KR101191848B1

KR101191848B1 - 페인트 건용 에어 밸브

Info

Publication number: KR101191848B1
Application number: KR1020077003981A
Authority: KR
Inventors: 존 로저스
Original assignee: 아이티더블유 리미티드
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2012-10-16
Also published as: GB2417544C; GB2417544A; DE602005012290D1; AU2005276194A1; JP2008510612A; ES2320912T3; US8235356B2; WO2006021860A1; US20070272152A1; EP1796846B1; TWI317655B; EP1796846A1; CA2575623A1; GB0418954D0; GB2417544B; KR20070050925A; CA2575623C; CN100450636C; CN1993183A; AU2005276194B9

Abstract

페이트 건을 위한 에어 밸브는 페인트 건의 밸브 챔버(44)에 맞도록 구성된 폐쇄 부재(40)로서, 상기 밸브 부재(44)는 건의 기류 챔버(45)와 교차하며, 폐쇄 부재(44)는 2개의 밀봉점(46, 48)을 갖는데, 사용 중에 밸브가 폐쇄된 구성에 있을 때, 기류 챔버(45)의 마주하는 측면에서 밸브 부재(44)의 내면에 대항하여 밀봉되어 기류 챔버(45)가 닫히고, 제1 및 제2밀봉면(46, 48) 사이의 유체 전달을 제공하는 폐쇄 부재를 통과하는 관(49)과, 외부 하중이 적용되지 않을 때 폐쇄 위치로 폐쇄 부재(40)가 편향되기 위한 편향 부재(41)를 포함한다.

Description

페인트 건용 에어 밸브{AIR VALVE FOR A PAINT GUN}

본 발명은 페인트 건(paint gun)과 특히 페인트 스프레이 건의 공기 입구 통로를 위한 밸브에 관한 것이다.

일반적인 페인트 스프레이 건은 바디의 한 단부로부터의 일체형 손잡이 펜던트와 바디의 마주하는 단부에서 제공되는 스프레이 헤드를 갖는 건 바디를 포함한다. 일체형 손잡이의 말단부는 압축 공기의 공급부가 연결될 수 있는 공기 입구이다. 공기 입구는 건의 손잡이를 통해 건 바디를 통과하는 통로로 연장된다. 페인트 입구는 건의 바디의 외부 표면에 제공된다. 페인트 입구는 건 바디를 또한 통과하는 페인트 통로로 연장된다. 인입 공기는 인입 페인트와 만나고 인입 페인트를 스프레이 헤드에 분무하여 페인트 스프레이를 생성한다.

건 바디를 통한 공기와 페인트의 흐름은 밸브에 의해서 제어된다. 일반적으로, 양 밸브는 손잡이 상에 장착된 단일 트리거에 의해 개봉될 수 있다.

실제로, 종종 우선적으로 공기 밸브만 개방하는 것이 바람직하여 작업물은 페인팅 전에 "배출될"수 있다. 이것은 페인팅 전에 표면으로부터 먼지를 제거하기 위해서 가압 공기로 작업물의 분사를 포함한다. 이것은 일반적으로 처음에 작업자가 방아쇠에 약한 압력을 가하여 이루어지는데, 이것은 공기 밸브가 개봉되게 하 며, 그 후에 더 큰 압력을 가하여, 공기 밸브가 개방되게 유지하고 페인트 밸브를 개방한다.

일반적으로 공기 흐름을 제어하도록 사용된 밸브의 종류는 포핏(poppet) 밸브로 알려졌다. 종래 기술의 포핏 밸브의 예는 첨부된 도면에 도시되며 아래에서 더 자세하게 기술된다. 이 밸브가 폐쇄될 때, 밸브의 전면과 비교하여 밸브의 후면에 작용하는 공기 압력의 초과량은 처음에 밸브가 개방될 때 극복할 필요가 있는 하중을 가한다. 밸브가 부분적으로 개방되면, 밸브 주변의 공기 압력은 동일해지기 시작하고 밸브를 더 개방하기 위해 가해지는 비교적 적은 하중이 필요하다. 공기 밸브를 개봉하기 위해서 높은 하중을 적용하는 경우, 작업자가 공기 밸브만 열리는 위치에 무심코 과하게 쏘아서, 페인트와 공기 밸브가 열리고 페인트를 배출하기 보다 페인트가 작업물에 스퍼터링된다고 알려져 있다.

