KR20210106543A

KR20210106543A - 펌프 시스템

Info

Publication number: KR20210106543A
Application number: KR1020217023182A
Authority: KR
Inventors: 제바스티안 망골트; 마누엘 피젤; 레온 룩; 뵈른 프라이징어; 타냐 메쓰머
Original assignee: 요트. 바그너 게엠베하
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-08-30
Also published as: EP3899278B1; US20220023898A1; CN113439162B; WO2020127715A1; CN113439162A; EP3899278A1; DE102019135149A1; JP2022515785A

Abstract

본 발명은 적어도 2개의 분무기 노즐을 갖는 분무기 노즐 시스템, 특히 전기수력학적 분무기용 펌프 시스템, 및 전기수력학적 분무기의 작동 방법에 관한 것으로, 펌프 시스템은 적어도 하나의 호스 조립체, 및 연동 펌프의 롤링 영역을 형성하기 위한 적어도 하나의 펌프 로터(7) 및 적어도 하나의 롤링 본체(6)를 포함하고, 호스 조립체는 분무기 노즐의 개수와 적어도 동일한 개수의 호스 채널을 포함하며, 각각의 호스 채널은 분무기 노즐에 연관되어 분무기 노즐을 롤링 영역에 연결한다.

Description

펌프 시스템

유체의 전기수력학적 분무는 코팅 방법 분야에서 점점 더 중요해지고 있다. 예를 들어, PCT/EP2018/060117호는 전기수력학적 분무를 사용하여, 예를 들어 사람의 신체에, 예를 들어 선블록과 같은 케어 제품을 도포하는 디바이스를 개시한다.

종래 기술은 마찬가지로 롤링 펌프 또는 호스 펌프로 지칭되는 통상적인 연동 펌프를 이미 개시하고 있다. 이러한 문맥에서, 유체는 호스 섹션의 기계적 변형을 통해 익스펠러 펌프(expeller pump)의 원리에 따라 전방으로 강제되고, 따라서 펌핑 방식으로 전달된다. 그러한 펌프는 또한 분무될 유체를 분무기 노즐에 공급하기 위해 앞서 설명한 디바이스에서 사용되며, 분무기 노즐에서 유체는 이 후에 고전압을 받게 되어 전기수력학적 분무를 초래한다.

그러나 유체, 특히 예를 들어 선크림과 같은 케어 제품의 전기수력학적 분무 동안, 개별 노즐이 차단되게 될 수 있고 그 결과로 펌프를 통한 추가 볼륨 유동이 추가의 나머지 개방 노즐에 적용된다는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기수력학적 분무를 요구되는 품질로 허용하기 위해 복수의 노즐을 위한 유체 탱크로부터 시작하여 노즐의 막힘을 방지하는 것이다.

이 목적은 특허 청구항 1에 청구된 펌프 시스템에 의해 달성된다. 유리한 개발 및 편리한 개선은 종속항에 개시되어 있다.

본 발명은 적어도 2개의 분무기 노즐을 갖는 분무기 노즐 시스템, 특히 전기수력학적 분무기용 펌프 시스템에 관한 것으로, 펌프 시스템은 적어도 하나의 호스 조립체 뿐만 아니라 연동 펌프의 롤링 영역을 형성하기 위한 적어도 하나의 펌프 로터 및 적어도 하나의 롤링 본체를 포함한다. 펌프 시스템은, 호스 조립체가 분무기 노즐의 개수와 적어도 동일한 개수의 호스 채널, 바람직하게는 적어도 2개, 특히 3개의 호스 채널을 포함하고, 각각의 호스 채널이 분무기 노즐 커넥터에 할당되어 이를 롤링 영역에 연결하는 것을 특징으로 한다.

각각의 개별 분무기 노즐에 별개의 호스 채널을 공급하면 각각의 개별 분무기 노즐을 통해 볼륨 유동이 발생되어, 막힘이 발생하기 시작하면, 전달된 후속 유체 볼륨이 차단 플러그를 강제로 밀어냄으로써, 항상 노즐을 통한 유체 유동을 보장한다.

