KR102274244B1 - 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터 - Google Patents

공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터 Download PDF

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KR102274244B1
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신원규
조경민
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Abstract

공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 개시되어 있다. 본 발명은, 파우더를 고르게 분산시키면서 분사시킬 수 있는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터로서,
입자가 분사되는 공간인 챔버; 챔버결합부에 의해서 상기 챔버에 결합되고 내부에 제 1피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 1실린더; 실린더결합부에 의해 상기 제 1실런더와 일렬로 후방에 결합되고 내부에 제 2피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 2실린더; 상기 챔버에 결합되는 제 1실린더의 전방부의 내부에 장착된 디퓨저실린더; 상기 제 2피스톤을 후진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 전방 일측에 설치되는 후진용 공기주입포트; 및 상기 제 2피스톤을 전진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 후방 일측에 설치되는 전진용 공기주입포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터{POWDER INJECTOR USING AIR-PRESSURE DOUBLE ACTING NOSE MOUNT CYLINDER}
본 발명은 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 실린더 내부 가스가 오리피스를 통해 분출되는 과정에서 디퓨저 내부에 수용된 파우더를 고르게 분산시키면서 분사시킬 수 있도록 한 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터에 관한 것이다.
일반적인 고체상 입자 분사 장치는 분사 전 고체상 입자와 기체를 충분히 혼합시킨 후 압력을 이용하여 분사 노즐을 통해 확산 분사시키는 방식을 이용한다. 본 장치의 방식을 이용하면 입자를 혼합시키는 과정이 없이도 고르게 분사시킬 수 있다. 이 방법과 같이 장치를 구성하는 경우 입자를 인젝터 팁에 장착시킨 후 압력을 이용해 순간적으로 고르게 분사시킬 수 있다. 일반적인 방식과 같이 파우더를 기체 중에 충분히 혼합하지 않은 상태에서 분사시키게 되면 단일 크기 입자가 기체 중에 고르게 부유하는 것이 아닌 입자끼리 뭉쳐 클러스터를 형성하여 여러 크기로 기체 중에 부유하게 된다.
예를 들어, 하기 비특허문헌1에서는 충격관을 이용한 금속 입자의 연소 특성 분석에 관한 내용과 금속 입자를 분사하는 단동식 인젝터가 개시되어 있는데, 비특허문헌1에서의 인젝터는 솔레노이드 밸브를 이용하여 밸브 개방 시 주입되는 가스에 의한 피스톤 전진만 가능한데, 스프링 존재 시 피스톤 후퇴 과정에서 스프링에 의한 진동이 발생하는 문제점이 있고, 스프링이 없을 때에는 피스톤 후퇴 시 항상 분해해서 수동으로 밀어 넣어야 하는 문제점이 있다.
또한, 하기 비특허문헌 2에서는 충격관 내부에 금속 입자를 분사하는 단동식 인젝터의 작동 방식이 개시되어 있다.
1. 대한민국 공개특허 제10-1851248호(2018.04.17) 2. 대한민국 등록특허 제10-1556612호(2015.09.23) 3. 대한민국 등록특허 제10-1950873호(2019.02.15)
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복동실린더를 사용하여 피스톤이 양방향으로 작동하게 함으로써 피스톤 후진 시 발생하는 진동을 감소시키고 파우더 인젝터의 정확도 및 응답성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 동일 행정의 단동 실린더와 비교하여 길이가 짧아서 부피를 적게 차지하며 솔레이노이드 밸브와 같이 사용 시 전자식 제어가 가능해져 피스톤 전진 이후 자동으로 후진시킬 수 있어서 다양한 장비와 연동시켜 작동시키기에 용이하게 한 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터는, 파우더를 고르게 분산시키면서 분사시킬 수 있는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터로서,