밸브를 개봉하기 위해서 필요한 초기 하중을 감소하기 위한 이전의 시도는 공기 밸브의 영역을 감소하는데 초점을 맞췄다. 그러나, 공기 밸브 영역을 감소하면, 밸브 양단의 압력 강하가 증가한다. 과다하게 높은 압력 강하는 공기 입구에서 높은 압력을 필요로 하기 때문에 수용하기 어려울 수 있는데, 이는 많은 작업장에 공급하는 것이 어렵다는 것을 증명할 수 있다.

본 발명은 밸브 영역의 감소에 전적으로 의지하지 않고 상기 논의된 문제를 해결하는 밸브의 새로운 설계를 제공한다.

본 발명에 따라 페인트 건을 위한 공기 밸브가 제공되며, 상기 공기 밸브는, 페인트 건의 밸브 챔버에 설치되기 위해 구성된 폐쇄 부재로서, 상기 밸브 챔버는 건의 공기 흐름 챔버와 교차하고, 폐쇄 챔버는 사용 중에 밸브가 그 폐쇄 구성에 있을 때, 공기 흐름 챔버의 마주하는 측면에서 밸브 챔버의 내부 표면에 대항하여 밀봉하며, 공기 흐름 챔버를 폐쇄하는 2개의 밀봉 포인트를 갖는 폐쇄 부재와, 제1 및 제2밀봉 표면 사이의 유체 전달을 제공하는 폐쇄 부재를 통과하는 관과, 외부 하중이 가해지지 않을 때 폐쇄된 위치로 폐쇄 부재가 편향되기 위한 편향 수단을 포함한다.

폐쇄 부재는 바람직하게 원통형 주요 바디보다 조금 더 큰 반경의 플랜지된 일부를 포함하는 밀봉 포인트를 가진 실제 원통형이다. 이런 실시예에서, 편향 수단은 스프링, 선택적으로 원통 폐쇄 부재의 세로축과 정렬된 축에 위치된 압축 스프링일 수 있다.

대안적인 실시예에서, (편향력의 방향에 대한) 폐쇄 부재의 전면의 밀봉은 폐쇄 부재의 후면의 직경보다 조금 큰 직경이다. 이런 배열은 폐쇄 부재상의 공기 압력의 불균형을 야기하며, 폐쇄 부재를 폐쇄 위치에 고정하려는 경향이 있다는 것을 알게될 수 있다. 이런 실시예에서, 다른 밀봉 직경에서 야기된 공기 압력의 불균형은 편향 수단을 제공한다.

한 선택에서, 폐쇄 부재의 후면의 밀봉은 롤링 다이어프램(rolling diaphragm)을 포함할 수 있다.

한 개 이상의 관은 바람직하게 폐쇄 부재를 통과하는 관과 흐르는 폐쇄 부재의 전면을 통해 제공된다. 바람직하게, 폐쇄 부재를 통과하는 관은 폐쇄 부재의 세로 방향으로 연장되고 폐쇄 부재의 후면으로 나간다. 대안적으로, 한 개 이상의 관은 폐쇄 부재에 의해 폐쇄된 밸브를 개봉하기 위해 사용된 방아쇠 밸브의 스핀들에 제공되며, 한 개 이상의 관은 폐쇄 부재를 통과하는 관의 유체 전달에 제공된다.

폐쇄 부재는 바람직하게 탄소 충진 PTFE로 이루어져 있다. 이 물질은 페인트 스프레이 건에 사용될 때, 폐쇄 부재에 의해 발생된 하중을 처리하기 위한 알맞은 기계적인 특성을 갖고, 또한 이런 건을 세척하기 위해 일반적으로 사용된 화학물에 저항력이 있다. 다른 알맞은 물질은 의심할 여지도 없이 당업자에게 떠오를 것이고 본 특허 출원의 청구항의 범위로부터 배제되도록 의도되지 않는다. 많은 플라스틱 재질은 PTFE에 적당한 대안물을 제공하며, 예시는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아세탈 및 나일론을 포함한다.

