KR810001969B1 - 회전 분무기 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

회전 분무기

제1도는 한개의 분무기의 단면도.

제2도는 여러개가 겹쳐진 분무기의 단면도.

제3도는 터어빈 구동식 회전 분무기의 단면도.

제4도는 제3도의 선 A-A에서 본 단면도.

본 발명은 회전 분무기들에 관한 것이며 국한된 것은 아니지만 농약살포장치에 대하여 특별히 적용되는 회전분무기에 관한 것이다. 액체분무기는 다양한 이유들로 인하여 농작물과 농경지에 대하여 적용되지만 주목적은 농약제, 제초제, 살충제, 또는 살균제등의 적용을 위해서 사용된다. 이러한 비교적 값비싼 약제들을 유효적절하게 사용하기 위하여서는 분무시의 물방울들이 실제의 적용에 적합한 크기(보통 20 내지 500미크론의 직경)의 것이어야함은 물론이다. 이상적으로는 물방울들이 완전히 균일한 크기의 것이어야하며 이러한 이상적인 요구에 가까울수록 더좋은 결과에 접근할 수 있다.

종래의 압력분무기들은 균일한 크기의 물방울들을 제공할 수 없기 때문에 예를들면 원판형 또는 중공(中空)원뿔형의 회전 분무기들이 양호하다. 액체는 분무기의 중심으로 급송되며 회전으로 인하여 주변부로 이동되어 물방울로 분무되도록 방출된다. 분무기는 액체가 연속된 작은크기의 지점들에서 방출되도록 하는 톱니형 주변부를 가질수도 있으며 이점들에 액체를 급송하기 위한방 사상홈 들을 가질 수 있다. 그러한 설계는 액체가 분리된 필라멘트들로서 방출되어 분무기를 떠난 후에 물방울들로 확산된다면 물방울 크기와 그 크기의 균일성에 있어서 가장 좋은 결과들이 얻어질 수 있다는 관찰에 기초를 두고 있다.

그러나, 실제적으로는 액체의 흐름이 분무기상에서 및 방출된 후에 확실히 분리된 채로 있는가 하는 난점들이 있으며 특히 대형 분무기들과 비교적 고속으로 액체를 급송하는데 있어서 이러한 난점들이 존재 한다.

본 발명에 따라서 톱니형 주변부와 이 주변부로 안내되는 내부면상의 방사상 홈들을 가진 중공 절두형 원뿔을 포함하는 회전 분무기는 각각의 치형재의 한쪽면이 방사상이고 다른쪽면이 반경에 대하여 각이져 있다는 점에서 특징이 있다.

양호하게는 치형재들이 원뿔의 축에 대하여 직각으로 되어 있는 뒤집어진 입술부의 형태로 되어 있다. 원뿔의 내부가 톱니형 입술부를 형성하도록 뒤집어지는 곳은 원뿔의 내부로부터 각각의 치형재의 끝까지 매끈하게 만곡되도록 둥글게 각이져 있다.

종래의 대칭형 치형재를 가진 홈이 있는 분무기 들과는 달라서 본 발명의 분무기는 각각의 치형재의 반경방향 가장자리가 앞가장자리가 되도록 단일방향으로 회전한다. 각각의 홈은 인접 치형재들 사이의 각으로 안내되며 표시된 방향으로의 원판의 회전에 의하여 각각의 액체흐름은 홈들로 부터 다음 치형재의 각이진 측면이 아닌 인접치형재의 방사상 측면쪽으로 이동되도록 힘을 받는다. 치형재가 뒤집어진 입술의 형태로 되어있을 때는 원뿔의 내부와 치형재들과의 사이에 있는 둥글게 돌려진 윤곽이 매끄럽게 되어있어서 홈들로부터 치형재들의 선단까지의 액체의 이동이 확실히 이루어지도록 한다.

