KR20190020640A - 충돌 분출구를 구비한 액체 분무 노즐 인서트 - Google Patents
충돌 분출구를 구비한 액체 분무 노즐 인서트 Download PDFInfo
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Abstract
일 실시예에서, 유체 노즐용 인서트가 제공된다. 인서트는 통로의 출구로부터 특정 거리만큼 떨어져 있는 하나 이상의 초점에 액체의 충돌 제트를 생성하기 위해 끼인각으로 배향된 복수의 통로를 포함한다(하나의 예에서, 액체의 충돌 제트는 유체 무화를 증가시키고 액체 길이를 감소시킨다). 일 실시예에서, 노즐 인서트는 원통형이다. 인서트는 외부 노즐에 수용, 유지, 포획되거나 또는 외부 노즐과 재료 연결될 수 있다. 액체의 충돌 제트는 더 작은 입자를 형성하기 위해 액체 분해를 향상시키도록 입자와 입자 충돌에 전달되는 운동 에너지를 이용할 수 있다(높은 기화 속도 및 더 짧은 액체 길이를 유발한다).
Description
본 발명은 일반적으로 무화(atomized) 액체를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다(액체는 휘발성 또는 비휘발성일 수 있음). 일 실시예에서, 본 발명은 유체 전달 산업에서 사용되는 유체 분무 노즐(또는 인젝터)에 관한 것이다.
유체 전달 시스템에 사용하기 위한 액체(예를 들어, 물 또는 특정 코팅제와 같은 휘발성 또는 비휘발성 액체)의 무화를 개선하는 것은 노즐 설계의 중요한 측면이다. 핵심적인 측면은 의도한 목적(공기 스트림에 무화 또는 표면상에 미세한 액적 도포와 같은)을 위해 액체를 적용하는 노즐을 떠날 때 액체 입자 크기 또는 액적의 크기이다. 예를 들어, 물 및/또는 알코올의 무화는 내연 기관(스파크 또는 압축 점화 엔진)에 특히 중요하다. 종래의 단일 구멍, 복수 구멍 및 "소용돌이 (swirl)" 유형의 범용 노즐(외부, 내부 및 고정 메커니즘을 갖는 단일 부품 설계 또는 다중 부품 설계일 수 있음)은 액체의 준-최적화 무화를 제공한다(이러한 전형적인 설계는 일반적으로 공기 전단 및/또는 소용돌이 유형의 무화 메커니즘을 이용한다). 본 발명은, 제트와 제트(jet-to-jet) 충돌 기하학적 구조의 적용을 통해, 무화를 제공하면서 동시에 복수 부품 노즐 설계 및 단일 부품 노즐 설계를 포함하는 범용 노즐에 대해 단순한 통합을 유지한다.
액체의 효과적인 무화(냉각, 노킹 감소, NOx 감소 및/또는 개선된 연소 효율을 위한)의 달성은 엔진 설계 및 작동의 중요한 측면이며, 내연 기관에 상당한 이점을 제공한다.
액체 연료와 물 모두가 일반적으로 엔진에 분사된다. 연료는 디젤 타입 연료, 가솔린(휘발유), 알코올 및 이들의 혼합물일 수 있다. 알코올에는 일반적으로 휘발유와 혼합되는 에탄올과 메탄올이 포함된다. 또한, 물은 종종 내부 냉각 효과, 노킹 및/또는 NOx 감소를 제공하기 위해 엔진에 분사된다. 액체 물에 의해 제공되는 큰 팽창 계수 때문에 연소 중에 증기로 전환되는 이점이 있다.
현대의 엔진은 일반적으로 엔진에 연료를 도입하기 위해 연료 분사를 이용한다. 이러한 연료 분사는 포트 분사 또는 직접 분사에 의한 것일 수 있다. 포트 분사에서, 연료 인젝터는 실린더 전의 흡기 트랙의 어느 지점에 배치되고 연료가 공기 스트림(일반적으로 흡인 작동을 위해 대기압에 대체로 가깝고 강제 유도 적용을 위해 최대 2 - 3 기압인)에 도입된다. 오직 연료 증기만이 연소에 참여할 수 있기 때문에, 엔진에 분사되는 연료 또는 다른 액체의 무화는 중요하다. 최적으로, 분사된 액체는, 분사된 액체의 스트림이 엔진의 내부 표면과 접촉하기 전에 무화된다. 연소되기 이전의 시점에 액체가 표면에 접촉하면, 그러한 액체는 윤활유를 씻어내거나/씻어내고 웅덩이 또는 고여지는 곳으로 흘려가게 되어 준-최적의 연소를 초래할 수 있다. 연소 동안에 모인 연료는 탄소 퇴적, 배출 가스 증가 및 엔진 출력 감소를 야기한다.
균일하게 분산되는 물 분무는 열교환 표면에 대한 열 전달을 위해 중요한데(부스터 고성능 엔진 응용에서 이용되는 바와 같이), 열 전달 효율을 증가시키고 추가적인 냉각 능력을 제공하도록 물이 열교환기에 분무된다. 자동차 산업에서의 일반적인 응용은 연소실에 도입되기 전에 과급 공기 온도를 더 낮추기 위해 과급 공기 열교환기의 외부에 물 또는 알코올 분무를 이용하는 것이다.
과급 내연 기관에 뜨거운 공기 충전으로부터 분사되는 물-알코올 분무에 열전달을 최대화하기 위하여, 미세한 액적 크기 및 짧은 액체 길이는 예를 들어, 내연 기관의 흡기 트랙 내에 물 및/또는 알코올의 분무를 위해 극히 중요하다. 지나치게 큰 분무 액적이 연소실로 운반될 수 있지만, 연소에 열악하게 참여하는 반면에 연소실의 마찰면으로부터 엔진 윤활제를 씻어낸다(구성요소의 바람직하지 않은 조기 마모 또는 가능성 있는 고장으로 이어짐). 또한, 내연 기관의 흡기 트랙 내부의 표면에 충돌하는 긴 액체 길이를 갖는 분무는 커다란 웅덩이(엔진에 들어간다면 심각한 손상을 초래할 수 있고, 극단적인 경우에는 엔진의 유체 고착을 야기할 수 있는)로 모이거나 합쳐질 수 있다.
연소 엔진 이외에, 유체의 무화는 가습기와 같은 장치뿐만 아니라 의료용 에어로졸, 제약 또는 공업용 코팅을 생성하기 위해 매우 중요하다.
균등하게 분포된 작은 액적 크기는 또한 코팅 응용(접착제 포함)을 위해 중요하다. 미세한 입자 크기는 균일한 코팅 두께를 허용하며, 주변 공기에 노출되어도 코팅 또는 접착제의 균일한 경화를 가능하게 한다.
종래의 연료 인젝터 또는 분무기에서의 분사 구성은 전형적으로 인젝터로부터 바깥쪽으로 향하는 하나 이상의 제트 또는 스트림으로 구성된다. 그러나, 이러한 구성은 제한적이며, 종종 흡기 매니폴드 및 흡기 포트 벽에 액체의 충돌을 초래하고, 일시적인 연료 공급 계산에 고려할 필요가 있는 필름을 형성하게 된다.