폐쇄 부재 바디를 통한 다양한 관의 제공은 밸브가 개방되고 공기가 건의 공기 입구를 통해 들어올 때, 폐쇄 부재의 전면의 공기 압력이 관을 통한 공기의 이동에 의해 폐쇄 부재의 후면에 대한 공기 압력과 빠르게 균형이 맞춰진다는 것을 제공한다. 따라서, 공기 밸브를 개봉하기 위해 필요한 하중은 종래 기술의 밸브와 비교하여 상당히 감소하였고 작업자가 공기 밸브만 개방하는 위치에 과하게 쏘는 위험이 대응하게 감소된다.

제안된 밸브 설계는 2개의 마주하는 방향 중 어느 한 방향으로 밸브를 통해 공기의 흐름을 수용할 것이라는 것을 알게 될 것이다. 이것은 폐쇄 부재의 후면에 대한 밀봉의 밀봉 방향, 즉 각각의 흐름의 방향에 대해 조절하여 수용될 수 있고, 밀봉의 방향은 흐름의 다른 방향에 대한 방향과 반대 방향일 것이다.

첨부된 표 1은 본 발명의 포핏 밸브(도 6)와 비교하여 종래의 포핏 밸브(도 5)의 밸브 하중 조건을 설정한다. 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 폐쇄된 밸브를 위한 하중은 종래의 밸브를 위한 하중보다 상당히 작다.

본 발명이 더 잘 이해될 수 있기 위해서, 종래 기술 및 본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조로 아래에 자세하게 기술된다.

도 1은 종래 기술로부터 알려진 중력 공급식 페인트 스프레이 건의 실시예를 도시한 도면.

도 2는 종래에 건에 사용된 일반적인 스프링 포핏 밸브의 실시예를 도시한 도 1의 페인트 스프레이 건의 단면을 도시한 도면.

도 3은 도 2의 포핏 밸브의 단면을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 포핏 밸브의 실시예의 단면을 도시한 도면.

도 5는 개방 및 폐쇄 구조의 도 2 및 도 3의 포핏 밸브를 도시한 도면.

도 6은 개방 및 폐쇄 구조의 도 4의 포핏 밸브를 도시한 도면.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일반적인 중력 공급식 페인트 스프레이 건은 페인트 입구(10)에 의해 페인트 건 바디(4)에 고정된 페인트 컵(1)을 포함한다. 건은 손잡이(3)에 달린 한 단부로부터 주요 바디(4)를 갖는다. 손잡이의 말단부에는 가압 공기의 소스 또는 다른 가스(미도시)가 연결될 수 있는 공기 입구(9)가 있 다.

바디의 마주하는 단부에 공기 및 페인트가 분출되는 스프레이 헤드(6)가 제공된다. 페인트 배출 노즐(5)은 스프레이 헤드를 배출시키는 가압 공기와 혼합되고 분무시킨다. 건의 바디(4)에 따른 중간에 힌지(8)에 의해 건 바디의 외부 표면에 힌지 방식으로 연결된 방아쇠 밸브(7)가 제공된다. 방아쇠 밸브(7)는 처음에 건의 손잡이(3)를 그립핑하여 작동되며, 손잡이(3)를 향해 트리거(7)가 당겨진다. 트리거(7)의 작은 눌림은 건의 바디(4) 내에 위치된 공기 밸브(미도시)를 개방하고 방아쇠(7)의 큰 눌림은 공기 밸브와 페인트 밸브(미도시) 모두를 개봉한다.

도 2는 건 바디(4)를 통과하는 공기 입구 통로(25)와 교차하는 밸브 챔버(24)에 위치된 포핏 밸브가 노출된 도 1의 건의 단면을 도시한다. 도 3은 횡단면의 도 2의 포핏 밸브를 도시한다. 포핏 밸브는 압축 스프링(21)에 의해 공기 통로(25)를 가로지르는 폐쇄 위치에서 편향된 폐쇄 부재(20)를 포함한다. 밸브는 정사각형 단면의 O-링(22)에 의해 밸브 챔버(24)의 단계에서 밀봉하는 밸브 로케이터(32)에 대향하여 밀봉된다. 밸브의 전면에는 스핀들(27)에 의해 폐쇄 부재(20)와 연결되는 방아쇠(26)가 있다. 즉, 방아쇠(26)는 제2스핀들(29)에 의해 페인트 밸브(28)와 연결된다.

