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KR20170016937A - 외부 배플을 갖는 노즐 조립체 - Google Patents

외부 배플을 갖는 노즐 조립체 Download PDF

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KR20170016937A
KR20170016937A KR1020177000323A KR20177000323A KR20170016937A KR 20170016937 A KR20170016937 A KR 20170016937A KR 1020177000323 A KR1020177000323 A KR 1020177000323A KR 20177000323 A KR20177000323 A KR 20177000323A KR 20170016937 A KR20170016937 A KR 20170016937A
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KR
South Korea
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air
fluid
fan control
baffle
nozzle assembly
Prior art date
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Granted
Application number
KR1020177000323A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102267759B1 (ko
Inventor
존 비 샤이브너
다니엘 실트베르그
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=53398222&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20170016937(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

스프레이 장치를 위한 노즐 조립체 및 관련 방법이 제공된다. 노즐 조립체는 유체 축을 따라 종방향으로 연장하며 유체 구멍에서 종단하는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽; 유체 측벽 주위로 연장되며, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽을 포함한다. 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼이, 에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하고, 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가진다. 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 소정의 구멍 형상을 가지고, 각각의 에어 혼에 대해, 배플이, 팬 제어 축을 따라 외측으로 소정의 구멍 형상을 압출함으로써 한정된 용적 형상 내로 돌출된다. 배플은 팬 제어 구멍과 분무화 유체 스트림 사이의 성형 에어 제트를 변형하여 정제된 스프레이 패턴을 제공한다.

Description

외부 배플을 갖는 노즐 조립체{NOZZLE ASSEMBLY WITH EXTERNAL BAFFLES}
노즐 조립체와 함께 관련 시스템 및 스프레이 장치를 위한 방법들이 제공된다. 더욱 구체적으로는, 제공된 노즐 조립체는 스프레이 건, 스프레이 건 플랫폼(spray gun platform), 및 스프레이 헤드 조립체 내에서 사용하기 위함이다.
핸드헬드 스프레이 건은 공기를 통해 기판 상으로 유체 입자들의 미세 미스트를 분출(project)하는 디바이스이다. 유체 입자들을 분무화 및 유도(directing)하기 위해 공기와 같은 가압 가스가 사용된다. 예를 들어, 고용적 저압력(High Volume Low Pressure) 스프레이 건은, 감소된 오버스프레이 및 재료 소비의 이점을 가지며, 따라서 다양한 상업적 및 공업적 도포에서 선호된다. 도포는 프라이머, 페인트, 클리어코트, 슬러리, 미세 분말, 및 다른 스프레이 가능한 코팅 유체들을 포함하는 광범위한 다양한 코팅 매체 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 스프레이 건에 대한 주요 도포는 벽 및 천장과 같은 건축 표면의 페인팅 및 텍스쳐링, 가구 마감처리, 화장품, 및 선박 및 자동차 외측의 페인팅 및 몸체 수리를 포함한다.
스프레이 건의 하나의 타입은 스프레이 노즐과 연통하는 압축 공기 공급원 및 유체 통로와 연결된 건 플랫폼을 사용한다. 공기와 액체는 일반적으로 각각의 유동 채널들 내로 유도되어 인접한 분무화 구멍 및 유체 구멍 각각을 통해 건으로부터 방출된다. 빠르게 움직이는 공기가 감소된 압력의 영역을 통해 분무화 구멍으로부터 유동되어 나오고, 이는 결국 유체 액적들의 유도된 스트림을 형성하기 위해 유체 구멍으로부터 코팅 유체를 빼내고 그것을 분무화하는 것을 돕는다.
큰 영역에 대해 스프레이 건을 스위핑할 때 향상된 스프레이 커버리지를 제공하기 위해, 스프레이 건은 통상적으로 스프레이 건에 공급되는 가압 공기의 일부를 수용하는 한 쌍의 에어 혼(air horn)을 포함한다. 이들 에어 혼은 유체 스트림이 스프레이 노즐을 떠남에 따라 유체 스트림의 대향 측들에 위치되며, 유체 스트림의 형상을 평탄화하여, 달성된 스프레이 패턴을 변형하기 위해 대향 방향들로부터 에어 제트를 유도하는 구멍(팬 제어 구멍으로 지칭됨)을 가진다.
노즐로부터 배출된 유체 스트림을 평탄화하기 위해 에어 혼을 사용하는 스프레이 건과 관련된 하나의 기술적 문제는 스프레이 밀도에 관한 것이다. 기판 상에 균일한 코팅을 얻기 위해, 스프레이 밀도에서의 갑작스러운 변화를 방지하면서 스프레이 패턴의 길이에 따른 예측 가능한 스프레이 밀도를 유지하는 것이 유익하다. 에어 혼에 의해 제공된 성형 에어 제트에 있어서 서로에 대한 또는 유체 스트림에 대한 약간의 정렬 불량이 있을 때 조차도, 스프레이 패턴의 긴 치수를 따라 급격한 밀도 변화에 의해 나타나는 것과 같은 "밴딩(banding)"이 발생할 수 있다. 밴딩은, 스프레이 건을 사용하여 다수의 패스(pass)를 만든 후에도, 기판 상에 균일한 커버리지를 얻는 도전을 매우 복잡하게 한다.
밴딩 문제는 일반적으로 분무화 구멍과 에어 혼의 팬 제어 구멍 사이에 위치된 스프레이 노즐에 보조 구멍을 포함시킴으로써 실질적으로 완화될 수 있다. 이들 보조 구멍은 두 번째 에어 제트를 에어 혼에 의해 제공된 성형 에어 제트를 향해 유도함으로써, 후자의 에어 제트를 확산시키거나 다르게 변형하여, 보다 예측가능하고 안정적인 스프레이 패턴이 되게 한다. 보조 구멍이 많은 이점을 보여주지만, 이들은 또한 성형 에어 제트 조종에 대한 제한된 능력, 스프레이 건의 공기 사용 효율성에서의 감소, 및 제조상의 어려움과 같은 단점들을 가진다.
위의 트레이드오프(tradeoff)에 영향 받지 않는 밴딩에 대한 대안적인 해법이, 팬 제어 구멍과 분무화 유체 스트림 사이에 성형 에어 제트를 변형하는 하나 이상의 배플을 위치시킴으로써 실현될 수 있다. 이들 배플은 성형 에어 제트를 최적으로 조정하기 위한 임의의 광범위한 다양한 구성을 가정할 수 있으며, 스프레이 건으로부터의 어떠한 공기도 고갈시키지 않고, 몰딩 또는 다른 중합체 프로세싱 방법들에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 또한, 배플은 부분적으로, 또는 심지어 완전히, 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 편향시키거나 차단할 수 있는 아웃보드(outboard) 디바이스를 제공한다. 따라서, 배플된 스프레이 건 노즐은 성형 공기 유동을 조절하기 위해 스프레이 건 플랫폼 내에 위치된 개별 공기 통로를 제거할 가능성을 허용한다. 이는 결국 종래의 기술의 스프레이 건에 비해 단순화된, 경량의, 그리고 공기역학적으로 효율적인 시스템 구조를 갖는 스프레이 건을 얻을 기회를 제공한다.
일 양태에서, 스프레이 장치용 노즐 조립체가 제공된다. 노즐 조립체로서, 유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽; 유체 측벽 주위로 연장되며, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽; 에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된(diametrically opposed) 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 소정의 구멍 형상을 가짐 -; 및 각각의 에어 혼에 대해, 팬 제어 축을 따라 외측으로 소정의 구멍 형상을 압출(extruding)함으로써 한정되는 용적 형상 내로 돌출되는 배플을 포함하는 노즐 조립체.
다른 양태에서, 스프레이 장치용 노즐 조립체로서, 유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽; 유체 측벽 주위로 연장되고 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 제1 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽; 에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며 제2 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 각각의 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 구멍 형상을 가짐 -; 및 에어 캡 측벽에 회전가능하게 결합되고 한 쌍의 용적 형상 - 각각의 용적 형상은 각각의 구멍 형상을 그 각각의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정됨 - 내로 돌출되는 환형 배플을 포함하는 스프레이 장치용 노즐 조립체가 제공된다.
또 다른 양태에서, 유체 구멍 및 상기 유체 구멍을 지나 돌출되는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼을 갖는 스프레이 장치의 스프레이 패턴을 조정하는 방법으로서, 각각의 에어 혼은 팬 제어 구멍을 포함하고, 상기 방법은, 각각의 에어 혼으로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 배플을 제공하는 단계 - 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 형상을 그것의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정된 용적 형상 내로 연장됨 -; 및 유체 구멍으로부터 유체 스트림을 배출하면서, 동시에, 팬 제어 구멍으로부터의 공기를 대향하는 방향들로부터의 유체 스트림을 향해 유동시키는 단계 - 상기 한 쌍의 배플은 공기가 유체 스트림에 충돌하기 전에 유동하는 공기를 변형하여 변형된 스프레이 패턴을 생성함 - 를 포함하는 스프레이 패턴 조정 방법이 제공된다.