효과적인 무화에 대한 접근법은 고압 액체 분사 및 작은 오리피스를 사용하는 것이지만, 고압 시스템은 펌프를 더 높은 압력으로 구동시키기 위해 필요한 추가 동력의 형태로 증가된 기생 항력을 가지며, 일반적으로 비싸고 고장 나기 쉬우며, 작은 오리피스는 일반적으로 막히기 쉽다.
효과적인 무화에 대한 접근법은 액체와 함께 공기 전단을 사용하는 것인데, 여기에서는 고압의 빠르게 이동하는 공기가 무화를 달성하기 위해 액체 스트림을 전단하는 데에 사용된다. 이 접근법은 액적을 분해하는 것과 관련하여 그 자체로 한계가 있다. 또한, 가압 공기가 부차적인 시스템에 의해서 공급되어야만 하며, 가장 흔하게는 엔진에 높은 기생 항력을 부과하는 기계적으로 구동되는 또는 전기로 구동되는 펌프를 통해 공급된다.
액체의 충돌 제트는 양호한 무화를 제공하는 것으로 알려져 있다. 무화 및 분무 핸드북의 "충돌 제트 무화" N. Ashgriz(ed.), 2011, pp 685-707, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4419-7264-4_30 참조.
충돌 제트는 액체 연료 로켓 엔진에서, 연료와 산화제를 함께 혼합하는 수단으로서 잘 알려져 있다. 내연 기관용 인젝터는 명령에 따라 특정 양의 액체를 전달하도록 설계된 것인 반면에 로켓 엔진 노즐은 계량 장치가 아니라는 점에서, 내연 기관용 인젝터는 공지된 로켓 엔진 노즐과 상이하다. 이것은 전형적으로 솔레노이드를 통해 달성되는 시간 경과에 따른 유량의 신중한 제어를 필요로 하지만, 유압 파일럿 작동, 유압 증폭, 압전 스택, 공압 수단 또는 다른 방법들을 통해 또한 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 무화 액체를 생성하는 유체 노즐을 위한 인서트가 개시된다. 일 실시예에서, 노즐 및 인서트는 원통형 또는 원통형과 유사한 형상일 수 있다. 형상에 관계없이, 일 실시예에서, 가압 액체 공급원은 노즐에 공급되는 액체를 제공하며, 노즐의 본체는 근위 단부에 액체 입구 및 원위 단부에 액체 출구를 갖는다. 노즐의 본체는 중앙 종축을 갖는 대체로 원형 단면을 가질 수 있으며, 인서트가 그 안에 위치되는 노즐 내에 중앙 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다. 인서트는 노즐의 본체와 동일한 대칭의 중심축 및 종축을 가질 수 있다. 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 가질 수 있다. 2개 이상의 통로가 인서트를 통과할 수 있다(하나의 예에서, 각각의 통로는 실질적으로 동일한 직경 "d"를 가지며 각각의 통로는 단면이 실질적으로 균일하다). 각각의 통로는 인서트의 원위 단부에서 종결될 수 있다. 인서트는 인서트의 원위 단부(및 노즐 본체의 원위 단부)에서 인서트 통로들이 노즐 본체의 원위 단부로부터 노출되도록 노즐의 본체 내에 수용될 수 있다. 각각의 인서트 통로는 끼인각을 갖는 "충돌 세트"를 형성하도록 다른 것(또는 다른 것들)과 정렬하게 배열될 수 있다. 각각의 통로를 통해 인서트의 원위 단부를 빠져나가는 유체 제트는 특정 지점(통로의 출구로부터 떨어진 특정 위치)에서 실질적으로 서로 충돌한다. 가압 액체는 노즐의 근위 단부로부터, 노즐의 중앙 캐비티를 통해, 인서트에 보내질 수 있다. 액체는 인서트 통로에 액체의 유동을 안내할 수 있는 인서트와 접촉하게 될 수 있다(그 후에 액체는 통로를 통해 유동하여 가압 액체의 제트를 인서트 외부에 있는 초점에서 노즐의 원위 단부의 밖으로 보낼 수 있다). 초점 또는 초점들에서 가압 액체 제트의 실질적인 충돌은 무화 형태의 액체를 생성한다.
인서트는 원통형 외형을 갖지 않는 노즐 내에 수용될 수 있거나, 인서트는 복수의 노즐을 포함하는 유닛에 수용될 수 있다(그 안의 각각의 노즐이 개별적인 인서트를 수용할 수 있다).
인서트는 정확한 시작 시간 및 정확한 정지 시간에 정확한 양의 액체 유동을 제공하기 위한 밸브 수단을 갖는 노즐에 연결될 수 있다.
인서트는 내연 기관에 적용하기 위해 하나 이상의 포트, 또는 흡기 트랙(들) 혹은 배기 트랙(들)의 임의의 위치에 유체를 분사할 수 있는 하나 이상의 노즐에 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 인서트는 액체 연료, 산화제, 연료-알코올 혼합물(E0 내지 E100 범위의 에탄올 블렌드를 포함하는), 물, 염, 우레아, 접착제, 마감 코팅제, 페인트, 윤활유, 또는 임의의 용액 또는 혼합물과 같은, 다수의 유체를 위해 유용될 수 있다.
일 실시예에서, 인서트는 임의의 등급의 강, 알루미늄, 황동, 구리, 합금, 복합재료(흑연, 세라믹, 탄소 또는 섬유 혼합물을 포함하는), 또는 다수의 플라스틱 화학 물질로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 인서트는 원통형 치수의 범위(최소 높이 X 및 최소 외경 Y를 갖는); 최소 2개의 구멍일 수 있는 오리피스 통로 구멍의 수량; 최소 크기가 100㎛일 수 있는 오리피스 구멍 직경의 범위; 통로들의 하나 이상의 "충돌 세트"; 40도의 최소 각도 및 160도의 최대 각도를 가질 수 있는 끼인각의 범위; 및 하나 이상의 "충돌 제트" 초점들(이러한 "충돌 제트 초점"은 통로들의 "충돌 세트"로부터 배출된 유체가 만나는 초점을 의미함)를 포함하는 다양한 피처 및 기하학적 형상을 포함할 수 있다.
