KR102323915B1 - 점성 물질용 비움 장치 그리고 이를 위한 방법 - Google Patents

Abstract

가압 플레이트(2)를 이용해서 점성 물질(52)이 운송되는 배럴(50)을 비울 때에, 물질(52)이 가압 플레이트(2)와 주변 배럴(50) 사이에 있는 가압 플레이트-밀봉부를 관통하면서 압축되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에 따라 2 단계의 실시가 사용된다: 가압 플레이트(2)의 후면에 가압 실린더(22)가 연결되고, 이 가압 실린더 내에서는 재차 전달 피스톤(24)이 밀봉 방식으로 안내되며, 전달 피스톤은 그에 상응하게 가압 플레이트(2)보다 작은 전면을 갖는다. 추가로, 가압 실린더(22) 내부의 반경 방향 영역에서 가압 플레이트(2) 내에 체크 밸브(19)가 배열되어 있으며, 이 체크 밸브는, 물질(52)이 전달 피스톤(24)의 방향으로만 흐르게 하지만, 반대로 가압 플레이트(2)가 배럴(50)의 바닥(50a) 방향으로 가압되는 경우에는 흐르지 않게 한다. 다시 말해, 가압 플레이트(2)의 정지 후에는, 전달 피스톤(24)이 가압 실린더(22)의 바닥 방향으로, 즉 가압 플레이트(2)의 방향으로 안내될 수 있고, 이로 인해 물질(52)은 전달 피스톤(24)을 통과해서, 가압 플레이트(2)와 배럴(50)의 내부 둘레 사이에 있는 가압 플레이트-밀봉부에 하중을 가할 수 있는 최대 압력보다 훨씬 더 높을 수 있는 압력에 의해 전달 라인(4) 내부로 가압될 수 있지만, 이와 같은 상황은 훨씬 더 정확하게 제조 가능한, 전달 피스톤(24)과 가압 실린더(22) 사이에 있는 가압 실린더-밀봉부에 대해서는 전혀 문제가 되지 않는다.

Description

점성 물질용 비움 장치 그리고 이를 위한 방법

본 발명은, 운송된 용기(container), 특히 배럴(barrel)로부터 고점성, 다시 말해 페이스트성 물질을 비우는 것에 관한 것이다.

예컨대 접착 공학 또는 화장품 산업에서 고점성 물질을 가공하는 경우에는, 이와 같은 물질 또는 이 물질의 기본 재료가 대략 200 리터 배럴 또는 20 리터 버킷(bucket)과 같은 운송 용기 내에서 운송되어야만 하고, 점성 재료는 그곳으로부터 사용자 장치로, 예를 들어 계량 피스톨(dosing pistol) 또는 믹서로 전달되어야만 한다는 문제점이 종종 존재한다.

이하에는 다만 배럴에 대해서만 계속해서 언급되어 있지만, 본 발명의 목적을 위해서는 일 측에서 개방된 모든 용기가 함께 포함되어야만 하는데, 그 이유는 예컨대 카트리지의 경우에는 원칙적으로 개방된 전면이 일반적으로 축 방향으로 이동 가능하고 밀폐 작용하는 폐쇄용 마개(plug)에 의해서 폐쇄되어 있고, 추가로 카트리지는 마주 놓여 있는 전면에 대부분 인출용 개구를 갖는다.

이 경우, 용기로부터의 인출 및 멀리 떨어져 있는 사용자 장치로의 운송은 필요에 따라 그리고 자동으로 이루어져야만 하며, 비용 소비적이고 수동적인 추가 작업 없이 배럴의 가급적 잔류물 없는 비움이 가능해야만 한다.

이 경우에는, 점성 물질의 특성으로 인해, 라인을 통한 인출 및 운송 전에 이 물질의 유동성을 증가시키기 위하여 그 물질을 가열하는 것이 허용되지 않는 경우가 자주 있다.

이와 같은 관계에서, 비워질 배럴 내에 있는 점성 물질상에 가압 플레이트가 배치되는 소위 배럴 가압 공정이 이미 공지되어 있으며, 이 경우 가압 플레이트는 예컨대 중앙에 관통 개구를 구비하고, 이 관통 개구에 점성 물질을 위한 전달 라인이 연결되어 있다.

상기 가압 플레이트의 외부 둘레는 배럴의 내부 둘레에 대하여 밀봉 방식으로 접하도록 구현되어 있다. 충분한 힘으로 그리고 거리에 상응하게 가압 플레이트를 아래로 가압함으로써, 점성 물질이 전달 라인 내로 가압되고, 이와 같은 유형 및 방식으로 배럴로부터 멀리 떨어져 있는 사용자 장치에 원하는 양으로 그리고 충분한 압력으로 전달되며, 이 경우에는 전달 라인의 길이에 따라 이 전달 라인의 진행 경로 내에 하나 또는 복수의 펌프가 추가로 배열될 수 있다.

이와 같은 유형의 배럴 비우기는 몇 가지 문제점을 갖고 있다:

- 한 편으로는, 전달될 물질의 점성, 즉 인성(toughness)이 증가함에 따라 가압 플레이트를 아래로 가압하기 위한 힘 소비가 강하게 증가함으로써, 결과적으로 비움 장치 내에 또는 전달 구간의 진행 경로 내에 있는 추가의 펌프 없이 곧바로 또 다른 전달 구간을 통해서 비교적 끈적끈적한 고점성 물질을 전달하는 것은 거의 불가능하게 된다.

- 또 다른 문제점은, 가압 플레이트를 가압 플레이트 아래에 있는 점성 재료상에 배치할 때에, 물질 전달 중에 전달 라인 내에 도달하는 공기가 포함된다는 데 있으며, 이와 같은 상황은 원칙적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 물질이 사용자 장치에 의해 정확하게 계량된 상태에서 인출되어야만 하는 경우가 많고, 이와 같은 계량이 전달 라인 내에 있는 기포에서는 더 이상 불가능하여, 예컨대 발생된 접착제 도포가 불완전하게 그리고 이로써 결함이 있는 상태로 남을 수 있기 때문이다.

