KR101113921B1 - 공기터빈을 가진 로터리 살포기를 위한 배출라인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보울(6)을 회전할 수 있는 공기터빈(5)을 구비한 살포기(1)에 관한 것으로, 터빈은 터빈을 구동하기 위하여 가압된 가스공급라인(11)과 구동가스배출라인(12)에 연결되어 있다. 상기 배출라인(12)는 배출가스 유동체적(V13)을 이루는 내부슬리브(13)와, 슬리브(13)의 외부면과 라인(12)의 내부면의 사이에 마련되어 있으며 소정의 두께를 가진 고리형상 공간(E)을 구비하고 있다. 이러한 구성을 통하여 선택적으로 낮은 온도 배출가스 체적(V13)과 배출라인(12)를 이루는 재료 사이에 적합한 온도구배를 가지게 되며, 이에 따라 응축의 위험이 제한된다.

Description

공기터빈을 가진 로터리 살포기를 위한 배출라인{Exhaust line for a rotating sprayer with a pneumatic turbine}
본 발명은 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기, 및 그러한 살포기를 포함하고 코팅제를 살포하기 위한 설비에 관한 것이다.
액체상태 또는 파우더 형태인 코팅제를 살포하는 기술분야에서, 일반적으로 "보울(bowl)" 또는 "컵(cup)"으로 알려진 로터리 살포 요소를 회전시키기 위하여 공기터빈을 사용하는 기술이 알려져 있다.
터빈은 터빈로터의 블레이드 근처에서 팽창하는 가압상태의 가스, 보통 공기의 흐름에 의하여 구동되고, 이러한 가스는 살포요소와 함께 회전 로터를 구동한다. 로터를 구동한 후, 구동공기는 배출덕트를 통하여 살포기의 바깥쪽으로 배출되는데, 상기 배출덕트는 살포되는 코팅제의 분무와 공기가 간섭하는 현상을 방지하기 위하여 살포기의 뒤쪽을 향하게 한다.
구동공기가 팽창함에 따라, 구동공기의 온도는 특히 10℃ ~ -15℃ 인 비교적 낮은 값에 이르도록 떨어지는데, 그것은 코팅제 살포 캐빈의 통상의 노점보다 상당히 낮다. 살포캐빈의 노점은 일반적으로 습도가 대략 65%이고 주변온도가 대략 22℃인 경우 통상 12℃에 근접하게 된다. 이것은 배출덕트의 근처에서 주위의 공기가 응축될 위험을 초래한다. 이러한 현상은 특히 배출덕트가 강체를 통과할 때 뿐만 아니라 비교적 얇은 벽두께를 가진 케이싱의 내부에 위치한 덕트가 튜브로 이루어졌을 때도 발생한다.
이러한 모든 경우에 있어서, 배출덕트의 근처에서 응축되는 주위의 공기는 어떤 경우에도 배출덕트와 가까운 살포기의 외부표면에 물방울이 형성되게 할 수 있고, 또한, 그러한 물방울의 축척은 물방울이 생기는 살포기의 부분에 새로운 물방울이 더욱 생기도록 하여 걷잡을 수 없는 상황을 초래한다. 이것은 살포기의 몸체에 물방울 및/또는 생성물이 축적될 위험을 초래한다. 이러한 물방울 등은 코팅되는 물체에 도달될 수 있는데, 이러한 문제는 살포기가 다축타입의 로보트, 루프기계 또는 왕복운동기계에 설치된 경우에 특히 잘 발생한다. 또한, 이러한 국부적 물방울 축적 현상은 살포기가 정전형 타입일 경우, 정전형 전하의 고전압이 시간에 따라 변동하는 경우에 살포기의 예기치 않은 절연파손을 유발할 수 있다.
이러한 단점을 완화하기 위하여, 로터리 살포기에서 터빈의 로터를 구동하는 공기를 히터에 의하여 가열하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 이것은 비용이 높고, 만일 히터가 터빈에서 거리를 두고 설치된다면 실제로 효율이 낮은 것으로 알려져 있다. 반면, 히터가 터빈에 근접하게 설치되면, 그것은 폭발성 공기를 포함하는 영역에 설치되는 데 따른 엄격한 안전기준에 따라야 할 필요가 있다. 그러므로, 그러한 공기히터는 에너지를 소모하게 되고, 그에 따라 그러한 살포기를 포함하는 장치를 작동하는 비용도 증가시키게 된다.
