KR20180026437A - 코팅제 밸브 - Google Patents

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만프레드 미첼펠더
미첼 바우만
사샤 헤르만
베른할트 세이쯔
토마스 벅
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듀르 시스템스 아게
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Abstract

본 발명은 2종의 코팅제 성분(H, SL), 특히 마스터 배치(SL) 및 경화제(H)의 2 성분 코팅제로 이루어진 코팅제 혼합물의 유체 흐름을 제어하기 위한 코팅제 밸브(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코팅제 밸브(1)는 밸브 시트, 변위 가능한 밸브 헤드(12), 밸브 헤드(12)를 변위시키기 위한 밸브 구동부(15) 및 변위 가능한 밸브 구동부(15)를 밸브 헤드(12)에 연결하고 밸브 헤드(12)를 밸브 구동부(15)에 대응하여 이동시키는 변위가능한 밸브 니들(14, 20)을 포함한다. 본 발명은 코팅제 밸브(1)로부터 과도한 압력 손상을 피하기 위해 압력의 자동 감소부를 제공한다.

Description

코팅제 밸브
본 발명은 2 코팅제 성분, 특히 마스터 배치(master batch) 및 경화제(hardener)로 이루어진 2 성분 페인트로 구성된 코팅제 혼합물의 유체 흐름을 조절하기 위한 코팅제 밸브에 관한 것이다.
2- 성분 페인트의 도포에 적합한 회전 분무기는 DE 10 2010 019 771 A1에 공지되어 있다. 이 경우 2 페인트 성분(마스터 배치 및 경화제)은 별도의 라인을 통해 회전 분무기에 공급되고 격자 혼합기로 분무기에서 혼합된다. 페인트의 분배는 격자 혼합기로부터 하류측의 회전 분무기에 배열되고 주로 공압식으로 구동되는 메인 니들 밸브에 의해 공지된 회전 분무기에서 제어된다. 이 경우 격자 혼합기와 메인 니들 밸브는 회전 분무기에서 구동 터빈의 중공 터빈 샤프트를 통과하는 중공 페인트 튜브에 위치한다. 이 경우, 메인 니들 밸브 및 격자 혼합기용 니들은 페인트 튜브에서 공간적으로 분리된 도관을 필요로 하므로 공간 문제가 발생하게 된다. 그러나 회전식 분무기의 구동 터빈의 중공 터빈 샤프트는 큰 내부 단면을 가져야 하므로 페인트 튜브의 내부 단면을 확대하는 것은 문제가 된다. 이것은 차례로 이동 질량의 크기를 증가시키므로, 터빈 샤프트 및 구동 터빈 자체의 장착은 둘 다 더 커져야 할 것이다. 그 결과 자본 투자 비용이 증가하고 공기 소비량도 증가하게 된다. 또한, 회전 분무기는 더 크고 더 무거울 것이다.
이 공지의 회전식 분무기에 대해 불리한 점은 메인 니들 밸브가 닫히거나 과도한 압력으로 인해 회전식 분무기의 상류측 손상이 발생할 수 있다는 것이다.
유사한 회전 분무기가 DE 102 12 601 A1에 공지되어 있다. 이 경우 메인 니들 밸브는 압축 공기가 작용하는 멤브레인에 의해 구동된다. 그러나 이 경우에도 메인 니들 밸브가 닫히거나 멈추는 경우 과도한 압력으로 인해 회전식 분무기의 상류측 손상이 발생할 수 있다.
또한, 종래 기술과 관련하여, US 4 667 878, DE 101 15 472 A1, US 2005/0035220 A1 및 DE 198 46 073 A1을 참조하기로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는 것이다.
이 목적은 주요 청구항과 함께 코팅제 밸브에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 코팅제 밸브는 입력측 코팅제 압력이 너무 커지면 자동적으로 압력이 감소된다. 이는 예기 압력으로 인해 본 발명에 따른 코팅제 밸브의 상류측에서 손상 또는 오작동이 발생하는 것을 방지한다. 이러한 압력 감소는 멤브레인으로부터 하류측에 있는 밸브 공간의 코팅제 압력이 멤브레인 및 밸브 니들에 작용하여 밸브 니들이 개방위치 방향으로 가압됨으로써 달성된다. 일정한 개방 압력을 초과하면 압력 과부하로 인한 손상을 방지하기 위해 입력측에 적용된 코팅제 압력이 코팅제 밸브를 개방하게 된다.
본 발명은 밸브 니들과 혼합기의 기술적 기능을 단일 부품으로 통합하는 일반적인 기술 교시를 포함한다. 따라서, 밸브 니들은 밸브 헤드에 밸브 구동부(예를 들어, 공기압 피스톤)의 구동 운동을 전달하여 코팅제 밸브가 닫히거나 개방되는 기술적 기능을 갖는다. 한편, 혼합기의 기능은 2 코팅제 성분(예 : 마스터 배치, 경화제)을 함께 혼합하는 것이다. 본 발명은 밸브 니들의 기술적 기능을 취하여 변위 가능하게 배열되도록 격자 혼합기를 제공하여 변위 가능한 혼합기가 밸브 구동부에 대응하여 밸브 헤드를 이동할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법으로, 밸브 헤드를 폐쇄 위치 또는 개방 위치로 이동시키기 위해 혼합기(예를 들어, 격자 혼합기, 나선형 혼합기)가 밸브 니들과 같이 페인트 튜브 내에서 이동된다.
