KR20060131897A - 공기/가스 건조기를 위한 일회용 카트리지 - Google Patents

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KR20060131897A
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마이클 제이 아노
다니엘 블라스즈코위아크
존 카린
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인에 설치하기 위한 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지에 관한 것이다. 이 카트리지는 건조 혼합물을 가진 유연하고 기다란 케이스를 포함한다. 이 케이스는 공기/가스 입구와 공기/가스 출구를 가진다. 손잡이는 또한 케이스 상에 제공된다. 케이스는 공기/가스 건조기 장치로의 삽입 또는 공기/가스 건조기 장치로부터의 제거를 용이하게 하기 위해 상기 손잡이에 의해 들어올려 질 때 횡-단면적으로 수축된 형상으로 자체-형성된다. 공기/가스 건조기에 케이스를 삽입한 후에, 케이스가 횡-단면적으로 수축되지 않고 상기 건조 혼합물이 압축되는, 수축된 형상에서 작동 형상으로 케이스를 재형성되도록 필요에 따라 상기 케이스가 조작된다. 케이스가 교체가 필요할 때, 케이스는 손잡이에 의해서 쥐어지고 수축된 형상을 다시 나타내도록 들어올려지고 이에 의해 건조기로부터 제거된다.

Description

공기/가스 건조기를 위한 일회용 카트리지{DISPOSABLE CARTRIDGE FOR AIR/GAS DRYER}
본 발명은 압축 공기 및 가스 시스템 분야에 관한 것이고, 및 더 구체적으로 공기/가스-구동 공구에 전달된 압축 공기 및 가스로부터 수분을 여과하고 제거하기 위한 여과 및 건조 기구에 관한 것이다.
압축기 장치에 의해 생산된 일반적인 압축 공기 또는 압축 가스는 50% 내지 100% 의 상대 습도로 포화되고, 또한 흙, 먼지, 기름, 선파편(line debris) 및 다른 물질 같은 오염 물질을 포함한다. 여과기 및 트랩(trap)은 액체 상태의 물 및 다른 오염 물질을 제거하지만, 압축기, 공기 라인, 부속품, 조정기 및 다른 기구에 의해 들어온 50% 내지 100% 수증기만을 제거한다. 이것은 페인트 건(paint gun)으로부터 페인트를 분무하고 페인트를 분출하기 위해서 압축 공기 또는 압축 가스가 추진제로 사용되는 페인트 부스(paint booth) 작업과 같은 적용에서 문제를 야기할 수 있다. 수분-함유된 주위 공기가 공기/가스 라인을 통해 전달된 경우, 수분이 페이트 건을 통해 공급될 것이고, 어렵고 용납하기 나쁘고 페인트 작업을 초래하는 원하지 않는 불쾌감을 야기할 수 있다.
이 수증기의 제거는 냉각 건조기 또는 흡착성 타입의 건조기와 같이, 공기/ 가스 건조기 시스템이 사용될 것을 요구한다. 이런 시스템은 일반적으로 매우 효과적이고, 냉각 건조기 또는 흡착성 타입의 건조기는 전형적으로 영하 이슬점 레벨로 압축 공기 또는 가스를 건조할 수 있다. 다른 적용에 사용 가능한 여러 가지 타입의 흡착 건조기가 있다. 광범위하게 집중화된 흡착 건조기는 압축 공기/가스가 공기 공구를 작동시키는 한 그룹의 조립 라인 노동자와 같이, 다수의 사용-지점에 전달되어야 하는 공장 및 다른 환경에 사용된다. 이런 건조기는 그 안의 흡착제가 다 사용되어 대체되어야 할 때, 숙련된 기술자에 의해 수리를 받아야 하도록 의도된 매우 복잡한 디바이스이다. 스펙트럼의 다른 단부에서, 일회용 사용 지점 흡착 건조기는 공기/가스 라인의 단부와 공기/가스 공구(페인트 건과 같은) 사이에 연결될 수 있는 것이 이용 가능하다. 이러한 간단한 디바이스는 그곳의 흡착 물질의 알맞은 양이 보통 다 소모되었을 때, 비교적 적은 수의 적용(예를 들어, 여러 대의 차의 도장 후) 후에 처분되도록 되어있다. 흡착 건조기 스펙트럼의 중간 지점을 차지하는 것은 사용 지점의 대략 10 내지 20 피트(또는 이하) 내의 인-라인(in-line) 배치에 순응된 다양한 근접점 사용 건조기이다. 예를 들어, 상업 페인트 부스는 종종 부스의 벽 상에 장착된 작은 흡착 건조기를 갖는다. 이런 시스템은 전형적으로 다량의 건조제 또는 다른 흡착제, 또는 이런 물질을 포함하는 착탈 가능한 카트리지가 배치된 흡착제-포함하는 통을 포함한다. 통의 입구는 압축된 공기/가스원으로부터 수분 공기/가스를 수용하는 한편, 통의 출구는 건조 공기/가스를 사용자가 사용 지점의 공구에 연결하는 짧은 공기/가스 호스로 전달한다. 이런 대부분의 시스템에서, 통은 일반적으로 대략 1 피트의 높이와 대략 6인치의 직경인 중공(hollow) 원통이다. 다른 크기도 또한, 건조 용량의 요구조건에 따라 가능하다.
