KR102203992B1 - 분무 시스템 펌프 세척 순서 - Google Patents

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데이비드 엘. 페르
카우렌 데니스 제이. 반
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

본 발명은 복수의 1차 유체 공급원과 유체 토출부, 및 공통 펌프를 갖는 시스템을 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은 제1 유체의 펌핑을 중단하는 단계와, 공통 펌프를 유체 토출부와 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계와, 공통 펌프의 유입구를 용매 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계와, 공통 펌프를 처음에 펌핑 모드에서 그리고 후속적으로 재순환 모드에서 그리고 후속적으로 플러시 모드에서 작동시키는 단계와, 공통 펌프의 유입구를 제2의 1차 유체 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 토출 라인에 연결시키는 단계와, 토출 라인을 통한 제2의 1차 유체 공급원으로부터의 제2 유체의 펌핑을 개시하는 단계를 포함한다.

Description

분무 시스템 펌프 세척 순서{SPRAY SYSTEM PUMP WASH SEQUENCE}
본 발명은 전체적으로 페인트, 밀폐제, 코팅 등과 같은 유체를 분무하는데 사용되는 도포기 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 단일의 공통 펌프를 사용하는 분무 유체들 간의 전이를 위한 세척 순서에 관한 것이다.
유체 분무 시스템은 페인팅, 접착제 도포 및 발포체 분무를 포함하는 광범위한 어플리케이션에 사용된다. 몇몇의 유체 도포기는 상이한 유체 성분을 이송하는 별개의 "A-측" 및 "B-측" 유체 시스템(예컨대, 펌프, 저장조 및 유체 라인)을 갖지만, 다른 유체 도포기는 단일의 분무 재료만을 펌핑하고 분무한다. 분무 시스템에서 펌핑되는 공통 재료는 페인트, 폴리우레탄, 이소시아네이트, 폴리에스테르, 에폭시 및 아크릴을 포함한다.
몇몇의 어플리케이션에서, 하나의 분무 시스템을 이용하여 다양한 상이한 재료(예컨대, 몇몇의 상이한 페인트)를 분무하는 것이 필요하거나 바람직할 수도 있다. 그런 경우, 분무 시스템은 일반적으로 상이한 분무 유체의 교차 오염을 방지하기 위해 완전히 세척되고 그리고 새로운 유체 공급원에 재연결되어야 한다.
복수의 1차 유체 공급원과 유체 토출부, 및 공통 펌프를 갖는 시스템을 위한 방법은 제1 유체의 펌핑을 중단하는 단계와, 공통 펌프를 유체 토출부와 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계와, 공통 펌프의 유입구를 용매 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계와, 공통 펌프를 처음에 펌핑 모드에서 그리고 후속적으로 재순환 모드에서 그리고 후속적으로 플러시 모드에서 작동시키는 단계와, 공통 펌프의 유입구를 제2의 1차 유체 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 토출 라인에 연결시키는 단계와, 토출 라인을 통한 제2의 1차 유체 공급원으로부터의 제2 유체의 펌핑을 개시하는 단계를 포함한다.
분무 시스템은 용매 공급원, 폐기 유체 덤프, 펌프, 제어 장치, 밸브식 유입 및 유출 매니폴드, 및 각각의 제1 및 제2 분무 유체를 위한 제1 및 제2 유체 공급원과 분무기를 포함한다. 용매 공급원은 세척 용매를 공급한다. 펌프는 왕복 플런저를 갖춘 계량 복동식 펌핑 실린더와, 제1 및 제2 유입구와 유출구 밸브를 포함한다. 밸브식 유입 매니폴드는 펌프를 제1 및 제2 유체 공급원과 용매 공급원에 선택적으로 커플링시키고, 밸브식 유출 매니폴드는 펌프를 유체 토출부와 폐기 유체 덤프에 선택적으로 커플링시킨다. 제어 장치는 제1 운용 상태 동안 제1 유체를 분무하도록 그리고 제2 운용 상태 동안 제2 유체를 분무하도록 펌프를 제어하고, 그리고 중간 세척 공정을 통해 제1 운용 상태에서 제2 운용 상태로 전이시키도록 구성된다. 중간 세척 공정 동안, 밸브식 유입 매니폴드가 펌프를 용매 공급원에 연결하고, 밸브식 유출 매니폴드가 펌프를 폐기 유체 덤프에 연결하며, 그리고 펌프는 처음에 제1 유체를 펌프로부터 플러싱하도록 펌핑 모드에서 작동되고, 후속하여 재순환 모드에서 세척 용매를 펌프를 통해 순환시키도록 작동된다.
도 1은 분무 시스템의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 분무 시스템의 펌프의 운용 상태의 개략도이다.
도 3은 도 1의 펌프를 위한 세척 순서를 예시하는 방법 흐름도이다.
도 4는 도 3의 세척 순서 중의 재순환 모드 동안의 도 1의 펌프의 재순환 상태에 대한 개략도이다.
도 5는 도 3의 세척 순서 중의 퍼지 모드 동안의 도 1의 펌프의 퍼지 상태에 대한 개략도이다.
본 발명은 하나의 유체를 분무하는 것에서 다른 유체를 분무하는 것으로 전이시키는 수단으로서의 복수의 분무 유체에 의해 공유된 공통 분무 펌프를 세척하기 위한 시스템 및 방법이다.