먼저, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 앞서 개시된 공지된 메인 니들 밸브와 함께, 밸브 시트와 변위 가능한 밸브 헤드를 가지며, 밸브 헤드는 폐쇄 위치에서 밸브 시트를 밀봉한다. 따라서 유체의 흐름을 차단하는 반면, 열린 위치에 있는 밸브 헤드는 밸브 시트를 해제하여 유체의 흐름을 해제한다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 밸브 헤드를 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 변위시키기 위한 밸브 구동부를 갖는다. 예를 들어, 밸브 구동부는 공압식으로 작동할 수 있으며, 피스톤은 원하는 밸브 위치에 대응하여 가압된다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 밸브 구동부를 밸브 헤드에 연결시키고 밸브 구동부에 대응하여 밸브 헤드를 이동시키는 변위 가능한 밸브 니들을 포함한다. 따라서, 밸브 니들은 밸브 헤드의 대응 운동에 대해 밸브 구동부의 구동 운동을 전달한다.
본 발명은 코팅제 성분을 함께 혼합하는 혼합기를 갖는 밸브 니들을 제공한다. 본 발명의 범위에서 밸브 니들은 밸브 구동부의 구동력을 먼저 밸브 헤드에 전달하고 이어서 코팅제 성분들을 함께 혼합하는 2 작용형 구성요소이다.
이 경우 변위 가능한 밸브 니들은 밸브 구동부의 움직임을 밸브 헤드로 전달하기 위해 혼합기에 추가로 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명과 관련하여 일체형이고 혼합기에 의해 단독으로 형성되는 밸브 니들은 필요하지는 않다.
혼합기는 바람직하게는 격자 혼합기 또는 나선형 혼합기와 같은 정적 혼합기이다. 격자 혼합기는 예를 들어 앞서 이미 처음에 인용된 특허출원 DE 10 2010 019 771 A1에 공지되어 있으며, 따라서 이 특허출원의 내용은 본 명세서 전체에 포함된다. 나선형 혼합기는 선행 기술로부터 그 자체로 공지되어 있고 또한 케니스(Kenics) 혼합기라고도 불리우므로, 그러한 나선형 혼합기에 대한 별도의 설명도 생략할 것이다.
본 발명에 따른 코팅제 밸브의 경우, 바람직하게는 독일특허출원 DE 10 2010 019 771 A1에 이미 기재된 바와 같이 회전 분무기의 중공 터빈 샤프트에 장착하기 위해 작용하는 중공 페인트 튜브가 제공되며, 이는 본 발명의 설명에서 우선 인용되므로, 이 특허출원의 내용은 본 명세서 전체에 포함된다. 그 다음 페인트 튜브는 회전 분무기의 구동 터빈의 터빈 축에 장착된 상태로 배열된다.
본 발명의 일 변형예에서, 동시에 혼합기를 형성하는 단일 밸브 니들 만이 페인트 튜브 내에서 연장된다. 다른 한편으로, 본 발명의 다른 변형예에서, 복수의 밸브 니들이 페인트 튜브 내에 배열되고, 각각의 니들은 혼합기를 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 코팅제 밸브는 그 말단부에서 변위 가능한 혼합기에 연결되어 그것을 변위시키는 변위 가능한 스러스트 피스(thrust piece)를 갖는다. 따라서, 변위 가능한 스러스트 피스는 변위 가능한 혼합기에 작용하여 사실상 밸브 니들의 팽창력을 형성한다. 또한, 실시예의 바람직한 예의 코팅제 밸브는 스러스트 피스가 변위 가능하게 배열되는 밸브 공간을 가지며, 밸브 공간은 적어도 부분적으로 원통형으로 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 바람직하게는 스러스트 피스에 밀봉 방식으로 중심에 고정되는 가요성 멤브레인을 가지며, 멤브레인은 밸브 공간의 내측 벽에 밀봉 방식으로 그 주변 주연부와 고정된다. 따라서, 가요성 멤브레인은 변위 가능한 스러스트 피스와 밸브 공간의 내벽 사이의 환형 공간을 밀봉한다. 이 결과는 멤브레인의 두개의 면 사이의 압력차로 인한 멤브레인의 변위가 스러스트 피스의 축 방향 변위에 영향을 미치고 그에 따라 혼합기의 대응 변위에도 영향을 미친다는 것이다. 게다가, 이러한 배열은 또한 가요성 멤브레인의 대응하는 축 방향 변위를 유도하는 밸브 구동에 의한 스러스트 피스의 변위를 야기한다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 2개의 코팅제 성분(예 : 마스터 배치 및 경화제)을 공급하기 위해 2개의 코팅제 입구를 갖는 것이 바람직하며, 2개의 코팅제 입구는 바람직하게는 밸브 구동부에서 멀리 떨어져 있는 멤브레인의 측면, 즉 혼합기를 향하는 멤브레인의 측면상의 밸브 공간으로 열려 있다. 이는 멤브레인이 코팅제로 채워진 밸브 공간으로부터 밸브 구동부를 밀봉하는 이점을 제공한다. 따라서 멤브레인은 코팅제 혼합물이 밸브 공간으로부터 밸브 구동부로 침투할 수 없게 한다. 이것은 코팅제 혼합물이 그렇지 않으면 밸브 구동에서 경화되어 부품 고장을 일으킬 수 있기 때문에 유리하다.