상기 발명의 내용은 본 명세서에 기재된 리저버들 및 관련 벤트 조립체들의 각각의 실시 형태 또는 모든 구현예를 기술하고자 하는 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 더 완전한 이해는 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 청구범위를 첨부 도면에 비추어 참조함으로써 명백해지고 이해될 것이다.
도 1은 조립체의 후방 및 측면 표면을 도시하는, 일 예시적인 실시 형태에 따른 배플된 노즐 조립체를 포함하는 스프레이 건의 사시도이다.
도 2는 노즐 조립체의 우측, 전방, 및 상부 표면을 도시하는, 도 1의 스프레이 건의 노즐 조립체의 전방 사시도이다.
도 3은 노즐 조립체의 전방 표면을 도시하는, 도 1 및 도 2의 노즐 조립체의 정면 입면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 노즐 조립체의 단편적인 측면 단면도이다.
도 5는 구성요소들 사이의 기하학적 관계를 도시하는, 도 1 내지 도 4의 노즐 조립체의 확대된 단편적인 측면 단면도이다.
도 6은 도 1 내지 도 5의 배플된 노즐 조립체를 포함하는 다양한 노즐 조립체를 사용하여 얻어진 스프레이 패턴들의 비교이다.
도 7은 노즐 조립체의 전방 및 측면 표면을 도시하는, 다른 예시적인 실시 형태에 따른 배플된 노즐 조립체의 전방 사시도이다.
도 8은 노즐 조립체의 전방 및 측면 표면을 도시하는, 도 7의 노즐 조립체에서 사용가능한 교체가능한 배플된 노즐 플랫폼의 전방 사시도이다.
도 9는 상이한 배플 구성을 갖는 노즐 조립체를 사용하여 얻어진 스프레이 패턴들의 비교이다.
도 10a 및 도 10b는 상이한 스프레이 건 입구 압력에서 도 7 및 도 8의 노즐 조립체를 사용하여 얻어진 스프레이 패턴들의 비교이다.
도 11은 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 노즐 조립체를 위한 배플된 노즐 플랫폼의 정면 입면도이다.
도 12는 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 노즐 조립체의 사시도이다.
도 13은 일반적으로 도 12에 도시된 노즐 조립체를 사용하되, 다양한 배플 구성을 사용하여 얻어진 스프레이 패턴들의 비교이다.
도 14는 테스트 기판을 따라 측방 위치의 함수로서 측정된 스프레이 패턴 밀도를 도시하는 차트이다.
도 15는 노즐 조립체의 전방 및 측면 표면을 도시하는, 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 교체가능한 배플된 노즐 플랫폼의 사시도이다.
정의
"중심"은 전체 형상에서의 모든 점들에 대한 유클리드 거리(Euclidean distance) 제곱의 합을 최소화하는 형상의 기하학적 중심점을 지칭한다.
"가압 가스"는 대기압 초과하의 가스를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 용어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 상황들 하에서 소정의 이점들을 제공할 수 있는 본 명세서에 기재된 실시 형태들을 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시 형태 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 시사하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수형은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 단수형의 구성요소에 대한 언급은 하나 이상의 구성요소들과 당업자에게 공지된 균등물을 포함할 수 있다. 게다가, 용어 "및/또는"은 열거된 요소 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소의 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.
용어 "포함하다" 및 이의 변형은 이러한 용어들이 수반된 기술 내용에 나타내는 제한적인 의미를 갖지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 게다가, 단수형 용어, "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 본 명세서에서 서로 바꾸어서 사용된다.
좌측, 우측, 전방, 후방, 상부, 하부, 측면, 상측, 하측, 수평, 수직 등과 같은 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있으며, 만일 그렇다면, 특정 도면에서 관찰된 조망으로부터 기인된다. 이들 용어는 단지 설명을 단순화하기 위하여 사용되지만 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은 그 실시 형태와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 실시 형태에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 물질 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
일 예시적인 실시 형태에 따른 스프레이 장치가 도 1에 도시되고 광범위하게 도면부호(50)로 표시된다. 스프레이 장치(50)는 노즐 조립체(100)에 동작적으로 결합된 스프레이 건 플랫폼(52)을 포함한다. 선택적으로, 노즐 조립체(100)는 스프레이 건 플랫폼(52)에 분리가능하게 연결되어, 노즐 조립체(100)가 편리하게 탈착 및 세척될 수 있게 한다. 바람직한 실시 형태에서, 노즐 조립체(100)는 플라스틱으로 제조되고 스프레이 동작의 종료시 폐기 또는 재활용될 수 있다.
노즐 조립체(100)의 상부로부터 외측으로 연장된 것은, 유체 용기(미도시)에 동작적으로 연결된 유체 입구(54)이다. 스프레이 장치(50)는, 도시된 바와 같이, 스프레이 건 플랫폼(52) 내로의 유체의 유동을 용이하게 하기 위해 유체 용기가 스프레이 건 플랫폼(52) 위에 위치되는 중력식(gravity-fed) 스프레이 건이다. 스프레이 장치(50)가 중력식일 필요는 없다. 예를 들어, 유체가 아래로부터 공급될 수 있도록 유체 입구(54)가 압력 하에서 유체 공급원에 연결될 수 있다. 고 용적 도포에서, 유체 입구(54)는 외부 가압 포트로부터 유체를 운반하는 호스에 연결될 수 있다. 다양한 타입의 유체 용기들 및 이들의 사용 모드들이 이전에, 예를 들어, 미국 특허 제 6,588,681호(로드럼 등), 제 6,663,018호(로드럼 등), 제 7,188,785호(요셉 등), 제 7,815,130호(요셉 등), 및 2014년 11월 24일 출원된 동시 계류 중인 국제 출원 WO 2014/067058호(니아리보 등)에서 기술되었다.
도 1에서, 그리고 공개된 국제 출원 WO 2010/085801호(에스코토 등)에서 기술된 바와 같이, 스프레이 건 플랫폼(52)을 통해 유체를 유도하는 것을 방지하기 위해 유체 입구(54) 그 자체가 노즐 조립체(100)에 통합된다. 스프레이될 유체가 스프레이 건 플랫폼(52)을 통과하지 않기 때문에, 스프레이 건 플랫폼(52)의 세척이 불필요하게 되어, 조작자의 시간 및 노동력이 절약된다. 추가적인 이점으로서, 스프레이 장치(50)는, 원하는 경우, 노즐 조립체를, 상이한 유체 용기를 갖춘 다른 노즐 조립체와 교체함으로써 상이한 유체를 분배하도록 전환될 수 있다.
노즐 조립체(100)와 스프레이 건 플랫폼(52) 사이의 스프레이 건 인터페이스(60)에서의 연결은 이들의 각각의 내부 캐비티들 사이의 유체 연통을 가능하게 하며 본 기술 분야에서 알려져 있는 임의의 부착 메커니즘을 사용하여 달성될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 스프레이 건 플랫폼(52)은 스프레이 건 인터페이스(60)에서 노즐 조립체(100)에 기계적으로 인터록(interlock)되는 접합 연결 특징부(mating connection feature)를 포함하며, 이에 따라 이들 구성요소들의 내부 챔버들 간에 밀폐식 밀봉(air-tight seal)이 달성될 수 있는 분리가능한 연결을 제공한다.
일부 실시 형태에서, 스프레이 건 플랫폼(52)과 노즐 조립체(100)는 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)에 의해 상호연결된다. 이를 위해, 스프레이 건 플랫폼(52)은 각각의 개구(64)를 갖는 한 쌍의 가요성 연결 탭(62)을 포함한다. 스프레이 건 플랫폼(52)과 노즐 조립체(100)가 서로 맞물림에 따라, 연결 탭(62)이 외측으로 휘어져 노즐 조립체(100) 상에 위치된 정합 유지 돌출부(66)에 스냅(snap)된다. 이 프로세스를 용이하게 하기 위해, 조작자는 또한 돌출부(66)가 눌리도록 버튼(65)을 서로를 향한 방향으로 조여 잡을 수 있다. 개구(64)와 유지 돌출부(66) 사이의 접합 맞물림은 노즐 조립체(100)가 부주의하게 분리되는 것을 방지한다. 대안으로 또는 조합하여, 베이오닛-타입 고정구, 클램프, 칼라, 자석, 및 나사산 연결부와 같은 다른 매커니즘이 이용될 수 있다.
