이중 벤튜리 유동 경로를 갖는 벤튜리 장치{VENTURI DEVICES WITH DUAL VENTURI FLOW PATHS}

본 출원은 2014년 6월 9일에 출원된 미국 가출원 제 62/009,655 호의 이익을 주장하며, 이 가출원은 전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.

본 출원은 벤튜리(Venturi) 효과를 사용하여 진공을 생성하기 위한 벤튜리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 주어진 원동(motive) 유량에 대해 증가된 흡입 질량 유량을 발생시키는 이중 벤튜리 시스템에 관한 것이다.

엔진, 예컨대 차량 엔진은 진공을 생성하기 위한 흡인기 또는 방출기 및/또는 체크 밸브를 포함한다. 일반적으로, 흡인기는 엔진 공기의 일부를 벤튜리 틈을 통과하도록 유도하여 엔진 매니폴드 진공 보다 낮은 진공을 발생시키기 위해 사용된다. 흡인기는 체크 벨브를 포함할 수 있고 또는 시스템은 별개의 체크 밸브를 포함할 수 있다. 체크 밸브가 별개의 것이면, 그 체크 밸브는 일반적으로 하류에서 진공원과 진공을 사용하는 장치 사이에 포함된다.

흡인기 또는 체크 밸브의 대부분의 작동 조건 중에, 유동은 난류로 분류된다. 이는 공기의 벌크(bulk) 운동 외에도 중첩되는 와류(eddy)가 있음을 의미한다. 이 와류는 유체 역학 분야에서 잘 알려져 있다. 작동 조건에 따라, 이 와류의 수, 물리적 크기 및 위치는 연속적으로 변한다. 이 와류가 일시적으로 존재함에 따른 일 결과, 와류가 유체에서 압력파를 발생시키게 된다. 이 압력파는 진동수와 크기의 어떤 범위에 걸쳐 발생된다. 이 압력파가 연결 구멍을 통과해 이 진공을 사용하는 장치로 가면, 다른 고유 진동수가 여기(excitation)될 수 있다. 이 고유 진동수는 공기 또는 주변 구조물의 진동수이다. 이 고유 진동수가 가청 범위에 있고 충분한 크기를 가지면, 난류로 인해 발생된 소음이 후드 아래에서 그리고/또는 객실 안에서 들릴 수 있다. 이러한 소음은 바람직하지 않으며, 난류 공기 유동으로 인한 소음을 없애거나 줄이기 위해 새로운 흡인기 및/또는 체크 밸브가 필요하다.

2014년 6월 3일에 출원되어 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제 14/294,727 호(이의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)에 개시되어 있는 바와 같이, 벤튜리 장치에는 하나 이상의 흡입 포트가 장착될 수 있는데, 이 흡입 포트는 원동 포트와 배출 포트를 갖는 하측 하우징에 벤튜리 틈을 통해 작동적으로 연결된다. 그러나, 최대한의 흡입을 발생시키기 위해 개선이 요망된다. 또한, 제조 요건에 따라, 흡입 포트로부터 유동 경로 쪽으로 테이퍼져 있는 벤튜리 틈이 생기게 되는데, 이러한 벤튜리 틈은 대칭적인 벤튜리 틈을 갖는 흡인기 보다 더 많은 난류와 소음을 발생시키게 된다.

그래서, 원동 유동의 흡입 발생 능력을 더 효율적으로 이용하는 벤튜리 장치를 설계하고 또한 더 적은 난류와 소음을 발생시키는 벤튜리 틈을 설계할 필요가 있다.

일 양태에서, 벤튜리(Venturi) 장치가 개시되는 바, 이 벤튜리 장치는 통로를 형성하는 몸체를 가지며, 상기 통로는 벤튜리 틈을 형성하도록 서로 이격되어 있는 배출부 및 원동부(motive section)를 구비하며, 이들 원동부와 배출부는 상기 벤튜리 틈을 향해 수렴하며, 상기 상기 몸체는 대체로 서로 반대편에 있는 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트를 형성하고, 이들 흡입 포트 각각은 상기 벤튜리 틈과 유체 연통한다. 벤튜리 틈은 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트 사이의 대체로 중심 지점에서 보다 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트 모두의 근처에서 대체로 더 넓게 되어 있다.

일 실시 형태에서, 상기 몸체는, 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트를 일정 거리로 서로 이격시키는 챔버를 더 형성하고, 상기 원동부의 출구 단부는, 상기 챔버가 출구 단부의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버 안으로 연장되어 있고, 상기 배출부의 입구 단부는, 상기 챔버가 배출부의 입구 단부의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버 안으로 연장되어 있다.

일 실시 형태에서, 상기 몸체는 상기 제 1 및 2 흡입 포트의 하류에 있는 우회 포트를 더 형성하고, 상기 제1 흡입 포트, 제2 흡입 포트 또는 우회 포트 중의 적어도 하나는 체크 밸브의 출구를 형성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 흡입 포트는 체크 밸브의 출구를 형성하고, 제2 흡입 포트는 체크 밸브로부터 제2 흡입 포트까지 연장되어 있는 하나 이상의 분기 통로를 통해 동일한 체크 밸브와 유체 연통한다. 상기 하나 이상의 분기 통로는 상기 벤튜리 틈에 대체로 평행하다.

