KR0158189B1 - 분무 방법 및 분무 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[기술분야]

본 발명은 아크열로 용융된 금속 용적(droplet)이나 도료로 대표되는 유동성 재료를 이것과는 별도로 공급되는 제트 에어로 미세화 한후 대상 표면에 내뿜기 위해 개량된 분무 방법 및 그것을 위해 사용되는 분무장치에 관한 것이다.

[배경기술]

유동성 재료를 분무화 하여 공급하는 형태의 하나로 압축 공기를 노즐에서 토출하여 이 분출 공기류로 유동성 재료를 미세화해서 기류중에 분산시켜 대상표면에 내뿜는 것이 있다.

또 이런 종류의 분무장치에 있어서 분출 공기류의 공급형태에는 유동성 재료의 차에 따라 여러 형태가 적용되고 있다.

예를 들면 일반적인 아크 용사(溶射)장치에서는 선 또는 띠모양의 금속제 용재를 아크열로 용융하여 이것을 분무(atomizing)용의 압축공기로 미세화하여 냉각하면서 모재에 뿜어 모재표면에 미립자상의 연속 피막을 형성한다.

이런 종류의 용사 장치에 있어서 압축공기의 공급형태의 종래기술로서는 아크지역의 외면측에 주 제트 에어 커텐을 형성하는 외포형과, 주 제트 에어를 아크지역의 중심 후방에서 아크 지역으로 향해 분출하는 관통형의 2방식이 있다.

외포형은 주 제트 에어커텐을 환상의 노즐에서 원추형으로 분출하여 이 원추형의 기류의 내측에 저압권을 형성하여 저압권내로 용재를 보내 아크 방전시켜 주 제트 에어 커텐의 유인 작용에 의해 용적을 기류에 접속시켜 분무를 행하는것이다.

이 방식의 용사장치는 예를 들면 일본 특공소 61-167472호에서 공지되어 있다.

또 전술한 금속 용적을 주 제트 에어 커텐을 확실히 보내기 위해 아크 지역의 중심 후방에 제2의 노즐을 설치하여 이 노즐에서 아크 지역의 중심으로 행해 보조 제트 에어를 분출하는 장치가 일본 특공소 56-10103호에 공지되어 있다.

외포형의 용사장치에서는 용재 및 아크 지역의 외면에 원추 형상의 주 제트 에어 커텐을 형성한다.

따라서 관통형에 비해 용사 장치가 대형화하기 쉽고 구조도 복잡하게 되기 쉽다.

특히 띠모양의 용재를 이용하는 경우는 환상의 노즐의 구경을 크게하지 않으면 아크 지역을 주 제트 에어 커텐으로 덮을 수 없고 용사장치의 소형화, 경량화를 실현할 수 없었다.

또 아크 지역의 중심후방에 보조 노즐을 갖춘 것의 경우는 용사 장치의 내부 구조가 더욱 복잡화하여 주, 보조 각각의 노즐용에 공급압이 다른 에어 호스를 접속할 필요가 있어 들면 무겁고 조작성을 저해하는 결점도 있었다.

관통형은 아크 지역의 중심 후방에 주 제트에어를 분출하는 주 노즐을 갖추고 있고 주 노즐에서 분출되는 직선상의 주 제트 에어를 금속 용적으로 직접 작용시켜 분무를 행한다.

이런류의 장치는 예를 들면 일본 특공소 61-181560호에 기재되어 있다.

또 일본 특공소 60-18463호에는 주 노즐과는 별도로 아크 지역의 외측에 한쌍의 보조 노즐을 설치하여 양 노즐에서 용재의 선단 교점으로 향해 보조 에어를 분출하여 이 보조에어와 금속용적에 직접작용하는 주 제트 에어와의 협동작용으로 분무를 행하는 것이 기재되어 있다.

관통형의 경우는 주 제트에어를 아크 지역으로 직접 내뿜는 분무를 행한다.

따라서 주 제트 에어로 용재의 아크부가 냉각되어 핀치(pinch)효과에 의한 이상 고온을 일으키기 쉽고 주 제트 에어중의 산소가 고온 고밀도의 오존으로 되어 용융 금속을 심하게 산화시키고 혹은 용재가 폭발적으로 용융해서 용적이 미세화하지 않은채로 내뿜어져 형성 피막에 불균일을 일으키는 등 결점이 있었다.

이런 문제를 경감하기 위해 전술한 것처럼 관통형에 있어서도 보조 노즐을 이용하는 것이 있고 용사장치의 구조가 복잡화하는 경향이 있었다.

전술한 것 같은 종래의 아크 용사장치에서는 외포형 및 관통형의 어느것이라도 구조 혹은 용사성능등에 일장 일단이 있어서 그 개선이 요망되어 왔다.

본 발명은 전술한 것을 감안해서 된 것으로 분무용의 압축공기의 공급 형태를 개량함으로서 용사장치의 구조의 간략화를 도모하고 소형화 및 경량화 실현 및 아크 용사를 로스없이 안정적으로 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 띠모양의 용재에 적합한 분무용 압축공기의 공급형태를 얻는 것이다.

전술한 것같은 아크 용사 장치 혹은 다른 방식의 용사장치에 있어서 제2의 문제점으로서 그 용사 패턴이 작고 특히 모재 표면에 내뿜어진 미소 용적의 분포가 불균일하게 되는 것을 들 수 있다.

결국 종래 장치에서는 제26도에 나타낸 것처럼 용사 패턴(P2)이 대략 원형으로 되어 작은 용사 면적 밖에 얻어지지 않는다는 불리가 있다.

노즐에서 분출되는 공기량을 늘리면 어느정도 용사 면적을 확대할 수 있다.

그러나 이 경우 아크 용사에서는 용재의 아크부가 대량의 제트 에어로 과냉각되어 핀치 현상을 일으키기 쉽고 아크 용사를 안정적으로 행하기 곤란하게 된다.

또 아크 용사 방식 혹은 가스 용사 방식의 어느 것으로 해도 모재 표면에서 강한 반전 공기류가 형성되기 때문에 모재에 부착하지 않고 튀어 돌아와 버리는 용적량이 증가하여 용적의 부착 로스량이 급증한다.

통상 용사장치와 모재와의 간격은 20㎝ 전후가 좋다고 하나 이 간격을 크게함으로서도 용사 면적을 어느 정도 확대할 수 있다.

그러나 이경우는 미세화된 용적의 모재 표면으로의 부착력이 감소하여 용사 피막의 내박리강도가 저하한다.

또 종래 장치에서는 제26도에 나타낸 것처럼 원형의 용사 패턴(P2)의 막두께 t가 중앙부에서는 필요이상으로 두껍고 둘레 가장자리축에서는 필요 두께가 얻어지지 않을 정도까지 얇아진다. 때문에 용사 피막의 면 방향의 막두께에 불균일을 일으키기 쉽고 균질의 피막을 형성할 수 없고, 그 보호 성능에 차이가 신뢰성이 부족한 등의 불리가 있다.

또 분사 용적이 중앙에 집중하기 때문에 중아부에 열이 축적되기 쉽고 주변부와의 열팽창 차에 의해 용사 피막이 박리되는 일도 있었다.

앞에서 서술한 용사 패턴 면적이 작은 것은 작업능률에도 크게 영향을 미친다.

물론 일정 면적에 소정 두께의 용사 피막을 형성하는데에 장시간을 필요로 하는 것은 당연하나 그것만으로 끝나는 것은 아니다.

통상 모재는 용융전에 브래스트(blast)처리 되어 표면이 활성화된다.

활성화된 표면은 산화하기 쉬운 상태로 되어 있고, 모재의 재질에 따르지만 브래스트 처리후 2-4시간 이내에 용사작업을 종료할 필요가 있다.

따라서 모재 면적이 용사장치의 용량을 넘어 일정값에 달하면 전술한 시간내에 막 성형을 행할 수 없고 예를 들면 용사작업을 중단해서 액제에 의한 활성화 처리를 행하는 등의 보조작업이 필요로 된다.

본 발명의 다른 목적은 분무용의 압축공기의 공급형태를 개량함으로서 용사 면적을 여러 배로 확대하고 특히 그의 막두께 분포를 균일화할 수 있도록한 고능률의 용사장치를 얻는 것이다.

금속 용사장치에 비해 가장 밀접한 분무장치의 대표예로서 공기 분무식의 도장용 스프레이건이 보통 넓게 사용되고 있다.

이것은 도료 노즐의 선단에 공기 캡(cap)을 장착하여 도료노즐 입구 위치에서 도료와 공기를 혼합하여 도료액의 분무화를 행하고 있고 필요에 따라 보조공기 노즐구를 설치해서 도료의 미립화를 촉진하거나 도포 패턴의 조정, 분사도료의 비산방지를 도모하고 있다.

도장용 스프레이건에는 전술한 것같은 공기 분무 방식과는 별도로 고압으로 가압한 도료액을 소구경의 노즐팁에서 고속도로 분출하여 주변공기와의 마찰 작용으로 분무를 행하는 에어레스식의 것도 널리 이용되고 있다.

어느 방식으로도 종래의 도장용 분무방식에서는 도료액을 분무화하기 위한 도료 노즐이 없어서는 불가능했다.