재차 도 1을 참조하면, 스프레이 건 플랫폼(52)은 프레임(68), 및 상기 프레임(68)에 연결된 트리거(72)와 피스톨-그립 핸들(pistol-grip handle, 70)을 포함한다. 가압 가스의 적합한 공급원에 연결하기 위한 나사산 공기 입구 포트(74)가 핸들(70)의 하부로부터 외측을 향하여 연장되고 가스는 전형적으로 공기이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "가압 가스"는 대기압 초과하의 가스를 지칭한다. 선택적으로 그리고 도시된 바와 같이, 트리거(72)는 프레임(68)에 피벗회전가능하게 연결되고 이의 최전방 위치에서 편향된다. 핸들(70)을 잡은 채로, 조작자는 스프레이 장치(50)로부터 코팅 유체를 분배하기 위해 트리거(72)를 누를 수 있다.
선택적으로, 스프레이 건 플랫폼(52)으로부터 노즐 조립체(100) 내로 유동하는 가스의 압력을 조정하기 위해 중앙 공기 조절기(76a) 및 팬 제어 조절기(76b)가 프레임(68)의 후방향 표면에 장착될 수 있다. 이 예시적인 실시 형태에서, 팬 제어 조절기(76b)는, 조작자로 하여금 스프레이 패턴 기하학적 형상을 조정하기 위해 이용되는 한 쌍의 에어 혼에 대한 공기 유동을 제어할 수 있게 하는 회전식 노브(rotatable knob)이다. 중앙 공기 조절기(76a)는 스프레이 장치(50) 내에 위치된 니들 밸브(본 명세서에서 보이지 않음)와 관련된 유체 니들의 종방향 이동 거리를 제한하기 위하여 조정될 수 있다. 유체 니들의 이동은 유체 유동과 중심 공기 유동(분무화 공기) 둘 모두에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 특징들 및 다른 특징들은 국제 특허 출원 WO 2010/085801호에 추가로 기술되어 있다. 유익하게, 추후 기술될 바와 같이, 제공된 노즐 조립체(100)는 특정 응용들에서 팬 제어 조절기(76b)가 생략되게 할 수 있다.
도 2 및 도 3은 노즐 조립체(100)의 특징들을 더욱 상세히 도시하는 확대 도면을 제공한다. 도시된 바와 같이, 노즐 조립체(100)는 배럴(102) 및 배럴(102)의 앞에 위치된 에어 캡(104)을 포함한다. 선택적으로, 그리고 도시된 바와 같이, 에어 캡(104)은 배럴(102)의 말단부(distal end)에 포위 관계(encircling relation)로 회전가능하게 결합되어, 이들 구성요소들 사이의 90도 범위의 상대적인 회전을 허용한다. 단순화된 대안에서, 에어 캡(104)은 배럴(102)에 대해 고정될 수 있거나 심지어 배럴(102)의 일체화된 구성요소로서 형성될 수 있다.
에어 캡(104)의 전방 표면 위 중앙에 위치된 것은 한 쌍의 동심 구멍, 즉 원형 유체 구멍(106) 및 상기 유체 구멍(106)에 인접하며 이를 둘러싼 환형 분무화 구멍(108)이다. 구멍(106, 108)은 일반적으로 원통형 유체 측벽(110)에 의해 분리된다. 이 예시적인 실시 형태에서, 각각의 구멍(106, 108) 및 유체 측벽(110)은, 도 3 및 도 4에 도시된 유체 축(111)에 대해 동심으로 배치된다. 구멍(106, 108)은 형상, 크기, 및 상대적인 배향에 있어서 여기에 도시된 것과 다를 수 있다. 예를 들어, 분무화 구멍(108)이 원형일 필요는 없으며, 유체 구멍(106)을 단지 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 또한, 원한다면, 둘 이상의 유체 구멍(106) 또는 분무화 구멍(108)이 구현될 수 있다.
스프레이 장치(50)의 동작의 기본 원리는 도 4의 단면도를 참조로 기술될 수 있다. 도시된 바와 같이, 내부 유체 통로(118)(유체 측벽(110)에 의해 부분적으로 한정됨) 및 제1 공기 통로(120)(에어 캡(104)의 측벽에 의해 부분적으로 한정됨) 둘 모두가 유체 축(111)을 따라 종방향으로 연장된다. 유체 통로(118) 및 제1 공기 통로(120)는 스프레이 건 인터페이스(60)에서 시작하여 유체 구멍(106) 및 분무화 구멍(108) 각각에서 종단된다. 선택적으로, 통로들(118, 120) 중 하나 또는 이 둘 모두가 구멍(106, 108) 근처에서 유체 축(111)에 대해 일반적으로 대칭인 구성을 갖는다. 이 단면도에서 볼 수 있는 것은 유체 측벽(110) 주위로 연장되고 제1 공기 통로(120)의 주변 표면들을 한정하는 내부 측벽(119)이다. 선택적으로, 그리고 도시된 바와 같이, 내부 측벽(119)은 일반적으로, 원통 형상이지만, 다른 형상들이 또한 가능하다.
트리거(72)가 눌릴 때, 공기가 스프레이 건 인터페이스(60)를 통해 압력하에서 주입되고, 분무화 구멍(108)으로부터 방출되기 전 감소하는 단면의 영역들에 진입함에 따라 가속된다. 벤투리 효과(Venturi effect)에 근거하여, 이는 분무화 구멍(108) 앞에서 압력 강하를 야기하며, 이는 유체 구멍(106)을 통해 유체 통로(118) 외부로 코팅 유체(예를 들어, 페인트)를 빼내는 것을 도울 수 있다. 이동하는 공기를 만남에 따라, 코팅 유체가 이어서 분무화된다 - 즉, 액적들의 미세 스프레이로서 노즐 조립체(100)로부터 분출된다. 대안적으로 또는 조합하여, 코팅 유체는 또한 중력에 의해 또는 유체 용기 내에서 코팅 유체를 가압함으로써 유체 구멍(106)을 통해 몰릴(urge) 수 있다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 한 쌍의 에어 혼(112)이 에어 캡(104)으로부터 전방 방향으로 외측으로 연장되고 유체 구멍(106) 및 분무화 구멍(108) 둘 모두를 지나 돌출한다. 이 실시 형태에서, 에어 혼(112)은 에어 캡(104)의 부분으로서 일체화되어 형성되고, 유체 축(111)의 대향 측들에 180도 대향되어 세워져 있다. 각각의 에어 혼(112)은 일반적으로 원형 내부 팬 제어 구멍(114) 및 인접한 외부 팬 제어 구멍(116)에서 종단하는 제2 공기 통로(122)와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정한다. 팬 제어 구멍(114, 116)은 에어 혼(112)의 외부 표면을 통해 연장되어 에어 캡(104) 내의 캐비티로부터 가압 공기를 배출하도록 기능한다. 선택적으로, 단 하나의 팬 제어 구멍이 각각의 에어 혼(112) 상에 존재한다. 추가의 옵션으로서, 팬 제어 구멍(114, 116) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두는, 미국 특허 제7,201,336호(브레트 등)에 기술된 바와 같이, 비원형(non-circular) 형상으로 가정될 수 있다.
유체 스트림이 유체 구멍(106)으로부터 배출되고 있는 스프레이 장치(50)의 동작 중에, 에어 혼들(112)은 대향 방향들로부터 유체 스트림에 대해 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터의 동시적인 공기 유동을 가능하게 하여, 공기 운반(airborne) 스프레이 프로파일을 평탄화하고 결과적인 스프레이 패턴에 대한 조작자 제어를 향상시킨다.
일부 실시 형태에서, 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터 공기의 유동을 드라이브하는 공기 압력은 스프레이 장치(50)로부터 분배될 유체를 분무화하기 위해 사용되는 공기 압력과는 독립적으로 조절된다. 예를 들어, 이는 분무화 구멍(108) 및 팬 제어 구멍(114, 116)이 노즐 조립체(100) 내에서 서로로부터 격리될 때 달성될 수 있다. 이는 독립적으로 조절되는 내부 공기 압력을 갖는 별개의 제1 및 제2 공기 통로(120, 122)를 사용하여 달성될 수 있고, 따라서 이들 사이에서 압력 차가 유지될 수 있게 한다. 대안적으로, 두 기능 모두를 위해 동일 용적의 가압 공기가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 제1 및 제2 공기 통로(120, 122)가 노즐 조립체(100) 내에서 서로 연통할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 공기 통로(120, 122) 둘 모두가 스프레이 건 인터페이스(60)에 인접한 공통 플레넘(plenum)과 연통할 수 있다. 이 구성은 공기가 제1 공기 통로(120)와 제2 공기 통로(122) 사이에서 유동할 수 있게 하여, 두 통로 모두가 스프레이 건 플랫폼(52) 상의 단일 도관을 사용하여 가압될 수 있게 한다. 노즐 조립체(100) 내로 유동하는 공기의 배분은, 제1 및 제2 공기 통로(120, 122)의 기하학적 구조에 의해, 적어도 부분적으로 제어될 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 추가로 도시된 바와 같이, 한 쌍의 배플(130)이 각각의 에어 혼(112)의 팬 제어 구멍(114, 116) 중 하나 또는 이 둘 모두를 향해 있는 용적 공간 내에 위치된다. 이 예시적인 실시 형태에서, 배플들(130) 각각은 팬 제어 공기 유동에 평행한 유체 축(111)과 일반적으로 동일 평면 상에 있는 핀 부분(132), 및 상기 핀 부분(132)에 수직으로 배향된 플레이트 부분(134)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 플레이트 부분(134)은 유체 축(111)으로부터 공간적으로 오프셋되고 직접 팬 제어 공기 유동을 향해 있다. 선택적으로 그리고 도시된 바와 같이, 각각의 배플(130)은 그것의 각각의 에어 혼(112) 및 또한 에어 캡(104)의 전방향 측벽 둘 모두에 결합된다. 여기서, 핀 부분(132)은 분무화 구멍(108)에 근접한 에어 캡(104)의 측벽을 따라 방사상으로 연장된다.