위에 기술된 근접점 사용 흡착 건조 시스템의 단점은 통 또는 카트리지의 분해와 후에 새로운 흡착제를 재인입한 후, 재사용을 위한 산개된 과립형 흡착제의 제거가 흡착제의 제거 및 교체시 필요하다는 것이다. 제거하고 재충전하는 과정 동안 흡착제의 일부가 거의 항상 쏟아지고, 흩어져 잃게되는 한 이 과정은 번잡하고, 시간이 걸리고, 흡착제를 낭비할 수 있다. 카트리지가 포함된 경우, 건조기 내의 성분을 운반하는 카트리지로부터 분리되고 다시 채운 후 이에 재연결될 필요가 있다. 결과적으로 압축 공기/가스 공구를 사용하는 사람은 일반적으로 오래된 물질을 다 섰을 때 이 시스템에 새로운 흡착제를 보충하는 일로 방해받기를 원하지 않으므로, 더 이상 수증기 제거 능력이 최적이 아닌 후에도 이를 계속 사용할 수 있다. 이런 사람은 이런 시스템을 적당하게 손질하고 유지해 줄 때까지 다른 사람에게 미루는 태도를 가질 수 있다.
근접 점 사용 흡착 건조 시스템을 사용할 때 참작해야만 하는 추가 고려 사항은 압축 공기/가스의 어떤 물 슬러그(slug)가 흡착제에 도달하기 전에 분산되고 흘러 없어지는 것을 보장하는 적당한 수단의 사용이 필요하다는 것이다. 압축기 파편, 기름, 먼지 등과 같은 오염 물질은 또한 일반적으로 약 0.1마이크론 이하로 여과될 필요가 있다. 종래의 근접 점 사용 흡착 건조 시스템에서, 분리된 유수분리기와 여과기 통은 이런 기능을 실행하기 위해서 일반적으로 흡착제를 포함하는 통 옆에 위치된다. 이런 시스템의 각각은 주기적으로 제거되고 교체되어야만 하는 자체의 여과기를 가질 것이다. 건조된 공기/가스가 적용에서의 사용을 위해 건조기로부 터 빠져나오기 전에 흡착제 "먼지"를 여과하기 위한 수단이 또한 필요하다. 이 목적을 위해 종래의 근접 점 흡착 건조기는 추가 여과기를 제공하고, 이 여과기는 또한 주기적으로 손질되야만 한다.
본 발명이 나아가는 바는 전술한 문제를 해결하는 것이다. 근접 점 작동을 위해 적응된 공기/가스 건조기에서 사용하기 위한 개선된 카트리지가 필요하다. 이 카트리지는 설치하고 사용하기가 쉬워야하고, 및 유지하기 간단해야 한다. 건조기는 적은 수의 사용자가 사용하는 압축 공기/가스 시스템의 주요한 또는 단독 공기/가스 수증기 처리 성분으로서 사용하기에 또한 적합해야 한다. 카트리지는 압축 공기/가스 스트림의 수분 증기 함유량을 1/2% 이하의 상대 습도(-40℉ 이슬점)로 감소시킬 수 있어야 한다. 이것은 압축 공기/가스가 -40℉ 이하의 온도가 될 때까지 수증기가 액체 상태의 물로 응축되지 않는다는 것을 의미한다.
