KR101226622B1 - 인덱싱 밸브 - Google Patents

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KR101226622B1
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케빈 엘. 알렉산더
미카엘 씨. 로저스
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

코팅 재료 분배 디바이스내의 통로를 통한 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브는 제 1 및 제 2 밸브 부분을 포함한다. 제 1 밸브 부분은 상기 통로를 통한 유동을 제어하기 위해 제 2 밸브 부분에 대해서 선택적으로 조절가능하다. 제 1 및 제 2 밸브 부분 중의 하나는 제 1 결합 부재를 포함하며 그 제 1 및 제 2 밸브 부분 중의 다른 하나는 제 2 결합 부재를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 결합 부재의 결합은 상기 제 1 및 제 2 밸브 부분의 상대적 배향을 지시한다.

Description

인덱싱 밸브 {INDEXING VALVE}
본 발명은 코팅 디스펜싱 디바이스(이후, 스프레이 건이라고도 한다)를 위한 제어에 관한 것이다. 본 발명은 스프레이 건의 에어 캡으로의 쉐이핑 에어 유동을 제어하는 밸브를 배경으로 하여 개시되었다. 그러나, 다른 적용에도 유용하다고 생각된다.
각종의 수동 및 자동 스프레이 건이 공지되어 있다. 예컨대 이하에 열거된 미국특허 및 공개된 출원에서는 수동 스프레이 건들이 도해 및 설명되어 있다. 2003/0006322; 6,712,292; 6,698,670; 6,669,112; 6,572,029; 6,460,787; 6,402,058; RE36,378; 6,276,616; 6,189,809; 6,179,223; 5,836,517; 5,829,679; 5,803,313, RE35,769; 5,639,027; 5,618,001; 5,582,350; 5,553,788; 5,400,971; 5,395,054; D349,559; 5,351,887; 5,332,159; 5,332,156; 5,330,108; 5,303,865; 5,299,740; 5,289,974; 5,284,301; 5,284,299; 5,236,129; 5,209,405; 5,209,365; 5,178,330, 5,119,992; 5,118,080; 5,180,104; D325,241; 5,090,623; 5,074,466; 5,064,119; 5,054,687; D318,712; 5,022,590; 4,993,645; 4,934,607; 4,934,603; 4,927,079; 4,911,367; D305,453; D305,452; D305,057; D303,139; 4,844,342; 4,770,117; 4,760,962; 4,759,502; 4,747,546; 4,702,420; 4,613,082; 4,606,501; D287,266; 4,537,357; 4,529,131; 4,513,913; 4,483,483; 4,453,670; 4,437,614; 4,433,812; 4,401,268; 4,361,283; D270,368; D270,367; D270,180; D270,179; RE30,968; 4,331,298; 4,248,386; 4,214,709; 4,174,071; 4,174,070; 4,169,545; 4,165,022; D252,097; 4,133,483; 4,116,364; 4,114,564; 4,105,164; 4,081,904; 4,037,561; 4,030,857; 4,002,777; 4,001,935; 3,990,609; 3,964,683;, 및, 3,940,061.
이들 참고문헌들의 개시는 여기에 참조로서 포함되어 있다. 상기 목록은 모든 관련 기술이 완전히 검색되었거나, 또는 열거된 것 이외에 더 이상 적절한 기술이 존재하지 않는다거나, 또는 열거된 기술이 특허능력에 중요하다는 것을 대표하려는 의도가 아니다. 그러한 어떤 대표성도 추단되어서는 안된다.
