KR20030076622A - 마찰 전기 분무기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전 분말 도료의 분무를 위한 마찰 전기 분무기(1)에 관한 것으로, 이러한 분무기는 분말 흡입부(13)와, 공기 흡입부(11)와, 분말의 전기 충전을 제공하면서 공기와 분말을 수송하기 위한 도관(5), 그리고 이 충전 도관(5)의 전방에 제공되는, 하나 이상의 공기/분말 혼합물 제트를 방출하기 위한 수단(18, 19, 20)을 포함한다. 상기 공기 흡입부(11)는 충전 도관(5)의 축선(3) 상에 위치하는 반면, 분말 흡입부(13, 15)는 측방향으로 배열되어 충전 도관(5)의 상류에 위치한 지점(P)에서 공기 흡입부(11)와 예각(A)을 이루며 수렴되고 있다. 이러한 공기 흡입부는 전기 전도성 재료로 이루어진 분사기(11)를 포함할 수 있으며, 이 분사기는 또한 충전 도관(9)의 벽(5)의 접지 부재를 구성한다.

Description

마찰 전기 분무기{TRIBOELECTRIC SPRAYER}

이하에는, 분말 도료의 정전 분무를 위한 마찰 전기 분무건의 원리가 설명되어 있다.

"수송(transport)" 공기에 의해 운반되는 절연 분말 형태의 도료는, 그로부터 전자를 철수시킬 수 있는 절연 재료와의 마찰에 의해 정전기적으로 충전되어, 분말이 양전하를 띠게 된다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 이러한 원리에 따라 작동하는 마찰 전기 분무 건은,

- 분말 흡입부와,

- 공기 흡입부와,

- 분말이 전기적으로 충전되는 것을 보장하면서 공기와 분말을 수송하는 덕트, 그리고

- 하나 이상의 공기/분말 혼합물 제트를 방출하기 위해 상기 충전 덕트의 전방에 위치하는 수단을 포함한다.

분말이 마찰에 의해 정전기적으로 충전되는 것을 보장하는 절연 재료가 공기와 분말의 수송을 위한 전술한 덕트의 벽을 형성하고 있다. 이 절연 재료는 분무건의 구성 요소들 사이의 이음부를 통해 지면에 전기적으로 접속되어, 전체적으로 전기적으로 중성인 채로 유지되며, 그 전하는 영구적으로 "크리프(creep)"(표면 상에서의 흐름)에 의해 지면으로 흐르게 되어 있다. 물론, 분말과 충전 덕트의 벽 사이의 마찰력이 커질수록, 분말의 전기 충전 또한 보다 커지거나 개선된다.

이러한 종류의 마찰 전기 분무건에 대해서는 이미 많이 개시되어 있는데, 예를 들어, 유럽 특허 출원 제0 163 118호, 제0 199 054호, 제0 314 049호, 제0 592 137호 및 제0 818 245호 또는 그 밖에 국제 특허 출원 제88/08332호, 제92/11950호 및 제98/25707호가 본 명세서에 언급되고 있다.

전술한 공보들에 개시된 대부분의 마찰 전기 분무건은 충전 덕트로서 비교적 길고 가는 환형 공간을 구비하는데, 이 공간은 공기에 의해 수송된 분말이 마찰되어 전기 충전되도록 하는 부품들에 의해 그 경계가 획정되어 있다. 이러한 환형의 충전 덕트의 내측 경계는 중앙 코어에 의해 획정되고 있는데, 이 중앙 코어는 유리하게는 분말의 교반을 증대시켜 그에 따라 충전을 위해 제공된 절연 재료와 분말과의 접촉을 촉진하기 위하여 파형(波形) 프로파일을 갖추고 있다(특히, 전술한 유럽 특허 출원 제0 314 049호(도 3), 제0 592 127호 및 국제 특허 출원 제92/11950호 참조). 상기 중앙 코어는 충전 덕트의 외부 경계를 획정하는 외부 본체 내측의 적소에 유지되고 있는데, 그러한 유지는 충전 덕트의 각각의 단부에 장착된 센터링 요소에 의해 이루어지고 있다. 이러한 중앙 코어는 충전 덕트의 입구가 위치하는쪽으로 원추형 단부를 구비하여, 충전 덕트를 형성하고 있는 환형 공간에 분말을 살포할 수 있도록 구성될 수도 있으며, 또한 충전 덕트의 출구가 위치하는 쪽의 중앙 코어의 타단은 원추형으로 형성되어, 공기/분말 혼합물의 제트를 방출하기 위한 수단에 속하는 또는 이러한 수단과 연관된 소형 유출 채널 내로 분말이 보내지기 전에 충전 분말을 포집하도록 형성될 수도 있다. 상기 수단은 실제로는 노즐에 의해 형성되고 있다.

