KR20140099906A - 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기 - Google Patents

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KR20140099906A
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elastomeric material
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needle valve
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파이살 후다
크리스토퍼 더블유. 맥코네리
크리스토퍼 에이. 월커
마이클 에프.이. 월터
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씨에스엘 실리콘즈 인코포레이티드
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Abstract

탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기는 내부 보어 및 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 도포기 본체를 포함한다. 노즐은 도포기 본체에 결합되고 유체 통로를 거쳐 유체 입구와 유체 연통하는 스프레이 출구를 갖는 배출 단부를 갖는다. 니들 밸브는 유체 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이의 이동을 위해 내부 보어 내에 활주 가능하게 장착된다. 에어캡이 분무화 기류 및 팬 제어 기류를 제공하기 위한 노즐에 인접한 도포기 본체에 결합된다. 니들 밸브는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이에 있도록 노즐을 통하여 연장하도록 성형된 선단부를 갖는다.

Description

탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기 {APPLICATOR FOR SPRAYING ELASTOMERIC MATERIALS}
본 발명은 공업 부품(industrial component)에 탄성 중합 코팅을 도포하는 것에 관한 것으로서, 특히 고전압 라인 절연체에 실리콘 탄성 중합 코팅을 도포하기 위한 이동식 코팅 시스템 및 스프레이 도포기(spray applicator)에 관한 것이다.
특정 공업 부품은 종종 가혹한 환경에 노출된다. 이들 공업 부품의 일부는 이들 가혹한 환경으로부터 보호를 제공하고 부품의 수명, 신뢰성 또는 효율을 증가시키기 위해 코팅된다.
예로서, 고전압 전력 전송 라인에 사용된 전기 절연체는 옥외에서 동작하는 동안 최소 전류 방전을 유지하도록 설계된다. 그러나, 절연체의 성능은 날씨, 습기, 부식, 오염 등과 같은 인자에 기인하여 시간 경과에 따라 열화한다. 이들 인자는 절연체의 표면을 오염시킬 수 있고, 절연체의 효용성을 감소시키는 누설 전류의 발생을 유도할 수 있다. 이들 누설 전류는 또한 아크 발생을 유발할 수 있고, 이는 또한 절연체 표면을 열화시킬 수 있다. 결국에, 도전성 경로가 절연체의 표면을 가로질러 형성될 수 있고 절연체를 효과적으로 단락(short out)시킬 수도 있어, 이에 의해 그 용도를 무효화한다.
전기 절연체의 열화를 억제하는 일 방법은 단성분 실온 가황 가능(room temperature vulcanizable: RTV) 실리콘 고무와 같은 탄성 중합 재료로 절연체를 코팅하는 것이다. 이러한 탄성 중합 코팅은 절연체의 외부면을 향상시키는 경향이 있고, 또한 절연체 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 코팅은 향상된 절연, 아크 저항, 소수성 및 전기 절연체 상에 부여된 다른 응력에 대한 저항을 제공한다. 이러한 코팅의 예는 본 출원인의 종래의 미국 특허들, 구체적으로 2004년 12월 21일 허여된 미국 특허 제 6,833,407호, 2002년 8월 20일 허여된 미국 특허 제 6,437,039호 및 1994년 7월 5일 허여된 미국 특허 제 5,326,804호에 개시되어 있다.
일 문제점은 탄성 중합 코팅이 다소 도포가 어려울 수 있다는 것이다. 예컨대, 종래의 고압 스프레잉 기술은 50 % 또는 그 미만의 조악한 이송 효율을 갖는 경향이 있으며, 이는 어마어마한 양의 폐기되는 코팅 제품을 초래한다.
일단 절연체가 코팅되면, 이 절연체는 그 후 설치를 위한 준비가 된 것이다. 그러나, 코팅 설비는 종종 최종 설치 장소로부터 멀리 이격하여, 가능하게는 다른 국가 또는 다른 대륙에 위치된다. 이와 같이, 운송 비용이 코팅된 절연체를 제조하고 분배할 때 상당한 비용을 표현할 수 있다. 더욱이, 절연체에 도포된 코팅은 운송 중에 손상될 수 있다.
다른 문제점은 코팅 자체들은 절연체가 사용 중인 동안 시간 경과에 따라 열화될 수도 있고, 몇몇 시점에 코팅을 재도포하는 것이 바람직할 수도 있다는 것이다. 그러나, 전술된 바와 같이, 절연체는 코팅 설비로부터 멀리 이격하여 원격 영역에서 전개될 수도 있고, 절연체를 코팅 설비로 운송하는 것은 비실용적일 수도 있다.
코팅을 재도포하는 일 방식은 절연체에 더 근접한 위치에서 현장에서 절연체를 수동으로 재코팅하는 것이다. 불행하게도, 수동 코팅은 비일관적인 품질의 코팅을 제공하는 경향이 있고, 또한 비효율적인 경향이 있다. 더욱이, 상이한 현장 위치에서 환경 및 기후는 가변적인 경향이 있다. 이와 같이, 상이한 기후에 위치된 다양한 작업 현장에서 일관적인 품질을 갖는 코팅을 도포하는 것이 어려울 수 있다. 더욱이, 몇몇 경우에, 특정 현장 위치의 기후는 절연체를 재코팅하기 위해 부적합하거나 부적절할 수도 있다. 예를 들어, 특정 현장 위치의 온도 또는 습도는 특정 코팅을 도포하기 위한 최적의 범위의 외에 있을 수도 있다.
상기의 견지에서, 전기 절연체와 같은 공업 부품에 탄성 중합 코팅을 도포하는 신규하고 개량된 장치, 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 출원은 전기 절연체를 코팅하기 위한 이동식 코팅 시스템에 관한 것이다. 시스템은 작업 현장으로 운송 가능한 세장형 선적 컨테이너(shipping container)를 포함한다. 선적 컨테이너는 제 1 단부 및 제 1 단부에 종방향으로 대향하는 제 2 단부를 갖는다. 시스템은 선적 컨테이너 내에 위치된 복수의 스테이션을 또한 포함한다. 복수의 스테이션은 코팅될 절연체를 로딩(loading)하기 위한 로딩 스테이션, 절연체에 탄성 중합 코팅을 도포하기 위한 로봇식 제어형 도포기를 포함하는 하나 이상의 코팅 스테이션, 탄성 중합 코팅을 경화하기 위해 하나 이상의 코팅 스테이션 다음에 위치된 경화 스테이션, 및 코팅된 절연체를 언로딩(unloading)하기 위한 언로딩 스테이션을 포함한다. 시스템은 선적 컨테이너 내의 복수의 스테이션을 통해 절연체를 운반하기 위한 무단 루프 컨베이어를 포함한다. 무단 루프 컨베이어는 세장형 원형 경로를 갖는다.
로딩 스테이션 및 언로딩 스테이션은 서로 인접하여 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 로딩 스테이션 및 언로딩 스테이션은 서로 접경(conterminous)할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 로딩 스테이션 및 언로딩 스테이션은 선적 컨테이너의 제 1 단부에 위치될 수도 있다.
시스템은 선택된 기류 경로를 따라 기류를 제공하기 위한 공기 공급부를 더 포함할 수도 있다. 경화 스테이션의 제 1 경화 영역은 탄성 중합 코팅의 경화를 향상시키기 위해 선택된 기류 경로 내에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 코팅 스테이션은 기류가 제 1 경화 영역을 가로질러 통과하고 이어서 탄성 중합 코팅의 오버스프레이를 제어하기 위해 코팅 스테이션을 가로질러 통과하도록 선택된 기류 경로 내에 위치될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 컨베이어는 제 2 단부를 향해 전방 경로(forward path)를 따라, 그리고 이어서 제 1 단부를 향해 복귀 경로를 따라 절연체를 운반하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 코팅 스테이션은 전방 경로를 따라 위치될 수도 있고, 제 1 경화 영역은 코팅 스테이션에 인접한 복귀 경로를 따라 위치될 수도 있다. 또한, 선택된 기류 경로는 제 1 경화 영역 및 코팅 스테이션을 가로질러 횡방향으로 지향될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 경화 스테이션은 복귀 경로를 따라 제 1 경화 영역의 하류에 위치된 제 2 경화 영역을 포함할 수도 있다. 제 2 경화 영역은 코팅 스테이션으로부터 적어도 부분적으로 차폐될 수도 있다.
하나 이상의 코팅 스테이션은 복수의 코팅 스테이션을 포함할 수도 있다. 더욱이, 각각의 코팅 스테이션은 탄성 중합 코팅의 하나 이상의 층을 절연체에 도포하기 위한 로봇식 제어형 도포기를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 코팅 스테이션들 중 하나 이상의 로봇식 제어형 도포기는 탄성 중합 코팅의 복수의 층을 절연체에 도포하도록 구성될 수도 있다.
무단 루프 컨베이어는 인덱싱된(indexed) 시간 간격에서 복수의 스테이션들의 각각을 통해 절연체를 이동시키도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 무단 루프 컨베이어는 인덱싱된 시간 간격에 복수의 스테이션들의 각각을 통해 전기 절연체들의 세트를 이동시키도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 인덱싱된 시간 간격은 약 10분 미만일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 코팅 스테이션의 로봇식 제어형 도포기는 인덱싱된 시간 간격 중에 전기 절연체들의 세트의 각각의 전기 절연체에 탄성 중합 코팅의 복수의 층을 도포하도록 구성될 수도 있다.
무단 루프 컨베이어는 복수의 회전형 커플러를 포함할 수도 있다. 더욱이, 각각의 회전형 커플러는 특정 회전 속도에서 회전축 둘레로 각각의 전기 절연체를 지지하고 회전시키도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 각각의 회전형 커플러의 회전 속도를 조정하기 위해 회전형 커플러에 작동식으로 결합된 제어기를 더 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 로봇식 제어형 도포기는 스프레이 도포기를 포함할 수도 있고, 제어기는 분사되는 절연체의 타겟 영역에 도포된 특정 코팅 속도를 유지하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 제어기는, 분사되는 타겟 영역의 접선 속도에 기초하여, 커플러의 회전 속도, 스프레이 도포기로부터의 탄성 중합 코팅의 유량, 및 타겟 영역에 분사하기 위한 체류 시간 중 하나 이상을 조정함으로써 특정 코팅 속도를 유지할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 로봇식 제어형 도포기는 조정 가능한 스프레이 패턴을 갖는 스프레이 도포기를 포함할 수도 있고, 제어기는 조정 가능한 스프레이 패턴을 제어하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제어기는 분사되는 타겟 영역의 접선 속도, 및 분사되는 타겟 영역의 특정 기하학적 구조 중 하나 이상에 기초하여 스프레이 패턴을 조정할 수도 있다.
복수의 스테이션은 절연체를 예열하기 위한 예열 스테이션을 포함할 수도 있다. 더욱이, 예열 스테이션은 코팅 스테이션 앞에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예열 스테이션은 약 25℃ 이상으로 절연체를 예열하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예열 스테이션은 적외선 히터를 포함한다.
복수의 스테이션은 예열 스테이션과 코팅 스테이션 사이에 위치된 평형화 스테이션을 또한 포함할 수도 있다. 더욱이, 평형화 스테이션은 절연체의 표면 온도가 평형화되게 하도록 구성될 수도 있다.
본 출원은 또한 전기 절연체를 코팅하는 방법에 관한 것이다. 방법은 이동식 코팅 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 이동식 코팅 시스템은 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 갖는 선적 컨테이너와, 선적 컨테이너 내에 위치된 복수의 스테이션을 포함한다. 복수의 스테이션은 탄성 중합 코팅을 절연체에 도포하기 위한 하나 이상의 코팅 스테이션, 및 탄성 중합 코팅을 경화하기 위해 하나 이상의 코팅 스테이션 다음에 위치된 경화 스테이션을 포함한다. 방법은 이동식 코팅 시스템 내에 절연체를 로딩하는 단계와, 이동식 코팅 시스템 내의 원형 경로를 따라 복수의 스테이션을 통해 절연체를 운반하는 단계와, 코팅 스테이션에서 절연체에 탄성 중합 코팅의 하나 이상의 층을 도포하는 단계와, 경화 스테이션에서 코팅된 절연체 상의 탄성 중합 코팅을 경화하는 단계와, 이동식 코팅 시스템으로부터 코팅된 절연체를 언로딩하는 단계를 더 포함한다.