- 더 나아가, 다름 아닌 고점성 물질에서 필수적인 가압력을 줄이기 위해서는, 가압 플레이트의 원뿔 형상의 형성에 의해서 전달 라인 내로의 물질의 흐름을 촉진하는 것이 타당할 수 있다. 하지만, 이와 같은 촉진은, 비움 공정이 끝날 즈음에 배럴 내에 남아 있는 높은 잔류량을 야기한다.

- 또한, 가압 플레이트가 배럴의 바닥에 도달하고 구동 장치가 적시에 멈추지 않으면, 가압 플레이트 또는 가압 플레이트의 구동 장치가 가압 플레이트 상에 가해지는 상대적으로 높은 힘에 의해서 손상되는 것도 피해져야만 한다.

- 또 다른 문제점은, 물질의 점성이 증가함에 따라, 전달 길이에 걸쳐 압력 손실이 대폭 증가하며, 그리고 배럴 프레스 내에 또는 배럴 프레스 근처에 존재하는 전달될 물질 내의 압력으로부터는 사용자 장치에 인가되는 물질 내의 압력이 추론될 수 없다는 데 있다.

그와 달리, 이와 같은 용기가 종래 방식으로, 다시 말하자면 펌프, 예컨대 피스톤 펌프에 의해서 비워지면, 많은 다양한 재료 내에 고-연마성 충전제가 함유되어 각각의 펌프가 단시간 내에 마모되는 상황을 야기한다는 데 문제점이 있다.

- 이와 같은 관계에서, 가압 플레이트의 외부 에지와 배럴의 내부 둘레 벽 사이에 있는 밀봉부가 관통되어 물질이 가압 플레이트의 상부 면에 도달할 정도로, 전달 라인 내의 배압이 높아질 수 있다는 데에도 문제점이 있다.

그렇기 때문에, 본 발명의 과제는, 고점성 물질에서도 신뢰할만하게 작동하고 충분한 수명을 갖는 배럴 프레스를 갖춘 비움 장치, 그리고 이와 같은 고점성 물질을 비우기 위한 방법을 제공하는 것이다.

비움 장치와 관련하여, 상기 과제는, 전달 라인이 가압 플레이트의 관통 개구에 직접 고정되어 있지 않음으로써 해결된다.

그 대신에, 자신의 전단부, 일반적으로는 하단부에 의해 가압 플레이트와 밀봉 방식으로 연결됨으로써 부분적으로 자신의 바닥을 형성하는 가압 실린더가 가압 플레이트의 후면, 일반적으로는 상부 면으로부터 복귀 방향으로 연장된다.

용기를 비울 때에 상기 가압 실린더가 가압 플레이트와 함께 용기 내로 삽입되기 때문에, 가압 실린더는 비워질 용기의 자유 내부 직경보다 적은 자유 내부 직경을 가지며, 또한 더 나아가 가압 실린더의 외부 둘레는 계속해서 가압 플레이트의 외부 에지에 대하여 반경 방향 거리를 두고 위치되어 있는데, 다시 말하자면 반경 방향 내부로 뒤로 밀려나 있다.

가압 실린더 내에서는, 전달 피스톤이 가압 실린더의 내부 둘레에 밀접하게 접하여 축 방향으로 이동 가능한데, 가압 플레이트 자체와 마찬가지로 전달 방향으로뿐만 아니라 복귀 방향으로도 이동 가능하며, 가압 플레이트를 축 방향으로 이동시키는 가압 구동 장치와 무관하게 제어될 수 있는 고유의 전달 구동 장치에 의해서 구동된다.

전달 피스톤 내에는 관통 개구가 대부분 중심에 배열되어 있고, 이 관통 개구의 후면에는 전달될 물질이 통과해서 흐를 수 있는 전달 라인이 밀봉 방식으로 고정되어 있다.

배럴로부터 인출된 물질이 전달 피스톤 내의 상기 관통 개구에 도달할 수 있도록 하기 위하여, 하나 또는 복수의 체크 밸브가 가압 플레이트 내에 존재함으로써, 결과적으로 물질은 다만 전면으로부터 후면으로만, 다시 말하자면 일반적으로 아래로부터 위로, 더 상세하게 말하자면 전달 피스톤의 방향으로만 가압 플레이트를 관통할 수 있으며, 그 반대로는 관통할 수 없다.

이 경우, 체크 밸브는 바람직하게 가압 플레이트의 후면 위로 돌출해서는 안 되며 그리고/또는 또한 가압 플레이트의 전면 위로 돌출해서도 안된다.

상기와 같은 배열에 의해서는, 다음과 같은 접근 방식이 가능하다: 먼저, 가압 플레이트 및 전달 피스톤이 자신들의 출발 위치로 이동된다. 이와 같은 이동이 가압 플레이트에 대해서 의미하는 바는, 가압 플레이트가 용기의 개방된 전면을 통해서 용기 내부로 삽입되고, 그 용기로부터 인출될 물질의 표면에 안착된다는 것이다.

상기와 같은 이동이 전달 피스톤에 대해서 의미하는 바는, 전달 피스톤이 바람직하게 가압 플레이트의 후면에 배치됨으로써, 대부분 가압 플레이트의 후면에 가급적 가깝게 있는 축 방향 출발 위치로 상기 전달 피스톤이 이동하게 된다는 것이다.

그 다음에, 최종적으로 더 이상 물질이 필요치 않게 되거나 용기가 비워질 때까지, 다음과 같은 시퀀스가 - 물질 요구에 따라 더 신속하게 또는 덜 신속하게, 하지만 일반적으로는 다수의 경우에 연이어서 - 실행된다:

a)

가압 플레이트가 이 가압 플레이트에 일체로 고정된 가압 실린더와 함께 계속해서 가압 방향으로, 다시 말하자면 용기의 바닥의 방향으로 용기 내부로 삽입된다. 이로 인해 용기 내에서 가압된 물질은 그에 상응하게 하나 또는 복수의 체크 밸브에 의해서 가압 플레이트를 관통하여 가압 플레이트의 후면으로 흐르고, 가압 실린더를 채우기 시작하며, 그와 동시에 가압 실린더 내의 전달 피스톤을 자신의 출발 위치로부터 복귀 방향으로 역으로 이동시키기 시작한다.