도 1은 분무 시스템(10), 즉 분무될 때만 단지 결합되는 별개의 유체 성분을 이송하도록 구성된 A-측 및 B-측을 갖는 2측 분무 시스템의 개략도이다. 분무 시스템(10)은 예컨대, 분무시에 A-측 페인트를 B-측 촉매(예컨대, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스테르 또는 에폭시)와 결합시킬 수 있다. 분무 시스템(10)은 주로 페인트를 분무하기 위한 시스템으로서 이하에 기술되지만, 본 발명은 발포체, 접착제 및 다른 재료를 위한 분무기에 유사하게 적용될 수 있다. 분무 시스템(10)의 많은 구성요소들은 시스템의 A-측 및 B-측 양자 모두에 병렬적으로 존재한다. 명확함을 위해, A-측 구성요소는 아래 첨자 "a"로 표기되며, B-측 구성요소는 아래 첨자 "b"로 표기된다. 이하에선, 아래 첨자가 없는 도면 부호는 분무 시스템(10)의 A-측 및 B-측 양자 모두에 병렬적으로 존재하는 요소와 양 측 모두에 공통적인 요소를 포괄적으로 나타내는데 사용되지만, 특정한 A-측 및 B-측 대응 요소는 적절하게 아래 첨자 "a" 또는 "b"로 표기된다. 예컨대, "펌프(12a)" 및 "펌프(12b)"는 각각 분무 시스템의 A-측 및 B-측 서브시스템의 특정 요소이다. (아래 첨자가 없는) "펌프(12)"와 관련된 설명은 포괄적으로 펌프에 관한 것이다.
분무 시스템(10)은 유입 매니폴드(14)로부터 유입 라인(Ia, Ib)을 통해 유출 라인(Oa, Ob)을 통해 유출 매니폴드(16)까지 유체를 펌핑하는 A-측 및 B-측 펌프(12)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 펌프(12)는 윤활 시스템(20)에 의해 윤활되는 시일을 갖춘 동력식 액추에이터(18)에 의해 구동되는 복동식 왕복 실린더 펌프이다. 동력식 액추에이터(18)는 예컨대, 선형 DC 스텝 모터일 수 있다. 윤활 시스템(20)은 적어도 하나의 윤활제 저장조와, 윤활 시스템(20)으로부터 펌프(12)의 밸브 시일 및 다른 스로트 시일까지 윤활제를 이송하는데 적합한 유체 전달 라인을 포함한다. 윤활 시스템(20)은 단일 시스템으로서 도시되어 있지만, 분무 시스템(10)의 몇몇 실시예는 예컨대, 상이한 윤활제를 이용하는 별개의 A-측 및 B-측 윤활 시스템을 사용할 수 있다.
유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 각각 펌프(12)를 복수의 유체 공급원 및 토출부에 선택적으로 커플링시키는 밸브식 매니폴드이다. 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)로 인해 분무 시스템(10)은 유체 라인들의 연결해제 또는 재연결의 필요 없이 복수의 연결된 유체들 사이에서 스위칭할 수 있다. 각각의 유출 매니폴드(16)는 3개의 유출구를 갖고 있는 것으로 도시되어 있으며, 각각의 유입 매니폴드(14)는 3개의 유입구를 갖고 있는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 개수의 유입구와 유출구가 사용될 수 있다. 정상 작동 상태 하에서, 매니폴드(14, 16)에서의 밸브작동(valving)은 한 번에 단지 하나의 유입 또는 토출 라인이 개방되는 것을 허용한다. 몇몇의 실시예에서, 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 제어 장치(40)와 관련하여 이하에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 전자적으로 제어된다. 다른 실시예에서, 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 수동으로 작동될 수 있다. 분무 시스템(10)의 몇몇 실시예는 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)의 전자식 밸브 작동과 수동식 밸브 작동 양자 모두를 허용할 수 있다.
도시된 실시예에서, 유입 매니폴드(14)는 펌프(12)를 유체 라인(F1, F2)을 통해 1차 유체 공급원(22, 24)에 각각 그리고 용매 라인(S)을 통해 용매 공급원(26)에 선택적으로 연결한다. 1차 유체 공급원(22a, 24a)은 예컨대 제1 및 제2 페인트(P1, P2)일 수 있으며, 1차 유체 공급원(22b, 24b)은 예컨대 제1 및 제2 촉매 유체(C1, C2)일 수 있다. 용매 공급원(26a, 26b)은 용매 재료의 공통 저장조를 사용하거나, 상이한 용매 재료를 사용할 수 있다.
