KR19990063972A - 가압된 유체에 노출되는 성분을 장착하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

성분이 내마모성 및 경성을 갖고 있어 일반적으로 부서지기 쉬운 재료로 제조되는 경우 유체 압력에 노출되는 이 성분의 장착은 특별한 사전 주의를 요하며, 이는 국부적인 고도의 스트레스로 인해 파괴될 수도 있다.

이런 종류의 (예를 들어 실리콘/유리로 제조된) 유동성 성분은 예를 들어 실리콘 고무로 제조된 탄성 성형 성분안에 배열되며, 탄성 성형 성분의 외형은 유동성 성분의 외부 형태 및 홀더의 내부 형태와 일치한다.

이와 같은 "부유성 장착(floating mounting)"이기 때문에 어떠한 허용될 수 없는 국부적인 최대 압력도 불가능하며 유동성 성분의 변형도 없다. 본 장치는 고압에 노출되는 유리 또는 실리콘 재질의 미세구조 성분을 장착하는데 특히 적합하다.

Description

가압된 유체에 노출되는 성분을 장착하기 위한 장치

본 발명은 특히 고압하에서, 유동성 성분, 특히 노즐 또는 젯트를 지탱하기 위한 장치에 관한 것이다. 미세구조화된 성분들의 홀더(holder), 특히 미세구조화된 노즐들이 특별한 관심의 대상이다.

본 발명은 특히 흡입용 추진제-비함유 의료용 에어로졸을 생산하기 위한 분무기에서 사용되는 미세구조화된 노즐을 홀딩(holding)하기 위한 장치에 관한 것이다. 이런 종류의 노즐은 예를 들어, 문헌[WO 제94/07607호]에 기술되어 있다. 이런 노즐들의 특성은 고압(50 내지 400bar 정도 또는 그 이상 및 임의로 600bar 이하)에서 10um 미만의 구멍을 가진 노즐을 통해 분무되어 뿜어지는 액체인 5um 크기 정도의 흡입용 소적을 형성한다는 점이다. 이런 종류의 노즐들은 예를 들어, 실리콘 박판 및 유리 박판으로 부터 제조되어 밀리미터 범위의 외부 직경을 가질 수 있다. 전형적인 노즐은 예를 들어, 두 개의 판으로 부터 제조된 길이 1.1×1.5×2.0mm의 모서리를 갖는 상자 모양으로 구성된다. 본 발명에 따른 노즐을 장착하는 장치가 사용될 수도 있는 추진제-비함유 에어로졸을 생산하기 위한 분무기는 예를 들어, 문헌[WO 제91/14468호]에 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 내마모성 및 경성(hard)이 있어 일반적으로 부서지기 쉬운 재료의 유동성 성분에 바람직하게 적합한 종류의 장치를 제공하는 것이다.

용어 유동성 성분이란 가압 유체에 노출되는 성분을 의미하며, 이때 압력은 또한 성분 내부 예를 들어, 노즐 구멍내에 만연되어 있다. 이런 종류의 성분은 예를 들어, 그 성분의 재료가 부서지거나 허용할 수 없을 정도로 변형됨이 없이 기계적인 힘을 견딜 수 있는 경우, 경성 재료로 만든 홀더(holder) 내부로 가압하는 압력 고정(pressure tight) 방식으로 장착될 수 있다.

고압에서 사용하기 위해, 변형성 재료, 예를 들어 구리 또는 경성 재료로된 밀봉재가 사용되며, 이는 상당한 압력하에 압착될 수 있다. 성분들이 부서지기 쉬운 재료로 제조되는 경우, 압력 고정 방법으로 그 성분을 장착하는 공지된 방법들은 상당한 비용 지출 및 고도의 주의를 요한다.

상기 방법으로 장착되는 유동성 성분의 사용 연한에 관해서 극히 한정적인 자료들이 믿을만하게 제공될 수 있다.

따라서 본 목적은 또한 내마모성 및 경성이 있어 일반적으로 부서지기 쉬운 재료로 제조된 성분에 적합하고, 성분의 재료내에서 어떠한 허용될 수 없는 고압점도 나타내지 않는, 유동성 성분을 장착하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

이런 목적은, 내부에 유동성 성분이 장착되어 이의 저압 말단에서 유동성 성분과 접촉하는 홀더, 외부면은 홀더의 내부면과 일치하고 내부면은 유동성 성분의 외부면과 일치하며, 유동성 성분의 전체 주변을 따라 이를 둘러싸고 있으며, 가압 유체에 노출되는 하나 이상의 자유 표면을 갖는 탄성 성형 성분(elastomeric shaped component)을 포함함을 특징으로 하는, 유압에 노출되는 유동성 성분을 지탱하기 위한 장치를 사용하여 본 발명에 따라 달성된다.