입자가 분사되는 공간인 챔버; 챔버결합부에 의해서 상기 챔버에 결합되고 내부에 제 1피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 1실린더; 실린더결합부에 의해 상기 제 1실런더와 일렬로 후방에 결합되고 내부에 제 2피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 2실린더; 상기 챔버에 결합되는 제 1실린더의 전방부의 내부에 장착된 디퓨저실린더; 상기 제 2피스톤을 후진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 전방 일측에 설치되는 후진용 공기주입포트; 및 상기 제 2피스톤을 전진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 후방 일측에 설치되는 전진용 공기주입포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1피스톤과 상기 제 2피스톤을 연결할 수 있도록 길게 연장되어 형성되는 피스톤로드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1실린더 내부의 압력을 조절하기 위하여 상기 제 1실린더의 전방부 일측에 압력조절용 포트가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 디퓨저실린더는, 그 내부 중앙부에 분리가능하게 결합되어 설치되는 스크류; 파우더를 저장하기 위해 상기 스크류의 전방에 설치되는 파우더저장소; 상기 제 1실린더의 전방부로부터 상기 파우더저장소까지를 연통시키는 것으로서, 상기 스크류의 중앙선을 따라서 좁고 길게 형성되는 압축공기관; 상기 파우더저장소의 전면에 설치되는 다수의 오리피스관; 상기 다수의 오리피스관의 전면에 설치되며, 중앙에는 메쉬망이 형성된 메쉬필터; 및 상기 메쉬필터의 전면에 설치되는 디퓨저캡;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축공기관에 강한 압축공기를 제공하기 위하여, 상기 제 1피스톤의 전면에 압력강화용 푸쉬부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 파우더 인젝터는 단동 실린더가 아닌 복동 실린더를 사용함으로써, 피스톤 양측에 압축 공기를 번갈아 공급하여 피스톤을 전진, 후진시키며 스프링을 사용하지 않아 상대적으로 진동이 덜 발생하게 되고 실린더의 출력이 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 동일 행정의 단동 실린더와 비교 시 길이가 짧아 부피를 적게 차지하며 솔레노이드 밸브와 같이 사용 시 전자식 제어가 가능해져 피스톤 전진 이후 자동으로 후진을 시킬 수 있어 다양한 장비와 연동시켜 작동시키기에 용이하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 챔버(파이프)에 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 전진방향으로 작동되고 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 후진방향으로 작동되고 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터에서 디퓨저 실린더 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에서 디퓨저를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터의 작동에 의해 가스가 분사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 의해 분사된 가스가 챔버(파이프) 내에서 충격파에 의해 이동하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 챔버(파이프)에 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터의 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 전진방향으로 작동되고 있는 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터가 후진방향으로 작동되고 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터는 입자가 분사되는 공간인 챔버(1: 파이프)에 설치될 수 있으며, 챔버(1)에 설치된 상태에서 챔버(1) 내부로 파우더를 분사하게 되고, 분사된 파우더는 챔버(1) 내에서 다른 충격파에 의해 다른 곳으로 이동할 수 있게 된다.(도 9 참조) 이때, 파우더 인젝터에 의한 파우더의 분사와 챔버(1) 내에서 충격파의 생성은 별도의 제어시스템에 의해 제어될 수 있는데, 본 발명에 따른 복동실린더의 구조에 의해 그 제어가 용이해 질 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터는 크게 제 1실린더(10), 실린더결합부(9)에 의해 상기 제 1실런더(10)와 일렬로 결합되는 제 2실린더(30) 및 상기 챔버(1)에 결합되는 제 1실린더(10)의 전방부에 장착된 디퓨저실린더(30)를 포함한다.
상기 제 1실린더(10)는 챔버결합부(8)에 의해서 상기 챔버(1)에 결합되고, 외주면 일측에는 압력조절용 포트(3)가 설치되며, 제 1실린더(10)의 내부에는 제 1피스톤(11)이 활주가능하게 설치되어 있다.
상기 제 1피스톤(11)의 전면 중앙에는 압력강화용 푸쉬부재(13)가 설치되어 있고, 그 후면 중앙으로부터 일정 깊이까지는 나사홈이 형성되어 있다.
상기 나사홈에는 피스톤로드(35)가 나사결합될 수 있으며, 상기 피스톤로드(35)는 상기 제 2실린더(30)의 내부까지 후방으로 길게 연장된다.
또한, 제 1실린더(10)의 전방부 일측에는 압력조절용 포트(3)가 설치되는데, 이는 제 1피스톤의 앞부분에 위치하면서 제 1실린더(10) 내부의 압력을 조절하기 위한 것이다.