용기의 자유 내부 직경이 가압 실린더의 자유 내부 직경보다 크기 때문에, 가압 플레이트가 전달 방향으로 단위 길이만큼 전방으로 이동한다는 것은, 전달 피스톤이 - 이로 인해 변위된 물질 용적을 수용하기 위하여 - 상기 단위 길이 이상만큼 자신의 출발 위치로부터 가압 실린더에 대해 복귀 방향으로 역으로 이동된다는 것을 의미한다.

이와 같은 유형 및 방식으로 가압 실린더 내에서 사전 설정된 충전 레벨에 도달했다면, 다시 말해 전달 피스톤이 사전 설정된 축 방향 목표 위치에 도달했다면,

b)

가압 플레이트의 축 방향 이동이 멈춘다.

c)

가압 플레이트가 계속해서 멈추어 있는 경우, 다시 말해 정지해 있는 경우에는, 이제 전달 피스톤이 사전 설정된 목적 위치에 도달할 때까지 상기 전달 피스톤이 가압 방향으로, 더 상세하게 말하자면 가압 플레이트로 이동하게 되는데, 대부분은 가압 플레이트에 접하거나 직접 이웃하게 된다. 전달 피스톤과 가압 플레이트의 후면 사이에 포함되어 있는 물질이 체크 밸브를 통과해서는 빠져나갈 수 없기 때문에, 이로 인해 물질은 전달 피스톤 내의 관통 개구 내부로 그리고 상기 관통 개구에 연결된 전달 라인 내부로 - 이 전달 라인은 전달 피스톤에 연결되어 일반적으로는 우선 전달 피스톤의 피스톤 로드로 이루어짐 - 가압되고, 이로써 사용자 장치의 방향으로 운송된다.

상기와 같은 실행 방식은, 물질이 가압 실린더로부터 전달 라인 내부로 밀려나갈 때에는 또한 가압 플레이트 밀봉부에 대해 허용되는 최대값보다 높은 압력이 제공될 수 있다는 장점을 갖는다.

하지만, 정확하게 서로 매칭될 수 있는 전달 피스톤의 외부 둘레와 - 더 나아가서는 또한 배럴보다 안정적으로 형성될 수도 있는 - 가압 실린더의 내부 둘레 사이의 밀봉부는, 큰 제조 부정확성을 갖는 배럴의 내부 둘레에 대한 가압 플레이트의 밀봉부보다 일반적으로 훨씬 더 큰 하중을 받을 수 있다.

상기와 같은 유형 및 방식에 의해서는, 매우 점성인 물질에서도, 이 물질이 밀봉부를 관통하여 가압되지 않더라도, 물질의 신뢰할만한 전달이 가능하다.

물론, 전달 피스톤의 출발 위치, 목표 위치 및 목적 위치는 바람직하게 가압 플레이트가 각각의 전달 과정 동안 수행하는 공정과 마찬가지로 조정 가능할 수 있다.

추가로, 방법을 제어하기 위해, 가압 플레이트의 전면에서 그리고/또는 전달 피스톤의 전면에서 그리고/또는 전달 피스톤에 가까운 그리고/또는 사용자 장치에 가까운 전달 라인 내에서 물질 내의 압력이 측정된다.

상기 압력 값들 및 비워질 물질의 공지된 파라미터에 기초하여, 가압 플레이트 및/또는 전달 피스톤의 이동은 이들 구성 요소의 시간적인 순서, 지속 시간 및 속도와 관련하여 제어된다.

전달될 재료 내에 공기가 포함되는 상황을 피하기 위하여, 가압 플레이트가 용기 내에 있는 물질의 상부 면에 배치되기 전에 그리고 다른 무엇보다도 배치되는 동안에, 그 사이에 있는 공간에 부압이 제공되거나 비워질 전체 용기의 적어도 개방된 측이 하우징 내에 밀봉 방식으로 수용되며, 다른 무엇보다 공기가 포함되는 상황을 신뢰할만하게 피하기 위하여, 가압 플레이트가 내부 챔버 내에 있는 물질상에 배치되기 전에 그리고 배치되는 중에, 상기 하우징에 부압이 제공된다.

상기 방법을 실행하기 위해서는, 비움 장치에 또 다른 세부 사항을 제공하는 것이 타당할 수 있다:

다른 무엇보다 전달 피스톤과 가압 실린더 사이에 있는 밀봉부의 원주 길이를 가급적 적게 유지하기 위하여, 가압 실린더의 내부 직경은 비워질 용기, 특히 배럴의 내부 직경에 대해 절대로 가능한 한 크게 선택되지 않으며, 오히려 바람직하게는 적어도 5%만큼, 더 우수하게는 적어도 10%만큼, 더 우수하게는 적어도 15%만큼, 더 우수하게는 적어도 20%만큼, 더 우수하게는 적어도 30%만큼 더 작게 선택된다.

가압 플레이트 구동 장치 및 전달 플레이트 구동 장치는 상호 독립적으로 제어 가능하고, 바람직하게는 평행하게 진행하는 하나 또는 2개의 구동 요소로서의 나선형 스핀들 또는 작동 실린더, 예를 들어 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함한다.

체크 밸브로서는, 간단한 볼 밸브 또는 다른 형태의 체크 밸브들도 제공될 수 있다. 하지만, 바람직하게 체크 밸브는 가압 플레이트의 후면 위로 돌출되어서는 안 되며 - 그 이유는, 그렇지 않으면 전달 피스톤이 가압 플레이트의 후면에 완전히 근접할 수 없기 때문이며 - 그리고/또는 가압 플레이트의 전면 위로 돌출되어서는 안 된다 - 그 이유는, 그렇지 않으면 가압 플레이트의 전면이 배럴의 바닥에 완전히 근접할 수 없기 때문이다.

그렇기 때문에, 바람직하게 가압 플레이트는, 하나 또는 복수의 체크 밸브가 축 방향으로 완전히 가압 플레이트 내에 수용될 정도의 축 방향 두께를 가져야만 한다.

