KR20190073452A

KR20190073452A - 주입 모듈

Info

Publication number: KR20190073452A
Application number: KR1020197014331A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 에이거러
Original assignee: 크라우스마파이 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-06-26
Also published as: CN109863008A; US20190240866A1; EP3535104A1; DE102016120872A1; WO2018082927A1

Abstract

본 발명은 보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10)에 관한 것으로, 이 주입 모듈은, 주요 액체를 위해, 인렛 포트(inlet port)(14), 아웃렛 포트(outlet port)(18), 및 그 중간에 형성되는 유동 덕트(flow duct)(16)를 갖는 하우징(housing)(12), 하우징(12)에 제공되고 그리고 보조 액체를 유동 덕트, 공급하는 역할을 하는 보조 포트(auxiliary port)(22); 유동 덕트의 혼합 섹션(mixing section)(16B)에서 제공되고 그리고 주요 액체 및 보조 액체를 혼합하는 역할을 하는 혼합 디바이스(mixing device)(20)를 포함하며, 주입 모듈은 더욱이, 혼합 디바이스를 우회시키기 위해 주요 액체의 유동을 아웃렛 포트로 유도하기 위한 우회 섹션(bypass section)(16C); 및 주입 포지션(dosing position)에서, 아웃렛 포트를 혼합 섹션에, 그리고 우회 포지션에서, 우회 섹션에 연결시키도록 설계되는 방향 밸브(directional valve)(24, 25; 42; 44, 48; 52)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주입 모듈

본 발명은 보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈에 관한 것이며, 이 주입 모듈은,

인렛 포트(inlet port), 아웃렛 포트(outlet port), 및 주요 액체를 위해 그 중간에 형성되는 유동 덕트(flow duct)를 갖는 하우징;

하우징에 제공되고 그리고 보조 액체를 유동 덕트로 공급하는 역할을 하는 보조 포트; 및

유동 덕트의 혼합 섹션(mixing section)에서 제공되고 그리고 주요 액체 및 보조 액체를 혼합하는 역할을 하는 혼합 디바이스를 포함한다.

이러한 주입 모듈들은, 예를 들어, 액체 수지 프레스 성형(liquid resin press moulding)에서 또는 RTM(resin transfer moulding)에서 사용되어, 주요 액체로서 수지를 그리고 보조 액체로서 이형제(releasing agent)를 주입한다. 이러한 RTM 방법들 또는 HP-RTM(high pressure RTM) 방법들에서, 이는 섬유-강화된 컴포넌트들의 제조를 위한 방법들에 관한 것이다. 이를 위해, 예컨대, 탄소- 또는 유리 섬유들을 갖는 섬유 매트들(fibre mats)은 공구 내로 삽입되고, 후속하여 압력 하의 프레스에서, 이 섬유 매트들에는 수지 및 경화제의 액체 혼합물이 함침되고 그리고 경화된다. 이에 의해, 매우 가벼운 구조적 컴포넌트들이 획득되며, 이 컴포넌트들은, 예컨대 차량 제작에서, 항공(aviation) 및 우주항공(aerospace) 산업에서 또는 기계 구성에서 가장 높은 요건들을 충족시킨다.

주요 액체로서, 예컨대, 수지 등급으로부터 유래하는, 인렛 포트를 통해 주입 모듈로 공급되는 에폭시 수지가 사용된다. 제조 공정의 종료시에 공구로부터 컴포넌트를 용이하게 그리고 완전하게 제거할 수 있기 위해, 적합한 이형제가 보조 포트를 통해 주입 모듈의 수지에 주입된다. 그 후, 주요 액체로서의 수지 및 보조 액체로서의 이형제는 혼합 디바이스에서 서로 혼합된다. 혼합물은 주입 모듈을 아웃렛 포트를 통해 떠나고, 경화제와의 추가의 혼합이 발생하는 혼합 헤드 내로 들어간다.

2개의 소위 샷들(shots), 즉, 수지 및 경화제의 혼합물의 공구 내로의 사출들 사이에서, 최신 액체 수지 프레스 성형- 또는 RTM 시스템들이 수지의 재순환을 제공하여, 수지 순환의 압력을 실질적으로 일정한 높은 수준으로 유지한다. 그러나, 여기서, 수지 탱크가 재순환 동안 이전 샷(preceding shot)으로부터 혼합 디바이스에 여전히 부착되어 있는 이형제로 오염되는 문제가 발생한다. 사용자가 수지 탱크의 이러한 오염을 방지하고 싶다면, 혼합 디바이스는, 샷의 종료 전에, 예컨대, 니들 노즐 또는 다른 클로저 디바이스로 보조 포트를 폐쇄함으로써 깨끗한 수지로 씻겨져야 한다. 그러나, 이는, 샷의 종료시뿐만 아니라 후속하는 샷의 시작시에 방출된 혼합물에, 이형제가 존재하지 않거나, 적어도 충분한 양으로 존재하지 않는 결과를 갖는다. 따라서, 제조된 컴포넌트가 공구로부터 깨끗하게 디몰딩될(demoulded) 수 없는 위험이 존재한다.

