KR100383144B1 - 분배할점성액체중의가스기포제거방법및장치 - Google Patents

Abstract

분배할 점성액체(L) 에서 가스기포를 제거하기 위해 액체는 얇고 넓은 분출구에서 제 1의 압력으로, 액체(L)가 부분적으로 채워져 있는 밀봉된 챔버(15)에 도입되며, 그 결과 가스기포가 도입된 액체에서 이탈할 수 있다. 제 1의 압력 보다 더 낮은 제 2의 압력이 챔버(15)내에서 우세하여 그 결과 액체내에 있던 가스기포가 팽창되고 파열된다. 액체를 챔버(15)로 도입하는 제 1의 압력과 챔버(15)에서 우세한 제 2의 압력간의 차이는 일정하다.

Description

분배할 점성 액체중의 가스기포 제거방법 및 장치{Process and device for removing gas bubbles from a viscous liquid to be dispensed}

본발명은 분배할 점성 액체에서의 가스기포 제거를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 액체는 가는 분출구로 가압하에 액체가 부분적으로 채워져 있는 밀봉된 챔버에 도입되며, 그결과 가스기포가 도입된 액체에서 배출된다. 액체는 용기를 나와 분배장치로 인도된다.

US-A-4,257,562는 연동펌프를 사용하여 가로의 슬롯구멍을 통해 액체를 용기내에 도입하는 방법을 기술한다. 용기의 꼭대기에는 통풍구가 있으며, 모인 가스는 때때로 적당한 배기밸브를 통하여 수동으로 또는 자동으로 방출된다. 액체는 용기를 나와 스프레이 노즐로 인도된다.

US-A-4,921,133에는 압력탱크에서 용기로 액체를 인도하고, 용기에서는 저압이 우세하여 그결과 액체내에 있는 가스기포의 부피를 증가시켜 파열시키는 것이 공지되어 있다. 용기에서 액체는 회전디스크에 이송되어 이로부터 원심력에 의해 수직의 용기벽을 향하여 뿜어진다. 용기내의 액체높이를 조절하기 위해 적합한 센서가 공급된다.

액체는 스크류 펌프에 의해 용기에서 이동하여 분배장치로 전달된다.

WO 92/02306 으로 부터 공지된 것은 가스제거할 액체를 두 용기의 한곳에 교대로 공급하는 가스제거장치로, 그 결과, 두개의 가스제거 용기가 연속작동을 위해 필요하다. 액체는 저압의 인가와 차폐에 의해 용기에서 가스제거된다. 용기내에 있는 일정량 액체의 가스제거후, 그 액체의 일정량은 저압의 해제후 연동식 호스펌프에 의해 분배장치로 이송된다.

본 발명의 목적은 작동의 확실성을 특징으로 하고 예컨대 워크피스에 액체의 연속적인 공급을 가능하게 하는 분배할 액체에서 가스기포의 제거방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 용기내에서 더 낮은 제 2의 압력이 우세하여, 그 결과 액체중의 가스기포를 팽창시켜 파열하고, 챔버로 액체를 도입하는 제 1의 압력과 챔버에서 우세한 제 2의 압력의 차이가 일정한 본발명에 의한 방법으로 달성된다.

용기중의 액체는 바람직하게는 용기내부에 액체가 도입되는 지점 아래에 놓이는 높이에서 유지된다.

액체는 바람직하게는 용기에서 우세한 제 2의 압력에 의해 분배장치로 전달된다.

제 1의 압력과 제 2의 압력은 바람직하게는 일정하다.

용기에서 가스기포의 가스는 바람직하게는 일정한 제 2의 압력에서 용기 밖으로 인도된다.

본 방법을 실행하기 위한 장치는 액체를 공급하는 장치가 일정한 제 1의 압력으로 액체를 공급한다는 점과 집적된 가스를 용기 밖으로 인도하는 장치는 낮고 일정한 제 2의 압력을 챔버내에 유지하는 정밀압력 조절기라는 점을 특징으로 한다.

장치는 바람직하게는 용기내부의 챔버로 액체를 보내기 위해 위쪽으로 뾰족하게 되어 있고 약간 방사상으로 바깥쪽으로 경사져 있는 다수의 중공의 바늘을 갖는다.

바늘의 선단은 바람직하게는 뚜렷하게 평평하게 되어 있고, 따라서 바늘의 선단에 있는 슬롯형태의 구멍으로 액체가 나오도록 한다.