이 발명은 코팅제를 살포하기 위한 새로운 로터리 살포기를 제공함으로써 이러한 단점을 제거하는 것을 목적으로 하고 있으며, 본 발명에 따른 살포기는 구동가스 배출덕트의 근처에서 응축이 발생할 위험이 상당히 감소하거나 제거될 수 있게 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기에 관한 것으로, 상기 살포기는 로터리 살포 요소를 회전시키는 데 적합한 공기터빈을 구비하고, 상기 터빈은 터빈을 구동하는 가압상태의 가스를 공급하는 덕트에 연결되며, 또한 터빈은 적어도 하나의 구동가스 배출덕트에 연결된다. 이 살포기는 상기 배출덕트 내에 적어도 두 개의 벽들, 즉 제1벽과 제2벽을 구비하는 것을 특징으로 하며, 제2벽의 안쪽에는 제1벽이 배치되고, 제1벽의 바깥면과 제2벽의 안쪽면 사이에는 소정의 폭을 가진 공간이 형성되어 있어, 덕트내의 배출가스 유량을 결정한다.
본 발명에 의하면, 덕트의 두 벽 사이에 한 층의 가스가 형성되고, 이로 인하여 그 내부에 배출덕트에서 나온 배출가스가 흐르고 있는 내부 체적을 단열하며, 이에 따라 상기 덕트 근처에서 응축이 생길 위험을 방지할 수 있다.
본 발명의 유리하지만 필수적이지 않은 특징에 따르면, 회전 살포기는 다음의 특징중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
- 제1벽은 덕트의 내부에서 거의 덕트의 전체길이에 걸쳐 연장되어 있는 슬리브에 의하여 형성된다.
- 상기 공간은 외부로부터 단열되고, 상기 슬리브와 상기 덕트를 이루는 요소 사이에서 열적 단열층을 형성하는 다량의 가스가 상기 공간에 채워진다.
- 상기 공간에는 가스가 공급되고 가스출구와 연결되어, 공간 내에 가스가 흐를 수 있게 한다. 이러한 상태에서, 상기 공간에 배출가스의 압력보다 높은 압력을 가진 가압상태의 가스가 공급되고, 적어도 하나의 채널이 상기 공간을 제1벽에 의하여 형성된 배출가스 유동체적(flow volume)에 연결한다. 이러한 채널은 당해 공간에서 배출가스 유동 체적으로 향하는 공기의 흐름을 형성한다. 이것에 의하여 상기 공간에서 흐르는 가스와 배출가스는 혼합되어 원래의 배출가스의 온도보다 높은 온도를 가진 혼합물이 생성된다. 이에 따라, 배출덕트 근처에서 응축이 발생할 위험이 줄어든다. 바람직하게는, 상기 채널은 제1벽의 상류부분에서 형성된다. 본 발명의 변형예에서, 상기 언급된 공간은 배출가스 유동 체적에 대한 유체 흐름으로부터 분리될 수 있다.
- 상기 고리형상의 공간에 공급되는 상기 가스는 구동가스 일 수 있다.
- 제1벽은 열 및/또는 전기 전도성이 낮은 재료로 이루어지고, 특히 합성재료, 바람직하게는 복사에 의한 열전달을 제한하기 위한 옅은 색(pale color)의 재료로 이루어진다. 이 발명은 코팅제를 살포하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 위에서 정의한 적어도 하나의 살포기를 포함한다. 그런 장치는 이미 알려진 장치보다 설치하기 쉽고, 조작비용도 낮다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단순히 예로서 주어진, 본 발명의 원리를 적용한 살포기의 2개의 구현예에 대한 다음의 설명에 비추어 잘 이해될 수 있고 또는 그것의 다른 장점이 더욱 명확히 나타난다.
도1은 본 발명의 제1실시예를 구성하는 살포기의 부분적인 개략 단면을 나타낸다.
도1A 는 도1의 세부 A를 큰 비율로 도시한다.
도 2는 도1의 살포기를 작은 비율로 도시한 평면도이고, 다축로보트의 관절에 연결하기 위한 그 평면을 보이고, 도1의 단면평면은 I-I선에 의하여 표현된다.