다른 실시 형태에서, 상기 제1 흡입 포트 근처에서의 유체 유동은 그 유체 유동의 일 부분이 보조 통로를 통해 제2 흡입 포트로 흐르도록 분기되고, 벤튜리 틈은 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트 사이의 대체로 중심 지점에서 보다 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트 모두의 근처에서 대체로 더 넓게 되어 있다. 이 실시 형태에서, 상기 몸체는, 제1 흡입 포트와 제2 흡입 포트를 일정 거리로 서로 이격시키는 챔버를 더 형성하고, 상기 원동부의 출구 단부는, 상기 챔버가 출구 단부의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버 안으로 연장되어 있다. 마찬가지로, 상기 배출부의 입구 단부는, 상기 챔버가 배출부의 입구 단부의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버 안으로 연장되어 있을 수 있다. 이 실시 형태에서, 제2 흡입 포트는 그에 연결되어 있는 마개를 포함한다.

다른 양태에서, 진공 저장부를 포함하는 진공 요구 장치에 진공을 제공하기 위해 진공을 발생시키기 위해 본 명세서에서 설명한 벤튜리 장치를 포함하는 시스템이 개시된다. 이 시스템은 벤튜리 장치, 벤튜리 장치의 원동부에 유체 연결되어 있는 원동 유동원, 및 상기 벤튜리 장치의 제1 흡입 포트 및 제2 흡입 포트 중 적어도 하나에 연결되는 제1 진공 요구 장치를 포함한다. 상기 시스템은 제2 진공 요구 장치를 또한 포함하는데, 이러한 경우, 상기 제1 진공 요구 장치는 제1 흡입 포트와 유체 연통할 수 있고, 상기 제2 진공 요구 장치는 제2 흡입 포트와 유체 연통할 수 있다.

상기 시스템의 벤튜리 장치는, 유밀한 시일로 상기 몸체에 연결되어 상기 제1 흡입 포트를 위한 제 1 흡입 통로를 형성하는 제 1 흡입 하우징을 가질 수 있고, 상기 제 1 흡입 통로는 제1 진공 요구 장치에 유체 연결될 수 있다. 상기 시스템의 벤튜리 장치는, 유밀한 시일로 상기 몸체에 연결되어 상기 제2 흡입 포트를 위한 제 2 흡입 통로를 형성하는 제 2 흡입 하우징을 또한 가질 수 있고, 상기 제 2 흡입 통로는 상기 제1 진공 요구 장치 또는 제2 진공 요구 장치에 유체 연결될 수 있다.

일 실시 형태에서, 벤튜리 장치는 상기 제2 흡입 포트를 덮는 마개를 더 포함하고, 제1 흡입 포트의 근처에서, 유체 유동은 보조 통로를 통해 분기되어 제2 흡입 포트로 가게 된다.

상기 시스템의 다른 실시 형태에서, 상기 제1 흡입 포트, 제2 흡입 포트, 또는 제 1 및 2 흡입 포트의 하류에 있는 우회 포트 중의 적어도 하나는 체크 밸브의 출구를 형성한다.

도 1은 이중 벤튜리 유동 경로를 갖는 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 일 실시 형태의 측면도이다.
도 2는 도 1의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 종방향 측단면도이다.
도 3은 도 1 및 2의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 벤튜리 틈의 상세도이다.
도 4는 이중 벤튜리 유동 경로를 갖는 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 제 2 실시 형태의 측면도이다.
도 5는 도 4의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 종방향 측단면도이다.
도 6은 선 6-6을 따라 취한, 도 4의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 저부 단면도이다.
도 7은 선 7-7을 따라 취한, 도 4의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 횡단면도이다.
도 8은 선 8-8을 따라 취한, 도 4의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 횡단면도이다.
도 9는 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 제 3 실시 형태의 종방향 측단면도이다.
도 10은 도 10의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 몸체의 측면 사시도이다.
도 11은 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 제 4 실시 형태의 종방향 측단면도이다.
도 12는 도 11의 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 몸체의 측면 사시도이다.

다음의 상세한 설명은 본 발명의 전반적인 원리를 예시하며, 본 발명의 실시예가 첨부 도면에 추가로 도시되어 있다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.

본원에서 사용되는 "유체"는 액체, 현탁 물질(suspension), 콜로이드, 가스, 플라즈마 또는 이들의 조합물을 의미한다.

도 1은 엔진, 특히 차량 엔진에 사용되는 흡인기-체크 밸브 어셈블리(전체적으로 참조 번호 "100"으로 나타나 있음)의 외부도이다. 엔진은 진공 요구 장치(102)를 포함하는 내연 엔진일 수 있다. 체크 밸브는 보통 차량 시스템에서, 스로틀(throttle) 하류의 흡기 매니폴드와 진공 요구 장치 사이의 공기 유동 라인에서 사용된다. 본 명세서에 나타나는 엔진의 특정 구성품을 나타내기 포함되는 몇몇 박스를 제외하고, 엔진과 그의 모든 구성품 및/또는 서브시스템은 도면에 나타나 있지 않으며, 엔진 구성품 및/또는 서브시스템은 차량 엔진에 통상적으로 있는 어떤 것이라도 포함할 수 있다. 예컨대, 원동(motive) 유동원이 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)의 원동부(116)에 유체 연결되며, 이 원동부는 대기압 또는 부스트 압력(boosted pressure)일 수 있다. 원동부(116)가 대기압에 연결되어 있기 때문에 도면의 실시 형태는 흡인기라고 하지만, 본 실시 형태는 그에 한정되지 않는다. 다른 실시 형태에서는, 원동부(116)는 터보과급기에 의해 발생되는 부스트 공기로 인한 압력과 같은 부스트 압력에 연결될 수 있고, 따라서 "흡인기"는 이제 바람직하게는 방출기라고 한다.

