KR101561599B1 - 워터제트직기용 분사노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터제트직기용 분사노즐에 관한 것으로서, 중공부(201)와 물분사구(203)를 형성하고, 상기 중공부(201)와 연통하는 분사수유입공(205)을 형성한 본체(200)와; 본체(200)의 중공부(201) 내부로 위사를 공급하는 위사공급노즐(300)을 포함하여 구성하는 워터제트직기용 분사노즐에 있어서,
본체(200)의 물분사구(203)가 형성된 주벽에는 본체(200) 외부에서 물분사구(203) 내부로 공기가 유입되는 공기유입공(206)을 형성하여 구성함으로써 분사수가 분사되는 물분사구 내부로 외부공기를 유입시켜 분사수의 분사시 공기저항을 최소화함으로써 분사수의 집속성을 향상시켜 위사의 운반이 원활하게 함과 동시에 분사수에 의한 경사의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

워터제트직기용 분사노즐{Injection nozzle of water jet loom}

본 발명은 워터제트직기용 분사노즐에 관한 것으로 더욱 상세하게는 분사수가 분사되는 물분사구 내부로 외부공기를 유입시켜 분사수의 분사시 공기저항을 최소화함으로써 분사수의 집속성을 향상시켜 위사의 운반이 원활하게 한 워터제트직기용 분사노즐에 관한 것이다.

워터제트직기(Water Jet Loom)는 직물을 제직하는 직기의 일종으로서 경사의 직각 방향으로 위사(씨실)를 공급할 때, 북(shuttle)을 이용하지 않고 노즐에서 고압으로 분출되는 분사수로 씨실을 운반하여 개구 사이를 통과시킴으로써 직물을 짜는 셔틀리스 직기의 일종이다.

워터제트직기에서의 제직은 종광에서 경사를 상하로 나누어서 위사가 통과할 수 있는 개구를 형성하는 개구운동(Shedding Motion)과, 상기 개구운동으로 형성된 개구로 위사를 송출하여 통과시키는 위입운동(Picking Motion), 상기 개구를 통과한 위사를 바디(Reed)로서 클로스펠(Clothfell)까지 밀어주어 경사와 위사가 하나의 조직을 이루도록 하는 바디침운동(Beating Motion)에 의하여 제직이 이루어진다.

상기 워터제트직기를 이용한 제직 과정에서 개구된 경사 사이로 공급되는 위사의 위입은 분사노즐에서 고압으로 분사되는 분사수에 의해 이루어진다.

상기와 같이 위입운동을 위하여 위사를 운반하는 분사수를 고압으로 분사하는 종래의 분사노즐(1)은 첨부도면 도 7과 같이 중심부에 형성된 중공부(2)의 후방에 암나사부(3)를 형성하고, 중공부의 전방으로 물분사구(4)를 형성하며, 외주면에는 분사수공급관(5)을 결합하는 수나사부(6)를 형성하고, 주벽에는 중공부와 연통하는 분사수유입공(7)을 형성한 본체(8)와; 전방에 형성된 위사배출구(9)가 상기 중공부 내에 위치하도록 외주면에 형성된 수나사부를 상기 암나사부에 나사 결합하여 후방에서 전방으로 위사(A)를 공급하는 위사공급노즐(10)로 구성된다.

따라서 워터제트직기용 분사노즐을 이용하여 위사를 운반하기 위해서는 워터제트직기에 구성된 물분사펌프에서 분사수공급관을 통해 분사노즐로 고압의 분사수를 공급하면, 고압으로 공급된 분사수가 본체의 주벽에 형성된 분사수유입공을 통해 중공부로 유입된 후, 본체의 전방에 형성된 물분사구를 통해 분사된다.

이때, 본체의 중공부 내부에 설치된 위사공급노즐의 후방에서 위사배출구 쪽으로 공급된 위사가 본체의 물분사구를 통해 고압으로 분사되는 분사수의 배출압력에 의해 분사수와 함께 물분사구를 통해 배출됨으로써 분사수와 함께 이동하여 워터제트직기의 개구운동에 의해 형성된 개구 사이로 위입됨으로써 위입운동이 이루어지게 된다.