또한, 멤브레인에 의한 밀봉은 밸브 구동부로부터의 코팅제로 채워지는 밸브 공간의 분리 밀봉을 배제할 수 있게 한다. 그러나 본 발명은 이러한 러빙 시일(rubbing seal)이 없는 코팅제 밸브에 국한되지 않는다. 오히려, 본 발명과 관련하여, 코팅제를 방지하기 위해 밸브 구동부로부터의 코팅제로 채워진 밸브 공간을 밀봉하는 별도의 밀봉부가 멤브레인에 의한 밀봉에 부가하여 제공되어 혼합물이 밸브 구동부로 침투하는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 밸브 구동부는 밸브 니들을 변위시키기 위해 밸브 니들에 작용하는 변위 가능한 피스톤을 갖는다. 또한, 밸브 구동부는 제어 공기를 공급하기 위한 제어 공기 유입구를 갖는 것이 바람직하며, 제어 공기는 피스톤을 이동시켜 밸브 니들을 변위시킨다. 또한, 바람직하게는 피스톤 또는 밸브 니들에 스프링력으로 작용하는 밸브 스프링이 제공되며, 폐쇄 위치 및 개방 위치에서의 밸브 스프링의 스프링력은 80N 내지 100N 인 것이 바람직하다.
이 경우, 밸브 스프링이 밸브 니들을 바람직하게는 폐쇄 위치로 가압하는 반면 제어 공기는 피스톤을 통해 밸브 니들을 바람직하게는 개방 위치 방향으로 가압한다는 것을 언급해야 한다. 따라서, 밸브 스프링 및 밸브 헤드는 바람직하게는 피스톤의 대향 측면 상에 배열된다.
또한, 피스톤은 바람직하게는 개방 위치로의 배릅 니들의 이동시 큰 개방력을 발생시키기 위해 적어도 5mm, 10mm, 15mm, 19mm 또는 심지어는 25mm의 비교적 큰 피스톤 직경을 갖는다는 것을 언급해야 한다. 따라서, 코팅제 밸브는 밸브 헤드가 밸브 시트에 확실하게 안착될 때 신뢰성 있게 개방될 수 있어야 하며, 그 목적을 위해 충분히 큰 개방력이 필요하다. 이 충분히 큰 개방력은 상응하는 큰 피스톤 직경 및 상응하는 큰 유효 피스톤 표면에 의해 달성된다. 대형 피스톤 표면은 차례대로 6 bar 미만의 제어 공기 압력, 특히 5.5 bar의 제어 공기 압력으로 작동할 수 있다. 이는 제어 공기가 종래의 도장 설비에서 통상적으로 이용 가능한 종래의 6 바 압축 공기 시스템으로부터 도출될 수 있기 때문에 유리하며, 별도의 제어 공기 공급 장치가 필요 없게 된다.
또한, 피스톤은 바람직하게는 원형 단면을 가지며, 피스톤의 타원형 단면도 대안적으로 가능하다는 것을 언급해야 한다.
또한, 밸브 스프링이 소정의 폐쇄력으로 밸브 니들을 폐쇄 위치의 방향으로 가압한다는 것을 언급해야 한다. 공압식 밸브 구동부는 공압 구동시 일정한 개방력으로 개방 위치 방향으로 밸브 니들을 가압한다. 밸브 헤드가 밸브 시트에 달라붙으면 니들 밸브를 열 수 있도록 개방력은 이 경우에 폐쇄력보다 일정한 개방력 만큼 커야 한다. 상기 언급된 개방력 초과는 바람직하게는 20N, 40N, 60N, 80N, 100N, 120N 또는 심지어 130N 보다 크다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅제 밸브는 입력측의 코팅제 압력이 너무 커지면 자동으로 압력이 감소된다. 이는 과도한 압력으로 인해 본 발명에 따른 코팅제 밸브의 상류측에서 손상 또는 오작동이 발생하는 것을 방지한다. 이러한 압력 감소는 멤브레인에서 하류측의 밸브 공간에서의 코팅제 압력이 멤브레인 및 그에 따른 스러스트 피스에 작용하여 스러스트 피스 및 이에 따른 밸브 니들이 열린 위치의 방향으로 가압된다. 이 경우, 밸브 니들을 폐쇄 위치 방향으로 가압하는 밸브 스프링의 힘이 극복되어야 한다. 그러므로 멤브레인 직경은 원하는 압력 조건에 해당하는 스프링력에 맞추어지므로 코팅제 밸브가 코팅제의 원하는 개방 압력에서 열리게 된다. 바람직하게는, 멤브레인은 적어도 3mm, 6mm 또는 9mm 및/또는 많아야 40mm, 20mm 또는 11mm의 멤브레인 직경을 갖는다. 또한, 코팅제의 개방 압력은 바람직하게는 적어도 8 bar, 12 bar 또는 14 bar 및/또는 많아야 22 bar, 18 bar 또는 16 bar이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 코팅제 밸브는 15 bar 이상의 코팅제 압력에서 개방된다.
