싱의 제거 요소의 개략적이고 부분적으로 투명한 도면을 도시한다;
도 8은 도 7에서의 제어 요소의 하부 측의 개략적인 평면도를 도시한다; 그리고,
도 9는 에어로졸 장치의 다른 대안적인 실시예를 통한 도 4에 대응하는 개략적인 수직 세로 방향 단면을 도시한다.
유사하거나 기능적으로 동등한 요소들에는 모든 도면에서 동일한 참조 번호가 제공된다.
전체로서 100으로 표시된 에어로졸 장치의 도 1 내지 5에 도시된 일 실시예는, 예를 들어, 공구의 윤활을 위한 최소량 윤활 시스템(minimum quantity lubrication system)의 구성 부분이다.
에어로졸 장치(100)는, 예를 들어, 기계 공구의 구성 부분으로서 제공될 수 있다.
에어로졸 장치(100)는 제공될 에어로졸이 생성되는 에어로졸 케이싱(casing)(102)을 포함한다.
에어로졸 장치(100)는 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내로 지향되는 복수의 에어로졸 노즐(104)을 더 포함한다.
여기에서, 에어로졸 노즐(104)은, 특히, 중력 방향으로 볼 때, 에어로졸 케이싱(102)의 상부 부분에 배치된다.
특히 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 노즐(104)은 에어로졸 케이싱(102)의 외벽(108)에 실질적으로 접선 방향으로 배치된다.
따라서, 에어로졸 노즐(104)은 특히 환형(annular) 흐름이 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내에 형성될 수 있게 한다.
에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)는 복수의 영역으로 세분화된다.
특히, 내부(106)는 에어로졸 노즐(104)이 배출되는 환형 흐름 영역(110)을 포함한다.
환형 흐름 영역(110)은 내부(106)의 중심 영역(112)을 둘러싼다.
특히, 환형 흐름 영역(110) 및 중심 영역(112)은 분할 벽(114)에 의해 서로 분할된다.
특히, 분할 벽(114)은 분할 실린더(116)이다.
분할 벽(114)은 특히 에어로졸 케이싱(102)의 상부 벽(118) 상에 배치되고, 중력 방향으로 볼 때, 상부 벽(118)으로부터 아래로 향하여 연장한다.
에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)는 에어로졸로부터 분리되는 액체, 특히 오일이 수집될 수 있는 수집 영역(120)을 더 포함한다.
환형 흐름 영역(110) 및 중심 영역(112)은 바람직하게는 내부(106)의 에어로졸 챔버 또는 에어로졸 영역(122)의 구성 부분이다.
에어로졸 영역(122) 및 수집 영역(120)은 특히 에어로졸 챔버 베이스(124)에 의해 서로 분할된다.
에어로졸 챔버 베이스(124)는 특히 위로 향하는 수집 영역(120)의 한계를 정하는 수평 분할 벽이다.
에어로졸 챔버 베이스(124)는 특히 에어로졸 영역(122)에서 분리된 액체가 수집 영역(120) 내로 아래로 향하여 통과할 수 있도록 투과성이다.
예를 들어, 환형 갭(gap)이 에어로졸 케이싱(102)의 외벽(108)과 에어로졸 챔버 베이스(124) 사이에 형성된다.
환형 갭은 특히 배수(drainage) 갭(126)이다.
수집 영역(120)은 특히 액체 저장소(128)를 형성한다. 액체는, 특히 하나 이상의 도관(conduit)(130)에 의해, 액체 저장소(128)로부터 에어로졸 노즐(104)로 공급된다.
또한, 에어로졸 장치(100)는 바람직하게는 캐리어 가스(carrier gas), 특히 압축 공기를 제공하는 캐리어 가스 소스(132)를 포함한다.
하나 이상의 밸브 장치(134)는 에어로졸 노즐(104)로 캐리어 가스를 공급하는 역할을 한다.
이 밸브 장치(103)는 특히 에어로졸 밸브(136)이다.
에어로졸 밸브(136)와 에어로졸 노즐(104) 사이의 연결은 특히 가스 도관(138)에 의해 형성된다.
또한, 에어로졸 장치(100)의 추가 가스 공급 라인(140)이 제공될 수 있다.
특히, 추가 가스 공급 라인(140)은 캐리어 가스 소스(132)로부터 내부(106)의 중심 영역(112)으로의 추가 캐리어 가스의 공급을 가능하게 한다.