도 1 및 2를 참조하면, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)는 진공 요구 장치(102)에 연결되어 있고, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)는 통로(104)를 통과하는 공기 유동에 의해 상기 장치(102)를 위한 진공을 생성하며, 그 통로는 일반적으로 흡인기의 길이를 연장하고 벤튜리(Venturi) 효과를 발생시키도록 설계되어 있다. 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)는 통로(104)를 형성하는 몸체(106)를 포함하며, 이 몸체는 엔진 또는 이에 연결된 구성품에 연결될 수 있는 4개 이상의 포트(port)를 가지고 있다. 이 포트는 (1) 예컨대 스로틀의 상류에 위치되어 있는 예컨대 엔진 흡기 공기 정화기에서 오는 정화 공기원에 연결될 수 있는 원동 포트(108); (2 및 3) 한쌍의 흡입 포트(110a, 110b); (4) 엔진의 스로틀의 하류에 있는 엔진 흡기 매니폴드에 연결될 수 있는 흡인기 출구(112); 및 선택적으로 (5) 하나 이상의 우회 포트(114a, 114b)를 포함한다. 통로(104)를 통과하는 원동 유체 유동은 원동 포트(108)(고압)로부터 흡인기 출구(112)(저압) 쪽으로 가게 된다. 도시되어 있는 실시 형태에서, 흡입 포트(110a, 110b)는 각각 흡입 하우징(107a, 107b)을 통해 포트(154) 및 선택적인 보조 포트(115)와 유체 연통한다. 포트(154)는 흡인기-체크 밸브 어셈블리를 진공 요구 장치(102)에 연결하는 입구로서 기능한다. 일 실시 형태에서, 진공 요구 장치는 양 포트(154)에 연결되는 하나의 장치이거나, 또는 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 각기 하나의 포트(154)에 연결되는 2개의 개별적인 장치일 수 있다. 추가적인 진공 요구 장치가 보조 포트(115) 중의 하나 이상에 연결될 수 있다. 각각의 포트(108, 112, 115, 154)는, 각각의 포트를 엔진에 있는 호스 또는 다른 구성품에 연결하기 위한 커넥터 부분(117)을 포트의 외부 표면에서 포함할 수 있다.

흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)는, 상측 흡입 하우징(107a)에 연결되고 또한 하측 흡입 하우징(107b)에도 연결되어 있는 몸체(106)를 포함한다. 도시되어 있는 실시 형태에서, 상측 하우징 부분(107a)과 하측 하우징 부분(107b)은 몸체(106)에 대한 부착 위치를 제외하고는 동일하지만, 흡입 하우징(107a, 107b)은 동일할 필요는 없고 또한 모든 동일한 구성품을 포함할 필요도 없다(예컨대, 단지 하나의 우회 포트(114)를 갖는 실시 형태에서, 흡입 하우징(107a, 107b) 중 하나의 관련 부분 및 몸체(106)의 대응하는 연결 부분은 생략된다). 상측 부분, 하측 부분, 및 중간 부분이라는 지칭은 설명의 목적으로 페이지 상에 배향되어 있는 바와 같은 도면에 대한 것이며, 엔진 시스템에서 사용될 때에는 도시되어 있는 배향에 한정되지 않는다. 상하측 흡입 하우징은 예컨대 음파 용접, 가열, 또는 흡입 하우징과 몸체 사이에 기밀하거나 유밀한 시일을 형성하기 위한 다른 종래의 방법에 의해 몸체(106)에 결합된다.

여전히 도 1 및 2를 참조하면, 도시되어 있는 실시 형태에서, 체크 밸브(120a, 120b, 121a, 121b)는 흡입 하우징(107a, 107b)과 각각의 흡입 포트(110a, 110b) 및 우회 포트(114a, 114b) 사이에서 흡인기-체크 밸브 어세불리(100)에 일체화되어 있다. 대안적으로, 체크 밸브(120a, 120b, 121a, 121b) 중의 어느 하나 이상은 생략될 수 있고 또는 흡인기 시스템의 외부 구성품으로서 제공될 수 있다. 체크 밸브(120a, 120b)는 바람직하게는 유체가 흡입 포트(110a, 110b)로부터 이용 장치(102)로 흐르는 것을 방지하도록 배치된다. 일 실시 형태에서, 진공 요구 장치(102)는 차량 브레이크 부스트 장치, 연료 증기 제거 시스템, 자동 변속기 또는 공압 또는 유압 밸브이다.

체크 밸브(120a, 120b) 각각은 몸체(106)의 일 부분인 제 1 밸브 시트(seat)(124, 126)를 포함한다. 제 1 밸브 시트(124)는 제1 흡입 포트(110a)를 형성하고, 제 2 밸브 시트(126)는 제2 흡입 포트(110b)를 형성하며, 이들 두 흡입 포트는 공기 통로(104)와의 공기 유동 연통을 가능하게 해준다. 도 2에서, 제 1 밸브 시트(124)는, 반경 방향으로 이격되어 있는 복수의 핑거(142)를 포함하고 제 2 밸브 시트(126)는 반경 방향으로 이격되어 있는 복수의 핑거(144)를 포함하는데, 제 1 밸브 시트의 상기 핑거는 체크 밸브(120a)에 의해 형성되어 있는 공동부(123a) 안으로 연장되어 있어 시일링 부재(111a)를 위한 지지부/시트를 형성하고, 제 2 밸브 시트의 상기 핑거는 체크 밸브(120b)에 의해 형성되어 있는 공동부(123b) 안으로 연장되어 있어 시일링 부재(111b)를 위한 지지부/시트를 형성한다. 체크 밸브(120a, 120b)는 흡입 하우징(107a, 107b)의 일 부분인 제 2 밸브 시트(125, 127)를 또한 포함하는데, 예컨대 체크 밸브의 폐쇄 위치에서 시일링 부재(111a, 111b)가 상기 제 2 밸브 시트에 안착될 수 있다. 유사하게, 우회 포트(114a, 114b)를 위한 체크 밸브(121a, 121b)는 일반적으로 체크 밸브(120a, 120b)와 동일한 구성품을 포함하고, 따라서 시일링 부재(111c, 111d)를 제외하고는 도면에 참조 부호가 반복되어 있지 않다.

