KR20210032959A - 압축-공기-작동식 배출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 챔버(23) 내의 압축 가능한 가스 체적에 영향 받을 수 있는 구동 피스톤(18)에 의해 저장소로부터 물체(14) 또는 유체 물질을 배출하기 위한 공압식 배출 장치(10)에 관한 것으로서, 상기 구동 피스톤(18)에는 가스 체적을 압축하기 위한 구동 기구 및 압축 가스 체적을 팽창시키기 위한 위한 트리거가 제공된다. 상기 압축 챔버(23)에는 상기 압축 챔버(23)를 일시적으로 환기하기 위한 릴리프 기구 및 상기 환기된 압축 챔버(23)를 압축 공기로 충전하기 위한 충전 기구(41)가 제공된다.

Description

압축-공기-작동식 배출 장치

본 발명은 압축 챔버(compression chamber) 내의 압축 가능한 가스 체적(gas volumn)에 영향을 받을 수 있는 구동 피스톤(drive piston)에 의해 저장소로부터 물체 또는 유체 물질(fluid substances)을 배출하기 위한 공압식 배출 장치(pneumatic expulsion device)에 관한 것으로서, 구동 피스톤에는 가스 체적을 압축하기 위한 구동 기구(drive mechanism) 및, 압축 가스 체적(compressed gas volume)을 팽창시키기 위한 트리거(trigger)가 제공된다.

전술한 종류의 공압식 배출 장치는 배출될 물체에 작용하는 배출력(expelling force)을 발생시키기 위한 가스 압력 스프링(gas pressure spring)으로서, 구동 피스톤의 상향 이동에 의해 압축되는 가스 체적(gas volume)을 사용한다. 이러한 종류의 배출 장치는 EP 2 243 600 B1으로부터 공지되어 있으며, 여기에서 압축 챔버는, 배출 장치의 수명에 걸쳐 변함없는, 가스 체적으로 충전되어 있다. 따라서, 이러한 종류의 배출 장치는 원하는 배출력(expelling force)으로 설정되며 일반적으로 약 8bar 범위의 충전 압력을 가지는 가스 체적으로 공장 조립(factory assembly) 중에 한 번 충전된다.

배출 장치의 작동 중에 압축 및 감압 공정을 교대로 수행하는 동안, 압축 공기가 냉각될 때 또는 압축 공기의 포화 증기압(saturation vapor pressure)이 압축으로 인해 초과될 때 압축 공기에 포함된 수증기가 응축되기 때문에, 수반되는 온도 변화는 압축 챔버에 저장된 압축 공기에 응축수(condensate)를 형성시키는 원인이 된다.

특히 응축수의 전형적인 산성 pH로 인한 압축 챔버의 부식으로 인해, 충분히 많은 횟수의 배출 후에 공압식 배출 장치의 출력이 눈에 띄게 저하되며, 압축 공기로 압축 챔버를 재충전하는 것, 즉 배출 장치의 수리는 압축 챔버의 설계로 인해 불가능하다. 응축으로 인한 장치의 파손에 대한 수리는, 구동 피스톤에 연결되고 배출될 물체와 직접적으로 접촉하기 때문에 특히 심하게 마모되기 쉬운 배출 플런저(expulsion plunger)를 교체하는 것과 같이 압축 챔버가 개방되는 것을 요구하는 배출 장치의 구성요소를 교체하는 것 만큼이나 불가능하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상대적으로 긴 수명을 가지고, 특히, 압축 챔버에 접근하여 배출 장치를 수리되는 것을 허용하는 공압식 배출 장치를 제안하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 배출 장치는 청구항 1의 특징을 가진다.

본 발명에 따른 배출 장치에서, 압축 챔버에는 압축 챔버를 일시적으로 환기하기 위한 릴리프 기구(relief mechanism) 및 환기된 압축 챔버를 압축 공기로 충전하기 위한 충전 기구(filling mechanism)가 제공된다.