도3은 도1과 도2의 살포기에 사용되는 단열슬리브를 큰 비율로 도시한 종단면도.
도4는 도1과 유사한 단면도로서 보다 작은 배율로 본 발명의 제2실시예를 구성하는 살포기를 나타낸다.
도1과 도2에서 보인 살포기(1)는 절연플라스틱 재료로 이루어진 몸체부(2)를 포함하고, 상기 몸체부(2)에는 코팅제를 위한 탱크(3)가 형성된다. 상기 몸체부(2)는 다축로보트(미도시)의 관절에 설치하기 위한 것이며, EP-A-0 274 322의 기술적인 가르침에 따른다.
변형예에서, 몸체부(2)는 루프 기계의 빔, 왕복기관 또는 코팅될 수 있는 물체에 대하여 작동할 수 있게 하는 어떠한 종류의 로보트에도 설치될 수 있게 설계된다.
상기 몸체부는, 그 연결평면의 반대편에 위치하고, 그 몸체부상에 설치된 에어터빈(5)을 구비하고 있으며, 상기 터빈(5)은 도면에서 오직 외면만이 도시되어 있고, 상기 터빈(5)은 탱크(3)로부터 나오는 액상 코팅제를 살포하기 위하여 축X-X'를 중심으로 보울(6)을 회전시킬 수 있도록 설계된다.
덕트(11)는, 예를 들면 연결평면(4)으로부터 터빈(5)까지, 몸체부(2)를 관통하고 있으며, 로터(미도시)를 회전하기 위하여 사용되는 구동공기가 터빈으로 이동할 수 있게 한다. 도1에서 화살표 F11은 터빈(5)쪽으로 이동하는 구동공기의 흐름을 나타낸다.
제2덕트(12)는 터빈에서 나오는 배출공기를 위하여 마련되고, 상기 덕트는 터빈의 근처에서 연결평면(4)까지 연장되어 있다. 화살표 F12 는 덕트(12)를 따르는 배출공기의 흐름을 나타낸다.
도3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 덕트(12)는 슬리브 또는 라이너(13)에 끼워지고, 열 및 전기적 전도성이 낮거나 절연재인 플라스틱재료로 만들어진다. 도시된 예에서, 상기 덕트는 흰색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된다. 슬리브(13)는 덕트(12)의 많은 부분에 걸쳐 연장되고, 슬리브의 끝단 각각에는 약간 큰 두께의 림(131, 132)이 구비되며, 상기 림에는 O-ring(135,136)을 수용하기 위한 홈(133,134)이 형성된다. 상기 오링(O-ring)은 몸체부(1)에서 덕트(12)를 이루는 표면(12a)에 대하여 압력을 가한다.
림(131 및 132)의 반경방향 높이(h)는 표면(12a)과 일정간격을 두고 있는 슬 리브(13)의 매개부분(137)을 지지하기 위하여 마련한다. 더욱 명확하게는, 림(131 및 132)이 존재하기 때문에 거의 상기 높이(h)에 해당하는 소정의 두께(e)를 가진 고리형상 공간(E)이 슬리브(13)의 반경방향으로 외부표면(13a)과 표면(12a)사이에 형성된다.
따라서, 덕트(12)는 2중벽 또는 2중면으로 된다. 즉, 슬리브(13)는 덕트의 내벽 또는 내부표면을 이루고, 외부표면(12a) 및 몸체부(2)의 요소는 덕트의 외부벽 또는 표면을 이룬다.
가지연결(14)은 몸체부(2)를 관통하여, 덕트(11)를 공간부(E)에 연결한다.
게다가, 구멍(138)이 림(132)에 형성되는데, 상기 홀(138)은 터빈(5)과 가까운 덕트(12)의 부분, 즉 덕트의 상류부분에 위치되어 있다.
터빈(5) 내에서 구동공기가 팽창함에 따라, 덕트(12)에서의 상대압력 P12 은 수백밀리바의 수준이 되고, 덕트(11)에서의 상대공급압력 P11은 5바 ~ 6바의 수준이다.
이러한 압력차이 때문에, 일부 터빈 구동공기는 화살표 F14로 표시된 것과 같이 가지연결부를 따라 고리형상 공간(E)으로 흐른다. 이후에 공기는 화살표 FE 에 표시된 것처럼 공간(E)에서 흐르고, 그 후에 화살표F138에 나타난 것처럼 홀(138)을 통과하여 슬리브(13)의 내부체적 V13 으로 흐른다.