일반적으로, 마찰 전기 분무건의 후부에는 분무건의 중심 축선을 따라 공기 흡입부가 형성되어 있다. 그러나, 대부분의 공지의 구성에서는, 추가의 공기 흡입부가, 필요하다면 분말 흡입부까지도, 충전 덕트의 원추형 도입부의 상류에 분무건의 중심 축선에 수직으로 배치되어 있다. 이에 대해서는 예를 들어, 전술한 공보 제0 592 137호 및 제0 818 245호를 참조한다. 장애물을 형성하는 "수직" 분사 수단의 존재는 문제가 되는데, 특히 조기 마모 및/또는 정체 지점에서의 분말 축적을 야기한다.

더욱이, 현재 사용되고 있는 마찰 전기 분무건의 경우, 특히 충전 덕트의 중앙 코어의 접지를 위해서는 부품을 추가할 필요가 있는데, 이것은 그 구성을 복잡하게 만든다. 이러한 접지는 일반적으로 분무건의 본체 후방쪽으로 그 외주부 둘레에서 이루어지고 있다. 생성된 전하로 인한 전기력 및 전기장으로 인해, 분무건의 내부와 그 접지 영역 사이의 아크(arc) 발생이 자주 관찰되며, 이것은 마모 부품이 아닌 부품마저도 비교적 자주 교체되도록 한다.

본 발명은 분말 도료의 정전(靜電) 분무를 위한 마찰 전기 분무건에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 마찰 전기 분무건을 외측에서 본 측면도.

도 2는 도 1의 마찰 전기 분무건의 후방 단부도.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취한 마찰 전기 분무건의 종단면도.

도 4는 도 2의 선 IV-IV을 따라 취한 다른 종단면도.

도 5는 마찰 전기 분무건의 변형예를 보여주는 도 3과 유사한 종단면도.

본 발명의 목적은, 접지를 간소화하면서 마모 및 분말 축적을 방지하는 공기와 분말 흡입 시스템을 제공함으로써, 현재 통용되고 있는 마찰 전기 분무건의 전술한 모든 단점을 방지하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 배경 기술란의 도입부에 개시된 유형의 본 발명의 마찰 전기 분무건에 있어서,

- 충전 덕트의 축선 상에 위치하는 공기 흡입부와,

- 측방향으로 배치되어, 충전 덕트의 상류에 위치한 지점에서, 공기 흡입부에 대해 예각을 이루며 수렴되고 있는 분말 흡입부가 제공된다.

따라서, 분사 부재가 흐름을 방해하는 요인이 되는 일이 없도록 되며, 공기/분말 혼합물이 난류 충전 영역에 도달하기 전에 공기 흡입부와 분말 흡입부가 예각을 이루며 수렴된다.

유리하게는, 공기 흡입부와 수렴되고 있는 분말 흡입부는 분무건의 후면 상으로 출현되고 있는 분말 덕트에 의해 형성되어, 그 크기가 감소되도록 하는 한편 연결이 보다 용이해지도록 되어 있다.

본 발명의 마찰 전기 분무건의 일 실시예에 따르면, 충전 덕트는 균일하지 않은 원형 단면을 갖는 한편 제지부(restriction)가 연속적으로 형성되어 있는 덕트로서, 분말 흡입부와 공기 흡입부의 수렴 지점이 충전 덕트의 제1 제지부의 상류에 위치하고 있다. 이러한 충전 덕트를 선택하는 것이 환형 단면을 갖는 충전 덕트와 비교하여 유리할 수도 있는데, 특히, 소정의 구성상의 간소화(중앙 코어의 배제에 따른) 및 작동 개선(환형 공간이 분말로 인해 막힐 위험이 없음에 따른)의 측면에서 유리하다.

그러나, 본 발명은 또한, 충전 덕트가 환형 단면을 갖는 덕트로서 후방 원추형부를 갖는 중앙 코어를 구비하고 있으며 상기 분말 흡입부와 공기 흡입부의 수렴 지점이 상기 후방 원추형부의 정점 상류에 위치하는, 마찰 전기 분무 건과 양립 가능하다.

모든 경우에, 충전 덕트를 따라 단면 방향으로 형성되어 있는 제지부에 의해, 절연 재료와 분말의 충돌 영역이 형성됨으로써 분말이 충전될 수 있도록 되어 있다. 특히, 충전 덕트가 환형 단면을 갖는 경우, 이러한 환형 단면은 균일하지 않으며 제지부가 연속적으로 형성되어 있다.