배플들(130)은 이들이 한 쌍 또는 두 쌍의 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터 배출되는 공기 유동을 실질적으로 변형시킬 수 있게 하는 크기, 형상 및 배향을 가진다. 이 변형의 영향은, 대향 방향들로부터 유체 스트림에 대해 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터 공기가 유동하고 있는 동안 노즐 조립체(100)가 유체 구멍(106)으로부터 유체 스트림을 배출하고 있을 때 나타난다. 배플(130)은 팬 제어 공기가 유체 스트림에 충돌하기 전에 유동 공기를 방해하여, 스프레이 장치(50)로부터 나오는, 변형된 스프레이 프로파일, 또는 플룸(plume)이 되게 한다. 이 변형된 스프레이 프로파일은 결국 기판 상에 나타나는 스프레이 패턴을 변경한다. 추후에 설명될 바와 같이, 스프레이 패턴은 그 크기, 형상, 밀도 (또는 강도), 분포, 및 그 조합을 변화시키기 위해 변경될 수 있다.
도 5는 팬 제어 구멍(114, 116)에 관한 배플(130)의 구성을 더욱 상세히 도시하기 위해 노즐 조립체(100) 상의 에어 혼(112)의 확대도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 에어 혼(112) 상에 배치된 팬 제어 구멍(114, 116)은 일반적으로 원통형이고 각각의 팬 제어 축(114', 116')(즉, 원통형 축)을 따라 에어 혼(112)의 외부 표면을 통해 연장된다. 각각의 구멍(114, 116)은 또한 각각의 팬 제어 축(114', 116')에 수직인 공통 기준 평면(121)을 따라 한정되는 관련된 단면 구멍 형상을 가진다. 여기서, 구멍 형상은 일반적으로 원형이다.
팬 제어 축(114', 116')과 관련된 기준 평면들이 동일 평면상에 있거나, 심지어 평행할 필요도 없음에 유의하여야 한다.
구멍(114, 116)으로부터 배출된 공기 스트림의 포락선(envelope)은 가상의 내부 용적 형상(115) 및 외부 용적 형상(117) 각각을 한정하는 각각의 원통 투영법(cylindrical projection)에 의해 특성화될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 및 외부 용적 형상(115, 117)은 구멍(114, 116)에 인접하게, 그리고 구멍(114, 116)으로부터 하류(downstream)에 위치된다. 용적 형상(115, 117)은, 에어 혼(112)의 외부 표면에서 시작하여, 각각의 팬 제어 축(114', 116')을 따라 공기 유동 방향에서 외측으로, 구멍(114, 116)의 단면 형상을 압출함으로써 한정된다. 각각의 용적 형상(115, 117)은 일 단부에서 닫혀있고 팬 제어 축(114', 116')에 대해 수직으로 볼 때 평행한 측벽들을 가진다. 용적 형상(115, 117)을 생성하기 위해 사용된 압출 동작은, 예를 들어, 솔리드웍스 프로페셔널(SolidWorks Professional)(매사추세츠주 월섬 소재의 다소 시스템 솔리드웍스 코포레이션(Dassault
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SolidWorks Corporation)으로부터 입수가능)을 포함하는 다수의 CAD/CAM 소프트웨어 솔루션들 중 어느 하나를 사용하여 쉽게 구현될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 구멍(114, 116)은 원형 단면을 가지지만, 대안적인 형상들이 가능하다. 구멍(114, 116) 중 하나 또는 둘 모두가 타원형, 다각형(예컨대, 직사각형), 또는 어떤 불규칙한 형상인 단면 형상을 가지면, 팬 제어 축(114', 116')은 보다 일반적으로, 각각의 단면 구멍 형상의 중심을 통과하며 스프레이 동작 동안 각각의 구멍(114, 116)을 통해 공기 유동의 방향을 따라 종방향으로 연장되는 선으로서 한정될 수 있다.
도시된 실시 형태에서, 각각의 에어 혼(112)에 연결된 배플(130)은 각각의 용적 형상(115) 내로 돌출되지만, 각각의 용적 형상(117) 내로는 돌출되지 않는다. 이는 외부 팬 제어 구멍(116)의 3 차원 공기 유동 패턴과의 간섭을 피하는 한편 내부 팬 제어 구멍(114)으로부터 나오는 3 차원 공기 유동 패턴을 실질적으로 방해하는 효과를 가진다. 도시되지는 않았지만 선택적으로, 배플(130)은 용적 형상들(115, 117) 둘 모두 내로 돌출될 수 있다. 배플(130) 및 팬 제어 구멍(114, 116)이 유체 축(111)의 대향 측들에 대칭적으로 배치되는 것이 일반적으로 선호되지만, 배플(130)이 서로에 대해 가변 각도로 용적 형상(115, 117) 중 하나 또는 이 둘 모두와 교차할 수 있음이 고려된다. 물론, 외부 팬 제어 구멍(116)이 또한 에어 혼(112)로부터 완전히 생략될 수 있다.
일부 실시 형태들에서, 각각의 배플(130)은, 각각의 팬 제어 축(114', 116')에 평행한 방향을 따라 보이는 대로, 용적 형상(115, 117) 중 하나 또는 이 둘 모두의 단면의 적어도 1 퍼센트, 적어도 2 퍼센트, 적어도 5 퍼센트, 적어도 10 퍼센트, 또는 적어도 15 퍼센트를 차단한다. 일부 실시 형태들에서, 배플(130)은, 각각의 팬 제어 축(114', 116')에 평행한 방향을 따라 보이는 대로, 용적 형상(115, 117) 중 하나 또는 이 둘 모두의 단면의 최대 100 퍼센트, 최대 75 퍼센트, 최대 50 퍼센트, 최대 40 퍼센트, 최대 30 퍼센트, 또는 최대 20 퍼센트를 차단한다.
다른 방법으로 측정하여, 배플(130)은 (공통 기준 평면(121)을 따라 한정된 바와 같이) 각각의 팬 제어 구멍(114, 116)의 지름의 적어도 1 퍼센트, 적어도 2 퍼센트, 적어도 5 퍼센트, 적어도 10 퍼센트, 또는 적어도 15 퍼센트인 양만큼 각각의 용적 형상(115, 117) 내로 돌출될 수 있다. 동일한 또는 다른 실시 형태들에서, 배플(130)은 각각의 팬 제어 구멍(114, 116)의 지름의 최대 100 퍼센트, 최대 75 퍼센트, 최대 50 퍼센트, 최대 40 퍼센트, 또는 최대 30 퍼센트인 양만큼 용적 형상(115, 117) 내로 돌출될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 돌출의 정도는 각각의 팬 제어 축(114')이 각각의 배플(130)을 교차하도록 하는 것이다.
도 6은 성형 에어 제트와 분무화 에어 제트 둘 모두에 영향을 주는, 상이한 스프레이 건 입구 압력들에서 얻어진 기판 상의 일련의 예시적인 스프레이 패턴들을 도시한다. 이 도면에서, 표시된 스프레이 패턴들 각각은 팬 제어 공기 유동의 동작을 통해 평탄화되었고/길어졌고, 건 입구 압력에 대한 코팅 분포의 민감도를 입증한다. 예를 들어, 제1 패턴은, 상부에서 하부로의 스프레이 밀도에 있어서 상대적으로 적은 변화를 갖는 중간 입구 압력에서 얻어진 스프레이 패턴의 균일한 분포를 보여준다. 제2 패턴은 급격한 밀도 변화를 갖는 "중심-많음(center-heavy)" 스프레이 분포를 보여준다. 제3 패턴은 낮은 입구 압력에서 얻어진 "중심-많음" 스프레이 패턴을 보여준다. 마지막으로, 제4 패턴은 높은 입구 압력에서 얻어진, 완만한 밀도 변화를 갖는 "분리(split)" 스프레이 패턴을 보여준다.