위에서 간단히 언급한 바에 따르면, 밸브 헤드는 밸브 시트를 밀봉하거나 해제한다. 이 경우, 밸브 헤드는 일정한 헤드 각도로 유동 방향으로 테이퍼지게 되므로, 밸브 시트는 소정의 시트 각에서 유동 방향으로 좁아지는 것이 바람직하다는 것을 언급해야 한다. 바람직하게는, 밸브 시트의 시트 각은 밸브 헤드의 헤드 각과 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 시트 각 및 헤드 각은 35°- 50 ° 범위일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 추가의 밀봉 요소는 폐쇄 위치에서 밸브 시트를 밀봉하기 위해 밸브 헤드에 삽입된다. 바람직하게는 이 밀봉 요소는 밸브 헤드와 다른 재료로 구성된다. 예를 들어, 밸브 헤드는 티타늄으로 구성될 수 있지만 추가 밀봉 요소는 퍼플루오르화 고무(FFPM)로 구성된다. 따라서, 밸브 헤드는 강성 재료로 구성되는 것이 바람직하지만, 추가적인 밀봉 요소는 탄성 재료로 이루어지며, 밀봉 요소는 밸브 헤드에 삽입되거나 밸브 헤드 상에 가황처리된다.
예를 들어, 밀봉 요소는 밸브 헤드의 외부 표면의 환형 홈에 삽입되는 밀봉 링일 수 있다. 밸브 헤드 및 밸브 시트의 원추형 배열의 경우, 밀봉 요소로부터 상류측의 밸브 헤드의 원추형 외면은 바람직하게는 밀봉 시트 상에 지지되는 환형의 주변지지면을 형성한다. 따라서, 코팅제 밸브의 폐쇄 위치에서, 밸브 헤드는 그 밀봉 시트에 대한 지지면과 함께 놓여서 축 방향으로의 밸브 이동을 제한한다. 결과적으로, 환형 홈에서의 추가 밀봉 요소의 압축도 제한되어 밀봉 요소의 수명 연장에 도움이 된다.
그러나, 이러한 경우에, 코팅제 혼합물이 밸브 헤드와 밸브 시트 사이의 갭 내에 밀봉 요소로부터 하류측에 모여져서 굳어지는 문제가 발생할 수 있으며, 이 영역은 플러싱제가 어렵게 밀봉 요소를 지나 흐를 수 있기 때문에 플러시 하기가 어렵다. 이 문제를 해결하기 위해, 축 방향으로 연장되는 플러싱 홈이 밸브 헤드의 지지면에 제공되어 플러싱 제를 통과시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 또한 예를 들어 메인 니들 밸브로서 작용할 수 있는 코팅제 밸브를 갖는 완전한 회전 분무기에 대한 보호를 요구한다. 이러한 회전 분무기의 세부 사항은 당업자에게 본질적으로 공지되어 있으며, 예를 들어 상기 특허출원 DE 10 2010 019 771 A1에 또한 기재되어 있으므로,이 특허출원의 내용이 본 발명의 설명에 완전히 포함되어야 한다.
본 발명의 다른 유리한 개선사항은 종속항에서 특징을 이루거나, 이하의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다
본 발명에 따른 코팅제 밸브는 입력측 코팅제 압력이 너무 커지면 자동적으로 압력이 감소된다. 이는 예기 압력으로 인해 본 발명에 따른 코팅제 밸브의 상류측에서 손상 또는 오작동이 발생하는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
도 1은 혼합기의 기능과 메인 니들 밸브의 기능을 조합한 본 발명에 따른 혼합기 장치의 종단면도,
도 2는 밸브 구동 영역에서의 도 1의 확대도,
도 3은 페인트 노즐의 영역에서도 3의 확대도,
도 4는 동시에 밸브 니들을 형성하는 격자 혼합기의 측면도,
도 5는 밸브 헤드 및 밸브 시트의 도면이며,
도 6은 나선형 혼합기 형태의 도 4의 변형예이다.