전술한 문제는 압축 공기 또는 압축 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인의 근접점 사용 설치에 적응된 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지에 의해 해결되고 종래 기술의 진보가 성취된다. 카트리지는 건조 혼합물을 갖는 유연하고 기다란 케이스를 포함한다. 케이스는 공기/가스 입구와 공기/가스 출구가 있다. 손잡이는 케이스에 제공된다. 케이스는 공기/가스 건조기 장치로부터 삽입 또는 제거를 쉽게 하기 위해 손잡이에 의해 들어 올려질 때, 횡-단면으로 수축된 형상으로 자체-형성된다. 공기/가스 건조기 안에 케이스를 삽입한 후, 케이스가 횡-단면으로 수축되지 않고 건조 혼합물이 압축된 수축된 형상에서 작동 형상으로 케이스를 재형성하도록 필요에 따라 상기 케이스가 조작된다. 케이스가 교체가 필요할 때, 손잡이에 의해 쥐어질 수 있고 수축된 형상은 다시 나타나도록 들어올려 질 수 있고, 이에 의해 건조기로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 케이스는 약 0.1마이크론 또는 그 이하를 여과할 수 있는 여과기 매체 물질을 포함한다. 케이스 상의 입구와 출구는 여과기 매체 물질을 포함하는 케이스의 전체 또는 일부에 의해 제공될 수 있다. 건조 혼합물은 활성화된 알루미나(alumina) 또는 실리카 겔 비드(silica gel bead)와 같은 건조제를 포함할 수 있다. 공기/가스 건조기의 형상에 따라, 케이스는 케이스의 제 1 단부에 일반적으로 관형인 측벽과 일반적으로 원형인 바닥 벽을 포함할 수 있다. 케이스는 케이스의 제 2 단부에 폐쇄 주름부(closure fold)를 포함할 수 있다. 빈 영역은 주름부와 건조 혼합물 사이에 남겨질 수 있다. 주름부는 손잡이를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 카트리지의 수정된 버전에서, 케이스의 측부는 비-다공성 재질로 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 카트리지를 제조하기 위해서, 케이스는 케이스 상에 측벽을 형성하는 제 1 시트와 케이스 상에 바닥 벽을 형성하는 제 2 시트를 함께 결합하여 형성될 수 있다. 건조 혼합물은 주형에 케이스를 위치시키고 케이스 안으로 건조 혼합물을 부어서 삽입될 수 있다. 주형은 카트리지가 작동하는 공기/가스 건조기 내의 카트리지-고정 챔버에 순응하는 횡-단면 크기와 형태를 가질 수 있다. 주형은 카트리지-고정 챔버보다 더 긴 길이를 가질 수 있고, 주형의 상부는 건조 혼합물을 측정하기 위한 게이지(gauge)로 사용될 수 있다. 케이스는 채운 후에 폐쇄 주름부를 생성하기 위해 접힐 수 있고, 이 때 빈 영역은 주름부와 건조 혼합물 사이에 남겨질 수 있다.
본 발명의 전술한 및 다른 특성 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 다음의 본 발명의 바람직한 실시예의 더 구체적인 기술로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 일회용 건조기 카트리지를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 카트리지를 형성하기 위해 사용될 수 있는 패턴화된 재질의 시트를 도시하는 확대된 사시도.
도 3은 폐쇄되어 있는 바닥 단부와 건조 혼합물을 수용하기 위해 개방되어 있는 상부 단부로 원통 형상에 형성된 후의 도 2의 재질의 시트를 도시한 사시도.
도 4는 건조 혼합물로 채우는 동안 도 1의 카트리지를 도시하는 세로 방향의 중앙 단면도.
도 5는 채워지고 폐쇄된 후 도 1의 카트리지를 도시한 세로 방향의 중앙 단면도.
도 6은 본 발명의 카트리지를 수용하는 예시적인 공기/가스 건조기의 사시도.