따라서 도료노즐의 막힘의 문제가 따르고 분사작업시마다 번거로운 분해청소를 행할 필요가 있었다.

또 분무 장치의 동작 불량이나 패턴 불량등 고장의 대부분은 도료 노즐에 기인해서 발생하고 있어서 그 관리가 번거로웠다.

종래의 도장용 분무장치의 제2의 문제점으로서 분사시에 대량의 무효미스트를 동반하는 것이다.

이것은 도료 노즐구 위치에서 서로 교차하는 복수의 제트에어의 충돌 작용으로 도료의 미세화를 행하기 때문에 충돌후의 공기류의 직진성이 약해지고 그 지향성이 저해되어 버리기 때문이다.

무효 미스트가 많으면 도료액이 허비되고 특히 도료액이나 용제에 의해 작업 환경이 오염되어 버린다.

무효 미스트 대책으로서 에어레스 방식의 스프레이건에 있어서 도료노즐의 주위에 환상의 공기 노즐을 설치하여 이 노즐에서 분출한 에어 커텐으로 도료의 분무영역을 감싸는 것이 일본 특공소 59-206066호, 혹은 일본 실공소 57-55560호에 나와 있다.

그러나 여기서는 도료액의 분사와 동시에 에어커텐의 일부가 젖은 상태의 분사 부착면을 뒤에 쫓아와서 주사하기 때문에 분사 부착명이 흐트러져서 도막 품질을 떨어트려 버리는 결점이 있다.

또 분무 기구와는 별도로 에어 커텐용의 공기 노즐을 별도로 필요로 하는 불리함도 있다.

또 종래 장치에서는 도료 노즐등의 분무기구를 정밀하게 형성하거나 혹은 공기 노즐과의 상호의 위치관계를 정밀화해야 하기 때문에 분무 장치의 제조 단가가 높아지는 불리함이 있었다.

특히 에어레스 방식의 스프레이건은 도료액을 100-200㎏/㎠의 고압으로 가압하기 때문에 스프레이건은 물론 도료의 공급시스템이 고가였다.

본 발명의 다른 목적은 분무 방치에 있어서 불가피한 노즐의 막히는 문제를 해소하고 취급을 용이하게 해서 관리 작업을 간소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무효 미스트의 발생을 방지해서 도료액의 낭비를 해소함과 동시에 작업환경이 무효미스트로 오염되는 것을 일소하는 것이다.

결국 본 발명의 최종 목적은 간소화된 새로운 분무기구로, 금속용적이나 도료로 대표되는 유동성 재료를 확실하고 안정적으로 분무할 수 있도록 하여 분무장치의 신뢰성의 향상과 동시에 그 제조단가를 낮추는 것이다.

[발명의 전개]

본 발명의 분무장치는 기본적으로 외포형의 아크 용사 장치와 동등한 공급형태로 분출공기류를 공급하나 면상 제트에어로 되는 에어 커텐에 의해 형성되는 에어챔버를 V자상으로 하는 점에 특징이 있다.

구체적으로는 유동성 재료로 되는 분무재를 비 분무상으로 공급하는 분무재 공급수단의 중심축을 사이에 끼우고 전술한 중심축으로 행해 한쌍의 면상의 제트 에어를 분출하고, 전술한 제트 에어에 의해 선단에서 수속(收束)하는 에어 챔버를 형성하고, 이 에어 챔버내에 분무재를 비 분무상으로 공급해서 분무재를 제트 에어내로 보내는 분무를 행하는 것을 특징으로 하는 분무방법이다.

유동성 재료로 되는 분무 재료란 구체적으로는 아크열로 용융한 금속 용적, 도료, 브래스트재, 접착제, 분체등이 있고 본 발명자는 이하 서술한 제1발명, 제2발명, 제3발명의 순으로 그 개발을 진행했다.

본 발명의 제1발명은 용사 중심축을 사이에 끼우고 설치된 한쌍의 노즐구에서 용사 중심축으로 향해 면상의 제트 에어를 분출하여 전술한 제트 에어에 의해 선단에서 수속하는 에어 챔버를 형성하고, 에어 챔버내에서 한쌍의 용재간에 아크 방전을 연속적으로 일으켜 아크 방전으로 생긴 용재의 용적을 제트 에어내로 보내는 분무를 행하도록 한다.

제1의 발명의 장치는 케이스 끝의 용사중심축을 끼운 위치에 분무용의 면상 제트 에어를 형성하는 한쌍의 노즐구를 배치하고 양노즐구 분출 중심선이 용사 중심축으로 향해 수속하도록 양노즐구를 지향시켜 제트 에어로 구획되는 에어 챔버에 한쌍의 용재의 아크 교점을 위치시켰다.

이와같이 한쌍의 노즐구에서 제트에어를 분출하여 이것에 의해 에어 커텐을 형성하여 아크 용사를 안정적으로 행하는데 필요한 최소영역만을 에어 커텐으로 둘러싸도록 하면 노즐의 구조를 단순화해서 분무장치의 소형화를 용이하게 행할 수 있다.

또 아크 교점은 에어 챔버내의 제트 에어의 수속부 방향으로 흐르는 기류속도의 낮은 약풍권에서 아크 방전을 연속적으로 행하여 아크 방전에 의해 생긴 용재의 용적을 약풍권의 약풍에 의해 제트 에어 내로 보내는 분무를 행하면 핀치 현상을 일으키지 않고 안정한 아크용사를 행할 수 있다.

또 띠모양의 용재를 이용해서 용사를 행하는 경우에도 그 외면에 따른 제트 에어 커텐을 형성할 수 있어서 소형의 노즐로 아크 용사를 행할 수 있어서 용사장치를 소형화할 수 있다.

용사 챔버에 대해 개량된 제2발명에서는 에어 챔버를 V자상으로 하는 것 외에 ＋자항으로 걸린 평 벨트가 교차하는 것처럼 한쌍의 제트 에어를 역방향 경사해서 교차시킨 것으로 했다.

즉 용재의 용적 발생 위치(아크 교점)를 사이에 끼우고 각각의 평면상의 제트 에어를 형성하는 한쌍의 노즐구를 배치하고, 양 제트 에어의 두께 중심선이 용재의 용적 발생 위치(아크 교점)에서 전방위치의 용사 중심축으로 향해 경사지고 또 양 제트 에어의 폭방향 중심선이 용사 중심축에 대해 서로 역방향으로 경사져서, 양 제트 에어가 그 일부를 수속하면서 교차하도록 양 노즐 입구를 지향시켰다.

이와 같이 양 제트에어의 두께 중심선을 용사 중심축으로 향해 경사시키고 또 각 제트에어의 폭방향 중심선을 역방향으로 경사시키면 용적은 제트에어의 수속부에서 전방의 집합기류와 양 제트에어의 수속하지 않고 교차하는 교차기류로 되는 기류중에서 미세화되어 분산하다.

그 결과 모재 표면에 있어서는 제26도에 나타낸 것 같은 긴원 내지 타원상의 용사 패턴이 얻어지고 그 패턴의 면적을 종래 용사 패턴의 2.5 내지 3배 크기로 확대할 수 있다.

본 발명의 원리를 도료등의 유동성 재료의 분무장치에 적용한 제3발명에서는 분무장치가 분무재를 비분무상으로 공급하는 분무재 공급수단과 제트 에어를 분출해서 분무재를 분무화하는 공기 노즐을 포함해서 구성되어 있다.

공기 노즐은 면상의 제트에어를 분출하는 한쌍의 노즐구를 가지고 제트 에어가 분무중심축을 향해 수속하여 수속후에 수속기류를 형성하도록 노줄구의 분출방향을 지향시킨다.

그래서 제트 에어로 둘러쌓인 에어 챔버내에 분무재 공급수단의 공급부를 배치한다.

또 용사장치의 제2발명과 같이 한쌍의 제트 에어의 두께 중심선을 분무중심축상으로 향해 수속시켜 폭방향중심선을 분무중심축에 대해 서로 역방향으로 경사시키는 것이 좋다.

이 분무 장치에서는 분무재를 유동작용으로 혹은 가압한 분무재를 관로에서 방출함으로서 노즐을 이용하지 않고 비 분무상으로 공급한다.

공급된 분무재는 제트 에어의 수속부로 향하는 약풍에 의해 에어 챔버를 종단 모양으로 이동하여 기류중으로 들어간다.

기류중에 들어갈때의 분무재의 이동 속도와 제트 에어의 유속에는 큰 차이가 있다.

따라서 분무재는 마치 제트 에어로 잘려나가듯 세분화되고 수속부를 통과하는 사이에 방향이 다른 제트 에어로 두드러져 미분화되어 기류중에 분산한다.

제트 에어는 수속부에서 합류해서 분무 중심축에 따라 한개의 수속류를 형성한다.

이 수속류는 강한 지향성을 갖는 정연한 흐름으로 되어 오히려 주변 공기를 기류 중에 빨아들이면서 속도를 줄어서 대상면에 충돌한다.

이와같이 분무재를 비 분무상으로 공급함으로서 분무노즐을 생략할 수 있어서 분무노즐 때문에 생기는 문제를 일소할 수 있다.

또 수속부에서 미립화된 분무재는 지향성이 강한 수속류로 대상면으로 운반된다.