몸체(106)는 흡입 포트(110a, 110b)에 의해 이등분되는 중심 길이 방향 축선(B)을 따르는 통로(104)를 형성한다. 내부 통로(104)는 몸체(106)의 원동부(116)에 있는 제 1 테이퍼형 부분(128)(본 명세서에서는 원동 원추라고도 함)을 포함하는데, 이 테이퍼형 부분은 몸체(106)의 배출부(146)에 있는 제 2 테이퍼형 부분(129)(본 명세서에서는 배출 원추라고도 함)에 연결된다. 여기서, 제 1 테이퍼형 부분(128)과 제 2 테이퍼형 부분(129)은 단부들이 서로 대향하도록 정렬되어 있어, 원동 출구 단부(132)는 배출 입구 단부(134)와 대향하고 이들 단부 사이에 벤튜리(Venturi) 틈(152)이 형성되어 있는데(도 3에 더 상세히 나타나 있음), 이리하여 유체 연결이 형성되어, 일반적으로 서로 반대편에 있는 흡입 포트(110a, 110b) 각각이 상기 벤튜리 틈과 유체 연통하고 그래서 원동부(116) 및 배출부(146) 모두와도 유체 연통하게 된다. 본 명세서에서 사용되는 벤튜리 틈(152)은 원동 출구 단부(132)와 배출 입구 단부(134) 사이의 선형적인 거리를 의미한다. 원동 출구 단부(132)와 배출 입구 단부(134)의 내부 표면은 타원형인데(예컨대, 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 일 대안적인 실시 형태(200)에 대한 도 7에 나타나 있는 바와 같이), 하지만 대안적으로 다각형 또는 만곡형일 수도 있다.

상기 우회 포트(114a, 114b)는, 배출 출구 단부(136)의 하류에서 그에 인접하여 제 2 테이퍼형 부분(129)과 교차할 수 있다. 그 후, 즉 우회 포트(114)와의 이 교차부의 하류에서 몸체(106)는 흡인기 출구(112)에서 끝날 때까지 원통형으로 일정한 내경을 가지면서 계속되어 있다. 다른 실시 형태(나타나 있지 않음)에서, 우회 포트(114a, 114b) 및/또는 흡입 포트(110a, 110b)는 축선(B)에 대해 그리고/또는 서로에 대해 경사져 있을 수 있다. 도 1 및 2의 실시 형태에서, 흡입 포트(110a, 110b) 및 우회 포트(114a, 114b)는 서로 정렬되어 있고 몸체의 중심 길이 방향 축선(B)에 대해 동일한 배향을 가지고 있다. 다른 실시 형태(나타나 있지 않음)에서, 흡입 포트(110a, 110b) 및 우회 포트(114a, 114b)는 서로로부터 편위(offset)되어 있을 수 있고 또한 연결이 용이하도록 엔진 내의 연결 대상 구성품에 대해 위치될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 원동 출구 단부(132)와 배출 입구 단부(134) 사이의 벤튜리 틈(152)이 더 상세히 나타나 있다. 몸체(106)는, 제1 흡입 포트(110a)와 제2 흡입 포트(110b)를 거리(D)로 서로 이격시키는 챔버(156)를 더 형성한다. 원동부의 출구 단부(132)는, 상기 챔버(156)가 출구 단부(132)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버(156) 안으로 연장되어 있고, 배출부(146)의 입구 단부(134)는, 상기 챔버(156)가 입구 단부(134)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 챔버(156) 안으로 연장되어 있다. 흡입 포트(110a)는 원동 출구 단부(132)의 정상 부분(141) 및 배출 입구 단부(134)의 정상 부분(143) 가까이에 위치되어 있고, 이들 두 정상 부분은 벤튜리 틈(152)의 상측 부분(133)을 형성한다. 흡입 포트(110b)는 원동 출구 단부(132)의 하측 부분(145) 및 배출 입구 단부(134)의 하측 부분(147) 가까이에 위치되어 있고, 이들 두 하측 부분은 벤튜리 틈(152)의 하측 부분(135)을 형성한다. 벤튜리 틈(152)의 폭은, 흡입 포트(110) 가까이에 있는 벤튜리 틈(152)의 상하측 부분(133, 135)에서의 최대 폭(W ₁ )에서부터 벤튜리 틈의 중심 부분(137)에서의 최소 폭(W ₂ )까지 대칭적으로 감소되어 있다. 결과적으로, 벤튜리 틈(152)에 의해 형성되는 공간부는 통로(104)를 상측 절반부(157)와 하측 절반부(159)(도시되어 있는 실시 형태에서는, 축선(B)의 위쪽과 아래쪽에 있는)로 이등분하는 평면에 대해 대칭이며, 그리하여, 비대칭형 (예컨대, 원추형 또는 테이퍼형) 구성을 갖는 벤튜리 틈을 포함하는 흡인기 시스템과 비교할 때, 유동 조건이 개선되고 또한 유체가 벤튜리 틈(152)을 통과해 흐를 때의 난류 및 결과적인 소음이 감소하게 된다.