홈들은 한쪽면이 90°이고 다른쪽면이 30 내지 60°, 양호하게 45°로 비대칭형일 수 있다. 이미 지적된 바와 같이 홈들은 치형재들 사이의 각으로 안내되므로 만약에 이 각들이 치형재들 상으로 이어진다면 치형재들은 한쪽 가장자리가 반경방향으로 되고 다른쪽 가장자리가 이론적으로 반경에 대하여 45°로 되어 역시 비대칭형이 될 것이다. 실제로는 사출 성형에 의한 양호한 제조기술이 각각의 치형재들의 반경방향이 아닌 면상에 볼록하게 만곡된 가장자리를 제공할 것이다. 따라서 반경방향이 아닌 가장자리는 직선이나 만곡될 수 있으며 만곡면의 각도 또는 평균각도는 중요한 것은 아니지만 통상적 으로 30 내지 60°이며 양호하게는 45°이다.

치형재의 수는 분무기의 크기에 따라서 변할 수 있으며 양호하게는 예를들면 50 내지 500개의 제조한계와 일치하여 가능한한 많이 갖추어진다. 원뿔의 각도 또한 변할 수 있지만 통상적으로는 45 내지 75°이며 양호하게는 원뿔축에 대하여 약 60°이다. 주어진 회전속도에 대하여 원뿔의 각은 홈들을 따라 액체를 급송하는 원심력을 조절하고 비교적 큰 각들은 치형재들로의 급송을 완만하게 하며 홈들이 원뿔의 중심부와 함께 액체를 위한 저장통으로서 유효적절히 쓰이게한다.

원뿔들은 예를들면 폴리프로필렌 또는 아세탈과 같은 적당한 플라스틱으로 사출형성에 의하여 제조될 수 있다.

본 발명의 분무기는 원뿔의 중공 중심축 샤프트를 가질 경우에는 단독으로 사용될 수 있다. 샤프트의 양단에 있는 베어링들은 원뿔을 지지 보유한다. 원뿔은 예를들면 샤프트상에 있는 벨트 또는 기어에 의하여 또는 직접 전기 모우터에 의하여 적당히 구동될 수 있다. 액체는 정지된 분사장치로부터 원뿔의내부로 급송될 수 있다. 간단한 분무장치에 있어서 이 분사장치는 적당한 용기로 부터 중력에 의하여 급송될 수 있으며, 다르게는 액체가 원뿔의 내부로 연속적으로 또는 간헐적으로 펌프질 될 수 있다.

원뿔이 전기 모우터에 의하여 구동된다면, 이중 또는 다중 변속 모우터가 사용될 수도 있으므로 분무기의 용도가 넓어진다.

다른 구동 방법은 원동력으로써 액체를 분무하도록 사용되는 터어빈일 수도 있다. 터어빈 구동 회전 분무기는 동시출원중인 본인의 영국특허원 제38249/77에서도 기술되고 있다. 이 설계에서는 분무기가 원뿔의 기저로부터 원뿔의 내부로 연장하는 중심축 샤프트와, 축샤프트상에 있는 액체분사 구동 터어빈(예를들면 펠턴수차, Peltonwheel)을 가질 수 있다. 터어빈은 액체가 터어빈으로 부터 원뿔의 내부로 흐를 수 있도록 원뿔 쪽에 가장 가까운 면에 구멍을 가진다. 회전하지 않는 보호부재가 터어빈으로부터 원뿔의 기저부로 액체를 안내하여 그것이 원뿔의 내벽상에 직접 부딪치지 않도록 막기 위하여 사용될 수 있다.

분무기가 원뿔로부터 방출될 양의 액체만 사용하는 터어빈에 의하여 구동될 수 있으며 액체가 재순환되지 않는다는 사실이 발견되었다.