가스 공급 라인(140)에 의해 공급되는 캐리어 가스의 체적 흐름을 변경하는 목적으로, 특히 비례 밸브(142)가 추가 가스 공급 라인(140)의 가스 도관(137) 내에 제공될 수 있다.
마지막으로, 하나 이상의 마노미터(manometer)(144)가 또한 에어로졸 장치(100)를 모니터하고 그리고/또는 제어하는 역할을 한다.
더욱이, 에어로졸 장치(100)는 바람직하게는 특히 폐쇄 및/또는 개방 루프 제어에 의해 전체 에어로졸 장치(100)를 제어 가능하게 하는 제어 장치(146)를 포함한다.
에어로졸 장치(100)는 더 바람직하게는 에어로졸 케이싱(102)에서 생성된 에어로졸에 첨가제를 공급하기 위한 공급 장치(148)를 포함한다.
공급 장치(148)는 특히 에어로졸 챔버 베이스(124) 내에 배치되고 그리고/또는 내부(106)의 중심 영역(112) 내로 지향된다.
공급 장치(148)는 바람직하게는 에어로졸 노즐(150) 및/또는 분무(spray) 노즐(152)을 포함한다.
에어로졸 노즐(150)에 의해, 특히 중심 영역(112) 및 그 내의 에어로졸 내로 미세하게 분무된 액체를 계량하는 것이 가능하다.
분무 노즐(152)에 의해, 바람직하게는 에어로졸에 비하여 큰 방울(drop) 크기를 갖는 방울 형태의 액체를 중심 영역(112)과 그 내에 안내된 에어로졸 및/또는 캐리어 가스 내로 도입하는 것이 가능하다.
벽 지지형(wall-supported) 오일 밸브(154)의 형태를 갖는 밸브 장치(134)에 의해, 공급 장치(148)에 의해 공급되는 첨가제의 양은 바람직하게는 폐쇄 및/또는 개방 루프 제어에 의해 제어될 수 있다. 또한, 바람직하게는 에어로졸 및 공급 장치(148)에 의해 공급된 분무의 액적(droplet) 크기는 이러한 방식으로 조정 가능하다.
또한, 에어로졸 장치(100)는 하나 이상의 캐리어 덕트(158)를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)를 포함한다.
특히, 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)에서 생성된 에어로졸은 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)에 의해 안내되어 제공 위치(도시되지 않음)에 공급될 수 있다.
특히 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)는 특히 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내로 돌출하는 하나 이상의 출구 커넥터(159)를 가질 수 있다.
그 결과, 에어로졸은 특히 중심 영역(112)에 직접 수용되어 그로부터 안내될 수 있다.
도 1 내지 5에 도시된 에어로졸 장치(100)의 실시예는 다음과 같이 기능한다:
에어로졸이 에어로졸 노즐(104)을 이용하여 캐리어 가스 및 액체, 특히 오일로부터 생성되고, 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)의 환형 흐름 영역(110) 내로 도입된다.
에어로졸 노즐(104)의 접선 방향 배치 및/또는 배향의 결과, 바람직하게는 환형 또는 나선식(helical) 또는 나선형(spiral) 에어로졸 스트림이 환형 흐름 영역(110) 내에 생산된다.
여기에서, 에어로졸은 특히 분할 벽(114) 주위로 그리고, 중력 방향으로 볼 때, 아래로 흐른다.
확립된 흐름 때문에, 원심력이 생성되고, 이것은 에어로졸 내의 상대적으로 큰 액적이 외벽(108)과 접촉하여 거기에서 분리될 때까지 이를 반경 방향 바깥쪽으로 강제한다.
분리된 액체는 그 다음 외벽(108)을 따라 배수 갭(126)을 통해 수집 영역(120) 내로 흐른다.
그 다음, 상대적으로 작은 지름의 액적 부분이 에어로졸 내에 남는다.
이 에어로졸은 그 다음 분할 벽(114) 아래를 통해 중심 영역(112) 내로 흐른다.
이 동안, 첨가제가 공급 장치(148)에 의해 에어로졸에 공급된다.
이 첨가제는 특히 에어로졸을 생성하기 위하여 에어로졸 노즐(104)에서 이미 사용된 것과 동일한 액체이다.
그러나, 이 동안, 공급 장치(148)는 바람직하게는 상대적으로 큰 지름의 방울을 생성한다. 특히, 공급 장치(148)에 의해 생성된 방울은 에어로졸 노즐(104)에 의해 먼저 생성되고 외벽(108)에서 분리된 에어로졸의 액체 액적(liquid droplet)에 비하여 더 크다.