따라서 무효 미스트의 발생을 방지해서 분무재등에의한 환경오염을 해소할 수 있다.

분무기구로서 미세하고 고도의 가공 정도를 요하는 분무노즐등을 생략할 수 있어서 대단히 단순한 구조의 분무재 공급수단과 공기 노즐만으로 분무재를 분무화하여 대상면에 공급할 수 있다.

따라서 분무장치를 염가로 제조할 수 있다.

특히 분무재 공급수단은 비 분무상태에서 비교적 대구경의 공급구에서 분무재를 공급할 수 있어서 막힘이나 마모 등의 염려가 전혀 없다.

또 제트 에어의 유동작용에 의해 분무재의 미립화를 행한다.

결국 불안정 요인이 없는 상태에서 분무재의 분무화 공급을 행할 수 있어서 확실하고 안정적으로 분무화를 행할 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도 내지 제23도는 본 발명의 제1발명을 나타낸 것이다.

제1도 내지 제5도는 제1발명에 따른 아크 용사 장치의 실시예를 나타내고,

제1도는 노즐부의 횡단 평면도.

제2도는 노즐부의 종단면도.

제3도는 아크 용사 장치의 횡단 측면도.

제4도는 아크 용사 장치의 횡단 평면도.

제5도는 노즐의 정면도이다.

제6도 및 제7도는 제1발명에 따른 아크 용사장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로,

제6도는 아크 용사장치의 횡단 평면도.

제7도는 제6도에 있어서 A-A선 단면도.

제8도 내지 제23도는 각각 제1발명의 장치의 노즐의 변형예를 나타낸 것으로,

제8도는 노즐의 정면도.

제9도는 제8도에 있어서 B-B선 단면도.

제10도는 제8도의 노즐에서 분출하는 제트 에어의 형태를 개념적으로 나타낸 사시도.

제11도 및 제12도는 각각 노즐 입구의 변형예를 나타낸 정면도.

제13도는 제12도에 있어서 C-C선 단면도이다.

제14도는 노즐 입구의 다른 변형을 나타낸 정면도.

제15도는 제14도에 있어서 D-D선 단면도.

제16도 및 제17도는 각각 노즐 입구의 또 다른 변형을 나타낸 정면도.

제18도는 노즐 입구의 또 다른 변형을 나타낸 횡단면도.

제19도 및 제20도는 각각 보조 노즐구가 부가된 노즐의 횡단면도.

제21도는 보조 노즐구의 개구 위치를 변경한 노즐의 정면도.

제22도는 보형(automorphic)노즐이 부가된 노즐의 정면도.

제23도는 제22도에 있어서 E-E선 단면도.

제24도 내지 제37도는 본 발명의 제2발명을 나타낸 것이다.

제24도 내지 제31도는 제2발명에 따른 아크 용사장치의 실시예를 나타낸 것으로,

제24도는 제트 에어의 분출 형태를 원리적으로 나타낸 측면도.

제25도는 그 평면도.

제26도는 용사 패턴을 나타낸 정면도.

제27도는 용사 장치의 종단 측면도.

제28도는 제27도에 있어서 F-F선 단면도.

제29도는 용사장치의 정면도.

제30도 및 제31도는 각각 제29도에 있어서 G-G선 및 H-H선에 따른 단면도이다.

제32도 내지 제37도는 각각 제2발명의 장치의 노즐의 변형예를 나타낸다.

제32도는 노즐구의 변형예를 나타낸 정면도.

제33도는 노즐구의 다른 변형예를 나타낸 정면도.

제34도 및 제35도는 노즐의 또다른 변형예를 나타내고,

제34도는 정면도.

제35도는 측면도이다.

제36도 및 제37도는 노즐의 또다른 변형예를 나타낸 것으로,

제36도는 정면도.

제37도는 측면도.

제38도 내지 제48도는 본 발명의 제3발명을 나타낸 것이다.

제38도 내지 제41도는 제3발명에 다른 분사 장치의 실시예를 나타낸 것으로,

제38도는 분사장치의 원리 설명도.

제39도는 공기노즐의 정면도.

제40도는 제39도에 있어서 J-J선 단면도.

제41도는 공급관을 변경한 분무장치의 측면도.

제42도 내지 제45도는 제3발명에 따른 분무 장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로,

제42도는 분무장치의 원리 설명도.

제43도는 공기 노즐의 정면도.

제44도 및 제45도는 각각 제43도의 K-K 선 및 L-L선 단면도이다.

제46도 내지 제48도는 제3발명을 도장용의 스프레이건에 적용한 다른 실시예를 나타낸 것으로,

제46도는 스프레이건의 종단 측면도.

제47도는 공기 노즐의 정면도.

제48도는 제47도에 있어서 M-M선 단면도.

[발명을 실시하기 위해 가장 좋은 형태]

제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1발명의 실시예의 아크 용사장치를 나타낸다. 제3도에 있어서 아크 용사장치는 선상의 용재(W)를 이용해서 아크 용사를 행하는데 있어서 각진 상자 모양의 케이스(1)내를 용재(W)가 상하 평행하게 통과하도록 용재 경로를 설정하고 케이스(1)의 내부 중앙에 용재 피이드 기구(2)를 설치하여 케이스(1)의 전단 외면에 분무용의 평면상의 제트 에어(21)를 분출하는 노즐(3)을 배치하고 있다.

케이스(1)의 전후에 절연 블록(4)(5)을 고정하고 각 블럭(4)(5)을 전후로 관통하는 상태에서 용재(W)의 통과경로를 규정하는 상하 한쌍의 가이드 관(6)(7)을 평행으로 설치하고 있다.

후측의 가이드관(7)은 절연 블록(5)에 직접 고정한다.

또 앞측의 가이드관(6)은 절연 블록(4)에 장착된 상하 1조의 전극봉(8)에 나사식으로 고정한다.

제4도에 나타낸 것처럼 전극봉(8)의 일단은 케이스(1)의 외면으로 돌출해 있고 이 돌출단에 전기 공급선(9)을 접속해서 일방의 전극봉(8)에 플러스 전류를 타방의 전극봉에 마이너스 전류를 가하고 전술한 가이드관(6) 및 후술하는 아크 가이드관(10)을 통해 아크 전류가 용재(W)로 가해지도록 하고 있다.

용재(W)를 노즐(3)의 전방 외면의 아크 교점(0)으로 향해 접근 이동시키기 위해 앞측의 가이드관(6)의 각각에 「＜ 모양」으로 만곡하는 아크 가이드관(10)을 접속 고정하고 있다.

이 아크 가이드관(10)에 의해 상하의 용재(W)는 용사 중심축(P)으로 향해 수속하도록 변향 안내되고 변향시에 아크 가이드관(10)의 내벽에 밀접해서 아크 전류의 가해짐을 확실하게 한다.

용재 피이드 기구(2)는 상하의 용재(W)를 동시에 케이스 전방으로 향해 송출하도록 구성되고 제4도에 나타낸 대구경의 구동 롤러(12)와 용재(W)를 구동롤러(12)에 밀어 붙이는 상하 1조의 푸시 롤러(13)와, 구동롤러(12)를 회전구동하는 모터(14)등으로 된다.

구동 롤러(12)는 절연체로 형성되어 있고 용재(W)에 외접하는 곳에 한해 금속제의 V형 단면의 링(12a)을 끼우고 있다.

링(12a)의 둘레면에는 마찰을 더하기 위한 로렛(knurling tool)이 붙어있다.

푸시롤러(13)는 절연체로 만든 상하로 분할된 1조의 요동 아암(15)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고 요동 아암(15)의 각각을 판 스프링(16)으로 구동 롤러(12)로 향해 누르고 있음으로서 푸시 롤러(13)가 용재(W)를 링(12a)의 둘레면에 눌러 접하도록 하고 있다.

모터(14)는 케이스(1)의 하면에 고정한 그립(17)내에 들어있고 그립(17)의 후면에 설치한 스위치(25)를 온조작하면 기동할 수 있다.

제4도 및 제5도에 있어서 노즐(3)은 전후에 얇은 각진 상자 모양으로 형성되어 그 상반부의 좌우 중앙에 아크 가이드관(10)을 피하는 오목부(18)를 설치하여 이 오목부(18)의 대향한 가장 자리의 각각에 용사 중심축(P)을 사이에 끼고 대칭으로 되도록 한쌍의 노즐구(19)(19)를 오픈하고 있다.

노즐(3)의 하단에는 에어 호스를 접속하는 커플링(20)이 돌출 설치된다.

이 커플링(20)에서 노즐(3)내의 에어 챔버(3a)로 압축 공기를 보낸다.

제5도에 나타낸 것처럼 각 노즐구(19)는 용사 중심축을 끼고 대칭으로 배치되고 일군의 작은 구멍(19a)과 이 작은 구멍(19a)보다 조금 큰 직경으로 형성되는 상하의 끝 구멍(19b)을 상하 방향으로 직선을 이루도록 배치해서 구성한다. 또 각 구멍(19a)(19b)은 그 두께 방향의 분출 중심선(Q1)이 용사 중심축(P)으로 향해 수속하도록 경사져 있다(제1도 참조).