방법은 이동식 스프레이 시스템을 원격 작업 현장으로 운송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 출원은 또한 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기에 관한 것이다. 도포기는 전방 단부, 후방 단부, 내부 보어 및 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 도포기 본체를 포함한다. 도포기는 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 노즐을 또한 포함한다. 노즐은 유체 통로를 거쳐 유체 입구와 유체 연통하는 스프레이 출구를 갖는 배출 단부를 갖는다. 스프레이 출구는 스프레이 축을 따라 탄성 중합 재료를 분사하도록 성형된다. 도포기는 유체 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 종축을 따른 이동을 위해 내부 보어 내에 활주 가능하게 장착된 니들 밸브(needle valve)를 또한 포함한다. 도포기는 노즐에 인접한 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 에어캡(air cap)을 또한 포함한다. 에어캡은 하나 이상의 기류 입구로부터 공기의 공급을 수용하도록 구성되고, 분사되는 탄성 중합 재료를 분무화하기 위한 분무화 기류, 및 분사되는 탄성 중합 재료를 위한 선택된 스프레이 패턴을 제공하기 위한 팬 제어 기류를 제공하기 위한 복수의 기류 출구를 갖는다. 니들 밸브는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이에 있도록 노즐을 통해 연장하도록 성형된 선단부(tip portion)를 갖는다.
니들 밸브의 선단부는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이가 되도록 구성된 절두 원추형 단부를 가질 수도 있다.
도포기는 내부 보어 내의 니들 밸브의 정렬을 유지하기 위한 하나 이상의 지지 부재를 더 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어 내의 니들 밸브의 정렬을 유지하기 위한 복수의 지지 부재를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 니들 밸브는 선단부에 비교하여 증가된 직경의 중간부를 가질 수도 있고, 내부 보어는 니들 밸브의 중간부를 활주 가능하게 그리고 지지 가능하게 수용하도록 치수 설정된 직경을 갖는 중간 섹션을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어의 중간 섹션의 후방에 위치된 스로트 밀봉 부재(throat seal member)를 포함할 수도 있다. 더욱이, 스로트 밀봉 부재는 그를 통해 니들 밸브를 활주 가능하게 수용하고 지지하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어의 중간 섹션의 전방으로 위치된 인서트(insert)를 포함할 수도 있다. 인서트는 그를 통해 니들 밸브를 활주 가능하게 수용하고 지지하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 유체 통로는 로드 밀봉부(rod seal)의 전방으로 니들 밸브 주위의 내부 보어를 통해 연장하는 환형 섹션을 가질 수도 있다. 더욱이, 니들 밸브는 환형 섹션과 정렬된 전방부를 가질 수도 있다. 니들 밸브의 전방부는 니들 밸브의 선단부 및 중간부에 비교하여 중간 직경을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 노즐은 니들 밸브의 선단부를 수용하기 위한 노즐 보어를 가질 수도 있다. 노즐 보어는 유체 통로의 환형 섹션의 부분을 형성할 수도 있고, 내부 보어의 중간 섹션에 비교하여 축소된 직경을 가질 수도 있다.
에어캡 상의 복수의 기류 출구는 분무화 기류를 제공하기 위해 노즐의 스프레이 출구에 인접하여 위치된 분무화 기류 출구를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 에어캡은 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이인 전방면을 갖는 베이스부를 가질 수도 있고, 분무화 기류 출구는 베이스부 상에 위치될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 분무화 기류 출구는 노즐과 베이스부 사이의 환형 간극에 의해 형성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 환형 간극은 약 1-밀리미터 내지 약 3-밀리미터의 환형 두께를 가질 수도 있다.
에어캡 상의 복수의 기류 출구는 스프레이 축을 따라 제 1 초점에서 만나도록 제 1 방향을 따라 팬 제어 기류의 제 1 부분을 지향시키기 위한 팬 제어 기류 출구의 제 1 세트와, 스프레이 축을 따른 제 2 초점에서 만나도록 제 2 방향을 따라 팬 제어 기류의 제 2 부분을 지향시키기 위한 팬 제어 기류 출구의 제 2 세트를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 초점 및 제 2 초점 모두는 에어캡의 전방에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 초점 및 제 2 초점은 서로 접경할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 에어캡은 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 베이스부와, 베이스부로부터 전방으로 돌출하는 호른(horn)의 세트를 포함할 수도 있다. 더욱이, 팬 제어 기류 출구의 제 1 및 제 2 세트는 호른의 세트 상에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 팬 제어 기류 출구의 제 2 세트는 팬 제어 기류 출구의 제 1 세트에 대해 전방으로 호른의 세트 상에 위치될 수도 있다.
하나 이상의 기류 입구는 분무화 기류를 제공하기 위한 분무화 기류 입구 및 팬 제어 기류를 제공하기 위한 팬 제어 기류 입구를 포함할 수도 있다.
도포기는 도포기 본체를 로봇에 제거 가능하게 체결하기 위한 장착 플레이트를 더 포함할 수도 있다. 장착 플레이트는 도포기 본체에 접하도록 구성된 내부 장착면과, 복수의 공급 라인을 수용하기 위한 복수의 포트를 가질 수도 있다. 공급 라인은 분사될 탄성 중합 재료를 공급하기 위한 유체 공급 라인과, 분무화 기류 및 팬 제어 기류를 위해 공기를 공급하기 위한 하나 이상의 공기 공급 라인을 포함할 수도 있다. 각각의 포트는 대응 공급 도관의 바브(barb)를 수용하기 위한 내부 장착면에 인접한 양각부(embossment)를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 도포기 본체, 노즐, 유체 통로, 니들 밸브 및 에어캡 중 하나 이상은 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 저압은 약 250 psi 미만일 수도 있고, 또는 더 구체적으로 저압은 약 60 psi 미만일 수도 있다.
본 출원은 또한 실리콘 탄성 중합 코팅을 도포하는 방법에 관한 것이다. 방법은 전방 단부, 후방 단부, 내부 보어 및 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 도포기 본체와, 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 노즐로서, 노즐은 유체 통로를 거쳐 유체 입구와 유체 연통하는 스프레이 출구를 갖는 배출 단부를 갖고, 스프레이 출구는 스프레이 축을 따라 탄성 중합 재료를 분사하도록 성형되는 노즐과, 유체 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 종축을 따른 이동을 위해 내부 보어 내에 활주 가능하게 장착된 니들 밸브와, 노즐에 인접한 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 에어캡을 포함하는 도포기를 사용하여 탄성 중합 재료를 분사하는 단계를 포함한다. 에어캡은 공기의 공급을 수용하기 위한 하나 이상의 기류 입구와, 분사되는 탄성 중합 재료를 분무화하기 위한 분무화 기류 및 분사되는 탄성 중합 재료를 위한 선택된 스프레이 패턴을 제공하기 위한 팬 제어 기류를 제공하기 위한 복수의 기류 출구를 갖는다.
방법은 약 250 psi 미만의 저압에서 탄성 중합 재료를 공급하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 출원은 또한 실리콘 탄성 중합 코팅을 도포하는 방법에 관한 것이다. 방법은 약 250 psi 미만의 저압에서 스프레이 도포기에 탄성 중합 재료를 공급하는 단계와, 도포기를 사용하여 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태 및 특징은 이하의 몇몇 예시적인 실시예의 설명의 리뷰시에 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다.
본 발명이 이제, 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 이동식 코팅 시스템의 개략적인 정상 평면도이며,
도 2는 도 1의 이동식 코팅 시스템의 측면 입면도이며,
도 3은 도 1의 이동식 코팅 시스템의 정상 평면도이며,
도 4는 코팅 스테이션을 도시하고 있는, 라인 4-4를 따른 도 3의 이동식 코팅 시스템의 횡단면도이며,
도 5는 도 1의 이동식 코팅 시스템과 함께 사용을 위한 컨베이어 및 회전형 커플러의 세트의 사시도이며,
도 5a는 도 5에 도시되어 있는 회전형 커플러에 의해 유지될 수 있는 절연체의 부분 횡단면 입면도이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 절연체를 코팅하는 방법을 도시하고 있는 흐름도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기의 사시도이며,
도 8은 도 7의 도포기의 분해 사시도이며,
도 9는 라인 9-9를 따른 도 7의 도포기의 횡단면도이며,
도 10은 노즐 및 에어캡을 도시하고 있는 도 9의 도포기의 확대 횡단면도이며,
도 11은 도 7의 도포기의 후면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 탄성 중합 코팅으로 공업 부품을 코팅하기 위한 이동식 코팅 시스템(10)이 도시되어 있다. 더 구체적으로, 이동식 코팅 시스템(10)은 단성분 실온 가황 가능(RTV) 실리콘 고무로 전기 절연체를 코팅하는데 사용될 수 있다.
이동식 코팅 시스템(10)은 세장형 선적 컨테이너(12), 선적 컨테이너(12) 내에 위치된 복수의 스테이션(20, 22, 24, 26, 28, 30) 및 선적 컨테이너(12) 내의 스테이션을 통해 하나 또는 그 이상의 절연체를 운반하기 위한 무단 루프 컨베이어(16)를 포함한다. 더 구체적으로, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 컨베이어(16)는 로딩 스테이션(20)으로부터, 이어서 예열 스테이션(22), 평형화 스테이션(24), 2개의 코팅 스테이션(26), 경화 스테이션(28)을 통해, 마지막으로 언로딩 스테이션(30)으로 절연체를 운반하도록 구성된다.
선적 컨테이너(12)는 작업 현장으로 운송 가능하도록 구성된다. 예를 들어, 선적 컨테이너(12)는 트럭, 열차, 선박 등과 같은 다수의 형태의 운송 수단을 사용하여 운송될 수 있는 복합 운송(intermodal) 선적 컨테이너일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 선적 컨테이너(12)는 약 8 피트의 폭 및 약 9.5 피트의 높이를 갖는 표준 40-피트 길이 하이-큐브 컨테이너(high-cube container)일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 선적 컨테이너(12)는 45-피트 길이 컨테이너, 또는 약 8-피트의 높이를 갖는 컨테이너 등과 같은 다른 크기를 가질 수도 있다.
선적 컨테이너(12)를 운송한 후에, 이동식 코팅 시스템(10)은 코팅될 절연체 부근에 위치된 작업 현장에 셋업될 수 있고, 이어서 하나 또는 그 이상의 전기 절연체를 코팅하는데 사용될 수 있다. 이는 특히 코팅될 절연체가 종래의 자동화 코팅 설비로부터 멀리 이격될 수도 있는 원격 영역에 위치될 때 유리하다. 예로서, 이동식 코팅 시스템(10)은 미리 작동 중인(예를 들어, 오버헤드 고전압 전력 전송 라인에서) 현존하는 절연체를 개장(refurbish)하는데 사용될 수 있고, 이 경우에 절연체는 분해되고, 코팅되고, 이어서 재설치될 수도 있다. 다른 예로서, 이동식 코팅 시스템(10)은 예를 들어, 공장이 현존하는 코팅 설비로부터 멀리 이격되어 위치될 수도 있을 때, 공장에서 신규한 절연체를 코팅하는데 사용될 수 있다. 양쪽의 시나리오에서, 이동식 코팅 시스템(10)은 제품 운송을 감소시키고, 이는 절연체를 운송하는 것과 연계된 비용 및 손상을 감소시킬 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 선적 컨테이너(12)는 전방 단부(40)와 전방 단부(40)에 종방향으로 대향하는 후방 단부(42) 사이로 연장한다. 선적 컨테이너(12)의 각각의 단부(40, 42)는 도어(44, 46)의 세트를 갖는데, 이 도어의 세트는 사용자가 선적 컨테이너(12)의 내부에 액세스하여, 예를 들어 컨베이어(16) 상에 절연체를 로딩 및 언로딩할 수 있게 한다.
무단 루프 컨베이어(16)는 세장형 원형 경로를 갖는다. 예를 들어, 도 1에서, 컨베이어(16)는 전방 단부(40)를 향한 전방 경로(화살표 F에 의해 지시되어 있음)를 따라 로딩 스테이션(20)으로부터 절연체를 운반하고, 이어서 후방 단부(42)를 향한 복귀 경로(화살표 R에 의해 지시되어 있음)를 따라 로딩 스테이션(20)으로부터 절연체를 언로딩 스테이션(30)으로 다시 운반하도록 구성된다. 도시되어 있는 바와 같이, 절연체는 예열 스테이션(22), 평형화 스테이션(24) 및 코팅 스테이션(26)을 통해 전방 경로(F)를 따라 이동한다. 다음에, 절연체는 경화 스테이션(28)을 통해 복귀 경로(R)를 따라 이동한다.