따라서, 본 발명의 목적은 보조 액체로 인한 주요 액체 탱크의 오염이 또한, 주요 액체의 재순환시에 방지되는 주입 모듈을 제시하는 것이다.

이러한 문제는 일반적인 주입 모듈에서 본 발명에 따라 해결되는데, 주입 모듈은,

혼합 디바이스를 우회시키기 위해 주요 액체의 유동을 아웃렛 포트로 유도하기 위한 우회 섹션; 및

주입 포지션(dosing position)에서, 아웃렛 포트를 혼합 섹션에, 그리고 우회 포지션에서, 우회 섹션에 연결시키도록 설계되는 방향 밸브(directional valve)를 더 포함한다.

샷 직전에, 방향 밸브는 그의 주입 포지션이 되게 된다. 그 후, 주요 액체, 예컨대, 수지 및 보조 액체, 예컨대, 이형제의 혼합물은 혼합 디바이스 및 방향 밸브를 통해 아웃렛 포트로 유동할 수 있다.

다른 한편으로, 샷의 종료의 경우에, 방향 밸브는 그의 우회 포지션이 되게 된다. 그 후, 주요 액체, 예컨대, 수지는 아웃렛 포트로 유동할 수 있어, 혼합 디바이스를 우회한다. 따라서, 혼합 디바이스의 잔여 이형제와의 수지의 접촉이 방지되며, 그리고 수지는 이형제에 의한 그의 길게 이어지는 오염을 염려할 필요 없이 수지 탱크로 재순환될 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 주입 모듈의 경우에, 우회 섹션은 하우징에 형성될 수 있거나, 특히 파이프라인(pipeline)으로서, 하우징의 외부 측 상에서 제공될 수 있다.

공간의 이유들로, 액체 수지 프레스 성형- 또는 RTM 시스템의 경우에, 혼합 디바이스는 편리하게는 고정식 혼합기일 수 있다.

본 발명에 따른 특히 바람직한, 주입 모듈의 공간-절약적인 실시예에서, 방향 밸브는 밸브 태핏(valve tappet)을 포함하며, 밸브 태핏에서 혼합 디바이스가 배열되며, 여기서 밸브 태핏은 하우징에서, 주입 포지션─이 주입 포지션에서, 주요 액체 및 보조 액체의 유동이 밸브 태핏을 통해 이어짐─과 우회 포지션─이 우회 포지션에서, 밸브 태핏은 주요 액체의 유동을 우회 섹션으로 유도하고, 유동 덕트로부터 보조 포트를 분리시킴─ 사이에서 이동가능하다.

구성이 여기서 가능하며, 이 구성에서, 밸브 태핏은 우회 포지션에서 보조 포트를 폐쇄시킨다. 그 후, 보조 포트를 위한 별도의 폐쇄 디바이스가 필요하지 않다.

대안적으로, 밸브 태핏에는 재순환 홈(recirculation groove)이 제공되며, 재순환 홈이, 우회 포지션에서, 보조 포트를 하우징에 제공된 보조 액체 복귀 덕트(auxiliary liquid return duct)에 연결시키므로, 동일한 목표가 또한 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 보조 포트가 폐쇄되지 않으며, 오히려 또한 밸브 태핏의 우회 포지션에서 개방 상태로 유지하지만, 보조 액체는 유동 덕트 내로 유동하지 않으며, 오히려 재순환 홈을 통해 역으로 보조 액체 탱크로 유동한다.

밸브 태핏은 유압식으로 그리고/또는 공압식으로 그리고/또는 전기식으로 구동되는 슬라이딩- 및/또는 회전 이동에 의해 주입 포지션과 우회 포지션 사이에서 이동가능할 수 있다.

특정한 일 실시예에서, 밸브 태핏이 주요 액체를 유압 액체로서 사용하는 유압 변위(hydraulic displacement)를 위해 설계되는 것이 제공되게 된다. 따라서, 공압식 및/또는 전기식 구동부를 위한 또는 별도의 유압 액체를 갖는 유압식 구동부를 위한 별도의 라인들 및/또는 용기들을 제공할 필요가 대부분 제거된다.

추가의 개선예에서, 게다가, 이러한 특정 실시예는 우회 포지션의 방향으로 밸브 태핏에 작용하는 복귀 스프링을 포함할 수 있다. 이에 의해, 그의 우회 포지션으로의 방향 밸브의 특히 신속한 그리고 신뢰가능한 전환은 가능하게 된다.

추가의 개선예에서, 주입 모듈은 우회 섹션 내로의 주요 액체의 직접적인 들어감을 위한 직접적인 인렛 포트를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 따라서, 주요 액체, 예컨대, 수지는 그의 폐기시에, 본 발명에 따른 주입 모듈로의 적어도 2개의 상이한 유입들을 가지며, 여기서 방향 밸브의 주입 포지션에서의 유입은 혼합 섹션으로 이어지는 일반적인 인렛 포트를 통해 발생하는 반면, 방향 밸브의 우회 포지션에서의 유입은 인렛 포트를 통해 직접적으로 우회 섹션 내로 발생한다.

