KR200295531Y1 - 고체적 저압 스프레이건 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공압식 분무 도료 스프레이건에 있어서, 도료 미립화와 분무 패턴의 형상을 제어하기 위해 고압 공급원 공기를 고체적 저압유동으로 분사하여 도료를 미립화 분사하는 HVLP 스프레이건에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 고체적 저압(HVLP; High Volume Low Pressure) 스프레이건에 있어서, 내부에 에어 및 도료유동통로가 형성되고, 도료유동통로에는 도료공급튜브(8)가 연결되며, 도료유동통로의 중심에서 전방으로 돌출되며 전후진하는 니들(10)을 구비한 본체(1)와, 본체(1)의 도료유동통로와 연장되는 유로(46)가 중심에 형성되고 니들(10)이 전후진하며 유로(46)를 개폐하며, 유로(46) 둘레에는 그 원주를 따라 적어도 한 라인 이상의 오리피스(22)와 분사패턴조절용 오리피스(23)들이 환형으로 형성되고 선단부의 둘레에 4개 이상의 동일구경의 오리피스들이 원주를 따라 동일간격으로 형성된 노즐(40) 및, 유로(46)의 선단부가 관통하도록 중공(52)이 형성되고, 중공(52)을 중심으로 동일 거리에 상호 마주하는 적어도 2개 이상의 도료 분사패턴조절용 혼(54)이 형성되고, 혼(54)에는 노즐(40)을 통과한 에어가 분사되는 복수의 오리피스(25, 26)가 형성된 에어캡(50)을 포함하며, 노즐(40)은 본체(1)의 선단에 체결되고, 에어캡(50)은 노즐(40)에 체결되어 고정된 스프레이건이 제공된다.

Description

고체적 저압 스프레이건{High volume low pressure spray gun}

본 고안은 고체적 저압(HVLP; High Volume Low Pressure)에어 분무 도료용 유체 스프레이건에 관한 것이며, 특히, 스프레이건에서 고압의 에어를 저압의 분무 에어(atomization air) 및 패턴 쉐이핑 에어(pattern shaping air)로 분사하는 고체적 저압 스프레이건에 관한 것이다.

여러 지역의 환경규제에 대처하기 위하여, 도료를 저압 에어의 고체적 흐름으로 분무시키는 스프레이건의 사용에 대하여 관심이 증대되고 있다. 이러한 스프레이건은 분무 작업시 고속 및 고압 에어를 사용하는 스프레이건보다 과분무가 적다. 고체적 저압 도료 스프레이건(이하에서는 'HVLP 스프레이건'이라 함)은 일반적으로 분무 및 패턴 쉐이핑을 위하여 노즐에서 10psig이하의 저압에어를 사용하는 스프레이건으로 한정된다.

HVLP 스프레이건에는 일반적으로 2가지 형태가 있다. 첫번째 형태는 대형 직경의 호스를 통하여 에어를 HVLP 스프레이건에 공급하기 위해 에어터빈이 사용되는 경우이다. 그런데 대형 호스는 건의 사용에 방해가 된다. 두번째 형태의 HVLP스프레이건에서, 고압 에어는 공장에서의 에어컴프레서 또는 압축된 에어라인과 같은 종래의 압축원을 통하여 공급된다. 스프레이건은 고압의 에어를 10psig이하의 저압으로 감압시키기 위해 하나 이상의 내측 오리피스를 갖는다. 그러나, 에어 흐름의 변화가 요구되는 경우에 건에 최대 10psig압력을 유지시키는데 어려움이 따른다.스프레이건은 분무 및 패턴 쉐이핑을 위해 저압에어를 요구한다. 분무작업 중, 분무 에어는 변화하지 않는다. 그러나 작업자는 패턴 쉐이핑 에어의 흐름을 조절함으로써, 쉐이핑 에어가 필요없는 라운드 패턴(round pattern) 또는 패턴 쉐이핑 에어의 최대 흐름이 요구되는 길고 협소한 팬형 패턴(fan shaped pattern)을 형성할 수 있다.