상기 제 1실린더(10)와 상기 제2실린더(30)는 실린더결합부(9)에 의해 기밀을 유지하면서 견고하게 결합된다.
상기 제2실린더(30)의 외주면 전방 일측에는 후진용 공기주입포트(5)가 설치되고, 외주면 후방 일측에는 전진용 공기주입포트(7)가 설치된다. 또한, 상기 제 2실린더(30)의 내부에는 제 2피스톤(31)이 활주가능하게 설치되어 있다. 이때, 상기 후진용 공기주입포트(5)는 상기 제 2피스톤(31)의 전방쪽에 설치되고, 상기 후진용 공기주입포트(7)는 상기 제 2피스톤(31)의 후방쪽에 설치된다. 즉, 전진용 공기주입포트(7)에 솔레노이드밸브를 개방시켜서 압축공기를 주입하면 제 2피스톤이 전진하게 되고(도 4 참조), 이 상태에서 후진용 공기주입포트(5)에 압축공기를 주입하면 제 2피스톤(31)이 후진하게 되는 것이다. 따라서, 복동식 실린더인 제 1실린더(10) 및 제 2실린더(30)는 솔레노이드 밸브(미도시)와 연결될 수 있고, 솔레노이드 밸브의 선택적인 구동을 통해서 번갈아 가면서 압축공기를 공급해 제 2피스톤(31)의 전진 또는 후진을 자유롭게 조절할 수 있는 것이다.
상기 피스톤로드(35)는 상기 제 1피스톤(11)과 상기 제 2피스톤(31)을 연결할 수 있도록 길게 연장되어 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터에서 디퓨저 실린더 부분을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에서 디퓨저를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 디퓨저실린더(20)는 그 내부 중앙부에 분리가능하게 결합되는 스크류(21)가 설치된다. 상기 스크류(21)는 디퓨저실린더(20)의 내부에 나사홈을 형성하여 나사결합식으로 결합될 수도 있다.
상기 스크류(21)의 전방에는 파우더저장소(23)가 형성되어 있어서, 상기 파우더저장소(23)에는 분사하기 위한 파우더를 일시적으로 저장할 수 있도록 하고 있다.
상기 스크류(21)의 중앙선을 따라서 압축공기관(25)이 형성되어 있는데, 상기 압축공기관(25)은 상기 제 1실린더(10)의 전방부로부터 상기 파우더저장소(23)까지를 연통시키는 것으로서, 상기 제 1실린더(10)의 제 1피스톤(11)에 의해 형성되는 고압의 압축공기를 상기 파우더저장소(23)로 이송하는 역할을 하게 된다. 이때, 강한 압축공기는 상기 제 1피스톤(11)의 전면에 형성된 압력강화용 푸쉬부재(13)에 의해 더 강하게 압축될 수 있게 된다. 상기 압축공기관(25)은 압축공기가 길고 좁은 유로를 통과하면서 순간적으로 고속이 되도록 만들어 주는 역할을 한다.
또한, 상기 파우더저장소(23)의 전면에는 다수의 오리피스관(27)이 형성되고, 전면의 오리피스(29)를 통해서 파우더가 배출될 수 있는 것이다. 상기 오리피스관(27) 및 오리피스(29)는 상기 제 1피스톤(11)이 전진하면서 압축공기가 배출되는 좁은 유로이다.