이동가능한 밸브 태핏이 없는 대안적인 실시예에서, 혼합 디바이스는 유동 덕트의 혼합 섹션에 정적 방식으로 통합되며, 그리고 방향 밸브는 볼 코크 밸브(ball cock valve), 및 비복귀 밸브(non-return valve) 또는 슬라이드 밸브를 포함하며, 비복귀 밸브 또는 슬라이드 밸브는 혼합 디바이스의 하류에 제공되고, 주입 포지션에서, 보조 액체와 상호혼합된 주요 액체의 유동을 아웃렛 포트로 유도하도록 그리고, 우회 포지션에서, 주요 액체의 유동을 우회 섹션으로부터 아웃렛 포트로 밖으로 유도하도록 설계되는 것이 제공되게 된다. 이러한 볼 코크-, 비복귀- 또는 슬라이드 밸브는 전기식으로 그리고/또는 공압식으로 그리고/또는 유압식으로 구동될 수 있다.

특히, 방향 밸브는 혼합 섹션 또는 우회 섹션 각각과 연관되는 비복귀 밸브를 각각 포함할 수 있으며, 여기서 바람직하게는 비복귀 밸브들 중 적어도 하나는 연관된 밀봉 시트를 갖는 볼을 포함한다.

이미 전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 주입 모듈은 액체 수지 프레스 성형 또는 RTM- 또는 HP-RTM 시스템들 각각에 대해 특히 적합하며, 이 주입 모듈에서, 주요 액체는 수지를 함유하며 그리고/또는 보조 액체는 이형제를 함유한다. 그러나, 본 발명에 따른 주입 모듈은 또한 다른 적용들, 예컨대 시스템들에 대해 적합하며, 이 주입 모듈에서, 주요 액체 및/또는 보조 액체는 상이한 염료들(dyes), 래커들(lacquers) 및/또는 글레이즈들(glazes)을 함유한다.

본 발명의 실시예들은 비제한적인 예들로서 도면들의 도움으로 아래에서 설명된다.
도 1a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제1 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1b는 우회 포지션의 도 1a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제2 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 우회 포지션의 도 2a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제3 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3b는 우회 포지션의 도 3a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제4 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4b는 우회 포지션의 도 4a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제5 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5b는 우회 포지션의 도 5a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5c는 도 5b의 평면 A-A을 따른 단면을 갖는 제5 실시예에서 사용되는 볼 코크 밸브의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제6 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6b는 우회 포지션의 도 6a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제7 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7b는 우회 포지션의 도 7a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8a는 주입 포지션에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제8 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8b는 우회 포지션의 도 8a의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.

도 1a 및 도 1b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제1 실시예의 개략적인 단면도들을 도시한다. 주입 모듈(10)은 하우징(12)을 포함하며, 이 하우징은 특히 금속으로 만들어질 수 있으며, 그리고 이 하우징 상에, 도면들에서, 최상부에 인렛 포트(14)가 주요 액체를 들어가게 하기 위해 제공된다.

인렛 포트(14)로부터, 주요 액체는 일반적으로, 도면들의 하우징(12)의 하부 영역에서 유동 덕트(18)를 통해 아웃렛 포트(18)로 그리고 이 아웃렛 포트로부터, 예컨대, RTM 시스템의 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 사용의 경우에, 추가적으로 경화제와의 혼합이 발생하는 혼합 헤드로 유동한다.

유동 채널(16)은, 인렛 포트(14)의 바로 하류에 있는 이송 섹션(feed section)(16A) 및 이 피드 섹션에 접하는 혼합 섹션(16B) 및 이 혼합 섹션에 평행한 우회 섹션(16C)을 포함한다. 도 1a에서 도시되는 주입 포지션에서, 주요 액체는, 인렛 포트(14)로부터 이송 섹션(16A) 및 혼합 섹션(16B)을 통해 아웃렛 포트(18)로, 다른 한편으로, 도 1b에서 도시되는 우회 섹션에서, 이송 섹션(16A) 및 우회 섹션(16C)을 통해 출구 포트(18)로 유동한다.

주입 포지션에서, 주요 액체는 혼합 섹션(16B)에 배열되는 고정식 혼합기(20)에서 하우징(12) 상에 제공되는 보조 포트(22)를 통해 유동 덕트(16)로 공급되는 보조 액체와 혼합한다. 고정식 혼합기(20)는, 유압 구동식 밸브 태핏(hydraulically driven valve tappet)(24)에 배열되고, 이 유압 구동식 밸브 태핏은, 도 1a에서 도시되는 그의 주입 포지션에서, 하우징(12)의 주요 보어(12B)에서 실질적으로 그의 상부 포지션에서 위치되는데, 왜냐하면 밸브 태핏(24)에 연결되는 밸브 피스톤(26)이 주요 보어(12B) 위에 배열되는 유압 챔버(28)의 유압 유체로 도 1a의 그의 하부 측에서 작용되기 때문이다. 이를 위해, 유압 챔버(28)는 유압 보어(30)와 그의 하부 영역에서 연결된다. 유압 보어(30)를 통해 유압식 챔버(28)로 유압 유체를 공급하는 것은 도 1a에서 화살표에 의해 개략적으로 표시된다.