컨베이어(16)의 세장형 원형 경로는 또한 로딩 스테이션(20) 및 언로딩 스테이션(30)이 서로 인접하여, 더 구체적으로는 서로 접경하여 위치되도록 구성된다. 이는 절연체가 동일한 일반적인 위치에서 로딩되고 언로딩될 수 있게 한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 로딩 스테이션(20) 및 언로딩 스테이션(30)은 선적 컨테이너(12)의 후방 단부(42)에 위치되는데, 이러한 배치는 후방 도어(46)로부터 로딩 스테이션(20) 및 언로딩 스테이션(30)으로의 액세스를 제공한다. 다른 실시예에서, 로딩 스테이션(20) 및 언로딩 스테이션(30)은 개별적이고 별개일 수도 있고, 전방 단부(40)에, 또는 선적 컨테이너(12)의 세장형 측면들을 따른 것과 같은 다른 위치에 위치될 수도 있다.
세장형 원형 경로를 갖는 컨베이어(16)를 제공하는 것은 모든 스테이션(20, 22, 24, 26, 28, 30)이 표준 40-피트 길이 하이-큐브 선적 컨테이너 내에 끼워지는 것을 가능하게 한다. 직선형 경로가 사용되면, 더 긴 선적 컨테이너 또는 다중 선적 컨테이너가 필요할 수도 있는데, 이는 이동식 코팅 시스템(10)의 이동도에 악영향을 미칠 수도 있다. 예를 들어, 더 긴 선적 컨테이너는 절연체가 위치되는 몇몇 원격 위치로 이를 이동시키는 것을 곤란하게 하거나 불가능하게 할 수도 있다. 또한, 서로 접경한 로딩 및 언로딩 스테이션을 갖는 원형 경로를 제공하는 것은 단일 작업자가 부분들을 로딩 및 언로딩하는 것을 가능하게 한다. 대조적으로, 직선형 경로가 사용되면, 부가의 작업자들이 절연체를 로딩 및 언로딩하기 위해 선적 컨테이너의 각각의 단부에 필요할 수도 있다.
이제, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 이동식 코팅 시스템(10)의 스테이션들이 더 상세히 설명될 것이다.
사용시에, 하나 또는 그 이상의 절연체(18)가 로딩 스테이션(20)에서 컨베이어(16) 상에 로딩된다. 예를 들어, 도 2 및 도 5를 참조하면, 컨베이어(16)는 스테이션들을 통해 절연체(18)를 운반하면서 절연체(18)를 유지하고 지지하기 위한 복수의 커플러(50)를 포함한다. 도 5 및 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 커플러(50)는 절연체(18)의 캡(18a)(또한 스템이라 칭함)을 활주 가능하게 수용하기 위한 소켓(52)을 갖는다. 소켓(52)은 절연체(18)를 적소에 유지하는 것을 돕기 위한 패딩으로 라이닝될 수도 있다. 예를 들어, 패딩은 펠트 패드, 발포체 등을 포함할 수도 있다.
도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 절연체(18)는 캡(18a), 캡(18a)에 부착된 외피(shell)(18b) 및 캡(18a)에 대향하여 외피(18b)에 부착된 핀(18c)을 포함한다. 외피(18b)는 일반적으로 핀(18c)으로부터 캡(18a)을 전기적으로 절연하기 위해 글래스, 유약을 바른 도자기(glazed porcelain) 또는 다른 유전성 재료로부터 제조된다. 캡(18a)은 일반적으로 절연체가 함께 현수될 수도 있도록 다른 절연체의 핀(18c)을 수용하도록 성형된다.
도 5a에 도시되어 있는 절연체(18)의 외피(18c)는 마루(ridge) 및 골(valley)을 갖지만, 다른 실시예에서, 외피(18c)는 마루 및 골을 갖지 않는 편평한 또는 오목형 디스크와 같은 다른 형상을 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 어댑터(도시 생략)가 소켓(52) 내에 삽입되기 전에 절연체(18)의 캡(18a) 상에 배치될 수도 있어, 예를 들어 상이한 캡 크기를 갖는 절연체를 수용한다. 더 구체적으로, 어댑터는 커플러(50)의 소켓(52) 내에 끼워지도록 치수 설정되고 성형된 표준화된 외경을 가질 수도 있다. 더욱이, 각각의 어댑터는 코팅될 특정 절연체의 캡(18a)의 수용하도록 치수 설정되고 성형된 내부 소켓을 가질 수도 있다. 이에 따라, 내부 소켓의 크기 및 형상은 상이한 절연체들에 대해 상이할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 어댑터는 진공 성형될 수도 있고, 또는 사출 성형과 같은 다른 제조 기술을 사용하여 형성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 커플러(50)는 클램프, 브래킷 등을 사용하여 절연체(18)를 유지하고 지지할 수도 있다. 더욱이, 도 5에 도시되어 있는 절연체(18)는 캡을 아래로 하여 유지되어 있지만, 다른 실시예에서, 절연체(18)는 캡을 위로 하는, 옆으로 하는 것 등과 같이 다른 배향으로 유지될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 각각의 커플러(50)는 회전축(A) 둘레로 특정 회전 속도로 각각의 전기 절연체(18)를 지지하고 회전시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 각각의 커플러(50)는 수직으로 연장하는 회전축(A) 둘레로 커플러(50)를 회전시키기 위해 모터(도시 생략)에 의해 구동될 수 있는 스프로켓(53)을 갖는다. 절연체(18)를 회전시키는 것은 이하에 더 설명되는 바와 같이, 탄성 중합 코팅을 도포하는 동안 유용할 수 있다.
일단 로딩되면, 무단 루프 컨베이어(16)는 각각의 스테이션을 통해 절연체(18)를 이동시킨다. 일단 특정 스테이션에서, 절연체(18)는 다음의 스테이션으로 진행하기 전에 소정의 특정 시간 간격 동안 그 스테이션에 체류한다. 각각의 스테이션 사이의 시간 기간은 "인덱싱된 시간 간격"이라 칭한다.
인덱싱된 시간 간격의 기간은 코팅을 도포하는데 얼마나 오래 소요되는가에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 코팅 프로세스는 더 대형의 절연체 또는 복잡한 기하학적 구조를 갖는 절연체에 대해 더 길 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인덱싱된 시간 간격은 절연체의 특정 기하학적 구조에 기초하여 자동으로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 인덱싱된 시간 간격은 약 10분 미만일 수도 있고, 더 구체적으로 인덱싱된 시간 간격은 약 5분 미만일 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 컨베이어(16)는 세트 또는 그룹 내의 복수의 스테이션의 각각을 통해 절연체(18)를 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 지시되어 있는 바와 같이, 컨베이어(16)는 그룹으로서 각각의 스테이션을 통해 3개의 절연체(18)의 세트를 이동시키도록 구성된다. 이에 따라, 각각의 절연체(18)의 세트는 인덱싱된 시간 간격에서 후속의 스테이션으로 진행한다.
컨베이어(16)는 각각의 그룹에서 절연체의 수 및 특정 인덱싱된 시간 간격에 따른 속도로 작동한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 컨베이어(16)는 분당 약 20 피트의 속도로 작동할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 하나의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 절연체를 진행시키는데 약 20초가 소요될 수도 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 컨베이어(16) 상에 로딩된 후에, 절연체(18)는 예열 스테이션(22)으로 이동한다. 예열 스테이션(22)은 예를 들어 약 25℃ 이상의 특정 온도로 절연체(18)를 예열하도록 구성될 수도 있다. 절연체(18)를 예열하는 것은 절연체의 표면으로의 탄성 중합 코팅의 도포, 부착 및 경화를 보조할 수도 있다. 예를 들어, 예열은 절연체의 표면 상의 수분을 증발하는 것을 도울 수 있는데, 이 수분은 그렇지 않으면 코팅 프로세스와 간섭할 수도 있다.
예열 스테이션(22)은 하나 또는 그 이상의 열원을 사용하여 절연체를 가열할 수도 있다. 예를 들어, 도시되어 있는 바와 같이, 예열 스테이션(22)은 적외선 히터(54)와 같은 히터를 포함할 수도 있다. 더욱이, 예열 스테이션(22)은 환기 시스템과 같은 개별 소스로부터 가열된 공기를 수용할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 고온 공기 송풍기는 약 25℃ 내지 약 150℃의 온도로 공기를 공급할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 예열 스테이션(22)은 예열 챔버를 형성하기 위해 봉입체(enclosure)(56) 내에 수납될 수도 있다. 봉입체(56)는 박스형 형상을 가질 수도 있고, 박판 금속(sheet metal), 세라믹 등과 같은 내화 재료로부터 제조될 수도 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 적외선 히터(54)는 절연체(18)를 향해 하향으로 열을 복사하기 위해 봉입체(56)의 상부 부분에 부착될 수도 있다.
예열 스테이션(22) 후에, 예열된 절연체(18)는 절연체(18)의 표면 온도를 평형화하기 위한 평형화 스테이션(24)으로 이동한다. 표면 온도를 평형화하게 하는 것은, 특히 예열 스테이션(22)이 절연체(18)를 불균일하게 가열하는 경우에 유용할 수도 있다. 예를 들어, 오버헤드 적외선 히터(54)는 하부면보다 더 많이 절연체(18)의 상부면을 가열할 수도 있다. 절연체(18)를 평형화 스테이션(24)에 휴지시키는 것은 상부면이 냉각되는 동안 하부면이 가열되게 할 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 평형화 스테이션(24)은 평형화 챔버를 형성하기 위해 봉입체(58) 내에 봉입될 수도 있다. 봉입체(58)는 예열 스테이션(22)의 봉입체(56)에 유사할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 평형화 스테이션(24)에 있는 동안 절연체(18) 상에 기류를 제공할 수도 있는데, 이는 평형화 프로세스를 가속할 수도 있다. 평형화 스테이션(24)을 통한 기류는 주위 온도에 있을 수도 있고 또는 예를 들어 약 30℃ 내지 약 50℃의 온도로 가열될 수도 있다.
평형화 스테이션(24) 후에, 절연체(18)는 코팅 스테이션(26)으로 이동한다. 예시된 실시예에서, 순차적으로 번갈아 위치된 2개의 코팅 스테이션(26)이 존재한다. 각각의 코팅 스테이션(26)은 절연체(18)에 탄성 중합 코팅을 도포하기 위한 로봇식 제어형 도포기를 포함한다.
탄성 중합 코팅은 2004년 12월 21일 허여된 미국 특허 제 6,833,407호, 2002년 8월 20일 허여된 미국 특허 제 6,437,039호, 1994년 7월 5일 허여된 미국 특허 제 5,326,804호에 교시된 바와 같은 실리콘 탄성 중합 코팅 및 1994년 7월 5일 허여된 미국 특허 제 5,326,804호에 교시된 단일 부분 RTV 실리콘 조성물일 수도 있다.
코팅은 로봇식 스프레이 코팅과 같은 다수의 코팅 기술을 사용하여 도포될 수도 있다. 더 구체적으로, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 코팅 스테이션(26)은 스프레이 도포기(60) 및 스프레이 도포기(60)를 제어하기 위한 로봇(62)을 포함한다. 로봇(62)은 6-축 로봇과 같은 다축 로봇일 수도 있다. 도포기(60)는 표준 스프레이 도포기 또는 이하에 더 설명된 도포기(200)와 같은, 특히 탄성 중합 재료를 분사하도록 적응된 특정화된 스프레이 도포기일 수도 있다.
각각의 코팅 스테이션(26)의 로봇식 제어형 도포기는 절연체(18)에 코팅의 하나 이상의 층을 도포하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 로봇식 제어형 도포기의 하나 또는 그 이상은 각각의 절연체(18)에 코팅의 복수의 층을 도포하도록 구성될 수도 있다. 층들의 수는 약 150 미크론 두께 이상, 또는 더 구체적으로는 약 300 미크론 두께 이상일 수도 있는 특정 공칭 두께를 갖는 코팅을 제공하도록 선택될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 코팅의 각각의 층은 절연체의 특정 영역에 도포될 수도 있다. 예를 들어, 로봇식 제어형 도포기는 특히 도달이 곤란한 영역에 코팅의 다수의 층을 도포하도록 구성될 수도 있다. 예로서, 제 1 코팅 스테이션(26)의 로봇식 제어형 도포기는 특정 그룹의 각각의 절연체의 전체에 코팅의 제 1 층을 도포할 수도 있고, 이어서 각각의 절연체(18)의 일반적으로 도달이 곤란한 마루 및 골에 코팅의 2개의 부가의 층을 도포할 수도 있고, 또는 그 반대도 마찬가지이다. 이어서, 제 2 코팅 스테이션(26)의 로봇식 제어형 도포기는 특정 그룹의 각각의 절연체(18)의 전체에 코팅의 2개의 층을 도포할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 층들은 다른 시퀀스로 로봇(62)에 의해 도포될 수도 있다.