또한, 충전 덕트의 하류에 조름(throttling) 영역이 제공되는 것이 유리한데, 이러한 조름 영역은 하나 이상의 공기/분말 혼합물 제트를 방출하기 위한 수단을 제공하는 균질화 챔버 내에서 종결되고 있다. 이 제지부는 분말이 유출 채널로 운반되기 전에 균질한 현탁액 내로 유입되도록 공기/분말 혼합물을 가속시키는 역할을 한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 축방향 공기 흡입부는 전기 전도성 재료로 이루어져 접지 부재를 형성하고 있는 분사기에 의해 형성된다. 이러한 장치는 접지 기능을 간소화할 수 있으며, 공기 분사기를 통해 흐르는 분말로부터 전기 전하가 포착되도록 할 수 있다.

본 발명이 전술한 마찰 전기 분무건의 몇몇 실시예를 예시로써 보여주고 있는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 이하의 설명을 읽음으로써 보다 명확히 이해될 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된, 전체적으로 도면 부호 1로 표시된 마찰 전기 분무건은 중심 축선(3)을 갖는 대체로 관상형의 본체(2)를 포함하며, 이 본체 내에 절연 재료로 이루어진 긴 블록(4)이 배치되어, 상기 축선(3)을 중심으로 하는 충전 덕트(5)를 획정하고 있다. 도시된 예에서, 충전 덕트(5)는 그 단면이 원형으로 형성되어 있다.

본체(2)의 후방에는 분사 베이스(6)가 제공되어, 나사 체결 가능한 링크 결합 슬리브(7)를 통해 본체(2)에 기계적으로 결합되어 있으며, 또한 분사 베이스(6)에는 센터링 핀(8)이 삽입되어 있다. 이러한 분사 베이스(6) 자체가 도장 로봇의 가동 암(10)(일부만 도시됨)의 단부에 체결 핀(9)을 통해 기계적으로 결합됨으로써, 분무건(1)이 로봇의 암(10)에 지지된 채로 이동되게 된다.

충전 덕트(4, 5)와 분사 베이스(6) 사이의 접합 영역으로, 중심 축선(3)을 따라 공기 분사기(11)가 제공되어 있다. 이 공기 분사기(11)는 전기 전도성의 마찰 계수가 높은, 흑연화 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)과 같은 재료로 구성되어 있으며 접지되어 있다. 이러한 접지를 위해, 접지 나사(12)가 분사 베이스(6)에 제공되는데, 나사 헤드가 공기 분사기(11)의 플랜지와 접촉하는 상태로 설치되어 있다(도 4 참조).

공기/분말 혼합물 흡입 끼움부(13)가 또한 분사 베이스(6)에 설치되어 있는데, 이 이음쇠는 중심 축선(3)에 평행하게, 공기 분사기(11)에 대하여 측방향으로 위치되고 있다. 이러한 끼움부(13)는 분사 베이스(6)의 후면(14) 상으로 출현되어 있다.

끼움부(13)는 짧은 비스듬한 채널(15) 만큼 전방으로 더 연장되는데, 이 비스듬한 채널(15)은 공기 분사기(11) 바로 하류의 충전 덕트(4, 5)의 입구 상의 지점(P)에서 예각(A)을 이루며 공기 분사기와 수렴되고 있다.

따라서, 작동 동안, 공기 분사기(11)에 의해 비스듬한 채널(15)을 통해 충전 덕트(4, 5)의 입구에 출현하는 공기/분말 혼합물이 교반될 수 있게 된다. 이와 같은 조립은 충전 덕트(4, 5) 내에 빠른 난류 흐름이 생성될 수 있도록 하여, 분말을 정전기적으로 충전하는 데에 필요한 마찰을 감소시키는 효과를 갖는 층류의 발생을 방지한다.

또한, 충전 덕트(4, 5)를 따라 연속적으로 배치되어 있는 제지부(16), 다시 말해 직경 및 그에 따른 덕트의 원형 단면 감소부는 분말 충돌 영역을 생성하여, 실제 충전 덕트(5)를 획정하는 블록(4)의 재료에 대한 분말의 마찰을 증대시킨다.

충전 덕트(4, 5)의 하류 단부에는 원추형 출구(17)가 형성되어, 분무건(1)의전방에 끼워진 분출 노즐(19) 내에 제공되어 있는 유출 채널(18) 내로 공기/분말(충전된)이 운반될 수 있도록 되어 있다. 상기 분출 노즐(19) 자체에 유출 플러그(20)가 수용되어 있는데, 이 유출 플러그의 형상은 예를 들어, 플랫 제트(flat jet)와 같은, 분무건의 출구에 필요한 제트의 유형에 좌우된다.

전술한 바와 대응하는 부품에는 동일한 도면 부호가 매겨진 도 5에는 본 발명의 마찰 전기 분무건(1)의 변형예가 도시되어 있다.