도 7은 카트리지와 함께 도 6의 건조기를 도시한 분해 사시도.
도 8은 벽에 건조기를 장착하기 위한 벽 장착 브라켓과 도 6의 건조기를 도시한 측부 정면도.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 도 6의 건조기 안으로 카트리지를 삽입하는 동안 도 1의 카트리지를 도시하는 횡-단면 중앙 단면도.
도 10은 작동 형상에서 건조기 안에 위치된 카트리지와 도 6의 건조기를 도시한 중앙 횡-단면도.
도 11은 본 발명에 따라 설계된 대안적인 일회용 건조기 카트리지를 도시한 사시도.
이제 동일한 참조 번호가 모든 도면에서 동일한 요소를 나타내는 도면을 참조하면, 도 1은 다량의 건조 혼합물(14)로 채워진 자루같은 직물 케이스(12)를 포함하는 일회용 건조기 카트리지(10)를 도시한다. 카트리지(10)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 건조기 장치에서 작동하도록 적응되고, 이때 공기 또는 가스 스트림은 공기 또는 가스가 건조 혼합물(14)과 계면 접촉의 결과로 건조되도록 카트리지(10)를 통해 일반적으로 길이 방향으로 통과한다. 케이스(12)의 하부 단부(18)에 위치된 일반적으로 평평한 바닥 면(16)은 공기 입구로서 사용된다. 케이스(12)의 상위 단부(22)에 위치된 원주 부(20)는 공기 출구로 사용된다. 케이스(12)의 횡-단면 형태는 일반적으로 원형인데, 건조기의 일반적인 관 형태에 대응하는 일반적인 관 형상을 가진 건조기 내에서 사용되는 카트리지(10)를 야기한다. 다른 케이스 형상은 또한 건조기의 형태에 따라 설계될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 게다가, 통상적으로, 카트리지(10)의 횡-단면 형상은 대응하는 건조기의 횡-단면 형상에 거의 맞을 필요가 있고, 성공적인 작동을 위해 건조기를 통과하는 거의 모든 압축 공기/가스가 카트리지(10)를 횡단해야 할 필요가 있다. 그렇지 않으면, 카 트리지(10)가 건조기의 횡-단면 영역을 채우지 않는 경우, 공기/가스는 카트리지와 건조기의 내부 벽 사이를 흐를 수 있어서, 이에 의해 건조기의 효율성이 감소된다.
케이스(12)는 공기/가스 스트림이 케이스를 상당한 마찰 또는 압력 강하 없이 지나가면서 공기/가스 스트림을 여과하도록 작용할 수 있는 임의의 알맞은 물질로부터 형성될 수 있다. 케이스(12)의 명목상 여과 능력은 흙, 먼지, 기름, 압출 스케일, 및 압출 라인 파편과 같은 떠 있는 미립자를 여과하기에 충분한, 약 0.1 마이크론 또는 그 이하(예를 들어, 약 0.01 마이크론 아래)여야만 한다. 케이스 재질은 또한 카트리지(10)가 선적 또는 처리하하는 동안과 같이, 건조기 장치의 외부에 있을 때, 및 카트리지가 건조기 안으로 삽입되거나 건조기로부터 제거될 때 건조 혼합물(14)을 포함하기에 충분히 튼튼해야만 한다. 케이스 재질은 직물이거나 부직포일 수 있고, 및 단일-층 또는 다수층 구조를 가질 수 있다. 카트리지(10)가 그 직경을 가로질러 약 12-18cm(5-7inch)의 일반적인 크기 및 약 30-38cm(12-15inch)(더 긴 카트리지는 또한 더 많은 건조 능력으로 설계될 수 있다)의 길이를 가질 것이다. 일반적인 크기의 범위에 기초하여, 그리고 건조 혼합물(14)은 활성화된 알루미나 또는 실리카 겔 건조제 비드와 같은 일반적인 물질을 포함한다고 하면, 케이스(12)는 약 4.5kg(10 파운드)을 고정하는데 충분히 튼튼해야 할 필요가 있다. 