각종의 스프레이 건은 코팅 재료의 스트림이 분배되는 오리피스, 또는 노즐을 포함하며, 또한 상기 코팅 재료 스트림의 분무를 돕기 위해 대개는 압축 공기인 가스 또는 가스 혼합물의 스트림이 선택된 압력 및 유동율(flow rate)로 공급되어 분무된 코팅 재료 입자들의 안개(cloud)를 형성하는, 상기 노즐에 이웃하는 1 이상의 오리피스를 포함한다. 현재 입수가능한 스프레이 건들은 그러한 가스 스트림의 유동율을 조절하는 밸브들을 통상 포함하지만, 이러한 밸브들은 분무된 코팅 재료 입자들에 의해 코팅되는 물체 위에 형성되는 패턴의 모양을 관찰하는 것을 제외하고는, 작업자에게 가스 스트림의 유동율에 대한 피드백을 통상 제공하지 않는다. 가스 또는 가스 혼합물 스트림의 유동율을 한 작업으로부터 다른 작업에 재현할 수 있다면, 소망하는 패턴의 복제를 간단하게 하는데 유용할 것이다.
본 발명에 따르면, 코팅 재료 분배 디바이스내의 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하는 밸브는 제 1 및 제 2 밸브 부분을 포함한다. 제 1 밸브 부분은 상기 통로를 통과하는 유동을 조절하기 위해 제 2 밸브 부분에 대해 선택적으로 조절이 가능하다. 상기 제 1 및 제 2 밸브 부분 중의 하나는 제 1 결합 부재를 포함하고 상기 제 1 및 제 2 밸브 부분 중의 다른 하나는 제 2 결합 부재를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 결합 부재의 결합이 상기 제 1 및 제 2 밸브 부분의 상대적 배향을 표시한다.
예시적으로, 상기 밸브는, 코팅 재료가 분배되는 제 1 오리피스 및 이 제 1 오리피스에 이웃하며 가스 또는 가스 혼합물이 공급되는 제 2 오리피스를 포함하는 코팅 재료 분배 디바이스내로 편입된다. 상기 통로는 가스 또는 가스 혼합물을 가스 또는 가스 혼합물의 공급원으로부터 상기 제 2 오리피스로 소통시킨다.
예시적으로, 상기 제 2 오리피스는, 상기 가스 또는 가스 혼합물이 분배된 코팅 재료 입자들의 안개로 인도되어 안개를 형성하는 것을 돕는 오리피스를 포함한다.
예시적으로, 상기 제 1 밸브 부분은 밸브 스템을 포함하고 상기 제 2 밸브 부분은 밸브 바디를 포함한다. 상기 밸브 스템은 제 1 나사산을 포함하고 상기 밸브 바디는 제 2 나사산을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 나사산이 결합하여 상기 밸브 바디에 대한 상기 밸브 스템의 조절을 가능하게 한다.
예시적으로, 상기 스템은 그 스템의 외측단에 제어 노브를 포함한다. 이 제어 노브는 밸브를 조절하기 위해 제어 노브의 파지(把持)에 도움이 되도록 구성된다.
예시적으로, 상기 제 1 및 제 2 결합 부재는 노치 및 이 노치안으로 항복하여 밀려 들어가는 볼을 포함한다.
예시적으로, 상기 노치는 상기 밸브 스템상에 구비되고 상기 볼은 상기 밸브 바디 상에 구비된다.
예시적으로, 상기 밸브 스템은 일반적으로 부분 구형의 팁을 포함한다. 상기 통로는 일반적으로 원형의 단면부를 포함한다. 상기 일반적으로 부분 구형의 팁 및 상기 일반적으로 원형의 단면부는 실질적으로 동일한 곡률 반경을 갖는다. 상기 밸브 스템은 중심선(axis)을 포함하고 이 중심선을 중심으로 하여 상기 밸브 스템이 회전되어 상기 제 1 및 제 2 밸브 부분의 상대적 배향을 조절한다. 상기 일반적으로 원형의 단면부는 중심점(center)을 갖는다. 상기 중심선은 이 중심점을 지난다.
상세한 설명과 본 발명을 도해하는 첨부 도면을 참조함으로써 본 발명을 가장 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b 는, 본 발명에 따라 만들어진 밸브를 포함하는 스프레이 건의 부분 측단면도로서 동일 스케일은 아니다.
