KR101363039B1 - 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치 - Google Patents

결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실린더 내벽에 테프론 코팅층을 형성하여 실린더로 주입된 압축공기 중의 수분이 결빙되어 실린더 내벽에 안착되는 현상을 방지하고, 마찰계수를 낮추어 일종의 윤활기능을 부여함으로써 실린더 내벽과 압축 피스톤 플레이트의 오링 사이에 발생하는 마찰열을 최소화할 수 있으며, 슬리브의 외주면에 공기순환 케이스를 구비하고, 실린더로부터 배출된 냉각공기를 공기순환 케이스 내부로 유입시키되, 공기순환 케이스의 내주면에 나선 형상의 홈을 형성함으로써, 슬리브와 압축 피스톤 간의 고압과 마찰에 의한 열을 신속히 냉각시킴은 물론, 냉각공기가 슬리브의 표면에서 소용돌이를 일으켜 냉각공기와 슬리브 표면 간의 마찰력을 극대화함으로써, 냉각공기가 보다 신속하고 효율적으로 슬리브 표면의 냉각에 기여할 수 있도록 하고, 슬리브와의 열교환에 의해 온도가 상승한 공기는 나선을 그리면서 하강하여 신속하게 외부로 배출되며, 차가운 공기가 신속하게 상부로 유입되어 데워진 공기를 밀어내는 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 로드; 상기 로드의 상단에 구비된 압축 피스톤 플레이트; 상기 압축 피스톤 플레이트를 수용하며, 내벽면에 테프론 코팅층을 구비하여 내부로 유입된 압축공기 중의 수분이 상기 테프론 코팅층을 따라 흘러내리도록 하고 윤활 기능을 부여하는 실린더; 상기 로드의 하단에 구비되는 디스 로드; 상기 디스 로드의 하단에 구비되는 펌핑 피스톤; 및 상기 펌핑 피스톤을 둘러싸는 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치를 제공한다.

Description

결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치{Paint pumping device having function of preventing freezing and cooling}
본 발명은 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실린더 내벽에 테프론 코팅층을 형성하여 실린더로 주입된 압축공기 중의 수분이 결빙되어 실린더 내벽에 안착되는 현상을 방지하고, 마찰계수를 낮추어 일종의 윤활기능을 부여함으로써 실린더 내벽과 압축 피스톤 플레이트의 오링 사이에 발생하는 마찰열을 최소화할 수 있으며, 슬리브의 외주면에 공기순환 케이스를 구비하고, 실린더로부터 배출된 냉각공기를 공기순환 케이스 내부로 유입시키되, 공기순환 케이스의 내주면에 나선 형상의 홈을 형성함으로써, 슬리브와 압축 피스톤 간의 고압과 마찰에 의한 열을 신속히 냉각시킴은 물론, 냉각공기가 슬리브의 표면에서 소용돌이를 일으켜 냉각공기와 슬리브 표면 간의 마찰력을 극대화함으로써, 냉각공기가 보다 신속하고 효율적으로 슬리브 표면의 냉각에 기여할 수 있도록 하고, 슬리브와의 열교환에 의해 온도가 상승한 공기는 나선을 그리면서 하강하여 신속하게 외부로 배출되며, 차가운 공기가 신속하게 상부로 유입되어 데워진 공기를 밀어내는 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치에 관한 것이다.
선박 등과 같은 건조물의 외부에는 페인트 등의 도료를 분사함으로써 외부 도장을 수행하고 있다.
도 1은 일반적인 도료분사장치의 도료펌프를 도시한 단면도이다. 도 1의 좌측도면은 하행정, 우측 도면은 상행정에 해당한다.
하행정시 도료가 호스니플(1)로 유입되면 밸브시트 볼(2)이 유로를 차단하여 도료의 유입이 방지되고, 로드(3)가 하강하면서 피스톤 볼(4)이 유로를 개방하여 슬리브(5)에 유입되어 있던 도료가 펌프하우징(6)으로 이동한 후 토출된다.
상행정시 로드(3)가 상승하면서 피스톤 볼(4)이 도료의 유입을 차단함과 동시에 밸브시트 볼(2)이 유로를 개방하여 도료가 호스니플(1)을 통해 슬리브(5) 속드로 유입된다. 이때, 기존에 피스톤 볼(4) 상부에 유입되어 있던 도료는 펌프하우징(6)으로 토출된다.
이와 같이 로드가 왕복하면서 도료를 분사하게 된다.