좌우의 노즐구(19)에서 분출된 제트 에어에 의해 분출 선단측에서 합류하는 V자상의 평면상 제트 에어(21)가 형성되어 그 내부 영역에 쐐기 모양의 에어 챔버(22)가 형성된다.

또 에어 챔버(22)의 내측에는 제트 에어(21)의 수속부로 향하는 제트 에어보다 기류속도가 낮은 기류 영역이 발생하여 약풍권(30)이 형성된다.

상하단의 끝구멍(19b)에서 분출되는 기류는 작은 구멍(19a)의 기류 직경보다 크고 보다 강한 지향력을 발휘한다.

때문에 에어 챔버(22)의 상하 가장자리 부근에서는 중앙 부근에 비해 제트 에어(21)의 단면폭이 넓어지고 에어 챔버(22)의 상하 가장자리를 안으로 향해 덮도록 작용한다.

결국 각 제트 에어(21)의 양단에 반원형의 기류벽이 형성되어 제트 에어(21)의 단면형이 I자형으로 되는 것이다.

약풍권(30)내에서 아크 방전이 행해지도록 노즐(3)과 용재(W)의 아크 교점(0)과의 위치관계를 정한다.

구체적으로는 제1도 및 제2도에 나타낸 것처럼 약풍권(30)의 후단(30b)과 선단(30a)과의 사이의 용사중심축(P)사에 아크 교점(0)이 위치하고 특히 용재(W)의 아크 영역이 제트 에어(21)에 직접 접하지 않는 위치에 아크 교점(0)을 위치 시킨다.

이상과 같은 공기 공급 형태에 의해 아크 용사를 행하면 용재(W)의 아크부를 제트 에어(21)에 직접 노출되는 일없이 특히 아크 영역의 모든 외면을 평면상 제트에어(21)가 형성하는 에어 커텐으로 덮은 상태에서 아크 방전시킬 수 있다.

결국 한쌍의 노즐구(19)에서의 분출 기류 만으로 외포형의 환상의 노즐과 같이 아크 지역의 외면을 에어 커텐으로 완전히 덮을 수 있다.

따라서 큰 형상의 노즐이 불가결했던 종래 장치에 비해 노줄(3)의 구조 및 형상을 간단화 할 수 있고 그의 소형화와 경량화를 용이하게 실현할 수 있다.

또 에어 챔버(22)는 상하 오프닝면을 통해 대기와 연이어 통하고 있으므로 제트 에어(21)의 공기 흡입작용에 의해 외기의 에어 챔버(22)로의 유입이 촉진되어 제2도에 나타낸 것같은 보조 기류(24)가 생긴다.

이 보조기류(24)는 약간 지름이 큰 끝구멍(19)이 형성하는 반원형으로 뻗어나온 기류벽과 함께 금속 용적의 일부가 에어 챔버(22)의 외방으로 비산하는 것을 방지하는데 유효하다.

결국 금속 용적은 아크 충격에 의해 전방향으로 비산하도록 하고 특히 아크 챔버(22)의 상하 및 후방으로의 비산이 로스로 이어 지나 이러한 상하 및 후방으로 향하는 용적의 비산을 보조기류(24)와 끝구멍(19b)으로 형성된 반원형 기류벽이 억제하여 제트 에어(21)의 기류권으로 금속 용적을 보낸다.

또 아크 방전에 의해 생긴 용재(W)의 용적은 주로 약풍권(30)의 약풍에 의해 또 보조적으로는 보조기류(24)와의 협동작용에 의해 제트 에어(21)의 기류권으로 보내져 분무된다.

이때 약풍권(30) 및 보조 기류(24)는 저속의 약풍이기 때문에 아크 방전시에 핀치현상까지 생기지는 않는다.

이것은 본 발명자가 전술한 아크 용사장치를 시험제작하여 제트 에어(21)가 형성하는 에어커텐과 아크 교점(0)의 상대적인 위치관계를 이하와 같이 여러 가지로 변경해서 아크 용사를 행한 결과 확인되었다.

A군은 약풍권(30)의 후단(30b)과 노즐(3)의 전단과의 사이에서 아크 교점(0)을 전후로 이동시켜 아크 용사를 행했다.

B군은 약풍권(30)의 선단(30a)과 그의 후단(30b)과의 사이에서 아크 교점(0)을 전후로 이동시켜 아크 용사를 행했다.

C군은 약풍권(30)의 선단(30a)보다 전방의 에어 커텐의 기류권 가운데에서 아크 교점(0)을 전후로 이동시켜 아크 용사를 행했다.

그 결과 A군에서는 비산 용적의 일부가 제트 에어(21)로 들어가지 않고 비산 낙하하고 특히 아크 교점(0)이 노즐(3)에 가까운 만큼 용적의 비산로스가 많이 발생했다.

C군에서는 종래의 관통형에 특유의 핀치 현상에 따른 용재(W)의 폭발적인 용융을 일으켜 형성 피막에 불균일을 일으켰다.

B군에서는 A군에서 보인 용적의 비산로스나 C군에서 보인 용재(W)의 폭발적인 용융 등도 없이 안정한 아크 방전을 행할 수 있고 특히 형성 피막의 마무리 상태에 불균일 없이 입자직경이 충분히 작을 것을 보고 적당한 분무가 행해지고 있는 것을 확인했다.

이상의 시험 결과에서 본 발명에 있어서는 아크 교점(0)을 약풍권(30)에 위치시키는 것으로 했다.

또 이들의 시험중에 제트 에어의 수속각도를 작게 하면 용적의 제트 에어중으로 보내는 것이 양호한 것을 확실히 알았다.

제6도 및 제7도는 제1발명을 띠모양의 용재(W)를 이용한 아크 용사장치에 적용한 실시예를 나타낸다.

제6도에 있어서 본 실시예의 아크 용사장치는 앞의 실시예에서 설명한 아크 용사장치와 거의 같은 구조로 되나, 한쌍의 용재(W)가 케이스(1)내를 가로가 긴 형태로 좌우 평행상으로 통과하는 점, 이에 수반하여 각 용재(W)를 전용의 용재 피이드 기구(2)(2)에서 개별로 피이드 구동하는 점이 다르다.

또 전술한 실시예에서는 노즐구(19)의 두께 방향의 분출 중심선(Q1)과, 용재(W)의 수속 중심선이 교차하는 평면상에 위치하는 것으로 했으나 본 실시예에서는 분출 중심선(Q1)과 용재(W)의 수속중심선이 거의 병행하도록 했다.

노즐구(19)의 오픈구조는 전술한 실시예와 동일하게 설정했으나 그 상하 길이는 용재(W)의 폭보다 충분히 크게 설정한다.

또 전술한 실시예와 동등의 부재에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

제8도이하 제20도는 노즐(3)의 변형예를 나타내고 있고 평면상 제트에어(21)의 단면형을 보다 명확한자상으로 하는 것, 이것과는 역으로 제트 에어(21)의 단면형을 직선상(긴 사각형 모양)으로 하는 것, 노즐구(19)와는 별도로 보조 노즐(31)을 설치한 것 및 제트 에어(21)를 보강하는 보형 노즐(32)을 설치한 것을 나타내고 있다.

제8도 이하의 도면에 대해서는 앞의 실시예와 동일의 부재에 같은 번호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

제8도에 있어서 각 노즐구(19)는 상하 방향의 직선을 형성하는 일군의 작은 구멍(19a)과, 이 직선열의 상하양단에 연속해서 세로 방향 안쪽으로 뻗는 1군의 작은 구멍(19c)으로 정면에서 보아자 모양으로 구성한다.

양폭 작은 구멍(19a)(19c)의 분출중심선(Q1)의 경사각은 동일하게 설정한다.

이와같이한 노즐구(19)에 따르면 제9도 및 제10도에 나타낸 것처럼 에어 챔버(22)의 상하 오프닝 가장자리가 상하단의 작은 구멍(19c)에서 분출되는 기류(21a)에 의해 덮혀지고 각 제트 에어(21)의 단면형을 명확한자형으로 할 수 있고 금속용적의 상하방향으로 향하는 비산을 완전히 방지할 수 있다.

제11도는 노즐구(19)를자상의 슬릿으로 해서 형성함으로서 제트에어(21)의 단면형을자상으로 하는 것이다.

제12도 및 제13도는 상하 방향의 직선열을 구성하는 일군의 작은 구멍(19a)만으로 노즐구(19)를 형성한 것이고, 그의 상하단 끝 구멍(19d)의 구멍형상을 밖으로 넓어지는 테이퍼(taper)상으로 형성해서자상 단면의 제트에어(21)를 형성할 수 있도록 했다.

제14도에 나타낸 노즐(3)에서는 제8도에서 설명한 노즐구(19)의 경우와는 역으로 상하단의 작은 구멍(19e)군이 횡방향 외측으로 열을 구성하도록 배치하고 또 제15도에 나타낸 것처럼 작은 구멍(19e)의 분출 중심선(q)을 작은 구멍(19a)의 분출중심선(Q1)보다 안쪽으로 기울도록 경사시켜자형 단면의 제트 에어(21)를 형성할 수 있도록 했다.