도시된 실시예에서, 유출 매니폴드(16)는 유사하게는 펌프(12)를 분무 라인(S1, S2)을 통해 분무기(28, 30)에 그리고 폐기물 라인(W)을 통해 폐기 유체 덤프(31)에 선택적으로 연결한다. 폐기 유체 덤프(31)는 [예컨대, 제1 페인트(P1) 및 제1 촉매 유체(C1)에서 제2 페인트(P2) 및 제2 촉매 유체(C2)로 스위칭될 때] 분무 시스템(10)으로부터 플러싱된 폐기 페인트, 촉매 및 용매를 수용한다. 분무기(28, 30)는 각각 A-측 및 B-측 유출 매니폴드(16) 양자 모두로부터의 분무 라인을 수용한다. 분무기(28)는 예컨대, A-측 유출 매니폴드(16a)로부터의 분무 라인(S1a) 및 B-측 유출 매니폴드(16b)로부터의 분무 라인(S1b)을 수용한다. 단지 2개의 분무기(28, 30)가 도 1에 도시되어 있지만, 임의 개수의 별개의 분무기가 사용될 수 있다. 각각의 분무기는 상이한 유체들의 혼합 또는 오염을 방지하기 위해 (예컨대, 페인트 및 촉매의) 단일 분무 유체 결합물에 대해 전용일 수 있다. 따라서, 추가의 유체 공급원을 갖는 실시예는 유리하게는 추가의 분무기를 또한 포함한다. 다르게는, 분무기들은 특정한 유체 결합물에 대해 전용일 필요가 없으며, 그리고 상이한 유체를 이용하는 분무 기간들 사이에서 세척되어야 하는 경우에는 복수의 다른 유체 결합물을 위해 순차적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 분무기(28, 30)는 사용자 촉발식 분무건 또는 기계 작동식 자동 분무기일 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 1차 유체 공급원(22, 24) 및 용매 공급원(26)은 펌프(12)의 토출 압력의 적어도 50%를 공급할 수 있는 사전 가압된 공급원이다. 사전 가압된 공급원은 동력식 액추에이터(18)에 대한 펌핑 부하를 완화함으로써, 펌프(12)는 (상술된 경우에서는) 토출 압력의 50% 미만을 단지 공급하기만 하면 된다. 공급원(22, 24, 26)은 사전 가압된 유체를 위한 전용 펌프를 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 펌프(12)는 변위 로드(34)를 이송하는 도우징 실린더(32)를 갖춘 계량 선형 펌프이다. 변위 로드(34)는 동력식 액추에이터(18)에 의해 구동되며, 양쪽 변위 로드는 플런저(36)를 위치설정하고 플런저를 구동한다. 몇몇의 실시예에서, 도우징 실린더(32), 변위 로드(34) 및 플런저(36)는 상향 행정 및 하향 행정시 사전 가압된 공급원(예컨대, 22, 24)으로부터 동일한 압력을 수용하기 위해 작업 표면적이 밸런싱될 수도 있다.
동력식 액추에이터(18)의 모터 속도는 가변적이며, 그리고 펌프(12)의 배출량을 결정한다. 변위 로드(34)는 로드 저장조(38) 내로 연장되는데, 몇몇 실시예에서 이 로드 저장조에는 윤활 시스템(20)으로부터의 윤활제가 가득 찰 수 있다. 펌프(12)는 각각 유체를 플런저(36)의 위로 또는 아래로 안내하기 위해 변위 로드(34)의 상향 행정과 하향 행정 사이에서 작동하는 유입구 및 유출구 밸브를 갖는다.
분무 시스템(10)은 제어 장치(40)에 의해 제어된다. 제어 장치(40)는 관련된 메모리 및 지역 운용자 인터페이스(42)를 갖춘 마이크로프로세서 또는 마이크로프로세서들의 집합체와 같은 컴퓨팅 장치이다. 지역 운용자 인터페이스(42)는 예컨대, 스크린, 키, 다이얼 및/또는 게이지를 갖춘 사용자 인터페이스이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 지역 운용자 인터페이스(42)는 사용자 작업식 태블릿 또는 컴퓨터를 위한 유선 또는 무선 연결부일 수 있다. 다른 실시예에서, 지역 운용자 인터페이스(42)는 직접적인 사용자 입력을 수용하고 그리고 진단 및 작업 데이터를 사용자에게 직접 제공하도록 구성된 집적 인터페이스일 수 있다. 예컨대, 지역 운용자 인터페이스(42)는 사용자가 A-측 유체와 B-측 유체의 각각의 결합물을 위한 A-측 유체 유동과 B-측 유체 유동의 목표 비율, 및 목표 토출 압력을 입력할 수 있게 한다. 지역 운용자 인터페이스(42)는 (예컨대, 막힘 또는 누출과 관련된) 고장 표시, 분무 통계(예컨대, 분무된 또는 잔류하는 유체 체적), 및 상태 표시(예컨대, "세정중", "분무중" 또는 "오프라인")를 포함하지만 이에 제한되지 않는 진단 정보를 사용자에게 또한 제공할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 제어 장치(40)는 공지된 또는 종래의 구성의 데이터베이스(예컨대, 특정한 재료에 대한 목표 비율 및/또는 압력)를 포함할 수도 있어, 지역 운용자 인터페이스(42)에 있는 사용자는 몇 개의 선택 사항들로부터 구성을 단지 선택하기만 하면 된다.