이러한 구조에서는 실린더(7) 내부로 압축공기가 유입되면서 압축 피스톤의 플레이트(8)를 직선 왕복운동 시키게 되는데, 이때 실린더(7) 내벽면과 피스톤 플레이트(8)의 오링(9) 사이에 발생하는 마찰열 때문에 실린더(7) 내벽면과 오링(8)에 지속적인 손상이 가해지게 된다. 또한, 실린더(7) 내벽면에는 공기 중의 수분이 결빙되어 피스톤 플레이트(8)와 오링(9)의 작동을 방해하고 데미지를 가하게 된다.
한편, 로드(3) 하단에 구비된 펌핑 피스톤(10)과 슬리브(5) 사이에는 지속적인 상하 피스톤 행정에 의해 고압에 의한 손상과 마찰열에 의한 손상이 가해진다.
따라서, 반복적인 상하 피스톤 행정에도 실린더(7) 내벽면과 오링(8) 사이의 마찰열 발생을 억제하고 실린더(7) 내벽면의 결빙 현상을 방지할 수 있으면서도, 펌핑 피스톤(10)과 슬리브(5) 사이의 고압과 마찰열에 의한 손상을 방지할 수 있는 기술에 대한 개발 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 반복적인 상하 피스톤 행정에도 실린더 내벽면과 오링 사이의 마찰열 발생을 억제하고 실린더 내벽면의 결빙 현상을 방지할 수 있으면서도, 펌핑 피스톤과 슬리브 사이의 고압과 마찰열에 의한 손상을 방지할 수 있는 도료펌핑장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치는 로드; 상기 로드의 상단에 구비된 압축 피스톤 플레이트; 상기 압축 피스톤 플레이트를 수용하며, 내벽면에 테프론 코팅층을 구비하여 내부로 유입된 압축공기 중의 수분이 상기 테프론 코팅층을 따라 흘러내리도록 하고 윤활 기능을 부여하는 실린더; 상기 로드의 하단에 구비되는 디스 로드; 상기 디스 로드의 하단에 구비되는 펌핑 피스톤; 및 상기 펌핑 피스톤을 둘러싸는 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도료펌핑장치는 상기 실린더의 하부에 구비되는 배기공; 상기 슬리브의 외주면 상단에 위치하는 유입공; 및 상기 배기공과 상기 유입공을 연결하여 상기 배기공으로부터 배출된 냉각공기를 상기 유입공으로 유입하는 이송관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬리브의 외주면은 공기순환 케이스로 둘러싸이고, 상기 공기순환 케이스의 상단에는 상기 유입공이 구비되어 상기 유입공으로 유입된 냉각공기는 상기 공기순환 케이스 내부로 유입되며, 상기 슬리브의 외주면과 상기 공기순환 케이스의 내주면 사이에는 냉각공기가 순환할 수 있는 공간이 구비되며, 상기 공기순환 케이스의 내주면에는 냉각공기가 나선 형태로 하강할 수 있도록 나선형 홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 실린더 내벽에 테프론 코팅층을 형성하여 실린더로 주입된 압축공기 중의 수분이 결빙되어 실린더 내벽에 안착되는 현상을 방지하고, 마찰계수를 낮추어 일종의 윤활기능을 부여함으로써 실린더 내벽과 압축 피스톤 플레이트의 오링 사이에 발생하는 마찰열을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 슬리브의 외주면에 공기순환 케이스를 구비하고, 실린더로부터 배출된 냉각공기를 공기순환 케이스 내부로 유입시키되, 공기순환 케이스의 내주면에 나선 형상의 홈을 형성함으로써, 슬리브와 압축 피스톤 간의 고압과 마찰에 의한 열을 신속히 냉각시킴은 물론, 냉각공기가 슬리브의 표면에서 소용돌이를 일으켜 냉각공기와 슬리브 표면 간의 마찰력을 극대화함으로써, 냉각공기가 보다 신속하고 효율적으로 슬리브 표면의 냉각에 기여할 수 있도록 하고, 슬리브와의 열교환에 의해 온도가 상승한 공기는 나선을 그리면서 하강하여 신속하게 외부로 배출되며, 차가운 공기가 신속하게 상부로 유입되어 데워진 공기를 밀어내는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 도료분사장치의 도료펌프를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치의 단면도,
도 3은 도 2 중 슬리브와 공기순환 케이스의 부분 절개 상세 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치의 단면도이고, 도 3은 도 2 중 슬리브와 공기순환 케이스의 부분 절개 상세 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 로드(20), 압축 피스톤 플레이트(22), 오링(24), 실린더(26), 테프론 코팅층(28), 트립 로드(30), 디스 로드(32), 펌핑 피스톤(34), 슬리브(36), 피스톤 볼(38), 밸브시트 볼(40), 배기공(42), 이송관(44), 유입공(46), 및 공기순환 케이스(48)를 포함하여 이루어진다.