이와 같이 워터제트직기는 직물의 제직시 개구된 경사 사이로 위사를 위입하기 위하여 위사를 공급할 때, 분사노즐에서 분사되는 고압의 분사수를 이용하여 위사를 운반함으로써 워터제트직기의 고속 작동이 가능케 되는데, 통상 분사노즐에서 분사되는 분사수의 분사횟수는 대략 분당 800∼1000회 정도 간헐적으로 분사됨으로써 일반적인 셔틀직기와 대비할 때 4~6배의 생산성 향상 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 작동 과정에서 셔틀직기와 대비할 때 현저히 낮은 소음이 발생하기 때문에 생산성 향상 및 소음감소에 따른 이유로 많이 사용되고 있는 실정이다.

등록실용신안 제20-0206937호 등록실용신안 제20-0205379호

상기와 같은 종래의 워터제트직기용 분사노즐은 고압의 분사수가 분사수유입공을 통해 본체의 중공부 내부로 유입된 후, 본체 전방에 형성된 물분사구를 통해 고압으로 분사되는 과정에서 분사수가 중공부 내부에서 존재하는 공기와 부딪치면서 공기 저항에 의해 분사수의 집속성이 저하됨으로써 분사수가 분사되는 과정에서 분사수의 퍼짐 현상이 발생하게 된다.

위와 같이 분사노즐에서 고압으로 분사되는 분사수의 퍼짐 현상이 발생하는 경우에, 분사수가 위사를 운반하기 위하여 개구된 경사 사이를 통과하는 동안에 퍼짐 현상이 발생한 분사수가 개구된 경사와 불필요한 마찰이 발생함으로써 고압으로 분사되는 분사수에 의해 경사가 손상되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 분사수의 퍼짐 현상에 의한 경사의 손상을 방지하기 위해서는 경사의 개구각을 더 크게 형성해야 함으로써 워터제트직기의 작동속도 저하되어 생산성 감소로 이어질 뿐만 아니라, 개구각을 크게 형성함에 따라서 경사의 장력이 증가함으로써 그에 따른 경사절단 우려가 증가하는 문제점도 있었다.

또한, 분사수의 분사 과정에서 공기저항에 따른 집속성 저하로 인하여 퍼짐 현상이 발생하게 되면, 분사수에 의해 위사가 운반되는 과정에서 위사의 선단부가 일직선으로 이동하지 못하고, 상하좌우로 요동하는 흔들림 현상이 발생하게 되고, 이러한 위사 이동 과정에서의 흔들림 현상은 제직된 직물의 좌우 변사부 쪽의 장력 편차를 유발하여 제직 불량을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서 분사수를 분사하는 과정에서 공기 저항을 억제하여 분사수의 퍼짐 현상이나, 분사수에 의해 운반되는 위사의 흔들림 현상을 방지할 수 있는 워터제트직기용 분사노즐의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 워터제트직기용 분사노즐은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 중심부에 형성된 중공부(201)의 후방에 암나사부(202)를 형성하고, 중공부(201)의 전방으로 물분사구(203)를 형성하며, 외주면에는 분사수공급관(400)을 너트 체결하여 결합하는 결합부(204)를 형성하되, 상기 결합부(204)의 주벽에는 상기 중공부(201)와 연통하는 분사수유입공(205)을 형성한 본체(200)와;

후단부에는 위사투입부(301)를 형성하고, 선단부에는 위사를 배출하는 위사배출구(302)를 형성하며, 외주면에는 수나사부(303)를 형성하여 상기 본체(200)의 암나사부(202)에 나사 결합하여 본체(200)의 중공부(201) 내부로 위사를 공급하는 위사공급노즐(300)을 포함하여 구성하는 워터제트직기용 분사노즐에 있어서,

상기 본체(200)의 물분사구(203)가 형성된 주벽에는 본체(200) 외부에서 물분사구(203) 내부로 공기가 유입되는 공기유입공(206)을 형성하여 구성함으로써 분사수가 분사되는 물분사구 내부로 외부공기를 유입시켜 분사수의 분사시 공기저항을 최소화함으로써 분사수의 집속성을 향상시켜 위사의 운반이 원활하게 함과 동시에 분사수에 의한 경사의 손상을 방지할 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐은 분사수를 분사하는 물분사구가 형성된 본체의 주벽에 외부공기가 유입되는 공기유입공을 형성함으로써 물분사구를 통해서 분사수가 분사되는 과정에서 공기저항을 최소로 줄여 분사수의 퍼짐 현상을 방지하여 분사수의 집속성을 유지할 수 있도록 함으로써 분사수에 의한 위사의 운반이 원활하게 이루어지는 효과가 있다.