제어 장치(40)는 모터 속도 제어 신호(Cs)를 통해 동력식 액추에이터(18)를 제어하며, 그리고 펌프 밸브 제어 신호(Cpv)를 통해 펌프(12)의 펌프 밸브작동을 제어한다. 제어 장치(40)는 플런저(36)가 도우징 실린더(32) 내에서 플런저의 운동 거리의 최상위 또는 최하위에 도달할 때 정지 시간을 최소화하기 위해 펌프(12)의 밸브 작동을 펌프 전환과 동기화한다. 몇몇의 실시예에서, 제어 장치(40)는 또한 유입구 밸브 제어 신호(CIV) 및 유출구 밸브 제어 신호(COV)를 통해 유입 매니폴드(14) 및 유출 매니폴드(16)의 밸브작동을 각각 제어할 수도 있다. 제어 장치(40)는 압력 센서(44a, 44b)로부터 감지된 압력 값(Pa, Pb)을 각각 수신하며, 그리고 동력식 액추에이터(18a, 18b)로부터 모터 상태를 반영하는 인코더 피드백 데이터(fa, fb)를 각각 수신한다.
펌핑 시스템(10)은 특정한 압력 및 재료 비율에서의 펌프 전환을 통해 균일하고 연속적인 분무 압력을 사실상 제공한다. 펌핑 시스템(10)은 유체 오염의 위험 없이 그리고 긴 정지 시간의 필요없이 큰 체적의 세척 용매를 사용할 필요없이 완벽하고 효율적인 펌핑 및 유체 스위칭을 가능케 한다.
도 2a 및 도 2b는 펌프(12)에[즉, 12a 또는 12b에 동등하게] 초점을 맞춘 분무 시스템(10)의 개략도이다. 도 2a 및 도 2b는 펌프(12)의 운용 상태를 도시하는데, 도 2a는 하향 행정 밸브 상태의 펌프(12)를 도시하며 도 2b는 상향 행정 밸브 상태의 펌프(12)를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에는 도 1과 관련하여 상술된 바와 같은 유입 매니폴드(14), 유출 매니폴드(16), 동력식 액추에이터(18), 1차 유체 공급원(22, 24), 용매 공급원(26), 분무기(28, 30), 폐기 유체 덤프(31), 도우징 실린더(32), 변위 로드(34), 플런저(36), 및 다양한 연결 유체 라인이 도시되어 있다. 도 2a 및 도 2b에는 펌프(12)의 본체(100), 각각의 "업(up)" 및 "다운(down)" 유입구 밸브(102, 104), 각각의 "업" 및 "다운" 유출구 밸브(106, 108), 유입 매니폴드(110, 112, 114), 및 유출 매니폴드(116, 118, 120)가 또한 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에는 유입 매니폴드(14)는 1차 유체 공급원(22)에 결합되어 있고 유출 매니폴드(16)는 분무기(28)에 결합되어 있는 분무 시스템(10)의 상태가 도시되어 있다. 따라서, 유체 라인(F1)에 대한 유입 매니폴드 밸브(110)는 개방되어 있으며, 유체 라인(F2) 및 용매 라인(S)에 대한 유입 매니폴드 밸브(112, 114)는 각각 폐쇄되어 있다. 유사하게는, 분무기(28)에 대한 유출 매니폴드 밸브(116)는 개방되어 있지만, 분무기(30) 및 폐기 유체 덤프(31)에 대한 유출 매니폴드 밸브(118, 120)는 각각 폐쇄되어 있다. 밸브(110, 112, 114, 116, 118, 120)는 핀 밸브로서 도시되어 있지만, 임의의 압력 수용가능 밸브가 동등하게 사용될 수도 있다. 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 이들 밸브는 제어 장치(40)에 의해 작동되거나 사용자에 의해 직접 작동될 수도 있다. 정상적으로는 단지 하나의 유입 매니폴드 밸브(110, 112, 114) 및 하나의 유출 매니폴드 밸브(116, 118, 120)가 언제든지 개방될 것이다.
펌프(12)의 유입구 밸브(102, 104) 및 유출구 밸브(106, 108)는 변위 로드(34)와 플런저(36)의 상향 행정 및 하향 행정과 조화되게 제어 장치(40)에 의해 작동된다. 변위 로드(34)와 플런저(36)가 상향 이동되는 동안(도 2b) "업" 유입구 및 유출구 밸브(102, 106)는 각각 개방되고 "다운" 유입구 및 유출구 밸브(104, 108)는 각각 폐쇄된다. 변위 로드(34)와 플런저(36)가 하향 이동되는 동안(도 2a) "업" 유입구 및 유출구 밸브(102, 106)는 각각 폐쇄되고 "다운" 유입구 및 유출구 밸브(104, 108)는 각각 개방된다. 제어 장치(40)는 펌프 전환 동안 펌프 정지 시간을 최소화하기 위해 펌프 행정들 사이에서 이들 밸브들을 작동시킨다. 긴 전환 시간은 토출 압력을 달리 감소시켜 바람직하지 않은 압력 변동을 야기할 수 있다. 플런저(36)의 왕복 운동은 1차 유체 공급원(22)으로부터의 유체를 유입구(I)로부터 펌프 본체(100) 내로 유입시키며, 그리고 유체를 펌프 본체(100)로부터 유출구(O)를 통해 분무기(28)를 향해 추진시킨다. 도 1과 관련하여 상술된 바와 같이, 펌프(12)는 사전 가압된 유체 공급원(즉, 22, 24, 26)으로부터 동일한 압력 지원을 받도록 밸런싱될 수 있다. 밸런싱된 펌프(12)의 실시예는 동일한 상향 행정 및 하향 행정 작업 표면적을 갖는 변위 로드(34) 및 플런저(36)를 갖는다.