예시된 실시예는 2개의 코팅 스테이션(26)을 포함하지만, 몇몇 실시예에서 이동식 코팅 시스템(10)은 하나 또는 그 이상의 코팅 스테이션을 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 절연체(18)는 코팅되는 동안 회전될 수도 있다. 이와 같이, 이동식 코팅 시스템(10)은 절연체가 코팅 스테이션(26)에 있는 동안 회전형 커플러(50)를 회전시키기 위한 구동 메커니즘(70)을 포함할 수도 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 메커니즘(70)은 구동 체인(76)을 작동하기 위한 구동 스프로켓(74)을 회전하는 모터(72)를 포함한다. 구동 체인(76)은 이어서 대응 수직 회전축(A) 둘레로 각각의 절연체(18)를 회전시키기 위해 코팅 스테이션(26)에서 각각의 대응 회전형 커플러(50)의 스프로켓(53)을 회전시킨다. 다른 실시예에서, 구동 메커니즘(70)은 풀리 시스템, 각각의 커플러(50) 상의 개별 모터 등과 같은 다른 구성을 가질 수도 있다. 이러한 실시예에서, 커플러 상의 스프로켓(53)은 생략되거나 풀리와 같은 다른 장치로 대체될 수도 있다.
예시된 실시예는 양쪽의 코팅 스테이션(26)에 위치된 모든 커플러를 회전시키기 위한 하나의 구동 메커니즘(70)을 포함하지만, 다른 실시예에서 시스템은 복수의 구동 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 코팅 스테이션(26)에서 커플러를 회전시키기 위한 제 1 구동 메커니즘과, 제 2 코팅 스테이션(26)에서 커플러를 회전시키기 위한 제 2 구동 메커니즘이 존재할 수도 있다. 다른 예로서, 각각의 개별 커플러를 회전시키기 위한 개별 구동 메커니즘일 수도 있다.
예시된 실시예에서, 구동 메커니즘(70)은 각각의 코팅 스테이션(26)의 로봇식 스프레이 도포기가 코팅을 도포하는 동안 회전형 커플러(50)를 회전시키도록 구성된다. 이는 로봇식 스프레이 도포기가 절연체(18) 후방에 도달하지 않고 전체 절연체(18)에 코팅을 도포하게 한다. 이는 균일한 두께를 갖는 코팅을 제공하면서 복잡한 로봇식 이동을 감소시킬 수 있는 것을 도울 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이동식 코팅 시스템(10)은 절연체(18)가 코팅되는 동안 커플러(50)의 회전 속도를 제어하도록 적응된 제어기(80)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어기(80)는 구동 메커니즘(70)을 거쳐 회전형 커플러(50)에 작동식으로 연결될 수도 있다. 더 구체적으로, 제어기(80)는 약 10 RPM 내지 약 120 RPM의 속도에서 커플러(50)를 회전시키기 위해 모터(72)의 속도를 조정할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제어기(80)는 약 30 RPM 내지 약 60 RPM의 속도에서 커플러(50)를 회전시키도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제어기(80)는 분사되는 절연체의 타겟 영역에 인가된 특정 코팅 속도를 유지하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(80)는 분사되는 타겟 영역의 특정 접선 속도를 제공하기 위해 각각의 커플러(50)의 회전 속도를 조정하도록 구성될 수도 있다. 커플러(50)의 회전 속도를 조정하는 것은 분사되는 타겟 영역과 스프레이 도포기(60) 사이에 일정한 상대 속도를 유지함으로써 균일한 두께의 코팅을 제공하는 것을 도울 수도 있다. 예를 들어, 커플러(50)가 일정한 속도로 회전되면, 절연체(18)의 외부 반경방향 표면은 회전축(A)에 더 근접한 표면에 비교하여 더 높은 속도로 이동할 것이다. 도포기가 동일한 속도로 탄성 중합 재료를 분사하면, 더 저속으로 이동하는 내부면에 비교하여 더 고속으로 이동하는 외부 반경방향 표면에 더 적은 코팅이 도포될 것이고, 이는 불균일한 두께의 코팅을 야기할 수도 있다. 이 속도차를 고려하기 위해, 제어기(80)는 스프레이 도포기(60)가 회전축(A)에 더 근접한 타겟 영역을 분사할 때, 커플러(50)의 회전 속도를 증가시킬 수도 있다. 회전 속도를 증가시키는 것은 타겟 영역(예를 들어, 절연체의 반경방향 내부면)의 접선 속도를 증가시키고, 이에 의해 타겟 영역에 적은 코팅을 도포한다. 유사하게, 제어기(80)는, 스프레이 도포기(60)가 타겟 영역(예를 들어, 외부 반경방향 표면)의 접선 속도를 감소시키고 이에 의해 타겟 영역에 더 많은 코팅을 도포하기 위해 회전축(A)으로부터 반경방향 외향으로 타겟 영역을 분사할 때 커플러(50)의 회전 속도를 감소시킬 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제어기(80)는 로봇식 제어형 스프레이 도포기[예를 들어, 스프레이 도포기(60) 및 로봇(62)]에 작동식으로 연결될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 제어기(80)는 로봇(62)의 이동, 스프레이 도포기(60)로부터 탄성 중합 재료의 유량, 또는 스프레이 도포기(60)와 연계된 스프레이 패턴과 같은 로봇식 제어형 스프레이 도포기의 파라미터를 조정하도록 구성될 수도 있다. 제어기(80)는 분사되는 타겟 영역의 접선 속도에 기초하여 이들 파라미터들 중 하나 또는 그 이상을 조정할 수도 있어, 예를 들어 분사되는 타겟 영역에 인가된 특정 코팅 속도를 유지하는 것을 돕는다. 예를 들어, 로봇 이동을 제어하는 것은 분사되는 타겟 영역에 대한 체류 시간을 조정할 수도 있다. 더 구체적으로, 더 긴 체류 시간 동안 타겟 영역을 분사하는 것은 도포된 코팅량을 증가시킬 수도 있다. 다른 예로서, 유량을 증가시키는 것은 도포된 코팅량을 증가시킬 수도 있다.
또 다른 예에서, 제어기(80)는 분사되는 절연체의 영역에 의존하여 스프레이 패턴을 조정하도록 구성될 수도 있다. 특히, 절연체(18)의 외부 반경방향 표면과 같은 대형 영역 상에 높은 유량을 갖는 넓은 스프레이 패턴을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 역으로, 절연체(18)의 마루 및 골과 같은 도달이 곤란한 더 소형 영역에 낮은 유량을 갖는 좁은 스프레이 패턴을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다.
스프레이 도포기(60)의 스프레이 패턴을 조정하는 것은 또한 절연체의 상이한 표면 속도를 고려하는 것을 도울 수 있다(예를 들어, 더 고속으로 이동하는 외부 반경방향 표면 및 더 저속으로 이동하는 내부 반경방향 표면). 예를 들어, 더 고속으로 이동하는 외부면을 분사할 때 더 높은 유량을 갖는 스프레이 패턴을 사용하는 것이 바람직할 수도 있고, 더 저속으로 이동하는 내부면을 분사할 때 더 낮은 유량을 갖는 스프레이 패턴을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제어기(80)는 다수의 스프레이 패턴, 예를 들어 백개 이상의 상이한 스프레이 패턴 및 가능하게는 심지어 그 이상을 저장하도록 구성될 수도 있다. 제어기(80)는 스프레이 도포기(60)를 위치설정하고 배향하기 위한 다수의 로봇 위치를 저장하도록 또한 구성될 수도 있다. 이들 스프레이 패턴 및 위치는 하드 드라이브, 프로그램 가능 메모리, 플래시 메모리 등과 같은 메모리 저장 디바이스 상에 저장될 수도 있다.
상이한 스프레이 패턴 및 로봇 위치는 코팅되는 특정 절연체에 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 작업자는 코팅되는 절연체의 특정 모델 번호에 대해 다양한 스프레이 패턴 및 로봇 위치를 갖는 사전 구성된 프로그램을 선택할 수도 있다. 더욱이, 작업자는 사전 구성된 프로그램을 아직 갖지 않는 개별 절연체를 위한 맞춤형 프로그램을 선택하는 것이 가능할 수도 있다. 맞춤형 프로그램은 코팅되는 절연체의 크기, 형상 및 복잡성에 기초하여 선택될 수도 있다.
도시된 실시예의 코팅 스테이션(26)은 로봇식 제어형 스프레이 도포기를 포함하지만, 다른 실시예에서 코팅 스테이션(26)은 스핀 코팅(spin coating) 또는 침지 코팅(dip coating)과 같은 다른 코팅 기술을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 코팅 스테이션(26)은 절연체가 절연체의 표면을 덮어 부착하는 탄성 중합 재료의 욕(bath) 내에 침지되는 침지 코팅을 이용할 수도 있다. 더욱이, 절연체는 특정 두께의 균일한 코팅을 제공하기 위해 침지 중 또는 후에 특정 속도로 회전될 수도 있다. 침지 코팅을 이용할 때, 코팅 스테이션(26)은 절연체의 표면 상의 코팅의 도포 또는 분배 중에 탄성 중합 조성물의 표면의 피막현상(skinning)을 회피하기 위해 질소 농후 분위기 하에서 유지될 수도 있다.
코팅 스테이션(26) 후에, 코팅된 절연체(18)는 탄성 중합 코팅을 경화하기 위해 경화 스테이션(28)으로 이동한다. 경화 스테이션(28)은 경화 프로세스를 향상시키는 특정 온도 및 습도로 유지될 수도 있다. 예를 들어, 온도는 약 25℃ 내지 약 60℃, 또는 더 구체적으로 약 30℃ 내지 약 45℃로 유지될 수도 있고, 습도는 약 5% 내지 약 80% 상대 습도, 또는 더 구체적으로 약 50% 내지 약 75% 상대 습도로 유지될 수도 있다.
예시된 실시예에서, 경화 스테이션(28)은 코팅 스테이션(26)으로부터 가로질러 복귀 경로(R) 상에 위치된 제 1 경화 영역(28a)과, 예열 스테이션(22) 및 평형화 스테이션(24)으로부터 가로질러 복귀 경로(R) 상에 위치된 제 2 경화 영역(28b)을 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 이동식 코팅 시스템(10)은 선택된 기류 경로[기류 경로는 점선 및 실선(90)에 의해 도 4에 지시되어 있음]를 따라 기류를 제공하기 위한 공기 공급부를 포함한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 기류는 입구 도관(92) 및 입구 도관(92) 내에 위치된 공기 공급팬(94)을 포함할 수도 있는 환기 시스템에 의해 공급될 수도 있다. 도 4에 지시된 바와 같이, 공기 공급팬(94)은 입구 도관(92)을 통해 그리고 그로부터 선택된 기류 경로(90)를 따라 외향으로 공기를 압박할 수도 있다.
도 4를 계속 참조하면, 제 1 경화 영역(28a)은 탄성 중합 코팅의 경화를 향상시키기 위해 선택된 기류 경로(90) 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 기류는 특정 온도 또는 특정 습도에서 제공될 수도 있어, 예를 들어 전술된 바와 같이 경화 프로세스를 향상시킨다. 입구 도관(92)은 경화되는 동안 공기 공급부에 진입하여 코팅을 오염시킬 수도 있는 오염물과 같은 입자를 제거하기 위한 입구 에어 필터(95)를 또한 포함할 수도 있다.
이동식 코팅 시스템(10)은 기류를 배기하기 위한 배기구를 또한 포함한다. 배기구는 배기 도관(96)을 거쳐 선적 컨테이너(12) 외부로 기류를 흡인할 수도 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 배기구는 선택된 기류 경로(92)를 따라 기류를 흡인하고 배기 도관(96)에서 유출하기 위한 배기 팬(98) 또는 다른 흡인 장치를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 배기구는 외부 환경으로 기류를 배기하기 전에, 입자, 휘발성 화학물질, 가연성 증기, 오버스프레이의 액적 등을 제거하기 위한 배기 에어 필터(99)를 또한 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 배기구는 기류를 배기하기 전에 연기(fume)를 제거하기 위한 스크러버(scrubber)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배기구는 VOC 규제에 부합하기 위해 VOC 스크러버를 포함할 수도 있다.
예시된 실시예에서, 코팅 스테이션(26)은 제 1 경화 영역(28a)의 하류의 선택된 기류 경로(90) 내에 위치된다. 더 구체적으로, 예시된 실시예에서, 코팅 스테이션(26)은 컨베이어(16)의 전방 경로(F)를 따라 위치되고, 제 1 경화 영역(28a)은 코팅 스테이션(26)에 인접한 복귀 경로(R)를 따라 위치되어, 선택된 기류 경로(90)가 제 1 경화 영역(28a)을 가로질러 그리고 이어서 코팅 스테이션(26)을 가로질러 횡방향으로 지향되게 된다. 이 구성은 로봇식 제어형 스프레이 도포기로부터 오버스프레이를 포함하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 로봇식 제어형 스프레이 도포기가 오버스프레이를 생성하면, 기류는 기류가 배기구를 향해 오버스프레이를 압박하는 경향이 있기 때문에, 제 1 경화 영역(28a) 내의 절연체에 오버스프레이가 도달하는 가능성을 감소시킬 수 있다. 기류가 없이, 오버스프레이는 예를 들어 제 1 경화 영역(28a) 내에서 경화하는 절연체에 접착함으로써 경화 프로세스와 간섭할 수도 있는데, 이는 불균일한 코팅 또는 불균일한 두께의 코팅을 야기할 수 있다.