탄성 성형 성분은 바람직하게, 예비탄성체를 홀더 및 유동성 성분의 외형과 일치하는 주형내로 기포 없이 넣는 사출 성형법에 의해 제조된다. 예비-탄성체는 주형내에서 바람직하게 가압하에, 경화된다.

탄성 성분은 또한 유동성 성분을 지탱하기 위해 의도된 공간에서 제조될 수도 있다.

이러한 종류의 탄성 성형 성분은 비압착성 유체처럼 작용한다. 이는 홀더 및 유동성 성분과 완벽하게 일치한다.

탄성 성형 성분은 유동성 성분의 전체 주변을 둘러싼다. 탄성 성형 성분은 홀더 및 유동성 성분과 일치하는 면들이 아닌, 단지 압력 말단에서만 유압에 노출된다. 탄성 성분은 유동성 성분에 대해 압력이 균일화되도록 할 수 있다. 탄성 성분은 저압 말단에서는 어떠한 자유 표면도 갖지 않는다. 탄성 성분은 예를 들어, 천연고무 또는 실리콘 고무 또는 폴리우레탄같은 합성 고무로 구성될 수 있다.

유동성 성분은 내마모성 및 경성이 있어 부서지기 쉬운 재료(실리콘, 유리, 세라믹, 보석 예를 들어 사파이어, 루비, 다이아몬드, 또는 내마모성 및 경성 표면을 갖는 연성 재료(플라스틱, 구리, 경성 크롬 판금된 구리, 황동, 알루미늄, 강철, 경화된 표면을 가진 강철 등))로 구성 될 수 있다. 이는 단일 단편으로 제조되거나 다수의 단편으로 부터 조립될 수 있으며, 이들 단편들은 상이한 재료로 구성될 수 있다. 유동성 성분은 구멍(cavity), 홈 또는 채널(channel) 구조, 예를 들어 노즐 구조를 가질 수 있다.

홀더는 실질적으로 목적하는 어떠한 재료, 바람직하게 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수 있으며 회전성 동체 또는 목적하는 어떠한 형태로도 존재할 수 있다. 이는 성형, 주물 또는 공작(machining)에 의해 제조될 수 있다.

예를 들어 원통형 탄성 성형 성분의 경우, 탄성 성형 성분에 프리스트레스(prestressing)를 주도록 일정한 물리적 힘에 탄성 성형 성분을 노출시키는 것이 바람직하다. 이는 탄성 성형 성분에 압력을 가하는 압축 부품(press fitting) 또는 하나(이상)의 변위 구조재(displacement member)에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 장치는 하기 장점들을 갖는다:

· 어떠한 허용할 수 없는 국부적 최대 압력도 유동성 성분내에서 생성되지 않는다. "부유성 장착(floating mounting)"은 유동성 성분 내·외부의 유압을 사실상 동일하게 유지시키기 때문이다.

· 유동성 성분 표면에 꼭 맞는 탄성 성형 성분에 의해 홀더에서 발생하는 힘 및 유압은 유동성 성분의 어떠한 변형도 초래하지 못한다.

· 어느정도의 연성을 갖는 물질로 구성되는 유동성 성분은 부서지기 쉬운 물질로 제조된 유동성 성분과 동일한 방법으로 밀착되어 장착될 수 있다.

· 유동성 성분의 장착은 유압이 감소하거나 또는 (미미한) 저압이 형성된다 할지라도 밀폐된 채로 유지된다.

· 장착은 예를 들어, 서지 압력(pressure surge)에 의해 야기되는, 역동적인 고압 부하에 민감하지 않다.

· 유동성 성분 및 탄성 성형 성분은 물리적인 힘을 사용하지 않고 조정할 필요도 없이 홀더내로 쉽게 장착할 수 있다. 유동성 성분의 경우 부서질 위험이 없고 탄성 성형 성분의 경우 홀더로 부터 미끄러져 나올 위험이 없다.

· 소형 유동성 성분에 있어서 특히 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 도면에 대한 참고에서 더 자세히 설명된다.

도 1은 금속으로 제조된 원통형 홀더 1의 사투영도이다. 이는 절두체형-홈 2를 가지며, 홈의 직경은 저압 말단에서 보다 고압 말단에서 다소 더 크다. 홈의 기부 3에서 홀더는 구멍 4를 가진다. 홀더의 외부가 절두체형이고 홈이 원통형일 수도 있다.

도 2는 탄성 성형 성분 5를 나타내며, 이의 형태는 도 1에 따르는 홀더의 형태와 일치하며 도 3에 따르는 유동성 성분의 형태와 일치한다.