만일 분무 에어 및 패턴 쉐이핑 에어를 위하여 단일 오리피스 에어 압력을 강하시킨다면, 패턴 쉐이핑 에어 흐름의 변화는 오리피스를 횡단하는 압력강하가 변화되는 결과를 초래한다. 따라서 패턴 쉐이핑 에어흐름이 없을 때, 최대 10psig의 분무 에어압력을 형성하도록 오리피스를 설정한다면, 패턴 쉐이핑 에어흐름이 증가될 때 분무 에어압력이 강하되는 현상을 초래할 것이다. 분무 에어 압력의 강하는 도료 분무의 품질에 악영향을 끼칠 수 있다. 고압 에어원으로 작동되는 개량된 형태의 HVLP스프레이건에서는 분무 및 패턴 쉐이핑을 위해 고압 에어를 최대 10psig으로 강하시키기 위하여 다르게 고정된 오리피스가 사용된다. 다른 오리피스를 사용함으로써 패턴 쉐이핑 에어 흐름에서의 변화는 분무에어의 압력에 영향을 끼치지 않는다. 그러나, 오리피스는 스프레이건 몸체에 고정되어 왔다. 고정된 오리피스는, 도료를 배출하는 특정크기의 유체팁과, 분무 에어 및 패턴 쉐이핑 에어를 배출하는 특정 크기의 에어캡에 소정의 구경으로 형성된다. 다른 형태의 HVLP스프레이건에서, 패턴 쉐이핑 에어 흐름의 조절에 따라 분무에어 압력을 일정하게 유지하기 위해 패턴 쉐이핑 에어 조정밸브 및 분무 에어 조절밸브가 함께 작동된다.

고압 에어원으로 작동되는 HVLP스프레이건에는 배플이 사용되고 있다. 고압에어는 스프레이건 몸체의 고정된 오리피스에 의해 저압으로 강하된다. 배플은 스프레이건의 전방에서 분무에어와 패턴 쉐이핑에어를 분리하기 위해 사용되며, 또한 저압에어를 에어캡의 대향측상의 패턴 쉐이핑 오리피스와 분무 에어 오리피스에 균일하게 분배하기 위해 사용된다.

전형적으로, 배플은 압력강하가 최소가 되도록 설계된다. 배플에 저압 에어가 공급되기 때문에 배플로 인하여 압축강하가 불규칙하게 될 수 있다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 에어캡에서의 최대압력을 제한하면서 상이하게 설계된 에어캡 및 유체팁을 건에 사용할 수 있는 HVLP스프레이건을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 고체적 저압 스프레이건의 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 스프레이건의 분해사시도이고,

도 3은 도 2에 도시된 본체의 선단을 나타낸 정면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 노즐의 단면도이며,

도 5는 도 2에 도시된 에어캡의 단면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 본체 6 : 니들개폐용 에어유입구