도 1a에서 도시되는 주입 포지션에서, 밸브 태핏(24)의 벽에 제공되는 주요 액체 보어(24A)는 이송 섹션(16A)으로부터 혼합 섹션(16B)으로의 연결을 마련하며, 그리고 밸브 태핏(24)의 벽의 반대편의 주변 액체 보어(24B)는 보조 포트(22)로부터 혼합 섹션(16B)으로의 연결을 마련해서, 둘 모두의 유형들의 액체들은 고정식 혼합기(20)로 도착할 수 있으며, 이 고정식 혼합기로부터, 이들의 상호 혼합 후에, 이들은 밸브 태핏(24)의 하부 단부에서의 중심 유출 보어(24C)를 통해 주요 보어(12B)의 저부에 제공되는 아웃렛 포트(18)로 밖으로 유동할 수 있다. 동시에, 밸브 태핏(24)의 하부 단부에서 원주 방향으로 이어지는 밀봉 에지(24D)는, 아웃렛 포트(18)로부터 우회 섹션(16C)의 단부의 하류에서 분리되어서, 주요 액체의 직접적인 유출은 우회 섹션(16C)을 통해 가능하지 않다.

도 1a에서 도시되는 그의 주입 포지션으로부터 시작하여 밸브 태핏(24)을 도 1b에 도시되는 우회 포지션으로 이동시키기 위해, 유압 유체를 유압 보어(30)를 통해 유압식 챔버(28)의 하부 영역으로 공급하는 것이 종료되며, 그리고, 대신에, 유압 유체는, 도 1b의 화살표에 의해 개략적으로 표시되는 바와 같이, 유압 보어(32)를 통해 유압식 챔버(28)의 상부 영역으로 공급된다. 공기는 여기서 도면들에서 그려지는 보어(33)를 통해 주요 보어(12B)의 상부 영역의 공기 공간으로 유동할 수 있다. 이에 의해, 밸브 태핏(24)은 도면들에서 하방으로 이동되어서, 그의 주요 액체 보어(24A) 및 그의 보조 액체 보어(24B)는 혼합 섹션(16B)의 상류 영역 또는 주요 포트(22) 각각으로 더 이상 적합하게 정렬되지 않는다. 오히려, 주요 액체 보어(24A) 위의 밸브 태핏(24)의 벽은 이제 혼합 섹션(16B)의 상류 영역을 폐쇄하며, 그리고 보조 액체 보어(24B) 위의 그의 벽은 보조 포트(22)를 폐쇄한다. 주요 액체 또는 보조 액체도 밸브 태핏(24)의 이러한 포지션에서 고정식 혼합기(20)에 도달할 수 없다. 동시에, 그의 밀봉 에지(24D) 바로 위의 밸브 태핏(24)의 하부 영역의 반경 방향 홈(24E)은 우회 섹션(16C)으로부터 아웃렛 포트(18)로의 주요 액체에 대한 통로를 개방시킨다.

본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 이러한 우회 포지션에서, 주요 액체, 예컨대, 수지는 혼합 디바이스를 우회시키는 아웃렛 포트(18)로 유동할 수 있다. 반면, 고정식 혼합기(20)는, 말하자면, 단락된다(short-circuited). 따라서, 고정식 혼합기(20)의 잔여 이형제(releasing agent)와의 수지의 접촉이 방지되며, 그리고 수지는 이형제에 의한 그의 길게 이어지는 오염을 염려할 필요 없이 수지 탱크로 재순환될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제2 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 제2 실시예는, 밸브 태핏(24)이 도 2a 및 도 2b의 최상부 좌측에 있는 보조 액체 보어(24B) 위의 그의 벽에 재순환 홈(34)을 갖는 점에서, 실질적으로 전술된 제1 실시예와 상이하다. 도 2b에서 도시되는 우회 포지션에서, 따라서, 이러한 벽은 보조 포트(22)를 폐쇄하지 않는다. 오히려, 보조 액체는 재순환 홈(23) 그리고 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 하우징(12)에서 재순환 홈과 연관되는 보조 액체 복귀 덕트(36)를 통해 예시되지 않은 보조 액체 탱크로 반대로 유동할 수 있다. 따라서, 2개의 샷들(shots) 사이에서, 주요 액체, 예컨대 수지뿐만 아니라 보조 액체, 예컨대 이형제는, 특히 보조 액체에서 일정하게 높은 압력 및 균일한 온도 분포를 보장하기 위해 순환할 수 있다. 우회 포지션에서의 이러한 이형제 순환은 화살표들에 의해 도 2b에서 개략적으로 표시된다.

도 3a 및 도 3b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제3 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 이러한 제3 실시예에서, 밸브 태핏(24)은 유압 액체로서 주요 액체를 사용하는 유압식 변위를 위해 설계된다. 따라서, 제1 실시예에서 제공되는 유압 보어들(30, 32), 연관된 유압식 라인들 및 유압 액체를 위한 별도의 탱크는 필요하지 않다. 오히려, 제3 실시예에서, 4/2-방향 밸브(25)는 밸브 태핏(24)과 연관되며, 이 밸브는 도 3a 및 도 3b에서 하우징(12) 위에 있는 것으로 개략적으로 표시된다.