다른 실시예에 있어서 둘 또는 그 이상의 원뿔 조립체가 사용될 수 있다. 각각의 원뿔들은 액체의 흐름이 원뿔의 내부로 흘러서 방사상 홈들을 따라서 흐르도록 다음것으로부터 적절히 간격이 져있다. 적당히 간격이진 원뿔들의 더미로 이루어진 회전 분무기는 동시 출원중인 본인의 영국특허원 제38247/77호에서도 또한 기술되어있다. 원뿔들 사이에 간격을 주는 적당한 방법은 원뿔들의 외부에 소수의 리브(lib)들을 갖추는 것이다.

각각의 리브는 인접 원뿔의 내부에 있는 홈에 끼워지며 각각의 리브의 깊이를 홈의 깊이보다 크게 하므로서 원뿔들이 간격진 위치로 지지된다. 리브들은 예를들면 홈들의 깊이에 두배가 되고 그 수는 적어도 4개가 되므로서 치형재들에 액체를 급송하기에 불필요한 홈들의 수를 최소로 하게된다. 리브들의 수에 대한 실제적인 상한선은 20개이다. 원뿔들의 간격은 모세관력(capillary force)으로 인하여 원뿔들 사이에서 액체가 막히는 것을 방지하는 데 필수적이다.

겹쳐진 조립체에서 원뿔들은 중심중공축 샤프트를 가지지는 않지만 그들의 기저부를 통하는 중심 구멍을 갖는다. 조립체는 중심 정지스핀들 상의양단에 있는 드러스트 베어링(thrust bearing)들을 통하여 원뿔형 끝 부재들에 의하여 지지될 수 있다. 스핀들은 개개의 원뿔들을 통과하는 곳에서 작은 공차를 가지면서 조립체를 통과한다.

원뿔형 끝 부재들은 일반적으로 조립체를 지지하기에 필요한 만큼의 리브들과 홈들을 가진 분무용 원뿔과 같은 형태일 수 있으나 리브들과 치형재들이 없을 수도 있다.

원뿔들의 총수는 필요한 액체의 총 전달율에 의존할 것이지만 통상적으로 2 내지 10개이다.

겹쳐진 조립체에서, 중심 스핀들은 중공이며 액체가 그것을 통하여 급송될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구멍들이 스핀들의 내부로부터 외부로 뚫려있으며 이 구멍 들은 스핀들이 각각의 원뿔을 통과하는 지점 약간 위에 있어서 액체가 스핀들의 중심으로부터 각각의 원뿔의 내부로 통과하도록 한다. 스핀들은 액체가 공차간극들을 통하여 한 원뿔로부터 다른 원뿔로 흐르는 것을 최소로 하도록 그가 원뿔들을 통하여 지나가는 곳에서 노치(notch)될 수 있다.

이미 지적된 바와 같이 본 발명의 분무기들의 골자는 치형재들과 홈들의 설계이다. 이들은 액체가 원뿔의 내부면을 따라서 각각의 치형재의 선단까지 분리된 흐름들로서 급송되도록 협동한다. 일단 이것이 달성되면, 물방울들의 크기 조절이 분무기에로의 액체급송율을 조절하므로서 이루어질 수 있다. 주어진 회전속도에 대한 더높은 급송율은 더큰 흐름들과 필라멘트들을 제공하므로서 더큰 물방울들이 생긴다. 물방울 크기는 급송율에 의해서 30 내지 300미크론의 범위내에서 어떠한 크기로라도 균일한 크기의 물방울들을 합리적으로 제공하도록 조절될 수 있다.

주어진 급송율에 대한 회전속도의 감소 또한 물방울 크기를 증가시킨다.

그러므로 물방울 크기를 조절하는 데 사용 될 수 있는 다양한 매개변수들이 있으며 이는 분무기의 크기 및 그의 급송율에 관하여 특별하게 분무장치를 설계하는데 있어서 상당한 신축성을 준다. 분무기들이 예를들면 트랙터나 비행기등에 장착된 대형분무기들과 소형 수동 분무기들 용으로 사용될 수 있다는 것이 본 발명의 분무기들의 독특한 특징들이다. 다만 예를들어 본다면, 분무기들은 (원뿔당) 5내지 12cm의 최대 직경과, 1000 내지 2000rpm의 회전 속도와, 15 내지 3000ml/min의 액체급송율을 가질 수 있다.