7 : 분사패턴 미립화용 에어유입구

8 : 도료공급튜브 10 : 니들

13 : 도료토출구 17 : 배플

21~26 : 오리피스 31, 32, 33 : 돌출부

40 : 노즐 44 : 노즐선단부

46 : 도료공급통로 47 : 노즐목

50 : 에어캡 52 : 중공

54 : 혼 56 : 에어캡잠금링

71, 72 : 챔버 100: 스프레이건

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 고체적 저압(HVLP; High Volume Low Pressure) 스프레이건에 있어서, 내부에 에어 및 도료유동통로가 각각 형성되고, 상기 에어 및 도료유동통로의 후단에 공급되는 에어 및 도료는 상기 에어 및 도료유동통로를 따라 전방으로 분사되고, 상기 도료유동통로에는 세정제유입구가 연결되며, 상기 도료유동통로의 중심에서 전방으로 돌출되며 전후진하는 니들을 구비한 본체와, 상기 본체의 도료유동통로와 연장되는 유로가 중심에 형성되고 상기 니들이 전후진하며 상기 유로를 개폐하며, 상기 유로 둘레에는 그 원주를 따라 적어도 한 라인 이상의 오리피스들이 환형으로 형성된 노즐 및, 상기 유로의 선단부가 관통하도록 중공이 형성되고, 상기 중공을 중심으로 동일 거리에 상호 마주하는 적어도 2개 이상의 혼이 형성되고, 상기 혼에는 상기 노즐을 통과한 에어가 분사되는 복수의 오리피스가 형성된 에어캡을 포함하며, 상기 노즐은 상기 본체의 선단에 체결되고, 상기 에어캡은 상기 노즐에 체결되어 고정된 스프레이건이 제공된다.

또한, 본 고안의 상기 노즐은 소정의 두께를 갖는 원형판의 형상을 갖고 있으며, 상기 원형판의 원주면에는 상기 에어캡과 접하여 체결되고, 상기 본체와 마주하는 상기 원형판의 일면에는 2단의 돌출부가 형성되고, 상기 원형판의 타면에는 다른 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부들의 중심을 따라 상기 유로가 형성되고, 상기 다른 돌출부의 선단은 전방으로 점차 확장되는 노즐선단부가 형성되며, 상기 노즐선단부의 중심에 상기 유로의 선단이 위치하고 상기 유로 선단의 둘레에는 다수 개의 오리피스가 형성된 것이 양호하다.

아래에서는 본 고안에 따른 HVLP스프레이건의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 고체적 저압 스프레이건의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스프레이건의 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본체의 선단을 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 노즐의 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 에어캡의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, HVLP스프레이건(100)은 니들간격조절노브(2)와 패턴조절에어조절노브(3)와 니들개폐용 에어유입구(6)와 분사패턴 미립화용 에어유입구(7) 및 도료공급튜브(8)를 구비한 본체(1)와, 본체(1)의 선단에 체결되는 노즐(40) 및 노즐(40)의 선단에 체결되는 에어캡(50)을 포함한다.

본 고안의 한 실시예에 따른 HVLP스프레이건(100)에 있어서, 본체(1)는 종래의 HVLP스프레이건과 동일한 구성으로서, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본체의 각 구성요소를 개략적으로 설명하겠다.

본체(1)의 에어유입구(6)는 고압의 에어를 공급하는 에어공급호스(6h)의 일단이 체결된다. 이런 에어공급호스(6h)의 타단은 고압의 에어를 생성하는 에어 컴프레셔 또는 압축된 에어라인과 연결된다. 이와 같이 에어유입구(6)를 통해 공급된 에어는 본체(1)의 내부에 형성된 기체유동통로를 통해 본체(1)의 선단에 형성된 제1 오리피스(21)로 분사된다. 이런 제1 오리피스(21)는 니들(10)을 중심으로 환형으로 상호 직각방향으로 형성된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 도료공급튜브(8)에는 도료공급호스의 일단이 연결되고, 이런 도료공급호스의 타단은 액체 유량, 압력 레귤레이터에 연결된다. 따라서, 도료는 일정한 압력으로 도료공급호스를 통해 도료공급튜브(8)로 주입된다. 이런 도료는 본체(1) 내부에 형성된 유체유동통로를 통해 도료토출구(13) 및 노즐(40)의 중앙유체통로를 통해 배출된다. 이런 도료토출구(13)는 환형으로 위치한 4개의 제1 오리피스(21)의 중심에 위치한다. 한편, 이런 도료토출구(13)의 중심에는 니들(10)이 위치한다. 이런 니들(10)은 전후진 가능하며, 전진하여 노즐(40)에 형성된 도료공급통로(46)를 폐쇄하고 후진하여 도료공급통로(46)를 개방한다.