압축 챔버에 릴리프 기구 및 충전 기구가 구비되기 때문에, 사용자는, 그들이 선택한 시간에, 압축 챔버를 비우고 압축 공기로 재충전할 수 있다. 이것은 압축 챔버에 수용된 압축 공기 체적이, 예컨대, 릴리프 기구를 통해 압축 챔버 내에 형성된 응축수(condendate)를 처리하도록, 정의된 배출 횟수의 함수로 교체될 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 배출 장치의 설계로 인해 압축 챔버에 수용된 압축 공기가 배출 장치의 수명 주기 동안 쉽게 교체될 수 있기 때문에, 압축 챔버에 접근을 필요로 하는 수리, 예컨대, 구동 피스톤에 연결된 배출 플런저의 교체 또는 구동 피스톤 그 자체의 교체는, 배출 장치에서 수행될 수 있다. 장치의 구성요소의 수리 또는 교체 후에 충전 기구에 의해 압축 챔버가 압축 공기로 재충전할 수 있기 때문에, 배출 장치는 쉽게 다시 작동될 수 있다.

바람직하게는, 압축 기구(compression mechanism) 또는 충전 기구(filling mechanism)에는, 압축 챔버에서 원하는 충전 압력이 표시될 때, 작업자(operator)가 충전 공정을 중단하도록 허용하는 압력 게이지(pressure gauge)가 제공된다. 또한, 압축 챔버에는 충전 공정을 중단하기 위해 바람직하게는 설정 가능한 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)가 제공될 수 있다.

충전 기구가, 압축 챔버에 연결되고 압축 공기 공급원(compressed air source), 특히 장치-독립성의 압축 공기 공급원(device-independent compressed air source)에 연결되는 역할을 하는 연결 기구(connection mechanism)를 가지는 경우, 배출 장치의 압축 챔버는 압축 공기로 특히 쉽게 재충전될 수 있다. 특히, 이러한 종류의 압축 공기 공급원은 배출 장치의 압축 챔버를 망-의존성(net-dependent) 압축 공기 공급원에 연결하기 위한 망 연결부(net connection)이거나, 이동식 압축기(mobile compressor)에 연결되는 것을 허용하는 연결 기구일 수 있다.

압축 공기 공급원이 연결 기구에 연결된 교체 가능한 압축 공기 실린더(compressed air cylinder)인 것이 특히 유리한 것으로 입증되었는 데, 이것은 공기 압축기를 제공할 필요 없이 압축 공기로 압축 챔버의 망-독립성(net-independent)의 충전을 허용하기 때문이다. 대신에, 압축 공기 실린더가 사용될 수 있으며, 이것은 배출 장치의 사용 중에 사용자에 의해 쉽게 운반 가능하여, 배출 장치의 압축 챔버를 간단히 재충전할 수 있는 물류(logistics)를 만든다.

연결 기구기 감압기(pressure reducer)를 가질 경우, 그리고, 특히 압축 공기 실린더가 압축 공기 공급원으로 사용되는 경우에, 압축 챔버를 충전하기 위한 압축 공기 실린더는 높은 충전 압력으로 충전될 수 있어, 특히 작고 따라서 운반하기 쉽도록 허용한다.

구동 기구(drive mechanism)가, 배출 플런저이며 구동 피스톤에 작용하며 선형 가이드에 수용되는 선형 구동 멤버(linear drive member)에 결합된 회전 구동 멤버(rotation drive member)를 가지는 것이 특히 유리하며, 구동 기구는, 피스톤 스톱퍼(piston stopper)를 통해, 압축 챔버를 형성하는 실린더 유닛(cylinder unit)에 분리 가능하게 연결된다.

본 발명의 이러한 특정 실시예에서, 압축 챔버는 수리 목적으로 개방될 수 있을 뿐만 아니라 압축 챔버의 폐쇄 후에 다시 작동될 수 있다. 대신에, 배출 장치의 구성요소, 즉 피스톤 스톱퍼는, 본래 목적에 따라 배출 피스톤의 중지 역할을 할 뿐만 아니라 선형 가이드와 압축 챔버 사이의 연결 기구 역할을 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 1은 배출 장치의 평면도이다;
도 2는 도 1에 도시된 배출 장치의 측단면도이다;
도 3은 도 1에 도시된 배출 장치의 정단면도이다;
도 4는 도 2에 대응하는 도면이고, 충전 밸브에 연결된 압축 공기 실린더를 가진 배출 장치를 도시한다.