액체에 대한 이송라인은 바람직하게는 위로 부터 중앙으로 용기까지 연장되며, 하부선단에서 중공의 바늘과 연결된 몇개의 구멍을 가지고 있어, 액체의 흐름은 사실상 180°위쪽으로 전향된다. 이송라인의 하부 선단은 아래로 끝이 뾰족한 점으로 되어 있는 분배콘을 갖추고 있다. 상부 선단에서는 분배콘은 이송라인 주위에 환형의 표면을 갖는다. 이 환형표면은 바깥쪽으로 어느정도 내려가고 중공의 바늘은 그 위쪽으로 돌출되어 있다.

본발명을 통해 얻을 수 있는 이점은 특히 용기에 액체를 공급하는 압력이 용기내에서 0으로 감소하여, 그 결과 지속된 잔류압력인 제 2의 압력은 액체를 용기에서 분배장치로 이송하고, 분배장치에서 액체를 방출하기에 충분하다는 것이다. 제 2의 압력은 정밀압력 조절기에 의해 특정한 수치로 매우 정밀하게 유지될 수 있기 때문에, 분배장치에 의한 액체의 방출은 매우 일정한 유통량 값으로 일어난다.

본발명에 따른 방법 및 본발명에 따른 장치는 특히 중간- 및 고점도의 무산소성의 접착제 이용에 대하여 적합하다. 가스기포 제거를 위해 용기내 압력은, 존재하는 가스기포 특히 공기기포가 접착제로 부터 제거되지만 접착제 내에 용해된 산소가 새로운 공기기포를 형성하지 않으며 이탈하지 않는 지점에서만 감소되는 것이 필요한 것이 이점이다. 이 용해된 산소는 접착제의 조기경화를 막기 위해 무산소성 접착제에서 필요하다.

또한 용기와 분배장치 사이의 연결라인에서의 압력은 일정하게 남아 있으며, 그 결과이연결라인에서도 새로운 가스기포가 생성되지 않는 것이 또한 이점이다.

점성 액체를 제 1의 압력하에서 가스제거 용기로 전달하는 저장용기를 교환할 때, 가스제거용기에 여전히 액체가 있는 한 가스제거용기에서 액체의 분배도 또한 유지된다.

따라서 챔버로 부터 가스제거된 액체의 분배를 중단하는 일없이 저장탱크를 바꿀 수 있다. 용기에서 우세한 제 2의 압력은 용기로 부터 분배된 액체내에서의압력강하 및 따라서 부가적인 가스제거와 새로운 가스기포의 형성을 막아준다.

중공의 바늘 자체와 그것의 슬롯형태 출구구멍의 배열효과는 중간- 및 고점도의 액체가 편평한 분출구나 비이드에서 비스듬히 위쪽으로 나오게 한 후, 매우 작은 반경을 갖는 호로 아래쪽을 향하여 기울어지고, 바늘 및 초살형 분배콘의 바깥을 따라 아래로 흐르게 하는 것이다. 바늘의 슬롯구멍에서 액체가 나온 직후, 이 분출구나 비이드 호의 부분에서, 액체는 아무데도 인접하지 않고 이런 이유와 또 바늘구멍의 슬롯으로 된 형태때문에 매우 넓은 표면을 갖는다. 그러므로 액체내에 있는 기포들은 불가피하게 배출액체의 자유로운 표면과 접촉되어져 있어 그 결과, 기포들은 파열되고 따라서 액체에서 제거된다. 그런후 액체가 바늘과 원추형의 중간체를 따라 아래로 흐르기 때문에 여기서 새로운 공기 기포의 형성도 방지된다.

공기 기포의 형성은 특히 용기의 조립시에, 분배콘의 원추형으로 아래쪽으로 향하는 초살형태에 의해 방지된다.

본발명의 구체예는 도면을 참고하여 하기에 설명한다.

제 1도에 따르면, 분배할 액체(L) 는 압력탱크(10)로 부터 이송라인(11)과 이송밸브(12)를 경유하여, 액체(L) 에서 가스기포의 제거를 위한 가스제거용기(13)로 이송된다.

이송압력은 압축공기 공급원(14)에 의해 공급되는데 이것은 압력조절기나 조절밸브를 경유하여, 제 1의 압력값의 압축된 공기를 갖는 그런 막위나 압력탱크(10)에서의 액체(L) 위에 놓인 피스톤 위에 작용한다. 액체(L) 는 이 제 1의 압력으로 가스제거용기(13)에 이송된다. 가스제거용기(13)내에는 액체(L) 가 이송되는 챔버(15)가 있고 여기에서 압력은 정밀압력조절기(16)로 더 낮은 제 2의 값으로 일정하게 유지된다. 제 1 및 제 2의 압력이 일정하게 유지되기 때문에 챔버(15) 내부에 있는 압력차이도 일정하다.