도 3은 방법(200)을 예시하는 방법 흐름도이다. 방법(200)은 펌프(12)가 제1의 1차 유체의 펌핑으로부터 제2의 1차 유체 펌핑으로[예컨대, 유체 공급원(22)으로부터 유체 공급원(24)으로] 전이되는 재료 스위칭 공정 및 세척 순서를 예시한다. 도 1, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 상술된 바와 같이, 각각의 유체 공급원은 유입 매니폴드(14)에 대한 전용 유체 라인을 가지며, 그리고 분무 라인(S1 또는 S2)을 갖는 공유 또는 전용 분문기(28 또는 30)를 사용할 수도 있다. 전용 유체 라인은 유입 매니폴드(14)와 유출 매니폴드(16) 사이에서의 펌핑 유체들의 교차 오염을 방지하지만, 유입 라인(I), 펌프(12) 및 유출 라인(O)은 분무 시스템(10)에 의해 처리되는 모든 재료들 간에 공통으로 공유된다. 복수의 유형의 유체에 대해 동일한 분무기를 이용하는 분무 시스템(10)의 실시예는 상이한 재료를 이용하는 분무 기간들 사이에서 분무기를 세척할 수 있다. 방법(200)은 1차 유체들 간의(예컨대, 페인트들 또는 촉매들 간의) 스위칭의 일부로서 용매 재료를 이용하여 유입 매니폴드(14), 펌프(12) 및 유출 매니폴드(16)를 자동으로 세척함으로써 시스템(10)이 이들 섹션들의 오염을 방지할 수 있게 한다.
펌핑 재료 스위칭의 개시시에, 제어 장치(40)는 펌프(12)에게 펌핑을 중단하도록 명령한다(단계 S1). 제어 장치(40)는 후속하여 유입 매니폴드(14)와 유출 매니폴드(16)에게 밸브(110, 112, 116, 118)를 폐쇄함으로써 펌프(12)를 1차 유체 공급원으로부터 격리시키도록 명령하는 제어 신호(CIV, COV)를 송신한다(단계 S2). 다음에, 제어 장치(40)는 유입 매니폴드(14)에게 밸브(114)를 개방하도록 명령하고 유출 매니폴드(16)에게 밸브(120)를 개방하도록 명령함으로써, 펌프(12)를 용매 공급원(26)과 폐기 유체 덤프(31)에 연결한다(단계 S3).
사전에 적재된 1차 유체는 펌프(12)를 용매 공급원(26)과 폐기 유체 덤프(31)에 유체 연결되어 있는 동안 (도 2a 및 도 2b와 관련하여 상술된) 정상 펌핑 모드에서 작동시킴으로써 유입 매니폴드(14), 유입 라인(I), 펌프(12), 유출 라인(O) 및 유출 매니폴드(16)로부터 플러싱된다(단계 S4). 제어 장치(40)는 펌프(12)에게 충분한 횟수의 정상 펌핑 사이클을 통해 유체 내에 잔류하는 임의의 1차 유체를 유출 매니폴드(16)를 지나 배출시키도록 지시한다. 폐기 유체는 유체 덤프(31) 내로 방출된다.
세척은 주로 펌프(12)를 통해 용매를 재순환시킴으로써 달성된다. 예컨대, 용매 공급원(26)은 알코올, 에스테르, 케톤, 지방족 석유계 나프타 및 방향족 탄화수소와 같은 용매를 포함할 수 있다. 용매가 유입 매니폴드(14)로부터 유출 매니폴드(16)까지의 유체 공간을 충진하면, 제어 장치(40)는 유입 매니폴드(14)와 유출 매니폴드(16)에게 모든 밸브를 차단시켜 펌프(12)를 모든 유체 공급원으로부터 격리시키도록 명령한다(단계 S5). 이런 격리된 상태에서, 제어 장치(40)는 후속하여 펌프(12)를 세척을 위한 재순환 모드로 스위칭한다(단계 S6). 도 4는 이런 재순환 모드 동안의 펌프(12)에 초점을 맞춘 분무 시스템(10)의 개략도이다. 도 4에는 펌프(12)와 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)의 밸브 위치만이 변화된 상태에서 도 2a 및 도 2b와 동일한 모든 요소가 도시되어 있다. 도시된 재순환 모드에선, 모든 펌프 밸브(102, 104, 106, 108)가 개방된 상태로 유지되고 그리고 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)의 모든 밸브가 폐쇄된 상태로 유지되는 동안 플런저(36)가 후방 및 전방으로 왕복 운동한다. 이런 펌프 구성으로 인해 플런저(36)의 왕복 운동이 용매를 펌프(12)를 통해 난류식으로 순환시켜 임의의 축적된 1차 유체를 소제한다. 특정한 1차 유체 재료에 따라, 더 많거나 더 적은 재순환 사이클이 필요할 수도 있다. 일반적으로, 더 높은 점성 또는 더 큰 오염 가능성을 갖는 재료는 플러싱을 위해 더 많은 세정 사이클을 필요로 한다.