도 2 는, 도 1a 및 도 1b 에 도시된 스프레이 건의 디테일을 보여주는 단면도.
도 3 은, 도 2 의 단면 라인 3-3 을 따른, 도 2 에 도시된 디테일을 보여주 는 단면도.
도 4 는, 도 2-3 에 도시된 디테일의 구성부분을 보여주는 단면도.
도 5 는, 도 4 의 단면 라인 5-5 를 따른, 도 4 에 도시된 구성부분을 보여주는 단면도.
도 6 은, 도 5 의 단면 라인 6-6 을 따른, 도 4-5 에 도시된 구성부분을 보여주는 단면도.
도 7 은, 도 2-3 에 도시된 디테일의 서브어셈블리를 보여주는 단면도.
도 8 은, 도 7 의 단면 라인 8-8 을 따른, 도 7 에 도시된 서브어셈블리의 단면도.
도 9 는, 도 8 의 단면 라인 9-9 를 따른, 도 7-8 에 도시된 서브어셈블리의 부분단면도.
도 10 은, 도 8 에 도시된 서브어셈블리의 구성부분을 보여주는 도면.
도 11 은, 도 10 의 단면 라인 11-11 을 따른, 도 10 에 도시된 구성부분의 부분단면도.
이제, 도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 스프레이 건(18)은 노즐(24)을 수용하는 스프레이 건 바디(20)를 포함한다. 노즐(24)은 건 바디(20)의 전단에 배치되어 전단 개구(26)로부터 유동성 코팅 재료(이후 페인트라고도 한다)를 분배한다. 에어 캡(28)은 리테이닝 링(30)에 의해 건 바디(20)의 전단에 부착된다. 에어 캡(28)은 중앙의 분무화 에어 오리피스(32) 및 이 중앙의 오리피스(32)를 둘러싸는 복수의 분무화 에어 오리피스(34)들을 갖는다. 이들 오리피스는 압축 공기 공급원에 연결된 갤러리(gallery)(36)와 소통한다. 쉐이핑 에어 오리피스(38)(shaping air orifice)들이 에어 캡(28)의 직경방향 양편에서부터 전방으로 신장하는 에어 혼(40)상에 구비된다. 쉐이핑 에어 오리피스(38)들은 압축 공기 공급원에 또한 연결되어 있는 쉐이핑 에어 공급 갤러리(42)와 소통한다. 쉐이핑 에어 오리피스(38)들은 노즐(24)로부터 흘러나오고 분무화 에어 오리피스(32,34)들로부터의 에어에 의해 분무된 페인트의 스프레이 패턴을 쉐이핑하기 위한 에어를 제공한다.
스프레이 건(18)은, 노즐(24)의 전방부의 내측 벽에 의해 형성된 상보적 구성의 밸브 시트(48)와 협동하는 약간 절두원추형(frustoconically shaped) 전단(46)을 갖는 밸브 바디(44)를 포함하는 밸브를 포함한다. 니들 형상의 전극(50)이 밸브 바디(44)로부터 전방으로 돌출하고 그 전극 자신의 후방 연장부를 거쳐 밸브 바디(44)를 관통해서 고압-전위 공급원(high-magnitude potential supply)(52)의 단자에 연결되며, 이에 의해 코팅 재료의 입자들은 그들 입자가 노즐(24) 부근을 떠나면서 대전(帶電)되게 된다. 스프레이 건 바디(20), 노즐(24), 에어 캡(28), 및 밸브 바디(44)는 예시적으로 예컨대 Delrin? 또는 Acetron? 상표의 아세탈 수지 또는 폴리에테르에테르케톤 등의 적합하게는 화학적으로 불활성, 전기적으로 비-도전성 수지 또는 폴리머로 만들어진다. 전극(50)은 예시적으로 금속으로 만들어진다.