따라서, 에어로졸 장치(100)는, 원하지 않는 크기 범위에 있는 에어로졸 노즐(104)에 의해 먼저 생성된 액체 액적을 분리하기 위하여, 원심 분리기(162) 및/또는 편향 분리기(deflecting separator)(164)의 형태를 갖는 분리 장치(160)를 포함한다.
그 다음, 공급 장치(148)는 예를 들어 분리 장치(160)에 의해 분리된 액체 액적보다 바람직하게 더 큰, 특히 적어도 10배 더 큰 액체 방울을 공급하는데 사용된다.
따라서, 에어로졸 노즐(104) 및 공급 장치(148)의 조합을 이용하여 중심 영역(112) 내에서 매우 구체적인 액적 크기 분포를 생성하는 것이 가능하다.
여기에서, 에어로졸 노즐(104)과 공급 장치(148)는, 궁극적으로는 중심 영역(112) 내에 상이한 액적 크기 분포를 선택적으로 생성하기 위하여, 선택적으로 번갈아 또는 함께 온 및/또는 오프로 스위칭 가능하다.
마지막으로, 중심 영역(112) 내의 에어로졸은, 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및 캐리어 덕트(158)에 의해, 하나 이상의 제공 위치로 안내될 수 있다.
특히, 상이한 크기의 캐리어 덕트(158)가 제공된다면, 공급 장치로의 에어로졸의 이러한 운반은 궁극적으로 공급 장치에서의 원하는 에어로졸 조성도 보장하기 위하여 액적 크기 분포에 맞추어질 수 있다.
도 6 내지 8에 도시된 에어로졸 장치(100)의 대안적인 실시예는 실질적으로 분리 장치가, 도 1 내지 5에 도시된 실시예에 따른 분리 장치(160)의 위에서 언급된 특징들에 대한 대안으로서 또는 그에 더하여, 하나 이상의 관통 흐름 요소(166)를 가진다는 점에서 도 1 내지 5에 도시된 실시예와 다르다.
관통 흐름 요소들(166)은 특히 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)에 배치되고, 바람직하게는 분할 벽(114), 특히 분할 실린더(116)에 의해 둘러싸인다.
관통 흐름 요소들(166)은 바람직하게는, 에어로졸이 관통 흐름 요소들(166)을 연속으로 통과하여 흐르도록, 내부(106)에서의 에어로졸의 흐름 방향에 대하여 볼 때, 연속으로 배치된다.
각각의 관통 흐름 요소(166)는 예를 들어 천공 플레이트 요소(168), 특히 천공 금속 시트(170)의 형태를 가진다.
바람직하게는, 각각의 관통 흐름 요소(166)는 실질적으로 원추(cone) 및/또는 절두형 원추(truncated cone)의 형상을 가지며, 팁(원추 팁)은 바람직하게는, 중력 방향으로 볼 때, 아래로 향한다.
관통 흐름 요소(166)는 바람직하게는 내부(106) 내에 고정되고 그리고/또는 하나 이상의 베어링 요소(172)에 의해 서로에 대하여 고정된다.
관통 흐름 요소(166) 바람직하게는 에어로졸이 흐르는 다수의 통로 개구를 가지며, 그 결과 궁극적으로 액체가 분리될 수 있다.
천공의 지름의 적절한 선택은 바람직하게는 (액체) 액적 크기 분포에 대한 원하는 영향 및/또는 (액체) 액적 크기 분포의 선택을 결과로서 제공한다.
도 6 내지 8에 도시된 실시예에서, 에어로졸 챔버 베이스(124)가 실질적으로 절두형 원추 또는 절두형 원추의 외부 표면의 형상을 가지는 것이 추가로 제공되며, 에어로졸 챔버 베이스(124)의 원추 팁(174)은 바람직하게는, 중력 방향으로 볼 때, 아래로 향한다.
바람직하게는, 에어로졸 챔버 베이스(124)의 결과로서, 사이클론 작용이 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내에서 생성 및/또는 강화된다.
배수 갭(drainage gap)(126) 또는 배수 개구는 그 경우에 바람직하게는 원추 팁(174)을 마주보는 에어로졸 챔버 베이스(124)의 반경 방향 내부 영역에 배치된다.
또한, 도 6 내지 8에 도시된 에어로졸 장치(100)의 실시예는 에어로졸의 대안적인 안내에 대하여 상이하다.
특히, 이 경우에, 에어로졸 케이싱(102)의 상부 벽(118)은 바람직하게는 하나 이상의 추가 컴포넌트에 의해 또는 적절한 성형에 의해 흐름에 대하여 최적화된다.