복수의 호스 채널을 갖는 호스 조립체의 사용은 여기서 개별 호스를 안내할 필요 없이 디바이스에서 호스 조립체의 공통 안내가 쉽게 제공될 수 있다는 이점을 제공한다.

바람직한 일 실시예는, 각각의 호스 채널이 유체 탱크를 롤링 영역을 통해 분무기 노즐에 직접 연결하는 것을 제공한다.

유체 탱크로부터 분무기 노즐까지 개별 호스 채널을 형성한 결과, 각각의 노즐에는 발생할 수 있는 개별 이송 경로의 유압 연통/상호 작용, 예를 들어 채널들 사이의 압력 균등화 또는 결과적인 볼륨 유동 없이 유체 탱크로부터 유체가 직접 공급된다. 그 결과로, 미리 정의된 볼륨 유동이 각각의 개별 분무기 노즐에서 강제로 발생하여, 프로세스 신뢰성과 함께 전기수력학적 분무가 발생한다.

대안적으로, 일 실시예는, 호스 채널이 유체 탱크로부터 롤링 영역의 상류 지점까지 연장되고, 롤링 영역의 상류에서 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상의 호스 채널로 분포가 형성되며, 이들 호스 채널은 롤링 영역을 통해 각각의 경우에 각각의 호스 채널에 할당된 하나의 분무기 노즐까지 연장되도록 배열되는 것을 제공한다.

유체 탱크로부터 롤링 영역의 상류 지점까지 단일 호스 채널을 사용하면, 한편으로는 유체 탱크의 밸브 시스템에 대한 연결을 용이하게 하고, 다른 한편으로는, 유체 탱크와 롤링 영역 사이에 더 적은 호스 재료가 제공될 수 있기 때문에 설치 공간 및 비용 측면에서 절약할 수 있다. 이때, 개별 분무기 노즐에 작용하기 위한 전달 압력이 생성되는 롤링 영역에 별개의 호스 채널이 제공되어야 하므로, 예를 들어 Y 요소 등에 의한 분배가 미리 발생한다.

하나의 유리한 실시예는 또한 적어도 하나의 분무기 노즐이 적어도 2개의 호스 채널에 연결되는 것을 제공한다.

분무기 노즐 당 복수의 호스 채널의 사용을 통해, 각각의 호스 채널은 그 자체로 정의된 유체 볼륨을 전달하며, 상대적으로 작은 단면을 사용할 수 있고 중복성을 달성할 수 있기 때문에, 전기수력학적 분무 중에 더욱 증가된 프로세스 신뢰성 및 오류 방지를 달성할 수 있다. 상대적으로 작은 호스 직경의 사용을 통해, 예를 들어 하우징에서 더 엄격한 벤딩 반경을 구현할 수 있으며, 이는 디바이스 아키텍처의 설계와 관련하여 유연성을 증가시킨다.

추가의 편리한 개선에서, 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 4개의 롤링 본체가 펌프 시스템에 형성되고, 각각의 롤링 본체는 적어도 하나의 호스 채널에 개별적으로 할당된다.

개별 롤링 본체 또는 개별 롤링 본체 그룹의 사용을 통해, 롤링 본체 그룹은 하나의 개별 호스 채널에 대해 복수의 롤링 본체를 포함하고, 균일한 유체 유동을 생성하고 특히 맥동 효과를 감소시키기 위해 개별 롤링 본체 그룹이, 예를 들어 각도 오프셋으로 펌프 로터에 배열된다는 점에서, 호스 채널 사이의 롤링 이동의 오프셋이 발생할 수 있다. 롤링 본체를 호스 채널 기하형상에 적용하고 및/또는 설치 공간 및 인체 공학과 관련하여 분무기 하우징의 배열을 최적화하는 것도 가능하다.