상기 인서트는 외부 노즐 내로 프레스 또는 용접될 수 있거나, 외부 노즐 내로 나사 결합 및 고정될 수 있거나, 외부 노즐 내의 내부 플러그에 의해 포획될 수 있거나, 내부 노즐 내의 스프링에 의해 포획될 수 있거나, 외부 노즐 내로 횡방향으로 고정될 수 있거나, 환형 클립을 사용하여 외부 노즐 내에 유지될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 양상들, 및 장점들은 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구 범위 및 첨부 도면들과 관련하여 더욱 잘 이해될 것이다(도면들 중 일부는 축척에 따라 도시된 것이 아니고 도면들 중 일부는 나타낸 축척에 따라 도시되어 있고, 또한 축척 및/또는 치수가 제시되는 경우 이들은 단지 예시로서 제시된 것이다).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트를 (3차원 등축도로) 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트를 (몇 개의 2차원 도면으로) 도시한 것이다 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노즐 하우징 내의 노즐 인서트를 (단면도로) 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노즐 외부 하우징 내의 노즐 인서트를 (단면도로) 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 (캡 피처를 포함하는) 나사식 노즐 인서트를 (측면도 및 단면도로 각각) 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사식 외부 노즐 하우징 내의 (캡 피처를 포함하는) 나사식 노즐 인서트의 조립체를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 노즐 "필(pill)" 인서트를 (등축도 및 단면도로 각각) 도시한 것이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 4 기통 엔진에 노즐 배치의 두 가지 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트의 원위 단부의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트의 원위 단부의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 원위 단부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제트 충돌의 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트를 (몇 개의 2차원 도면으로) 도시한 것이다 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노즐 하우징 내의 노즐 인서트를 (단면도로) 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노즐 외부 하우징 내의 노즐 인서트를 (단면도로) 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 (캡 피처를 포함하는) 나사식 노즐 인서트를 (측면도 및 단면도로 각각) 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사식 외부 노즐 하우징 내의 (캡 피처를 포함하는) 나사식 노즐 인서트의 조립체를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 노즐 "필(pill)" 인서트를 (등축도 및 단면도로 각각) 도시한 것이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 4 기통 엔진에 노즐 배치의 두 가지 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트의 원위 단부의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 인서트의 원위 단부의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 원위 단부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제트 충돌의 다이어그램을 도시한 도면이다.
일 실시예에서, 액체 분사 노즐용 인서트가 제공된다. 액체는 왕복식 또는 또는 회전식 내연 기관 내로 분사하기 위한 것일 수 있다. 이러한 액체는 연료, 물 또는 수용액일 수 있다. 인서트는 노즐 내에 수용될 수 있다. 인서트는 충돌 지점을 향하는(압력 하에서) 액체의 2개 이상의 제트를 방출하는 복수의 통로를 가질 수 있다. 액체의 제트는 실질적으로 서로 충돌할 수 있다. 충돌 지점(들)에서 제트의 충돌은 액체를 효율적으로 무화한다.
물 또는 액체 연료와 같은 압축된 액체는 특정 포텐셜 에너지, 또는 SPE(단위 kJ/kg)를 가지며, SPE = ΔP/ρ이고, 여기에서 ΔP는 kN/m2 단위의 연료 노즐을 가로지르는 압력 강하이며, ρ는 kg/m3 단위의 액체 밀도이다. 따라서, 10 바(bar)의 압력 차와 밀도 1000의 물에 대해 SPE = 1 kJ/kg 이다. 이상적으로 팽창되면 v = (2ΔP/ρ) 1/2 = (200) 1/2 = 100 m/s의 제트 속도가 발생한다. 두 개 이상의 제트가 충돌할 때, 이러한 운동 에너지의 일부는 열로 변환되어 액체의 일부가 증발되게 하며, 따라서 (전단 및 난류 분해 메커니즘 외에) 매우 강력한 추가적인 분해 메커니즘이 생성된다. 가장 큰 잠열을 갖는 물과 비교하여, 가솔린 또는 알코올과 같은 다른 액체 연료는 상당히 낮은 압력 및 더 큰 오리피스 직경에서 현저하게 개선된 무화를 나타낼 것이다.
일 실시예에서, 노즐로부터 나오는 액체 제트의 이론적인 속도 V (또는 속력)는 10 m/s보다 크다. 다른 예에서, 속도 V는 20 m/s, 30 m/s, 50 m/s, 75 m/s, 100 m/s 또는 그 이상일 수 있다.
다양한 실시예에서, (소정의 전형적인 액체 분무 노즐에 비해) 우수한 무화, 더 짧은 액체 스프레이 길이 및 더욱더 미세한 액적 크기가 제공된다. 하나의 특별한 예에서, 인서트 내의 액체 통로의 구성에 의해 제공되는 제트의 날카로운 내향각은(제트가 통로의 출구로부터 짧은 거리에서 실질적으로 서로에 대해 충돌할 수 있게 하는) 무화 및 액체 길이의 양자 모두에서 비-충돌식의 전형적인 기술을 능가하는 실질적인 개선을 가져온다(이에 의해 통로의 출구측에 근접한 위치에서 매우 효율적인 무화를 제공한다). 이러한 개선은 적어도 부분적으로는 제트가 서로에 대해 발휘하는 수직력에 비례하는 충격력에 기인하는 것이다. 이러한 수직력에 관하여, 속도 V1을 갖는 제1 액체 제트(Jet 1)가 속도 V2를 갖는 제2 액체 제트(Jet 2)와 초점 F4에서 충돌하는 것을 도시하는 도 12를 참조하면, 제1 액체 제트와 제2 액체 제트는 120°의 끼인각을 형성한다. 도시된 바와 같이, 제1 액체 제트와 제2 액체 제트의 충돌은 결과적인 성분 C1 및 C2뿐만 아니라 전방 성분 C3을 형성한다.
또한, 일 실시예에 따른 노즐에서 계량 또는 작동이 없기 때문에 장치 크기, 유속 및 패키징에 대한 제한은 계량 장치보다 훨씬 덜하다.
일 실시예에서, 장치는 무화 액체를 생성하는 노즐 인서트를 포함한다. 장치는 인서트를 안에 수용하고 있는 노즐에 액체를 공급하는 액체의 가압 공급원을 또한 포함할 수 있다. 노즐 본체는 액체 입구 및 액체 출구를 구비할 수 있으며, 노즐 하우징은 형상이 원통형이다. 노즐 하우징은 내부에 캐비티를 가질 수 있으며, 인서트는 노즐 액체 입구의 하류 및 노즐 출구의 상류에 위치한다. 인서트는 중심축을 갖는 일반적으로 원형 단면을 가질 수 있다. 인서트는 노즐과 동일한 종방향 중심축 상에 정렬될 수 있다. 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 가질 수 있으며, 2개 이상의 통로가 인서트를 관통한다. 각각의 통로는 인서트 근위 단부와 원위 단부 사이의 위치로부터 시작할 수 있으며 인서트의 원위 단부에서 종료될 수 있다. 통로는 각각이 하나 이상의 다른 것과 정렬되어 끼인각을 형성하도록 배열될 수 있으며, 통로는 인서트의 원위 단부로부터(예컨대, 인서트의 종방향 중심축을 따라) 떨어진 특정 거리에서 하나 이상의 다른 제트와 실질적으로 충돌하도록 원위 단부를 빠져나가는 유체 제트를 제공할 수 있다. 가압된 액체는 노즐을 통해 보내지고, 결과적으로 노즐 내에 수용된 인서트에 보내진다. 액체는 인서트의 원위 단부의 통로로 인서트의 주위로 또는 인서트를 통해 유동하고, 각 통로는 가압 액체의 제트를 인서트 외부의 초점(예를 들어, 도 2c의 초점 F1, 도 4의 초점 F2, 도 11의 초점 F3 및 도 12의 초점 F4 참조)에서 원위 단부의 밖으로 보내도록 인서트를 관통한다. 초점에서 또는 초점들에서의 가압 액체 제트의 실질적인 충돌은 무화 형태의 액체를 생성한다.