몇몇의 어플리케이션에서는, 복수의 세척 사이클이 펌프(12) 및 관련된 유체 라인을 완전히 세정하기 위해서 필요할 수도 있다. 예컨대, 제어 장치(40)는 추가적인 세척이 더 이상 필요없을 때까지 단계 S3 내지 S6을 반복함으로써 복수의 세척 사이클을 통해 분무 시스템(10)에게 명령할 수도 있다(단계 S7). 목표 횟수의 세척 사이클이 완료되면, 오염된 용매 재료가 퍼지된다. 제어 장치(40)는 유입 매니폴드(14)와 유출 매니폴드(16)에게 펌프(12)를 용매 공급원(26)과 폐기 유체 덤프(31)에 각각 재연결하도록 명령한다(단계 S8). 오염된 용매 유체는 순수한 용매를 이용하여 표준 펌핑 모드에서 펌프(12)를 작동시킴으로써 펌프(12)로부터 퍼지된다(단계 S9).
다음에, 용매 재료는 펌프(12)를 제2의 1차 유체 공급원(예컨대, 도시된 실시예에선 24)에 연결하고 그리고 퍼지 모드를 통해 펌프(12)를 작동시킴으로써 펌프(12)로부터 완전히 퍼지된다. 제어 장치(40)는 유입 매니폴드(14)에게 펌프(12)를 용매 공급원(26)으로부터 격리시키도록 명령하고(단계 S10), 그리고 펌프(12)를 제2의 1차 유체 공급원(예컨대, 24)에 연결한다(단계 S11). 제어 장치(40)는 후속하여 퍼지 모드에서 몇 번의 정상 펌핑 사이클을 통해 동력식 액추에이터(18)와 펌프(12)를 제어한다(단계 S12). 도 5는 이런 퍼지 모드 동안의 분무 시스템(10)의 개략도이다. 도 5에는 펌프(12)와 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)의 밸브 위치만이 변화된 상태에서 도 2a, 도 2b 및 도 4와 동일한 모든 요소가 도시되어 있다. 특히, 유입 매니폴드(14)는 펌프(12)를 제2의 1차 유체 공급원에 연결하며, 유출 매니폴드(16)는 펌프(12)를 폐기 유체 덤프(31)에 연결한다. 도 2a 및 도 2b와 관련하여 상술된 바와 같이, 펌프(12)의 밸브는 플런저(36)의 왕복 운동과 동기식으로 작동된다. 이런 퍼지 모드는 용매를 펌프(12)로부터 폐기 유체 덤프(31) 내로 방출하는 역할을 한다. 그런 용매의 마지막 남은 부분이 유출 매니폴드(16)를 지나가도록 펌핑되면, 제어 장치(40)는 유출 매니폴드(16)에게 펌프(12)를 분무기[예컨대, 도시된 실시예에선 분무기(28 또는 30)]에 연결하도록 명령한다(단계 S13). 이 시점부터, 분무 작업은 정상적으로 재개되어, 새로운 1차 유체를 펌핑할 수 있다(단계 S14). 도 3과 관련하여 상술된 바와 같이, 분무 시스템(10)의 몇몇 실시예는 각각의 1차 유체를 위해 별개의 분무기를 이용할 수도 있지만, 다른 실시예는 복수의 유체에 대해 동일한 분무기를 사용하고 그리고 상이한 1차 유체를 사용하는 중간 중간에 분무기를 세정할 수도 있다.
방법(200)은 하나의 펌핑된 재료에서 다른 재료로 스위칭될 때 펌프(12) 및 부착된 유체 라인을 세척하기 위한 방법으로서 기술되었지만, 방법(200)은 또한 동일한 1차 유체가 세정 이전 및 이후 모두에서 펌핑되는 세정 방법으로 조정될 수 있다. 이런 어플리케이션에서, 방법(200)은 막힘 또는 정체를 야기할 수도 있는 펌프(12) 내에 축적된 임의의 재료를 제거하는 수단으로서 유용하다.
재료 변경시에 사용된 바와 같이, 방법(200)은 펌프(12)가 시간 소모적인 연결해재, 재연결, 또는 유체 처리 구성요소의 수동 세척의 필요없이 도포될 유체 재료들 간의 스위칭시에 효율적으로 완전히 세척될 수 있게 한다. 방법(200)은 아주 많지는 않은 세척 용매만을 소모하면서 제2 재료의 적재 및 펌핑 이전에 제1 재료가 포함된 펌프(12)를 완전히 퍼지한다.
가능한 실시예에 대한 논의
이하는 본 발명의 가능한 실시예에 대한 비배타적인 설명이다.
토출 라인을 갖춘 복수의 1차 유체 공급원 및 공통 펌프를 갖는 다중 유체 분무 시스템을 위한 유체 변경 방법으로서, 토출 라인을 통한 제1의 1차 유체 공급원으로부터의 제1 유체의 펌핑을 중단하는 단계와; 공통 펌프를 토출 라인과 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계와; 공통 펌프의 유입구를 용매 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계와; 제1 유체를 공통 펌프로부터 플러싱하기 위해 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키고, 그리고 공통 펌프를 용매 공급원으로부터의 세척 용매로 충진시키는 단계와; 세척 용매를 공통 펌프를 통해 순환시키기 위해 공통 펌프를 재순환 모드에서 작동시키는 단계와; 공통 펌프로부터 오염된 용매를 플러싱하기 위해 공통 펌프를 플러시 모드에서 작동시키는 단계와; 공통 펌프의 유입구를 제2의 1차 유체 공급원에 연결시키고, 그리고 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 단계와; 공통 펌프의 유출구를 토출 라인에 연결시키는 단계와; 토출 라인을 통한 제2의 1차 유체 공급원으로부터의 제2 유체의 펌핑을 개시하는 단계를 포함한다.