배기 팬(98)은 배기 도관(96) 외부로 임의의 오버스프레이를 흡인하는 것을 도울 수 있는 음의 공기 압력을 제공함으로써 오버스프레이를 제어하는 것을 또한 도울 수 있다. 더욱이, 배기 에어 필터(99)는 외부 환경으로 공기를 배기하기 전에 오버스프레이 및 다른 화학물질을 포획하는 것을 도울 수도 있다.
예시된 실시예에서, 제 2 경화 영역(28b)은 복귀 경로(R)를 따라 제 1 경화 영역(28a)의 하류에 위치된다. 더욱이, 제 2 경화 영역(28b)은 예를 들어 봉입체 내에 제 2 경화 영역(28b)을 수납함으로써 코팅 스테이션(26)으로부터 적어도 부분적으로 차폐된다. 봉입체는 예열 스테이션(22) 및 평형화 스테이션(24)에 대해 전술된 봉입체(56, 58)에 유사할 수도 있다. 코팅 스테이션(26)으로부터 제 2 코팅 영역(28b)을 차폐하는 것은 제 2 경화 영역(28b)에서 경화하는 절연체에 오버스프레이가 접착하는 가능성을 감소시킬 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 환기 시스템은 제 2 경화 영역(28b)으로의 가열된 공기의 공급을 제공할 수도 있다. 이 공기의 공급은 경화 프로세스를 향상시킬 수도 있다. 더욱이, 제 2 경화 영역(28b)으로의 공기의 공급은 선적 컨테이너(12)의 후방 단부(42)를 향해 오버스프레이가 이동하는 가능성을 감소시키는 양의 공기 압력을 제공할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 이동식 코팅 시스템(10)은 선적 컨테이너(12)를 따라 종방향으로 연장하는 액세스 복도(access corridor)(100)를 포함한다. 액세스 복도(100)는 예를 들어 각각의 스테이션을 통해 작업자가 절연체를 모니터링하게 하기 위해 또는 유지 복수를 수행하기 위해, 컨베이어(16) 및 각각의 스테이션으로의 액세스를 제공한다. 액세스 복도(100)는 오버스프레이를 수납하기 위해 코팅 스테이션의 일 측에 도어를 포함할 수도 있다.
선적 컨테이너(12)의 전방 단부(40)는 기계적 섹션(104)을 또한 포함한다. 기계적 섹션(104)은 전기 장비, 환기 시스템, 히터, 습도계 등을 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 선적 컨테이너(12)의 크기는 컨베이어(16) 및 다양한 스테이션과 같은 이동식 코팅 시스템(10)의 다양한 양태를 위한 공간의 양을 제한한다. 선적 컨테이너(12) 내에 모든 것을 봉입하기 위해, 스테이션들은 세장형 원형 경로를 갖는 컨베이어를 따라 제공된다. 이 구성에 기인하여, 전방 경로(F) 상의 몇몇 스테이션은 복귀 경로(R)를 따른 다른 스테이션에 인접하여 위치된다. 예를 들어, 코팅 스테이션(26)은 경화 스테이션(28)의 제 1 경화 영역(28a)에 인접하여 횡방향으로 위치된다. 이는 코팅 스테이션(26)의 로봇(62)이 수직으로 그리고 수평으로 조작하도록 특정 양의 공간을 필요로 하기 때문에 문제가 있을 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 조작성 문제점은 제 1 경화 영역(28a)을 통해 컨베이어(16)의 높이를 감소시킴으로써 극복될 수 있다. 특히, 컨베이어(16)는 높이 "H2"를 갖는 컨베이어의 다른 부분에 비교하여 더 낮은 고도에 있는 제 1 경화 영역(28a)을 통해 감소된 높이("H1")를 갖는다.
다른 실시예에서, 로봇의 조작성은 더 높은 선적 컨테이너를 제공함으로써 또는 저프로파일 로봇을 사용함으로써 수용될 수도 있다. 그러나, 더 높은 선적 컨테이너는 덜 이동성일 수도 있고, 저프로파일 로봇은 더 고비용일 수도 있다.
이동식 시스템(10)의 사용은 종래의 코팅 설비로부터 원격으로 위치된 절연체를 코팅하는 능력을 제공할 수 있다. 이는 개장 프로그램의 부분으로서 현존하는 절연체를 재코팅하는 것과, 새로운 절연체를 코팅하는 것을 포함한다.
더욱이, 이동식 시스템(10)은 일관적인, 균일한 신뢰적인 방식으로 코팅을 도포할 수 있다. 예를 들어, 이동식 시스템(10)은 코팅 절연체를 위한 적합한 조건을 제공하는 것을 도울 수 있는 선적 컨테이너(12) 내에 봉입된 하나 또는 그 이상의 제어된 환경을 제공한다. 더 구체적으로, 선적 컨테이너(12)의 하나 또는 그 이상의 영역 내의 온도 및 습도는 절연체의 전처리, 코팅 또는 경화를 향상시키기 위해 제어될 수 있다. 이는 코팅될 절연체가 상이한 기후를 갖는 다양한 위치에 위치될 수도 있기 때문에 특히 유리할 수 있는데, 이들 위치들 중 일부는 그렇지 않으면 새로운 또는 개장된 절연체를 코팅하기 위해 부적합하거나 부적절할 수도 있다.
다른 이점은 로봇식 제어형 도포기의 사용이 일관적인 반복 가능한 프로세스를 제공하는 것을 도울 수 있는데, 이는 균일한 두께의 코팅을 제공하는 것을 도울 수도 있다.
예시된 실시예는 다수의 특정 스테이션을 포함하지만, 몇몇 실시예에서 스테이션들 중 하나 또는 그 이상은 생략될 수도 있고, 다른 스테이션이 추가될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 예열 스테이션 및 평형화 스테이션은 생략될 수도 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 세척 스테이션은 코팅되기 전에 절연체를 세척하기 위해 추가될 수도 있다.
이제, 도 6을 참조하면, 단계 130, 140, 150, 160, 170 및 180을 포함하는 전기 절연체를 코팅하는 방법(120)이 도시되어 있다.
단계 130은 이동식 코팅 시스템(10)과 같은 이동식 코팅 시스템을 제공하는 것을 포함한다. 이동식 코팅 시스템은 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 갖는 선적 컨테이너와, 선적 컨테이너 내에 위치된 복수의 스테이션을 포함할 수도 있다. 선적 컨테이너는 선적 컨테이너(12)와 동일하거나 유사할 수도 있다. 복수의 스테이션은 절연체에 탄성 중합 코팅을 도포하기 위한 코팅 스테이션과, 탄성 중합 코팅을 경화하기 위한 코팅 스테이션 다음에 위치된 경화 스테이션을 포함할 수도 있다.
단계 140은 예를 들어 선적 컨테이너의 제 1 단부에서 이동식 코팅 시스템 내에 절연체를 로딩하는 것을 포함한다. 더 구체적으로, 절연체는 선적 컨테이너(12)의 후방 단부(42)에서 회전형 커플러(50) 내에 로딩될 수도 있다.
단계 150은 선적 컨테이너 내의 세장형 원형 경로를 따라 복수의 스테이션을 통해 절연체를 운반하는 것을 포함한다. 예를 들어, 절연체는 무단 루프 컨베이어(16)를 사용하여 운반될 수도 있다.
단계 160은 코팅 스테이션(26)과 동일하거나 유사할 수도 있는 코팅 스테이션에서 절연체에 탄성 중합 코팅의 하나 이상의 층을 도포하는 것을 포함한다. 예로서, 코팅은 스프레이 도포기(60) 및 로봇(62)과 같은 로봇식 제어형 도포기를 사용하여 도포될 수도 있다.
단계 170은 경화 스테이션(28)과 동일하거나 유사할 수도 있는 경화 스테이션에서 코팅된 절연체 상에 탄성 중합 코팅을 경화하는 것을 포함한다.
단계 180은 예를 들어 선적 컨테이너의 제 1 단부에서, 이동식 코팅 시스템으로부터 코팅된 절연체를 언로딩하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 방법(120)은 단계 130 후에 그리고 단계 140 전에 발생할 수도 있는 이동식 스프레이 시스템을 원격 작업 현장으로 운송하는 단계 190과 같은 부가의 단계를 또한 포함할 수도 있다.
이제, 도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기(200)가 도시되어 있다. 도포기(200)는 도포기 본체(210), 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 노즐(212), 노즐(212)로부터 탄성 중합 재료의 스프레이를 선택적으로 배출하게 하기 위한 니들 밸브(214), 및 탄성 중합 재료를 분무화하고 선택된 스프레이 패턴을 제공하기 위해 기류를 제공하기 위한 에어캡(216)을 포함한다. 전술된 바와 같이, 도포기(200)는 이동식 코팅 시스템(10)과 조합하여 사용될 수도 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 도포기 본체(210)는 전방 단부(220) 및 후방 단부(222)를 갖는 일반적으로 블록형 형상을 갖는다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 내부 보어(226)는 전방 단부(220)로부터 후방 단부(222)로 도포기 본체(210)를 통해 연장한다. 내부 보어(226)는 노즐(212) 및 니들 밸브(214)를 수용하도록 구성된다.
노즐(212) 및 에어캡(216)의 모두는 도포기 본체(210)의 전방 단부(222)에 결합된다. 예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐(212)은 원통형 유체 분배 인서트(218) 상의 대응 암나사산(218a) 내로 나사 결합되는 수나사산(212a)을 갖는 후방 단부를 갖는다. 유체 분배 인서트(218)는 도포기 본체(210)의 내부 보어(226) 상의 대응 암나사산(도시 생략) 내로 나사 결합하는 다른 수나사산(218b)을 갖는 중간부를 갖는다.
에어캡(216)은 부분적으로 노즐(212)을 덮고, 보유 링(228)에 의해 적소에 고정된다. 보유 링(228)은 도포기 본체(210)의 전방 단부(220) 상의 대응 외부 수나사산(210a) 상에 나사 결합하는 내부 암나사산(228a)을 갖는다. 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 보유 링(228)은 에어캡(216)을 도포기 본체(210)에 고정하기 위해 에어캡(216) 상의 대응 외부 원주방향 플랜지(216b)에 결합하는 내부 원주방향 림(228b)을 갖는다.
노즐(212), 유체 분배 인서트(218) 및 보유 링(228) 상의 나사산 연결부는 노즐(212) 및 에어캡(216)의 용이한 조립 및 분해를 허용하는데, 이는 도포기(200)를 세척하기 위해 바람직할 수도 있다.
다른 실시예에서, 노즐(212) 및 에어캡(216)은 유체 분배 인서트(218) 또는 보유 링(228)을 사용하지 않고 도포기 본체(210)에 직접 결합될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 유체 분배 인서트(218)는 예를 들어 3D 인쇄와 같은 제조 기술을 사용하여, 도포기 본체(210)와 일체로 형성될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 도포기(200)는 탄성 중합 재료, 특히 단성분 RTV 실리콘 고무와 같은 실리콘 탄성 중합 재료를 분사하도록 구성된다. 이에 따라, 도포기 본체(210)는 예를 들어 저장 컨테이너 또는 탄성 중합 재료의 다른 소스로부터 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구(230)를 갖는다. 도 9 및 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 유체 입구(230)는 도포기 본체(210)의 후방 단부(222)에 위치되고, 바브(232)와 같은 파이프 피팅(fitting)을 거쳐 공급 라인에 연결될 수도 있다. 바브(232)는 볼트와 같은 체결구를 사용하여 도포기 본체의 후방 단부(222)에 고정된 장착 플레이트(234)에 의해 적소에 유지된다. 몇몇 실시예에서, 유체 입구(230)는 도포기 본체(210)의 상부, 저부 또는 측면들과 같은 다른 위치들을 가질 수도 있다.