전달 피스톤의 방향으로 가압 플레이트를 통한 물질의 신속한 통과를 보장하기 위하여, 기존의 전체 체크 밸브 - 이들 체크 밸브는 모두 다만 가압 실린더의 자유 직경 내부에 있는 반경 영역에만 있을 수 있음 - 의 자유 관통구의 총합은 개방된 상태에서 가압 실린더의 바닥 면적의 적어도 15%, 더 우수하게는 적어도 20%, 더 우수하게는 적어도 30%, 더 우수하게는 적어도 40%, 더 우수하게는 적어도 50%에 달한다.

가압 플레이트와 가압 플레이트에 연결되는 가압 실린더 사이에서 밀봉 문제점이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 가압 플레이트를 가압 실린더와 함께 일체형으로 제조하는 것이 가장 안전한 해결책이지만, 이와 같은 해결책은 높은 제조 비용을 요구하고, 일반적으로는 다만 극도로 묽은(runny) 물질에서만 선택된다.

그와 달리, 바람직하게 가압 플레이트는 가압 실린더에서 간단한 유형 및 방식으로 풀어질 수 있는데, 다시 말하자면 해체도 가능하고 장착도 가능하게 고정되어 있다.

상기와 같은 고정 방식은 몇 가지 장점을 갖는다:

한 편으로는, 세척의 목적으로, 가압 플레이트가 가압 실린더로부터 제거될 수 있다.

하지만, 다른 무엇보다 상기와 같은 유형 및 방식에 의해서는, 각각 비워질 배럴의 직경에 매칭된 상태에서, 상응하는 가압 플레이트가 가압 실린더에 고정될 수 있음으로써, 결과적으로 비움 장치는 상이한 직경의 배럴을 위해 사용될 수 있다.

상기 방법을 제어하기 위해, 한 편으로는 특히 앞에서 언급된 지점에서 압력 센서가 사용되고, 다른 한 편으로는 가압 플레이트에 그리고/또는 전달 피스톤에 존재하는 위치 센서가 사용되며, 이들 센서에 의해서는, 한 편으로는 비움 장치 내부에서의, 다시 말하자면 이용 상태에서 배럴에 대한 가압 플레이트의 축 방향 위치가 측정되고, 다른 한 편으로는 가압 실린더에 대한 전달 피스톤의 축 방향 위치가 측정된다.

물질의 방출을 강화하기 위하여, 바람직하게 적어도 섹션 방식으로 가요성 튜브로 이루어진 전달 라인 내에 외부로부터 상기 튜브에 작용하는 튜브 펌프가 제공되어 있다.

전달된 물질 내에 공기가 포함되는 것을 피하기 위하여, 가압 플레이트의 전면에 - 반경 방향으로 가압 실린더의 영역으로부터 먼 측에 - 그리고/또는 전달 라인 내에 부압 연결부가 제공될 수 있다.

전달된 물질 내에 공기가 포함되는 것을 피할 수 있는 다른 한 가지 가능성은, 비움 장치의 프레임이 또한 전체 용기 또는 적어도 이 용기의 개방된 측을 포함하는 부분이 그 내부로 삽입되어 적어도 상기 개방된 측이 밀봉 방식으로 폐쇄될 수 있는 하우징을 포함하는 데 있다. 하우징은 부압 연결부를 구비하며, 이 부압 연결부를 통해 하우징의 내부 챔버가 부압 소스와 연결될 수 있다.

전달 라인의 내부 면에서의 물질의 마찰로 인한 압력 상승을 최소화하기 위하여, 전달 라인의 내부 면은 마찰을 감소시키는 표면 형상을 가질 수 있다.

기술된 방법에서는 전달 피스톤을 통한 물질의 연속적인 전달이 전혀 일어나지 않기 때문에, 가압 실린더 내의 전달 피스톤이 정지해 있는 상태에서도 연결된 사용자 장치에 계속해서 버퍼로부터 유래하는 물질을 공급할 수 있기 위하여, 바람직하게 전달 라인 내에는 물질용 버퍼가 존재한다.

전달 라인 내에 있는 이와 같은 버퍼는 예를 들어 피스톤 펌프 또는 충분히 큰 용적을 갖는 다이어프램 펌프(diaphragm pump)일 수 있다.

아주 일반적으로는, 전달 피스톤의 피스톤 로드, 경우에 따라서는 심지어 또한 가압 실린더도 하우징을 관통해서 연장되어야만 한다.

본 발명에 따른 실시예들이 이하에 예시적으로 더욱 상세하게 기술되어 있다.
개방된 진공 용기를 갖는 종래 기술에 따른 배럴 프레스를
도 1a는 전면도로 도시하며,
도 1b는 측면도도 도시하고,
도 1c는 위로부터 바라본 평면도로 도시하며,
도 2는 전면으로부터 바라본 수직 단면도로 도시하고,
본 발명에 따른 배럴 프레스를
도 3은 도 2와 동일한 수직 단면도로 도시하며,
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 따른 배럴 프레스의 상이한 기능 위치에서 도시한다.

도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 2는, 배럴 프레스 형태의 비움 장치를 외부 사시도로 그리고 단면도로 보여준다:

이 경우에는, 배럴(50)의 내부 둘레 내부로 위로부터 밀봉된 상태로 삽입될 수 있는 가압 플레이트(2) 및 이 가압 플레이트의 압력 측(2a)이 물질(52)에 압력을 가함으로써, 물질(52)이 도 1a 및 도 2에 도시된 상부가 개방된 배럴(50) 내로 전달되며, 그 결과 물질은 - 도 2에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이 - 그 다음에 마주 놓여 있는 후면(2b)으로부터 돌출하는 중공 피스톤 로드(17)에 의해서 위로 가압되고, 상기 피스톤 로드에 연결된 전달 라인(4)을 통해 다만 도 2에 암시적으로만 도시된 사용자 장치(53)로 이동된다.

상기 과정이 부압 하에서, 다시 말해 이상적인 경우에는 진공하에서 이루어져야만 하기 때문에, 배럴(50)은 먼저 견고한 케이싱(6a) 및 본 도면에 피봇팅 된 상태로 도시되어 있고 폐쇄된 상태에서 하우징(6)을 밀봉시키는 도어(6b)로 이루어진 하우징(6) 내로 삽입되며, 이 경우 하우징의 내부 챔버(9)에서는 원하는 부압이 발생된다. 이 목적을 위해, 하우징(6)은 부압 연결부(7)를 구비하고, 이 부압 연결부를 통해 하우징(6)이 부압 소스(8)와 연결되어 있다.