특히, 이 변형예에서도, 분무건(1)의 중심 축선(3) 상에 공기 분사기(11)가 배치되어 있으며, 공기/분말 혼합물 흡입 끼움부(13)가 측방향으로 배치되어 비스듬한 채널(15)에 전방으로 더 연장되어, 중심 축선(3)과 예각을 이루는 상태로 공기 분사기(11)의 출구와 지점(P)에서 수렴되고 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와는 달리, 도 5의 실시예에서는 충전 덕트(5)의 단면이 원형이 아닌 환형으로 형성되어 있어, 충전 덕트의 외측 경계는 튜브(21)에 의해 획정되고 그 내측 경계는 중앙 코어(22)에 의해 획정되고 있다. 상기 튜브(21)와 중앙 코어(22)는 중심 축선(3)과 동축으로 그 축선을 중심으로 배치되어 있다.

중앙 코어(22)는 비스듬한 채널(15)이 공기 분사기(11)의 출구와 수렴되고 있는 지점(P)의 하류에 위치하는 후방 원추형부(22a)를 구비하고 있다.

이 실시예에서도 마찬가지로, 충전 덕트(5) 내에 제지부들(도 5에 상세히 도시되고 있지는 않음)이 연속적으로 제공되어, 그 환형의 단면적이 상류 단부로부터 하류 단부로 갈수록 감소하도록 되어 있다.

중앙 코어(22)는 또한 조름(throttling) 영역(23)에 의해 둘러싸인 전방 원추형부(22b)를 구비하며, 이 조름 영역은 충전 덕트(5) 내에서 그 단면이 감소하는 상태로 연장되어 중앙의 균질화 챔버(24) 내로 출현되고 있다. 이 균질화 챔버(24)의 하류에 분출 노즐(19)의 유출 채널(18) 내로 공기/분말 혼합물(충전된)을 운반하는 원추형 출구(17)가 형성되어 있으며, 상기 분출 노즐(19) 자체에 예를 들어, 플랫 제트를 방출하도록 설계된 유출 플러그(20)가 제공되어 있다.

이 실시예의 경우, 환형 단면을 갖는 충전 덕트(5)의 외측 경계를 획정하고 있는 튜브(21)는 접촉 블레이드(25)에 의해 접지되고 있음을 유념하여야 한다.

전술한 경우 모두 공통으로, 특히 세척 시에, 링크 결합 슬리브(7)의 나사 체결을 해제함으로써 분사 베이스(6)가 신속하게 분리될 수 있도록 되어 있으며, 이러한 슬리브(7)에는 O-링 시일(상세히 도시하지 않음)이 장착되어 있다.

핀(8, 9)의 개수 및 배열, 또는 유출 플러그(20)의 형상은 첨부된 청구의 범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 수정될 수 있다.

Claims (7)

1. - 분말 흡입부(13, 15)와,

   - 공기 흡입부(11)와,

   - 분말이 전기적으로 충전되는 것을 보장하면서 공기와 분말을 수송하기 위한 덕트(5), 그리고

   - 하나 이상의 공기/분말 혼합물 제트 방출을 위해, 상기 충전 덕트(5)의 전방에 제공되는 수단(18, 19, 20)을 포함하는 유형의, 분말 도료의 정전 분무를 위한 마찰 전기 분무건에 있어서,

   - 상기 공기 흡입부(11)는 충전 덕트(5)의 축선(3) 상에 위치하며,

   - 상기 분말 흡입부(13, 15)는 측방향으로 배치되어, 충전 덕트(5)의 상류에 위치한 지점(P)에서, 공기 흡입부(11)에 대해 예각(A)을 이루며 수렴되고 있는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 흡입부와 수렴되고 있는 분말 흡입부는 분무건(1)의 후면(14) 상으로 출현되고 있는 분말 덕트(13, 15)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 충전 덕트(5)는 균일하지 않은 원형 단면을 갖는 한편 제지부(16)가 연속적으로 형성되어 있는 덕트로서, 분말흡입부(13, 15)와 공기 흡입부(11)의 수렴 지점(P)이 충전 덕트(5)의 제1 제지부(16)의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 충전 덕트(5)는 환형 단면을 갖는 덕트로서, 후방 원추형부(22a)를 갖는 중앙 코어(22)를 구비하고 있으며, 상기 분말 흡입부(13, 15)와 공기 흡입부(11)의 수렴 지점(P)이 상기 후방 원추형부(22a)의 정점 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 충전 덕트(5)는 균일하지 않은 환형 단면을 갖고 있으며 연속적으로 형성된 제지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 공기 흡입부는 전기 전도성 재료로 이루어져 접지 부재를 형성하고 있는 분사기(11)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 조름 영역(23)이 충전 덕트(5)의 하류에 제공되며, 이 조름 영역은 하나 이상의 공기/분말 혼합물 제트 방출을 위한 수단(18, 19, 20)을 제공하는 균질화 챔버(24) 내에서 종결되고 있는 것을 특징으로 하는 마찰 전기 분무건.