제1도에서 중공절두 원뿔이 편평한 기저부 1과 원뿔의 축에 대하여 60°각도로 경사진 스커어트 2를 가지고 있음을 볼 수 있다. 스커어트의 내부에 자는 것은 모두 180개의 반경방향홈 3들이다. 스커어트의 상단부는 원뿔 중심축에 대하여 직각으로 입술부 14를 형성하도록 뒤집어져 있으며 원뿔의 내부면은 각이 바뀌는 곳에서 매끈하게 돌려진 윤곽 5를 가진다. 입술부는 180개의 치형재 6들로 형성되며 그 모양은 제1도의 화살표 B방향에서 본 제1(b)도에 의하여 상세하게 도시되어있다. 각각의 치형재 6은 원뿔의 중심축에 대하여 반경방향으로 되어 있는 한 가장자리와 만곡되어있으며 반경에 대하여 각이진 한 가장자리를 가짐을 알 수 있을 것이다. 각각의 홈 3은 한쪽면은 90°로 되어 있고 다른쪽면은 45°로 되어있는 비대침형이며, 각각의 홈 3의 상단부는 각각의 홈으로 부터 각각의 치형재로의 매끄러운 액체급송로를 제공하기 위한 치형재들 사이의 간극과 동일한 곡과 윤곽을 가진다.

편평한 기저부 1은 중공부 7을 가지며 중공중심 샤프트 8이 이 기저부로부터 상방으로 연장한다. 베어링(도시되어있지 않음)이 중공부 7에 수용될 수 있으며 다른 베어링(도시되어있지 않음)이 샤프르 8의 상단부에 배치될 수 있다. 원뿔은 샤프트 8 주위의 벨트(도시되어있지 않음)로 부터 또는 직접 모우터(도시되어있지 않음)로부터 구동되어 베어링들 둘레에서 회전 가능하게 되어 있다. 회전 방향은 각각의 치형재의 반경방향 가장자리가 앞가장자리가 되도록 제1(b)도에 도시되어 있는 바와같이 반시계 방향이다.

고정 파이프 9는 원뿔내에 위치하며 액체용 저장통(도시되어있지 않음)에 연결되어 있다. 동작시에 액체는 원뿔의 기저부에 있는 환대 10에서 액체의 푸울을 형성하도록 파이프 9을 통하여저장통으로 부터 중력에 의하여 흐른다. 다르게는 펌프에 의하여 액체를 급송시키는 하나 이상의 분사장치에 의하여 액체가 환대 10에 공급될 수 있다.

원뿔이 회전하면 따로 따로의 액체흐름들이 각각의 홈을 따라서 끌어올려진다. 액체가 입술부에 도달하면 원뿔의 회전이 각각의 흐름을 각각의 대응 치형재의 반경방향 앞 가장자리에 달라붙도록 하며 인접 치형재들 간에서 그 흐름 자체가 분리되지 않게 한다.

비록 회전에 의하여 치형재들 상에서 발생된 기류가 약간의 액체가 치형재를 횡단하여 치형재의 다른쪽의 반경방향이 아닌 가장자리까지 운반되게 할 정도로 반경방향 가장자리를 따라 흐르는 흐름과 간섭한다 하더라도, 표면 장력과 원심력이 이 액체에 여전히 힘을 가하여 인접 치형재로 옮아 가지 않고 치형재의 끝까지 반경방향이 아닌 가장자리를 따라서 이동되게 할 것이다.

따라서 각각의 흐름은 따로따로 분리된 균일 직경의 필라멘트들과 같이 각각의 치형재의 끝으로부터 방출된다. 필라멘트들이 치형재들로부터 주위대기속으로 사출되면 균일하고 작은 물방울로 분산된다.