이전 단락의 방법은 다음의 특징, 구성 및/또는 추가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 임의로, 추가적으로 그리고/또는 대안적으로 포함할 수 있다:
상술된 방법의 다른 실시예에서, 공통 펌프는 왕복 플런저와, "업" 및 "다운" 유입구와 유출구 밸브를 갖춘 복동식 선형 펌프이다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 단계는, "다운" 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 "업" 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정을 그리고 "업" 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 "다운" 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 상향 행정을 교번식으로 수행하는 단계를 포함한다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 공통 펌프를 재순환 모드에서 작동시키는 단계는 모든 유입구 및 유출구 밸브가 개방되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정과 상향 행정을 교번식으로 수행하는 단계를 포함한다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 공통 펌프를 토출 라인과 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계는 토출 라인과 용매 공급원을 연결시키는 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 밸브식 유입 매니폴드가 공통 펌프의 유입구를 제1 및 제2 유체 공급원과 용매 공급원에 각각 선택적으로 커플링시킨다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계는, 공통 펌프를 토출 라인에 연결시키는 밸브를 폐쇄하고 그리고 공통 펌프를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 밸브를 개방하는 단계를 포함한다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 밸브식 유출 매니폴드가 공통 펌프의 유출구를 토출 라인과 폐기 유체 덤프에 각각 선택적으로 커플링시킨다.
상술된 방법의 다른 실시예에서, 세척 용매는 알코올, 에스테르, 케톤, 지방족 석유계 나프타 또는 방향족 탄화수소이다.
분무 시스템은 제1 분무 유체를 분무하기 위한 제1 유체 공급원 및 제1 분무기와; 제2 분무 유체를 분무하기 위한 제2 유체 공급원 및 제2 분무기와; 세척 용매를 제공하기 위한 용매 공급원과; 폐기 유체 덤프와; 펌프로서, 왕복 플런저를 갖춘 계량 복동식 펌핑 실린더와, 제1 및 제2 유입구 밸브와, 제1 및 제2 유출구 밸브를 포함하는 펌프와; 펌프를 제1 및 제2 유체 공급원과 용매 공급원에 선택적으로 커플링시키도록 구성되는 밸브식 유입 매니폴드와; 펌프를 제1 및 제2 분무기와 폐기 유체 덤프에 선택적으로 커플링시키도록 구성되는 밸브식 유출 매니폴드와; 제1 운용 상태 동안 제1 유체를 분무하도록 그리고 제2 운용 상태 동안 제2 유체를 분무하도록 펌프를 제어하고, 그리고 중간 세척 공정을 통해 제1 운용 상태에서 제2 운용 상태로 전이시키도록 구성되는 제어 장치를 포함하며, 이 중간 세척 공정 중에 밸브식 유입 매니폴드가 펌프를 용매 공급원에 연결하고, 밸브식 유출 매니폴드가 펌프를 폐기 유체 덤프에 연결하며, 그리고 펌프는 처음에 제1 유체를 펌프로부터 플러싱하도록 펌핑 모드에서 작동되고, 후속하여 재순환 모드에서 세척 용매를 펌프를 통해 순환시키도록 작동된다.
이전 단락의 분무 시스템은 다음의 특징, 구성 및/또는 추가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 임의로, 추가적으로 그리고/또는 대안적으로 포함할 수 있다:
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 제1 운용 상태는, 밸브식 유입 매니폴드가 펌프를 제1 유체 공급원에 연결하는 것, 밸브식 유출 매니폴드가 펌프를 제1 분무기에 연결하는 것, 및 펌프가 펌핑 모드에서 제1 유체를 분무기를 통해 펌핑하도록 작동하는 것을 포함한다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 것은, 제1 유입구 및 유출구 밸브는 개방되고 있고 제2 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정을 그리고 제2 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 제1 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 상향 행정을 교번식으로 수행하는 것을 포함한다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 공통 펌프를 재순환 모드에서 작동시키는 것은, 모든 유입구 및 유출구 밸브가 개방되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정과 상향 행정을 교번식으로 수행하는 것을 포함한다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 용매는 알코올, 에스테르, 케톤, 지방족 석유계 나프타 또는 방향족 탄화수소이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 펌프, 밸브식 유입 매니폴드 및 밸브식 유출 매니폴드의 밸브작동은 모두 제어 장치에 의해 제어된다.
본 발명은 예시적인 실시예(들)를 참조하여 기술되었지만, 통상의 기술자는 다양한 변형예 및 등가예가 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 요소들을 대체할 수도 있음을 알 것이다. 또한, 특정한 상황 또는 재료를 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 맞추기 위해 많은 변경이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)에 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예들을 포함하는 것이다.