그리고, 상기 다수의 오리피스관(27)의 전면에는 메쉬필터(40)이 설치되고, 상기 메쉬필터(40)의 중앙에는 상기 오리피스(29)에 대응하여 메쉬망(41)이 형성되어 있다. 상기 메쉬필터(40) 및 메쉬망(41)은 압축공기가 오리피스(29)를 지나서 넓은 유로를 지나게 함으로써, 파우더가 넓고 고르게 분산하면서 분사되도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 메쉬필터(40)의 전면에는 디퓨저캡(45)가 설치되어 있어서, 실린더 가압시에 메쉬필터(40) 및 디퓨저실린더(20)가 상기 챔버(1)쪽으로 이탈되지 못하도록 제 1실린더(10)의 전면에 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터의 동작에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터의 작동에 의해 가스가 분사되는 상태를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8에 의해 분사된 가스가 챔버(파이프) 내에서 다른 충격파에 의해 이동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 먼저 파우더 저장소(23)에 분사하고자 하는 파우더를 저장한 후에, 상기 전진용 공기주입포트(7)에 압축공기를 주입하면 상기 제 2실린더(30) 내의 제 2피스톤(31)이 전방으로 이동하고, 그에 따라 피스톤로드(35)가 이동하면서, 제 1피스톤(11)이 상기 제 1실린더(10) 내에서 전방으로 이동한다. 이를 통해서 상기 압력강화용 푸쉬부재(13)의 강한 압축력을 통해 상기 디퓨저실린더(20) 내부로 압축공기가 이송될 수 있게 된다. 그러면, 상기 디퓨저실린더(20) 내의 압축공기관(25)을 통해 상기 파우더저장소(23)에 압축공기가 전달되고, 파우더가 오리피스관(27) 및 오리피스(29)를 통과하여 메쉬필터(40)의 메쉬망(41)을 통해 상기 챔버(1) 내부로 분산되면서 분사되게 된다.
이렇게 분사된 파우더는 도 9에 도시된 바와 같이 별도의 충격파(화살표 표시)에 의해 또 다른 곳으로 이동될 수 있는 것이다.
이와 같은 파우더 분사동작이 완료된 후에는, 후진용 공기주입포트(5)에 공기를 주입하게 되고, 상기 제 2피스톤(31)을 후방으로 밀면서 상기 제 1피스톤(11)도 동시에 후방으로 밀리게 되어, 원위치로 복귀할 수 있는 것이다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1: 챔버 3: 압력조절용 포트
5: 후진용 공기주입포트 7: 전진용 공기주입포트
9: 실린더 결합부 10: 제 1실린더
11: 제 1피스톤 13: 압력강화용 푸쉬부재
20: 디퓨저실린더 21: 스크류
23: 파우더저장소 25: 압축공기관
27: 오리피스관 29: 오리피스
30: 제 2실린더 31: 제 2피스톤
35: 피스톤로드 40: 메쉬필터
41: 메쉬망 45: 디퓨저캡

Claims (5)

  1. 파우더를 고르게 분산시키면서 분사시킬 수 있는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터로서,
    입자가 분사되는 공간인 챔버;
    챔버결합부에 의해서 상기 챔버에 결합되고 내부에 제 1피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 1실린더;
    실린더결합부에 의해 상기 제 1실린더와 일렬로 후방에 결합되고 내부에 제 2피스톤이 활주가능하게 설치되는 제 2실린더;
    상기 챔버에 결합되는 제 1실린더의 전방부의 내부에 장착된 디퓨저실린더;
    상기 제 2피스톤을 후진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 전방 일측에 설치되는 후진용 공기주입포트; 및
    상기 제 2피스톤을 전진시키기 위하여 상기 제 2실린더의 외주면 후방 일측에 설치되는 전진용 공기주입포트;를 포함하며,
    상기 디퓨저실린더는,
    내부 중앙부에 분리가능하게 결합되어 설치되는 스크류;
    파우더를 저장하기 위해 상기 스크류의 전방에 설치되는 파우더저장소;
    상기 제 1실린더의 전방부로부터 상기 파우더저장소까지를 연통시키는 것으로서, 상기 스크류의 중앙선을 따라서 좁고 길게 형성되는 압축공기관;
    상기 파우더저장소의 전면에 설치되는 다수의 오리피스관;
    상기 다수의 오리피스관의 전면에 설치되며, 중앙에는 메쉬망이 형성된 메쉬필터; 및
    상기 메쉬필터의 전면에 설치되는 디퓨저캡;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1피스톤과 상기 제 2피스톤을 연결할 수 있도록 길게 연장되어 형성되는 피스톤로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1실린더 내부의 압력을 조절하기 위하여 상기 제 1실린더의 전방부 일측에 압력조절용 포트가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압축공기관에 강한 압축공기를 제공하기 위하여, 상기 제 1피스톤의 전면에 압력강화용 푸쉬부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터.
KR1020210021256A 2021-02-17 2021-02-17 공압 복동실린더를 이용한 파우더 인젝터 KR102274244B1 (ko)

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