전술한 필수 요건과 적합한 한 가지 적당한 재질은 Evolution®Series Filtration Media 상표 이름 하의 조지아주 Kimberly-Clark Corporation of Rrosewell 사에 의해 판매된 누비지 않은 섬유이다. Evolution®재질은 열적으로 함께 결합된 복수의 녹아서-부푼 폴리프로필렌 시트를 포함하는 여과 섬유로써 기 술된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(12)의 제조는 측벽 시트(26)와 바닥 시트(28)를 한정하기 위해 패턴화되고 절단된 케이스 재질의 평평한 시트(24)로 시작한다. 도 1 및 도 4의 카트리지(10)는 일반적으로 원통형이기 때문에, 측벽 시트(26)는 일반적으로 직사각형이고 바닥 시트(28)는 일반적으로 원형이다. 다른 형태는 다른 형상을 가진 카트리지를 제공하도록 사용될 수 있다. 시트(26 및 28)가 준비되면, 이것들은 케이스(12)의 필요한 형태를 한정하기 위해 봉합, 접착, 열 밀봉, 등에 의해 함께 결합된다. 제 1 결합 단계에서, 측벽 시트(26)의 측부 모서리(30 및 32)는 도 1 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 길이 방향 봉합선(34)에 따라 결합된다. 이런 결합 작업의 결과는 케이스(12)의 주 원형부(36)를 형성한다. 제 2 결합 단계에서, 측벽 시트(26)의 바닥 모서리(38)는 원주부 밀봉선(41)을 따라 바닥 시트(28)의 원주 모서리(40)와 결합된다. 이런 결합 작업의 결과는 원통부(36) 상의 일반적인 평평한 바닥 벽(42)을 형성한다(도 1을 참조). 대안적인 구조에서, 바닥 시트(28)는 제거될 수 있고, 바닥 벽은 원통부(36)의 하위 단부를 평평하게 하고 측벽 시트(26)의 바닥 모서리(38)의 마주하는 부분과 함께 결합하여 케이스(12) 상에 형성될 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 원통부(36)의 다른 단부는 측벽 시트(26)의 상부 모서리(44)를 따라 개방될 것이다.
바닥 벽(42) 또는 케이스(12)가 형성되면, 건조 혼합물(14)은 케이스(12) 안으로 삽입될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 채우는 작업을 하는 동안 케이스(12)의 바람직한 형태를 유지하기 위해, 및 부가된 건조 혼합물의 양이 눈에 보이 는 게이지를 제공하기 위해, 케이스는 원통형 벽 형상의 주형(45) 내에 위치될 수 있고 건조 혼합물이 주형의 상부에 도달할 때까지 채워질 수 있다. 주형(45)은 바람직하게 주형(45)이 건조 혼합물을 두기 위하여 길어질 수 있다는 것을 제외하고는, 카트리지(10)가 사용될 건조기의 크기와 형태에 적응된다. 예를 들어, 약 30-38cm(12-15inch)의 길이에 의해 약 12-15cm(5-6inch)의 직경인 카트리지-고정 챔버를 가진 일반적인 근접점 사용 공기/가스 건조기라고 가정하고, 추가로 건조 혼합물(14)이 약 0.32cm(0.125inch)인치의 평균 직경을 가진 활성화된 알루미나 건조제 비드라고 가정하면, 케이스(12)는 건조기의 카트리지-고정 챔버의 길이보다 약 5cm(2inch)이상의 레벨에 건조제로 채워져야 한다는 것이 실험적으로 결정된다. 그러므로, 주형은 약 35-43cm(14-17inch)의 길이 사이의 범위에 있다.