쉐이핑 에어 제어 밸브(60)는, 쉐이핑 에어가 갤러리(42)로 공급되는 통로(62)에서 쉐이핑 에어 공급 갤러리(42)로부터 후방으로 배향된다. 밸브(60)는 일 반적으로 부분-구형의 팁(66)을 갖는 스템(64)을 포함한다. 스템(64)은 밸브 스템 리테이닝 너트 또는 밸브 바디(68)에 나사결합되고 스템(64)상에 그 결과 구비된 그루브(72)에 스냅식으로 결합되는 e-링(70)에 의해 밸브 바디(68)에 붙들린다. 밸브 바디(68)는, 또한 그 밸브 바디의 외측 표면 위가 나사산 가공되므로 조립된 쉐이핑 에어 제어 밸브(60)가 이를 위해 스프레이 건(18)에 구비된 통로내로 나사결합될 수 있으며, 밸브 바디는 제어 밸브(60)를 스프레이 건(18)에 나사결합시키는 것에 조력하는 직경방향으로 마주하는 플랫(73)들을 포함한다. 적절한 O-링 시일(75)들이 밸브 스템(64)과 밸브 바디(68) 사이에 구비되어 그 둘을 누설에 대해 밀봉하고, 또한 밸브(60)와 스프레이 건 바디(20) 사이에도 구비되어 밸브(60)를 바디(20) 안으로 밀봉한다.
밸브 스템(64)이 통로(62)안으로 밸브 스템(64) 중심선의 축방향으로 조절되어질 때, 팁(66)의 부분-구형은 팁(66)이 돌출하여 들어가는 통로(62) 영역의 반경과 동일한 반경을 가진다. 스템이 밸브 바디(68)의 안과 밖으로 나사결합되어 질 때 그 스템(64)이 중심으로 하여 회전되는 중심선은 팁(66) 근방에서 통로(62)의 원형 단면부의 중심점을 포함한다. 이러한 형상(geometry)은 팁(66)이 완전히 통로(62)내로 돌출하는 경우에 밸브(60)가 통로(62)를 통과하여 오리피스(38)로 가는 쉐이핑 에어의 유동을 실질적으로 완전히 차단할 수 있게 한다.
밸브 바디(68)에는 하나 이상, 예시적으로 두 개인, 직경방향으로 대향하며, 반경방향으로 신장하는 보어(74)가 구비된다. 각각의 보어(74)는 스템(64)에 이웃한 그의 반경방향 내측단에 시트(76)를 제공한다. 시트(76)는 예시적으로는 2 개인 동일 개수의 디텐트 볼(80)들에 대한 확실한 멈춤을 제공한다. 각각의 볼은 스프링(82)에 의해 그의 시트(76)에 대해 가압된다. 밸브 스템(64)은, 다수의, 예시적으로는 8 개인, 둘레방향으로 동일 각도로 이격된 축선 방향으로 신장하는 그루브 또는 노치(84)들을 포함하고, 스템(64)이 돌려져 그루브 또는 노치(84)들 중의 하나가 각각의 볼(80) 아래에 오는 경우에, 스프링(82)에 의해 가압된 볼(80)들이 스냅식으로 그루브 또는 노치(84)안에 결합된다. 스템(64)은 그 스템의 외측단에 제어 노브(86)를 더 포함한다. 제어 노브(86)는 밸브(60)를 조절하려고 작업자가 예컨대 엄지와 검지 사이에 제어 노브(86)를 붙잡는 것을 돕기 위해 옹이를 만들어 넣거나(knurled) 그렇지 않으면 무늬를 넣은 조개껍데기 형상(scalloped)(88)이다.