제2도는 본 발명의 분무기들을 조립하는 양호한 방법을 예시하는 겹쳐진 여러개의 분무기들을 도시하고 있다.

제2도에 있는 3개의 원뿔 11,12,13들은 그들이 중심 구멍 14,15,16들을 가지며 중심축 샤프트를 가지지 않는 것을 제외하면 제1도의 원뿔과 일반적으로 유사하다. 이 원뿔들은 제1도의 것과 마찬가지로 홈3들과 치형재가 있는 입술부 5들을 가지지만 그들의 하부 표면 상에서 리브 17,18,19를 가진다. 각각의 원뿔은 홈 3들의 깊이에 두배되지만 동일한 윤곽으로 되어 있는 6개의 리브들을 가진다. 그리하여 6개의 대응홈들에 안치되는 그리브들은 원뿔을 일정 간격이진 위치로 고정 유지시킨다. 각각의 리브는 원뿔의편평한 기저부 20,21,22상의 점에서 끝난다.

원뿔들의 쌓아 올려진 더미는 원뿔들과 같은 형태의 끝부재 23,24에 의하여 지지된다. 하부 끝부재 23은 하부 원뿔 11의 리브 17들과 결합하기 위한 6개의 홈들을 가지지만 다른 홈들이나 입술부를 갖지는 않는다. 상부 끝부재는 상부 원뿔 13의 6개의 홈 3들과 결합하기 위한 6개의 리브 25들을 가지지만 다른 홈들이나 입술부를 갖지 않는다. 원뿔 더미는 또한 중공 중심 샤프트 26을 갖는다.

중공중심 스핀들 27이 조립체를 통하여 연장하며 끝부재 23,24의 중공부에 끼워지는 스핀들의 양단에 결합바늘과 드러스트 베어링 28,29가 있다. 스핀들의 상단부는 견부 30을 가지며 하단부는 너트 31들을 끼우기 위한 나삿니가 있어서 전체 조립체가 견고하게지지 되도록 된다. 바늘과 드러스트 베어링들은 긴 원뿔 더미에 대하여 양호하지만 더 짧은 원뿔 더미에 대해서는 더 간단한 자체정렬식(self aligning) 컵 및 원뿔 베어링들이 적당할 것이다.

스핀들 27은 그 길이의 대부분이 중공이며 원뿔들의 기저부 20,21,22 등을 통과하는 곳 바로위에서 내부로 부터 외부로 뚫려있는 구멍 32,33,34를 가진다. 스핀들과 기저부들 사이에 공차들이 있으며 이 지역에서 스핀들이 톱니형 윤곽을 갖게되어 각각의 기저부 바로 위에서 스핀들이 기저부들의 중심 구멍 14,15,16의 직경보다 약간 작은 직경을 갖도록된다.

제2도의 조립체는 제1도의 것과 마찬가지로 동작된다. 그러므로 원뿔 11,12,13과 끝부재 23,24가 정지해 있는 중심 스핀들 27 주위에서 제 1도에서와 같은 방향으로 회전되므로 각각의 치형재의 반경 방향 가장자리가 앞가장자리가 된다. 액체는 중력에 의하여 또는 양호하게는 스핀들 27의 중공내부에 대한 압력에 의하여 급송되어 구멍 32,33,34를 통하여 각각의 원뿔 내부로 들어간다. 스핀들이 원뿔들을 통과하는 곳에 있는 스핀들의 톱니형 윤곽은 액체가 한 원뿔로부터 다음 원뿔로 떨어지므로서 하부 원뿔이 지나치게 충진되는 경향을 최소화 하도록 돕는다. 그리하여 홈들을 따라서 치형재의 끝가지로 흐르는 액체의 이동이 제1도와 같은 식으로 행해진다.