이 압력차이 때문에, 이송된 액체(L) 에 있는 가스기포가 팽창되고, 마침내 파열된다.

이런 방식으로 가스제거된 액체(L) 는 챔버(15)의 바닥에 모아지고, 가스제거용기(13)의 하단부에서 연결라인(17)을 경유하여, 도우징(dosing) 밸브(18)로 인도된다.

도우징 밸브(18)는 공기압가동되는데, 이 끝에서 그것은 압축공기라인(19) 및 차단밸브(20)를 경유하여 압축공기 공급원(14)에 연결되어 있다,

세개의 센서(21), (22) 및 (23)가 가스제거용기(13)에 제공되어 있다. 가스제거용기(13)의 하단부에 위치하거나 연결라인(17)에는 첫번째 센서(21)가 있는데, 이것은 연결라인(17)에 액체(L) 가 있는지 없는지를 입증하고 가스제거용기(13)가 빈 상태가 되면 경고신호를 낸다. 가스제거용기(13)의 챔버(15)의 중앙지대에는 두번째 센서(22)가 위치되어 있는데 이것은 챔버(15) 안쪽에 액체의 높이가 너무 높아지면, 신호를 낸다.

이송밸브(12)는 이 신호에 의해 닫혀진다. 안전하게 하기 위해 두번째 센서(22) 위 조금 떨어진 곳에 세번째 센서(23)가 또한 배치되어 마찬가지로 액체의 높이를 측정하며 만일 액체 높이가 너무 높으면 신호를 내는데 이 신호에 의해 마찬가지로 이송밸브(12)가 차단되고, 추가로 압력탱크(10)를 압력이 없는 상태로만들고, 경고신호는 관리요원에게 전달된다.

제 2도에서 제 4도는 가스제거용기(13)를 단면으로 자세히 설명한 것이다. 제 2도에 따르면, 가스제거용기(13)는 밀봉된 바닥과 제거할 수 있는 덮개(26)를 갖는 중공의 원통형 본체(25)로 형성되어, 그 결과 챔버(15)는 밀봉된다. 용기(13)는 수직으로 똑바로 세워져 있다. 이송라인(11)은 덮개(26)를 통하여 챔버(15)의 저부까지 축상으로 중앙의 튜브(28)의 형태로 이어진다. 튜브(28)의 하단부에는 아래의 뾰족한 점에서 끝나는 분배콘(29)이 부착되어 있는데, 그 끝은 챔버(15)의 바닥에서 단지 조금 떨어져 있다. 위쪽에서, 분배콘(29)은 튜브(28)를 둘러싸고, 밖으로 비스듬히 내려가는 환형표면(30)을 가지고 있다.

튜브(28) 주위에 배치되고 중공의 바늘(32)을 각각 갖고 있는 다수의 홀더(31)는 이 환형 표면(30)에 나사로 조이거나 고정되어 있다. 각각의 바늘(32)은 덕트(33)를 경유하여 튜브(28)내의 덕트에 연결되며, 따라서 이송라인(11)에 연결된다. 바늘(32)은 거의 수직으로 위쪽으로 향해 있으나, 약간 바깥쪽으로 기울어져 있어, 결과적으로 챔버(15)의 축에서 예컨대 15°의 작은 각도로 둘러싸여 있다. 제 3도에 따르면 바늘팁(34)은 정접으로 편평하다. 즉 바늘팁(34)에서 슬롯형태 구멍의 긴 쪽이 원주방향으로 향해 있다. 바늘(32)이 약간 바깥쪽으로 향하는 배열과 합해서, 그 효과는 슬롯구멍으로 부터 압력하에서 나오는 액체가 편평한 스트립(strip) 의 형태를 갖는다는 것이다. 그것이 방사상으로 바깥쪽으로 향하는 이동부품인 결과로서, 이 액체 분출이나 이 액체 스트립은 비교적 낮은 분출 속도 때문에 약 1mm의 곡률 반경을 갖는 호(27)로 아래쪽으로 기울어지며, 그런 후 액체는바늘(32)의 바깥쪽, 비스듬히 내려가는 환형표면(30) 및 분배콘(29)의 바깥쪽을 따라 아래로 챔버(15)의 저부에 있는 액체로 흐른다.