배플(130)은 유체 구멍(106)으로부터 배출된 유체 스트림과 팬 제어 구멍(114, 116) 사이에 물리적 구조체를 개재시킴으로써 스프레이 패턴에서의 제어되지 않은 밀도 변화의 문제에 대한 해법을 제공한다. 유체 스트림에 충돌함으로써, 배플(130)은, 분무화된 유체의 원뿔형 포락선에 성형 제트가 충돌할 때, 스프레이 패턴을 급격히 변하는 스프레이 밀도의 밴드들로 분리시키는 경향이 감소된 상태로 포락선이 균일하게 퍼지도록, 성형 에어 제트의 단면 형상과 상호작용하고 이를 변경한다. 더욱 일반적으로, 하나 이상의 쌍의 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터의 성형 에어 제트를 속박(engaging)하여 조종함으로써, 배플(130)은 패턴 크기, 패턴 형상, 밀도, 및 밀도 분포에 대한 조작자 제어를 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 구멍과 달리, 배플(130)은 에어 캡(104)의 내부 캐비티로부터 공기를 내보내지 않고 따라서 입구 공기 압력에 대한 조작자 조정의 필요성을 감소시킬 수 있다.
도 7은 에어 캡(204)의 외부 측벽에 분리가능하게 결합된 플랫폼(240)에 한 쌍의 배플(230)이 일체화되어 장착된 실시 형태를 도시한다. 도 8은 유사하게, 약간 상이한 구성을 갖는 한 쌍의 배플(330)이 플랫폼(340)에 일체화되어 결합된 실시 형태를 도시한다. 플랫폼(230, 340)은 에어 캡(204)에 고정되지만 분리가능한 결합을 가능하게하는 구성을 가진다. 에어 캡(204)은 결국 도 1 내지 도 5에 도시된 에어 캡(104)과 교환가능하게 사용될 수 있다. 플랫폼 상에 배치되는 대신, 배플(230)은 에어 캡(104)의 측벽에 직접 결합되거나 일체화되어 몰딩될 수 있다. 가까운 응용에 따라, 배플(230)과 노즐 조립체(100)의 나머지 부분 사이의 결합은 분리가능하거나 영구적일 수 있다.
도 7 및 도 8을 다시 참조하여, 배플(230, 330)은 그들 각각의 플랫폼(240, 340)과 일체화되어 몰딩되고 플랫폼(240, 340) 각각은, 각각의 에어 혼(212)의 외부 표면과 접합되어 맞물려 이들 구성요소들을 서로 고정시키는 한 쌍의 대향 노치(242, 342)를 포함한다. 선택적으로 그리고 두 실시 형태들 모두에 도시된 바와 같이, 플랫폼(240, 340)은 분무화 구멍에 근접한 에어 캡(204)의 전방향 측벽의 돌출된 말단부(246)와 접합되어 맞물리는 홀(244, 344)을 추가로 포함한다. 일부 실시 형태들에서, 플랫폼(240, 340)은, 에어 캡(204)에 대해, 이들 구성요소들을 서로 고정시키기 위한 프레스 끼워맞춤, 죔쇠 끼워맞춤, 또는 래치 부재를 사용하여 유지된다. 적절히 자리잡았을 때, 노치(242, 342)는 도 7에 도시된 바와 같이, 에어 캡(204)의 측벽에 대해 정합되고, 따라서, 앞서 기술된 바와 같이, 스프레이 동작 중에 성형 에어 제트를 조정하도록 배플(230, 330)을 한 쌍 또는 두 쌍의 팬 제어 구멍(214, 216)과 정렬시킨다.
플랫폼(240, 340)이 실질적으로 동일한 반면, 이들에 연결된 배플(230, 330)은 약간 상이한 구성을 가진다. 도시된 바와 같이, 배플(230) 각각은 단지 (도 2 및 도 3에 표시된 핀 부분(132)과 유사한) 핀 부재를 포함한다. 이와 대조적으로, 배플(330) 각각은, 팬 제어 공기 유동 패턴에 대한 배플(330)의 영향을 증폭시키기 위해 증가된 표면 면적을 제공하는 (도 2 및 도 3의 플레이트 부분(134)과 유사한) 플레이트 부재를 추가로 포함한다.
선택적으로, 배플(130, 230, 330)은 팬 제어 구멍(114, 116, 214, 216)으로부터 배출된 성형 에어 제트를 조정하는 데에 있어서 하나 이상의 쌍의 보조 에어 제트와 협력하여 작용할 수 있다. 이 보조 에어 제트는 통상적으로 에어 캡의 전면에, 예를 들어, 도 2 내지 도 4의 분무화 구멍(108)과 에어 혼(112) 사이에 위치된, 작은 보조 오리피스(orifice)를 형성함으로써 제공된다. 보조 에어 제트는 또한 팬 제어 구멍으로부터의 성형 에어 제트와 상호작용하여, 스프레이 장치(50)로부터 배출될 때 분무화된 유체의 형상에 대한 제어를 향상시키고 결과적인 스프레이 패턴에서의 급격한 밀도 변화를 줄여준다. 일부 실시 형태들에서, 에어 캡의 전면에 보조 오리피스와 함께 배플(130, 230, 330)을 사용하는 스프레이 장치(50)는, 배플(130, 230, 330) 또는 보조 오리피스가 단독으로 작용하여 제공할 수 있는 것보다 훨씬 더 완만한 밀도 변화를 제공한다.
노즐 조립체(100)의 추가적인 변형으로서, 예를 들어, 에어 캡 측벽은 제1 공기 통로(120)와 연통하는 한 쌍의 보조 공기 구멍을 포함할 수 있으며, 이 공기 구멍 각각은 각각의 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터의 공기 유동을 횡단하는 보조 축을 따라 공기 스트림을 유도한다. 선택적으로, 각각의 보조 축은 각각의 팬 제어 구멍(114, 116)과 관련된 용적 형상을 교차하여, 배플(130) 및 보조 공기 유동 둘 모두가 팬 제어 구멍(114, 116)으로부터 배출되는 공기 유동을 성형하도록 함께 작용한다. 유익하게는, 보조 공기 구멍으로부터 유동하는 공기가, 스프레이 동작 동안에 코팅 유체가 에어 캡(104) 상에 증착되지 못하게 할 수 있다.
도 9는 도 1에 표시된 스프레이 장치(50)의 상업적 실시 형태를 사용하여 얻어진 기판 상에 배치된 일련의 실제 페인트 스프레이 패턴들을 도시한다. 패턴(450)은 개재하는 배플을 사용하지 않고 얻어진 반면, 패턴(452), 패턴(454), 패턴(456), 및 패턴(458)은, 도 7의 배플(230)과 유사한, 그러나 상이한 상대 높이를 갖는 일련의 쌍을 이룬 배플을 사용하여 얻어졌다. 이 비교의 결과는 결과적인 스프레이 패턴에 대한 배플의 상당한 영향을 보여준다. 도시된 바와 같이, 패턴(452)은 수직 방향을 따라 상당한 밀도 변화를 보여주었다. 배플 높이가 증가됨에 따라 밀도 변화가 감소되었지만, 동시에, 또한 스프레이 패턴의 전체 높이(또는 크기)(도 6에 "H"로 정의됨)가 감소되었다. 응용에 따라, 예를 들어 패턴(454)으로 나타낸 중간 배플 높이가, 스프레이 패턴 높이 및 균일성의 요구되는 조합을 제공할 수 있다.
도 10a는 이번에는 결과적인 스프레이 패턴에 대한 팬 제어 구멍을 통한 공기 유동 증가의 영향을 비교하는, 또 다른 일련의 페인트 스프레이 패턴을 도시한다. 도 10a의 패턴(460, 462, 464)은 각각 15 psi, 20 psi, 및 25 psi(103 ㎪, 138 ㎪, 및 172 ㎪)의 건 입구 공기 압력에 대응하며, 각각은 (어떠한 배플도 없는) 기본(bare) 구성을 사용하여 얻어진 것이다. 이 비교는 상당한 차이를 보여주었다. 먼저, 스프레이 패턴(460, 462, 464)은 공기 압력 증가에 따라 높이가 약간 증가되었다. 두 번째로, 스프레이 패턴 균일성은 공기 압력 증가에 따라 상당히 저하되며, 패턴(462, 464)에서 심각한 밴딩이 발생하였다.
도 10b는 위의 비교를 반복하지만 도 9의 패턴(454)을 얻기 위해 사용된 배플 구성을 포함한다. 패턴(466, 468, 470)은 스프레이 패턴 높이 및 균일성에 대한 증가하는 팬 제어 공기 압력의 영향을 보여주며, 스프레이 건 구성에서 배플을 사용하는 것의 추가의 이점을 도시한다. 도 10a의 스프레이 패턴(460, 462, 464)과 비교하여, 패턴(466, 468, 470)은 더 높은 공기 압력에서 훨씬 더 균일하였다. 가장 높은 압력에서 매우 경미한 밴딩이 나타났지만, 배플을 포함시킨 것이 밴딩 문제를 상당히 감소시키는 것으로 나타났다.