그리고, 도료공급튜브(8)는 상기 유체유동통로의 중간에 연결되어 도료공급튜브(8)를 통해 유입된 솔벤트는 상기 도료와 동일하게 유동하여 도료토출구(13)를 통해 일부가 배출되고, 나머지는 도료리턴튜브(9)를 통하여 다시 리턴된다.

한편, 본체(1)의 선단에서 4개의 제1 오리피스(21)의 바깥쪽에는 환형의 배플(17)이 위치한다. 이런 배플(17)의 내면에는 암나사가공되어 암나사부(18)가 형성된다.

이런 배플(17)의 암나사부(18)에는 노즐(40)이 체결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(40)은 소정의 두께를 갖는 원판의 형상을 갖고 있으며, 원판의 원주면에는 에어캡잠금나사(41)가 형성된다. 이와 같이 노즐(40)이 본체(1)의 선단에 체결되면, 제1 오리피스(21)에서 분사된 에어는 노즐(40)과 본체(1)의 사이에 형성된 제1 에어챔버(71)에 잠시 정체하게 되면서 에어의 압력은 낮아진다.

이런 노즐(40)의 가장자리에서 중심방향으로 소정의 거리에는 패턴에어공급로인 제2 오리피스(22)가 노즐(40)의 원주를 따라 소정의 간격으로 배치된다. 이렇게 노즐(40)의 원주를 따라 환형으로 형성된 제2 오리피스(22)의 안쪽에는 미립화 에어공급로인 제3 오리피스(23)가 노즐(40)의 원주를 따라 형성된다. 그리고, 제2 오리피스(22)와 제3 오리피스(23)의 사이에는 노즐(40)의 후방으로 즉, 본체(1)가 위치하는 방향으로 환형 제1 돌출부(31)가 형성된다. 이런 환형 제1 돌출부(31)의 직경은 배플(17)의 내경과 동일하며, 제1 돌출부(31)의 원주면에는 수나사부(42)가 형성되어 배플(17)의 암나사부(18)와 나사체결된다. 따라서, 제2 오리피스(22)의 길이보다 제3 오리피스(23)의 길이가 길며, 배플(17)과 노즐(40)의 제1 돌출부(31)가 나사체결되었을 때에 제1 오리피스(21)를 통해 배출된 에어는 제2 오리피스(22)와 제3 오리피스(23)를 통해 노즐(40)의 전방으로 유동한다.

한편, 노즐(40)의 중심에는 도료공급통로(46)가 형성되는데, 이때 제1 돌출부(31)의 중심에는 후방으로 상기 도료토출구(13)에 삽입되는 제2 돌출부(32)가 형성된다. 이런 제2 돌출부(32)의 직경은 도료토출구(13)의 직경과 동일하여 제2 돌출부(32)가 도료토출구(13)에 삽입되었을 때에, 도료토출구(13)를 통해 배출된 도료는 제2 돌출부(32)의 중심축을 따라 형성된 도료공급통로(46)를 통해 유동하여 노즐(40)의 전방으로 유동한다.

한편, 노즐(40)의 전면에는 환형의 제3 돌출부(33)가 형성되며, 내부에는 도료공급통로(46)가 연통된다. 그리고, 이런 제3 돌출부(33)의 선단부는 내경이 점차 확장되는 형상을 갖고 있으며, 확장되는 부위의 바로 후방에는 제3 돌출부(33)의 외주를 따라 노즐목(47)이 형성된다. 이런 노즐목(47)과 확장된 부위를 연통하는 미립화 에어분사 홀인 제4 오리피스(24)들이 제3 돌출부(33)의 노즐선단부(44)의 원주를 따라 형성된다. 따라서, 제4 오리피스(24)는 노즐선단부(44)를 관통하여 도료공급통로(46)를 중심으로 둘레에 형성된다. 이런 제4 오리피스(24)는 제2, 제3 오리피스(22, 23)를 통해 전방으로 유동한 에어가 통과하는 통로이다.

