KR20100023847A - 도장 시스템의 절연 실린더용 피스톤 로드 씰 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피스톤 로드(11)의 축방향 이동을 안내하기 위한 피스톤 로드 가이드를 구비하는 정전형 도장 시스템의 절연 실린더(7)용 피스톤 로드 씰(12)에 관한 것이다. 상기 피스톤 로드(11)는 상기 절연 실린더(7)의 내벽에서 페인트 잔류물을 긁어내는 보수 피스톤을 지지한다. 상기 피스톤 로드 씰(12)은 상기 피스톤 로드(11)에 대해 상기 피스톤 로드 가이드를 밀폐하는 제1 씰(17)을 더 구비한다. 본 발명에 의하면, 상기 피스톤 로드(11)에 대해 상기 피스톤 로드 가이드를 밀폐하기 위한 제2 씰(18)이 추가적으로 구비되며, 상기 제2 씰(18)은 제1 씰(17)에 대해 축방향을 따라 이격된다.

Description

도장 시스템의 절연 실린더용 피스톤 로드 씰 {PISTON ROD SEAL FOR AN INSULATING CYLINDER OF A COATING PLANT}
본 발명은 정전형 도장 시스템의 절연 실린더용 피스톤 로드 씰(seal) 및 이에 대한 조작 방법에 관한 것이다.
독일공개특허공보 DE 10 2005 048 223 A1은 페인트 혼합 장치와 절연 실린더를 통해 연결된 상류의 페인트 저장용기를 구비하는 페인트 도장 시스템을 개시하고 있다. 페인트 혼합 장치는 사용될 페인트를 혼합하고 회전 분무기 또는 다른 응용 장치에 페인트를 공급한다. 절연 실린더는 페인트 저장용기와 페인트 혼합 장치사이를 전기적으로 절연시킨다. 정전형 페인트 도장법에 있어서, 페인트 혼합 장치는 보통 높은 전위에 놓이는 반면에, 페인트 혼합 장치와 전기적으로 절연되는 페인트 저장용기는 접지되어 도장 공정 동안 다시 채워질 수 있다. 전기 절연 및 필요한 전기 저항력을 얻기 위하여, 절연 실린더에 남겨진 페인트 잔류물은 스크레이핑(srcaping) 피스톤에 의해 절연 실린더의 내벽으로부터 제거된다. 스크레이핑 피스톤은 피스톤 로드 가이드에 이동가능하게 설치된 피스톤 로드의 한쪽 끝단에 부착된다. 피스톤 로드의 반대편 끝단에는 공압 피스톤이 부착되어 지지된다. 공압 피스톤은 절연 실린더 내에서 스크레이핑 피스톤이 이동할 수 있도록 공압 실린더 내에서 공압에 의해 구동된다.
상기와 같은 절연 실린더는 스크레이핑 피스톤과 피스톤 가이드 사이의 영역에서 사용될 페인트에 피스톤 로드가 노출되어서 피스톤 로드의 외면에 점착된 페인트가 피스톤 로드 가이드를 통해 공압 실린더 안으로 침투할 수 있다는 문제점을 갖는다. 이로 인해 페인트가 공압 실린더 내에 고착되면 최악의 경우 공압 실린더의 작동을 방해하게 된다. 실제로, 공압 실린더의 초기 이동 속도의 저하를 초래하여 시간상 작업 주기의 문제를 유발할 수 있다. 결국, 공압 실린더는 완전히 차단되어, 상품 생산이 중단된다. 여기서 밤이나 주말과 같이 상대적으로 긴 중단 시간은 굳어지는 페인트에 의한 구성품들의 고착을 유발하고 생산의 재착수를 실패하게 한다.
상기와 같은 절연 실린더가 갖는 또 다른 문제는 피스톤 로드의 '건조 동작' 동안 피스톤 로드 씰의 수명이 만족스럽지 못하다는 것이다. 건조된 상태에서 동작하는 동안 페인트의 적은 양이 피스톤 로드에서 건조될 수 있고, 이는 마모를 증가시키서 피스톤 로드 씰의 조기 이상을 유발한다.