작업자는, 볼(80)들이 그들 각각의 그루브 또는 노치(84)안으로 스냅되어지는 것을 느끼거나 및/또는 들음으로써, 그들 각각의 그루브 또는 노치(84)들내로 스냅식 결합되는 디텐트 볼(80)들의 느낌을 받는다. 따라서 작업자는 팬(pan) 에어가 전혀 제공되지 않는 밸브(60)의 배향으로부터, 분무된 코팅 재료 입자들의 안개의 소망하는 팬 형상 또는 패턴에 대응하는 일정 클릭수 까지 '클릭'의 수를 셀 수 있다. 일단 이 클릭수가 감지되면, 작업자는 노브(86)를 돌리는 것을 멈추고, 코팅 작업을 개시할 수 있다.
압축 가스 또는 가스 혼합물의 공급원이 스프레이 건(18) 전방의 방아쇠(90) 작동식 밸브(92)에 의해 제어되는 통로에 공급되고, 밸브(92)를 통하거나 통로(62)와는 독립적으로 갤러리(36)로 공급된다. 어느 쪽으로 하던지, 통로(62)는 독립적인 밸브(60)에 의해 제어된다. 밸브(60)는 노브(86)의 위치에 의해 제어된다. 밸 브(60)는 에어 캡(28)의 혼(40)상에 있는 쉐이핑 에어 오리피스(38)들로의 쉐이핑 에어 유동을 제어한다. 밸브 스템(64)의 외경에는 노치, 그루브 등(84)이 구비된다. 밸브 바디(68)는, 스프링(82) 하중을 받는 볼 등(80)을 구비하고, 이들은 그 볼(80) 아래의 노치, 그루브 등(84) 안으로 항복하여 밀려 들어간다. 따라서, 밸브(60)를 조절하는 작업자에게 표시(indication)를 제공하는 인덱싱 팬 에어 조절 밸브(60)가 제공된다. 작업자는 소망하는 팬 에어 유동율을 제공하도록 밸브(60)를 조절하기 위해 상기 표시를 사용할 수 있다. 일단 작업자는 소망하는 유동율을 정하고, 밸브(60)가 닫힐 때까지 클릭수를 세어가면서 밸브(60)가 닫히게끔 조절한다. 그러면, 작업자는, 분배된 코팅에 대해 동일한 스프레이 패턴을 제공하는 것이 요망되는 동일 또는 임의의 후속 코팅 작업에서 밸브(60)를 동일 클릭수 개방함으로써 이 조절을 재현할 수 있다.
예시적으로, 스템(64)은 Torlon? 4203 폴리아미드-이미드 같은 적합하게 화학적으로 불활성이고, 전기적으로 비-도전성의 수지 또는 폴리머로 만들어진다. 예시적으로, 밸브 스템 리테이닝 너트 또는 밸브 바디(68) 및 스프링(82) 리테이닝 플러그들은 알루미늄이나, 또는 30% 카본 파이버로 충진된 Torlon? 7130 폴리아미드-이미드와 같은 적합하게 화학적으로 불활성이고, 전기적으로 비-도전성의 수지 또는 폴리머로 만들어진다. 디텐트 볼(80)들과 스프링(82)들은 예시적으로 스테인리스 스틸이다.
본 발명은 코팅 디스펜싱 디바이스를 위한 제어에 이용가능하다.