스핀들(27)은 또한 밸브 챔버(24)의 위치에 폐쇄 부재(20)를 고정시키는 밸브 로케이터(32)의 관을 통해 가이드된다.

건이 작동될 때, 작동자는 건의 손잡이(3)에 대향하여 방아쇠(26)를 누른다. 방아쇠(26)가 눌리면, 폐쇄 부재(20)는 압축 스프링(21)에 대향하여 눌려서 공기 입구 밸브를 개방하여 공기가 통로(25)에 흐르게 하여 건 바디(4)를 통과하게 한다. 방아쇠(26)가 더 눌리면, 방아쇠의 내부 표면은 제2스핀들(29)에 연결된 정지부(31)를 만나고 개방된 페인트 밸브(28)를 당기기 시작하며, 페인트와 공기가 건 바디(4)를 통해 흐르게 한다. 페인트와 공기는 스프레이 헤드(6)로부터 분출되고 페인트는 스프레이를 형성하기 위해서 분무된다.

도 4는 본 발명에 따라 포핏 밸브의 실시예를 도시하며 포핏 밸브가 설치될 수 있는 페인트 건의 외형이 점선으로 도시된다.

새로운 포핏 밸브는 일반적으로 예를 들어 밸브 챔버(44)의 내부 벽에 대향하여 밀봉되는 밀봉(42)을 갖고 스핀들(47)과 연결된 공기 입구 통로(45)를 폐쇄하는 폐쇄 부재(40)와 같이 도 2 및 도 3에 도시된 종래 기술에서 많은 특징을 갖는다. 포핏 밸브는 제1밀봉(42)에 공기 통로(45)의 마주하는 측면 상의 밸브 챔버(44)의 내부 벽을 밀봉하는 제2밀봉(46)의 제공에 의해 종래 기술과 구별된다. 게다가, 제1밀봉(42)과 제2밀봉(46)을 연결하는 관(49)과 이어지는 폐쇄 부재(40)의 전면을 통과하는 복수의 구멍(48)이 제공된다.

알 수 있는 바와 같이, 원통형 홈(46a)은 후방 밀봉(46)의 표면을 마주하는 전면 상에 제공된다.

도 5는 첫 번째의 폐쇄된 구조(5a)와 두 번째의 개방된 구조(도 5b)의 도 2 및 도 3의 포핏 밸브를 도시한다. 밸브가 도 5a에 도시된 바와 같이 폐쇄된 구조에 있을 때, 밸브가 개방될 때 극복될 상당한 힘이 생성되는 밸브 헤드(20)의 후면 상에 작용하는 높은 정압이 생긴다. 도 5b에 도시된 바와 같이 개방되면, 동적인 흐 름에 의해 야기된 감소된 압력이 밸브를 폐쇄하려고 하는 경향이 있는 적은 하중이 생성될 밸브 스핀들(27)의 좁은 영역 상에 작용한다.

도 6은 첫 번째의 폐쇄된 구조(도 6a)와 두 번째의 개방된 구조(도 6b)의 도 4의 포핏 밸브를 도시한다. 영역과 압력으로 인한 제로(zero) 하중이 양 방향의 힘의 균형을 맞추어서, 즉 ØB = ØC에 의해 이런 새로운 밸브에서 성취된다. 필요한 경우, 밸브의 밀봉을 돕기 위한 하중 바이어스를 갖기 위해서, ØB는 ØC보다 약간 더 크도록 증가될 수 있고 따라서 작은 하중이 생성된다. 동일하게, 대안적으로, ØC는 ØB보다 약간 크도록 증가될 수 있다.

알 수 있는 바와 같이, 스핀들(47)이 폐쇄 부재(42)의 헤드에 위치되는 곳에, 스핀들의 제거를 방지하고 동시에 스핀들(47)의 샤프트 주위의 틈새를 유지하는 가시가 있는 형상(barbed geometry)이 있다. 틈새는 그 위치된 위치의 스핀들이 헤드(42)로 나뉠 수 있는 임의의 편심율을 부정하는 것을 돕는다. 이것은 헤드(42)가 떠있게 하고 둘러싸는 밸브 하우징 내에 그 자체를 중심을 잡아서 오정렬로 인해 발생할 수 있는 임의의 공기 누출의 발생률을 감소시킨다.