선행기술과 관련한 문헌으로서 US 4 863 101 A, DE 692 03 299 T2, US 5 964 408 A, US 4 469 251 A, US 4 266 468 A, US 4 126 321 A, DE 10 2005 060 959 A1, DE 692 28 249 T2, DE 195 24 853 C3 및 US 5 458 927 A가 있다. 그러나, 이들 문헌 어디에도 만족스런 누설 방지를 보장하는 피스톤 로드 씰을 구비하는 절연 실린더를 갖는 도장물질 제공장치는 기재되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 상기한 바에 따른 절연 실린더를 적절히 개선하는 것이다.
상기 문제점은 본 발명에 따른 피스톤 로드 씰 또는 작동 방법에 의해 해결된다.
본 발명은 피스톤 로드 씰이 하나의 씰 만을 구비하지 않으며 축방향을 따라 이격되어 배치된 적어도 두 개의 씰을 구비한다는 기술적 특징을 포함한다.
추가된 씰은 하나의 씰에 이상이 생기더라도 밀폐기능이 손상되지 않기 때문에 보강된 신뢰성을 제공한다.
또한, 공간 상 분리된 다수의 씰의 배열은 두 씰 사이의 공간이 누설을 위해 모니터될 수 있다는 점에서 결함 모니터링을 가능하게 한다.
따라서, 누설 챔버가 두 씰 사이에 축방향을 따라 위치하고, 피스톤 로드 가이드와 피스톤 로드의 외면 사이의 반경방향에 위치해서, 누설이 발생하는 경우에, 페인트 측 씰이 방향을 찾는 누설된 모든 페인트를 포획한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 누설공이 누설 챔버에서 발생한 누설물을 배출하기 위해 상기 누설 챔버로부터 연장된다.
상기 누설공은 누설을 감지하기 위해서도 사용될 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면 누설공은 누설 센서로 연결될 수 있으며, 상기 누설 센서로는 예를 들어 압력 센서 또는 습도 센서가 사용될 수 있다. 만일 상기 누설 센서가 누설을 감지하면, 상기 피스톤 로드 씰은 밤의 정기적 동작중단 기간 또는 주말 기간과 같은 기회을 이용하여 교체될 수 있어서, 정상적인 페인트 동작이 페인트 로드 씰의 누설에 의해 손상되지 않는다.
상기 피스톤 로드 및 상기 스크레이핑 피스톤의 기계적 구동은 독일 공개특허 DE 10 2005 048 223 A에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 공압에 의해 수행되는 것이 바람직하며, 상기 독일 공개특허의 내용은 전체적으로 본 발명의 설명에 포함되는 것으로 간주된다. 따라서 피스톤 로드는 상기 스크레이핑 피스톤의 반대편 위치한 공압 피스톤을 이동시키며, 상기 공압 피스톤은 공압 실린더 내에서 이동가능하게 위치하고 축방향으로 상기 공압 피스톤, 상기 피스톤 로드 및 상기 스크레이핑 피스톤을 이동시키기 위해 압력을 받을 수 있게 된다. 공압 실린더에 의한 이러한 형태의 피스톤 로드의 구동에서, 본 발명에 따른 피스톤 로드 씰은 바람직하게는 앞서 언급한 두 여분의 씰에 대해 축방향으로 이격되어 위치하며 상기 공압 실린더에 대한 밀폐를 목적으로 하는 다른 하나의 씰을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 피스톤 로드 씰은 세 개의 씰, 구체적으로는 상기 스크레이핑 피스톤 쪽 또는 상기 절연 실린더 쪽의 두 미건조 페인트용 씰 및 공압 실린더 쪽의 적어도 하나의 공압용 씰을 구비한다.
또한, 본 발명에 따라 상기 씰이 다수의 씰링 에지를 구비하면 씰의 수명이 연장된다는 장점이 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 미건조 페인트용 씰은 두 개의 씰링 에지를 각각 구비한다.
상기 두 개의 미건조 페인트용 씰은 바람직하기로는 예를들어 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 폴리에틸렌(PE)과 같은 열가소성 밀폐 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 상기 밀폐 재료는 상기한 예로 제한되는 것이 아니며, 다른 밀폐 재료도 사용될 수 있다.
상기 씰들은 만족스러운 밀폐 효과를 얻기 위하여 금속 스프링에 의해 지지될 수도 있다.