가는 바늘 덕트 보다 액체(L) 내부에서 압력이 떨어지기 때문에 액체내의 공기기포는 슬롯구멍에서 나올때 크기가 증가되고 곧 파열되어 그 결과, 가스기포가 액체에서 제거된다. 챔버(15) 내부의 가스의 양은 그것에 의해 증가하여, 그 결과로 챔버(15)내부의 액체의 높이가 떨어지거나 압력이 증가한다. 이송밸브를 경유한 액체의 이송은 액체가 분배콘(29)부분에 놓이는 방식으로 두번째 및 세번째 센서(22, 23)에 의하여 조절된다.

챔버(15)내의 압력은 액체의 높이에 상관없이 정밀압력조절기(16)로 일정한 값에서 유지된다.

챔버(15)는 원추형으로 아래쪽으로 좁아지고 최하부점(35)에서, 도우징 밸브(18)와의 연결을 위한 1개 또는 그이상, 이 경우에서는 3개인 배출구멍이 있다.

도우징 밸브(18)가 제 5도의 단면도에서 기술된다. 도면에 따르면, 이것은 팁(41), 중간부(42), 후미원통형부(43) 및 후미덮개(47)로 구성되는 네 부분으로 구성된 하우징(40)을 갖는다. 피스톤(44)은 원통형부(43)에서 움직일 수 있게 끼워져 있다.

피스톤(44)은 피스톤로드(45)에 의하여 인도되고, 나선형의 압축스프링(46)에 의하여 앞쪽으로 힘을 받는다. 원통형부(43)는 덮개(47)로 밀봉되어 있고, 피스톤로드(45)는 덮개(47)의 중앙축의 통로(opening) 와 피스톤(45)의 앞에 놓인 가로벽(48) 안에서 인도된다.

피스톤로드(45)의 앞쪽 선단에 중간부와 팁(41)을 통하여 축방향으로 연장된 바늘밸브(49)가 부착되어 있다. 분배될 액체는 측면의 연결통로(50)로 이송되어, 연결통로(50)에서부터 중간부(42)와 팁(41)으로 통하고 앞쪽 선단에서 분배구멍(51)을 형성하기 위해 원추형으로 뾰족하게 한 축방향의 흐름관으로 흐른다. 바늘밸브(49)의 앞쪽 선단은 같은 식으로 원추형으로 뾰족하게 되어 있고 나사형의 압축스크류(46)의 힘하에서 분배구멍(51)에서 이에 대하여 정지하고 이를 밀봉한다. 닫힌 상태에서, 바늘밸브(49)의 팁은 하우징(40)의 팁(41)의 앞쪽 선단과 끝이 맞닿아서, 그 결과 바늘밸브(49)의 앞쪽에 액체가 머무를 만한 공간이 없다. 후미의 기압부분은 테플론(Teflon) 실(55)에 의해 앞쪽 액체부분으로부터 분리되어 있다.

압축공기는 압축공기라인(19) (제 1도) 을 경유하고 압축공기 연결기(52)를 경유한 후미말단에서 부터, 후미말단에서 시작하는 피스톤로드의 축상구멍(53)과 이 축상구멍(53)의 앞쪽 선단에서 작은 가로구멍을 통과하여 피스톤(44)의 앞쪽까지 인도될 수 있으며 이렇게하여 피스톤(44)을 제 5도의 오른쪽인 뒤쪽으로 움직이게 되고, 바늘밸브(49)는 분배구멍(51)에서 부터 뒤로 당겨져 그 결과 액체가 축상의 덕트를 통과하여, 분배구멍(51)의 밖으로 흐르게 할수 있다. 바늘밸브(49)가 뒤로 당겨지게 할수 있을 때까지의 위치는 피스톤로드(45)의 후미선단에서 작용하는 스크류(54)를 조정함으로 설정될 수 있다.

종합적으로, 도우징 밸브(18)는 흐름공간이 예컨대, 접착제의 공급을 위한사용에 대하여 접착제의 매우 적은 양만이 도우징 밸브 내부에 남아 있기 위해 가능한한 매우 작은 부피를 갖도록 그렇게 설계된다. 닫힌 위치에서는 바늘밸브(49)가 바늘밸브(49)의 앞쪽에서 액체 예컨대 접착제가 남아 있는 공간이 없는 방식으로 하우징(40)의 팁(41)을 밀봉하기 때문에 도우징 밸브의 개방시에 바늘밸브(49)의 팁에서, 바늘밸브(49)의 뒤로 당김에 따라 일어나는 압력이 저하하는 공간이 없다. 이런 압력이 저하하는 것은 액체중의 가스기포 형성의 원인이 되는 것과 같은 단점이 될수 있다.