도 1 내지 도 5는 마스터 배치 및 경화제를 함께 혼합하기 위해 회전 분무기에서 사용될 수 있는 혼합기 장치(1)의 다양한 도면을 도시하고, 혼합기 장치(1)는 후술하는 바와 같이 메인 니들 밸브의 기능을 추가로 수행한다.
회전 분무기에서의 혼합기 장치의 구성의 세부 사항에 관해서는, 유사한 구조의 회전 분무기를 기술한 앞서 인용된 특허출원 DE 10 2010 019 771 A1을 참조한다.
혼합기 장치(1)는 나사 결합 헤드부(3) 및 헤드부(3)에 나사 결합된 페인트 노즐(4)을 갖는 페인트 튜브(2)를 포함한다.
페인트 노즐(4)은 DE 10 2009 037 604 A1에 상세히 설명되어 있으므로, 본 특허출원의 내용은 그 전체가 본 발명의 설명에 포함될 것이다.
페인트 튜브(2)의 헤드부(3)에는 페인트 노즐(4) 내의 페인트 도관(6)에서 출현되는 페인트 도관(5)이 연장된다. 따라서, 페인트 도포시, 코팅제 제트(7)가 페인트 노즐(4)로부터 나온다.
또한, 플러싱제 도관(flushing agent duct)(8)이 페인트 튜브(2)의 헤드부(3) 내로 연장되고, 이 도관은 페인트 노즐(4)의 플러싱제 도관(9)으로 공급한다. 페인트 노즐의 플러싱제 도관(9)으로부터, (DE 10 2009 037 604 A1)에 광범위하게 기술된 바와 같이, 세척제 도관(10)을 분기시킨다.
페인트 튜브(2)의 헤드부(3)에는 시트 각(β)에서 유동 방향으로 원추형으로 좁아지는 밸브 시트(11)가 있고, 이는 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.
또한, 혼합기 장치(1)는 굵은 선 화살표의 방향으로 변위 가능하고 헤드 각(α)으로 말단부에서 원추형으로 가늘어지는 밸브 헤드(12)를 포함한다. 밀봉 링(13)은 밸브 헤드(12)의 원추형 외부면에 설치되어 밸브 시트(11)를 폐쇄 위치에서 밀봉한다.
또한, 혼합기 장치(1)는 페인트튜브(2) 내에 배열되고 화살표 방향으로 배치 불가능한 격자 혼합기(14)를 포함한다. 그 원위 말단에서, 격자 혼합기(14)는 밸브 헤드(12)에 연결된다. 그의 근위 단에서, 격자 혼합기(14)는 밸브 구동부(15)에 연결된다. 따라서 밸브 구동부(15)는 밸브 헤드(12)에 연결된 변위 가능한 격자 혼합기(14) 상에 작용하여, 격자 혼합기(14)가 또한 밸브 니들의 기능을 수행하도록 한다.
또한, 혼합기 장치(1)는 경화제(H)를 공급하기 위한 경화제 공급 라인(16) 및 마스터 배치(SL)를 공급하기 위한 마스터 배치 공급 라인(17)을 포함한다. 이 경우의 경화제 공급 라인(16) 및 마스터 배치 공급 라인(17)은 멤브레인(19)의 하류측의 밸브 공간(18)으로 개방되고, 멤브레인(19)은 밸브 구동부(15)로부터 밸브 공간(18)을 밀봉한다. 그 다음 경화제(H) 및 마스터 배치(SL)는 격자 혼합기(14)를 통해 밸브 공간(18)으로부터 유출되어 함께 혼합된다.
도 2의 밸브 구동부(15)의 상세도로부터, 밸브 구동부(15)는 말단부에서 격자 혼합기(14)에 연결되어 격자 혼합기(14)를 변위시키는 스러스트 피스(20)를 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 밸브 구동부(15)는 외부 하우징 삽입부(22) 및 내부 하우징 삽입부(23)를 갖는 하우징 몸체(21)를 포함한다. 내부 하우징 삽입부(23)에는 밸브 피스톤(24)이 변위 가능하게 배치되고, 밸브 스프링(25)은 일측은 외부 하우징 삽입부(22) 상에 그리고 타측은 밸브 피스톤(24) 상에 장착된다. 따라서, 밸브 스프링(25)은 도 1 및 도 2에서 밸브 피스톤(24)을 좌측으로, 즉 폐쇄 위치로 가압한다. 밸브 피스톤(24)의 이동은 밸브 시트(11)를 해제 또는 폐쇄하는 밸브 헤드(12)상의 스러스트 피스(20) 및 격자 혼합기(14)를 통해 작용한다.
이 경우 스러스트 피스(20)는 피스톤 삽입부(26)를 통해 밸브 피스톤(24)에 연결된다. 또한, 이 경우 스러스트 피스(20)는 추가적인 밀봉 링(27)을 둘러싼다.
또한, 도 1 및 2의 좌측상의 밸브 피스톤(24)은 제어 공기 입구(도시되지 않음)를 통해 공급되는 제어 공기에 의해 작동될 수 있다는 것을 언급해야 한다. 제어 공기에 의한 상응하는 가압시, 제어 공기는 도 1 및 도 2에서 밸브 피스톤(24)을 우측으로, 즉 개방 위치로 가압한다.