케이스(12)는 주형(45)보다 더 길고 빈 영역(46)은 케이스의 상부 단부에서 건조 혼합물 위로 연장된다는 것을 도 4에서 알 것이다. 영역(46)은 케이스(12)가 건조 혼합물(14)을 보유하기 위해 폐쇄되도록 공간을 제공한다. 약 12-15cm(5-6inch)의 직경과 약 35-43cm(14-17inch)의 길이인 주형(45)의 경우(위를 참조) 케이스(12)는 주형보다 약 7cm(3inch) 더 길 수 있다. 폐쇄 작업은 케이스 원형부(36)의 상위 단부를 평평하게 하고, 상부 모서리(44)의 마주보는 부분을 함께 결합하고, 도 5의 참조 번호 48에 의해 도시된 바와 같이, 그것을 접는 것(한 번 이상)을 수반한다. 바람직하게는 주름부(48)를 생성하기 전에, 코너 주름부(도시되지 않음)는 상부 모서리(44)의 코너에서 형성될 수 있다. 이것은 카트리지(10)의 외관을 개선시키고 주름부(48)를 케이스(12)의 측벽을 넘어 돌출되는 것이 방지될 수 있 다. 주름부(48)를 보장하기 위해서, 봉합선(49)은 봉합, 접착, 스테이플링 또는 다른 적당한 수단에 의해 형성된다. 도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 접은 후에 빈 영역(46)의 작은 부분이 남을 수 있다.
케이스(12) 내의 건조 혼합물(14)은 카트리지(10)를 통과하는 압축 공기/가스를 건조시키는 매체를 포함한다. 건조 혼합물(14)은 (1)활성화된 알루미나 비드, 실리카 겔 비드, 점토 및 분자체(molecular sieve)와 같은 수분 흡착 건조제, 및 (2)면, 종이, 나무 입자 등과 같은 수분 흡착 섬유를 포함하지만 제한되지 않는 필요한 건조 특성을 갖는 적당한 물질로부터 선택될 수 있다. 최상의 수분 제거 특성 때문에, 압축 공기/가스 건조 시스템에서 일반적으로 사용된 타입의 활성화된 알루미나 건조제 비드는 건조 혼합물(14)을 위해 사용된 바람직한 물질을 나타낸다. 건조제 비드의 크기는 알맞은 건조 특성을 제공하면서 카트리지(10)에 걸친 바람직하지 않은 압력 강하가 최소화되도록 선택된다. 평균 건조제 비드 직경은 바람직하게 약 0.25-1cm(0.1-0.4inch)의 범위에 놓일 것이다.
건조제 비드의 직경을 증가시키는 것은 카트리지(10)를 통한 공기/가스 흐름에 저항을 줄이는 경향이 있어서, 이에 따라 압력 강하를 줄이고, 또한 효과적인 흡착 표면 영역의 양을 줄인다는 것을 알게 될 것이다. 한편, 건조제 비드의 크기를 줄이는 것은 흡착 표면 영역의 양을 증가시키고, 또한 공기/가스 흐름의 저항을 증가시켜서, 카트리지(10)를 통한 압력 강하를 증가시킨다. 건조 혼합물(14)이 0.25-1cm(0.1-0.4inch)의 활성화된 알루미나 건조제 비드로 이루어지고, (건조제로 완전히 채워진)작동 직경이 약 12-15cm(5-6inch)이고 길이가 약 30-38cm(12- 15inch)인 케이스(12) 내에 지지된다고 가정하면, 카트리지(10)는 100psi의 입구 측부 압력 및 90-95psi의 출구 측부 압력과, 30SCFM(Standard Cubic Feet per Minute)의 흐름 속도에서 1/2%(-40℉ 이슬점)만큼 낮은 상대 습도를 전달할 수 있어야 한다. 또한, 이런 크기인 케이스(12)로, 카트리지(10)는 예를 들어, 교체가 필요하기 전에 (카트리지(10)가 페인트 부스 작업에 사용되는 경우에) 30-50 대의 차량을 페인트 작업하기에 충분한 여분의 페인트 양을 보유할 수 있어야 한다.