로드(20)는 압축 피스톤 플레이트(22)의 상하 왕복 운동을 디스 로드(32)를 거쳐 펌핑 피스톤(34)에 전달한다. 로드(20)의 상단에는 압축 피스톤 플레이트(22)가 구비되고, 로드(20)의 하단에는 디스 로드(32)가 구비된다.
압축 피스톤 플레이트(22)는 로드(20)의 상단에 구비된다. 압축 피스톤 플레이트(22)는 실린더(26) 내부에 수용된다. 실린더(26)의 상단으로 유입된 압축공기에 의해 압축 피스톤 플레이트(22)는 하강하고, 탄성부재의 복원력에 의해 압축 피스톤 플레이트(22)는 상승한다. 이러한 과정으로 압축 피스톤 플레이트(22)는 직선 왕복 운동을 수행하게 된다.
오링(24)은 압축 피스톤 플레이트(22)의 외주연에 삽입되어 실린더(26)의 내벽과 압축 피스톤 플레이트(22) 사이의 기밀을 확보한다.
실린더(26)는 압축 피스톤 플레이트(22)를 수용하며, 내벽면에 테프론 코팅층(28)을 구비한다. 실린더(26)의 상부로는 외부의 에어젯을 통해 압축공기가 유입되며, 이러한 압축공기는 압축 피스톤 플레이트(22)를 작동시킨다.
테프론 코팅층(28)은 실린더(26)의 내벽면에 형성된다. 테프론은 폴리불화에틸렌계 합성섬유의 일종으로, 테트라플루오로에틸렌의 유화중합에 의해 미분 상으로 얻을 수 있다. 테프론은 넓은 온도범위에서도 특성이 변화하지 않는 특성을 가지고 있고, 불연성이며, 내후성이 우수하고 비점착성으로 마찰계수가 작다. 일례로, 테프론 코팅층(28)은 실린더(26) 내벽면에 도금하는 방식으로 형성할 수 있으며, 여기서 테프론 코팅층의 코팅방식을 한정하는 것은 아니다.
실린더(26) 내부로 유입된 압축공기 중에는 다량의 수분이 함유되어 있으며, 이러한 수분이 실린더(26) 내벽면에 결빙되어 실린더(26) 내벽면과 오링(24) 사이의 마찰계수를 높이고, 심하면 실린더9(6)의 내벽면과 오링(24)을 손상시키게 된다.
테프론 코팅층(28)은 내부로 유입된 압축공기 중의 수분이 테프론 코팅층(28)의 표면을 따라 흘러내리도록 함으로써, 실린더(26) 내부의 결빙현상을 원천적으로 방지한다.
한편, 실린더(26) 내부에서는 압축 피스톤 플레이트(22)의 외주연에 구비된 오링(24)이 직선 왕복 운동을 지속적으로 수행하는 관계로, 실린더(26) 내벽면과 오링(24) 사이에는 다량의 마찰열이 발생하게 된다.
테프론 코팅층(28)은 비점착성으로 마찰계수가 작아 일종의 윤활기능을 부여함으로써 오링(24)과의 마찰을 최소화시킴으로써, 마찰열의 발생을 억제한다.
디스 로드(DIS-Rod)(32)는 로드(20)의 하단에 구비되어, 로드(20)의 직선 왕복 운동을 펌핑 피스톤(34)에 전달한다.
펌핑 피스톤(34)은 디스 로드(32)의 하단에 구비된다. 펌핑 피스톤(34)은 슬리브(36) 내부에 위치하여 디스 로드(32)의 상하 왕복에 연동하여 직선 왕복 운동을 수행한다.
슬리브(36)는 펌핑 피스톤(34)을 둘러싸서 펌핑 피스톤(34)과의 사이에 도료가 이송할 수 있는 유로를 제공한다. 슬리브(36)의 외주면은 공기순환 케이스(48)로 둘러싸여 냉각공기의 순환을 통해 슬리브(36)를 냉각시키게 된다.
펌핑 피스톤(34)의 패킹은 가죽과 테프론으로 구성되어 있어, 펌핑 피스톤(34)의 상하 왕복 운동이 지속되면 슬리브(36)의 내주면과의 고압에 의한 열과 마찰에 의한 열이 발생하게 된다.
공기순환 케이스(48)는 실린더(26)의 배기공(42)으로부터 배출된 냉각공기를 슬리브(36)에 유입시켜 펌핑 피스톤(34)과 슬리브(36)에 발생한 열을 신속히 냉각시키게 된다. 공기순환 케이스(48)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
피스톤 볼(38)과 밸브시트 볼(40)은 로드(20)의 하행정과 상행정에서 도료의 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 역할을 수행한다.