바람직하게는, 에어로졸 장치(100)는, 특히 가능한 가장 큰 정도로 난기류 및/또는 흐름 전환을 피하면서, 에어로졸을 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)로부터 안내할 수 있는 제거 요소(176)를 포함한다.
도 7 및 8에 도시된 제거 요소(176)는, 이 목적으로, 특히 분할 벽(114)을 수용하기 위한 수용 영역(178)을 포함하고 그리고/또는 하나 이상의 고정 포인트(180)에 의해 에어로졸 케이싱(102)의 상부 벽(118)에 고정될 수 있는 실질적으로 원통형의 컴포넌트이다.
제거 요소(176)는 특히 내부(106)로부터 에어로졸을 안내하기 위한 출구 개구(184)의 구성 부분인 복수의, 예를 들어, 4개의 깔때기형(funnel-like) 유입 영역(182)을 포함한다.
출구 개구(184)는 특히 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)에 인접한다.
바람직하게는, 개별 유입 영역(182)을 갖는 출구 개구(184)는 각각의 캐리어 덕트(158) 및/또는 각각의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)와 연관된다.
제거 요소(176)는, 특히 흐름에 영향을 끼치는 에지, 코너 또는 다른 부분을 가지지 않는, 특히 둥근 유입 영역(182)이다.
따라서, 제거 요소(176)의 유입 영역(182)에 의해, 에어로졸이 특정 효율과 낮은 난류를 가지면서 내부(106)로부터 캐리어 덕트(158)로 안내되는 것이 가능하다.
유입 영역(182)은, 내부(106)를 마주보는 측에서, 원추 일부의 형상인 제거 요소(176) 내의 리세스 내로 배출될 수 있다.
그 결과, 난류 또는 다른 흐름 방해가 마찬가지로 감소되거나 완전히 회피될 수 있다.
그 외에는, 도 6 내지 8에 도시된 에어로졸 장치(100)의 실시예는, 이의 구조와 기능에 관하여, 도 1 내지 5에 도시된 실시예에 대응하며, 따라서 이러한 점에서, 상술한 설명이 참조된다.
도 9에 도시된 에어로졸 장치(100)의 다른 대안적인 실시예는, 천공 플레이트 요소(168) 대신에, 실질적으로 브러시형 분리기(brush-type separator)(186)의 형태를 갖는 관통 흐름 요소(166)가 제공된다는 점에서 도 6 내지 8에 도시된 실시예와 다르다.
브러시형 분리기(186)는 특히 중심으로 서로 연결된 다수의 봉형(rod-shaped) 돌출부를 포함한다.
봉형 돌출부, 특히 빗살(bristle)은, 바람직하게는, 중력 방향에 대하여 경사져 배향된다. 이것은 바람직하게는 분리된 액체가 간단히 아래로 흐를 수 있게 한다. 특히, 액체는 흘러서, 반경 방향으로 그리고 브러시형 분리기(186)를 장착하기 위한 베어링 요소(172)를 따라 중심에, 에어로졸 챔버 베이스(124)의 방향으로 아래로, 그리고 마지막으로는 수집 영역(120) 내로 수렴한다.
그 외에는, 도 9에 도시된 에어로졸 장치(100)의 실시예는, 이의 구조와 기능에 관하여, 도 6 내지 8에 도시된 실시예에 대응하며, 따라서 이러한 점에서, 상술한 설명이 참조된다.
다른 실시예(도시되지 않음)에서, 전술된 에어로졸 장치(100)의 특징들의 임의의 조합이 제공될 수 있다.
예를 들어, 도 9에 따른 실시예로부터의 브러시형 분리기(186)가 또한 도 1 내지 5에 도시된 실시예에 제공될 수도 있다.