유일한 요소로서, 가압 플레이트(2)가 그 전단부에 고정되어 있고 가압 플레이트(2)를 이동시키는 피스톤 로드(17)가 하우징(6)의 상부 면을 통해 하우징의 내부 챔버(9) 내로 연장되며, 이 경우에는 공기가 외부로부터 부압 하에 있는 내부 챔버(9) 내로 침투하지 않도록 하기 위하여, 관통구가 상응하게 밀봉되어 있다.

고점성 물질에서는 이와 같은 목적을 위해 가압 플레이트(2) 또는 이 가압 플레이트를 구동시키는 피스톤 로드(17)에 100 톤까지의 매우 높은 힘이 제공되어야만 하기 때문에, 하우징(6)은 견고한 프레임(1) 내에 있으며, 이 프레임의 상부 영역에는 수직으로 배열되었고 평행하게 진행하는 2개의 나사형 스핀들(15) 또는 또한 볼 롤링 스핀들이 나란히 배열되어 있고, 이들 스핀들은 횡 방향으로 서있는 크로스 요크(12)에 공동으로 작용하며, 상기 요크는 가압 플레이트(2)까지 연장되는 중공 피스톤 로드(17)의 후방 상단부와 연결되어 있다.

가압 플레이트(2)에 의해 배럴(50) 내의 물질(52)에 가해지는 압력에 의해서 배럴(50)이 반경 방향으로 변형되거나 심지어 파열되지 않도록 하기 위하여, 종래 기술에서 배럴(50) 둘레에는 대부분 안정적인 인클로저(13) - 도 1a 참조 - 가 설치되어 있으며, 이 인클로저는 배럴(50)의 외부 면에 좁게 접하고 인클로저 내부에서 우세한 압력을 견딘다.

그럼에도 불구하고, 이 경우에도 가압 플레이트 밀봉부는 배럴의 변형으로 인해 완전히 밀봉되지 않으며, 더 나아가 상기와 같은 안정적인 인클로저(13)는 기계 제조시에 비용을 발생할 뿐만 아니라, 배럴(50)의 크기에 따라, 따라서 대부분은 또한 배럴마다 상이한 제조자에 따라 상기 배럴에 매칭되는 별도의 인클로저(13)까지도 필요로 한다.

배럴을 위한 상기와 같은 안정적인 인클로저를 갖는 하우징 내로 새로운 배럴(50)을 삽입하는 경우에도, 상기와 같은 상황은 각각의 배럴의 삽입 과정을 번거롭고 하고 오류가 발생하게 한다.

또 다른 단점은, 배럴이 다름 아닌 벽 두께, 내부 직경 및 외부 직경과 관련하여 자신의 실제 치수에 있어서 상대적으로 큰 변동 폭을 갖는다는 사실이다.

그렇기 때문에, 본 발명에 따라, 도 2와 동일한 도면을 이용하는 도 3에 따른 비움 장치의 일 실시예가 제안된다:

본 실시예에서는, 가압 플레이트(2)의 후면(2b)으로부터 위로, 다시 말해 축 방향(10)의 복귀 방향(10b)으로 가압 실린더(22)가 연장되고, 가압 플레이트(2)의 횡단면 상으로 볼 때 상기 가압 실린더(22)의 내부 둘레 내부에 전달될 물질(52)을 위해서 하나 이상의, 일반적으로는 복수의 관통 개구(3)가 존재하지만, 이들 관통 개구가 이제는 각각 본 경우에 밸브 바디로서의 볼(19a)을 갖는 체크 밸브(19)로서 형성되어 있다는 것을 알 수 있다. 상기 하나 이상의 체크 밸브(19)의 통과 방향은 오로지 아래로부터 위로 향하는 방향만을 의미하는데, 더 상세하게 말하자면 가압 실린더(22)의 내부로 향하는 방향만을 의미하며, 그 반대 방향은 의미하지 않는다.

가압 플레이트(2)는, 축 방향(10)으로 연속해서 배열된 대부분 복수의 가압 플레이트 밀봉부(14)를 통해 배럴(50)의 벽(50b)의 내부 둘레에 이동 가능하게 접한다.

가압 실린더(22)는 축 방향(10)으로 중공이고, 그 내부에서는 가압 피스톤(24)이 축 방향으로 이동 가능하게 밀봉된 상태에서, 일반적으로 축 방향으로 연속해서 배열된 복수의 전달 피스톤 밀봉부(23)에 의해 밀봉된 상태에서 안내된다.

전달 피스톤(24)은 중심 관통 개구(3')를 구비하고, 이 관통 개구는 가압 피스톤(24)으로부터 위로, 다시 말하자면 복귀 방향(10b)으로 연장되는 그리고 축 방향으로 중공인 피스톤 로드(17) 내로 개방되며, 상기 피스톤 로드에는 사용자 장치(53)까지 뻗는 전달 라인(4)의 하류 상단부 영역이 연결되어 있다.

한 편으로는 가압 플레이트(2)가 그리고 다른 한 편으로는 전달 피스톤(24)이 축 방향(10)으로 가압 방향(10a)으로뿐만 아니라 복귀 방향(10b)으로도 상호 독립적으로 이동될 수 있다.

전달 피스톤(24) 및 가압 플레이트(2)의 위치는 각각 하나의 또는 하나의 공동 위치 센서(55)에 의해서 모니터링 될 수 있으며, 이들 중 하나는 도 3에 따라 하우징(6)에서 피스톤 로드(17)용 관통 개구 옆에 배열되어 있고, 다른 하나는 피스톤 로드(17)에 배열되어 있다. 압력 센서(54)도 존재할 수 있는데, 예를 들어 아래의 물질(52) 내의 압력을 측정하기 위하여 전달 피스톤(24)의 하부 면에 존재할 수 있다.