따라서, 밸브 스프링(25)은 스러스트 피스(20) 및 격자 혼합기(14)를 통해 밸브 헤드(12)를 폐쇄 위치로 가압하여 코팅제 밸브를 폐쇄한다. 밸브 피스톤(24)에 작용하는 제어 공기는 스러스트 피스(20) 및 격자 혼합기(14)를 통해 밸브 헤드(12)를 개방 위치로 가압한다.
이 경우, 격자 혼합기(14)는 두 가지 기능을 갖는다는 것을 다시 한번 강조해야 한다. 우선, 격자 혼합기(14)는 경화제(H)를 선행 기술로부터 그 자체로 공지된 마스터 배치(SL)와 혼합한다. 또한, 이 경우 격자 혼합기(14)는 밸브 니들로서 작용하여 밸브 구동부(15)의 구동 운동을 밸브 헤드(12)에 전달한다. 이는 두 기능이 하나의 구성 요소에서 결합되기 때문에, 밸브 니들 및 격자 혼합기(14)에 필요한 공간을 감소시킨다. 결과적으로, 복수의 격자 혼합기(14)가 페인트 튜브 내에 배열될 수 있다. 대안적으로, 보다 작은 단면을 갖는 페인트 튜브(2)가 사용될 가능성이 있다.
또한, 밸브 헤드(12)의 밀봉 링(13)이 밸브 헤드(12)의 환형 홈에 삽입되어 있는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 이 경우 밀봉 링(13)의 상류측의 밸브 헤드(12)의 원추형 외면(28)은 밸브 헤드(12)의 폐쇄 위치에서 밸브 시트(11)의 원추형 내벽에 대해 견고하게 밀착되어 밀봉 링(13)의 압축을 제한하는 강성 지지면을 형성하며, 이는 밀봉 링(13)의 수명 동안 유익하다.
또한, 도 5는 밸브 헤드(12)가 원추형 외면(28)(지지면)에 축 방향으로 뻗어있는 플러싱 홈(29)을 구비하고, 밸브 플러싱제의 폐쇄 상태의 홈이 유동하여 그 영역을 플러시 밀봉 링(13)으로부터 하류측에 위치한다.
도 6은 격자 혼합기(14) 대신에 나선형 혼합기(14')의 변형예를 도시한 것으로, 그러한 나선형 혼합기(14')는 케니스 혼합기(Kenics mixer)라고도 알려져 있으며, 더 이상 설명을 생략한다.
본 발명은 전술한 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 많은 수의 변경 및 수정이 가능하며, 이는 마찬가지로 발명 개념을 사용하므로 보호범위 내에 있다. 특히, 본 발명은 또한 주 청구항의 특징과 독립적으로 종속항의 주제 및 특징에 대한 보호를 요구한다. 따라서, 본 발명은 혼합기 및 밸브 니들의 기능을 결합하는 이중 기능 요소의 발명에 따른 개념 없이도 실현될 수 있다.
1 : 혼합기 장치
2 : 페인트튜브
3 : 페인트튜브의 헤드부
4 : 페인트 노즐
5 : 페인트튜브의 헤드부의 페인트 도관
6 : 페인트 노즐의 도관
7 : 코팅제 제트
8 : 페인트 튜브의 헤드부의 플러싱제 도관
9 : 페인트 노즐의 플러싱제 도관
10 : 페인트 노즐의 플러싱제 도관
11 : 밸브 시트
12 : 밸브 헤드
13 : 밸브 헤드의 밀봉 링
14 : 격자 혼합기
14' : 나선형 혼합기
15 : 밸브 구동부
16 : 경화제 공급 라인
17 : 마스터 배치 공급 라인
18 : 밸브 공간
19 : 멤브레인
20 : 스러스트 피스
21 : 하우징 몸체
22 : 외부 하우징 삽입부
23 : 내부 하우징 삽입부
24 : 밸브 피스톤
25 : 밸브 스프링
26 : 스러스트 피스에 연결하기 위한 피스톤 삽입부
27 : 스러스트 피스 주위의 밀봉 링
28 : 밀봉 링의 상류측에서 밸브 헤드의 원추형 외면
29 : 플러싱 홈
α : 헤드 각
β : 시트 각
H : 경화제
SL : 마스터 배치

Claims (15)

  1. 2 종의 코팅제 성분(H, SL), 특히 마스터 배치(SL)와 경화제(H)로 이루어진 2 성분계 도료로 이루어진 코팅제 혼합물의 유체의 흐름을 제어하기 위한 코팅제 밸브(1)에 있어서,
    a) 밸브 시트(11),
    b) 하기의 변위 가능한 밸브 헤드(12),
    b1) 폐쇄 위치에 있는 밸브 헤드(12)는 밸브 시트(11)를 밀봉하여 유체의 유동을 차단하고,
    b2), 개방 위치에 있는 밸브 헤드(12)는 밸브 시트(11)를 해제하고 그에 의해 유체의 유동을 해제하며,
    c) 밸브 헤드(12)를 변위시키는 밸브 구동부(15),
    d) 밸브 구동부(15)를 밸브 헤드(12)에 연결하고 밸브 구동부(15)에 대응하여 밸브 헤드(12)를 이동시키는 변위 가능한 밸브 니들,
    e) 밸브 공간(18)에 고정된 것으로, 자신의 변위로 인해 밸브 니들(14, 20)의 대응하는 변위로 되는 가요성 멤브레인 (19),
    f) 제 1 코팅제 성분(H)을 공급하기 위한 제 1 코팅제 입구(16), 및
    g) 제 2 코팅제 성분(SL)을 공급하기 위한 제 2 코팅제 입구(17),를 포함하고,
    h) 제 1 코팅제 입구(16) 및/또는 제 2 코팅제 입구(17)는 밸브 구동부(15)로부터 떨어진 멤브레인(19)의 측면상의 밸브 공간(18)으로 개방되고, 그리고