가스제거장치(13) 및 도우징 밸브(18)의 각각의 구성요소에 대한 재료는 중요하지 않으며, 특히 금속 또는 플라스틱 물질일 수 있다. 이들 물질은 가스기포가 제거되는 전달할 액체와 적합성이게 할 필요성이 있다.

제 1도는 액체를 공급하고, 액체중의 공기기포를 제거하며, 액체를 분배하기 위한 시스템의 선도,

제 2도는 액체로 부터 가스기포를 제거하기 위한 용기의 단면도,

제 3도는 중공의 바늘이 돌출되어 있는 분배콘을 바늘의 경사는 고려하지 않고 위에서 본 도면,

제 4도는 바늘의 측면도,

제 5도는 분배장치의 단면도.

Claims (9)

1. 액체(L) 가 얇고 폭이 큰 분출구에서 제 1의 압력으로 액체(L) 가 부분적으로 채워져 있는 밀봉된 챔버(15)에 도입되며, 그 결과 가스기포가 도입된 액체로 부터 이탈할 수 있는 분배할 점성 액체(L) 중의 가스기포 제거방법에 있어서,

   제 1의 압력 보다 더 낮은 제 2의 압력이 챔버(15)에서 우세하여 그 결과, 액체에 있는 가스기포가 팽창되고 파열되며 그리고 상기 제 2의 압력이 액체를 챔버로부터 분배장치(도우징밸브(18))로 공급하고, 이로부터 액체를 분배하기에 충분하며, 그리고

   챔버(15)로 액체를 도입하는 제 1의 압력과 챔버(15)에서 우세한 제 2의 압력과의 차이가 일정한 것을 특징으로 하는 분배할 점성 액체중의 가스기포 제거방법.
2. 제 1항에 있어서, 챔버(15)내의 액체는 액체가 챔버(15)로 도입되는 지점(바늘 팁(34))아래로 놓이는 높이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 및 제 2의 압력이 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
4. 밀봉된 챔버(15)가 있는 가스제거용기(13); 챔버(15)로 액체(L) 를 이송하기위한 장치(10, 11, 12, 14); 챔버(15)의 바깥으로 액체(L)를 인도하기 위한 장치 및 챔버(15)로 부터 집적된 가스를 제거하는 장치를 갖는 제 1항 내지 제 2항중 어느 하나의 방법을 수행하는 장치에 있어서,

   액체(L) 를 공급하는 장치가 일정한 제 1의 압력으로 액체를 공급하고, 챔버(15)의 바깥으로 집적된 가스를 인도하는 장치가 챔버(15)내에서 더 낮고 일정한 제 2의 압력을 유지하는 정밀압력조절기(16)인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 4항에 있어서, 일정한 제 1의 압력으로 액체(L) 를 이송하는 장치가 액체저장을 위한 압력탱크(10)와 압력탱크(10)에서 일정한 제 1의 압력을 내는 압축공기 공급원(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 4항 또는 제 6항에 있어서, 챔버(15)내에 챔버의 바닥에서 떨어져서 아래쪽으로 뾰족하게 되어 있는 분배콘(29)이 배치되고, 이것은 중공의 바늘(32)을 지니는데 이 바늘은 약간 바깥쪽을 향하면서 위쪽을 향하여 배치되며 여기에 액체가 분배콘(29) 내부의 덕트(33)를 통하여 일정한 제 1의 압력으로 이송되고, 바늘의 팁은 편평하게 되어 넓은 슬롯형태의 구멍을 형성하며, 슬롯구멍의 더 긴쪽이 정접방향으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 가스제거용기(13)는 바늘(32)의 슬롯구멍 (팁(34)) 아래로 챔버(15)내의 액체의 높이를 유지하기 위한 센서(21, 22, 23)를구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 챔버(15)에서 우세한 일정한 제 2의 압력에 의해 가스제거용기(13)의 하단부에서 챔버(15)로부터 연결라인(17)을 경유하여 액체(L)가 이송되는 도우징 밸브(18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 도우징 밸브(18)가, 바늘밸브(49)의 팁 앞쪽에서 도우징밸브(18)의 닫힌 상태에서 액체(L) 가 남아 있는 공간이 없는 방식으로 닫힌상태에서 배출구멍을 밀봉하는 바늘밸브(49)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.