다양한 실시예들은 인서트의 원위 단부를 관통하는 복수의 통로(또는 구멍)에 의해 특징 지워진다. 2개 이상의 통로가 있을 수 있다(통로의 직경은 동일 또는 상이할 수 있다). 통로는 2개 이상의 통로(예를 들어, 동일한 직경)의 "충돌 세트"를 형성할 수 있으며, 이러한 충돌 세트는 "충돌 세트"의 통로들에 의해 형성되는 끼인각에 의해 특징 지워질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트(101)를 도시한 것이다. 인서트(101)는 대체로 원통형인 단면 및 복수의 통로들을 갖고 있다. 인서트(101)는 근위 단부(102) 및 원위 단부(109)를 갖는다. 하나의 통로는 통로 입구측(103A) 및 통로 출구측(103B)을 갖는다. 다른 통로는 통로 입구측(105A) 및 통로 출구측(105B)을 갖는다. 통로들은 인서트(101)의 확경부(107)를 통해 인서트의 원위 단부(109)로 관통하며, 통로들은 인서트(101)의 원위 단부에서 원추형(또는 원뿔형) 피처부터 빠져나간다. 통로들은 끼인각을 형성하도록 정렬되어 있다. 인서트(101)의 종방향 중심축 "X"에 정렬된 초점이 또한 있으며, 초점에서는 통로를 빠져나가는 액체의 제트가 실질적으로 서로 충돌하여 무화 스프레이를 형성한다. 인서트(101)의 협소부(104)는 "작은 직경"을 갖는다.
이제 (인서트(901)의 원위 단부의 특정 세부 사항을 도시하는) 도 9를 참조하면, 확경부(907)가 통로(903A 및 903B)를 포함하는 것을 알 수 있다. 확경부(907)는 오목한 원추형 표면(905)을 또한 포함한다. 본 명세서에 정의된 바와 같이, "끼인각"은 경사진 통로(도 9와 관련한, 통로(903A 및 903B))들의 정렬에 의해 형성된 가상 원뿔의 내각이며, 원뿔은 노즐의 종축에 중심을 맞추어 정렬된다. 인서트의 종방향 중심축(도 9와 관련한, 중심축 X)과 통로로부터 돌출될 때 인서트의 중심 종축과 교차하는 통로의 중심축 사이에 형성된 각도는 끼인각의 1/2과 같다. 각각의 끼인각은 인서트의 원위 단부로부터 주어진 거리에서의 하나 이상의 초점과 관련될 수 있다(인서트의 원위 단부는 노즐 하우징으로부터 노출되어, 액체가 노즐 하우징의 원위 단부에서 노즐 하우징을 빠져나갈 수 있게 한다). 게다가, 오목한 원추형 표면 각도가 도 9에 또한 도시되어 있다.
인서트(1101)의 원위 단부의 3차원 도면을 도시한, 도 11을 또한 참조한다. 도 11에서, 끼인각은 4개의 충돌 제트(J1, J2, J3, J4)에 의해 형성된 가상의 피라미드로 도시되어 있는데, 제트들은 지점 F3에서 충돌한다. 가상의 피라미드에서, 각각의 대응하는 쌍의 제트들이 인서트의 종축에 의해서 양분되는 끼인각을 형성하는 것을 볼 수 있다. 2개의 제트가 끼인각(1102)을 형성하고, 다른 2개의 제트가 끼인각(1103)를 형성하며, 이 실시예에서 각각의 끼인각은 120°이다.
이제 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 4개의 통로(203A, 203B, 203C, 203D)를 갖는 인서트(201)의 2차원적인 도면인 평면도(도 2a), 측면도(도 2b) 및 단면도(도 2c)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 인서트는 복수의 직경을 갖는 원통형이며 인서트(101)의 원위 단부에 원추형 피처를 구비하는데, 원추형 섹션을 통해 유체 통로(203A, 203B, 203C, 203D)들이 원위 단부의 원추형 표면에 수직으로 배열된다. 이 통로들은 서로 끼인각(예를 들어, 110도)을 형성한다. 인서트(201)가 외부 노즐(도시 생략) 내에 수용 될 때, 노즐의 근위 단부로부터 유동하는 유체는 인서트(201)의 작은 원통형 섹션(205) 둘레로 유동하고 인서트의 확경부(207)로 보내지며, 통로(203A, 203B, 203C 및 203D)를 통해 인서트(201)의 원위 단부로 유동한다. 이 예에서, 원추형 단면은 70도의 각도를 갖는다.
일 실시예에서, 인서트는 외부 노즐 하우징 내에 유지되고, 외부 노즐 하우징의 원위 단부에서 외부 노즐 하우징 내의 환형 표면(도 4의 화살표 "A" 참조)에 안착되는데, 외부 노즐 하우징은 외부 노즐 하우징의 근위 단부로부터 인서트를 통해 가압 유체의 유동을 허용하고 인서트의 통로를 통해 외부 노즐 하우징의 원위 단부로 빠져나가도록, 외부 노즐 하우징의 중심 종축을 관통하는 연장된 통로를 구비하고 있다.
이제 도 3을 참조하면, 외부 노즐 하우징(303) 내에 유지되는 인서트(301)의 등축 단면도가 도시되어 있다. 인서트(301)는 인서트(301)의 원위 단부의 외부 노즐 하우징(303) 내에서, 외부 노즐 하우징(303) 내의 축선 방향 표면에 안착된다(밀봉은 편향 스프링(305)을 사용하는 것에 의해 보조될 수 있다). 인서트(301)의 원위 단부의 대부분은 외부 노즐 하우징(303)의 원위 단부를 통해 노출되어 충돌 스프레이가 인서트(301) 및 외부 노즐 하우징(303)을 빠져나갈 수 있게 한다. 인서트(301) 및 외부 노즐 하우징(303)은 서로 재료 접촉으로 밀봉을 형성하는데, 밀봉은 외부 하우징(303)에 유입되는 유체의 대부분이 인서트(301)의 통로들을 통해 외부 노즐 하우징(303)을 빠져나갈 수 있도록 하기에 충분하다.