도 1 및 도 2 는 배출 장치(10)를 도시하는 데, 배출 장치(10)는, 이 사례에서 지지 구조로 또한 역할을 하고 그립(12, grip)이 제공된 프레임(11) 상에, 기본적 구성요소로서, 배출 유닛(13)과, 배출될 물체(14)를 위한 저장소로서 역할을 하고 배출 유닛(13)의 배출 노즐(16)에 연결된 클립(15, clip)을 구비한다.

배출 유닛(13)은, 실린더 유닛(17)에 배치되며 실린더 유닛(17)의 실린더 바닥(22)을 동시에 형성하는 선형 가이드(20) 상에 안내되는 배출 플런저(19)가 제공된 구동 피스톤(18)을 가지며, 실린더 바닥(22)에는 플런저 개구(21)가 제공된다.

도 2 에서 상사점 위치(top dead center position)에 도시된 구동 피스톤(18)의 하부 정지 위치(lower stop position)를 형성하는 피스톤 스톱퍼(24)는 선형 가이드(20)를 압축 챔버(23)를 형성하는 실린더 유닛(17)의 일부에 연결하는 역할을 한다.

도 3 에 도시한 바와 같이, 특히, 구동 기구(26, drive mechanism)는 배출 유닛(13)의 선형 가이드(20)에 연결되고, 상기 구동 기구(26)는, 회전 구동 멤버(27, rotation drive member) 및 선형 구동 멤버(28, linear drive member)를 포함하고, 구동 피스톤(18)의 변위에 의해 압축된 공기 체적(air volumn) 대항하여 구동 피스톤(18)을 도 2 및 3에 도시된 상사점까지 예압(pre-load)하는 역할을 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 예시된 실시예에서, 선형 구동 멤버(28)는, 구동 피스톤(18)이 상방으로 이동될 때, 회전 구동 멤버(27)와 결합되는 배출 플런저(19)의 하부에 의해 형성된다. 이러한 목적을 위해, 회전 구동 멤버(27)는, 핀들(29)로 구현되고 선형 구동 멤버(28) 상에 형성된 톱니들(30)과 상호 작용하는 드라이버들(drivers)을 가진다. 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 구동 멤버(27)는 전기 모터(31)에 의해 구동되는 중간 기어링(32, intermediate gearing)을 통해 구동되고, 배터리(33)는 전기 모터(31)에 에너지를 공급하기 위해 제공된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 회전 구동 멤버(27)의 피치 원(34)의 전부에 핀들(29)이 제공되는 것은 아니다; 대신에, 회전 구동 멤버(27)는, 반시계 방향으로 회전하는 동안, 피치 원을 따라 선형 구동 멤버(28)의 톱니들(30)과 핀들(29) 사이에 결합이 없는, 피치 원(34)의 섹션(35, section)을 가진다. 이러한 비 결합(non-engagement) 동안, 구동 피스톤(18)은 상사점에서 피스톤 스톱퍼(24)에 인접할 때까지 하방으로 이동할 수 있으며, 압축 챔버(23)에서 구동 피스톤(18) 위에 위치한 압축 공기 체적의 수반되는 감압은 구동 피스톤(18)이 하방으로 가속되도록 하고 배출 플런저(19)를 통해 배출 노즐(16)에 배치된 물체(14) 상에 상응하는 배출력 F을 발휘하도록 한다.