전술한 제1도 내지 제15도의 용사 장치의 노즐(3)은 이것이 형성하는 제트 에어(21)의 직선부의 양단에 반원형의 기류벽을 적극적으로 형성하여 금속 용적의 상하 방향으로 향하는 비산을 방지하는 것이나 이렇게한 반원형 기류벽을 적극적으로 형성하는 노즐구로 하지 않아도 좋다.

즉 제16도의 노즐(3)의 노즐구(19)는 같은 직경의 작은 구멍을 직선상으로 늘어 놓은 것이고 제17도의 노즐(3)의 노즐구(19)는 직선상으로 연속한 슬릿이고 제18도의 노즐(3)에서는 노즐 본체에 세라믹제의 노즐 부재(26)를 장착하여 이 노즐 부재(26)에 제16도 또는 제17도의 노즐구(19)를 설치하고 있다.

이렇게한 제16도 내지 제18도의 노즐구(19)가 형성하는 평면상 제트 에어(21)는 그 양단부에서 야간의 부풀음이 있으나 반원형의 기류벽을 적극적으로 형성하는 것은 아니므로 노즐구(19)의 길이를 이것이 형성하는 제트 에어 커텐(21)의 양단이 아크 방전시의 금속 용적의 상하 방향의 비산을 억제할 수 있는 정도의 길이로 할 필요가 있다.

제19도에 나타낸 노즐(3)은 오목부(18)의 대향벽의 용사 중심축(P)와 같은 높이 위치에 보조 노즐구(31)를 1개씩 설치한 것이고, 보조 노즐구(31)의 기류 분출 방향은 대향하는 오목부 측벽(18a)으로 지향해 있다.

여기서는 보조 노즐구(31)에서 분출한 기류가 오목부 측벽(18a)에 충돌해서 아크 챔버(22)측으로 이행하여 이대 후방으로 향하는 용적의 비산을 방지한다.

전술한 보조 노즐구(31)는 제20도에 나타낸 것처럼 바깥쪽으로 넓어지는 모양의 구멍으로 형성할 수도 있다.

상세히는 분출기류가 아크 교점(0)에서 노즐(3)측으로 수속하도록 구멍 형상을 정하고, 이 후부 보조기류(33)에 의해 용적의 후방 비산을 방지한다.

또 제17도 및 제20도의 보조 노즐구(31)을 설치하는데 있어서 노즐구(19)의 구조는 앞에서 설명한 어느 것이라도 좋다.

제21도에 나타낸 것처럼 노즐구(19)가자형으로 형성되는 것은 노즐구(19)에 인접해서 보조 노즐구(31)을 형성할 수 있다.

제22도에 나타낸 노즐(3)에서는 노즐구(19)의 외측방에 이것과 평행으로 보형 노즐구(32)를 설치한 것이다.

보형 노즐구(32)는 사아로 직선열을 구성하는 일군의 작은 구멍(32a)으로 구성되고 그 분출 중심선(S)은 제23도에 나타낸 것처럼 노즐구(19)의 분출 중심선(Q1)과 같거나 이것보다 조금 외향으로 넓어지도록 경사시킨다.

이 노즐(3)에서는 제트 에어(21)가 외측방으로 팽창하는 것을 규제해서 용사 패턴을 편평화할 수 있다.

또 보형 노즐구(32)도자형이나 C자형등으로 변형할 수 있다.

전술한 것처럼 노즐구(19)의 형상은 직선열을 구성하는 작은 구멍군 슬릿이나자형의 작은 구멍군 슬릿이 보통이나 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 이것으로 제한되지 않고 노즐구(19)의 정면에서 본 형상으로 I자상이나 C자형 혹은 초승달형등으로 만곡한 것 혹은 ＜형으로 굴곡한 형상등으로 변형할 수도 있다.

전술한 설명에서는 한쌍의 노즐구(19)가 용사 중심축(P)을 통하는 수직선에 대해 대칭으로 되도록 배치했으나 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 한 꼭 그렇게 할 필요는 없이 용사 중심축(P)의 주위라면 어디에도 설치할 수 있다.

이상과 같이 구성된 분무장치에 따르면 용사 중심축(P)을 사이에 끼우고 설치한 한쌍의 노즐구(19)에서 분출한 제트 에어커템(21)만으로 아크 영역의 외면을 덮도록 하므로 종래의 외포형의 용사장치에 비해 노즐구조를 단순화할 수 있고, 소형화, 경량화를 용이하게 실현할 수 있다.

특히 한쌍의 노즐구(19)에 의해 제트 에어(21)로 되는 에어 챔버(22)를 형성하여, 이 제트 에어커텐(22)으로 둘러싸인 기류속도가 낮은 약풍권(30)에 있어서 용재(W)를 아크시켜 아크 방전에 의해 생긴 용재(W)의 용적을 약풍권(30)의 약풍에 의해 제트 에어커텐(21)내로 보내는 분무를 행하도록 하면 핀치 현상이 생기지 않고 안정하게 아크 용사를 행할 수 있다.

또 띠모양의 용재(W)를 이용해서 용사를 행하는 경우에도 그 외면에 따라 제트 에어커텐(21)을 형성할 수 있어서 소형의 노즐(3)로 아크 용사를 행할 수 있고 용사장치를 소형화할 수 있는 점이 유리하다.

제24도 내지 제37도는 제1발명을 다시 개량한 본 발명의 제2발명의 아크 용사장치를 나타낸다.

제24도 내지 제31도는 제2발명의 아크 용사 장치의 실시예를 나타낸다.

제27도에 있어서 아크 용사 장치는 단면이 둥근 용재(W)를 이용해서 아크용사를 행하는 것으로 각진 상자 모양의 케이스(51)내를 용재(W)가 상하 평행하게 통과하도록 용재 경로를 설정하여 케이스(51)의 내부 중앙에 용재 피이드 기구(52)를 설치하여 케이스(51)의 전단 외면에 분무용의 제트 에어를 분출하는 노즐(53)을 배치하고 있다.

제28도에 있어서 케이스(51)는 일측면이 오픈하는 금속제의 케이스 본체(54)와 케이스 본체(54)의 전후단에 고정되는 절연 블록(55)(56)과, 전술한 오프닝을 힌지(hinge)(57)를 끼워 요동 개폐하는 덮개(58)와, 앞측의 절연블록(55)의 전면을 덮는 노즐(53)용의 브래킷(bracket)(59)등으로 구성되어 있다.

덮개(58)는 래치(60)에 의해 닫힌 형태가 유지되고 있고, 래치(60)를 스프링(61)에 반발해서 슬라이드 조작하면 용이하게 열수 있다.

또 브래킷(59)은 나사(62)를 이완함으로써 절연 블록(55)에서 제거할 수 있고 노즐(53)의 교환을 행할때 편리하다.

용재(W)를 보내고 안내하기 위해 후측의 절연 블록(56)에 상하 한쌍의 가이드관(64)을 고정하고 이들 가이드관(64)에 대응해서 앞측의 절연 블록(55)에 공급구멍(65)을 뚫는다.

또 각 공급구멍(65)에 연속해서 단자(66)를 설치하여 단자(66)의 전면에 아크 가이드관(67)을 고정하고 있다.

양단자(66)에는 각각 전력 공급선이 접속되고 그 일방에 플러스 전류가 가해지고 타방에 마이너스 전류가 가해진다.

제27도에 나타낸 것처럼 상하의 아크 가이드관(67)은 각각의 돌출단이 상하로 접근하는 경사 자세로 배치되어 있고 상하의 용재(W)를 노즐(53)의 전방외면의 아크 교점(0)으로 향해 변향 안내한다.

이 변향시에 용재(W)가 아크 가이드관(67)의 내벽에 압접해서 아크 전류를 확실하게 가하도록 한다.

용재 피이드 기구(52)는 앞측의 절연블록(55)과 가이드 관(64)과의 사이에 배치되고 상하의 용재(W)를 케이스 전방으로 향해서 동시에 피이드 조작한다.

제27도 및 제28도에 있어서 용재 피이드 기구(52)는 케이스 본체(54)의 상하벽에서 회전이 자유롭게 지지되는 구동롤러(68)와, 용재(W)를 구동 롤러(68)에 밀어붙이는 푸시롤러(69)와, 구돌롤러(68)를 한조의 기어(70)를 통해 회전 구동하는 모터(71)등으로 구성된다.

구동 롤러(68)는 롤러축(72)에 절연 롤러(73)를 고정해서 형성한다.

절연롤러(73)의 상하 2개소에는 단면 V형의 금속링(74)이 고정되어 있고 이 링(74)과 푸시 롤러(69)로 용재(W)를 끼우고 강제적으로 피이드 구동한다.

슬립방지를 위해 금속링(74)의 둘레면에는 로렛가공이 실시된다.

푸시롤러(69)도 구돌롤러(68)와 같이 절연체로 형성되고 각 절연 롤러(73)에 대응해서 상하에 배치된다.

푸시롤러(69)는 스프링(75)의 일단에 회전이 자유롭게 지지되어 있고 스프링(75)의 탄성력에 의해 구동롤러(68)에 압착가세되어 있다.

스프링(75)의 끝은 덮개(58)의 내면에 고정되어있다.

제27도에 나타낸 것처럼 모터(71)는 케이스(51)의 하면에 고정한 그립(76)내에 넣어져 있고 도시하지 않은 스위치를 온 조작하면 기동하여 그 회전동력을 기어(70)를 통해 구동롤러(68)로 전달된다.