상기 피스톤 로드가 그 외면에 Rz<20㎛, Rz<10㎛, Rz<5㎛ 또는 Rz<2㎛의 낮은 표면 거칠기 값을 가지면, 장점이 있다. 우선, 피스톤 로드의 매끄러운 밀폐 면은 피스톤 로드 가이드를 통해 축방향으로 페인트가 전달되는 것을 어렵게 한다. 다음, 피스톤 로드 씰의 수명은 낮은 표면 거칠기에 의해 증가한다.
축방향으로의 페인트 전달을 막기 위해, 피스톤 로드가 상기 밀폐 면에서 60%, 70% 또는 80% 이상의 접촉 면적을 가지면 효과가 있다.
이는 상기 피스톤 로드가 상기 밀폐 면에 형성된 예를 들어 Dylyn® 또는 DLCTM(DLC : Diamond-Like Carbon)을 구비하는 마모 방지 면 코팅을 구비함으로써 성공적으로 이루어질 수 있다.
상기 표면 코팅은 플라즈마-기반 화학적 기상 증착법(plasma-supported chemical vapour-deposition method)(PACVD : Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) 또는 물리적 기상 증착법(PVD : Physical Vapour Deposition)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은 단일 구성품으로서 신규한 피스톤 로드 씰에 관한 것 뿐만 아니라, 구성품으로서 상기와 같은 구성의 피스톤 로드 씰을 구비하는 도장 제공장치 및 페인트 도장 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정전형 도장 시스템의 절연 실린더용 피스톤 로드 가이드로 제한되는 것이 아니다. 오히려, 본 발명은 일반적으로 파이프라인 실린더의 피스톤 로드를 안내하기 위한 피스톤 로드 가이드를 위한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 상기와 같은 형태의 피스톤 로드 씰을 위한 신규한 조작 방법에 관한 것이기도 하다. 상기 절연 실린더는 도장 물질 잔류물이 상기 피스톤 로드의 표면에 증착되고 상기 피스톤 로드 가이드를 통해 축방향으로 전달되는 것을 막기 위해 상기 스크레이핑 피스톤과 상기 피스톤 로드 씰의 사이에서 린스액 또는 도장 물질에 의해 세정된다.
상기 세정은 앞서서 언급된 문제를 미리 피하기 위하여 정기적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시예가 청구범위의 종속항에서 특징적으로 기술되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 도면을 참조하여 통해 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 페인트 저장용기의 하류에 위치하는 페인트 혼합 장치에 대한 페인트 저장용기의 전기 절연을 위한 절연 실린더를 구비하는 본 발명에 따른 하나의 정전형 페인트 도장 시스템을 보여준다.
도 2는 도 1에 도시된 절연 실린더 내 피스톤 로드 가이드의 단면을 보여준다.
도 3은 도 2에 도시된 피스톤 로드 가이드 내 씰의 단면을 보여준다.
도 1은 차량의 몸체부 또는 다른 구성부들의 연속적인 페인트 도장을 위한 정전형 페인트 도장 시스템을 보여준다. 이 페인트 도장 시스템의 구성 및 작용은 앞서서 인용한 독일공개특허공보 DE 10 2005 048 223 A1에 자세히 설명되어 있으며, 페인트 도장 시스템의 구성 및 기능과 관련된 상기 독일 출원의 내용은 본 설명에 그대로 포함될 수 있다.
따라서, 페인트 도장 시스템은 색 교환기(1), 밸브 장치(2), 페인트 저장용기(3), 추가 밸브 장치(4), 페인트 혼합 장치(5) 및 회전 분무기(6)를 구비한다는 부분 만이 남는다.
페인트 저장용기(3)과 페인트 혼합용기(5)는 페인트 도장 시스템이 작동하는 동안 서로 다른 전위(電位)를 가질 수 있다.
페인트가 적용되는 동안, 페인트 혼합 장치(5)는 접지된 차량의 몸체부에 적용될 페인트에 최적의 부착력을 제공하기 위해 일반적으로 높은 전위를 갖게 된다.
대조적으로, 페인트 저장용기(3)는 페인트 도장 시스템이 작동하는 동안 보통 접지되어, 도장 작업이 이루어지는 동안 새로운 페인트로 다시 채워질 수 있다.