또한, 분사수의 분사 과정에서 분사수의 퍼짐 현상을 방지함으로써 분사수에 의한 경사의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 개구각을 축소할 수 있게 되어 워터제트직기의 작동속도 향상에 따른 생산성 향상 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 조립 상태 사시도.
도 3은 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 실시 예에 따른 측면 단면도.
도 4는 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 실시 예에 따른 공기유입공의 배열을 나타낸 정면 단면도.
도 5는 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 또 다른 실시 예에 따른 공기유입공의 배열을 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 또 다른 실시 예에 따른 측면 단면도.
도 7은 종래의 워터제트직기용 분사노즐의 사용 상태를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명의 워터제트직기용 분사노즐의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 워터제트직기용 분사노즐(100)은 분사수공급관(400)을 통해 공급되는 분사수를 중공부(201) 전방의 물분사구(203)를 통해 분사하는 본체(200)와; 상기 본체(200)의 물분사구(203)를 통해 분사되는 분사수의 분사압력에 위사가 운반되도록 상기 본체(200)의 중공부(201) 내부에 결합하여 후방에서 전방으로 위사(A)를 공급하는 위사공급노즐(300)을 포함하여 구성한다.

상기 본체(200)는 중심부에 형성된 중공부(201)의 후방에는 상기 위사공급노즐(300)을 분해조립 가능케 나사 결합할 수 있도록 암나사부(202)를 형성하고, 중공부(201)의 전방에는 물분사구(203)를 형성한다.

이때, 물분사구(203)의 출구에는 분사수와 함께 위사를 분사하는 과정에서 마찰 등에 의한 위사의 손상을 방지하기 위하여 세라믹 등과 같은 소재로 된 가이드링(203a)을 더 구비할 수 있다.

또한, 본체(200)의 외주면에는 분사수를 공급하는 분사수공급관(400)을 끼운 후, 너트(204b)로 체결하여 고정할 수 있도록 수나사부(204a)를 구비한 결합부(204)를 형성하되, 상기 결합부(204)의 주벽에는 상기 중공부(201)와 연통하는 분사수유입공(205)을 형성함으로써 분사수공급관(400)을 통해 고압으로 공급되는 분사수가 분사수유입공(205)을 통해 중공부(201) 내부로 공급됨으로써 중공부(201) 전방으로 형성된 물분사구(203)를 통해 고압으로 분사된다.

상기 위사공급노즐(300)은 후단부에는 위사투입부(301)를 형성하고, 선단부에는 위사를 배출하는 위사배출구(302)를 형성한다.

상기 위사투입부(301)의 내경은 위사의 원활한 공급을 위하여 넓게 형성하고, 상기 위사배출구(302)의 내경은 분사수에 의한 위사의 운반에 따른 위사의 배출 과정에서 위사의 흔들림을 최소화하면서 위사가 일직선으로 배출되도록 위사의 배출을 방해하지 않는 범위 내에서 최소화하되, 위사투입부(301)에서 위사배출구(302)까지 이어지는 위사공급노즐(300)의 내주면 내경은 점차적으로 축소되게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 위사공급노즐(300)의 외주면에는 수나사부(303)를 형성함으로써 상기 본체(200)의 중공부(201) 후방에 형성된 암나사부(202)에 분해 조립 가능케 나사 결합하되, 위사공급노즐(300)의 후단부에는 본체(200)의 암나사부(202)에 분해 조립 가능케 나사 결합하는 과정에서 수동으로 분해 조립이 용이하도록 미끄러짐을 방지하는 그립부(304)를 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분사수공급관(400)이 결합되는 본체(200)의 결합부(204) 전방에 위치하는 주벽에는 본체(200) 외부에서 본체(200) 내부의 중공부(201)로 공기가 유입되는 공기유입공(206)을 형성한다.