도 3a에서 도시되는 주입 포지션에서, 4/2-방향 밸브는, 주요 액체가 인렛 포트(14), 및 하우징(12)으로의 이송 섹션(16A)의 상류의 처음 영역을 통해 유동하고 그리고 그 후─도 1b에서 별도의 유압 액체와 유사하게─ 밸브 태핏(24) 위의 주요 보어(12B)의 상부 영역으로 도착하도록 전환된다. 밸브 태핏(24)은 아웃렛 포트(18)를 넘어 복귀 스프링(38)의 힘과 반대로 이에 의해 하방으로 가압되어서, 그의 주요 액체 보어(24A)는 이송 섹션(16A)으로부터 유동 경로를 마련하며, 그리고 그의 주변 액체 보어(24B)는 보조 포트(22)로부터 혼합 섹션(16B)으로의 보조 액체의 유입을 마련한다. 밸브 태핏(24)에서 고정되는 고정식 혼합기(20)에서 상호혼합 후에, 주요 액체 및 보조 액체의 혼합은 반경 방향의 유출 보어들(24C)을 통해 밸브 태핏(24)으로부터 주요 보어(12B)로 밖으로 유동하고 그리고 메인 보어(12B)의 저부에서 제공되는 아웃렛 포트(17)를 통해 주입 모듈(10)을 떠난다.

도 3b에서 도시되는 우회 포지션으로 스위치 오버하기(switching over) 위해, 밸브 태핏(24)과 연관되는 4/2-방향 밸브(25)는, 주요 액체가 직접적인 인렛 포트(40)를 통해 직접적으로 우회 섹션(16c)으로 유동하도록 전환되며, 우회 섹션은 메인 보어(12B)의 하부 영역으로 개방되며, 이 메인 보어의 하부 영역에서, 밸브 태핏(24)이 수용된다. 복귀 스프링(38)의 작용에 의해 지지되는, 밀봉 에지(24D)의 영역에서 아래로부터의 이러한 충돌(impingement)을 통해, 주요 보어(12B)의 밸브 태핏(24)은 아웃렛 포트(18)를 넘어 상향으로 변위되며, 그리고 주요 액체 보어(24A) 및 보조 액체 보어(24B) 아래에 있는 그의 원주 방향 벽은, 고정식 혼합기(20)로의 주요 액체 및 보조 액체의 추가의 유입을 차단한다. 이러한 우회 포지션에서, 그 결과, 주요 액체는, 고정식 혼합기(20)와의 접촉 없이, 직접적인 인렛 포트(40) 및 우회 섹션(16C)을 통해 아웃렛 포트(18)로 직접적으로 유동한다.

도 3a 및 도 3b에서 도시되는 제3 실시예에서, 하우징(12)에서 밸브 태핏(24)을 수용하는 주요 보어(12B)의 직경은 그의 상부 영역에서, 밸브 태핏(24)의 외경에 적응되지만, 그의 하부 영역에서, 밀봉 에지(24D)의 약간 더 큰 외경으로 넓어진다. 이러한 2개의 직경들 사이의 전환(transition) 영역에서, 따라서, 하우징(12)은 밀봉 에지(24D)를 위한 밀봉 시트를 형성하며, 이는 이러한 영역에서 밀봉을 개선한다.

도 4a 및 도 4b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제4 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 밸브 태핏(24)의 유압식 제어, 그리고 유동 덕트(16)의 이송 섹션(16A)의 이송 섹션에 평행한 혼합 섹션(16B) 및 우회 섹션(16C)으로의 분기화에 관하여, 이러한 제4 실시예는 제1 및 제2 실시예와 유사하지만, 보어들(30, 32)의 역할은 기하학적 이유들로 인해 반전된다(inverted). 상부 보어(32)를 통한 유압 유체의 공급은 밸브 태핏을 도 4a에서 도시되는 주입 포지션이 되게 하며, 하부 보어(30)를 통한 유압 유체의 공급은 밸브 태핏을 도 4b에서 도시되는 우회 포지션이 되게 한다. 제3 실시예와는 대조적으로, 부가의 직접적인 인렛 포트(40)가 제공되지 않는다.

다른 한편으로, 하우징(12)의 하부 영역의 우회 섹션(16C)의 코스(course)에 상관 없이, 제4 실시예는 제3 실시예에 대응한다. 여기서, 또한, 따라서 우회 섹션(16C)은 주요 보어(12B)의 하부 영역으로 개방되며, 이 주요 보어의 하부 영역에서 밸브 태핏(24)이 수용된다. 주요 보어(12B)의 직경의 코스는, 하우징(12)이 우회 포지션의 밸브 태핏(24)의 밀봉 에지(24D)를 위한 밀봉 시트를 형성하도록 다시 선택된다.

본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 전술된 실시예들에서, 주요 액체 및 보조 액체를 혼합하기 위한 고정식 혼합기(20)는 하우징(12)에서 이동가능한 밸브 태핏(24)에서 각각 통합된다.

다음의 실시예들에서, 다른 한편으로, 고정식 혼합기(20)는 하우징(12)에서 고정식으로 각각 배열된다. 이동가능한 밸브 태핏(24)에 대신에, 상이한 유형의 방향 밸브가 각각 제공된다.