추가의 편리한 실시예는, 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 펌프 로터가 형성되고, 각각의 펌프 로터는 적어도 하나의 롤링 본체 또는 적어도 하나의 롤링 본체 그룹을 이동시키고 적어도 하나의 호스 채널에 할당되는 것을 제공한다.

공통 모터를 통해 아니면 별개의 모터 또는 모터 그룹을 통해 구동되는 개별 펌프 로터를 사용하면 펌프 시스템의 출력을 개선할 수 있다. 더욱이, 여기서 펌프 로터를 호스 채널 기하형상 또는 호스 채널 프로파일에 적용하고 및/또는 설치 공간 및 인체 공학과 관련하여 분무기 하우징에서 배열을 최적화할 수도 있다.

본 발명은 또한 전기수력학적 분무기의 작동 방법을 제공하며, 분무기는 적어도 하나, 특히 2개, 바람직하게는 3개 이상의 분무기 노즐을 포함하고, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 펌프 시스템이 포함되며, 유체의 정의된 볼륨 유동은 펌프 시스템을 통해 각각의 분무기 노즐로 강제된다.

전기수력학적 분무는 강한 비균질 전기장에서 전기적으로 대전 가능한 유체, 특히 고전압 하에 충분히 전기적으로 전도성인 유체의 불안정성에 기초한다. 여기서 유체는 고전압을 받게 된다. 유체는 여기서 콘을 형성하도록 변형되고, 그 팁으로부터 얇은 제트가 방출되며, 이후에 이 제트는 미세하게 분산된 액적으로 구성된 스프레이로 직접 분해된다. 특정 조건 하에, 테일러 콘(Taylor cone) 모드에서, 액적은 좁은 크기 분포를 갖는다. 유체 유동의 강제 유압 제공과의 상호 작용의 결과로, 분무 효과를 추가로 개선시킬 수 있다.

이 방법의 편리한 개발은, 유체 컬럼 형태의 유압식으로 생성된 개방 제트가 분무기 노즐의 출구에서 생성되고 전기수력학적 상호 작용의 결과로서 개방 제트 영역 이후에만 분무를 초래하는 것을 특징으로 한다.

생성된 개방 제트의 결과로, 전기수력학적 상호 작용은 더 많은 자유도를 제공할 수 있으므로, 이전에 기하학적으로 정의된 노즐 채널 외부에서 더 미세한 분무가 제공된다.

바람직한 일 실시예에서, 분무기 노즐의 개구가 0.1 mm 내지 0.3 mm, 바람직하게는 0.2 mm의 직경을 갖고 및/또는 분무기 노즐의 유체 채널이 3 mm 내지 15 mm의 길이를 가질 때, 바람직하게는 절연체의 영역에서, 10 mm 내지 15 mm의 개방 제트가 형성된다.

이러한 문맥에서, 유체는 노즐 개구의 훨씬 상류에 공급되며, 분무 프로세스는 주변에 대해 자유롭게 형성될 수 있고, 분무의 방향은 일반적인 운동학에 의해, 특히 유체 유동의 유압 출력에 의해 미리 정의된다.

본 발명에 따른 호스 조립체는 연동 펌프(롤링 펌프)에서 사용될 수 있는 임의의 호스 집합인 것으로 이해된다. 여기서 호스 조립체가 공동으로 압출된 다중 채널 호스로 구현되는 지 또는 개별 호스의 조합으로 구현되는 지는 관련이 없다.

본 발명에 따른 펌프 시스템은, 연동 펌프(롤링 펌프)에서, 내부에 수용된 유체 볼륨을 롤링 본체의 상류로 이동시키기 위해 펌핑 볼륨이 롤링 본체에 의해 처리되는 호스 섹션에 의해 제공되므로, 실제 펌프 조립체 뿐만 아니라 필요한 호스를 포함한다.