    i) 정해진 개방 압력으로부터 멤브레인(19) 하류측의 밸브 공간(18) 내의 코팅제 압력은 멤브레인(19)을 통해 밸브 니들(14, 20)을 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 가압하는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    밸브 니들(14, 20)은 제 1, 2 코팅제 성분(H, SL)을 혼합하는 혼합기(14; 14')에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    혼합기 (14; 14')는 정적 혼합기(14; 14'), 특히 격자 혼합기(14) 또는 나선형 혼합기 (14')인 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    a) 코팅제 밸브(1)는 회전형 분무기의 중공 터빈 샤프트에 장착하기 위한 중공 페인트 튜브(2)를 가지며, 페인트 튜브(2) 및 터빈 샤프트는 동축으로 연장되는 장착 상태에 있고,
    b) 밸브 니들(14, 20)이 혼합기(14; 14')의 형태로 페인트 튜브(2) 내에 배치되거나, 또는
    c) 복수의 밸브 니들이 페인트 튜브(2) 내에 배열되고, 각각의 니들은 혼합기(14; 14 ')를 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  5. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 코팅제 밸브(1)는 그 말단부에서 변위 가능한 혼합기(14; 14')에 연결되어 변위 가능한 스러스트 피스(20)를 가지며,
    b) 스러스트 피스(20)는 변위 가능하게 배열되고,
    c) 멤브레인(19)은 스러스트 피스(20) 상에 밀봉 방식으로 중심에 고정되고, 멤브레인(19)은 그 주변 연부가 밸브 공간(18)의 내벽에 밀봉 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  6. 제 5 항에 있어서,
    a) 제 1 코팅제 입구(16)가 밸브 구동부(15)로부터 멀리 떨어져 있는 멤브레인(19)의 측면상의 밸브 공간(18)으로 개방되어, 멤브레인(19)이 밸브 구동부(15)를 혼합기(14; 14')로부터 분리되도록 하고,
    b) 제 2 코팅제 입구(17)가 밸브 구동부(15)로부터 멀리 떨어져 있는 멤브레인(19)의 측면상의 밸브 공간(18)으로 개방되어, 멤브레인(19)이 밸브 구동부(15)를 혼합기(14; 14')로부터 분리되도록 한 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  7. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 구동부(15)가 하기 부재 및 사항을 가지는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1):
    a) 밸브 니들(14, 20)을 변위시키기 위해 밸브 니들(14, 20)에 작용하는 변위 가능한 피스톤(24),
    b) 피스톤(24) 및 밸브 니들(14, 20)을 변위시키기 위해 피스톤(24)에 작용하는 제어 공기를 공급하는 제어 공기 입구,
    c) 피스톤(24) 또는 밸브 니들(14, 20)에 스프링력으로 작용하는 밸브 스프링(25),을 포함하고,
    d) 폐쇄 위치 및 개방 위치에서의 밸브 스프링(25)의 스프링력은 바람직하게는 적어도 20N, 40N 또는 80N 및/또는 400N, 200N 또는 100N 이상
  8. 제 7 항에 있어서,
    a) 밸브 스프링(25)이 밸브 니들(14, 20)을 폐쇄 위치의 방향으로 가압하고,
    b) 제어 공기는 개방 위치의 방향으로 피스톤(24)을 통해 밸브 니들(14, 20)을 가압하고,
    c) 밸브 스프링(25)과 밸브 헤드(12)는 바람직하게는 피스톤(24)의 대향 측면 상에 배치되고,
    d) 피스톤 (24)은 밸브 니들(14, 20)의 개방 위치로 이동시 큰 개방력을 발생시키기 위해 바람직하게는 적어도 5mm, 10mm, 15mm, 19mm 또는 25mm의 피스톤 직경을 가지며,
    e) 밸브 니들(14, 20)을 개방 위치로 이동시키기 위한 제어 공기는, 제어 공기가 종래의 6bar 압축 공기 시스템으로부터 유도될 수 있도록, 바람직하게는 6bar 미만, 특히 5.5bar의 제어 공기 압력을 요하고,
    f) 피스톤(24)은 바람직하게는 원형 단면 또는 타원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    a) 밸브 스프링(25)은 정해진 폐쇄력으로 밸브 니들(14, 20)을 폐쇄 위치의 방향으로 가압하고,
    b) 공압식 밸브 구동부(15)는 공압 구동시 밸브 니들(14, 20)을 개방 위치의 방향으로 정해진 개방력으로 가압하고,