Claims (15)

  1. 토출 라인을 갖춘 복수의 1차 유체 공급원 및, 왕복 플런저와 "업" 및 "다운" 유입구와 유출구 밸브를 갖춘 복동식 선형 펌프인 공통 펌프를 갖는 다중 유체 분무 시스템을 위한 유체 변경 방법이며,
    상기 토출 라인을 통한 제1의 1차 유체 공급원으로부터의 제1 유체의 펌핑을 중단하는 단계와,
    상기 공통 펌프를 토출 라인과 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계와,
    상기 공통 펌프의 유입구를 용매 공급원에 그리고 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계와,
    상기 제1 유체를 공통 펌프로부터 플러싱하기 위해 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키고, 그리고 공통 펌프를 용매 공급원으로부터의 세척 용매로 충진시키는 단계와,
    상기 세척 용매를 공통 펌프를 통해 난류식으로 순환시키기 위해 모든 유입구 및 유출구 밸브가 개방되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정과 상향 행정을 교번식으로 수행함으로써 공통 펌프를 재순환 모드에서 작동시키는 단계와,
    상기 공통 펌프로부터 오염된 용매를 플러싱하기 위해 공통 펌프를 플러시 모드에서 작동시키는 단계와,
    상기 공통 펌프의 유입구를 제2의 1차 유체 공급원에 연결시키고, 그리고 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 단계와,
    상기 공통 펌프의 유출구를 토출 라인에 연결시키는 단계와,
    상기 토출 라인을 통한 제2의 1차 유체 공급원으로부터의 제2 유체의 펌핑을 개시하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 단계는, "다운" 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 "업" 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정을 그리고 "업" 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 "다운" 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 상향 행정을 교번식으로 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 공통 펌프를 토출 라인과 1차 유체 공급원으로부터 격리시키는 단계는 토출 라인과 용매 공급원을 연결시키는 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 밸브식 유입 매니폴드가 공통 펌프의 유입구를 제1 및 제2 유체 공급원과 용매 공급원에 각각 선택적으로 커플링시키는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공통 펌프의 유출구를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 단계는, 공통 펌프를 토출 라인에 연결시키는 밸브를 폐쇄하고 그리고 공통 펌프를 폐기 유체 덤프에 연결시키는 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 밸브식 유출 매니폴드가 공통 펌프의 유출구를 토출 라인과 폐기 유체 덤프에 각각 선택적으로 커플링시키는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 세척 용매는 알코올, 에스테르, 케톤, 지방족 석유계 나프타 또는 방향족 탄화수소인 방법.
  10. 분무 시스템이며,
    제1 분무 유체를 분무하기 위한 제1 유체 공급원 및 제1 분무기와,
    제2 분무 유체를 분무하기 위한 제2 유체 공급원 및 제2 분무기와,
    세척 용매를 제공하기 위한 용매 공급원과,
    폐기 유체 덤프와,
    공통 펌프로서, 왕복 플런저를 갖춘 계량 복동식 펌핑 실린더와, 제1 및 제2 유입구 밸브와, 제1 및 제2 유출구 밸브를 포함하는 공통 펌프와,
    상기 공통 펌프를 제1 및 제2 유체 공급원과 용매 공급원에 선택적으로 커플링시키도록 구성되는 밸브식 유입 매니폴드와,
    상기 공통 펌프를 제1 및 제2 분무기와 폐기 유체 덤프에 선택적으로 커플링시키도록 구성되는 밸브식 유출 매니폴드와,
    제1 운용 상태 동안 제1 유체를 분무하도록 그리고 제2 운용 상태 동안 제2 유체를 분무하도록 공통 펌프를 제어하고, 그리고 중간 세척 공정을 통해 제1 운용 상태에서 제2 운용 상태로 전이시키도록 구성되는 제어 장치를 포함하며,
    상기 중간 세척 공정 동안 밸브식 유입 매니폴드가 공통 펌프를 용매 공급원에 연결하고, 밸브식 유출 매니폴드가 공통 펌프를 폐기 유체 덤프에 연결하며, 그리고 공통 펌프는 처음에 제1 유체를 공통 펌프로부터 플러싱하도록 펌핑 모드에서 작동되고, 후속하여 모든 유입구 및 유출구 밸브가 개방되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정과 상향 행정을 교번식으로 수행하는 재순환 모드에서 세척 용매를 공통 펌프를 통해 난류식으로 순환시키도록 작동되며, 그리고 후속하여 퍼지 모드에서 폐기 용매를 공통 펌프로부터 플러싱하도록 작동되는 분무 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 운용 상태는
    상기 밸브식 유입 매니폴드가 공통 펌프를 제1 유체 공급원에 연결하는 것,
    상기 밸브식 유출 매니폴드가 공통 펌프를 제1 분무기에 연결하는 것, 및
    상기 공통 펌프가 펌핑 모드에서 제1 유체를 분무기를 통해 펌핑하도록 작동하는 것을 포함하는 분무 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 공통 펌프를 펌핑 모드에서 작동시키는 것은
    상기 제1 유입구 및 유출구 밸브는 개방되고 있고 제2 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 하향 행정을 그리고 제2 유입구 및 유출구 밸브는 개방되어 있고 제1 유입구 및 유출구 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 왕복 플런저의 상향 행정을 교번식으로 수행하는 것을 포함하는 분무 시스템.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서, 상기 용매는 알코올, 에스테르, 케톤, 지방족 석유계 나프타 또는 방향족 탄화수소인 분무 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 공통 펌프, 밸브식 유입 매니폴드 및 밸브식 유출 매니폴드의 밸브작동은 모두 제어 장치에 의해 제어되는 분무 시스템.
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