벤튜리 틈(152)의 양 측에서 한쌍의 흡입 포트(110a, 110b)를 포함하는 상기 개시된 시스템에서는, 단일의 흡입 포트(110)를 포함하는 시스템과 비교할 때, 주어진 원동 유동 및 배출 압력에 대해 흡입 유량이 또한 개선되는데, 왜냐하면, 상기 개시된 시스템은 통로(104)를 통과하는 원동 유동에 의해 생기는 벤튜리 효과를 이용할 수 있는 능력이 더 크기 때문이다. 계속 도 3을 참조하면, 화살표 "153" 및 "155"는 상측 흡입 포트(110a)와 하측 흡입 포트(110b)를 통과하는 유체 유동 경로를 나타낸다. 벤튜리 틈(152)을 가로질러 통로(104)의 상측 절반부(157)를 통과하는 원동 유동에 의해 발생되는 벤튜리력은, 주로 흡입 포트(110a)를 통과하는 유동 경로(153)를 따르는 흡입을 발생시킨다. 벤튜리 틈(152)을 가로질러 통로(104)의 하측 절반부(159)를 통과하는 원동 유동에 의해 발생되는 벤튜리력은, 주로 흡입 포트(110b)를 통과하는 유동 경로(155)을 따르는 흡입을 발생시킨다.

이와는 달리, 벤튜리 틈에서 단지 하나의 흡입 포트(예컨대, 단지 흡입 포트(110a) 또는 단지 흡입 포트(110b))를 포함하는 흡인기 시스템에서는, 흡입 포트가 위치되어 있는 통로(104)의 절반부(157, 159)에서 발생되는 벤튜리력만이 흡입의 생성에 효율적으로 이용될 수 있는데, 왜냐하면, 원동 유동이 벤튜리 틈(152)을 가로지를 때 그 원동 유동 자체에 의한 간섭 때문에 흡입 포트는 통로(104)의 반대편 절반부(157, 159)를 통과하는 원동 유동에 대한 충분한 접근을 갖지 못하기 때문이다. 예컨대, 흡입 포트(110b)가 아닌 흡입 포트(110a)를 갖는 흡인기 시스템에서, 유동 경로(153)에 기여하는 통로(154)의 상측 절반부(157)를 통과하는 원동 유동이 완전히 이용되지만, 하측 절반부(159)를 통과하는 원동 유동은 흡입 포트(110a)로부터 떨어져 있기 때문에 효율적으로 이용될 수 없다. 그래서, 상기 개시된 시스템(100)은 벤튜리 효과를 이용하는 원동 출구 단부(132)의 둘레 주위에 있는 더 많은 접근점을 제공함으로써 주어진 원동 유동에 대해 증가된 총 흡입 유량을 제공한다(흡입 포트(110a, 110b)의 유량을 함께 합해서). 일 대안적인 실시 형태에서, 효율을 더 증가시키기 위해, 추가적인 흡입 포트, 예컨대 통로(104)와 흡입 포트(110a, 110b) 모두에 직교하는 2개의 추가적인 흡입 포트가 추가될 수 있다.

흡인기 및 흡인기-체크 밸브 어셈블리는 종종 사출 성형으로 제조되므로, 현재 개시되어 있는 바와 같은 종래 기술의 흡인기 시스템에서 대칭형 벤튜리 틈을 형성하는 것은, 제조 공정의 한계 때문에 어렵고/어렵거나 경제적으로 실행 가능하지 않다. 벤튜리 틈을 형성하기 위해서는, 완성된 제품에 공간부를 유지하기 위해 코어 핀을 사용해야 하며, 나중에 이 코어 핀을 제거해야 한다. 최종 제품의 강도와 온전성을 보장하기 위해, 코어 핀은 완성된 제품에 존재하게 될 개구를 통해 삽입되고 제거되어야 한다. 코어 핀을 삽입하고 제거할 목적으로 추가 구멍을 형성하고 다음에 확실히 때우는 일은 없어야 하는데, 그렇게 하면, 제품에 결함이 생기고 또한 제품의 가용 수명이 제한될 것이기 때문이다. 또한, 코어 핀의 제거를 용이하게 하기 위해, 코어 핀은 약간 원추형으로 되어 제품의 내부를 향해 테이퍼져 있어야 한다.

따라서, 벤튜리 틈의 길이 방향 축선(B)의 일 측에서만 통로(104)와 연통하는 단지 하나의 흡입 포트를 포함하는 기존의 흡인기 시스템에서는, 코어 핀이 삽입될 수 있는 단지 하나의 자연적인 개구만 통로(104)에서 벤튜리 틈의 영역에 있다. 그래서, 공간부를 만드는데에 사용되는 코어 핀이 원추형으로 되어 있음으로 해서, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 상측 부분(133)에서부터 하측 부분(135)까지 전체 높이를 따라 테이퍼져 있는 비대칭형 벤튜리 틈이 형성된다. 이와는 대조적으로, 상기 개시된 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)는 벤튜리 틈(152)의 상측 부분(133) 및 하측 부분(135) 모두와 연통하는 2개의 흡입 포트(110a, 110b)를 포함하며, 그래서 통로(104)는 본래 2개의 개구, 즉 흡입 포트(110a)와 연통하는 상측 개구 및 흡입 포트(110b)와 연통하는 하측 개구를 포함한다. 이들 개구는, 한 쌍의 원추형 코어 핀들을 중심 부분(137)에서 만나도록 상기 부분(133, 135) 모두를 통해 삽입하여 개시된 벤튜리 틈(152)을 대칭적으로 형성하기 위해 상기 한쌍의 원추형 코어 핀을 삽입하는 것을 용이하게 해주며, 그리하여, 최종 제품의 구조적 온전성에 부정적인 영향을 줌이 없이, 사출 성형 공정을 통해 대칭형 벤튜리 틈(152)을 효율적으로 만드는 기구(mechanism)를 제공한다.