노즐(53)은 상하에 긴 중공의 상자모양으로 형성되고 그 상반부의 좌우중앙에 아크 가이드관(67)을 피해서 오목부(78)를 설치하고 이 오목부(78)로 구분된 좌우의 전단벽의 각각에 노즐구(79)를 오픈한 것이다.

80은 에어 호스를 접속하기 위한 커플링이다.

노즐구(79)는 상하의 직선열을 형성하는 일군의 작은 구멍(79a)으로 구성되고 제트에어는 분출후 합류해서 평면상의 제트 에어(81)를 형성한다.

제트 에어(81)의 분출 방향은 그 두께 중심선(Q1)이 용재(W)의 아크 교점(0)(용적 발생위치)보다 전방 위치의 용사 중심축(P)으로 향해 경사지도록 지향되고 특히 제30도 및 제31도에 나타낸 것처럼 양 제트 에어(81)의 폭방향 중심선(Q2)이 용사중심축(P)에 대해 서로 역방향으로 경사져서 양 제트 에어(81)가 그 일부를 수속하면서 교차하도록(제24도)지향되어있다.

여기서 전술한 두께 중심선(Q1)이 이루는 각도(Q1)는, 그 각도는 별로 중요하지 않으나, 12내지 24도의 각도 범위로 설정하는 것이 좋다.

또 폭 방향 중심선(Q2)의 기울기 각도(Q2)는 수속부(R)를 감싸고 교차하는 것이면 그 각도는 크게 상관 없으나 5내지 40도의 각도 범위로 설정하는 것이 좋다.

작은 구멍(79a)의 오프닝수를 작게하고 공기 소비량을 줄이기 위해 좌우의 노즐구(79)의 상하 높이 위치는 폭방향 중심선(Q2)의 경사방향으로 상하로 이동하는 것이다.

상세히는 제29도에 나타낸 것처럼 도면에서 좌방의 노즐구(79)를 용사 중심축(P)에 대해 조금 상방으로 편위시키고 우방의 노즐구(79)를 역으로 하방으로 편위시키고 있다.

좌우의 노즐구(79)(79)에서 분출되는 제트에어(81)(81)에 의해 평면에서 보아 V자형의 에어 커텐이 형성되고, 그 내부에 에어 챔버가 구획된다.

용재(W)를 용적하는 용재(W)의 아크 교점(0)은 제트 에어(81(81)의 수속부 방향으로 흐르는 약풍권 내의 용사 중심축(P)상에 설정된다.

도면중 부호 82는 제트 에어(81)의 수속부(R)보다 전방에 형성되는 집합기류이다.

이상과 같이 구성된 노즐(53)을 이용해서 아크용사를 행하면 용재(W)의 용적은 집합기류(82)와 수속하지 않고 교차하는 교차기류(86)로 되는 기류권중에서 미세화 분산하여 제26도에 나타낸 것처럼 긴원모양의 용사 패턴(P1)이 얻어졌다.

이 용사 패턴(P1)의 단축 길이는 제1발명의 장치에 의한 용사 패턴(P2)의 직경(D)과 대략 같고, 장축 길이(L)는 전술한 직경(D)의 대략 3배에 달했다.

이것은 동일량의 용적이 보다 넓은 범위에 분산한 것을 의미하고 있고, 실제의 용사 패턴(P1)에 있어서도 막두께의 면방향으로 고른 것이 확인 되었다.

또 용사 패턴(P1)의 장축은 용사장치의 상하 중심축에 대해 각도(α)만큼 경사져 있고 이것은 제트 에어(81)의 폭방향 중심선(Q2)이 경사를 가지고 교차후의 기류가 한 방향으로 몰리도록 하기 위해서라고 생각된다.

제32도 및 제33도는 각각 작은 구멍(79a)의 배치 패턴을 변경한 변형예이다.

제33도에 나타낸 노즐에서는 좌우 노즐구(79)(79)의 상하 높이 위치를 일치시켜 양 노즐구(79)(79)를 대칭으로 배치했다.

또 제33도에 나타낸 노즐에서는 전술한 실시예에서 설명한 노즐구(79)(79)에 그 외측에 보조 노즐구(34)를 설치하도록 했다.

전술한 이외에 노즐구(79)는 제34도 및 제36도에 나타낸 것처럼 일련의 슬릇상으로 형성해도 좋다.

이때 노즐(53)내의 에어 탱크(85)는 경사지게 설치할 필요가 있고 그렇게 하면 양 노즐구(79)(79)에 의해 형성되는 제트에어(81)(81)에 전술한 실시예의 제트 에어와 같은 지향성을 갖게 할 수 있다.

이 슬릿상 노즐구(79)로 하면 대량의 노즐 에어의 공급이 가능하게 되어 초대형 용사기에도 적용할 수 있다.

또 도면에 나타낸 것처럼 제34도, 제35도는 1쌍의 노즐(53)(53)을 조합해서 이용한 것으로 제36도, 제37도의 변형예는 1개의 노즐(53)에 1쌍의 노즐구(79)(79)를 설치한 것이다.

제트 에어(81)의 폭방향 중심선(Q2)의 경사각은 좌우가 달라도 좋다.

용재(W)는 띠모양이라도 좋고 이 경우는 용재(W)의 길이 방향에 따라 제트 에어(81)를 분출한다.

이상과 같이 구성한 용사장치에서는 1쌍의 노즐구(79)(79)에서 평면상의 제트 에어(81)(81)를 분출하고 양 제트 에어(81)(81)로 둘러싸인 에어 챔버내에서 용재의 용융을 행하도록 하여 이때 제트 에어(81)(81)의 폭방향 중심선(Q2)이 서로 경사지도록 노즐구(79)(79)를 지향시키므로 분무시에 용적은 제트 에어의 기류내에서 분산하여 긴원 내지 타원모양의 폭이 넓은 용사 패턴(P1)이 없어져서 그 패턴 면적을 종래 패턴에 비해 수배로 크게 할 수 있었다.

따라서 전술한 용사장치에 따르면 용사피막을 능률 좋게 단시간에 형성할 수 있어서 막성형 작업의 생산성을 현저히 향상할 수 있다.

특히 모재 면적이 큰 경우에도 표면 상태가 악화하기 전에 용사 피막을 한번에 형성할 수 있다.

또 용사 피막의 면 방향의 막두께가 균일화되어 피막 품질을 현격히 향상할 수 있고, 그 보호 성능에 차이가 생기는 것을 해소해서 신뢰성을 향상할 수 있다.

막이 두꺼운 부분이 형성되지 않으므로 국부적인 열의 집중에 의한 피막의 박리도 일소할 수 있다.

제33도 내지 제48도는 제1발명 및 제2발명을 도료, 브래스트재, 접착제, 혹은 분체등의 분무재를 분무장치에 용융한 본 발명의 제3발명을 나타낸다.

또 제1발명 및 제2발명의 용사장치도 넓은 의미로는 금속 용재가 분무상태에서 모재에 부착되므로 분무장치에 포함된다.

제38도 내지 제41도는 제3발명의 분무장치의 실시예를 나타낸다.

이 분무장치는 도료, 브래스트재, 접착제 혹은 분체등의 분무재(101)를 공급하는 분무재 공급수단(102)과, 분무재(101)를 분무화 하기 위한 공기 노즐(103)을 주요부재로 분무 기구를 구성한다.

분무재 공급 수단(102)은 분무재(101)를 저장하는 탱크 혹은 컵모양의 용기(104)와, 이 용기(104)에서 도출되는 공급관(105)을 가지고 공기 통로(106)를 통해 공급되는 압축공기의 압력으로 용기(104)내의 분무재(101)를 공급관(105)에서 방출한다.

도시하지 않았으나 공급관(105)에는 분무재(101)의 공급을 단속하는 개폐밸브나 방출량을 조정하는 유량 조절 밸브가 설치되어 있다.

115는 분무 대상면이다.

제39도에 있어서 공기 노즐(103)은 상하에 긴 중공의 상자 모양으로 형성되고 그 전단벽에 좌우 한쌍의 노즐구(107)를 오픈한 것이다.

전술한 공급관(105)은 공기 노즐(103)의 대략 중앙을 전후로 관통하는 상태로 설치되어 있고 공급관(105)을 사이에 끼우고 양 노즐구(107)가 대칭위치에 위치하도록 배치되어 있다.

108은 에어 호스를 접속하기 위한 커플링이다.

각 노출구(107)는 상하의 직선열을 형성하는 일군의 작은 구멍(109)으로 구성되어 평면상 제트에어(110)를 분출한다.

제40도에 나타낸 것처럼 노즐구(107)의 분출방향은 제트 에어(110)의 두께 중심선(Q1)이 공급관(105)의 출구(공급부)(111)에서 전방의 분무 중심축(P)으로 향해 수속하도록 지향되어 있다.

이에 의해 양 제트 에어(110)에서 평면에서 보아 V자형의 에어 커텐이 형성되어 그 내부에 쐐기 모양의 챔버(112)가 구획된다.

제트 에어(110)는 두께 중심선(Q1)의 전후에서 합류하여 1개의 수속기류(113)를 형성한다.