이제 도 4를 참조하면, (단면도로) 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 하우징(403) 내에 수용된 인서트(401)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 노즐 하우징(403)은 나사 가공된 외부 원통형 표면을 구비한다(나사산(403A) 참조). 또한 도 4에는 액체가 노즐 하우징(403)의 근위 단부로부터 제공된(예를 들어 가압 형태로) 후에, 그곳을 통해 액체가 분출되는 통로(405A, 405B)가 도시되어 있다(이 단면도에서 액체 경로를 나타내는 화살표 "1" 및 "2" 참조). 이 예에서, 인서트(401)의 근위 단부(401A)는 평평하다. 다른 예에서, 인서트의 근위 단부는, 예를 들면 둥글게 파인 형상 또는 웨지 형상일 수 있다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, (각각 측면도 및 단면도로서) 본 발명의 일 실시예에 따른 나사식 노즐 인서트(캡 피처를 포함하는)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 인서트(501)는 원통형 케이싱(502)을 포함하며, 인서트 케이싱(502)의 외부 원통형 표면의 일부는 나사 가공되어 있으며(나사산(501A) 참조), 인서트(501)는 인서트 코어(504)의 원위 단부에 쇼울더 캡(503)을 갖고 있다. 또한, 인서트(501)는 인서트 코어(504)의 원위 단부에 오목한 원추형 표면(505)을 포함한다(오목한 원추형 표면(505)은 인서트(501)의 종축에 정렬된다). 또한, 인서트(501)는 인서트 코어(504)의 원위 단부의 섹션을 통과하는 통로(509A, 509B)를 포함한다. 이들 통로는 인서트(501)의 원위 단부에서 오목한 원추형 표면(505)을 빠져나가도록 방사상으로 배향되어 있다. 인서트가 하우징 내에 나사 결합될 때(도 6 참조), 유체는 인서트(501)의 근위 단부로부터 유동하여, 인서트 코어(504)의 외부와 인서트 케이싱의 내부 사이의 공간(507)을 통해서 또는 공간(507)을 따라 경사진 통로들로 보내진다(이 통로들은 원위 단부에서 인서트(501)의 오목한 원추형 표면(505)을 빠져나가는 액체의 제트를 방출한다). 유체의 제트는 끼인각을 지향하고 서로 실질적으로 충돌하여, 인서트의 원위 단부에서 무화 형태의 유체를 생성한다.
이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사식 외부 노즐 하우징 내의 나사식 노즐 인서트(캡 피처를 포함하는)의 조립체가 도시되어 있다. 인서트(601)는 노즐 하우징(603)의 원위 단부에 나사 결합하는데, 이 노즐 하우징(603)은 양쪽 단부에 테이퍼진 파이프 나사부를 갖는 전형적인 육각형의 파이프 피팅과 대응한다(나사부는 NPT(National Pipe Thread) 표준 형태, 영국 표준 파이프(BPT) 나사부 또는 기타 표준화된 테이퍼진 파이프 나사부일 수 있다). 필터(605)가 노즐 하우징(603)의 근위 단부에 설치된다.
다른 실시예에서(예를 들어, 도 7a 및 도 7b 참조), 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 구비한 원통형 본체를 갖는다. 오목한 원추형 피처는 인서트의 원위 단부에 위치한다. 실린더의 외부 표면은 원위 단부 아래에서부터 근위 단부까지 종 방향으로 뻗어 있는 홈, 슬릿 또는 슬롯(정사각형, 직사각형, 삼각형, 원형 또는 포물선 형태 단면일 수 있음)에 의해서 중단되고, 상기 홈, 슬릿 또는 슬롯은 원위 단부까지 위쪽으로 연장하지 않으며, 원위 단부를 중단시키거나, 끊거나 또는 교차하지 않는다. 이들 홈, 슬릿 또는 슬롯의 위치는 하나 이상의 통로의 위치에 대응하며, 통로는 외부 단부 원추형 표면에 수직하고 근위 단부를 향해 연장되며 종방향 홈, 슬릿 또는 슬롯과 정렬된다. 통로는 인서트의 중심 종축에 정렬되는 정점에서 하나 이상의 추가 통로와 함께 끼인각을 형성하도록 배향된다. 이 실시예는 노즐 하우징의 원위 단부를 통해 원위 단부가 노출된 상태로 노즐 하우징에 설치되고, 노즐 하우징 유체는 근위 단부로부터 인서트의 종방향 홈, 슬릿 또는 슬롯을 통해 경사진 통로로 유동한다(통로는 무화 형태의 유체를 생성하도록 다른 것과 실질적으로 충돌하는 유체의 제트를 방출한다).
이제 도 7a 및 도 7b를 더욱 상세하게 참조하면, (각각 등축도 및 단면도로서) 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 노즐 "필" 인서트가 도시되어 있다. 이 실시예의 인서트(701)는 직경이 일정하며 종방향 홈, 슬릿 또는 슬롯(703A 및 703B 참조)을 갖고 있다. 단면도(도 7b)에 도시된 바와 같이 홈, 슬릿 또는 슬롯(703A, 703B)은 인서트 (701)의 원위 단부에 오목한 원추형 피처 내로 통과하는 통로 (705A, 705B)와 정렬된다. 특정한 일 실시예에서 홈, 슬릿 또는 슬롯은 톱 절단을 통해 만들어질 수 있다. 이 인서트(701)는 일 실시예에서, 노즐 하우징의 제1 단부 에서 노즐 하우징 내로 삽입되고(제1 단부는 인서트(701)를 수용하기에 충분히 큰 직경을 갖는 구멍을 구비하고), 노즐 하우징의 제2 단부에서 노즐 하우징에 포획된다(노즐 하우징의 제2 단부는 제1 단부의 직경보다 직경이 작고 제2 단부에서 구멍을 통과하여 인서트(701)의 이동을 정지시키기에 충분히 작은 구멍을 구비한다). 즉, 인서트(701)는 도 4의 인서트(401) 및 노즐 하우징(403)과 관련하여 도시된 것과 유사한 방식으로 노즐 하우징 내에 포획될 수 있다.
다른 실시예에서, 노즐 하우징은 그곳을 통해 액체가 유동하는 단일의 중앙 입구를 구비하며, 노즐 하우징은 그곳을 통해 인서트가 노출되며 유체 유동이 노즐 인서트를 빠져나가는 단일의 중앙 출구를 구비한다.
다른 실시예에서, 인서트는 노즐 하우징과 실질적으로 연결되지 않고 노즐 하우징 원위 단부에 인접하여 있다.
다양한 실시예에서, 유체 통로의 개수는 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 9개 이상, 10개 이상, 11개 이상, 12개 이상, 13개 이상, 또는 14개 이상일 수 있다.
다양한 실시예에서, 2개 이상의 유체 통로에 의해 형성된 끼인각은 약 40도 내지 약 160도 범위이다. 다른 실시예에서, 끼인각은 약 90도 내지 약 130도이다. 다른 실시예에서, 끼인각은 약 40도 이상, 약 45도 이상, 약 50도 이상, 약 60도 이상, 약 70도 이상, 약 80도 이상, 약 90도 이상, 약 100도 이상, 약 110도 이상, 약 120도 이상, 약 130도 이상, 약 140도 이상, 약 150도 이상 또는 약 160도 이상일 수 있다.