따라서, 도 5a 및 도 5b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈의 제5 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 고정식 혼합기(20)는 유동 덕트의 혼합 섹션(16B)에서 정적 방식으로 통합된다. 고정식 혼합기(20)의 하류에, 고정식 혼합기를 수용하는 주요 보어(12B)에서, L-형상 보어(42A)를 갖는 볼 코크 밸브(42)는 회전가능하게 배열된다.

도 5a에서 도시되는 주입 포지션에서, 볼 코크 밸브(42)의 회전 포지션은, 주요 보어(12B)의 하부 영역에서 제공되는 아웃렛 포트(18)가 혼합 섹션(16B)에 연결되도록 선택되는 반면, 우회 섹션(16C)의 하류 단부는 볼 코크 밸브(42)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 주요 액체는 인렛 포트(14) 및 이송 섹션(16A)을 통해 혼합 섹션(16B)으로 유동하며, 이 혼합 섹션에서, 주요 액체는 보조 포트(22)로부터 보조 액체와 고정식 혼합기(20)에서 혼합된다. 이로부터, 혼합물은 볼 코크 밸브(42)의 L-형상 보어(42A)를 통해 아웃렛 포트(18)로 유동한다.

방향 밸브를 도 5b에서 도시되는 우회 포지션이 되게 하기 위해, 볼 코크 밸브(42)는 그림의 평면에 수직인 축을 중심으로 90도를 통해 회전된다. 이러한 회전은 도 5a 및 도 5b의 화살표에 의해 표시되고, 주요 보어(12B)의 하부 영역에 제공되는 아웃렛 포트(18)가 우회 섹션(16C)에 연결되는 것을 유발시키는 반면, 혼합 섹션(16B)은 볼 코크 밸브(42)에 의해 폐쇄된다. 이에 의해, 고정식 혼합기가 주요 액체 및 보조 액체로 계속 채워질 수 있지만(주요 액체 및 보조 액체는 아웃렛 포트(18)에 도착하지 않음), 고정식 혼합기(2)는, 말하자면, 단락된다. 오히려, 순수한 주요 액체는 우회 섹션(16C)을 통해 아웃렛 포트(18)에 직접적으로 유동한다.

볼 코크 밸브(42)의 회전은 바람직하게는, 벨트들 및/또는 링키지를 통해 전기식으로 또는 기계식으로 그리고/또는 공압식으로 또는 유압식으로 각각 발생할 수 있다. 예를 들어, 액추에이팅 구동부(actuating drive)일 수 있는 연관된 제어 유닛은 볼 코크 밸브(42)로부터 오프셋되게 여기서 배치되어야 한다.

도 5c는 도 5b의 평면 A-A을 따른 단면을 갖는 볼 코크 밸브(42)의 개략적인 단면도를 도시한다.

도 6a 및 도 6b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제6 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 다시, 고정식 혼합기(20)는 유동 덕트(16)의 혼합 섹션(16B)에서 고정식으로 통합된다.

제3 실시예에서와 유사하게, 주입 모듈(10)의 제6 실시예는 또한, 하류의 이송 섹션(16A) 및 혼합 섹션(16B)을 갖는 인렛 포트(14)(인렛 포트에서, 고정식 혼합기(20)가 배열됨), 그리고, 게다가, 직접적인 인렛 포트(40)(이 직접적인 인렛 포트를 통해, 주요 액체는 별도의 우회 섹션(16C)으로 직접적으로 유동할 수 있음)를 포함한다.

혼합 섹션(16B)의 하류 단부는 도 6a 및 도 6b에서 수평으로-이어지는 아웃렛 보어(18B)로부터 비복귀 밸브에 의해 분리되며, 이 아웃렛 보어에서, 아웃렛 포트(18)가 제공된다. 비복귀 밸브는 이러한 실시예에서, 예로써, 밸브 시트에 대해 스프링(46)에 의해 가압되는 볼(44)을 포함한다.

마찬가지로, 우회 섹션(16C)의 하류 단부는 아웃렛 보어(18B)로부터 추가의 비복귀 밸브에 의해 분리된다. 이러한 실시예에서, 이러한 추가의 비복귀 밸브는 또한, 밸브 시트에 대해 스프링(50)에 의해 가압되는 볼(48)을 포함한다.

제3 실시예에서와 유사하게, 인렛 포트(14)로 또는 직접적인 인렛 포트(40)로의 주요 액체의 공급은, 도 6a 및 도 6b에서 예시되는 않는 4/2-방향 밸브에 의해 제어된다.

도 6a에서 예시되는 주입 포지션에서, 주요 액체는 인렛 포트(14)를 통해 이송 섹션(16A)으로 유동하며, 이 이송 섹션에서, 주요 액체는 보조 포트(22)로부터 보조 액체와 만난다. 후속하여, 2개의 액체들은 혼합 섹션(16B)에서 고정식으로 장착되는 고정식 혼합기(20)에서 혼합되며, 그리고 혼합물의 압력에 의해 상승되는 볼(44)을 지나, 아웃렛 보어(18B)로 그리고 아웃렛 포트(18)를 통해 주입 모듈(10)로부터 유동한다. 무압력 우회 섹션(16C)의 단부에서의 볼(48)을 갖는 비복귀 밸브는 스프링(50)에 의한 충돌로 인해 여기서 폐쇄된다.