이동 동작은 하나의 공동 구동 장치(5)에 의해서 이루어지지만, 그럼에도 불구하고 가압 실린더(22), 다시 말해 가압 플레이트(2)의 피스톤 로드 또는 전달 피스톤(24)의 피스톤 로드(17)가 상기 공동의 구동 장치(5)와 선택적으로 결합될 수 있거나 또한 2개의 피스톤 로드가 동시에 상기 공동의 구동 장치(5)와 결합될 수 있는 한 상호 독립적으로 이루어진다.

종래 기술에 따른 해결책에서 가압 플레이트(2)의 피스톤 로드(17)의 경우에서와 마찬가지로, 가압 실린더(22)는 하우징(6)의 상부 면에 있는 통로 내에서 밀봉된 상태로 축 방향으로 슬라이딩 방식으로 이동 가능하다.

물론, 한 편으로는 가압 플레이트(2)를 그리고 다른 한 편으로는 전달 피스톤(24)을 별도의 구동 장치에 의해 축 방향으로 구동시키는 것도 가능한데, 다시 말하자면 각각 하나의 구동 장치를 한 편으로는 가압 실린더(22)와 결합시키고 다른 한 편으로는 피스톤 로드(17)와 결합시키는 것이 가능하다.

상기와 같은 비움 장치의 실시예에 의해서는, 배럴(50)의 위로 향하는 개방된 측으로 가압 플레이트(2)를 삽입하는 것, 인출될 물질(52) 상에 가압 플레이트(2)를 배치하는 것, 그리고 계속해서 가압 플레이트(2)의 아래 방향으로 가압 플레이트(2)의 관통 개구(3)를 통해 - 체크 밸브(19)의 관류 방향(19')으로 - 가압 플레이트(2) 위에 있는 영역에서 그리고 이로써 가압 실린더(22) 내부에서 물질(52)이 흐를 수 있게 하는 것이 가능하다. 이와 같은 가능성에 대한 전제 조건은, 물질(52)이 도달할 때에 전달 피스톤(24)이 큰 저항에 대항하지 않고, 오히려 다만 전달 피스톤 밀봉부(23)와 가압 실린더(22) 사이의 슬라이딩 마찰만을 극복하면 되고, 전달 피스톤(24) 및 이 전달 피스톤의 피스톤 로드(17)의 자체 무게만 극복하면 된다는 것이다.

따라서, 가압 플레이트(2)와 전달 피스톤(24)의 공동 구동 장치에서는, 상기 공동 구동 장치(5)에 의해서 가압 피스톤(2)이 아래로 가압될 때에 전달 피스톤(24)이 상기 구동 장치와 결합되지 않고, 오히려 상기 구동 장치에 대하여 자유롭게 이동 가능할 수 있다.

그와 달리, 물질을 피스톤 로드(17) 및 연결된 전달 라인(4)을 관통해서 사용자 장치까지 가압하기 위해서는, 훨씬 더 높은 압력이 반드시 필요하다. 이와 같은 압력은, 가압 실린더(22)의 내부를 물질(52)로 충분히 채운 후에 가압 플레이트(2)의 전진 운동, 다시 말해 하향 운동이 종료되고, 가압 플레이트(2)가 정지한 상태에서 전달 피스톤(24)이 아래로 가압 됨으로써 제공된다. 공동 구동 장치(5)에서 이와 같은 상황은, 이 목적을 위해 가압 플레이트(2)가 구동 장치(5)로부터 분리되고 그 대신에 전달 피스톤(24)이 상기 구동 장치와 직접 연결되어야만 한다는 것을 의미한다.

하지만, 이제 필수적인 고압은 다만 체크 밸브(19) - 위로부터 아래로의 방향으로 물질(52)을 통과시킬 수 없음 - 를 포함하는 가압 플레이트(2)의 위로 향하는 후면과 전달 피스톤(24) 사이에서만 그리고 이로써 또한 피스톤 로드(17) 내에서도 발생하지만, 배럴(50)의 바닥(50a)과 가압 플레이트(2) 사이에서는 발생하지 않는다. 이로써, 상기 고압은 또한 가압 플레이트(2)와 배럴(50) 사이의 가압 플레이트 밀봉부(14)에 작용하지 않게 되며, 따라서 상기 밀봉부의 밀봉 작용은 전달 피스톤 밀봉부(23)의 밀봉 작용보다 훨씬 더 적을 수 있다.

더 나아가, - 도 1 및 2에 따른 공지된 해결책에서와 동일한 힘이 제공될 때 - 가압 플레이트(2)와 전달 피스톤(24) 사이에서 생성되는 압력은, 공지된 해결책에서 관련이 있는 바와 같이 가압 플레이트(2)의 횡단면적에 대한 전달 피스톤(24)의 횡단면적이 더 적기 때문에 훨씬 더 높다. 이와 같은 상황은, 본 발명에 따른 해결책에서는 동일한 압력을 발생시키기 위해 더 약한 구동 장치(5)로도 충분하다는 것을 의미한다.

이와 같은 유형 및 방식으로, 이제 배럴은 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 알 수 있는 바와 같이 하나 또는 대부분 복수의 단계로 비워질 수 있다:

도 4a에 따른 제1 단계에서는, 가압 플레이트(2)가 배럴(50) 내로 삽입되고, 배럴 내에 있는 물질(52)의 표면에 가압 플레이트가 배치되며, 전달 피스톤(24) 아래에서 가압 실린더(22) 내에 충분한 충전량의 물질이 존재하게 될 정도까지 아래로 가압 플레이트가 이동되며, 이로 인해 전달 피스톤은 고압을 공급받았거나 가압 플레이트(2)에 대해 이미 위로 이동된 위치에 있다.

이어서, 도 4b에 따라, 가압 플레이트(2)가 정지되고, 전달 피스톤(24)의 하향 이동, 다시 말해 전방으로의 이동에 의해 정지 상태의 가압 플레이트(2)와 전달 피스톤(24) 사이에 있는 물질이 최대로 광범위하게 피스톤 로드(17) 내로 그리고 이로써 궁극적으로는 전달 라인(4) 내로 그리고 사용자 장치(53)로 가압된다. 전달 피스톤(24)의 전방 이동은, 늦더라도 가압 플레이트(2)가 후면(2b)과, 다시 말해 상부 면과 접촉할 때에 종료된다.