다양한 실시예에서, 노즐 하우징을 통해 인서트에 공급되는 액체에 가해지는 압력은 약 0 psi 내지 약 500 psi 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 예를 들어, 압력은 최대 약 5 psi, 약 10 psi, 약 15 psi, 약 20 psi, 약 25 psi, 약 30 psi, 약 40 psi, 약 50 psi, 약 60 psi, 약 70 psi, 약 80 psi, 약 90 psi, 약 100 psi, 약 150 psi, 약 200 psi, 약 250 psi, 약 300 psi, 약 350 psi, 약 400 psi, 약 450 psi, 약 500 psi 또는 약 500psi 이상, 또는 이들 사이의 임의의 값일 수 있다.
일 실시예에서, 유체는 (제한하는 것은 아니지만) E0, E5, E10, E15, E20, E25, E30, E35, E40, E50, E60, E70, E75, E85, E90, E95, E96, E97, E98, E99 및 E100을 포함하는 임의의 가솔린-알코올 혼합의 휘발성 연료이다.
다른 실시예에서, 액체는 물이다.
다른 실시예에서, 액체는 물 및 알코올, 또는 이들의 임의의 혼합물이다.
다른 실시예에서, 액체는 물 및 염, 또는 이들의 임의의 혼합물이다.
다른 실시예에서, 액체는 물 및 우레아, 또는 이들의 임의의 혼합물이다.
일 실시예에서, 인서트는 스테인리스강의 등급, 강의 등급, 알루미늄 합금의 등급, 황동의 등급, 구리 및 그 합금의 등급, 플라스틱의 등급, 흑연의 등급 및/또는 이들의 임의의 조합 중에서 하나 이상으로 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 통로의 "충돌 세트"의 각각의 통로는 상이한 구멍 직경을 갖는다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 통로의 복수의 "충돌 세트"가 존재하고, 각각의 "충돌 세트"는 동일한 초점을 공유하고, 각각의 "충돌 세트"는 상이한 끼인각을 가지며 상이한 "가상 원"에 배치된다. 이와 관련하여, 예를 들어 도 10을 참조하면, 인서트(1001)의 원위 단부의 평면도가 도시되어 있다. 유체 통로(1003A, 1003B, 1003C, 1003D)들은 인서트의 원위 단부의 원추형 표면에 수직으로 배열된다. 제1 가상 원(1005A)은 원위 단부의 출구 원추형 표면과 통로(1003A, 1003C)의 교차점에 접하여 형성된다. 제1 가상 원은 원위 단부에서 원추형 표면을 따라 주어진 위치(기단으로 또는 말단으로)와 관련되고 인서트의 종축과 동축이다. 또한, 제2 가상 원(1005B)은 원위 단부의 출구 원추형 표면과 통로(1003B, 1003D)의 교차점에 접하여 형성된다. 제2 가상 원은 원위 단부에서 원추형 표면을 따라 주어진 위치(기단으로 또는 말단으로)와 관련되고 인서트의 종축과 동축이다. 제1 가상 원은 제2 가상 원보다 인서트의 원위 단부에 더 가까이 있거나, 제1 가상 원은 제2 가상 원보다 인서트의 원위 단부로부터 더 멀리 있을 수 있다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 통로의 복수의 "충돌 세트"가 존재하고, 각각의 "충돌 세트"는 다른 충돌 세트와 상이한 특정 초점을 가지며, 각각의 "충돌 세트"는 동일한 끼인각을 가지며 상이한 가상 원에 배치된다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 통로의 복수의 "충돌 세트"가 존재하고, 각각의 "충돌 세트"는 다른 충돌 세트와 상이한 특정 초점을 가지며, 각각의 "충돌 세트"는 상이한 끼인각을 가지며 동일한 가상 원에 배치된다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 통로의 복수의 "충돌 세트"가 존재하고, 각각의 "충돌 세트"는 다른 충돌 세트와 상이한 특정 초점을 가지며, 각각의 "충돌 세트"는 상이한 끼인각을 가지며 상이한 가상 원에 배치된다.
다른 실시예에서, 인서트는 원통형이며 약 2mm 내지 약 45mm 범위의 최대 외경을 갖는다. 예를 들어, 최대 외경은 약 2mm, 약 3mm, 약 4mm, 약 5mm, 약 6mm, 약 7mm, 약 8mm, 약 9mm, 약 10mm, 약 11mm, 약 12mm, 약 13mm, 약 14mm, 약 15mm, 약 20mm, 약 25mm, 약 30mm, 약 35mm, 약 40mm, 약 45mm 또는 그 이상일 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 통로는 직경 "d"를 갖는 대략 균일한 단면을 갖는다. 직경은 약 80㎛ 내지 약 1000㎛의 범위 또는 그 이상일 수 있다. 예를 들어, 직경은 약 80㎛, 약 90㎛, 약 100㎛, 약 110㎛, 약 120㎛, 약 130㎛, 약 140㎛, 약 150㎛, 약 160㎛, 약 170㎛, 약 180㎛, 약 190㎛, 약 200㎛, 약 210㎛, 약 220㎛, 약 230㎛, 약 240㎛, 약 250㎛, 약 260㎛, 약 270㎛, 약 280㎛, 약 290㎛, 약 300㎛, 약 310㎛, 약 320㎛, 약 330㎛, 약 340㎛, 약 350㎛, 약 360㎛, 약 370㎛, 약 380㎛, 약 390㎛, 약 400㎛, 약 500㎛, 약 600㎛, 약 700㎛, 약 800㎛, 약 900㎛, 약 1000㎛ 또는 그 이상일 수 있다. 하나의 특정 예에서, 직경은 약 100㎛ 내지 약 600㎛이다. 다른 특정 예에서, 직경은 약 200㎛ 내지 약 450㎛이다.
다른 실시예에서, 각각의 유체 통로는 하나 이상의 다른 것과 정렬되어 끼인각을 형성하도록 배열되고, 원위 단부를 빠져나가는 각각의 유체 제트는 노즐 본체의 중심 Z축을 따라 인서트의 원위 단부로부터 떨어진 특정 거리(여기에서, 제트들은 "제트의 충돌 세트"를 형성)에서, 하나 이상의 다른 유체 제트와 실질적으로 충돌한다.
다른 실시예에서, 인서트 및/또는 노즐은, 방전 가공(EDM) 및/또는 스파크 가공에 의해 만들어질 수 있다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 4 기통 내연 기관에 노즐 배치의 2가지 예가 도시되어 있다.
도 8a에서 알 수 있는 바와 같이, 이 실시예는 내연 기관(800) 내로 유체를 분사하는데 이용될 수 있는데, 인서트를 포함하는 노즐 조립체(801)는 내연 기관 (800)의 흡기 트랙(803)에 배치된다. (가압 유체(1a)를 받아들이는) 노즐 조립체(801)는 공기 조절 메커니즘(805) 이전의 흡기 트랙(803)에 배치된다. 흡기(2a)는 흡기 트랙(803)을 통해 유동하고, 유체는 4개의 흡기 러너(807)를 통해 4 기통 내연 기관(800)의 실린더 내로 유동하는 공기 스트림에 분사된다. 유사한 실시예는 흡기 트랙(803)에 복수의 노즐 어셈블리를 이용할 수 있다.