100
에어로졸 장치
102 에어로졸 케이싱
104 에어로졸 노즐
106 내부
108 외벽
110 환형 흐름 영역
112 중심 영역
114 분할 벽
116 분할 실린더
118 상부 벽
120 수집 영역
122 에어로졸 영역
124 에어로졸 챔버 베이스
126 배수 갭
128 액체 저장소
130 액체 도관
132 캐리어 가스 소스
134 밸브 장치
136 에어로졸 밸브
138 가스 도관
140 추가 가스 공급 라인
142 비례 밸브
144 마노미터
146 제어 장치
148 공급 장치
150 에어로졸 노즐
152 분무 노즐
154 벽 지지형 오일 밸브
156 캐리어 덕트 연결 포인트
158 캐리어 덕트
159 출구 커넥터
160 분리 장치
162 원심 분리기
164 편향 분리기
166 관통 흐름 요소
168 천공 플레이트 요소
170 천공 금속 시트
172 베어링 요소
174 원추 팁
176 제거 요소
178 수용 영역
180 고정 포인트
182 유입 영역
184 출구 개구
186 브러시형 분리기
102 에어로졸 케이싱
104 에어로졸 노즐
106 내부
108 외벽
110 환형 흐름 영역
112 중심 영역
114 분할 벽
116 분할 실린더
118 상부 벽
120 수집 영역
122 에어로졸 영역
124 에어로졸 챔버 베이스
126 배수 갭
128 액체 저장소
130 액체 도관
132 캐리어 가스 소스
134 밸브 장치
136 에어로졸 밸브
138 가스 도관
140 추가 가스 공급 라인
142 비례 밸브
144 마노미터
146 제어 장치
148 공급 장치
150 에어로졸 노즐
152 분무 노즐
154 벽 지지형 오일 밸브
156 캐리어 덕트 연결 포인트
158 캐리어 덕트
159 출구 커넥터
160 분리 장치
162 원심 분리기
164 편향 분리기
166 관통 흐름 요소
168 천공 플레이트 요소
170 천공 금속 시트
172 베어링 요소
174 원추 팁
176 제거 요소
178 수용 영역
180 고정 포인트
182 유입 영역
184 출구 개구
186 브러시형 분리기
Claims (22)
- 에어로졸 장치(100)에 있어서,
- 에어로졸 케이싱(102);
- 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내로 지향되고 그리고/또는 상기 에어로졸 케이싱(102) 내에 배치된, 캐리어 가스(carrier gas) 및 액체로부터 에어로졸 스트림을 생성하기 위한 하나 이상의 에어로졸 노즐(104);
- 상기 에어로졸을 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)로부터 안내할 수 있게 하는 하나 이상의 캐리어 덕트(158)를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항에 있어서,
에어로졸로부터 액체 액적(liquid droplet)을 분리하는 분리 장치(160)를 더 포함하고, 상기 분리 장치(160)는, 상기 에어로졸의 흐름 방향으로 볼 때, 한편에서의 상기 하나 이상의 노즐(104)과 다른 한편에서의 상기 하나 이상의 캐리어 덕트(158) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제2항에 있어서,
상기 분리 장치(160)는, 원심 분리기(162) 및/또는 편향 분리기(deflecting separator)(164)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 분리 장치(160)는 하나 이상의 관통-흐름 요소, 특히 브러시형(brush-type) 분리기 및/또는 하나 이상의 천공 플레이트 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)는 적어도 대략 회전 대칭 형태를 갖고, 그리고/또는 상기 하나 이상의 에어로졸 노즐(104)은 상기 내부(106) 내로 대략 접선 방향으로 지향되어, 특히 환형(ring) 또는 나선형(spiral) 또는 나선식(helical)으로 회전하는 에어로졸 가스 스트림이 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내에 생산 가능한 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)는, 환형 흐름 영역(110)과 중심 영역(112)을 포함하고,
상기 환형 흐름 영역(110)은, 환형으로 상기 중심 영역(112)을 둘러싸며,
상기 하나 이상의 에어로졸 노즐(104)은, 상기 환형 흐름 영역(110) 내로 지향되고,
상기 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)는, 상기 중심 영역(112)에 바로 인접하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제6항에 있어서,
상기 환형 흐름 영역(110) 및 상기 중심 영역(112)은, 중공의(hollow) 원통형 분할 벽(114)에 의해 서로 공간적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 장치(100)는, 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)로 첨가제, 특히 액체를 공급하기 위한 공급 장치(148)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제8항에 있어서,
상기 에어로졸 장치(100)는, 추가 에어로졸 노즐(150) 및/또는 액체를 분무하기 위한 분무 노즐(152) 및/또는 액체 방울(drop)을 도입하기 위한 방울 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 공급 장치(148)는, 중력 방향으로 볼 때, 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)의 중심 영역(112) 바로 아래에 배치되고 그리고/또는 상기 중심 영역(112) 내로 지향되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급 장치(148)는, 액체를 수용하는 역할을 하는 상기 내부(106)의 수집 영역(120)으로부터 에어로졸을 안내하는 역할을 하는 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)의 에어로졸 영역(122)을 분할하는 에어로졸 챔버 베이스(124) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