이 수속기류(113)는 분부중심축(P)에 따라 서서히 단면적을 증가시키면서 직선상으로 형성되어 강한 지향성을 발휘한다.

공급관(105)의 출구(111)는 에어 챔버(112)내의 약풍권내의 분무 중심축(P)상에 배치되어 있다.

이상과 같이 구성된 분무기구에서는 분무재(101)를 비분무상으로 공급한다.

구체적으로는 공급관(105)의 출구(111)에서 분무재(101)를 챔버(112)내로 방출한다.

챔버(112)내에는 수속부(114)로 향하는 약풍이 형성되어 있다. 때문에 분무재(101)는 약풍으로 서서히 가속되면서 수속부(114)로 향해 이동하고 이 이동하는 사이에 작은 덩어리로 분리하고 이어서 제트 에어(110)로 들어간다.

그런데 분무재(101)의 이동속도와 제트 에어(110)의 유속에는 큰 차이가 있다.

따라서 분무재(101)는 제트 에어(110)로 깍여 들어 가도록 해서 기류중에서 들어가 세분화된다.

이윽고 세분화된 분무재(101)는 양 제트 에어(110)가 충돌하는 수속부(114)를 통과한다.

수속부(114)에서는 분무재(101)는 제트 에어(110)로 두드려지고 동시 두드려지는 방향으로 밀리고 다시 방향이 다른 제트 에어(110)로 두드려져 미세화된다.

이와같이 해서 수속부(114)의 난류지역을 통과하는 사이에 충분히 미립화된 분무재(101)는 기류중에 균등으로 분산해서 수속기류(113)로 분무 대상면(115)으로 운반된다.

수속기류(113)는 강한 지향성을 가지고 주변 공기를 휘감으면서 분무 대상면에 충돌한다.

따라서 분무화된 분무재(101)가 수속기류(113)에서 탈락하지 않고 무효 미스트의 발생을 방지할 수 있다.

제38도에 나타낸 것처럼 분무에 의해 얻어지는 패턴(P3)은 대략 원형으로 된다.

공급관(105)의 출구(111)를 제41도에 나타낸 것처럼 변경할 수 있다.

여기서는 출구(111)를 상하로 긴 슬릿상으로 형성하여 분무재(101)를 제트 에어(110)의 상하 방향으로 분산 공급할 수 있도록 했다.

이 경우의 분무 패턴(P3)도 제38도와 동일 형상으로 된다.

또 공급관(105)의 출구(111)를 공기 노즐(103)의 전면벽에서 오픈하도록 변경할 수도 있다.

또 분무재(101)는 중력 작용을 이용해서 공급할 수도 있고 반드시 가압 공급할 필요는 없다.

또 공급관(105)을 이용해서 공급할 필요도 없다.

제42도 내지 제45도는 제3발명의 다른 실시예를 나타내고 특히 분무 패턴(P4)를 긴원 또는 타원형의 편평 형상으로 형성할 수 있도록 한 것이다.

이것은 전술한 실시예와 같이 노즐구(107)의 분출 방향을 제트 에어(110)의 두께 중심선(Q1)이 분무 중심축(P)으로 향해 수속하도록 지향시킨다.

또 제42도에 나타낸 것처럼 양 제트 에어(110)의 폭방향 중심선(Q2)이 제2발명과 같이 분무 중심축(P)에 대해 서로 역방향으로 경사지도록 지향시킨다.

이에 따라 양 제트 에어(110)는 그의 폭방향의 대부분이 V자상으로 교차해서 수속하고 수속기류(113)의 상하에 수속하지 않은 기류 지역(113a)을 형성한다.

폭방향 중심선(Q2)을 경사시키고 공기 소비량을 줄이기 위해 좌우의 작은 구멍군(109a)(109b)은 제43도 내지 제45도에 나타낸 것처럼 상하로 틀어서 배치되어 있다.

상세히는 도면에서 좌측의 작은 구멍군(109a)을 분무 중심축(P)에 대해 근소하게 상방으로 편위시키고 우방의 작은 구멍군(109b)을 역으로 하방으로 변위시키고 있다.

이상과 같이 분무장치로 분무를 행하면 제42도에 나타낸 것같은 긴원형의 분무 패턴(P4)이 얻어진다.

이 분무패턴(P4)의 단축 길이는 제3발명의 전술한 실시예에 따른 분무 패턴(P3)과 거의 같은 직경으로 장축길이는 전술한 직경의 거의 3배로 된다.

이것은 동일량의 분무재(101)가 보다 넓은 범위로 분산하는 것을 의미하고 있다.

또 분무 패턴(P4)의 장축은 분무장치의 상하중심축(H)에 대해 각도(α)만큼 기운다.

이것은 제트 에어(110)의 폭방향 중심선(Q2)이 경사를 이루어 교차후의 기류가 1방향으로 모이기 위함이라고 생각된다.

또 공기노즐(103)은 제34도 내지 제37도에서 설명한 노즐(53)과 같이 변경하여 그 노즐구(107)를 상하로 긴 슬릿으로서 형성할 수 있다.

이와같이 노즐구(107)를 슬릿 구조로 하면 분출 공기량이 증가하므로 분무재(101)의 단위 시간당의 분무량을 늘릴수 있다.

제46도 내지 제48도는 제3발명의 도장용 스프레이건에 적용한 실시예를 나타낸다.

제48도에 있어서 스프레이건은 본체(130)와, 이것의 내부에 들어있는 공기 밸브(131) 및 도료 밸브(132)와, 이들 양 밸브(131)(132)를 열림조작하는 트리거(133)와, 본체(130)의 전단에 장착되는 공기 노즐(103) 및 공급관(105)등으로 구성되어 있다.

공기 밸브(131)는 밸브 케이스(134)와, 이 케이스(134)에 설치된 밸브구(135)를 개폐하는 뚜껑(136) 및 뚜껑(136)을 닫힌 형태로 유지시키는 밸브스프링(137)등으로 구성되어 그립(140)의 상방에 배치되어 있다.

트리거(133)를 당기면 뚜껑(136)이 밸브스프링(137)에 대해 후퇴하여 뚜껑(136)과 밸브케이스(134)와의 사이에 틈새를 형성한다.

이 틈새에서 압축공기가 들어와 밸브구(135) 및 공기통로(138)를 통해 공기노즐(103)로 유입한다.

공기 노즐(103)과 공기 통로(138)와는 커플링(139)을 끼워 연이어 통해 있다.

149는 압축공기의 입구 통로이다.

도장밸브(132)는 트리거(133)의 전방에 설치되어 있고 밸브실(142)의 전단에 장착된 밸브시트(143)와, 밸브시트(143)에 접촉이탈하여 개폐를 행하는 밸브축(144)와, 밸브축(144)의 전체를 밸브시트(143)를 향해 밀어 붙이는 밸브 스프링(145)등으로 구성된다.

밸브축(144)은 밸브 본체(146)와, 뚜껑(136)을 가로로 통과하는 롯드(rod)(147)와, 밸브스프링(145)의 일단을 받아들이는 연동피스(piece)(148)로 되고 뚜껑(136)을 통해 트리거(133)로 열림 조작된다.

상세히는 뚜껑(136)이 열림조작되어 압축공기가 공기노즐(103)에서 분출된 후에 밸브본체(146)가 밸브 시트(143)에서 떨어지도록 구성되어 있다.

이 동작 지연을 위해 뚜껑(136)과 연동 피스(148)와의 사이에 작은 틈새가 설치되어 있다.

150은 도료의 입구 통로이다.

또 도료는 따로 설치된 탱크에 저장되어 있고 중력의 작용으로 혹은 탱크내에 작용하는 압축공기의 압력작용에 의해 입구 통로(150)로 보내진다.

공기 노즐(103)은 작은 구멍군으로 되는 노즐구(107)에서 분출되는 한쌍의 제트 에어(110)에 대해 그 두께 중심선(Q1) 및 폭방향 중심선(Q2)이 제 5실시예의 공기 노즐(103)과 동일하게 경사지도록 지향시키고 있고, 공기 노즐(103)의 배면 상부에서 압축공기를 도입하는 점이 다르다.

공급관(105)은 공기 노즐(103)을 전후로 관통하는 상태에서 밸브 시트(143)에 나사식으로 고정되어 있다.

따라서 출구(111)의 직경이 다른 여러개의 공급관(105)을 준비해 두면 예를 들면 도료의 점도의 차에 따라 간단히 공급관(105)을 교환할 수 있다.

전술한 노즐구(107)는 직선상으로 오픈하는 이외에 완만한 원호상으로 만곡하도록 오픈할 수도 있다.

또 노즐구(107)를 1쌍 설치하는 것에서는 각 노즐구(107)를 상하평행으로 배치해도 좋다.

또 3이상의 노즐구(107)에서 제트 에어(110)를 분출하도록 변경할 수도 있다.

이상 설명한 것처럼 이 분무 장치에서는 공기 노즐(103)에서 면상의 제트 에어(110)를 분출하여 제트 에어(110)를 분무중심축(P)으로 향해 수속시켜 그 내부에 챔버(112)를 구획하여 이 챔버(112)내에 분무재(101)를 비 분무상으로 공급해서 분무화를 행한다.