도면에 중력 공급식 페인트 건만 도시하지만, 본 발명의 포핏 밸브는 다른 종류의 스프레이 건과 중력 공급식 건에 응용을 갖는 다는 것을 알아야 한다.

[표 1]

예시적인 밸브 하중 조건

스프링 하중
폐쇄된 밸브	5	N
개방된 밸브	10	N

ØA	3	mm	A 영역	7.07	mm²
ØB	8	mm	B 영역	50.27	mm²
ØC	8	mm	C 영역	50.27	mm²
ØD	3	mm	D 영역	7.07	mm²
ØE	8	mm	E 영역	50.27	mm²

P

6

bar

샤프트 하중
폐쇄된 밸브
도 6a	5.0	N
도 5a	35.2	N
개방된 밸브
도 6b	14.2	N
도 5b	14.2	N

스프링 력이 없는 샤프트 하중
폐쇄된 밸브
도 6a	0.0	N
도 5a	30.2	N
개방된 밸브
도 6b	4.2	N
도 5b	4.2	N

주의 사항:

1 - 마찰력은 생략된다.

2 - 실제 밸브가 개방될 때, P는 동적 조건 하의 압력 강하로 인해, 사용된 밸브보다 더 작을 것이다.

3 - 값들은 방아쇠 상에 적용된 힘이 아니라, 샤프트의 단부 상의 힘을 나타낸다.

4 - 모든 값들은 공기 흐름에 대한 동일한 개방된 밸브 영역을 갖는다.

본 발명은 페인트 건(paint gun)과 특히 페인트 스프레이 건의 공기 입구 통로를 위한 밸브에 사용된다.

Claims

페인트 건을 위한 공기 밸브로서,

페인트 건의 밸브 챔버에 설치되기 위해 구성된 폐쇄 부재로서, 상기 밸브 챔버는 건의 공기 흐름 챔버와 교차하고, 폐쇄 챔버는 사용 중에 밸브가 폐쇄 구성에 있을 때, 공기 흐름 챔버의 마주하는 측면에서 밸브 챔버의 내부 표면에 대항하여 밀봉되는 2개의 밀봉 포인트를 갖는, 폐쇄 부재와,

제1 및 제2 밀봉 표면 사이의 유체 전달을 제공하는 폐쇄 부재를 통과하는 하나 이상의 관과,

외부 하중이 가해지지 않을 때 폐쇄 부재를 폐쇄된 위치로 편향하기 위한 편향 수단을 포함하고,

상기 편향 수단의 편향력의 방향에 대해 상기 폐쇄 부재의 후면의 밀봉부는, 상기 밀봉부보다 작은 직경의 원주형 그루브(circumferential groove)가 제공되는 전면을 갖고,

상기 폐쇄 부재의 후면의 밀봉은 롤링 다이어프램(rolling diaphragm)을 포함하는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항에 있어서, 상기 폐쇄 부재는 원통의 주요 바디 보다 더 큰 반경의 플랜지 부분을 포함하는 밀봉 포인트를 갖는 원통형인, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향 수단은 압축 스프링인, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항에 있어서, (편향 수단의 편향력의 방향에 대해) 폐쇄 부재의 전면의 밀봉 포인트는 폐쇄 부재의 후면 직경 보다 더 큰 직경을 갖고, 다른 밀봉 영역으로부터 야기된 공기 압력의 불균형은 편향 수단을 제공하는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 한 개 이상의 상기 관은 폐쇄 부재를 통과하는 관과 이어지는 폐쇄 부재의 전면을 통해 제공되는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 한 개 이상의 상기 관은 폐쇄 부재에 의해 폐쇄된 밸브를 개방하기 위해 사용된 방아쇠 밸브의 스핀들에 제공되며, 한 개 이상의 상기 관은 폐쇄 부재를 통과하는 관과 유체를 전달하는 관계로 제공되는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 부재는 플라스틱 재질의 일부를 포함하는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제9항에 있어서, 상기 플라스틱 재질은 PTFE, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아세탈 및 나일론으로부터 선택되는, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제10항에 있어서, 상기 플라스틱 재질은 PTFE인, 페인트 건을 위한 공기 밸브.
제1항 또는 제2항에 따른 공기 밸브와 통합된 페인트 스프레이 건.
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