도 11은 또 다른 실시 형태에 따른 노즐 조립체(500)를 도시하며, 노즐 조립체(500)는 에어 캡(504) 및 에어 캡(504)의 외부 표면에 분리가능하게 결합되는 별개의 분리가능한 노즐 플랫폼(540)을 가진다. 도시된 바와 같이, 노즐 플랫폼(540)은 서로 회전적으로 90도 오프셋되어 있는 두 상이한 위치들 중 어느 하나에서 에어 캡(504)의 전면에 장착될 수 있다. 또한, 노즐 플랫폼(540)은, 제1 쌍의 배플(530), 및 제1 쌍의 배플(530)과 구조적으로 별개인 제2 쌍의 배플 (531)을 포함한다. 노즐 플랫폼(540)은 일단 에어 캡(504)에 장착되면 고정된 위치에 있는 것으로 가정된다. 그러나, 스프레이 동작들 사이에, 조작자는 에어 혼(512) 상의 각각의 팬 제어 구멍(514, 516)으로부터 유도된 공기 유동을 변형하기 위해 제1 쌍의 배플(530) 또는 제2 쌍의 배플(531)을 교환가능하게 선택하는 옵션을 가진다.
팬 제어 공기에 대한 신속한 조정을 가능하게 하기 위해, 노즐 플랫폼(500)이 추가로 수정되어, 노즐 플랫폼(500)을 단순히 에어 캡 측벽에 관한 각각의 제1 위치와 제2 위치 사이에서 유체 축에 대해 회전시킴으로써 제1 쌍의 배플(530) 또는 제2 쌍의 배플(531)이 선택가능할 수 있다. 예를 들어, 도 11의 노즐 플랫폼(540) 및 에어 캡(504)은 90도 증분으로 서로에 대해 회전하도록, 그리고 노즐 플랫폼(540)과 에어 캡(504)이 서로 적절히 정합될 때 제 위치로 "스냅"되는 각각의 접합 구조를 포함하도록 구성될 수 있다. 노즐 플랫폼 상에 충분한 공간이 존재하면, 세 개 이상의 쌍의 배플이 동일한 노즐 플랫폼 상에 배치될 수 있다.
노즐 조립체(500)의 다른 양태는 앞에서 기술된 것들과 일반적으로 유사하고 반복되지 않을 것이다.
도 12는 팬 제어 공기 유동의 경로 내에 다공성 배플을 개재시킨 실시 형태에 따른 노즐 조립체(600)를 도시한다. 앞서 기술된 조립체와 유사하게, 노즐 조립체(600)는 각각의 유체 및 분무화 구멍(606, 608)을 갖는 에어 캡(604), 에어 캡(604)으로부터 말단으로 돌출되는 한 쌍의 에어 혼(612), 및 에어 혼(612) 상에 위치된 각각의 팬 제어 구멍(614, 616)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 다공성 재료를 포함하는 한 쌍의 배플(630)이 각각의 에어 혼에 분리가능하게 결합되고, 팬 제어 공기가 팬 제어 구멍(614, 616)으로부터 배출된 후 그러나 팬 제어 공기가 유체 및 분무화 구멍(606, 608)으로부터 배출된 유체 스트림에 충돌하기 전에, 팬 제어 공기를 제한한다. 선택적으로, 그리고 도시된 바와 같이, 배플(630)은 팬 제어 구멍(614, 616)에 본질적으로 수평이 되게 맞닿은 상태로 놓인다. 배플(630)은 죔쇠 끼워맞춤, 래치, 또는 임의의 다른 결합 메커니즘에 의해 에어 캡(604)을 향해 제자리에 고정될 수 있다.
배플(630)은 팬 제어 공기 유동을 약화시키고/약화시키거나 재분배하기에 적합한 다수의 다공성 재료들 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 그러한 재료들의 예는 부직포, 메시, 개방-셀 폼(open-celled foam), 및 이들의 조합을 포함한다. 배플(630)에서 사용되는 다공성 재료는 종종 중합체로부터 제조되나 또한 금속, 세라믹, 또는 복합 재료로부터 제조될 수 있다. 특히 선호되는 실시 형태에서, 다공성 재료는 나일론 메시 또는 고 유공 필름(highly perforated film)을 포함할 수 있다.
추가적으로, 배플(630)에서 사용되는 다공성 재료는 임의의 광 범위한 다공성을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 다공성 재료는 적어도 0 퍼센트, 적어도 15 퍼센트, 적어도 30 퍼센트, 적어도 50 퍼센트, 또는 적어도 70 퍼센트의 개방 영역을 가진다. 또한, 다공성 재료는 최대 99 퍼센트, 최대 90 퍼센트, 최대 85 퍼센트, 최대 80 퍼센트, 또는 최대 75 퍼센트의 개방 영역을 가질 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 팬 제어 공기가 다공성 배플을 통해 유동하도록 압박될 때, 공기 유동은 약화된다. 약화된 팬 제어 공기 유동으로부터 기인한 스프레이 패턴이 도 13에 페인트 스프레이 패턴으로 도시되며, 이는 배플이 없는 노즐 조립체(패턴(672)), 한 쌍의 고 스트레치 마이크로-복제 유공 필름(패턴(674)), 및 한 쌍의 125 마이크로 직물 나일론 메시(패턴(676))을 사용하여 얻어졌다. 도 13에 도시된 바와 같이, 다공성 배플의 사용은 스프레이 패턴 크기의 감소에 매우 효과적일 수 있다. 유익하게도, 스프레이 패턴에서의 이러한 수정이 스프레이 건 플랫폼 상의 팬 제어 조절기(예컨대, 도 1의 팬 제어 조절기(76b))의 독립적인 조정에 대한 필요 없이 달성될 수 있다. 이는, 더욱 일반적으로, 앞서 언급된 배플(130, 230)을 사용하는 것의 이점이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제공된 노즐 조립체는 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 줄이거나 다른 방향으로 보내기(redirect) 위해 복수의 배플을 가질 필요가 없다. 표시된 변형은 앞서 기술된 바와 같이 대향하는 에어 혼 및 각각의 팬 제어 구멍을 갖고 적합한 에어 캡(예컨대, 도 7의 에어 캡(204))에 회전가능하게 결합될 수 있는 노즐 플랫폼(740)을 포함한다. 장착될 때, 플랫폼(740)은 (도 5에 도시되고 앞서 설명된 방식으로) 각각의 팬 제어 구멍에 의해 한정된 압출된 용적 형상들 내로 돌출되는 단일 환형 배플(730)을 가진다. 선택적 탭(741)을 사용하여, 사용자는 에어 혼과 관련하여 전체 노즐 조립체의 유체 축에 대해 플랫폼(740)을 수동으로 회전시킬 수 있다. 유익하게도, 환형 배플(730)의 말단 에지 높이는 그 원주를 따라 가변하여, 사용자가 환형 배플이 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 정도를 조정할 수 있게 한다. 도시되지는 않았지만 선택적으로, 환형 배플(730)은 평탄한 또는 단차형(stepped) 프로파일을 가질 수 있다. 배플(730)의 동작 원리는 다른 점에서는 앞에서 기술된 배플의 동작 원리와 유사하다.
제공된 노즐 조립체 및 관련된 방법들은 다음에 열거된 실시 형태 A 내지 실시 형태 AR에 의해 추가로 예시될 수 있다:
A. 스프레이 장치용 노즐 조립체로서, 유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽; 유체 측벽 주위로 연장되며, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 제1 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽; 에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 제2 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 각각의 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 구멍 형상을 가짐 -; 및 각각의 에어 혼에 대해, 에어 캡 측벽에 결합되고 용적 형상 - 용적 형상은 팬 제어 축을 따라 외측으로 구멍 형상을 압출함으로써 한정됨 - 내로 돌출되는 배플을 포함하는 노즐 조립체.
B. 실시 형태 A에 있어서, 구멍 형상은 원형이고 용적 형상은 원통형인 노즐 조립체.
C. 실시 형태 A 또는 실시 형태 B에 있어서, 분무화 구멍은 유체 구멍과 동심을 이루는 환형 구멍인 노즐 조립체.
D. 실시 형태 A 내지 실시 형태 C 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 노즐 조립체를 스프레이 건 플랫폼에 분리가능하게 결합시키는 구성을 갖는 스프레이 건 인터페이스를 추가로 포함하며, 제1 및 제2 공기 통로가 스프레이 건 인터페이스에서 시작되는 노즐 조립체.
E. 실시 형태 D에 있어서, 제1 공기 통로와 제2 공기 통로 사이의 압력 차가 유지될 수 있도록 제1 공기 통로와 제2 공기 통로가 서로 격리되는 노즐 조립체.
F. 실시 형태 D에 있어서, 제1 공기 통로와 제2 공기 통로가 서로 연통하는 노즐 조립체.
G. 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 에어 혼의 외부 표면에 분리가능하게 결합되는 노즐 조립체.
H. 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 에어 캡 측벽에 분리가능하게 결합되는 노즐 조립체.
I. 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 에어 혼의 일체화된 구성요소인 노즐 조립체.
J. 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 에어 캡 측벽의 일체화된 구성요소인 노즐 조립체.
K. 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 에어 캡 측벽에 분리가능하게 결합된 노즐 플랫폼을 추가로 포함하며, 각각의 배플은 노즐 플랫폼에 결합되는 노즐 조립체.