여기에서 본체(1)에 돌출된 니들(10)은 도료공급통로(46)를 따라 위치하며 도료공급통로(46)의 선단에 접하여 위치한다. 이런 니들(10)은 유압에 의해 후방으로 이동하게 되면 니들(10)과 도료공급통로(46) 사이에 갭이 형성되고 이런 갭을 통해 도료가 배출된다.

한편, 노즐(40)의 전방에는 도 5에 도시된 바와 같은 에어캡(50)이 노즐(40)에 체결된다. 에어캡(50)은 그 둘레에 에어캡잠금링(56)이 위치한다. 이런 에어캡잠금링(56)의 내면에는 잠금나사(57)가 형성되는데, 이런 잠금나사(57)는 노즐(40)의 원주면에 형성된 에어캡잠금나사(41)와 나사체결한다. 따라서, 에어캡잠금링(56)이 노즐(40)과 나사체결됨으로써, 그 사이의 공간은 제2 에어챔버(72)의 역할을 수행하며 제2, 제3 오리피스(22, 23)를 통해 전방으로 유동한 에어는 에어캡(50)과 노즐(40)의 사이에 잠시 정체하면서 그 압력이 떨어진다.

한편, 에어캡(50)의 중심에는 제3 돌출부(33)의 노즐선단부(44)가 관통하는 중공(52)이 형성된다. 그리고 이런 중공(52)을 중심으로 상호 대향하여 2개의 혼(horn)(54)이 위치한다. 이런 혼(54)에는 에어캡(50)의 후면 즉, 노즐(40)과 마주하는 면에서 혼(54)의 선단까지 연장된 제5 오리피스(25)가 형성되고, 이런 제5 오리피스(25)를 형성하는 통로의 중간에서 연장되어 에어캡(50)에서 혼(54)으로 연결되는 부위에 형성된 제6 오리피스(26)가 형성된다.

그리고, 에어캡(50)의 후면에는 중공(52)의 가장자리를 따라 노즐(40)의 제3 돌출부(33)가 원활하게 삽입되도록 요합부(58)가 형성된다. 이런 요합부(58)의 내부면은 전방으로 갈수록 내경이 점차 작아지는 테이퍼부(59)가 형성되는데, 요합부(58)의 테이퍼부(59)는 제3 돌출부(33)의 외주면에 형성된 노즐목(47)의 후방으로 형성된 테이퍼부(49)와 마주하여 위치한다.

한편, 노즐(40)의 제2 돌출부(32)에 형성된 수나사부(42)와 배플(17)에 형성된 암나사부(18)가 체결됨에 있어서, 노즐(40)과 본체(1)의 사이에는 가스켓(80)이 위치하여 노즐(40)과 본체(1)의 사이로 에어의 누출되는 것을 방지한다.

이와 같이 구성된 고체적 저압 스프레이건의 분사관계에 대해서 상세히 설명하겠다.

에어유입구(8)를 통해 유입된 도료는 본체(1)의 내부에 형성된 도료공급통로(46)를 따라 도료토출구(13)로 배출된다. 이와 같이, 도료토출구(13)를 통해 배출된 도료는 도료토출구(13)에 삽입된 제2 돌출부(32)에 의해 제2 돌출부(32)의 중심에 형성된 도료공급통로(46)를 따라 노즐(40)의 전방으로 유동한다.

한편, 에어유입구(7)를 통해 유입된 에어는 에어유동통로를 따라 본체(1)의 선단부로 진행하여 제1 오리피스(21)를 통해 분사된다. 분사된 에어는 노즐(40)과 본체(1) 사이의 제1 에어챔버(71)에 정체한다. 이런 상태에서 제1 에어챔버(71)에 정체된 에어는 다시 노즐(40)의 제2 오리피스(22)와 제3 오리피스(23)를 통해 노즐(40)의 전방으로 유동한다. 그리고, 다시 에어캡(50)과 노즐(40) 사이의 제2 에어챔버(72)에 정체하였다가 혼(54)에 형성된 제5 오리피스(25)와 제6 오리피스(26) 및 노즐(40)의 노즐선단부(44)에 형성된 제4 오리피스(24)를 통해 분사된다.