페인트 혼합 장치(5)에 대한 페인트 저장용기(3)의 전기 절연을 위해, 절연 실린더(7)를 구비하며, 절연 실린더(7)의 내부에는 축방향 이동이 가능하도록 안내되는 스크레이핑 피스톤(8)이 구비된다. 절연 실린더(7)의 전기 절연을 위하여, 스크레이핑 피스톤(8)은 도면 위치 상 오른쪽으로 이동한다. 스크레이핑 피스톤(8)은 절연 실린더(7)의 내벽으로부터 페인트 잔류물을 긁어내서 절연 실린더(7)의 전기 저항력을 높여준다.
절연 실린더 내에서 스크레이핑 피스톤(8)의 이동은 절연 실린더(7)의 반대편에 배치된 공압 실린더(9)에 의해 이루어진다. 공압 피스톤(10)은 공압 실린더(9) 내에서 축방향 이동이 가능하며, 공압 피스톤(10)은 스크레이핑 피스톤(8)과 피스톤 로드(11)에 의해 연결되어 있다. 공압 피스톤(10)의 이동을 위해 압력은 밸브를 통해 공압 피스톤(10)의 양면 모두에 가해질 수 있고, 그에 따라 피스톤 로드(11)와 스크레이핑 피스톤(8)도 축방향으로 움직이게 된다.
본 발명의 특징은 도 2에 도시된 바와 같은 피스톤 로드 씰(12)의 구성에 있다.
피스톤 로드 씰(12)은 나사결합되며 피스톤 로드(11)를 감싸고 두 미건조 페이트용 씰(17, 18)과 공압용 씰(19)을 수용하는 다수의 구성품들(13, 14, 15, 16)을 구비한다.
두 미건조 페인트용 씰(17, 18)은 절연 실린더(7)를 바라보는 측면에 배치되며, 페인트가 절연 실린더(7)로부터 피스톤 로드 씰(12)을 통해 공압 실린더(9)로 유입되거나 피스톤 로드 씰(12) 안으로 유입되는 것을 방지한다.
반면에 공압용 씰(19)은 공압 실린더(9)를 바라보는 피스톤 로드 씰(12)의 측면에 배치되며, 압력으로 단단히 조여져서 공압 실린더에서 작동하는 공압을 유지시킨다.
또한, 피스톤 로드 씰(12)은 두 미건조 페인트용 씰(17, 18) 사이의 축방향 및 피스톤 로드(11)의 외면과 주변 구성품(14) 사이의 반경방향으로 형성된 누설 챔버(20)를 구비한다.
누설공(21)은 누설 챔버(20)로부터 외부로 연장되어 누설 센서(단순화를 위해 생략됨)의 연결을 가능하게 한다. 만일 미건조 페인트용 씰(17)에 누설이 발생하면, 미건조 페인트는 누설 챔버(20)로 들어가며, 이는 누설공(21)을 통해 누설 센서에 의해 감지될 수 있다. 이 상태에서, 밀폐 기능은 제2 미건조 페인트용 씰(18)에 의해 계속 유지되며, 페인트 도장 시스템의 동작은 중단되지 않는다. 피스톤 로드 씰(12)은 다음의 정기적인 동작 중단 시간 동안 교체될 수 있다.