상기 과정은, 도 4c 및 도 4d에 따라 1회 또는 여러 번 반복될 수 있다.

그 다음에, 최종 비움 단계에서는, 가압 플레이트(2)가 배럴(50)의 바닥(50a)에 놓이게 될 때까지 아래로 이동한 다음에 정지되고, 전달 피스톤(24)은 가압 플레이트(2)의 후면(2b)에, 즉 상부 면에 배치될 때까지 아래로 이동한다.

따라서, 배럴은 비워지고, 가압 플레이트(2)는 배럴(50)로부터 위로 이동될 수 있으며, 빈 배럴(50)은 완전히 채워진 배럴로 교환될 수 있다.

종래 기술에서뿐만 아니라 본 발명에 따른 해결책에서도, 프레임(1) 내에는 각각 하나의 스핀들 너트(25)가 고정 장착된 상태로 존재할 수 있으며, 나사형 스핀들(15)이 상기 스핀들 너트를 관통해서 연장된다. 본 경우에, 2개의 나사형 스핀들(15) 각각은 하나의 별도의 전기 모터(16)에 의해서 구동되며, 이 경우 나사형 스핀들(15)의 축 방향 이동을 야기하는 2개 스핀들 너트(25)의 회전은, 2개 스핀들 너트(25) 사이에서 작용하고 이들 2개 스핀들 너트와 기능적으로 결합된, 특히 클러치 형상의 동기 연결부에 의해서 기계적으로 동기화되었다.

전진 방향에서의 가압 플레이트(2)의 개별 위치를 알기 위하여 위치 센서(21)가 프레임에 배열되어 있고, 상기 위치 센서는 예를 들어 프레임(1)의 내부 면에 고정되어 있는 센서 바(21a)(sensor bar) 및 자기 변형 센서의 위치 검출 장치, 예를 들어 위치 자석(21b)으로 이루어지며, 이 경우에는 나사형 스핀들(15), 요크(12), 피스톤 로드(17) 및 가압 플레이트(2)로 이루어진 유닛이 센서 바(21a)를 따라 아래로 이동할 때에 위치 센서가 수직 방향으로, 다시 말해 축 방향으로 이동하여 가압 플레이트(2)의 위치를 검출함으로써, 결과적으로 가압 플레이트(2)가 배럴(50)의 바닥에 도달하여 배럴이 비워지면, 가압 플레이트(2)가 정지될 수 있다.

물질을 전달하는 전달 라인(4)이 요크(12)의 상응하는 연결 노즐에 고정되어 있음으로써, 결과적으로 전달 라인(4)은 일반적으로 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(1)의 후면으로부터 멀어지는 방향으로 안내되는 유연하지만 고강도인 튜브로 이루어진다.

1: 프레임
2: 가압 플레이트
2a: 압력 측
2b: 후면
3, 3': 관통 개구
4: 전달 라인
5: 구동 장치
6: 하우징
6a: 케이싱
6b: 도어
7: 부압 연결
8: 부압 소스
9: 내부 챔버
10: 축 방향, 수직선
10a: 가압 방향
10b: 복귀 방향
11: 횡 방향, 수평선
12: 요크
13: 인클로저
14: 가압 플레이트 밀봉부
15: 나사형 스핀들
16: 전기 모터
17: 피스톤 로드
18: 스프링 팩, 에너지 저장 장치
19: 체크 밸브
19': 투과 방향
19a: 볼
20: 제어 장치
21a, 21b: 위치 센서
22: 가압 실린더
23: 전달 피스톤 밀봉부
24: 전달 피스톤
25: 스핀들 너트
26: 클러치
50: 배럴
50a: 바닥
50b: 둘레 벽
52: 물질
53: 사용자 장치
54: 압력 센서
55: 위치 센서

Claims (14)