제3도에 터어빈 구동식 회전 분무기가 편평한 기저부 1과 원뿔 축에 대하여 60°각도로 경사진 스커어트 2를 가진 중긍 절두원뿔을 가지고 있음을 볼 수 있다. 스커어트의 내부에 있는 것은 모두 180개의 반경방향 홈 3들이다. 스커어트의 상부는 원뿔의 중심축에 대하여 직각으로 입술부 4를 형성하도록 뒤집어져 있으며 원뿔의 내부표면은 각이 바뀌는 곳에서 매끈하게 돌려진 윤곽 5를 가지고 있다. 입술부는 180개의 비대칭형 치형재 6들을 제공하도록 톱니형으로 되어 있다. 각각의 치형재의 한쪽면은 원뿔의 중심축에 대하여 반경 방향으로 되어 있으며 다른쪽면은 반경에 대하여 각이져 있다. 각각의 홈 3의 상부는 각각의 홈을 따라 각각의 치형재에 전달되는 액체를 위하여 매끄러운 급송로를 제공하도록 치형재들 사이의 간극과 같은 폭과 윤곽을 갖는다.

편평한 기저부 1은 중공부 7을 가지며 중공중심샤프트 8이 기저부로부터 상방으로 연장한다. 스핀들 9는 중심 샤프트 8과 기저부 1을 통하여 연장하며 기저부의 중공부 7과 중심샤프트 8의 상부에 컵및 원뿔 베어링 10,11이 있다. 스핀들 9의 하부에 있는 너트 12는 원뿔과 샤프트를 스핀들 상에 지지시킨다.

샤프트 8의 상부에 원형 상부판 14와 환상하부판 15와 날개 16들로 되어 있는 펠런수차 13이 있다. 액체급송 파이프 17은 수차 근처에 위치되며 수차에 대하여 접선 방향으로 되어있다.

스핀들 9상의 견부 18은 편평한 상부 20과 급송파이프 17이 통과하는 원통부 21 및 스커어트 2와 같이 60°각도의 원뿔부 22를 가진 보호부재 19를 지지한다. 보호부재의 원뿔부 22의 밑부분과 중심 샤프트 8사이에 환상 간극 23이 있다.

동작시에 액체가 파이프 17을 통하여 펠런수차 13의 날개 16들상으로 향하여 수차와 원뿔이 정지스핀들 9주위의 베어링 10,11 위에서 회전하게 한다. 터어빈으로 부터의 액체는 중력에 의하여 수차 13의 내부로 부터 환상 하부판 15의 중심을 통하여(화살표로 도시한 바와 같이) 정지보호부재 19의 원뿔부 22상으로 떨어진다. 연후에 액체는 간극 23을 통하여 원뿔의 기저부 1로 흐른다. 원심력은 따로따로 분리된 액체의 흐름으로서 홈 3들을 따라서 입술부 5와 치형재 6으로 액체를 끌어올린다. 원뿔의 회전 방향은 각각의 치형재 6의 반경 방향 가장자리가 앞가장 자리가 되게하며 액체 흐름들이 홈 3들로부터 매끄럽게 통과하여 각각의 끝가지 균등하게 도달되도록 힘을 가하는 식으로 되어 있다. 흐름들은 각각의 치형재로부터 균일직경의 분리된 필라멘트 들과 같이 배출되어 주위 대기중으로 균일하고 작은 물방울들로 분산된다.

Claims (1)

1. 본문에 설명하고 도면에 도시한 바와 같이, 각각의 치형재의 한쪽면은 반경방향이며 다른쪽면은 반경에 대하여 각이져 있는 점에서 특징있고, 치형재들이 원뿔의축에 대하여 직각으로 뒤집어진 입술형태로 되어 있는 점에서 특징 있으며, 각각의 홈이 치형재들 사이의 각으로 안내되는 점에서 특징있는, 톱니형 주변부와 이 주변부로 안내되는 원뿔의 내부면상에 있는 방사상 홈들을 가지는 중공절두원뿔을 지니는 회전 분무기.

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