노즐(212)은 탄성 중합 재료를 분사하도록 구성된다. 특히, 노즐(212)은 스프레이 축(S)을 따라 탄성 중합 재료를 분사하도록 성형된 스프레이 출구(244)를 갖는 배출 단부(242)를 갖는다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 유체 입구(230)는 유체 통로[예를 들어, 유체 유동 통로(236) 라인에 의해 지시되어 있는 바와 같이]를 거쳐 노즐(212)과 유체 연통하고, 이는 탄성 중합 재료가 노즐(212)로 유동하게 한다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 유체 통로(236)는 유체 입구(230)로부터, 도포기 본체(210)를 통해, 내부 보어(226)로, 이어서 니들 밸브(214) 및 노즐(212)의 모두를 따라 스프레이 출구(244)를 향해 연장한다. 니들 밸브(214) 및 노즐(212)을 따라 연장하는 유체 통로(236)의 부분은 환형 섹션으로서 형성된다. 예를 들어, 노즐(212)은 유체 통로(236)의 환형 섹션의 부분을 형성하도록 니들 밸브(212)와 협동하는 노즐 보어(246)를 갖는다.
니들 밸브(214)는 예시된 실시예에 도시되어 있는 바와 같이 스프레이 축(S)과 동일 선상에 있을 수도 있는 종축(L)을 따른 이동을 위해 도포기 본체(210)의 내부 보어(226) 내에 활주 가능하게 장착된다. 다른 실시예에서, 종축(L) 및 스프레이 축(S)은, 예를 들어 종축(L)으로부터 이격하여 노즐(212)을 경사지게 함으로써, 경사지고 그리고/또는 서로로부터 오프셋될 수도 있다.
니들 밸브(214)는 유체 통로(236)를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 스프레이 출구(244)로부터 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로(236)를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 종축(L)을 따라 이동하도록 구성된다.
도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 니들 밸브(214)는 후방부(250), 중간부(252), 전방부(254) 및 선단부(256)를 갖는 세장형 원통형 형상을 갖는다. 이들 다양한 부분은 니들 밸브(214)의 원활한 작동을 허용하도록, 특히 종축(L)을 따른 니들 밸브(214)의 정렬을 유지하도록 치수 설정되고 성형된다. 니들 밸브(214)의 다양한 부분은 또한 탄성 중합 재료가 유체 통로(236) 내에서 막히게 되는 것을 방지하도록 치수 설정되고 성형된다.
중간부(252)는 일반적으로 선단부(256) 및 전방부(254)에 비교하여 더 큰 직경을 갖는다. 중간부(252)는 도포기 본체(210)의 내부 보어(226) 내에 끼워지도록 치수 설정된다. 특히, 내부 보어(226)는 니들 밸브(214)의 중간부(252)를 활주 가능하게 그리고 지지 가능하게 수용하도록 치수 설정된 직경을 갖는 중간 섹션(226a)을 갖는데, 이는 종축(L)을 따른 니들 밸브(214)의 정렬을 유지하는 것을 도울 수 있다.
전방부(254)는 중간부(252) 및 선단부(256)에 비교하여 중간 직경을 갖는다. 더욱이, 중간부(252)는 도포기 본체(210)의 내부 보어(226)보다 작은 직경을 갖고, 유체 분배 인서트(218)를 통해 대응 내부 보어 내에 수용되도록 치수 설정된다. 더 구체적으로, 전방부(254)는 유체 통로(236)의 제 1 환형 섹션(236a)을 형성하기 위해 유체 분배 인서트(218)를 통해 내부 보어보다 작은 직경을 갖는데, 이는 탄성 중합 재료가 니들 밸브(214) 주위에서 노즐(212)로 유동하게 한다. 몇몇 실시예에서, 중간부(252)는 약 4.0 밀리미터의 외경을 가질 수도 있고, 유체 분배 인서트(218)를 통하는 내부 보어는 약 5.5 밀리미터의 내경을 가질 수도 있다. 이에 따라, 제 1 환형 섹션(236a)은 약 11.2 mm2의 단면적을 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 제 1 환형 섹션(236a)의 단면적은 약 5 mm2 내지 약 20 mm2일 수도 있는 다른 형상 및 크기를 가질 수도 있다.
선단부(256)는 전방부(254)보다 작은 직경을 갖는다. 선단부(256)는 노즐 보어(246) 내에 수용되도록 치수 설정된다. 더 구체적으로, 선단부(256)는 유체 통로(236)의 제 2 환형 섹션(236b)을 형성하기 위해 노즐 보어(246)보다 작은 직경을 갖는데, 이는 탄성 중합 재료가 제 1 환형 섹션(236a)으로부터 유동하여 스프레이 출구(244)를 통해 나올 수 있게 한다. 몇몇 실시예에서, 선단부(256)는 약 2.5 밀리미터의 외경을 가질 수도 있고, 노즐 보어(246)는 약 3.6 밀리미터의 내경을 가질 수도 있다. 이에 따라, 제 1 환형 섹션(236a)은 약 5.1 mm2의 단면적을 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 제 1 환형 섹션(236a)의 단면적은 약 2 mm2 내지 약 10 mm2일 수도 있는 다른 형상 및 크기를 가질 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 선단부(256) 및 노즐 보어(246)는 스프레이 출구(244)를 향해 반경방향 내향으로 테이퍼질 수도 있다. 예를 들어, 노즐 보어(246)는 약 2.0 밀리미터의 내경으로 감소될 수도 있다. 이에 따라, 스프레이 출구(244)에서 유체 통로(236)의 단면적은 약 3.1 mm2일 수도 있다. 다른 실시예에서, 스프레이 출구(244)에서 유체 통로(236)의 단면적은 약 1.8 mm2(예를 들어, 1.5 밀리미터 이상의 노즐 직경)일 수도 있는 다른 형상 및 크기를 가질 수도 있다. 이 크기 미만에서, 도포기(200)는 막힐 수도 있고, 또는 탄성 중합 재료의 유동이 너무 낮을 수도 있다.
선단부(256)는 일반적으로 니들 밸브(214)가 폐쇄 위치에 있을 때 배출 단부(242)와 실질적으로 동일 높이에 있도록 노즐(212)을 통해 연장하도록 성형된다. 더 구체적으로, 도 10을 참조하면, 선단부(256)는 니들 밸브(214)가 폐쇄 위치에 있을 때 배출 단부(242)와 실질적으로 동일 높이에 있도록 구성된 절두 원추형 단부(258)를 갖는다. 이 방식으로, 절두 원추형 단부(258)는 또한 니들 밸브(214)가 폐쇄될 때 노즐로부터 과잉의 탄성 중합 재료를 압박하는 경향이 있는데, 이는 노즐(212)의 막힘을 감소시킬 수도 있다.
더 분명하게, 절두 원추형 단부(258)는 "실질적으로 동일 높이"에 여전히 있으면서 배출 단부(242)로부터 약간 오목하게 되거나 약간 돌출될 수도 있다. 예를 들어, 절두 원추형 단부(258)는 최대 약 1-밀리미터만큼 오목하게 될 수도 있고, 또는 배출 단부(242)로부터 최대 약 3-밀리미터 돌출할 수도 있다.
도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 절두 원추형 단부(258)는 니들 밸브(214)가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐(212)의 환형 내부 리지(259)에 대해 접하도록 성형된다. 절두 원추형 단부(258)와 내부 리지(259) 사이의 맞접은 유체 통로(236)를 폐쇄하여 밀봉하는 경향이 있고, 이는 스프레이 출구(244)로부터 탄성 중합 재료의 방출을 억제한다.
몇몇 실시예에서, 유체 통로(236) 내의 밀봉은 다른 위치에 그리고 도포기(200)의 다른 부분과 함께 형성될 수도 있다. 예를 들어, 밀봉은 니들 밸브(214)의 전방부(254)와 유체 분배 인서트(218)를 통한 내부 보어 사이에 형성될 수도 있다. 스프레이 출구(244)로부터 더 상류에 밀봉을 제공하는 것은 분무화 공기의 제공과 탄성 중합 재료의 방출 사이의 물리적 트리거 지연을 제공할 수 있다. 물리적 트리거 지연은 탄성 중합 재료를 방출하기 전에 분무화 공기가 존재하는 것을 보장하는 것을 도울 수 있는데, 이는 수동 스프레이 트리거를 갖는 도포기에 특히 유리할 수 있다.
도 8 및 도 9를 재차 참조하면, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 니들 밸브(214)의 이동은 에어 트리거(260)와 같은 트리거에 의해 제어된다. 도시되어 있는 바와 같이, 에어 트리거(260)는 도포기 본체(210)의 후방 단부(222)에 형성된 피스톤 챔버(264)(예를 들어, 원통형 보어로서) 내에 활주 가능하게 수용된 피스톤(262)을 포함한다. 피스톤(262)은 피스톤 챔버(264) 내에서 전후방으로 왕복하도록 구성된다. O-링과 같은 밀봉 부재(265)는 피스톤(262)과 피스톤 챔버(264) 사이에 밀봉을 제공한다.
피스톤(262)은 피스톤 챔버(264) 내의 피스톤(262)의 왕복이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 니들 밸브(214)를 이동시키도록 니들 밸브(214)의 후방부(250)에 결합된다. 피스톤(262)은 니들 밸브(214)의 후방부(250)의 대응 나사산 형성 섹션 상에 나사 결합하는 너트(266)와 같은 체결구를 사용하여 니들 밸브(214)에 결합될 수도 있다.
에어 트리거(260)는 트리거 기류에 의해 작동된다. 예를 들어, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 도포기(200)는 트리거 기류 통로(269)(그 일부가 도 9에 도시되어 있음)를 거쳐 피스톤 챔버(264)로 트리거 기류를 공급하기 위한 트리거 기류 입구(268)를 포함한다. 트리거 기류 입구(270)는 도포기 본체(210)의 후방 단부(222) 상에 위치될 수도 있고, 유체 입구(230)에 유사할 수도 있다.
에어 트리거(260)는 폐쇄 위치를 향해 니들 밸브(214)를 편향하기 위한 편향 요소를 또한 포함한다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 편향 요소는 피스톤(262)의 후방측과 단부캡(272) 사이에 안착된 스프링(270)을 포함한다. 단부캡(272)은 도포기 본체(210)의 후방 단부(222) 내에 나사 결합한다. 단부캡(272)은 종축(L)을 따라 스프링(270)을 수용하고 지지하도록 치수 설정되고 성형된 원통형 캐비티를 갖는데, 이는 스프링(270)을 니들 밸브(214)와 정렬하여 유지하는 경향이 있다.
사용시에, 트리거 기류는 피스톤(262)의 전방측에서 피스톤 실린더(264)에 진입한다. 따라서, 트리거 기류는 피스톤(262)을 후방으로 압박하는데, 이는 스프레이 출구(244)로부터 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 개방 위치를 향해 후방으로 니들 밸브(214)를 끌어당긴다. 트리거 기류가 정지될 때, 스프링(270)은 폐쇄 위치를 향해 니들 밸브(214)를 재차 편향시키고, 이는 탄성 중합 재료의 분사를 정지시킨다.
도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 도포기(200)는 니들 밸브(214)를 위한 개방 위치 및 폐쇄 위치의 조정을 허용하기 위해 조정 가능한 트리거를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 에어 트리거(260)는 단부캡(272) 내의 종방향 보어(276)를 통해 수용된 니들 정지부(274)를 포함한다. 니들 정지부(274)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 니들 밸브(214)를 위한 이동 길이를 설정하기 위해 니들 밸브(214)와 종방향으로 정렬된다. 니들 정지부(274)와 보어(276)의 모두는 대응 나사산을 갖는데, 이는 이동 길이의 조정을 허용한다. 니들 정지부(274)의 위치는 단부캡(272)의 후방의 니들 정지부(274) 상에 나사 결합된 잠금 너트(lock nut)(278)와 같은 체결구에 의해 고정될 수 있다. 후방 커버(280)는 니들 정지부(274)와 잠금 너트(278)를 덮기 위해 단부캡(272)의 후방 단부 상에 나사 결합한다.
예시된 실시예는 조정 가능한 트리거를 포함하지만, 다른 실시예에서, 트리거는 다른 구성을 가질 수도 있고, 특히 트리거는 조정 가능하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 단부캡(272)은 조정 가능한 니들 정지부(274) 대신에 고정된 위치를 갖는 일체형 백스톱(backstop)을 포함할 수도 있다. 고정된 위치를 갖는 백스톱의 사용은 니들 밸브(214)를 위한 이동 길이의 변경 또는 무단 개봉(tampering)을 방지하는 것을 도울 수 있다.
이제, 도 7 및 도 10을 참조하면, 에어캡(216)이 더 상세히 설명될 것이다. 에어캡(216)은 베이스부(300)와, 베이스부(300)로부터 전방으로 돌출하는 2개의 대각선으로 대향된 호른(302)을 포함한다. 베이스부(300)는 예를 들어 전술된 바와 같이 보유 링(228)을 사용하여 도포기 본체(210)의 전방 단부(220)에 결합된다. 베이스부(300)는 노즐(212)의 배출 단부(242)와 실질적으로 동일 높이인 전방면(301)을 갖는다.