상기 공기유입공(206)은 첨부도면 도 3과 같이 공기유입공(206)은 분사수의 분사 방향으로 경사지게 형성하여, 물분사구(203)의 내주면에 형성되는 공기유입공(206)의 출구(206a)가 상기 위사공급노즐(300)의 선단부에 형성된 위사배출구(302)보다 후방에 위치하게 함으로써 물분사구(203)를 통해 고압의 분사수가 분사되는 과정에서 순간적으로 낮아지는 중공부(201) 내부의 기압에 의해 본체(200) 외부의 공기가 공기유입공(206)을 통해 본체(200)의 중공부(201) 내부로 빨려들어간 후, 분사수와 함께 물분사구(203)로 분사될 때, 외부공기의 유입과 물분사구(203) 내부에서의 공기의 흐름이 원활하게 이루어진다.

또한, 공기유입공(206)의 수는 한정하지 않으나, 첨부도면 도 4 내지 도 5와 같이 다수 개를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 첨부도면 도 5와 같이 공기유입공(206)의 중심선이 상기 물분사구(203)의 중심과 일치하지 않도록, 공기유입공(206)을 바람개비 형으로 형성함으로써 공기유입공(206)을 통해 물분사구(203) 내부로 유입된 공기가 물분사구(203) 내부에서 와류를 일으키면서 분사수와 함께 분사됨으로써 분사수의 집속성을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 첨부도면 도 6과 같이 공기유입공(206)의 입구에는 암나사부(206b)를 형성하여 상기 분사수공급관(400)과 연동하여 고압의 압축공기를 공기유입공(206)으로 공급하는 압축공기공급관(500)을 나사 결합할 수 있다.

따라서 워터제트직기가 작동함에 따라서 워터제트직기에 구성된 물분사펌프에서 분사수공급관(400)을 통해 고압의 분사수를 공급할 때, 워터제트직기에 추가로 구성된 공기분사펌프를 이용하여 압축공기공급관(500)을 통해 고압의 압축공기를 공급할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술이 적용된 워터제트직기용 분사노즐의 작동 관계를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 워터제트직기용 분사노즐을 이용해 위사를 운반하기 위해서는 먼저, 위사공급노즐(300)의 위사투입부(301)를 통해 위사를 투입하여 위사의 선단부가 위사공급노즐(300) 선단부의 위사배출구(302) 밖으로 배출된 상태에서 워터제트직기에 구성된 물분사펌프에서 분사수공급관(400)을 통해 분사노즐로 고압의 분사수를 공급하면, 분사수공급관(400)을 통해 공급된 분사수는 본체(200)의 결합부(204) 주벽에 형성된 분사수유입공(205)을 통해 본체(200)의 중공부(201) 내부로 공급된 후, 본체(200) 전방의 물분사구(203)를 통해 고압으로 분사된다.

이때, 물분사구(203)에서 고압으로 배출되는 분사수의 분사압력에 의해 본체(200)의 중공부(201) 내에 위치한 위사의 선단부가 분사수와 함께 물분사구(203)로 배출되면서 분사수에 의한 운반이 이루어져 워터제트직기의 개구된 경사 사이로 위입된다.

한편, 상기와 같이 본체(200)의 중공부(201)로 공급된 고압의 분사수가 물분사구(203)를 통해 분사되는 과정에서 물분사구(203)가 형성된 주벽에 형성된 공기유입공(206)을 통해서 본체(200) 외부의 공기가 "베르누이의 정리"에 의해 물분사구(203) 내부로 유입된다.

즉, 유체(공기나 물처럼 흐를 수 있는 기체나 액체)는 빠르게 흐르면 압력이 감소하고, 느리게 흐르면 압력이 증가한다는 베르누이의 정리에 따라서 고압의 분사수가 빠르게 이동하는 물분사구(203) 내부의 기압은 본체(200) 외부의 기압보다 낮아짐으로써 그 기압 차이에 의해 본체(200) 외부의 공기가 공기유입공(206)을 통해 물분사구(203) 내부로 자연 유입된다.