1. 개방된 측(50a) 및 축 방향(10)으로 진행하는 둘레 벽(50b)을 갖는 용기(50)로부터 사용자 장치(53)로 점성 물질(52)을 공급하기 위한 비움 장치에 있어서, 상기 비움 장치는,
   - 상기 용기(50)를 수용하기 위한 프레임(1),
   - 가압 방향(10a)으로뿐만 아니라 복귀 방향(10b)으로도 가압 플레이트 구동 장치(5)에 의해서 구동될 수 있고,
   - 개방된 측으로부터 상기 용기(50) 내로 삽입되는 동시에 자신의 외부 에지에 의해 상기 용기(50)의 상기 둘레 벽(50b)의 내부 면에 밀접한,
   - 가동적인 가압 플레이트(2),
   - 상기 가압 플레이트(2)의 관통 개구(3)에 연결된, 전달될 물질(52)용 전달 라인(4)을 포함하고,
   - 가압 실린더(22)는 상기 가압 플레이트(2)의 후면으로부터 복귀 방향(10b)으로 연장되며,
   - 상기 가압 플레이트(2)의 전면(2a)으로부터 후면(2b)으로의 관류 방향(19')을 갖는 적어도 하나의 체크 밸브(19)는 상기 가압 플레이트(2) 내의 상기 가압 실린더 내부의 반경 방향 영역 내에 위치하고,
   - 상기 가압 실린더 내에는, 가압 방향(10a)으로뿐만 아니라 복귀 방향(10b)으로도 전달 구동 장치(5')에 의해서 이동 가능한 전달 피스톤(24)이 존재하고,
   - 상기 전달 피스톤(24)의 상기 외부 에지는 상기 가압 실린더(22)의 상기 둘레 벽(50b)의 내부 면에 대하여 가깝게 놓여있으며,
   - 상기 전달 피스톤(24)은 상기 전달 라인(4)과 단단하게 연결되는 후면에 관통 개구(3')를 갖는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
2. 제1항에 있어서,
   - 상기 가압 실린더(22)의 내부 직경이 용기(50)의 둘레 벽(50b)의 내부 직경보다 작으며,
   - 상기 가압 실린더(22)의 내부 직경이 용기(50)의 둘레 벽(50b)의 내부 직경보다 적어도 5%만큼 더 작은 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
3. 제1항에 있어서,
   기능적으로 단 하나의 구동 장치로도 구현될 수 있는 가압 플레이트 구동 장치(5) 또는 전달 구동 장치(5') 중 적어도 하나가 평행하게 진행하는 하나 또는 2개의 나사형 스핀들 또는 작동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
4. 제1항에 있어서,
   - 상기 하나 이상의 체크 밸브(19)가 볼 밸브거나,
   - 기존의 체크 밸브(19)의 자유 관통구의 총합이 개방된 상태에서 가압 실린더(22)의 바닥 면적의 적어도 15%에 달하는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
5. 제1항에 있어서,
   - 상기 가압 플레이트(2)가 상기 가압 실린더(22)와 일체형으로 구현되어 있거나,
   - 상기 가압 플레이트(2)가 상기 가압 실린더(22)에 해체 가능하게 그리고 장착 가능하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
6. 제1항에 있어서,
   - 물질(52) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(54)가 전달 피스톤(24)에 또는 사용자 장치에 가깝게 중 적어도 하나의 위치에 존재하거나,
   - 하나 이상의 위치 센서(55)가 가압 플레이트(2)에 또는 전달 피스톤(24) 중 적어도 하나에 존재하며, 상기 위치센서는 비움 장치 내에서의 가압 플레이트(2)의 축 방향 위치를 측정하거나, 가압 실린더(22) 내에서의 전달 피스톤(24)의 축 방향위치를 측정하는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
7. 제1항에 있어서,
   - 상기 전달 라인(4)이 적어도 섹션 방식으로 가요성 튜브로 이루어지고, 상기 가요성 튜브에는 외부로부터 상기 튜브에 작용하는 튜브 펌프가 배열되어 있으거나,
   - 상기 가압 플레이트(2)의 전면(2a)에서 반경 방향으로 가압 실린더(22)로부터 먼 측에 또는 전달 라인(4) 내에서 사용자 장치상에 또는 사용자 장치에 가깝게 중 적어도 하나의 위치에 부압 연결부(7)가 존재하거나,
   - 상기 전달 라인(4)의 내부 면이 마찰을 감소시키는 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
8. 제1항에 있어서,
   - 용기(50)의 비움 동작이 정지한 상태에서 계속해서 버퍼로부터 유래하는 물질(52)을 사용자 장치에 공급할 수 있기 위하여, 상기 전달 라인(4) 내에 피스톤 펌프 또는 다이어프램 펌프 형상의 물질(52)용 버퍼가 존재하는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
9. 제1항에 있어서,
   - 개방된 측을 갖는 용기의 하나 이상의 부분을 삽입하기 위해 또는 전체 용기(50)를 삽입하기 위해, 상기 프레임(1)이 밀폐 또는 개방될 수 있는 하우징(6)을 포함하며,
   - 상기 하우징(6)이 부압 연결부(7)를 구비하고, 상기 부압 연결부를 통해 하우징(6)의 내부 챔버(9)가 부압 소스(8)와 연결될 수 있으며,
   - 전달 피스톤(24)의 피스톤 로드(17) 및 가압 실린더(22)가 상기 하우징(6)의 벽을 관통해서 연장되는 것을 특징으로 하는, 비움 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 비움 장치를 이용해서, 일 측이 개방된 용기(50)로부터 점성 물질(52)을 비우기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 가압 플레이트(2)가 상기 용기(50) 내 상기 물질(52)의 표면에 배치되며, 전달 피스톤(24)이 상기 가압 플레이트(2)에 대해 축 방향 출발 위치를 갖고, 상기 가압 플레이트(2)의 상기 후면(2b)에 접하며, 그리고 그 다음에
    a) 적어도 하나의 체크 밸브를 관통하는 상기 물질(52)이 사전 설정된 충전 레벨까지 상기 가압 실린더를 채우고, 이로 인해 상기 가압 실린더 내의 상기 전달 피스톤이 복귀 방향(10b)으로 역으로 이동될 때까지, 상기 가압 플레이트(2)가 계속해서 전달 방향(10a)으로 상기 용기(50) 내로 삽입되고,
    b) 상기 가압 플레이트(2)가 멈추며,
    c) 상기 가압 플레이트(2)가 계속해서 멈추어 있는 경우에는, 상기 물질(52)이 상기 전달 피스톤(24)의 관통 개구(3')와 그 후면에 단단히 부착된 전달 파이프(4)를 통해 흐르는 것에 의해서 상기 가압 플레이트(2)에 대해 사전 설정된 목적 위치에 도달할 때까지, 상기 전달 피스톤이 계속해서 전달 방향(10a)으로 상기 가압 실린더 내로 삽입되는, 점성 물질(52)을 비우기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서,
    가압 플레이트(2)가 용기(50)의 바닥에 도달할 때까지, 상기 단계 a) 내지 c)가 여러 번 연속으로 반복되는 것을 특징으로 하는, 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 전달 피스톤(24)의 출발 위치 또는 목적 위치 중 적어도 하나가 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 방법.
13. 제10항에 있어서,
    가압 플레이트(2)의 전면(2a)에서 또는 전달 피스톤의 전면에서 또는 사용자 장치에 가까운 전달 라인(4) 내에서 중 적어도 하나의 위치에서 물질(52) 내의 압력이 측정되어 제어 장치로 전송되며, 그 측정 압력에 따라 가압 플레이트 구동 장치(5) 또는 전달 피스톤 구동 장치(5') 중 적어도 하나가 전달 라인(4)을 따라 나타나는 압력 단계들의 시간 오프셋을 고려하여 제어 장치에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는, 방법.
14. 제10항에 있어서,
    - 가압 플레이트(2)를 용기(50) 내 물질(52)의 표면상에 배치하기 전에 또는 배치하는 동안에, 그 사이에 있는 공간에 부압이 제공되며,
    - 일 측이 개방된 용기(50)가 완전히 또는 적어도 상기 용기의 개방된 측에 의해 하우징(6) 내로 삽입됨으로써,
    - 상기 하우징(6)이 밀폐되고, 그 다음에 상기 하우징(6)의 내부 챔버(9)에 부압이 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법.

Images