도 6b에서 예시되는 우회 포지션에서, 주요 액체는 직접적인 인렛 포트(40)를 통해 우회 섹션(16C)으로 직접적으로 유동한다. 고정식 혼합기(20)와의 접촉 없이, 주요 액체는 순수 주요 액체의 압력에 의해 상승되는 볼(48)을 지나, 아웃렛 보어(18B)로 그리고 아웃렛 포트(18)를 통해 주입 모듈(10)로부터 밖으로 유동한다. 무압력 혼합 섹션(16B)의 단부에서의 볼(44)을 갖는 비복귀 밸브는 스프링(46)에 의한 충돌로 인해 여기서 폐쇄된다.

도 7a 및 도 7b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제7 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 방향 밸브는, 도면들에서 수평의 아웃렛 보어(18B)에서 유압식으로 구동되는 방식으로 변위가능한 2개의 외부 피스톤들(52A 및 52B)을 갖는 슬라이드 밸브(52)를 포함하며, 아웃렛 보어에 아웃렛 포트(18)가 제공된다. 슬라이드 밸브(52)를 위한 구동부의 다른 유형들(예를 들어, 공압식 및/또는 전기식 구동부)은 물론 가능하다.

도 7a에서 도시되는 주입 포지션에서, 왼쪽 피스톤(52A)은 혼합 섹션(16B)과 아웃렛 보어(18B) 사이의 연결을 마련하는 반면, 오른쪽 피스톤(52B)은 아웃렛 보어(16B)로부터 우회 섹션(16C)을 셧 오프시켜서(shut off), 주요 액체 및 보조 액체의 혼합물만이 고정식 혼합기(20)로부터 밖으로 주입 모듈(10)을 벗어나 유동할 수 있다.

도 7b에서 도시되는 우회 포지션에서, 다른 한편으로, 왼쪽 피스톤(52A)은 혼합 섹션(16B)과 아웃렛 보어(18B) 사이의 연결을 셧 오프시키는 반면, 오른쪽 피스톤(52B)은 우회 섹션(16C)으로부터 아웃렛 보어(18B)로의 연결을 마련해서, 순수한 주요 액체만이 주입 모듈(10)로부터 밖으로 유동하여, 고정식 혼합기(20)를 우회할 수 있다.

하우징(12)은, 아웃렛 포트(18)의 영역의 아웃렛 보어(18B)에서, 피스톤들(52A, 52B)을 위한 연관된 밀봉 시트들을 형성하는 원주 방향 돌출부들(18C)을 포함한다.

도 8a 및 도 8b는, 주입 포지션 또는 우회 포지션 각각에서, 본 발명에 따른 주입 모듈(10)의 제8 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이러한 실시예는, 2개의 외부 피스톤들 대신에, 슬라이드 밸브(52)가 단지 하나의 단일 중심 피스톤(52C)을 포함한다는 점에서, 위에서 설명되는 제7 실시예와는 상이하다. 도 8a에서 도시되는 주입 포지션에서, 이러한 중심 피스톤(52C)은 아웃렛 포트(18)와 우회 섹션(16C) 사이에서 아웃렛 보어(18B)를 폐쇄하는 반면, 혼합 섹션(16B)으로부터 아웃렛 포트(18)가 놓이는 아웃렛 보어(18B)의 영역으로의 연결이 마련된다.

다른 한편으로, 도 8b의 우회 포지션의 중심 피스톤(52C)은 아웃렛 포트(18)와 혼합 섹션(16B) 사이에서 아웃렛 보어(18B)를 폐쇄하는 반면, 우회 섹션(16C)으로부터 아웃렛 포트(18)가 놓이는 아웃렛 보어(18B)의 영역으로의 연결이 마련된다.

또한 제8 실시예에서, 아웃렛 포트(18)의 영역의 아웃렛 보어(18B)에서의 하우징(12)은 중심 피스톤(52C)을 위한 연관된 밀봉 시트들을 형성하는 원주 방향 돌출부들(18C)을 포함한다.

본 발명에 따른 주입 모듈(10)은 모든 실시예들에서 주입 포지션─이 주입 포지션에서 주요 액체 및 보조 액체가 주입 모듈(10)의 혼합 디바이스에서 혼합되고, 아웃렛 포트(18)를 통해 흘러나옴(issued)─과 우회 포지션─이 우회 포지션에서 혼합되지 않은 주요 액체가 혼합 디바이스를 지나 아웃렛 포트(18)로 지향되고, 따라서, 보조 액체와의 그의 점진적인 오염을 염려할 필요 없이, 주요 액체 탱크로 재순환할 수 있음─ 사이에서의 방향 밸브의 스위칭 오버(switching over)를 가능하게 한다.