이제 도 4 ∼ 8을 참조하면, 흡인기-체크 밸브 어셈블리의 일 대안적인 실시형태(전체적으로 참조 번호 "200"으로 표시되어 있음)가 개시되어 있다. 도 4 및 5에 도시되어 있는 바와 같이, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(200)는 진공 요구 장치(102)에 연결되고, 통로(104)를 형성하는 몸체(206)를 포함하며, 이 몸체는 원동 포트(108), 한쌍의 흡입 포트(110a, 110b), 흡인기 출구(112), 및 선택적으로 하나 이상의 우회 포트(114)를 포함한 다양한 포트를 가지고 있다. 흡입 하우징(207)이 몸체(206)에 연결되어 있고, 시일링 부재(111a, 111b)를 각각 포함하는 적어도 하나의 체크 밸브(120a 또는 121a)를 함께 형성한다. 아래에서 설명하지 않는 흡인기-체크 밸브(200)의 구성품들은 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)에 대해 전술한 것들과 유사하다고 이해하면 된다. 몸체(206), 흡입 하우징(207), 및 마개(209)는 함께 결합되며, 이 결합은 음파 용접, 가열, 또는 그들 사이에 기밀한 시일을 형성하기 위한 다른 종래의 방법으로 이루어질 수 있다.

몸체(206)는 흡입 포트(110a, 110b)에 의해 이등분되어 있는 중심 길이 방향 축선(B)을 따르는 통로(104)를 형성한다. 내부 통로(104)는 몸체(206)의 원동부(116)에 있는 제 1 테이퍼형 부분(128)을 포함하며, 이 테이퍼형 부분은 몸체(206)의 배출부(146)에 있는 제 2 테이퍼형 부분(129)에 연결된다. 제 1 테이퍼형 부분(128)과 제 2 테이퍼형 부분(129)는 단부들이 서로 대향하도록 정렬되어 있어, 원동 출구 단부(132)는 배출 입구 단부(134)와 대향하고 이들 단부 사이에는 벤튜리 틈(152)이 형성되어 있으며, 이 벤튜리 틈은 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)에 대해 앞에서 설명한 것과 동일한 기본적인 대칭 형상과 기능을 갖는다. 제조 이점 및 두 흡입 포트(110a, 110b)에 걸친 벤튜리 효과의 효율적인 이용에 관한 도 3의 논의를 포함하여, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)에 대해 나타냈고 전술한 상세와 이점은, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(200)에도 마찬가지로 해당된다.

도 4에 나타나 있는 선을 따라 취한 흡인기-체크 밸브 어셈블리(200)의 단면부를 각각 도시하는 도 6 ∼ 8을 이제 참조하면, 몸체(206)는 하측 흡입 포트(110b)에 대한 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 통로(208)(도시되어 있는 실시 형태에서는 4개이고, 도 6 및 8에서 가장 잘 볼 수 있음)를 포함한다. 특히 제1 흡입 포트 근처에서의 유체 유동은, 이 유체 유동의 일 부분이 제1 흡입 포트(110a) 안으로 들어가지 않고, 하나 이상의 통로(208)를 통과하여 제2 흡입 포트(110b)로 가도록 분기된다.

도시되어 있는 바와 같이, 통로(208)는 몸체(206) 자체에 일체화되어 있는 원통형 관이지만, 통로(208)는 대안적으로 어떤 형상으로도 형성될 수 있고 또한, 예컨대, 연결 목적으로 제공되어 있는 포트를 통해 흡입 포트(110a, 110b)를 연결하는 호스의 형태로 된 외부 구성품으로서 제공될 수도 있다. 통로(208)는 일반적으로 벤튜리 틈에 평행할 수 있다. 통로(208)는 원동부(116) 또는 배출부(146)와 직접 유체 연통하지 않는다. 대신에, 통로(208)는 제2 흡입 포트(110b)와 유체 연통하고, 이 제2 흡입 포트는 벤튜리 틈(152)과 유체 연통한다. 통로(104)의 상측 절반부(157)를 통과하는 유체 유동의 결과로 흡입 포트(110a)에 의해 발생되는 흡입을 위한 통상적인 유동 경로(212)에 추가로, 통로(208)는 통로(104)의 하측 절반부(159)를 통과하는 유체 유동의 결과로 인한 흡입 발생을 위해 포트(154)(장치(102)와 연통함)로부터 흡입 하우징(207)을 통과하여 제2 흡입 포트(110b)로 가는 유동 경로(210)(또는 복수의 유동 경로(210))를 제공한다. 결과적으로, 벤튜리 틈(152)을 통과하는 주어진 원동 유동에 대해, 진공 요구 장치(102)는 양 흡입 포트(110a, 110b)에 의해 발생되는 흡입을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 이러한 설계에 의해, 흡입 포트(110a) 가까이에 있는 단일 체크 밸브(120a)가 두 흡입 포트(110a, 110b)를 통과하는 유동을 제어할 수 있어, 흡입 포트(110b)를 위한 전용의 체크 밸브가 필요 없게 되어 공간과 제조비를 절감할 수 있다.

또한, 원하는 경우, 통로(208)를 밀폐시켜(선택적으로 또는 영구적으로) 유동 경로(210)를 차단할 수 있고, 마개(209)는, 흡입 포트(110b)에서 발생된 흡입을 다른 장치(102)에 보내는 추가적인 구성품(예컨대, 추가적인 체크 밸브를 포함하여)으로 대체될 수 있어, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)의 것과 유사한 구성이 얻어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 통로(208)와 마개(206) 모두는 사용자가 발생된 흡입을 다양한 장치(102)에 선택적으로 이용할 수 있도록 선택적으로 개폐될 수있다.