전술된 바와 같이, 에어캡(216)은 분무화 기류(AT) 및 팬 제어 기류(FC)를 제공하도록 구성된다. 분무화 기류(AT)는 노즐(212)로부터 나오는 분사되는 탄성 중합 재료를 분무화하고, 반면에 팬 제어 기류(FC)는 분사되는 탄성 중합 재료를 위한 선택된 스프레이 패턴을 제공한다.
도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 에어캡(216)은 분무화 기류(AT) 및 팬 제어 기류(FC)를 제공하기 위한 복수의 기류 출구를 갖는다. 특히, 에어캡(216)은 분무화 기류(AT)를 제공하기 위한 베이스부(300) 상의 분무화 기류 출구(310)와, 팬 제어 기류(FC)를 제공하기 위한 호른(302) 상의 팬 제어 기류 출구(320, 322)의 2개의 세트를 갖는다.
분무화 기류 출구(310)는 노즐(212)의 스프레이 출구(244)에 인접한 베이스부(300) 상에 위치된다. 더 구체적으로, 분무화 기류 출구(310)는 에어캡(216)의 베이스부(300)와 노즐(212) 사이에 환형 간극을 형성하는 베이스부(300) 내의 구멍에 의해 형성된다. 몇몇 실시예에서, 환형 간극은 약 1-밀리미터 내지 약 3-밀리미터의 환형 두께를 가질 수도 있다. 이 크기의 환형 간극을 제공하는 것은 탄성 중합 재료가 환형 출구(310)를 막히게 하는 가능성을 감소시킬 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 분무화 기류 출구(310)는 다른 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 에어캡(216)은 분무화 기류 출구(310)를 형성하기 위해 스프레이 출구(244) 주위에 원주방향으로 분포된 구멍의 세트를 가질 수도 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 에어캡(216)은 스프레이 출구(244) 주위의 구멍의 세트와 환형 간극의 모두를 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 에어캡(216)은 호른(302) 상에 위치된 팬 제어 기류 출구(320, 322)의 2개의 세트를 포함한다. 특히, 기류 출구(320)의 제 1 세트는 베이스부(300)에 더 근접한 호른 상에 위치되고, 기류 출구의 제 2 세트는 팬 제어 기류 출구(320)의 제 1 세트에 대해 전방으로 호른(302) 상에 위치된다.
팬 제어 기류 출구(320)의 제 1 세트는 제 1 방향(F1)을 따라 팬 제어 기류(FC)의 제 1 부분을 지향한다. 유사하게, 팬 제어 기류 출구(322)의 제 2 세트는 제 2 방향(F2)을 따라 팬 제어 기류(FC)의 제 2 부분을 지향한다. 예시된 실시예에서, 제 1 방향(F1)은 스프레이 축(S)으로부터 약 53도이고, 제 2 방향(F2)은 스프레이 축(S)으로부터 약 72도이다.
몇몇 실시예에서, 출구(320, 322)는 다른 방향을 따라 지향될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 방향(F1)은 스프레이 축(S)으로부터 약 40도 내지 약 65도에 있을 수도 있고, 제 2 방향(F2)은 스프레이 축(S)으로부터 약 60도 내지 85도에 있을 수도 있다.
팬 제어 출구(320, 322)로부터의 기류들은 스프레이 축(S)을 따라 만나도록 지향된다. 특히, 팬 제어 기류 출구(320)의 제 1 세트로부터의 기류는 스프레이 축(S)을 따라 제 1 초점에서 만나고, 팬 제어 기류 출구(322)의 제 2 세트로부터의 기류는 스프레이 축(S)을 따라 제 2 초점에서 만난다. 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 초점 모두는 에어캡(216)의 전방으로 위치된다. 더 구체적으로, 제 1 초점 및 제 2 초점은 이들이 스프레이 축(S)을 따라 동일한 일반적인 위치에 위치되는 점에서 서로 접경한다. 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 초점은 서로로부터 개별적이고 별개일 수도 있다.
에어캡(216)의 전방에, 특히 호른(302)의 전방 선단의 전방에 제 1 및 제 2 초점을 제공하는 것은 탄성 중합 재료가 에어캡(216) 상에 분사되는 가능성을 감소시킬 수 있고, 이는 그렇지 않으면 에어캡(216)을 막히게 할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 초점은 호른(302)의 전방에 약 2-밀리미터 이상에 있을 수도 있다. 이 구성은 예를 들어 이송 효율을 향상시키기 위해 선택된 스프레이 패턴을 여전히 제공하면서 막힘을 최소화하는 것을 돕는 것으로 판명되어 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 초점은 또한 분무화 기류(AT)를 위한 초점의 전방에 위치된다. 이 방식으로 팬 제어 출구(320, 322)를 구성하는 것은 또한 에어캡(216)의 막힘을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 높은 이송 효율을 제공하는 것을 도울 수 있다. 이송 효율의 증가는 본 발명자들에 의해 이해된 바와 같이 이하의 이론에 기초할 수도 있다.
본 발명자들은 단성분 실온 가황 가능(RTV) 실리콘 고무와 같은 몇몇 탄성 중합 재료가 함께 얽힌 긴 사슬 폴리머를 포함한다는 것을 이해하였다. 본 발명자들은 긴 사슬 폴리머가 선택된 스프레이 패턴으로 성형되기에 앞서 액적을 형성하기 위해 얽힘 해제될 필요가 있을 수도 있다는 것을 또한 이해하였다. 팬 제어 기류(FC)를 위한 초점(들)의 후방에 분무화 기류를 포커싱하는 것은, 이하에 더 설명되는 바와 같이, 특히 저압에서 탄성 중합 재료를 분사할 때, 선택된 스프레이 패턴으로 성형되기 전에 긴 사슬 폴리머를 얽힘 해제하는 것을 돕는 것으로 고려된다.
팬 제어 기류 출구의 일 구성이 설명되었지만, 다른 실시예에서 팬 제어 기류 출구는 다른 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 에어캡(216)은 노즐(212) 주위에 원주방향으로 분포된 4개의 호른을 포함할 수도 있고, 각각의 호른은 하나의 기류 출구를 가질 수도 있다. 더욱이, 대향 호른 상의 기류 출구는 제 1 방향(F1) 및 제 2 방향(F2)과 같은 상이한 방향을 따라 정렬될 수도 있다.
분무화 기류(AT) 및 팬 제어 기류(FC)를 제공하기 위해, 도포기(200)는 하나 또는 그 이상의 기류 입구를 갖는다. 예를 들어, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 도포기(200)는 분무화 기류 통로(332)(도 10에 도시되어 있음)를 거쳐 분무화 기류(AT)를 제공하기 위한 도포기 본체(210)의 후방 단부(222)에 위치된 분무화 기류 입구(330)를 포함한다. 분무화 기류 통로(332)는 도포기 본체(210)를 통해, 유체 분배 인서트(218) 내의 다수의 분배 포트를 통해 에어캡(216)으로 연장한다.
유사하게, 도포기(200)는 팬 제어 기류 통로(336)(도 10에 도시되어 있음)를 거쳐 팬 제어 기류(FC)를 제공하기 위한 도포기 본체(210)의 후방 단부(222)에 위치된 팬 제어 입구(334)를 또한 갖는다. 팬 제어 기류 통로(336)는 도포기 본체(210)를 통해 에어캡(216)으로 연장한다.
분무화 기류 입구(330)와 팬 제어 기류 입구(334)의 모두는 유체 입구(230)에 유사할 수도 있다. 예를 들어, 양쪽의 기류 입구(330, 334)는 장착 플레이트(234)를 통해 연장하는 바브(232)를 거쳐 공급 라인에 연결될 수 있다.
분무화 기류(AT) 및 팬 제어 기류(FC)를 위한 개별 입구를 제공하는 것은 각각의 기류를 위한 공기 압력의 독립적인 제어를 허용한다. 예를 들어, 분무화 기류(AT)는 약 10 psi 내지 약 90 psi의 공기 압력에서 제공될 수도 있고, 팬 제어 기류(FC)는 약 5 psi 내지 약 85 psi의 공기 압력에서 제공될 수도 있다.
다른 실시예에서, 도포기(200)는 동일한 공기 압력에서 분무화 기류(AT)와 팬 제어 기류(FC)의 모두를 제공하기 위한 단일의 기류 입구를 가질 수도 있다. 더욱이, 다른 실시예에서, 기류 입구(들)는 에어캡(216) 상에 직접 위치되는 것과 같은, 다른 위치를 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 에어캡(216)은 도포기 본체(210) 상에 에어캡(216)을 위치설정하기 위한 포카-요크핀(poka-yoke pin)(338)과 같은 위치설정 장치를 포함할 수도 있다. 더 구체적으로, 도포기 본체(210)는 특정 배향으로 에어캡(216)을 위치설정하기 위해 포카-요크핀(338)을 수용하기 위한 구멍(도시 생략)을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 도포기 본체(210)는, 에어캡(216)이 예를 들어 제 1 위치 및 제 1 위치에 직교하는 제 2 위치에서 다수의 배향으로 위치될 수 있도록 포카-요크핀(338)을 수용하기 위한 다수의 구멍을 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 유체 분배 인서트(218)는 분무화 기류(AT)를 에어캡(216)에 분배하고, 또한 탄성 중합 재료를 스프레이 출구(244)에 분배하기 위한 유체 통로의 부분을 형성한다. 기류 및 탄성 중합 재료를 분배하는 것에 추가하여, 유체 분배 인서트(218)는 또한 트리거 기류 통로(272) 및 분무화 기류 통로(332)로부터 유체 통로(236)를 격리한다. 특히, 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 유체 분배 인서트(218)는 3개의 밀봉 부재, 즉 2개의 O-링(340, 342) 및 로드 밀봉부(344)를 포함한다. 전방 O-링(340)은 유체 통로(236)와 분무화 기류 통로(332) 사이에 밀봉을 제공하고, 반면에 후방 O-링(342) 및 로드 밀봉부(344)는 유체 통로(236)와 트리거 기류 통로(272) 사이에 밀봉을 제공한다.
로드 밀봉부(344)와 관련하여, 도포기 본체(210)는 로드 밀봉부(344)에 결합하도록 성형된 내부 보어(226)의 중간 섹션(226a)의 전방에 전방 내부 플랜지(353)를 갖는다. 유체 분배 인서트(218)를 내부 보어(226)에 나사 결합하는 것은 도포기 본체(210)와 니들 밸브(214) 사이에 밀봉을 제공하기 위해 전방 내부 플랜지(353)에 대해 로드 밀봉부(344)를 압축한다.
도포기(200)는 유체 통로(236)와 트리거 기류 통로(272) 사이에 부가의 밀봉을 제공하기 위한 내부 보어(226)의 중간 섹션(226a)의 후방의 스로트 밀봉 부재(350)를 또한 포함한다. 스로트 밀봉 부재(350)는 그를 통해 니들 밸브(214)를 활주 가능하게 수용하는 보어를 갖는 원통형 부재이다. 더욱이, 스로트 밀봉 부재(350)는 니들 밸브(214)와 도포기 본체(210) 사이에 O-링(352)과 같은 밀봉 부재를 압축하기 위해 내부 보어(226)의 이면 내로 나사 결합하는 외부 나사산을 갖는다. 더 구체적으로, 도포기 본체(210)는 O-링(352)을 수용하기 위한 내부 보어(226)의 중간 섹션(226a)의 후방의 후방 내부 플랜지(354)를 갖는다. 플랜지(354)에 대해 O-링(352)을 압축하는 것은 니들 밸브(214)와 도포기 본체(210) 사이에 밀봉을 제공한다.
몇몇 실시예에서, O-링(340, 342, 344, 352)은 Viton
Figure pct00001
, Teflon
Figure pct00002
등과 같은 내화학성 재료로부터 제조될 수도 있다. Viton
Figure pct00003
과 같은 재료는 밀봉부의 팽윤을 최소화하는 경향이 있는데, 이는 마모를 감소시키고 수명을 증가시킬 수 있다.
밀봉부를 제공하는 것에 추가하여, 유체 분배 인서트(218) 및 스로트 밀봉 부재(350)는 내부 보어(226) 내에 니들 밸브(214)를 지지하고 정렬하는 지지 부재로서 작용한다. 니들 밸브(214)의 정렬을 유지하는 것은, 특히 탄성 중합 재료를 분사할 때 도포기(200)의 원활한 작동을 제공하는 것을 도울 수 있다.