도 8b는 개별적인 인서트를 포함하고 있는 복수의 노즐 조립체(850A, 850B, 850C, 850D)를 이용하는 실시예를 도시하는데, 노즐 조립체는 내연 기관(870)의 각각의 개별적인 실린더를 위한 각각의 흡기 러너(852A, 852B, 852C, 852D)에 배치된다. 흡기(2b)는 흡기 트랙으로 유동하고, 공기 조절 메커니즘(875)을 지나 흡입 매니폴드(877)로 유동한다. 그 다음에 공기는 각각의 개별적인 흡기 러너(852A, 852B, 852C, 852D)내로 유동하고, 여기에서 가압 유체(1b)가 노즐 조립체(850A, 850B, 850C, 850D)를 통해 내연 기관(870)의 흡기 러너(852A, 852B, 852C, 852D)로 분사된다. 유사한 실시예는 각각의 개별적인 흡기 러너(852A, 852B, 852C, 852D)에 복수의 노즐 조립체를 이용할 수 있다.
다른 실시예에서, 개시된 노즐 조립체는, (a) 커피 또는 다른 음료; (b) 엔진에 물을 전달하는 맥락에서와 같은 물; 및/또는 (c) 접착제를 전달하기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 밸브 수단(또는 계량 수단)은 개시된 노즐 조립체의 일부가 아니다.
다른 실시예에서, 밸브 수단(또는 계량 수단)은 개시된 인서트의 일부가 아니다.
다른 실시예에서, 밸브 수단(또는 계량 수단)은 개시된 노즐 조립체의 일부이다.
다른 실시예에서, 밸브 수단(또는 계량 수단)은 개시된 인서트의 일부이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 액체 제트 충돌은 (2개 이상의 개별 노즐들을 사용하는 대신에) 단일 노즐을 통해 달성된다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 액체 제트 충돌은 (2개의 다른 액체를 혼합하는 대신에) 액체 분해를 위해 의도된 것이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 액체 제트 충돌은 (고체 물체에 대한 것이 아니라) 액체 스트림을 서로에 대해 충돌시키는 것을 포함한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 액체 제트 충돌은 수렴 통로에 의존하고, 노즐의 법선에 대하여 각도를 이루어 나타나는 분사의 생성을 허용한다.
본 발명의 설명된 실시예들은 제한하는 것이 아니라 예시적인 것이며, 본 발명의 모든 실시예를 나타내도록 의도한 것은 아니다. 문언적으로 또는 법률적으로 동등하게 인정되는 다음의 청구 범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다.
Claims (49)
- 액체를 전달하는 장치로서,
상기 장치는 액체를 무화하고, 상기 장치는 인서트, 노즐 하우징 및 상기 노즐 하우징의 액체 입구 내로 가압 액체를 공급하는 공급원을 포함하며,
상기 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 갖고 있고, 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 연장되는 인서트 본체를 포함하고, 상기 인서트 본체는 작은 직경부 및 인서트의 원위 단부에 인접하여 배치된 확장부를 갖고 있으며, 확장부는 복수의 통로를 구비하며,
상기 노즐 하우징은 액체 입구가 위치하는 근위 단부 및 액체 출구가 위치하는 원위 단부를 갖고 있고, 상기 노즐 하우징은 그 안에 인서트가 위치하는 캐비티를 구비하며,
노즐 하우징에서 액체는 액체 입구로부터 캐비티를 통해 인서트의 확장부로 유동하고 그 다음에 인서트의 통로를 통해 빠져나가는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 인서트 본체는 외측이 원통형이고, 상기 캐비티는 내측이 원통형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 인서트 본체는 외측이 원통형이고, 상기 인서트 본체의 외측은 액체 유동을 상기 노즐 하우징의 중심축으로부터 멀어지게 분기시키는 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서,
유체 유동 캐비티가 상기 인서트의 상기 작은 직경부와 노즐 캐비티의 내부 표면 사이에 형성되며, 상기 유체 유동 캐비티는 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향하여 연장하고 복수의 통로가 위치하는 확장부에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제4항에 있어서,
복수의 통로는 인서트의 확장부의 근위 단부에서 시작하며 인서트의 원위 단부에서 가상 원을 따라 방사상으로 대칭적으로 분포되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제5항에 있어서,
복수의 통로는 인서트의 원위 단부에서 오목한 원추형 표면에 수직인 것을 특징으로 하는 장치. - 제6항에 있어서,
오목한 원추형 표면은 인서트의 종방향 중심축에 정렬되는 오목한 원뿔을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
노즐 하우징을 통한 액체의 유동을 정밀하게 제어하기 위한 밸브 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제8항에 있어서,
밸브 수단은 정확한 시작 시간 및 정확한 정지 시간에 정확한 양의 액체 유동을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제8항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제8항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
인서트의 외부 표면은 노즐 하우징 내에 프레스 끼워맞춤(press fitmemt) 하기 적합한 표면인 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
인서트의 원위 단부는 상기 인서트의 원위 단부의 축선방향 표면에 O-링 홈을 포함하고, 상기 O-링 홈은 노즐 하우징에 대한 축선방향 시일을 위한 시트를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
인서트의 외부 표면은 인서트의 원위 단부에 근접하고 방사상 표면상에 O-링 홈을 포함하며, 상기 O-링 홈은 노즐 하우징에 대한 방사방향 시일을 위한 시트를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
노즐 하우징은 상기 노즐 하우징의 원위 단부에 구멍을 구비하고,
노즐 하우징의 원위 단부에 있는 구멍은 인서트가 상기 구멍을 통과하는 것을 방지하는 크기로 되어 있으며,
인서트는 스프링에 의해 노즐 하우징 내의 상기 원위 단부쪽으로 바이어스되고,
스프링은 노즐 하우징의 원위 단부에서 상기 노즐 하우징의 내부 표면에 대해 인서트를 축선방향으로 가두는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
인서트는 노즐 하우징에 용접되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
외부 플레이트가 노즐 하우징에 인서트를 유지하기 위해 상기 노즐 하우징에 용접되는 것을 특징으로 하는 장치. - 액체를 전달하는 장치로서,
상기 장치는 액체를 무화하고, 상기 장치는 인서트, 노즐 하우징 및 상기 노즐 하우징의 액체 입구 내로 가압 액체를 공급하는 공급원을 포함하며,
상기 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 갖고 있고, 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 연장되는 인서트 케이싱을 포함하고, 상기 인서트는 인서트 케이싱 내에 배치된 인서트 코어를 포함하며, 인서트 코어는 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 연장하며, 상기 인서트 코어는 작은 직경부 및 인서트의 원위 단부에 인접하여 배치된 확장부를 갖고 있으며, 확장부는 복수의 통로를 구비하며,
상기 노즐 하우징은 액체 입구가 위치하는 근위 단부 및 액체 출구가 위치하는 원위 단부를 갖고 있고, 상기 노즐 하우징은 그 안에 인서트가 위치하는 캐비티를 구비하며,
노즐 하우징에서 액체는 액체 입구로부터 캐비티를 통해 인서트의 확장부로 유동하고 그 다음에 인서트의 통로를 통해 빠져나가는 것을 특징으로 하는 장치. - 제18항에 있어서,