이제 도 9 및 10을 참조하면, 벤튜리 장치(전체적으로 참조 번호 "300"으로 나타나 있음)의 일 대안적인 실시형태가 개시되어 있다. 이 벤튜리 장치(300)는 진공 요구 장치(102)에 연결되고, 통로(304)를 형성하는 몸체(306)를 포함하며, 이 몸체는 원동 포트(308), 한쌍의 흡입 포트(310a, 310b), 흡인기 출구(312), 예컨대 음파 용접, 가열, 또는 유밀/기밀한 시일을 사이에 형성하기 위한 다른 종래의 방법에 의해 유밀/기밀한 시일로 몸체(306)에 연결되는 이중 흡입 하우징(307a, 307b), 및 선택적으로 이중 우회 포트(314a, 314b)를 포함한 다양한 포트를 가지고 있다. 일 실시 형태에서, 흡입 하우징(307a, 307b)과 몸체(406)는 함께 적어도 하나의 체크 밸브(320a, 320b, 321a, 321b)를 형성하고, 도 9에 나타나 있는 바와 같은 모두 4개의 체크 밸브를 포함하여 체크 밸브의 어떤 조합이라도 가질 수 있다. 아래에서 설명하지 않는 벤튜리 장치(300)의 구성품들은 다른 실시 형태에 대해 전술한 것들과 유사하다고 이해하면 된다.

몸체(306)는 흡입 포트(310a, 310b)에 의해 이등분되어 있는 중심 길이 방향 축선을 따르는 통로(304)를 형성한다. 내부 통로(304)는 제 1 테이퍼형 부분(328)과 제 2 테이퍼형 부분(329)을 포함하고, 이들 테이퍼형 부분은 단부들이 서로 대향하도록 정렬되어 있어, 원동 출구 단부(332)는 배출 입구 단부(334)와 대향하고 이들 단부 사이에는 벤튜리 틈(352)이 형성되어 있으며, 이 벤튜리 틈은, 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)에 대해 앞에서 설명한 것과 동일한 기본적인 대칭 형상과 기능을 갖는데, 특히, 제조 이점 및 두 흡입 포트(310a, 310b)에 걸친 벤튜리 효과의 효율적인 이용을 포함하여, 도 3에 대해 나타냈고 전술된 구조와 이점을 갖는다

도 9 및 10의 몸체(306)는, 제1 흡입 포트(310a)와 제2 흡입 포트(310b)를 거리(D ₃₀₀ )로 서로 이격시키는 챔버(356)를 더 형성한다. 원동 출구 단부(332)는, 상기 챔버(356)가 원동 출구 단부(332)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 상기 챔버(356) 안으로 연장되어 있고, 배출 입구 단부(334)는, 상기 챔버(356)가 입구 단부(334)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 챔버(356) 안으로 연장되어 있다. 벤튜리 틈(352)의 폭은, 일반적으로 제1 흡입 포트(310a) 및 제2 흡입 포트(310b) 근처(가장 넓은 지점)에서 이들 흡입 포트 사이의 중심 지점을 향해 대칭적으로 점감되어 있다. 따라서, 벤튜리 틈(352)은, 제1 흡입 포트(310a)와 제2 흡입 포트(310b) 사이의 대체로 중심 지점에서 보다 제1 흡입 포트(310a)와 제2 흡입 포트(310b) 모두의 근처에서 더 넓게 되어 있다. 도 3에 나타나 있는 폭은 여기서도 적용될 수 있다.

몸체(306)에 의해 형성되는 챔(356)는, 몸체(306)의 통로(304)로부터 축방향으로 멀어지게(도면에서 위쪽으로) 또한 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 복수의 핑거(342)를 포함한다. 이들 복수의 핑거(342)는, 바로 인접한 이웃하는 핑거들이 서로 거리를 두고 이격되어 있는 배향으로 챔버(356)의 내벽으로부터의 돌출부로서 반경 방향으로 배치되어 있다. 복수의 핑거(342)는 체크 밸브(320a)의 일 부분인 시일링 부재(311a)를 위한 시트를 형성한다. 유사하게, 우회 포트(들)(314a)가 존재하는 경우, 체크 밸브(321a)는 몸체(306)에 의해 형성되는 챔버(366)를 가지며, 이 챔버는 몸체(306)의 통로(304)로부터 반경 방향으로 멀어지게(도면에서 위쪽으로) 또한 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 복수의 핑거(342')를 포함하며, 이들 핑거는 시일링 부재(311c)를 위한 시트를 함께 형성하게 된다. 복수의 핑거(342')는, 바로 인접한 이웃하는 핑거들이 서로 거리를 두고 이격되어 있는 배향으로 챔버(356)의 내벽으로부터의 돌출부로서 반경 방향으로 배치되어 있다. 복수의 핑거(342, 342') 각각은 그의 정점에서 보다 넓은 기부를 가지고 있다.

복수의 핑거(342)의 정점은 개방 위치를 위한 시일링 부재(311a)용 시트를 함께 형성하고, 핑거(342')의 정점은 개방 위치를 위한 시일링 부재(311c)용 시트를 함께 형성한다. 도 9 및 10의 실시 형태에서, 체크 밸브(320b, 321b)가 존재하므로, 복수의 핑거(342) 각각은, 그의 기부에서 시작하여 이 기부로부터 축방향으로 멀어지게 돌출하여 정점에서 끝나는 거울상(mirror image) 핑거(344)를 포함한다. 이 거울상 핑거(344)는 핑거(342)와 일체적으로 되어 있다. 거울상 핑거(344)의 정점은 시일링 부재(311b)용 시트를 함께 형성한다. 유사하게, 핑거(342')가 존재하는 경우, 거울상 핑거(344')는 복수의 핑거(342')와 일체적으로 되어 있고, 그의 기부에서 시작하여 이 기부로부터 축방향으로 멀어지게(도면에서 아래쪽으로) 연장되어 있다. 복수의 거울상 핑거(344')의 정점은 시일링 부재(311d)용 시트를 형성한다.