L. 실시 형태 K에 있어서, 노즐 플랫폼은 한 쌍의 대향하는 노치들을 포함하고, 각각의 노치는 에어 캡 측벽에 대해 노즐 플랫폼을 고정하기 위해 각각의 에어 혼의 외부 표면에 맞물리는 노즐 조립체.
M. 실시 형태 K 또는 실시 형태 L에 있어서, 배플은 제1 쌍의 배플을 나타내며 노즐 플랫폼에 결합된 제2 쌍의 배플을 추가로 포함하고, 제1 및 제2 쌍의 배플은 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 변형하기 위해 교체가능한 노즐 조립체.
N. 실시 형태 M에 있어서, 노즐 플랫폼은 에어 캡 측벽에 회전가능하게 결합되고 제1 쌍의 배플 또는 제2 쌍의 배플은, 에어 캡 측벽에 관한 각각의 제1 위치와 제2 위치 사이에서 유체 축에 대해 노즐 플랫폼을 회전시킴으로써 선택가능한 노즐 조립체.
O. 실시 형태 A 내지 실시 형태 N 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 에어 캡 측벽을 따라 방사상으로 연장되며 유체 축과 동일 평면상에 있는 핀 부분을 포함하는 노즐 조립체.
P. 실시 형태 O에 있어서, 각각의 배플은 핀 부분에 연결되는 플레이트 부분을 추가로 포함하고, 플레이트 부분은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 향해있는 노즐 조립체.
Q. 실시 형태 A 내지 실시 형태 P 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 팬 제어 축에 평행한 방향을 따라 볼 때, 각각의 배플이 용적 형상의 단면의 1 퍼센트 내지 100 퍼센트를 차단하는 노즐 조립체.
R. 실시 형태 Q에 있어서, 각각의 팬 제어 축에 평행한 방향을 따라 볼 때, 각각의 배플이 용적 형상의 단면의 1 퍼센트 내지 40 퍼센트를 차단하는 노즐 조립체.
S. 실시 형태 R에 있어서, 각각의 팬 제어 축에 평행한 방향을 따라 볼 때, 각각의 배플은 용적 형상의 단면의 1 퍼센트 내지 20 퍼센트를 차단하는 노즐 조립체.
T. 실시 형태 A 내지 실시 형태 P 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 지름의 1 퍼센트 내지 100 퍼센트 범위의 양만큼 그 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
U. 실시 형태 T에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 지름의 1 퍼센트 내지 50 퍼센트 범위의 양만큼 그 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
V. 실시 형태 U에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 지름의 1 퍼센트 내지 30 퍼센트 범위의 양만큼 그 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
W. 실시 형태 A 내지 실시 형태 N 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 적어도 부분적으로 제한하는 다공성 재료를 포함하는 노즐 조립체.
X. 실시 형태 W에 있어서, 다공성 재료는 부직포 재료를 포함하는 노즐 조립체.
Y. 실시 형태 W에 있어서, 다공성 재료는 개방-셀 폼을 포함하는 노즐 조립체.
Z. 실시 형태 W 내지 실시 형태 Y 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 다공성 재료는 0 퍼센트 내지 99 퍼센트의 범위의 개방 영역을 갖는 노즐 조립체.
AA. 실시 형태 Z에 있어서, 다공성 재료는 50 퍼센트 내지 99 퍼센트의 범위의 개방 영역을 갖는 노즐 조립체.
AB. 실시 형태 AA에 있어서, 다공성 재료는 70 퍼센트 내지 99 퍼센트의 범위의 개방 영역을 갖는 노즐 조립체.
AC. 실시 형태 A 내지 실시 형태 AB 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 팬 제어 축은 각각의 배플을 교차하는 노즐 조립체.
AD. 실시 형태 A 내지 실시 형태 AC 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 각각의 팬 제어 구멍은 내부 팬 제어 구멍이고 각각의 에어 혼은 내부 팬 제어 구멍에 인접하며 외부 팬 제어 축을 따라 연장되는 외부 팬 제어 구멍을 추가로 포함하는 노즐 조립체.
AE. 실시 형태 AD에 있어서, 각각의 기준 평면은 제1 기준 평면이고 각각의 외부 팬 제어 구멍은 그 외부 팬 제어 축에 수직인 제2 기준 평면을 따라 한정된 제2 구멍 형상을 가지고, 각각의 에어 혼에 대해, 그 외부 팬 제어 축을 따라 외측으로 제2 구멍 형상을 압출함으로써 한정되는 용적 형상 내로 돌출되는 배플이 없는 노즐 조립체.
AF. 실시 형태 AE에 있어서, 제1 및 제2 기준 평면은 일반적으로 동일 평면상에 있는 노즐 조립체.
AG. 실시 형태 A 내지 실시 형태 AF 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 에어 캡 측벽은 제2 공기 통로와 연통하는 한 쌍의 보조 공기 구멍을 포함하고, 보조 공기 구멍 각각은 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 횡단하는 보조 축을 따라 공기 스트림을 유도하는 노즐 조립체.
AH. 실시 형태 AG에 있어서, 각각의 보조 축은 팬 제어 구멍 중 하나와 연관된 용적 형상을 교차하는 노즐 조립체.
AI. 스프레이 장치용 노즐 조립체로서, 유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽; 유체 측벽 주위로 연장되고, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 제1 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽; 에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 제2 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 각각의 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 구멍 형상을 가짐 -; 및 에어 캡 측벽에 회전가능하게 결합되고 한 쌍의 용적 형상 - 각각의 용적 형상은 각각의 구멍 형상을 그 각각의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정됨 - 내로 돌출되는 환형 배플을 포함하는 노즐 조립체.
AJ. 실시 형태 AL에 있어서, 환형 배플은, 환형 배플이 에어 혼에 관한 유체 축에 대해 회전됨에 따라 가변되는 정도로 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
AK. 유체 구멍 및 상기 유체 구멍을 지나 돌출되는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼을 갖는 스프레이 장치의 스프레이 패턴을 조정하는 방법으로서, 각각의 에어 혼은 팬 제어 구멍을 포함하고, 상기 방법은, 각각의 에어 혼에 인접하며 스프레이 장치로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 배플을 제공하는 단계 - 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 형상을 그것의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정된 용적 형상 내로 연장됨 -; 및 유체 구멍으로부터 유체 스트림을 배출하면서, 동시에, 팬 제어 구멍으로부터의 공기를 대향하는 방향들로부터의 유체 스트림을 향해 유동시키는 단계 - 상기 한 쌍의 배플은 공기가 유체 스트림에 충돌하기 전에 유동하는 공기를 변형하여 변형된 스프레이 패턴을 생성함 - 를 포함하는 스프레이 패턴 조정 방법.
AL. 실시 형태 AK에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동에 평행하게 연장되는 핀 부분을 포함하는 방법.
AM. 실시 형태 AL에 있어서, 각각의 배플은 핀 부분에 연결되는 플레이트 부분을 추가로 포함하고, 플레이트 부분은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 향해 있는 방법.
AN. 실시 형태 AK 내지 실시 형태 AM 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 변형된 스프레이 패턴은 변형되지 않은 스프레이 패턴에 비해 감소된 밀도 변화를 갖는 스프레이 패턴을 포함하는 방법.
AO. 실시 형태 AK 내지 실시 형태 AN 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 변형된 스프레이 패턴은 더 크거나 더 작은 크기를 갖는 스프레이 패턴을 포함하는 방법.
AP. 실시 형태 AK, 실시 형태 AN, 또는 실시 형태 AO에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 적어도 부분적으로 제한하는 다공성 재료를 포함하는 방법.
AQ. 실시 형태 AK 내지 실시 형태 AP 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 변형된 스프레이 패턴은 공기 입구 압력에서의 임의의 조정과는 독립적으로 얻어지는 방법.
AR. 실시 형태 AK 내지 실시 형태 AQ 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 유체 스트림은 팬 제어 구멍 각각과 연통하는 공기 통로를 통해 유동하는 공기에 의해 분무화되는 방법.
실시예
달리 언급되지 않는 한, 그 각각의 상표명 및 품번(part number)에 따라 기술된 하기의 구성요소들 및 재료들은 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수하였다.