    c) 밸브 헤드(12)가 밸브 시트(11)에 부착된 경우 코팅제 밸브를 개방할 수 있도록 개방력이 폐쇄력보다 과도한 특정 개방력 만큼 크고, 그리고/또는
    d) 개방력 초과는 바람직하게는 20N, 40N, 60N, 80N, 100N, 120N 또는 130N보다 큰 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  10. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 멤브레인(19)은 적어도 3mm, 6mm 또는 9mm 및/또는 최대 40mm, 20mm 또는 11mm, 특히 10mm의 멤브레인 직경을 가지며, 그리고/또는
    b) 코팅제의 개방 압력은 적어도 8bar, 12bar 또는 14bar 및/또는 최대 22bar, 18bar 또는 16bar 인 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  11. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 밸브 시트(11)가 일정한 시트 각(β)으로 유동 방향으로 좁아지며,
    b) 밸브 헤드(12)는 일정한 헤드 각(α)으로 유동 방향으로 좁아지고,
    c) 시트 각(β)은 헤드 각(α)과 실질적으로 동일하고,
    d) 시트 각(β)은 바람직하게는 20°, 30° 또는 35°이상 및/또는 70°, 60° 또는 50°이하 이고,
    e) 헤드 각(α)은 바람직하게는 20°, 30° 또는 35°이상 및/또는 70°, 60° 또는 50°이하 인 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  12. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 폐쇄 위치에서 밸브 시트(11)를 밀봉하기 위해 추가의 밀봉 요소(13)가 밸브 니들(14, 20)의 밸브 헤드(12) 내로 삽입되고, 그리고/또는
    b) 밀봉 요소(13)는 밸브 니들(14, 20)의 밸브 헤드(12)와 상이한 재료로 구성되며, 그리고/또는
    c) 밀봉 요소(13)는 탄성 재료로 구성되며, 그리고/또는
    d) 밀봉 요소(13)는 퍼플루오르화 고무로 이루어지고, 그리고/또는
    e) 밀봉 요소(13)가 밸브 헤드(12) 상에 가황처리되고, 그리고/또는
    f) 밀봉 요소(13)가 밸브 헤드(12)의 환형 홈 내로 삽입되는 밀봉 링이고, 그리고/또는
    g) 밸브 헤드(12)는 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  13. 제 12 항에 있어서,
    a) 밸브 헤드(12)는 유동 방향으로 실질적으로 원추형으로 테이퍼지고,
    b) 밸브 시트(11)는 유동 방향으로 실질적으로 원추형으로 테이퍼지고,
    c) 밸브 헤드(12)는 원추형 케이싱 표면에 밀봉 요소(13)가 삽입되는 환형 홈을 가지며,
    d) 밀봉 요소(13) 상류측의 밸브 헤드(12)의 원추형 케이싱 표면은 환형 외주 지지면(28)을 형성하여 그리고 밸브 시트(11) 상에 지지면(28)에 의해 지지되며,
    e) 밸브 헤드(12)는 지지면(28)에 축 방향으로 뻗어 있는 적어도 하나의 플러싱 홈(29)을 가지며, 밸브 니들(14, 20)의 폐쇄 위치에서 홈은 플러싱제가 밸브 공간(18)을 통해 밀봉 요소(13)를 향하도록 하고,
    f) 플러싱 홈(29)의 홈 폭은 바람직하게는 1mm 이상 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  14. 제 12 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 밸브 헤드(12)는 강성 스톱부(28)를 가지며 폐쇄 위치에서 밸브 시트(11) 상의 스톱부(28), 특히 환형 주변 원추형 지지면(28)으로 지지되고,
    b) 밸브 니들(14, 20)의 폐쇄 위치에서 밸브 헤드 (12)의 밀봉 요소는 밸브 헤드(12)는 밸브 시트(11) 상에 강성 스톱부(28)로 지지되어, 밸브 니들(14, 20)에 작용하는 폐쇄력과 무관한 압력에서 노출되는 것을 특징으로 하는 코팅제 밸브(1).
  15. 코팅제의 분무 제트를 도포하기 위한 회전 분무기가,
    a) 터빈 샤프트의 말단부 상에 벨 컵을 장착하기 위한 중공 터빈 샤프트를 갖는 터빈,
    b) 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 코팅제 밸브(1)로서, 페인트 튜브(2)가 중공 터빈 샤프트 내에 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 분무기.

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