배기공(42)은 실린더(26)의 하부에 구비된다. 실린더(26) 내부에서 압축 피스톤 플레이트(22)를 압축시킨 후 배출되는 공기는 매우 차가운 냉각공기로, 외부로 배출시키는 것이 일반적이다.
본 발명에 따른 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치에서는 실린더(26) 하부에 배기공(42)을 구비하여 실린더(26) 내부의 냉각공기를 배기공(42)을 통해 배출하도록 한다. 배기공(42)의 하단에는 이송관(44)이 구비된다.
이송관(44)은 배기공(42)과 공기순환 케이스(48)의 유입공(46)을 연결하여, 배기공(42)으로부터 배출된 냉각공기를 유입공(46)으로 전달한다.
유입공(46)은 슬리브(36)의 외주면 상단에 위치하며, 보다 상세하게는 공기순환 케이스(48)의 상단에 구비된다. 유입공(46)으로 유입된 냉각공기는 공기순환 케이스(48)의 내부로 유입된다.
공기순환 케이스(48)는 슬리브(36)의 외주면을 둘러싸는 형태로 구비된다. 공기순환 케이스(48)의 상단에는 유입공(46)이 구비되어 이송관(44)을 거쳐 유입공(46)으로 유입된 냉각공기는 공기순환 케이스(48)의 내부로 유입된다.
공기순환 케이스(48)의 내주면과 슬리브(36)의 외주면 사이에는 냉각공기가 순환할 수 있는 공간이 구비된다. 이러한 냉각공기 순환공간은 슬리브(36)의 외주면을 나선 형상으로 둘러싸는 형태로 구현될 수 있다.
이를 위해 공기순환 케이스(48)의 내주면에는 냉각공기가 나선 형태로 하강할 수 있도록 나선형 홈(미도시)이 형성된다. 나선형 홈은 공기순환 케이스(48)의 내주면 상단에서부터 하단 방향으로 나선 형상으로 형성된다. 나선형 홈의 나선간의 간격 또는 홈의 깊이는 슬리브(36)를 냉각하고자 하는 속도와 슬리브(36)의 발열량에 따라 다르게 설계될 수 있다. 보다 상세하게는 나선형 홈의 상단은 유입공(46)과 연통되도록 형성되는 것이 바람직하다.
슬리브(36)에 냉각공기를 나선 형태로 순환시키는 것은 냉각공기가 슬리브(36)의 표면에서 소용돌이를 일으켜 냉각공기와 슬리브(36) 표면 간의 마찰력을 극대화함으로써, 냉각공기가 보다 신속하고 효율적으로 슬리브(36) 표면의 냉각에 기여할 수 있도록 하고, 슬리브(36)와의 열교환에 의해 온도가 상승한 공기는 나선을 그리면서 하강하여 신속하게 외부로 배출되며, 차가운 공기가 신속하게 상부로 유입되어 데워진 공기를 밀어내는 구조를 구현하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20 - 로드 22 - 압축 피스톤 플레이트
24 - 오링 26 - 실린더
28 - 테프론 코팅층 30 - 트립 로드
32 - 디스 로드 34 - 펌핑 피스톤
36 - 슬리브 38 - 피스톤 볼
40 - 밸브시트 볼 42 - 배기송
44 - 이송관 46 - 유입공
48 - 공기순환 케이스

Claims (3)

  1. 로드; 상기 로드의 상단에 구비된 압축 피스톤 플레이트; 상기 압축 피스톤 플레이트를 수용하며, 내벽면에 테프론 코팅층을 구비하여 내부로 유입된 압축공기 중의 수분이 상기 테프론 코팅층을 따라 흘러내리도록 하고 윤활 기능을 부여하는 실린더; 상기 로드의 하단에 구비되는 디스 로드; 상기 디스 로드의 하단에 구비되는 펌핑 피스톤; 및 상기 펌핑 피스톤을 둘러싸는 슬리브를 포함하고,
    상기 슬리브의 외주면은 공기순환 케이스로 둘러싸이고, 상기 공기순환 케이스의 상단에는 유입공이 구비되며,
    상기 실린더의 하부에 구비되어 상기 실린더 내부로 유입된 압축공기가 배출되는 배기공; 및 상기 배기공과 상기 유입공을 연결하여 상기 배기공으로부터 배출된 냉각공기를 상기 유입공으로 유입하는 이송관을 더 포함하고,
    상기 유입공으로 유입된 냉각공기는 상기 공기순환 케이스 내부로 유입되며, 상기 슬리브의 외주면과 상기 공기순환 케이스의 내주면 사이에는 냉각공기가 순환할 수 있는 공간이 구비되며, 상기 공기순환 케이스의 내주면에는 냉각공기가 나선 형태로 하강할 수 있도록 나선형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 결빙 방지 및 냉각 기능을 갖는 도료펌핑장치.
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