또 수속한 제트 에어(110)로 수속기류(113)를 형성해서 이것으로 분무화한 분무재(101)를 분무 대상면(105)으로 운반한다.

따라서, 이 분무장치에 따르면 분무용 노즐을 이용하지 않고 분무재(101)를 분무화할 수 있으므로 종래 장치에서 불가피했던 노즐의 막힘의 문제를 일소할 수 있다.

따라서 막힘으로 비롯되는 제반 문제점을 해소해서 그 취급을 용이화하고 동시에 관리 작업을 간소화할 수 있다.

또 막힘의 걱정이 없어서 고점도의 도료나 점착제 혹은 분체라도 확실하게 분무화할 수 있다.

또 분무재(101)로서 쇼트 브래스트용의 브래스트재를 사용해서도 브래스트재는 비분사상으로 공급되므로 공급부(111)의 마찰을 방지할 수 있다.

수속하는 제트 에어(110)의 수속부(114)에서 최종적인 미립화를 행해서 분무화를 행하게 하고, 분무화된 분무재(101)를 정연한 흐름을 형성하는 수속기류(113)로 분무 대상면(115)으로 운반하도록 했으므로 무효 미스트의 발생을 방지할 수 있고 예를 들면 분무재(101)나 용재등에 의해 작업 환경의 오염을 방지할 수 있는 점 및 분무재(101)의 낭비를 방지할 수 있는 점에서 유리하다.

또 높은 점도로 가공된 분무노즐이나 공기 캡등을 이용해서 분무화를 행하는 종래 장치에 비해 분무기구를 대단히 단순화할 수 있고 분무장치를 염가로 제조할 수 있다.

또 분무배 공급 수단에서 막힘이나 마모의 염려가 없고 분무화 원리가 단순해서 불안정 요인이 없는 상태에서 분무화를 행할 수 있다.

예를 들면 공급부(111)에 분무재(101)가 교착해 있는 듯한 경우에도 확실히 안정적으로 분무화를 행할 수 있고, 분무장치의 동작상의 신뢰성을 향상할 수 있다.

[산업상의 이용가능성]

이상 설명에서 이해할 수 있듯이 본 발명에 따른 분무 장치는 아크 용사장치로 대표되는 금속용사장치로서 또 도장용의 분무장치로서 유용하고 또 도료이외의 접착제나 분체 혹은 브래스트재등의 유동성 재료를 분무 대상으로 하여 이들을 압축 공기로 분무화하는 형태의 분무장치에 적당하다.

Claims (18)

1. 비분무 형상의 유체재료로서 분무재료를 공급하는 장치의 중심축을 향해 한쌍의 평면 에어제트를 분출하고, 한쌍의 에어제트가 전방 단부에서 수속하는 에어실을 형성하고, 저속도의 약한 공기흐름구역중의 분무재료를 에어실내의 수속위치를 향해서 수속부분의 길이 방향 후방 위치에 공급하고, 저속도의 약한 공기흐름구역의 공기중의 분무재료를 한쌍의 에어제트내로 보내 분무재료의 분무화를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 분무방법.
2. 비분무 형상의 유체재료로서 분무재료를 공급하는 수단; 한쌍의 평면 에어제트를 분출하여 분무재료를 분무형상으로 하는 에어노즐에 있어서, 에어노즐은 분출시키기 위한 한 쌍의 노즐 선단을 갖고, 이 한 쌍의 노즐 선단이 기울어져 각 에어제트가 분무 중심축을 향해서 수속된 후, 수속공기흐름이 형성되도록 하는 에어노즐; 및 비분무형상의 분무 재료를 에어제트로 둘러싸인 에어실내의 수속 부분을 향한 저속 공기흐름구역과 수속 부분의 길이방향 후방위치에 공급하는 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 분무장치.
3. 한쌍의 노즐 선단으로부터 그 사이에 개재하는 중심축을 향해 한쌍의 에어제트를 분출하고, 한쌍의 에어제트가 수속하는 에어실을 형성하고, 한쌍의 에어제트의 두께 방향의 각 중심선을 용사 중심축상에 수속시키는 한편, 한쌍의 에어제트의 폭방향 각 중심선을 기울게 하여 용사 중심축에 대해 마주 대하게 하고, 저속 에어프로존중의 한 쌍의 용융 재료사이에서 에어실내의 수속 부분을 향해서 수속 부분의 길이 방향 후방위치에 연속적으로 아크 방전을 발생시키고, 아크방전으로 생긴 용융 재료의 용융 방울을 저속 공기흐름구역의 공기와 함께 한쌍의 에어제트중에 보내 용융 방울을 분무형상으로 하는 것을 특징으로 하는 아크 분무 방법.
4. 분무화하는 한쌍의 평면 에어제트를 형성하는 한쌍의 노즐 선단에 있어서, 한쌍의 에어제트의 두께방향의 각 중심선이 용사 중심선상에 수속하는 한편, 한쌍의 에어제트의 폭방향의 각 중심선이 기울어져 용사 중심선에 대해 서로 마주 대하는 한쌍의 노즐선단; 및 한쌍의 평면 에어제트가 형성하는 에어실내의 수속 부분을 향하는 저속 공기흐름구역과 수속 부분의 길이 방향 후방 위치에 위치하는 한 셋트의 용융 재료의 아크 교점을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
5. 두께 중심선과 폭 중심선을 각각 갖는 한쌍의 평면 에어제트를 형성하고, 두께 중심선이 아크 교점의 앞부분의 용사 중심축상에 수속하고, 용사 중심축이 한쌍의 노즐 선단 사이에서 교차하도록 한 쌍의 노즐 선단으로부터 용사 중심축상의 수속부분을 향해서 한쌍의 평면 에어제트를 분출하고, 한쌍의 평면 에어제트중 제1에어제트의 에어를 용사 중심축애 대한 경사면의 폭 중심선을 따라서 분출하는 한편, 한 쌍의 평면 에어제트 중 제2 에어제트의 에어를 용사 중심축에 대해 마주 대하는 경사면의 폭 중심선을 따라서 분출하고, 한 쌍의 평면 에어제트의 두께 중심선을 용사 중심축상에 수속시켜 경계를 이루는 에어실을 형성하고, 저속 공기흐름구역의 아크 방전점의 한쌍의 용융 재료사이에서 에어실내의 수속부분을 향해서 연속적으로 아크 방전을 발생시키는 것을 특징으로 하는 아크 용사 방법.
6. 제1, 제2평면 에어제트가 각각 두께 중심선과 폭 중심선을 갖고, 두께 중신선과 폭 중심선을 갖는 각 제1, 제2평면 에어제트에 있어서, 제1, 제2노즐 선단이 안쪽을 향하고, 두께 중심선이 용사 중심축을 향해서 수속하여 수속부분을 형성하고, 제1노즐 선단이 제1오프셋 위치에 위치하고, 제1노즐 선단이 방향을 변하게 하는 것에 의해 제1평면 에어제트의 폭 중심선이 용사 중심축에 대해 기울고, 제2노줄 선단이 제2오프셋 위치에 위치하고, 제2노즐선단이 방향을 변하게 하는 것에 의해 제2평면 에어제트의 폭 중심선이 용사중심축에 대해 기울고, 제1평면 에어제트의 폭 중심선에 대해 마주보면서 기울도록 되어있는 각 제1, 제2 평면 에어제트; 한 쌍의 평면 에어제트로 형성한 에어실내의 수속 부분을 향한 저속 공기흐름구역과 수속 부분의 길이방향 후방위치에 위치하는 한 쌍의 용융재료의 아크 교점을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
7. 제4항에 있어서, 각 제1, 제2노즐 선단이 직선형상의 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
8. 제4항에 있어서, 각 제1, 제2 노즐 선단이 직선형상으로 형성되는 일군의 작은 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
9. 제4항에 있어서, 각 제1, 제2 노즐 선단이 직선의 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
10. 제4항에 있어서, 제1, 제2 노즐 선단이 그 전단에 V자형을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
11. 제4항에 있어서, 아크교점을 향해 공기흐름을 형성하는 보조 노즐 선단이 에어실내의 제1, 제2 노즐 선단에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
12. 제4항에 있어서, 다른 하나의 노즐 선단이 방향을 변하게 하여 상기 제1, 제2 노즐 선단에 인접하여 배치하는 각 제1, 제2 에어제트의 외부면을 따라서 거의 평행한 공기흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
13. 제6항에 있어서, 각 제1, 제2 노즐 선단이 직선형상의 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
14. 제4항에 있어서, 각 제1, 제2 노즐 선단이 직선형상으로 형성되는 일군의 작은 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
15. 제6항에 있어서, 각 제1, 제2 노즐 선단이 직선의 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
16. 제6항에 있어서, 제1, 제2 노즐 선단이 그 전단에 V자형을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
17. 제6항에 있어서, 아크교점을 향해 공기흐름을 형성하는 보조 노즐 선단이 에어실내의 제1, 제2 노즐 선단에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.
18. 제6항에 있어서, 다른 하나의 노즐 선단이 방향을 변하게 하여 상기 각 제1, 제2노즐 선단에 인접하여 배치하는 각 제1, 제2 에어제트의 외부면을 따라서 거의 평행한 공기흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는 아크 용사 장치.