Claims (16)

  1. 팅 재료 분배 디바이스 내의 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브로서, 상기 밸브는 밸브 스템 및 밸브 바디를 포함하고, 상기 밸브 스템은 상기 통로를 통과하는 유동을 선택적으로 조절하기 위해 상기 밸브 바디에 대하여 조절이 가능하고, 상기 밸브 스템과 밸브 바디 중의 하나는 노치를 포함하며, 상기 밸브 스템과 밸브 바디 중의 다른 하나는 노치 안으로 항복하여 밀려 들어가는 볼을 포함하고, 상기 볼과 노치의 결합은 상기 밸브 스템 및 밸브 바디의 상대적인 배향을 보여주고, 상기 밸브 스템은 제 1 나사산을 포함하고, 상기 밸브 바디는 제 2 나사산을 포함하고, 상기 제 1 나사산과 제 2 나사산이 결합하여 상기 밸브 바디에 대한 상기 밸브 스템의 조절을 가능하게 하는, 코팅 재료 분배 디바이스 내의 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 노치는 상기 밸브 스템상에 구비되고, 상기 볼은 밸브 바디상에 구비되는, 코팅 재료 분배 디바이스 내의 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 스템은 부분 구형의 팁을 포함하고, 상기 통로는 원형의 단면부를 포함하고, 상기 부분 구형의 팁과 원형의 단면부는 동일한 곡률 반경을 가지고, 상기 밸브 스템은 중심선(axis)을 포함하고 상기 중심선을 중심으로 하여 상기 밸브 스템은 상기 밸브 스템 및 밸브 바디의 상대적 배향을 조절하기 위해 회전되고, 상기 원형의 단면부는 중심점(center)을 가지고, 상기 중심선은 상기 중심점을 지나는, 코팅 재료 분배 디바이스 내의 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브.
  8. 코팅 재료 분배 디바이스로서, 상기 코팅 재료 분배 디바이스는 코팅 재료가 분배되는 제 1 오리피스, 가스 또는 가스 혼합물이 공급되는 상기 제 1 오리피스 이웃의 제 2 오리피스, 가스 또는 가스 혼합물의 공급원으로부터 그 가스 또는 가스 혼합물을 상기 제 2 오리피스로 연결하기 위한 통로, 및 상기 통로를 통과하는 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 제어하기 위한 밸브를 포함하며, 상기 밸브는 밸브 스템 및 밸브 바디를 포함하고, 상기 밸브는 상기 통로를 통과하는 유동을 선택적으로 조절하기 위해 상기 밸브 바디에 대하여 조절이 가능하고, 상기 밸브 스템과 밸브 바디 중의 하나는 노치를 포함하며, 상기 밸브 스템과 밸브 바디 중의 다른 하나는 노치 안으로 항복하여 밀려 들어가는 볼을 포함하고, 상기 볼과 노치의 결합은 상기 밸브 스템 및 밸브 바디의 상대적인 배향을 보여주고, 상기 밸브 스템은 제 1 나사산을 포함하고, 상기 밸브 바디는 제 2 나사산을 포함하고, 상기 제 1 나사산과 제 2 나사산이 결합하여 상기 밸브 바디에 대한 상기 밸브 스템의 조절을 가능하게 하는, 코팅 재료 분배 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 오리피스는 안개의 형성을 돕기 위해 분배된 코팅 재료 입자들의 안개상으로 상기 가스 또는 가스 혼합물이 인도되는 오리피스를 포함하는, 코팅 재료 분배 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 통로는 원형의 단면부를 포함하고, 상기 밸브 스템은 부분 구형의 팁을 포함하고, 상기 부분 구형의 팁과 원형의 단면부는 동일한 곡률 반경을 가지고, 상기 밸브 스템은 중심선을 포함하고 상기 중심선을 중심으로 상기 밸브 스템은 상기 밸브 스템과 밸브 바디의 상대적 배향을 조절하기 위해 회전되고, 상기 원형의 단면부는 중심점을 가지고, 상기 중심선은 상기 중심점을 지나는, 코팅 재료 분배 디바이스.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 스템은 그 스템의 외측단에서 제어 노브를 포함하고, 이 제어 노브는 상기 밸브를 조절하기 위해 제어 노브의 파지에 도움이 되도록 구성되는, 코팅 재료 분배 디바이스.
  13. 삭제
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 노치는 상기 밸브 스템상에 구비되고 상기 볼은 밸브 바디상에 구비되는, 코팅 재료 분배 디바이스.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 노치는 상기 밸브 스템상에 구비되고, 상기 볼은 밸브 바디상에 구비되는, 코팅 재료 분배 디바이스.
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