에어유입구(7)를 통해 유입된 에어는 고압상태이지만, 각 오리피스(21~26)와 에어챔버(71, 72)를 통과하면서 압력은 떨어져 저압 상태로 변화하며, 결국 제4 오리피스(24) 내지 제6 오리피스(26)를 통해 분사된 에어는 저압상태로 분사된다. 한편, 도료가 도료공급통로(46)를 통해 니들(10)의 선단부로 진행함에 따라 니들(10)은 후진하게 되어 도료공급통로(46)의 선단과 노즐(40) 사이에 갭이 형성되고, 이런 갭을 통해 도료가 분사된다.

이때, 분사된 도료는 제4, 제5, 제 6 오리피스(24, 25, 26)에 의해 미스트상태로 분사된다. 한편, 제4 오리피스(24)는 도료공급통로(46)의 선단 둘레에 환형으로 배치되어 있어, 도료공급통로(46)를 빠져나온 도료를 저압의 분무 에어(atomization air)로 분사할 수 있으며, 또한, 노즐(40)의 선단에 형성된 노즐선단부(44)의 확장범위에 따라 제4 오리피스(24)에서 분사된 저압의 에어는 패턴 쉐이핑 에어(pattern shaping air)로 사용할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 고체적 저압 스프레이건은 도료가 배출되는 도료공급통로 선단의 둘레에 오리피스가 형성되어 상기 오리피스를 통해 저압 분무에어를 분사할 수 있으며, 또한, 이런 오리피스는 도료공급통로의 선단에서 전방으로 확장되는 노즐선단부에 형성되어 상기 노즐선단부의 확장범위에 따라 오리피스에서 분사된 저압의 에어를 패턴 쉐이핑 에어(pattern shaping air)로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 고체적 저압 스프레이건에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims (2)

1. 고체적 저압(HVLP; High Volume Low Pressure) 스프레이건에 있어서,

   내부에 에어 및 도료유동통로가 각각 형성되고, 상기 에어 및 도료유동통로의 후단에 공급되는 에어 및 도료는 상기 에어 및 도료유동통로를 따라 전방으로 분사되고, 상기 도료유동통로에는 세정제유입구가 연결되며, 상기 도료유동통로의 중심에서 전방으로 돌출되며 전후진하는 니들을 구비한 본체와;

   상기 본체의 도료유동통로와 연장되는 유로가 중심에 형성되고 상기 니들이 전후진하며 상기 유로를 개폐하며, 상기 유로 둘레에는 그 원주를 따라 적어도 한 라인 이상의 오리피스들이 환형으로 형성된 노즐 및;

   상기 유로의 선단부가 관통하도록 중공이 형성되고, 상기 중공을 중심으로 동일 거리에 상호 마주하는 적어도 2개 이상의 혼이 형성되고, 상기 혼에는 상기 노즐을 통과한 에어가 분사되는 복수의 오리피스가 형성된 에어캡을 포함하며,

   상기 노즐은 상기 본체의 선단에 체결되고, 상기 에어캡은 상기 노즐에 체결되어 고정된 것을 특징으로 하는 스프레이건.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐은 소정의 두께를 갖는 원형판의 형상을 갖고 있으며,

   상기 원형판의 원주면에는 상기 에어캡과 접하여 체결되고, 상기 본체와 마주하는 상기 원형판의 일면에는 2단의 돌출부가 형성되고, 상기 원형판의 타면에는다른 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부들의 중심을 따라 상기 유로가 형성되고, 상기 다른 돌출부의 선단은 전방으로 점차 확장되는 노즐선단부가 형성되며, 상기 노즐선단부의 중심에 상기 유로의 선단이 위치하고 상기 유로 선단의 둘레에는 다수 개의 오리피스가 형성된 것을 특징으로 하는 스프레이건.