본 발명은 이제 다음의 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 주제는 예시된 실시예에 제한되지 않는다.
도면에서:
도 1은 연동 펌프의 분해도를 도시하고;
도 2는 롤링 영역이 보이는 연동 펌프의 평면도를 도시하며;
도 3은 호스 조립체를 통한 단면을 도시하고;
도 4a는 노즐 개구로부터의 개방 제트의 개략도를 도시하며;
도 4b는 원통형 분무기 노즐로부터의 개방 제트의 개략도를 도시하고;
도 4c는 원추형 분무기 노즐로부터 개방 제트의 개략도를 도시한다.

특히, 도 1은 공지된 연동 펌프의 설계를 도시한다. 이러한 문맥에서, 모터(3)는 상부 하우징 섹션(1) 및 하부 하우징 섹션(2)으로 구성된 펌프 하우징에 배열된다. 모터(3)의 출력 샤프트는 여기에 예시된 롤링 본체 그룹(5)을 구동하는 변속 장치(4)를 포함한다. 여기서 롤링 본체 그룹(5)은 펌프 로터(7)에 회전 가능하게 장착 가능한 방식으로 배열된 4개의 롤링 본체(6)를 포함한다. 그러한 연동 펌프/호스 펌프는 종래 기술의 개별 호스와 함께 사용하는 것으로 알려져 있다.

도 2는 대응하는 연동 펌프(10)를 평면도로 예시하고, 상부 하우징 섹션(1) 및 변속 장치(4)는 생략되었다.

펌프 로터(7)에 배열된 롤링 본체(6)는 펌핑 방식으로 유체를 전달하기 위해 롤링 영역(21)에서 호스 채널(22)(개략적으로 라인으로 예시됨)을 변형시킨다. 호스 채널(22)은 여기서 펌프 입구(23)를 통해 하우징(1, 2) 내로, 롤링 영역(21)(점선으로 예시됨)을 통해 펌프 출구(24)로 연장된다. 펌프 출구(24)로부터, 호스 채널(22)은 거기에 할당된 분무기 노즐(예시되지 않음)의 방향으로 연장된다. 펌프 입구(23)에서, 호스 채널(22)은 유체 탱크(예시되지 않음)의 방향으로 이어지며, 개별 호스 채널(22)가 유체까지 연장되거나 복수의 호스 채널이 조합되어 단일 유체 탱크 호스(예시되지 않음)를 형성한다.

복수의 호스 채널을 롤링 영역(21)으로 안내하기 위해, 호스 가이드(25 및 26)가 바람직하게는 제공되고, 호스 가이드(25 및 26)는 여기서 하부 하우징 섹션(2)에 배열되며, 호스 채널(22)용 호스 가이드(예시되지 않음)는 상부 하우징 섹션(1)에 배열될 수 있다.

그 후, 복수의 호스 채널이 펌프 출구(24)에서 함께 안내될 수 있거나, 대응하는 복수의 호스 가이드(예시되지 않음)가 개별 호스 채널에 대해 형성된다.

도 3은 본 발명에 따른 펌프 시스템에서 사용될 수 있는 것과 같은 호스 조립체(30)를 도시한다. 여기서, 호스 조립체(30)는 여기서 연결 웹(34)을 통해 서로 연결되는 제1 호스 채널(31), 제2 호스 채널(32) 및 제3 호스 채널(33)을 포함한다. 그러한 호스 조립체(30)는, 예를 들어 압출 방법을 사용하여 제조되며, 모든 수단은 또한 추가 호스 채널을 갖거나, 다른 기하형상의 호스 채널로, 예를 들어 삼각형 형상 또는 정사각형 형상으로 배열될 수 있다.

예시적인 치수는 다음과 같이 특정될 수 있고, 치수는 용례 및/또는 설치 공간과 이송될 유체에 따라 달라질 수 있다.

예로서, 호스 채널(31, 32 및 33)은 단면이 0.7 mm이고 벽 두께가 0.6 mm인 직경을 갖는다. 웹(34)은 차례로 0.2 mm의 호스 사이의 거리로서의 폭 및 0.2 mm의 두께를 갖는다.