실제로, 공간(E)에서의 공기 유속은 덕트(11)에서의 유속과 비교하여 무시할 만하다. 그 결과, 공간(E)에 형성되는 한 층의 공기는 터빈(5)이 정상적으로 작동하는데 방해가 되지 않는다. 즉, 공간(E)를 흐르는 한 층의 공기가 생성되고, 이 공기층에 의하여 체적V13 을 덕트(12)의 제2벽을 이루는 몸체부(2)의 요소로부터 단열한다. 또한 공간(E)내의 유동에 의하여 열이 슬리브(13)를 구성하는 재료로 전달되기 때문에 배출가스의 온도에 비하여 슬리브의 온도를 상승시킬 수 있다.
이러한 현상은 공간내의 유동에 의하여 열이 슬리브 요소로 전달되는 한 가스의 온도에 비하여 슬리브의 온도를 증가할 수 있게 한다.
따라서, 비록 배출가스의 온도가 낮더라도, 덕트(12)의 표면(12a)은 그 온도가 낮지 않기 때문에, 덕트(12)의 근처에서 몸체부(1)의 외부표면(15)상에 대기가 응축될 염려는 없다.
설명하지 않은 본 발명의 변형예에서, 홀(138)과 같은 복수의 홀이 슬리브(13)의 상류부분에 제공되거나, 또는 슬리브의 길이를 따라서 분포될 수 있다.
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도4에서 보인 발명의 제2실시예에서, 제1실시예의 구성요소들과 유사한 요소는 동일한 참조번호가 부여된다. 설명된 제1실시예와 차이점에 관해서만 설명한다. 이 실시예는 앞선 실시예와 달리 슬리브(13)의 내부체적 V13이 슬리브(13)와 덕 트(12)의 표면(12a)사이에서 형성되는 고리형상 공간(E)과 단절되어 있는 점에서 차이가 있다. 더욱 상세하게는, 공간(E)을 따라 흐르는 공기 및 터빈공급덕트(11)에서 나오는 공기는 유입연결부(16)를 지나서 공간(E)을 통과하여, 덕트(11)과 연결되는 출구연결부(17)를 통해 빠져나오며, 이에 따라 공간(E)을 따라 이동하는 공기를 터빈에 공급하도록 사용할 수 있다.
본 실시예는 슬리브의 표면(13a)과 덕트의 표면(12a)사이에 단열층을 형성하기 위하여 사용되는 공기가 손실되지 않고 재사용될 수 있다는 점에서 앞서 설명한 실시예보다 경제적이다. 그러나, 앞선 실시예에서는 공간(E)로부터 흘러나온 공기가 배출가스와 혼합되고, 이 혼합가스는 터빈을 지난 가스보다 높은 온도를 유지하게 되고, 이로 인하여 체적 V13 을 따라 이동하는 상기 혼합가스의 온도가 상대적으로 증가되기 때문에, 배출가스의 온도면에서 본 실시예는 제1실시예에 비하여 효율적이지 못하다. 그러므로, 덕트(11)에서의 공기유속, 결과적으로 연결부(16) 및 공간(E)에서 공기유속을 조절하는 조절가능한 밸브, 예를 들어 콘-포인트 셋-스크류 를 구비하는 것도 가능하다. 이것은 운전중에 공간(E)에서의 유속을 조절하는 것을 가능하게 한다. 덕트(11)에서 유속은 0으로 설정될 수도 있다.
도시되지 않은 이 발명의 변형예로서, 모든 구동공기는 공간(E)을 통하여 흐른다. 다시 말해서, 연결부들(16, 17)사이에 있는 덕트(11)가 생략된다. 이 변형예는 그것의 속도 및 배출덕트에서의 헤드손실(head loss)과는 관계없이 체적(E) 내에서 많은 양의 공기가 흐를 수 있게 한다.
도시되지 않은 이 발명의 다른 실시예에서, 슬리브(13)와 평면(12a)사이에 형성된 공간(E)은 외부로부터 단절될 수도 있다. 터빈에 연결된 덕트로부터 공기가 공급될 필요가 없기 때문에, 구성이 상당히 간단해지는 장점이 있다. 그러나, 얻을 수 있는 단열효과는 앞서 언급한 두개의 실시예보다 적다.