이제 도 11 및 12를 참조하면, 벤튜리 장치(전체적으로 참조 번호 "400"으로 표시되어 있음)의 일 대안적인 실시 형태가 개시되어 있다. 벤튜리 장치(400)는 진공 요구 장치(402)에 연결되고, 통로(404)를 형성하는 몸체(406)를 포함하며, 이 몸체는 원동 포트(408), 한쌍의 흡입 포트(410a, 410b), 흡인기 출구(412), 예컨대 음파 용접, 가열, 또는 그들 사이에 유밀/기밀한 시일을 형성하기 위한 다른 종래의 방법에 의해 유밀/기밀한 시일로 몸체(406)에 연결되는 흡입 하우징(407), 및 선택적으로 이중 우회 포트(414a, 414b)를 포함한 다양한 포트를 가지고 있다. 흡입 하우징(407)과 몸체(406)는 함께 체크 밸브(420 및/또는 421)를 형성하고, 이 체크 밸브는 존재하는 경우 시일링 부재(411, 411')를 각각 포함하다. 추가적으로, 벤튜리 장치(400)는 챔버(456)의 일 단부를 형성하는 제 1 마개(409a)와 챔버(466)의 일 단부를 형성하는 제 2 마개(409b)를 포함한다. 제 1 마개(409a)와 제 2 마개(409b)는 예컨대 음파 용접, 가열 또는 유밀/기밀한 시일을 형성하기 위한 다른 종래의 방법으로 유밀/기밀한 시일로 상기 챔버의 일 단부에 연결된다. 아래에서 설명하지 않는 벤튜리 장치(400)의 구성품들은 다른 실시 형태에 대해 전술한 것들과 유사하다고 이해하면 된다.

몸체(406)는 흡입 포트(410a, 410b)에 의해 이등분되어 있는 중심 길이 방향 축선을 따르는 통로(404)를 형성한다. 내부 통로(404)는 제 1 테이퍼형 부분(428) 및 제 2 테이퍼형 부분(429)을 포함하며, 이들 테이퍼형 부분는 단부들이 서로 대향하도록 정렬되어 있어, 원동 출구 단부(432)는 배출 입구 단부(434)와 대향하고 이들 단부 사이에는 벤튜리 틈(452)이 형성되어 있다. 이 벤튜리 틈(452)은 흡인기-체크 밸브 어셈블리(100)에 대해 앞에서 설명한 것과 동일한 기본적인 대칭 형상과 기능, 특히 제조 이점 및 두 흡입 포트(410a, 410b)에 걸친 벤튜리 효과의 효율적인 이용을 포함하여, 도 3에 대해 나타냈고 전술한 구조와 이점을 갖는다.

도 11 및 12의 몸체(406)는, 제1 흡입 포트(410a)와 제2 흡입 포트(410b)를 거리(D ₄₀₀ )로 서로 이격시키는 챔버(456)를 더 형성한다. 원동 출구 단부(432)는, 상기 챔버(456)가 원동 출구 단부(432)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 챔버(456) 안으로 연장되어 있고, 배출 입구 단부(434)는, 상기 챔버(456)가 입구 단부(434)의 전체 외부 표면 주위에 유체 유동을 제공하는 위치에서 챔버(456) 안으로 연장되어 있다. 벤튜리 틈(452)의 폭은 일반적으로 제1 흡입 포트(410a)와 제2 흡입 포트(410b) 근처(가장 넓은 지점)에서 이들 흡입 포트 사이의 중심 지점을 향해 대칭적으로 점감되어 있다. 따라서, 벤튜리 틈(452)은 제1 흡입 포트(410a)와 제2 흡입 포트(410b) 사이의 대체로 중심 지점에서 보다 제1 흡입 포트(410a)와 제2 흡입 포트(410b) 모두의 근처에서 더 넓게 되어 있다. 도 3에 표시되어 있는 폭은 여기서도 적용가능하다.

상기 몸체(306)에 의해 형성되는 챔버(456)는 몸체(406)의 통로(404)로부터 축방향으로 멀어지게(도면에서 위쪽으로) 또한 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 복수의 핑거(442)를 포함한다. 이들 복수의 핑거(442)는, 바로 인접한 이웃하는 핑거들이 서로 거리를 두고 이격되어 있는 배향으로 챔버(456)의 내벽으로부터 돌출부로서 반경 방향으로 배치되어 있다. 복수의 핑거(442)는 체크 밸브(420)의 일 부분인 시일링 부재(411)를 위한 시트를 형성한다. 유사하게, 우회 포트(들)(414a, 414b)가 존재하는 경우, 체크 밸브(421)는 몸체(406)에 의해 형성되는 챔버(466)를 포함하는데, 이 챔버는 몸체(406)의 통로(404)로부터 반경 방향으로 멀어지게(도면에서 위쪽으로) 또한 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 복수의 핑거(442')를 포함하며, 이들 핑거는 시일링 부재(411')를 위한 시트를 함께 형성하게 된다. 복수의 핑거(442')는 바로 인접한 이웃하는 핑거들이 서로 거리를 두고 이격되어 있는 배향으로 챔버(466)의 내벽으로부터의 돌출부로서 반경 방향으로 배치되어 있다. 복수의 핑거(442, 442') 각각은 그의 정점에서 보다 넓은 기부를 가지고 있다. 복수의 핑거(442)의 정점은 개방 위치를 위한 시일링 부재(411)용 시트를 함께 형성하고, 핑거(442')의 정점은 개방 위치를 위한 시일링 부재(411')용 시트를 함께 형성한다.

본 발명을 그의 바람직한 실시 형태를 참조하여 상세히 설명했지만, 첨부된 청구 범위에 규정되어 있는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 수정 및 변화가 가능함이 명백할 것이다