에어로졸을 안내하는 역할을 하는 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)의 에어로졸 영역(122)을 아래로 향하여 단말하는 에어로졸 챔버 베이스(124)는, 원추(cone) 또는 절두형 원추(truncated cone)의 형상을 가지며, 상기 원추 형상 또는 절두형 원추 형상의 원추 팁은 아래로 향하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)는, 서로 다른 직경을 가져서, 상이한 액적 크기 분포를 갖는 상이한 에어로졸 변이체(variant)가, 특히 선택적으로, 특히 가능한 한 적은 악영향을 가지면서 배출 및/또는 이송되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 장치(100)는,
a) 상기 하나 이상의 에어로졸 노즐(150)에 대하여 상기 캐리어 가스 및/또는 상기 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
b) 상기 캐리어 가스에 더하여 상기 내부(106) 내로 도입되는 추가 가스 스트림의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
c) 공급 장치(148)에 의해 추가로 공급되는 첨가제, 특히 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
d) 상기 에어로졸을 안내하기 위하여 개별적이거나 복수인 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)를 선택함으로써,
생성되고 그리고/또는 제공된 에어로졸의 액적 크기 분포 및/또는 체적 흐름을 목표로 하는 방식으로 조정 가능하게 하는 제어 장치(146)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 캐리어 덕트(158)에 인접하거나, 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)를 포함하거나 형성하는 상기 에어로졸 케이싱(102)의 제거 영역은, 하나 이상의 깔때기형(funnel-like) 출구 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 장치(100). - 에어로졸을 제공하기 위한 방법에 있어서,
- 하나 이상의 에어로졸 노즐(150)을 이용하여 에어로졸을 생성하는 단계로서, 상기 에어로졸은 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106) 내로 흐르는 단계;
- 하나 이상의 캐리어 덕트(158)를 연결하기 위한 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)에 의해 상기 내부(106)로부터 상기 에어로졸을 안내하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제16항에 있어서,
액체 액적(liquid droplet)이 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)에 배치된 분리 장치(160)에 의해 상기 에어로졸로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제17항에 있어서,
상기 에어로졸은, 액체 액적을 분리하는 목적으로, 먼저 환형 스트림 또는 나선형(spiral) 스트림 또는 나선식(helical) 스트림 내에 안내되고, 그 다음 상기 환형 스트림 또는 나선형 스트림 또는 나선식 스트림 내부에 배치된 상기 내부(106)의 중심 영역(112) 내로 우회되고, 마지막으로 상기 하나 이상의 캐리어 덕트 연결 포인트(156)에 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제16항 또는 제18항에 있어서,
첨가제, 특히 액체가, 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)에, 특히 상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)의 중심 영역(112)에 안내되는 상기 에어로졸로 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 케이싱(102)의 내부(106)로부터 안내된 상기 에어로졸은, 한편에서는 상기 하나 이상의 에어로졸 노즐(104)을 이용하여 생성된 액체 액적을 포함하고, 다른 한편에서는 공급 장치(148)를 이용하여 생성된 액체 방울을 포함하며,
상기 액체 방울의 평균 지름은 상기 액체 액적의 평균 지름의 적어도 대략 10배, 바람직하게는 적어도 대략 50배인 것을 특징으로 하는, 방법. - 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸의 액적 크기 분포는,
a) 상기 하나 이상의 에어로졸 노즐(150)에 대하여 상기 캐리어 가스 및/또는 상기 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
b) 상기 캐리어 가스에 더하여 상기 내부(106) 내로 도입되는 추가 가스 스트림의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
c) 공급 장치(148)에 의해 추가로 공급되는 첨가제, 특히 액체의 체적 흐름 및/또는 압력을 변경하고; 그리고/또는
d) 상기 에어로졸을 안내하기 위하여 개별적이거나 복수인 캐리어 덕트 연결 포인트(156) 및/또는 캐리어 덕트(158)를 선택함으로써,
제어 장치(146)에 의해 선택적으로 변경되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸은, 복수의 캐리어 덕트(158)의 공통 단부에 배치된 제공 위치에 제공되고, 원하는 액체 체적 흐름 및/또는 액체 질량 흐름 및/또는 에어로졸 체적 흐름 및/또는 에어로졸 질량 흐름에 따라, 그리고/또는 상기 에어로졸의 원하는 액적 크기 분포에 따라, 상이한 개수의 캐리어 덕트(158) 및/또는 상이한 크기를 갖는 캐리어 덕트(158)가 상기 제공 위치에서 상기 에어로졸을 제공하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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