또한, 본 발명은 공간을 이루는 벽이 평행한 원형단면이 아닌 경우에도 적용할 수 있으며, 이 경우에 공간은 고리형상이 아니다. 실제로, 공간은 그 기능에 따라 어떤 적절한 공간을 가질 수 있다. 공간(E)은 길이방향으로 분할되거나 그 단면이 복수의 부분으로 나누어질 수 있으며, 이때 그 부분에 유동연결부가 형성되거나 또는 부분들이 독립적으로 이루어질 수 있다.
관련된 실시예가 무엇이든 간에, 슬리브(13)와 덕트의 내부표면(12a)사이에 형성된 공간(E)에는 한층의 절연공기가 슬리브의 내부체적 V13 과 덕트(12)를 구성하는 요소들간의 온도구배에 적합하도록 형성될 수 있다.
이 발명은 가스베어링을 가진 터빈이 사용되는 살포기에 한정되지 않고, 볼베어링 또는 롤러베어링을 가진 터빈이 장착되는 살포기에도 동일하게 잘 적용한다.
본 발명에서 강체(1)로 만들어진 배출덕트가 도시된다. 그러나, 본 발명은 얇은 벽을 가진 케이싱 내부에 배치되고, 튜브로 형성된 배출덕트에도 사용될 수 있다. 이 경우에, 튜브는 내부 또는 외부에, 내부 및 외부 동시에 정렬될 수 있으며, 이 경우에 체적(E)과 유사한 두개의 동심 체적들이 생성되고, 각각에는 단열층 을 형성하기 위하여 가스가 공급될 수 있다. 이러한 체적은 공동으로 또는 독립적으로 형성될 수 있다.
이 발명은 고리형상 공간(E)에 공기를 공급하는 예를 들어 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 특히 다른 종류의 공기가 터빈의 구동을 위해 사용될 때, 고리형상 공간에 다른 종류의 가스가 공급될 수 있다.
이 발명은 정전기 살포기 및 코팅될 물체를 향하여 한쌍의 코팅제를 전달하기 위하여 정전기 현상이 사용되지 않는 소위 공기살포기에 적용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기에 있어서, 상기 로터리 살포기는 로터리 살포 요소를 회전하기 위한 공기터빈을 포함하고, 상기 터빈은 터빈을 구동하는 가압상태의 가스를 공급하기 위하여 덕트에 연결되고 또한 적어도 하나의 구동 가스 배출 덕트에 연결되어 있되,
    상기 살포기에서 배출덕트는 적어도 2개의 벽들을 포함하고, 제1벽(13)은 전체적으로 제2벽(2) 내부에 배치되어 상기 배출덕트(12)내에 배출가스 유동 체적(V13)을 형성하고, 동시에 적어도 하나의 소정 두께(e)의 공간(E)이 제1벽의 외부면(13a)과 제2벽의 내부면(12a)사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1벽은 덕트 내부에서, 상기 덕트(12)의 전체 길이에 걸쳐서 연장된 슬리브(13)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공간(E)은 외부로부터 단열되어 있고, 상기 공간에는 상기 슬리브와 상기 덕트를 이루는 요소 사이에 열적 절연층을 형성하는 일정량의 가스가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공간(E)은 가스(F14)로 채워지고(14; 16), 가스출구(138; 17)에 연결되어, 상기 공간에서 가스의 유동(FE)이 발생하는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간(E)에는 배출가스의 압력(P12)보다 큰 압력(P11)인 압력상태(F14)의 가스가 공급되며, 적어도 하나의 채널(138)이 상기 공간을 제1벽(13)에 의하여 형성된 배출가스 유동 체적(V13)으로 연결하는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 채널(138)은 제1벽(13)의 상류부분(132)에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간(E)은 상기 배출가스 유동 체적(V13)에서 유동하는 유체와 고립되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간(E)에 공급되는 가스는 구동가스인 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1벽(13)은 합성재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 로터리 살포기.
  10. 제 1 항에 따른 적어도 하나의 살포기(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅제를 살포하기 위한 설비.
KR1020067007469A 2003-10-20 2004-10-19 공기터빈을 가진 로터리 살포기를 위한 배출라인 KR101113921B1 (ko)

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