도 3은 두 개의 씰링 에지(sealing edge)(22, 23)를 구비하는 미건조 페인트용 씰(17)의 가능한 실시예를 보여준다. 두 개의 씰링 에지(22, 23)에 의해 미건조 페인트 씰(17)의 수명은 증가한다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도면부호 목록 :
1 색 교환기 2 밸브 장치
3 페인트 저장용기 4 밸브 장치
5 페인트 혼합 장치 6 회전 분무기
7 절연 실린더 8 스크레이핑 피스톤
9 공압 실린더 10 공압 피스톤
11 피스톤 로드 12 피스톤 로드 씰
13 - 16 구성품 17, 18 미건조 페인트용 씰
19 공압용 씰 20 누설 챔버
21 누설공 22, 23 씰링 에지

Claims (18)

  1. 도장 시스템(특히, 정전형 도장 시스템)의 파이프라인 실린더(특히, 절연 실린더(7))용 피스톤 로드 씰(12)로서,
    a) 상기 파이프라인 실린더(7)의 내벽으로부터 페이트 잔류물을 긁어내는 스크레이핑 피스톤(8)을 지지하는 피스톤 로드(11)의 축방향 이동을 안내하기 위한 피스톤 로드 가이드와,
    b) 상기 피스톤 로드(11)에 대하여 상기 피스톤 로드 가이드를 밀폐하는 제1 씰(17)과,
    c) 상기 피스톤 로드(11)에 대하여 상기 피스톤 로드 가이드를 밀폐하며 상기 제1 씰(17)에 대하여 축방향을 따라 이격되어 배치된 제2 씰(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이프라인 실린더는 절연 실린더(7)인 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 씰(17)과 상기 제2 씰(18) 사이의 축방향을 따라 형성되고 상기 피스톤 로드(11)와 상기 피스톤 로드 가이드 사이의 반경방향을 따라 형성된 누설 챔 버(20)를 더 포함하며, 상기 누설 챔버는 상기 제1 씰(17)에 누설이 발생할 경우 누설물을 수용하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  4. 제3항에 있어서,
    a) 상기 누설 챔버(20)로부터 상기 누설물을 제거하기 위해 상기 누설 챔버(20)로부터 연장된 누설공(21)과,
    b) 상기 누설 챔버에 위치하거나 상기 누설공을 통해 상기 누설 챔버와 연결된 누설 감지용 누설 센서를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(11)에 대하여 상기 피스톤 로드 가이드를 밀폐하기 위한 제3 씰(19)을 더 포함하며, 상기 제3 씰은 상기 제1 씰(17)과 상기 제2 씰(18)에 대해 축방향으로 이격된 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(11)는 한 측면에서 상기 스크레이핑 피스톤(8)을 지지하며, 반대 측면에서 공압 실린더(9) 내에서 이동가능하게 안내되는 공압 피스톤(10)을 지지하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  7. 제6항에 있어서,
    a) 상기 제1 씰(17)과 상기 제2 씰(18)은 미건조 페인트용 씰이고 상기 파이프라인 실린더(7)의 측면에 위치하며,
    b) 상기 제3 씰(19)은 공압용 씰이고 상기 공압 실린더(9)의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 제1 씰(17) 및/또는 상기 제2 씰(18) 및/또는 상기 제3 씰(19)은 상기 피스톤 로드(11)를 밀폐하는 다수의 씰링 에지(22, 23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 제1 씰(17) 및/또는 상기 제2 씰(18)은 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 또는 폴리에틸렌(polyethylene)과 같은 열가소성 밀폐 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 제1 씰(17) 및/또는 상기 제2 씰(18)은 금속 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(11)는 상기 밀폐 면의 표면 거칠기가 Rz<20㎛, Rz<10㎛, Rz<5㎛ 또는 Rz<2㎛의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(11)는 상기 밀폐 면에서 60%, 70% 또는 80% 이상의 접촉 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(13)는 상기 밀폐 면에 형성된 마모 방지면을 위한 면 코팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 면 코팅은 다이아몬드상 탄소막, 특히 Dylyn® 또는 DLCTM을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 표면 코팅은 플라즈마 화학적 기상 증착법(plasma-supported chemical vapur-deposition method) 또는 물리적 기상 증착법(physical vapour-deposition method)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 로드 씰(12).
  16. 다른 전위에 있는 구성품의 전기 절연을 위한 절연 실린더(7)와, 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 청구항에 따른 피스톤 로드 씰(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 장치.
  17. 파이프라인 실린더 특히, 절연 실린더(17)를 구비하며, 스크레이핑 피스톤(8)이 피스톤 로드(11)에 의해 안내되고 상기 피스톤 로드(11)는 피스톤 로드 씰(12)을 구비하는 피스톤 로드 가이드에서 안내되는 도장 장치 특히, 정전형 도장 시스템를 위한 조작 방법으로서,
    상기 파이프라인 실린더(7)는 상기 스크레이핑 피스톤(8)과 상기 피스톤 로드 씰(12)의 사이에서 린스액 또는 도장 물질에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는 조작 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    a) 상기 세정은 정기적으로 수행되며 그리고/또는
    b) 상기 피스톤 로든 씰은 축방향으로 서로 이격된 적어도 2개의 씰(17, 18)을 구비하며, 상기 적어도 2개의 씰은 세정된 누설 챔버(20)를 감싸는 것을 특징으로 하는 조작 방법.
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