도 3은 접촉면에서 함께 결합된 두 개의 직사각형 판으로 구성되는 유동성 성분 6을 나타낸다. 판들중 하나 이상에 저압 부위에 노즐을 포함하는 채널 구조 7이 제공된다.

도 4a 및 4b는 각각 장치의 다른 양태를 통한 횡단면도로서, 장치의 축을 따라 놓인 평면에서 및 유동성 성분의 한 측면에 평행한 위치에서의 횡단면도이다. 홀더 8에는 탄성 성분의 가장자리 위로 돌출되어 있는 환 9가 부착되어 있다.

도 5는 기저판 11 및 덮개판 12로 구성되는, 노즐 장치 10의 형태의 미세구조화된 유동성 성분을 나타낸다. 도면을 보다 명확히 보여주기 위해, 두 판들을 분리해서 나타낸다. 완성된 상태에서, 두 판들은 함께 고정되어 분무될 유체가 입구측면 16(고압 부위)상의 필터 장치 13을 통해 노즐 장치 10의 내부로 침투하여 좁은 채널 17 및 두 개의 보다 넓은 채널 15를 통해 노즐 출구 14(저압 부위)로 나간다.

노즐의 기타 상세한 설명은 본원에서 참조로 인용된 문헌[WO 제94/07607호]에 기재되어 있다.

분무기 노즐의 미세 구조물 장착

본 장치는 외부 직경 3.2mm 및 높이 2.6mm의 강철로 제조된 원통형 홀더로 구성된다. 본 장치는 고압 말단에 2.3mm, 저압 말단에 2.1mm의 내부 직경을 갖는 홈을 포함한다. 홀더의 기저부는 0.4mm 두께이고 직경 0.8mm의 구멍을 포함한다.

실리콘 고무로 제조된 탄성 성형 성분은 절두체형이다. 홀더에 삽입하기 전에, 탄성 성형 성분은 고압 말단에서 2.3mm, 저압 말단에서 2.2mm의 직경 및 1.8mm의 높이를 갖는다. 이것은 전체 높이를 따라 뻗어 있는 가로 1.0mm 및 세로 1.4mm인, 축을 따라 대칭성인 홈을 포함한다.

유동성 성분은 가로 1.1mm, 세로 1.5mm 및 높이 2.0mm인 두 개의 실리콘 판으로 제조된 상자 형태이다. 두 판의 접촉면내에, 판은 두께 400um의 편평하고, 삼각형인 홈을 포함하며, 이 홈은 가로 50um, 두께 50um 및 길이 200um의 채널에서 끝난다.

본 장치는 분무시킬 액체를 포함하는 용기에 고정시킨다. 유동성 성분 내부의 유체 압력은 32Mpa(320bar)이다.

Claims (9)

1. 내부에 유동성 성분이 장착되고 이의 저압 말단에서 유동성 성분과 접촉하는 홀더 및; 외부면은 홀더의 내부면과 일치하고 내부면은 유동성 성분의 외부면과 일치하며, 유동성 성분의 전체 주변을 둘러싸며, 가압된 유체에 노출되는 하나이상의 자유 표면을 갖는 탄성 성형 성분을 포함하는, 유압에 노출되는 유동성 성분을 지탱하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 유동성 성분이 내마모성 및 경성(hard)을 가짐으로써 일반적으로 부서지기 쉬운 재료(실리콘, 유리, 세라믹, 보석) 또는 연성 재료(플라스틱 또는 금속, 바람직하게 구리, 경성 크롬 판금된 구리, 황동, 알루미늄, 강철, 경화된 표면을 갖는 강철) 또는 이들 재료의 혼합물로 제조됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유동성 성분이 단일 단편 또는 다수의 단편으로 제조됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 탄성 성형 성분이 천연 고무 또는 실리콘 고무 또는 폴리우레탄같은 합성 고무로 제조됨을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 미세구조화된 유동성 성분이 채널 구조를 갖고, 실리콘, 유리 또는 실리콘/유리로 제조되는 장치.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 탄성 성형 성분을 압착하는 변위 구조재(displacement member)를 포함하는 장치.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 흡입용 의약 액제를 분무시키기 위한 노즐 형태의 유동성 성분임을 특징으로 하는 장치.
8. 흡입용 추진제-비함유 에어로졸을 생산하기 위한 분무기에서 유동성 성분을 지탱하기 위한 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 따르는 장치의 용도.
9. 600bar 이하의 압력이 고압 말단에서 존재하는 유동성 성분을 지탱하기 위한 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 따르는 장치의 용도.