공기유입공(206)을 통해 유입된 공기는 물분사구(203) 내부를 빠른 속도로 통과하는 분사수의 분사압력과, 그에 따른 물분사구(203) 내부의 기압 변화에 의해 분사수와 함께 물분사구(203)에서 빠른 속도로 분사됨으로써 물분사구(203) 내부를 빠른 속도로 통과하는 분사수의 공기 저항이 감소하게 된다.

따라서 물분사구(203) 내부를 통과하는 분사수의 공기 저항 감소에 의해 분사수의 퍼짐 현상이 방지되고, 분사수의 집속성이 유지됨으로써 분사수에 의한 위사의 운반이 용이하게 이루어지게 된다.

또한, 상기와 같이 외부공기의 유입을 통해서 분사수의 집속성이 유지됨으로써 고압의 분사수가 분사되는 과정에서 경사와의 마찰을 억제하여 경사의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 분사수의 분사 압력과 분사수에 의한 위사의 운반 속도가 위입 완료 지점인 타측 변사부까지 유지됨으로써 위사의 선단부가 상하좌우로 요동하는 흔들림 현상을 방지하여 장력 편차로 인한 제직 불량 현상을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 분사수의 집속성 유지를 통해 분사수가 퍼짐 현상이 억제됨으로써 분사수에 의해 운반되는 위사가 통과하는 경사의 개구각을 작게 형성할 수 있으므로 신속한 개구운동이 가능케 되고, 그로 인해 워터제트직기의 작동 속도를 향상시켜 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.

한편, 본체(200)의 공기유입공(206)에 압축공기공급관(500)을 결합하여 본체(200)에 고압의 분사수를 공급하는 물분사펌프와 연동하는 공기분사펌프를 이용하여 고압의 압축공기를 압축공기공급관(500)을 통해 물분사구(203) 내부로 공급함으로써 물분사구(203)로의 공기 유입이 보다 정확하게 정밀하게 이루어질 수 있게 되어 분사수에 의한 위사 운반의 정확성과 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

A: 위사 100: 분사노즐
200: 본체 201: 중공부
202: 암나사부 203: 물분사구
204: 결합부 205: 분사수유입공
206: 공기유입공 300: 위사공급노즐
301: 위사투입부 302: 위사배출구
303: 수나사부 400: 분사수공급관
500: 압축공기공급관

Claims (4)

1. 중심부에 형성된 중공부(201)의 후방에 암나사부(202)를 형성하고, 중공부(201)의 전방으로 물분사구(203)를 형성하며, 외주면에는 분사수공급관(400)을 너트 체결하여 결합하는 결합부(204)를 형성하되, 상기 결합부(204)의 주벽에는 상기 중공부(201)와 연통하는 분사수유입공(205)을 형성한 본체(200)와;
   후단부에는 위사투입부(301)를 형성하고, 선단부에는 위사를 배출하는 위사배출구(302)를 형성하며, 외주면에는 수나사부(303)를 형성하여 상기 본체(200)의 암나사부(202)에 나사 결합하여 본체(200)의 중공부(201) 내부로 위사를 공급하는 위사공급노즐(300)을 포함하며;
   상기 본체(200)의 물분사구(203)가 형성된 주벽에는 본체(200) 외부에서 물분사구(203) 내부로 공기가 유입되는 공기유입공(206)을 형성하여 워터제트직기용 분사노즐을 구성하고;
   상기 공기유입공(206)은 분사수의 분사 방향으로 경사지게 형성하여, 물분사구(203)의 내주면에 형성되는 공기유입공(206)의 출구(206a)가 상기 위사공급노즐(300)의 선단부에 형성된 위사배출구(302)보다 후방에 위치하며,
   상기 공기유입공(206)의 중심선이 상기 물분사구(203)의 중심과 일치하지 않도록, 공기유입공(206)을 바람개비 형으로 형성하고,
   상기 공기유입공(206)의 입구에는 암나사부(206b)를 형성하여 상기 분사수공급관(400)과 연동하여 고압의 압축공기를 공기유입공(206)으로 공급하는 압축공기공급관(500)을 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 워터제트직기용 분사노즐.
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