도 4a 내지 도 4c는 분무기 노즐 전방에서 유압식으로 생성된 개방 제트 형성의 다양한 변형을 도시한다.

도 4a는 분무기 노즐이 노즐 본체(41)의 노즐 개구(40)에 의해 형성되는 개략도를 도시한다. 유체(42)는 본 발명에 따른 펌프 시스템의 유압 펌프 압력으로 인해 컬럼형 개방 제트(44)로서 노즐 개구(40)의 중심 축(43)을 중심으로 대칭적으로 노즐 개구(40)를 통해 출현할 것이다. 개방 제트(44)는 개방 제트 길이(45)에 걸쳐 실질적으로 유체 컬럼으로서 출현하고, 전기수력학적 분무기의 분무 효과(47)는 거리(46)에서만 시작된다.

도 4b에서, 원통형 노즐 부착물(52)이 노즐 본체(51) 상에 분무기 노즐(50)을 형성하기 위해 제공된다. 원통형 노즐 부착물(52)의 단부에는 중심 축(53)을 중심으로 대칭적으로 형성된 노즐 개구(54)가 제공된다. 유압식으로 전달된 유체(55)는 노즐 본체(51), 원통형 노즐 부착물(52)을 통해 유동하고 개방 제트 길이(56)에 걸쳐 개방 제트(57)를 형성한다. 이 실시예에서, 분무(59)는 또한 거리(58) 이후에 시작된다.

따라서, 분무기 노즐은 원통형 노즐 부착물(52)의 길이(61) 및 개방 제트(56)의 길이로 구성된 유압 섹션(60)을 포함한다. 전기수력학적 분무를 생성하기 위해, 원통형 노즐 부착물(52)의 입력에 결합될 고전압(62)이 제공된다. 그러나, 기본적으로 전기수력학적 분무를 달성하기 위해 고전압이 다른 위치에 도입되는 것도 고려될 수 있다.

실시예의 바람직한 치수는 여기서 노즐 개구의 직경으로서 0.2 mm이고, 노즐 내부의 유체 채널로서 5.7 mm에서 최대 약 14 mm이고, 그 결과로, 개방 분사 길이가 10 mm 내지 15 mm인 개방 제트가 생성된다.

도 4c에 따른 또 다른 실시예에서, 분무기 노즐(70)을 형성하기 위한 원추형 노즐 부착물(72)이 노즐 본체(71) 상에 제공된다. 원추형 노즐 부착물(72)의 단부에는 중심 축(73)을 중심으로 대칭적으로 형성된 노즐 개구(74)가 제공된다. 유압식으로 전달된 유체(75)는 노즐 본체(71), 원통형 노즐 부착물(72)을 통해 유동하고 개방 제트 길이(76)에 걸쳐 개방 제트(77)를 형성한다. 이 실시예에서, 분무(79)는 또한 거리(78) 이후에 시작된다.

도 4c에 따른 분무기 노즐은 마찬가지로 원추형 노즐 부착물(72)의 길이(81) 및 개방 제트(76)의 길이로 구성된 원추형 유압 섹션(80)을 포함한다. 전기수력학적 분무를 생성하기 위해, 원추형 노즐 부착물(72)의 입력에 결합될 고전압(82)이 제공된다. 그러나, 기본적으로 전기수력학적 분무를 달성하기 위해 고전압이 다른 위치에 도입되는 것도 고려될 수 있다.

본 발명은 여기에서 예시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 전기수력학적 분무기의 작동 방법에 따른 용도를 주장하며, 여기서 분무 효과는 개방 제트의 유압식 생성에 의해 개선되고, 특히 분무 효과는 노즐 개구로부터의 출현 후에 개방 제트 길이(45, 56, 76) 이후에만 시작된다.