Claims

보조 액체(auxiliary liquid)를 주요 액체(main liquid)의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(dosing module)(10)로서, 상기 주입 모듈은,
상기 주요 액체를 위해, 인렛 포트(inlet port)(14), 아웃렛 포트(outlet port)(18), 및 그 중간에 형성되는 유동 덕트(flow duct)(16)를 갖는 하우징(housing)(12);
상기 하우징(12)에 제공되고 그리고 상기 보조 액체를 상기 유동 덕트(16)로 공급하는 역할을 하는 보조 포트(auxiliary port)(22);
상기 유동 덕트의 혼합 섹션(mixing section)(16B)에서 제공되고 그리고 상기 주요 액체 및 상기 보조 액체를 혼합하는 역할을 하는 혼합 디바이스(mixing device)(20)를 포함하며,
상기 주입 모듈(10)은 더욱이,
상기 혼합 디바이스(20)를 우회시키기 위해 상기 주요 액체의 유동을 상기 아웃렛 포트(18)로 유도하기 위한 우회 섹션(bypass section)(16C); 및
주입 포지션(dosing position)에서, 상기 아웃렛 포트(18)를 상기 혼합 섹션(16B)에, 그리고 우회 포지션에서, 상기 우회 섹션(16C)에 연결시키도록 설계되는 방향 밸브(directional valve)(24, 25; 42; 44, 48; 52)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항에 있어서,
상기 우회 섹션(16C)은 상기 하우징(12)에 형성되거나, 특히 파이프라인(pipeline)으로서, 상기 하우징(12)의 외부 측 상에 제공되는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 혼합 디바이스(20)는 고정식 혼합기(static mixer)인 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방향 밸브는 밸브 태핏(valve tappet)(24)을 포함하며, 상기 밸브 태핏에서 상기 혼합 디바이스(20)가 배열되며,
상기 하우징(12)의 상기 밸브 태핏(24)은 주입 포지션(dosing position)─상기 주입 포지션에서, 상기 주요 액체 및 상기 보조 액체의 유동이 상기 밸브 태핏(24)을 통해 이어짐─과 우회 포지션─상기 우회 포지션에서, 상기 밸브 태핏(24)은 상기 주요 액체의 유동을 상기 우회 섹션(16C)으로 유도하고, 상기 유동 덕트(16)로부터 상기 보조 포트(22)를 분리시킴─ 사이에서 변위가능한 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제4 항에 있어서,
상기 밸브 태핏(24)은, 상기 우회 포지션에서, 상기 보조 포트(22)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제4 항에 있어서,
상기 밸브 태핏(24)에는 재순환 홈(recirculation groove)(34)이 제공되며, 상기 재순환 홈은, 상기 우회 포지션에서, 상기 보조 포트(22)를 상기 하우징(12)에 제공된 보조 액체 복귀 덕트(auxiliary liquid return duct)(36)와 연결시키는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 태핏(24)은 유압식으로 그리고/또는 공압식으로 그리고/또는 전기식으로 구동되는 슬라이딩- 및/또는 회전 이동에 의해 상기 주입 포지션과 상기 우회 포지션 사이에서 변위가능한 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제7 항에 있어서,
상기 밸브 태핏(24)은 유압 액체로서 상기 주요 액체를 사용하는 유압 변위(hydraulic displacement)를 위해 설계되는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제8 항에 있어서,
상기 밸브 태핏은, 상기 우회 포지션의 방향으로 상기 밸브 태핏(24)에 작용하는 복귀 스프링(return spring)(38)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 태핏은, 상기 우회 섹션(16C)으로 상기 주요 액체를 직접 들어가게 하는 것(letting in)을 위한 직접적인 인렛 포트(direct inlet port)(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 또는 제1 항 내지 제3 항 중 하나와 조합하여 제10 항에 있어서,
상기 혼합 디바이스(20)는 상기 유동 덕트(16)의 상기 혼합 섹션(16B)에 정적 방식으로 통합되며, 그리고 상기 방향 밸브는 볼 코크 밸브(ball cock valve)(42), 및 비복귀 밸브(non-return valve) 또는 슬라이드 밸브(52)를 포함하며, 상기 볼 코크 밸브, 비복귀 밸브 또는 슬라이드 밸브는 상기 혼합 디바이스(20)의 하류에 제공되고, 주입 포지션에서, 보조 액체와 상호혼합된 주요 액체의 유동을 상기 아웃렛 포트(18)로 유도하도록 그리고, 우회 포지션에서, 상기 주요 액체의 유동을 상기 우회 섹션(16C)으로부터 상기 아웃렛 포트(18)로 밖으로 유도하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제11 항에 있어서,
상기 방향 밸브는 상기 혼합 섹션(16B) 또는 상기 우회 섹션(16C) 각각과 연관되는 비복귀 밸브를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제12 항에 있어서,
상기 비복귀 밸브들 중 상기 적어도 하나는 연관된 밀봉 시트(seal seat)를 갖는 볼(44, 48)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주요 액체는 수지를 함유하며, 그리고/또는 상기 보조 액체는 이형제(releasing agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).
제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주요 액체 및/또는 상기 보조 액체는 상이한 염료들(dyes), 래커들(lacquers) 및/또는 글레이즈들(glazes)을 함유하는 것을 특징으로 하는,
보조 액체를 주요 액체의 유동으로 주입하기 위한 주입 모듈(10).