인서트 케이싱의 외부 표면은 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치. - 제19항에 있어서,
노즐 하우징의 내부 표면의 나사산이 인서트 케이싱의 나사산과 결합하도록 상기 노즐 하우징의 내부 표면은 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로하는 장치. - 제20항에 있어서,
인서트 코어의 원위 단부는 인서트로부터 방사 방향으로 외측으로 돌출하는 쇼울더 캡을 포함하고, 인서트 케이싱이 노즐 하우징 내로 나사 결합될 때 상기 쇼울더 캡은 노즐 하우징의 표면에 대한 정지부로 이용되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제18항에 있어서,
인서트 코어는 외측이 원통형이고, 상기 인서트 케이싱은 내측이 원통형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제22항에 있어서,
인서트 코어의 외측은 액체 유동을 상기 노즐 하우징의 중심축으로부터 멀어지게 분기시키는 것을 특징으로 하는 장치. - 제18항에 있어서,
유체 유동 캐비티가 상기 인서트 코어의 상기 작은 직경부와 인서트 케이싱의 내부 표면 사이에 형성되며, 상기 유체 유동 캐비티는 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향하여 연장하고 복수의 통로가 위치하는 확장부에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제24항에 있어서,
복수의 통로는 인서트 코어의 확장부의 근위 단부에서 시작하며 인서트의 원위 단부에서 가상 원을 따라 방사상으로 대칭적으로 분포되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제25항에 있어서,
복수의 통로는 인서트의 원위 단부에서 오목한 원추형 표면에 수직인 것을 특징으로 하는 장치. - 제26항에 있어서,
오목한 원추형 표면은 인서트의 종방향 중심축에 정렬되는 오목한 원뿔을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제18항에 있어서,
노즐 하우징을 통한 액체의 유동을 정밀하게 제어하기 위한 밸브 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제28항에 있어서,
밸브 수단은 정확한 시작 시간 및 정확한 정지 시간에 정확한 양의 액체 유동을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제28항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제28항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 액체를 전달하는 장치로서,
상기 장치는 액체를 무화하고, 상기 장치는 인서트, 노즐 하우징 및 상기 노즐 하우징의 액체 입구 내로 가압 액체를 공급하는 공급원을 포함하며,
상기 인서트는 근위 단부 및 원위 단부를 갖고 있고, 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 연장되는 인서트 본체를 포함하고, 상기 인서트 본체는 적어도 제1 통로 및 제2 통로를 포함하는 복수의 통로를 포함하며, 상기 인서트 본체는 적어도 제1 유체 유동 채널 및 제2 유체 유동 채널을 구비하며, 상기 제1 유체 유동 채널은 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 종방향으로 인서트의 외부 표면을 따르고, 상기 제2 유체 유동 채널은 인서트의 근위 단부로부터 인서트의 원위 단부를 향해 종방향으로 인서트의 외부 표면을 따르며, 상기 제1 유체 유동 채널은 인서트의 외부 표면으로부터 제1 통로까지 유체 연통하고, 상기 제2 유체 유동 채널은 인서트의 외부 표면으로부터 제2 통로까지 유체 연통하며,
상기 노즐 하우징은 액체 입구가 위치하는 근위 단부 및 액체 출구가 위치하는 원위 단부를 갖고 있고, 상기 노즐 하우징은 그 안에 인서트가 위치하는 캐비티를 구비하며, 노즐 하우징은 상기 노즐 하우징의 원위 단부에 구멍을 구비하고, 노즐 하우징의 원위 단부에 있는 구멍은 인서트가 상기 구멍을 통과하는 것을 방지하는 크기로 되어 있으며,
노즐 하우징에서 액체는, (a) 액체 입구로부터 인서트 본체의 제1 유체 유동 채널을 통해 유동하고 그 다음에 인서트의 제1 통로를 통해 빠져나가고; 및 (b) 액체 입구로부터 인서트 본체의 제2 유체 유동 채널을 통해 유동하고 그 다음에 인서트의 제2 통로를 통해 빠져나가 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
인서트는 외측이 원통형이고,
캐비티는 내측이 원통형이며,
노즐 하우징의 원위 단부에서 구멍의 직경은 인서트의 외부 표면의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
제1 유체 유동 채널은 폭과 깊이를 갖는 직사각형 단면을 가진 채널의 형태이고,
제2 유체 유동 채널은 폭과 깊이를 갖는 직사각형 단면을 가진 채널의 형태인 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
제1 유체 유동 채널은 원호 길이 및 높이를 갖는 반원형 단면을 가진 채널의 형태이고,
제2 유체 유동 채널은 원호 길이 및 높이를 갖는 반원형 단면을 가진 채널의 형태인 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
제1 유체 유동 채널은 밑변 및 높이를 갖는 삼각형 단면을 가진 채널의 형태이고,
제2 유체 유동 채널은 밑변 및 높이를 갖는 삼각형 단면을 가진 채널의 형태인 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
복수의 통로는 인서트의 원위 단부에서 가상 원을 따라 방사상으로 대칭적으로 분포되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제37항에 있어서,
복수의 통로는 인서트의 원위 단부에서 오목한 원추형 표면에 수직인 것을 특징으로 하는 장치. - 제38항에 있어서,
오목한 원추형 표면은 인서트의 종방향 중심축에 정렬되는 오목한 원뿔을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
노즐 하우징을 통한 액체의 유동을 정밀하게 제어하기 위한 밸브 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제40항에 있어서,
밸브 수단은 정확한 시작 시간 및 정확한 정지 시간에 정확한 양의 액체 유동을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제40항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제40항에 있어서,
밸브 수단은 노즐 하우징의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
인서트의 외부 표면은 노즐 하우징 내에 프레스 끼워맞춤하기 적합한 표면인 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
인서트의 원위 단부는 상기 인서트의 원위 단부의 축선방향 표면에 O-링 홈을 포함하고, 상기 O-링 홈은 노즐 하우징에 대한 축선방향 시일을 위한 시트를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
노즐 하우징의 원위 단부에 근접한 인서트의 외부 표면은 방사상 표면상에 O-링 홈을 포함하며, 상기 O-링 홈은 노즐 하우징에 대한 방사방향 시일을 위한 시트를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
인서트는 스프링에 의해 노즐 하우징 내에서 바이어스되고,
스프링은 노즐 하우징의 원위 단부에서 상기 노즐 하우징의 내부 표면에 대해 인서트를 축선방향으로 가두는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
인서트는 노즐 하우징에 용접되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제32항에 있어서,
외부 플레이트가 노즐 하우징에 인서트를 유지하기 위해 상기 노즐 하우징에 용접되는 것을 특징으로 하는 장치.
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