정해진 방식(defined manner)으로 배출을 유발(triggering)하기 위해, 배출 장치(10)는 그립(12) 상에 트리거(36, trigger)(도 2)를 가지며, 트리거(36)는, 트리거(36)가 작동될 때까지, 도 3에 도시한 위치로부터 배출 플런저(19)의 경로를 하방으로 차단하는 래치(도 2에 도시되지 않음)와 상호 작용한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 압축 챔버(23)에는, 이 사례에서(in the case at hand) 밸브 기구(38, valve mechanism)을 통해 수동으로 작동될 수 있고 압축 챔버(23)에서 압축 공기를 환기하기 위해 압축 챔버(23)의 챔버 벽(39)에 형성된 환기 개구(40)를 개방하는, 릴리프 기구(37)가 제공된다. 구동 피스톤(18)을 상사점으로 복원하는 것에 의한 충전 공기 압력보다 더 높은 배출 공기 압력으로 증가될, 정의된 압력의 압축 공기로 압축 챔버(23)가 충전되는 방식으로, 압축 챔버(23)를 압축 공기로 재충전하기 위해, 충전 기구(41)는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 특히, 압축 챔버(23)에 연결된다.

충전 기구(41)는, 충전 개구(42)를 통해 압축 챔버(23)에 연결되고 교체 가능한 압축 공기 실린더(45)가 충전 밸브(44)를 통해 연결될 수 있는 연결 기구(43)를 가진다. 압축 챔버(23)에는 압축 챔버(23)의 충전 압력을 모니터링하기 위한 압력 게이지(47)가 제공된다.

이 사례에서, 연결 기구(43)에는 감압기(46)가 제공되어, 바람직하게는 300bar의 충전 압력을 가지는 압축 공기 실린더(45)가 충전 밸브(44)를 통해 연결되도록 허용하고, 바람직하게는 설정 가능한 감압기(46)는 압축 챔버(23)를 충전하는데 적합한 약 23bar의 충전 압력이 설정되도록 허용한다.

도 2 및 4의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 사례에서, 배출 장치(10) 또는, 더 정확하게는, 배출 장치(10)의 하우징(11)은, 하우징(11) 상에 배터리(33)를 배치하는 데 필요한 공간이 압축 공기 실린더(45)에 의해 차단되기 때문에 압축 챔버(23)를 재충전하기 위한 압축 공기 실린더(45)가 충전 밸브(44)에 연결되지 않은 때에만 전기 모터(31)에 연결된 배터리(33)에 의존하는 배출 장치(10)의 사용이 가능하도록 구성된다.

Claims (5)

1. 압축 챔버(23) 내의 압축 가능한 가스 체적에 영향 받을 수 있는 구동 피스톤(18)에 의해 저장소로부터 물체(14) 또는 유체 물질을 배출하기 위한 공압식 배출 장치(10)로서, 상기 구동 피스톤(18)에는 상기 가스 체적을 압축하기 위한 구동 기구(26) 및 상기 압축 가스 체적을 팽창시키기 위한 트리거가 제공되며,
   상기 압축 챔버(23)에는 상기 압축 챔버(23)를 일시적으로 환기하기 위한 릴리프 기구(37) 및 상기 환기된 압축 챔버(23)를 압축 공기로 충전하기 위한 충전 기구(41)가 제공되는 것을 특징으로 하는 공압식 배출 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 충전 기구(41)은 상기 압축 챔버(23)에 연결되고 압축 공기 공급원에 연결되는 역할을 하는 연결 장치(43)를 가지는 것을 특징으로 하는 공압식 배출 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 압축 공기 공급원은, 상기 연결 기구(43)에 연결된 교체 가능한 압축 공기 실린더(45)인 것을 특징으로 하는 공압식 배출 장치.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 연결 기구(43)는 감압기(46)를 가지는 것을 특징으로 하는 공압식 배출 장치.
   
5. 이전 청구항 중 어느 한 항에 따른 공압식 배출 장치로서,
   상기 구동 기구(26)는, 배출 플런저(19)이고 상기 구동 피스톤(18) 사에 작용하며 선형 가이드(20)에 수용되는 선형 구동 멤버(28)에 결합되는, 회전 구동 멤버(27)를 가지며,
   상기 구동 기구(26)는, 피스톤 스톱퍼(24)를 통해, 상기 압축 챔버(23)를 형성하는 실린더 유닛(17)에 분리 가능하게 연결된 것을, 특징으로 하는 공압식 배출 장치.
   
   

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