1 하우징 섹션
2 하우징 섹션
3 모터
4 변속 장치
4a 분무기 노즐 전방에 유압식으로 생성된 개방 제트 형성의 변형 1.
4b 분무기 노즐 전방에 유압식으로 생성된 개방 제트 형성의 변형 2.
4c 분무기 노즐 전방에 유압식으로 생성된 개방 제트 형성의 변형 3.
5 롤링 본체 그룹
6 롤링 본체
7 펌프 로터
10 연동 펌프
21 롤링 영역
22 호스 채널
23 펌프 입구
24 펌프 출구
25 호스 가이드
26 호스 가이드
30 호스 조립체
31 호스 채널
32 호스 채널
33 호스 채널
34 연결 웹
40 노즐 개구
41 노즐 본체
42 유체
43 중심 축
44 개방 제트
45 개방 제트 길이
46 거리
47 분무 효과
51 노즐 본체
52 노즐 부착물
53 중심 축
54 노즐 개구
55 유체
56 개방 제트 길이
57 개방 제트
58 거리
59 분무
60 섹션
61 노즐 부착물 길이
62 고전압
70 분무기 노즐
71 노즐 본체
72 노즐 부착물
73 중심 축
74 노즐 개구
75 유체
76 개방 제트 길이
77 개방 제트
78 거리
79 분무
80 유압 섹션
81 노즐 부착물 길이
82 고전압

Claims

적어도 2개의 분무기 노즐을 갖는 분무기 노즐 시스템, 특히 전기수력학적 분무기용 펌프 시스템으로서, 펌프 시스템은 적어도 하나의 호스 조립체(30) 뿐만 아니라 연동 펌프의 롤링 영역(21)을 형성하기 위한 적어도 하나의 펌프 로터(7) 및 적어도 하나의 롤링 본체(6)를 포함하는 펌프 시스템에 있어서,
호스 조립체(30)는 분무기 노즐(70)의 개수와 적어도 동일한 개수의 호스 채널(22)을 포함하며, 각각의 호스 채널(22)은 분무기 노즐(70)에 할당되어 분무기 노즐을 롤링 영역(21)에 연결하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 호스 채널(22)은 유체 탱크를 롤링 영역(21)을 통해 분무기 노즐(70)에 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제1항에 있어서, 호스 채널(22)이 유체 탱크로부터 롤링 영역(21)의 상류 지점까지 연장되고, 롤링 영역(21)의 상류에서 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상의 호스 채널(22)로 분포가 형성되며, 이들 호스 채널(22)은 롤링 영역(21)을 통해 각각의 경우에 각각의 호스 채널(22)에 할당된 하나의 분무기 노즐(70)까지 연장되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 분무기 노즐(70)이 적어도 2개의 호스 채널(22)에 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개, 바람직하게는 4개의 롤링 본체(6)가 형성되고, 각각의 롤링 본체(6)는 적어도 하나의 호스 채널(22)에 할당되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 펌프 로터(7)가 형성되고, 각각의 펌프 로터(7)는 적어도 하나의 롤링 본체(6)를 이동시키고 적어도 하나의 호스 채널(22)에 할당되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
전기수력학적 분무기의 작동 방법으로서, 분무기는 적어도 하나, 바람직하게는 3개 이상의 분무기 노즐(70)을 포함하는 방법에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 펌프 시스템이 포함되고, 유체(42, 75, 55)의 정해진 체적 유동이 펌프 시스템을 통해 각각의 분무기 노즐(70)로 강제되는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 유체 컬럼 형태의 유압식으로 생성된 개방 제트(44, 57, 77)가 분무기 노즐(70)의 출구에서 생성되고 전기수력학적 상호 작용의 결과로서 개방 제트 영역 이후에만 분무(79)를 초래하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 분무기 노즐(70)의 개구가 0.1 mm 내지 0.3 mm의 직경을 갖고 및/또는 분무기 노즐(70)의 유체 채널이 3 mm 내지 15 mm의 길이를 가질 때, 10 mm 내지 15 mm의 개방 제트(44, 57, 77)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.