하기 약어들을 사용하여 실시예를 기술한다:
cm: 센티미터
ipm: 분당 인치
㎪: 킬로파스칼
mil: 10- 3 인치
mL: 밀리리터
mm: 밀리미터
μm: 마이크로미터
m/min: 분당 미터
psi: 제곱 인치 당 파운드
Std. Dev.: 표준 편차
비교예
200 μm 필터, 리드 및 라이너 조립체(품번: 16300)를 갖는 "PPS" 600 mL 페인트 건 컵(품번: 16122)을 펜실베니아주 피츠버그 피피쥐 인더스트리 인크(PPG Industries, Inc.)의 "ENVIROBASE T407"라는 상품명으로 입수한 수성 블랙 페인트로 채웠다. "1.8 mm ATOMIZING HEAD(품번: 16611)"를 갖는 모델 "ACCUSPRAY HG18 SPRAY GUN(품번: 16570)"을 건 컵 조립체에 연결하였고, 이는 결국 분무화된 스프레이 페인팅 머신인 플로리다주 포트 라우더데일 소재의 스프레이메이션 인크(Spraymation, Inc.)의 모델 "310940"에 부착되었다. 이어서, 대략 12 × 20인치(30.5 × 50.8 cm)인 스프레이 패턴을, 하기의 조건하에서, 화이트 페이퍼보드 기판인 버지니아주 리치몬드 소재의 메드웨스트바코 코포레이션(MeadWestvaco Corporation)으로부터 입수한 타입 "WHITE TANGO C1S"에 도포하였다.
스프레이 건 입구 압력: 20 psi (137.9 ㎪)
성형 에어 밸브: 완전히 개방
유체 성형 밸브: 완전히 개방
스프레이 건-패널 거리: 8 인치 (20.32 cm)
스프레이 건 이동 속도: 800 ipm (20.32 m/min)
실시예 1
도 8에 도시된 바와 같이, 50 mil (1.27 mm) 방사상 정점(radial apex), 100 mil (2.54 mm) 폭 및 190 mil (4.83 mm) 높이를 갖는 직사각형 배플 플레이트를 갖는 본 발명의 예시적인 배플 플랫폼을 에어 혼에 스프레이 건 노즐의 스프레이 출구 오리피스와 같은 높이로 압입 끼워맞춤하였다. 이어서, 비교예에서 일반적으로 기술된 바와 같이 스프레이 패턴을 생성하였다.
실시예 2
이어서, 실시예 1에서 기술된 것과 같은 프로세스를 반복하였고, 예시적인 배플 플레이트를 210 mil(5.33 mm)의 배플 플레이트 높이를 갖는 것으로 대체하였다.
스프레이 패턴의 디지털 이미지를 펜택스 코포레이션(Pentax Corporation)의 모델 "OPTIO E90" 디지털 카메라를 사용하여 찍고, "jpeg" 파일로 저장하였다. 이미지 프로세싱 소프트웨어 "IMAGEJ"를 사용하여, 후속적으로 각각의 스프레이 패턴의 폭에 걸쳐 픽셀 그레이 값(pgv)을 측정하였다. 패턴 크기는 pgv ≤ 200에서의 스프레이 패턴의 폭에 대응한다. 중심 부분의 외부 경계는 스프레이 패턴의 에지로부터 다가갈 때 pgv가 일반적으로 로컬 최소값에 도달하는 곳에 대응한다. 중심 부분 내에서, 최소 및 최대 pgv를 기록하였고 pgv 범위의 표준 편차를 결정하였다. 그 결과는 도 14에 그래프로 표시되며, 데이터는 표 1에 열거된다.
[표 1]
Figure pct00002
전술된 모든 특허 및 특허 출원들은 본원에 명시적으로 참고로 포함된다. 본 명세서의 발명이 특정 실시 형태와 관련하여 기재되었더라도, 이들 실시 형태는 단지 본 발명의 원리 및 적용을 예시할 뿐임을 이해하여야 한다. 당업자는, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서, 본 발명의 방법 및 장치에 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 알게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 변형 및 수정을 포함하고자 한다.

Claims (16)

  1. 스프레이 장치용 노즐 조립체로서,
    유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽;
    유체 측벽 주위로 연장되며, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 제1 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽;
    에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 제2 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된(diametrically opposed) 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 각각의 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 구멍 형상을 가짐 -; 및
    각각의 에어 혼에 대해, 에어 캡 측벽에 결합되고 용적 형상 - 용적 형상은 팬 제어 축을 따라 외측으로 구멍 형상을 압출(extruding)함으로써 한정됨 - 내로 돌출되는 배플을 포함하는 노즐 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 에어 혼의 외부 표면에 분리가능하게(releasably) 결합되는 노즐 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 배플은 에어 캡 측벽에 분리가능하게 결합되는 노즐 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 에어 캡 측벽에 분리가능하게 결합된 노즐 플랫폼을 추가로 포함하며, 각각의 배플은 노즐 플랫폼에 결합되는 노즐 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 노즐 플랫폼은 한 쌍의 대향하는 노치들을 포함하고, 각각의 노치는 에어 캡 측벽에 대해 노즐 플랫폼을 고정하기 위해 각각의 에어 혼의 외부 표면에 맞물리는 노즐 조립체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 배플은 제1 쌍의 배플을 나타내며 노즐 플랫폼에 결합된 제2 쌍의 배플을 추가로 포함하고, 제1 및 제2 쌍의 배플은 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 변형하기 위해 교체가능한 노즐 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 노즐 플랫폼은 에어 캡 측벽에 회전가능하게 결합되고 제1 쌍의 배플 또는 제2 쌍의 배플은, 에어 캡 측벽에 관한 각각의 제1 위치와 제2 위치 사이에서 유체 축에 대해 노즐 플랫폼을 회전시킴으로써 선택가능한 노즐 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배플은 에어 캡 측벽을 따라 방사상으로 연장되며 유체 축과 동일 평면상에 있는 핀 부분을 포함하는 노즐 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 배플은 핀 부분에 연결되는 플레이트 부분을 추가로 포함하고, 플레이트 부분은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 향해있는 노즐 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 팬 제어 축에 평행한 방향을 따라 볼 때, 각각의 배플이 용적 형상의 단면의 1 퍼센트 내지 20 퍼센트를 차단하는 노즐 조립체.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 지름의 1 퍼센트 내지 30 퍼센트 범위의 양만큼 그 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍으로부터의 공기 유동을 적어도 부분적으로 제한하는 다공성 재료를 포함하는 노즐 조립체.
  13. 스프레이 장치용 노즐 조립체로서,
    유체 축을 따라 종방향으로 연장되고 유체 구멍에서 종단되는 유체 통로를 한정하는 유체 측벽;
    유체 측벽 주위로 연장되며, 유체 구멍에 인접한 분무화 구멍에서 종단되는 제1 공기 통로를 부분적으로 한정하는 에어 캡 측벽;
    에어 캡 측벽으로부터 유체 구멍을 지나 돌출되며, 제2 공기 통로와 연통하는 각각의 에어 혼 캐비티를 한정하는 한 쌍의 180도 대향된(diametrically opposed) 에어 혼 - 각각의 에어 혼은, 외부 표면, 및 유체 구멍으로부터 배출된 유체 스트림을 향해 공기를 유동시키도록 외부 표면을 통해 팬 제어 축을 따라 연장되는 팬 제어 구멍을 가지고, 각각의 팬 제어 구멍은 팬 제어 축에 수직인 기준 평면을 따라 한정된 구멍 형상을 가짐 -; 및
    에어 캡 측벽에 회전가능하게 결합되고 한 쌍의 용적 형상 - 각각의 용적 형상은 각각의 구멍 형상을 그 각각의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정됨 - 내로 돌출되는 환형 배플을 포함하는 노즐 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 환형 배플은, 환형 배플이 에어 혼에 관한 유체 축에 대해 회전됨에 따라 가변되는 정도로 각각의 용적 형상 내로 돌출되는 노즐 조립체.
  15. 유체 구멍 및 상기 유체 구멍을 지나 돌출되는 한 쌍의 180도 대향된 에어 혼을 갖는 스프레이 장치의 스프레이 패턴을 조정하는 방법으로서, 각각의 에어 혼은 팬 제어 구멍을 포함하고, 상기 방법은,
    각각의 에어 혼에 인접하며 스프레이 장치로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 배플을 제공하는 단계 - 각각의 배플은 그 각각의 팬 제어 구멍의 형상을 그것의 팬 제어 축을 따라 외측으로 압출함으로써 한정된 용적 형상 내로 연장됨 -; 및
    유체 구멍으로부터 유체 스트림을 배출하면서, 동시에, 팬 제어 구멍으로부터의 공기를 대향하는 방향들로부터의 유체 스트림을 향해 유동시키는 단계 - 상기 한 쌍의 배플은 공기가 유체 스트림에 충돌하기 전에 유동하는 공기를 변형하여 변형된 스프레이 패턴을 생성함 - 를 포함하는 스프레이 패턴 조정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 변형된 스프레이 패턴은 공기 입구 압력에서의 임의의 조정과는 독립적으로 얻어지는 방법.
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