전술된 바와 같이, 도포기(200)는 장착 플레이트(234)를 또한 포함한다. 장착 플레이트(234)는 전술된 로봇(62) 중 하나와 같은 로봇에 도포기 본체(210)를 제거 가능하게 체결하는데 사용될 수 있다.
장착 플레이트(234)는 또한 도포기(200)로의 하나 또는 그 이상의 공급 라인의 연결을 허용한다. 특히, 도 9를 참조하면, 장착 플레이트(234)는 유체 입구(230), 트리거 기류 입구(270), 분무화 기류 입구(330) 및 팬 제어 기류 입구(334) 주위에서 도포기 본체(210)의 후방 단부(222)에 접하도록 구성된 내부 장착면(360)을 갖는다. 장착 플레이트(234)는 4개의 포트(362)(도 8에 도시되어 있음)를 또한 갖는다. 각각의 포트(362)는 탄성 중합 재료, 트리거 기류, 분무화 기류(AT) 및 팬 제어 기류(FC)를 위한 대응 공급 라인을 수용한다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 포트(362)는 내부 장착면(360)에 인접한 양각부(364)를 또한 갖는다. 양각부(364)는 대응 공급 라인들 중 하나의 바브(232)를 수용하기 위한 단차형 에지를 형성한다. 이에 따라, 바브는 장착 플레이트(234)와 도포기 본체(210) 사이에 유지된다. 이는 공급 라인과의 더 확실한 연결을 제공한다.
장착 플레이트(234)의 사용은 사용자가 도포기 본체(210)로부터 장착 플레이트(234)를 나사 풀림함으로써 공급 라인을 신속하게 제거하는 것을 또한 가능하게 한다. 이는 도포기(200)가 막히는 경우에 도움이 될 수 있는데, 이 경우에 제 1 도포기를 세척 또는 수리하면서 탄성 중합 재료를 계속 분사하기 위해 대기 교체 도포기를 설치하는 것이 바람직할 수도 있다.
장착 플레이트(234)는 또한 공급 라인을 보강하는 것을 돕는다. 특히, 플라스틱 튜브와 같은 공급 라인이 바브(232)에 부착될 때, 바브 상으로 진행하는 공급 라인의 부분은 장착 플레이트(234)에 의해 또한 둘러싸인다. 따라서, 장착 플레이트는 공급 라인의 이 부분을 보강하는 경향이 있는데, 이는 공급 라인의 파열 강도를 증가시킨다. 이는 종래의 공급 라인이 바브 주위에서 파열하는 것으로 알려져 있기 때문에 특히 도움이 될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도포기 본체(210), 노즐(212), 유체 통로(236), 니들 밸브(214) 및 에어캡(216) 중 하나 또는 그 이상은 특히 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같은 도포기 본체(210), 노즐(212), 유체 통로(236), 니들 밸브(214) 및 에어캡(216)의 특정 구성은 도포기(200)가 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하는 것을 가능하게 하는 것으로 판명되어 있다. 특히, 전술된 바와 같이 도포기(200)는 약 250 psi 미만, 또한 더 구체적으로 약 60 psi 미만의 저압, 또는 더 구체적으로 또한 약 30 psi 미만의 저압에서 유체 입구(230)에 공급될 때 탄성 중합 재료를 효과적으로 분사하는 것으로 판명되어 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 유체 입구(230)는 이들 저압에서 탄성 중합 재료의 공급을 수용하도록 적응될 수도 있다.
전술된 도포기(200)는 탄성 중합 재료를 분사할 때 특히 양호하게 작동하는 것이 판명되어 있다. 특히, 도포기(200)는, 특히 전술된 저압에서 실리콘 탄성 중합 재료를 공급할 때 및 전술된 이동식 코팅 시스템(10)을 사용할 때, 최대 약 95%의 이송 효율을 갖고 실리콘 탄성 중합 재료를 분사하는 것으로 판명되었다.
본 발명자들은 증가된 이송 효율이 낮은 압력에서 스프레이 출구로부터 탄성 중합 재료를 토출할 때 긴 사슬 폴리머가 얽힘 해제(untangle)하는 것을 가능하게 하는 결과일 수도 있다는 것을 고려하였다. 대조적으로, 종래의 스프레이 기술은 예를 들어 탄성 중합 재료의 점성 성질에 기초하여, 더 높은 압력에서 탄성 중합 재료를 분사하려고 시도하였다.
본 발명자들은 더 낮은 압력에서의 분사가 탄성 중합 재료의 입자 속도를 감소시킬 수도 있고, 이러한 것은 더 높은 이송 효율 및 더 적은 폐제품을 성취하기 위해 스프레이 패턴을 성형하는 더 양호한 능력 및 더 양호한 접착성을 야기할 수도 있다는 것을 고려하였다. 더 낮은 압력은 또한 처짐 저항을 제공하기 위해 탄성 중합 재료의 전단을 감소시킬 수 있다. 대조적으로, 높은 압력은 탄성 중합 재료를 전단할 수도 있고, 코팅이 일단 절연체에 도포되면 처지거나 낙하하게 할 수도 있다.
설명된 것은 실시예의 원리의 용례의 단지 예시일 뿐이다. 다른 배열 및 방법이 본 명세서에 설명된 실시예의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 구현될 수 있다.

Claims (27)

  1. 탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기로서.
    상기 도포기는
    (a) 전방 단부, 후방 단부, 내부 보어 및 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 도포기 본체와,
    (b) 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 노즐로서, 상기 노즐은 유체 통로를 거쳐 유체 입구와 유체 연통하는 스프레이 출구를 갖는 배출 단부를 가지며, 상기 스프레이 출구는 스프레이 축을 따라 탄성 중합 재료를 분사하도록 성형되는 노즐과,
    (c) 상기 유체 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 종축을 따른 이동을 위해 내부 보어 내에 활주 가능하게 장착된 니들 밸브와,
    (d) 상기 노즐에 인접한 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 에어캡으로서, 상기 에어캡은 하나 이상의 기류 입구로부터 공기의 공급을 수용하도록 구성되고,
    (ⅰ) 분사되는 탄성 중합 재료를 분무화하기 위한 분무화 기류, 및
    (ⅱ) 분사되는 탄성 중합 재료를 위한 선택된 스프레이 패턴을 제공하기 위한 팬 제어 기류를 제공하기 위한 복수의 기류 출구를 갖는 에어캡을 포함하며,
    (e) 상기 니들 밸브는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이에 있도록 노즐을 통해 연장하도록 성형된 선단부를 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들 밸브의 선단부는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이가 되도록 구성된 절두 원추형 단부를 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 보어 내의 니들 밸브의 정렬을 유지하기 위한 하나 이상의 지지 부재를 더 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어 내의 니들 밸브의 정렬을 유지하기 위한 복수의 지지 부재들을 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 니들 밸브는 선단부에 비교하여 증가된 직경의 중간부를 갖고, 상기 내부 보어는 니들 밸브의 중간부를 활주 가능하게 그리고 지지 가능하게 수용하도록 치수 설정된 직경을 갖는 중간 섹션을 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어의 중간 섹션의 후방에 위치된 스로트 밀봉 부재(throat seal member)를 포함하고, 상기 스로트 밀봉 부재는 그를 통해 니들 밸브를 활주 가능하게 수용하고 지지하도록 구성되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 지지 부재는 내부 보어의 중간 섹션의 전방에 위치된 인서트를 포함하고, 상기 인서트는 그를 통해 니들 밸브를 활주 가능하게 수용하고 지지하도록 구성되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 통로는 로드 밀봉부의 전방으로 니들 밸브 주위의 내부 보어를 통해 연장하는 환형 섹션을 갖고, 상기 니들 밸브는 환형 섹션과 정렬된 전방부를 가지며, 니들 밸브의 전방부는 니들 밸브의 선단부 및 중간부에 비교하여 중간 직경을 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 노즐은 니들 밸브의 선단부를 수용하기 위한 노즐 보어를 갖고, 상기 노즐 보어는 유체 통로의 환형 섹션의 부분을 형성하고 내부 보어의 중간 섹션에 비교하여 축소된 직경을 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어캡 상의 복수의 기류 출구들은 분무화 기류를 제공하기 위해 노즐의 스프레이 출구에 인접하여 위치된 분무화 기류 출구를 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에어캡은 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이인 전방면을 갖는 베이스부를 갖고, 상기 분무화 기류 출구는 베이스부 상에 위치되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분무화 기류 출구는 노즐과 베이스부 사이의 환형 간극에 의해 형성되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 환형 간극은 약 1-밀리미터 내지 약 3-밀리미터의 환형 두께를 갖는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어캡 상의 복수의 기류 출구들은
    (a) 스프레이 축을 따라 제 1 초점에서 만나도록 제 1 방향을 따라 팬 제어 기류의 제 1 부분을 지향시키기 위한 팬 제어 기류 출구들의 제 1 세트와,
    (b) 스프레이 축을 따라 제 2 초점에서 만나도록 제 2 방향을 따라 팬 제어 기류의 제 2 부분을 지향시키기 위한 팬 제어 기류 출구들의 제 2 세트를 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 초점 및 제 2 초점 모두는 에어캡의 전방에 위치되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 에어캡은 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 베이스부와 상기 베이스부로부터 전방으로 돌출하는 호른(horn)들의 세트를 포함하고, 상기 팬 제어 기류 출구들의 제 1 및 제 2 세트들은 호른들의 세트 상에 위치되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 팬 제어 기류 출구들의 제 2 세트는 팬 제어 기류 출구들의 제 1 세트에 대해 전방으로 호른들의 세트 상에 위치되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 초점 및 제 2 초점은 접경하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기류 입구는 분무화 기류를 제공하기 위한 분무화 기류 입구 및 팬 제어 기류를 제공하기 위한 팬 제어 기류 입구를 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    도포기 본체를 로봇에 제거 가능하게 체결하기 위한 장착 플레이트를 더 포함하고, 상기 장착 플레이트는
    (a) 도포기 본체에 접하도록 구성된 내부 장착면과,
    (b) 복수의 공급 라인들을 수용하기 위한 복수의 포트들을 가지며, 상기 공급 라인들은 분사될 탄성 중합 재료를 공급하기 위한 유체 공급 라인과, 분무화 기류 및 팬 제어 기류를 위해 공기를 공급하기 위한 하나 이상의 공기 공급 라인을 포함하며, 각각의 포트는 대응 공급 도관의 바브(barb)를 수용하기 위한 내부 장착면에 인접한 양각부(embossment)를 포함하는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 도포기 본체, 노즐, 유체 통로, 니들 밸브 및 에어캡 중 하나 이상은 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하도록 구성되는,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 저압은 약 250 psi 미만인,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 저압은 약 60 psi 미만인,
    탄성 중합 재료를 분사하기 위한 도포기.
  24. 실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법으로서,
    상기 방법은 도포기를 사용하여 탄성 중합 재료를 분사하는 단계를 포함하며, 상기 도포기는
    (a) 전방 단부, 후방 단부, 내부 보어 및 탄성 중합 재료의 공급을 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 도포기 본체와,
    (b) 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 노즐로서, 상기 노즐은 유체 통로를 거쳐 유체 입구와 유체 연통하는 스프레이 출구를 갖는 배출 단부를 가지며, 상기 스프레이 출구는 스프레이 축을 따라 탄성 중합 재료를 분사하도록 성형되는 노즐과,
    (c) 상기 유체 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 탄성 중합 재료를 분사하기 위해 유체 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 종축을 따른 이동을 위해 내부 보어 내에 활주 가능하게 장착된 니들 밸브와,
    (d) 상기 노즐에 인접한 도포기 본체의 전방 단부에 결합된 에어캡으로서, 상기 에어캡은 공기의 공급을 수용하기 위한 하나 이상의 기류 입구 그리고,
    (ⅰ) 분사되는 탄성 중합 재료를 분무화하기 위한 분무화 기류, 및
    (ⅱ) 분사되는 탄성 중합 재료를 위한 선택된 스프레이 패턴을 제공하기 위한 팬 제어 기류를 제공하기 위한 복수의 기류 출구를 갖는 에어캡을 포함하는,
    실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 니들 밸브는 니들 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 노즐의 배출 단부와 실질적으로 동일 높이에 있도록 노즐을 통해 연장하도록 성형된 선단부를 갖는,
    실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    약 250 psi 미만의 저압에서 탄성 중합 재료를 공급하는 단계를 더 포함하는,
    실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법.
  27. 실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법으로서,
    상기 방법은
    (a) 약 250 psi 미만의 저압에서 스프레이 도포기에 탄성 중합 재료를 공급하는 단계와,
    (b) 상기 도포기를 사용하여 저압에서 탄성 중합 재료를 분사하는 단계를 포함하는,
    실리콘 탄성 중합 코팅의 도포 방법.
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