이제 도 6 내지 도 8로 가서, 카트리지(10)는 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인에 근접점 사용 설치를 위해 적응된 건조기(50)에 사용될 수 있다. 본 명세서에 그 내용이 참조로 병합된, 공동 계류 중인 출원 번호 에서 더 자세하게 기술된 바와 같이, 도 6 내지 도 8에 나타난 건조기(50)는 제 1 (상위) 단부(54) 및 제 2 (하위) 단부(56)를 가진 주 압력 용기(52)를 포함한다. 상단부(54)는 압력 용기(52)의 내부 빈 공간에 들어가는 커다란 중앙 개구부를 가진다. 이 개구부를 둘러싸는 것은 손잡이(62)를 가진 덮개 플레이트(62)를 수용하도록 적응된 원주부 장착 플랜지(58)이다. 6개의 패스너(64)는 장착 플랜지(58) 상의 덮개 플레이트(60)를 유지하기 위해 사용된다. 밀봉(65)(도 7에서 가장 잘 도시됨)은 압력 보존(pressure integrity)이 작업 중에 건조기(50) 내에서 유지되는 것을 보장하도록 덮개 플레이트(60)와 장착 플랜지(58) 사이에 위치된다. 패스너(64)와 덮개 플레이트(60)의 제거는 도 7에 도시된 바와 같이, 건조기 카트리지(10)를 수용하기 위한 실제적인 중공 챔버를 한정하는 압력 용기(52)의 내부에 접근하게 한다. 덮개 플레이트(60)가 나사 결합에 의해서와 같이, 다른 기술을 사용하여 장착 플랜지(58)에 고정될 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 그런 구조에서, 패스너(24)는 필요하지 않을 것이다. 밀봉(65)은 또한 평평한 밀봉에서 O-링 밀봉까지 변화될 수 있고 덮개 플레이트(60), 장착 플랜지(58), 또는 양쪽에서 형성된 원주부 밀봉 홈에 위치될 수 있다. 압력 용기(52)의 하단부(56)는 공기/가스 스트림으로부터 유체 미립자를 제거한 다음에 압력 용기의 내부로부터 유체를 제거하기 위해 배출 포트(68)로 배출하는 배수 영역을 한정한다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 종래의 볼 밸브(69)는 필요시 모아진 유체를 방출하기 위해 배출 포트(68)에 장착된다.
도 6 내지 도 8은 설치 위치에서 건조기(50)를 지지하기 위해 사용될 수 있는 2가지의 대안적인 장착 구조를 도시한다. 도 8에서, 2개의 장착 구멍(72)을 가진 장착 브라켓 조립체(70)는 압력 용기(52) 상에 형성되거나 압력 용기(52)에 부착된다. 이런 구조는 건조기(50)가 벽에 장착되도록 또는 사용점 근처(예를 들어, 페인트 부스의 벽)의 다른 구조(도시되지 않음)에 장착되게 한다. 도 6 및 도 7에서, 스탠드(74)는 압력 용기(52)의 하단부(56) 상에 형성되고 또는 하단부(56)에 부착된다. 이런 구조는 건조기(50)가 바닥 상에 또는 사용 점 근처(예를 들어, 페인트 부스의 바닥(floor))의 다른 표면 상에 지지되게 한다. 덮개 플레이트(60)와 결합된 손잡이(62)는 건조기(50)를 들어올리기 위해 사용되고 한 위치에서 다른 위치로 이동시키기 위해서 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 8에서 추가로 도시된 바와 같이, 압력 용기(52)는 압축 공기/가스 라인에서 건조기(50)를 설치하기 위한 2개의 공기/가스 포트(76 및 78)를 추 가로 포함한다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 포트(76)는 압력 용기(52)의 상단부(54) 근처에 배치되고 출구 라인(80)에 연결되도록 적응된 출구 포트로서 작용한다. 포트(78)는 압력 용기(52)의 하단부(56)의 근처에 배치되고 입구 라인(82)에 연결되도록 적응된 입구 포트로서 작용한다. 건조기가 작동하는 동안, 건조기(50)를 통한 공기/가스의 흐름은 하위 입구 포트(78)에서 시작하여, 카트리지(10)를 통해 위 방향으로 지나가서, 출구 포트(76)를 통해 배출된다. 건조기(50)는 출구 라인(80)에 연결되는 공기/가스-구동 공구(도시되지 않음)의 상류, 및 입구 라인(82)을 통해 압축 공기 또는 가스를 공급하는 압축 공기/가스원(도시되지 않음)의 하류에서와 같은, 사용점 근처에 설치하기 위해 위치된다.
도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 카트리지(10)의 상단부(22)는 덮개 플레이트(60)에 의해 획득된, 압력 용기(52)의 상단부(54) 개구부 근처에 배치되도록 적응된다. 카트리지(10)의 바닥 단부(18)는 유체 유수분리기 조립체(84) 상에 놓인, 압력 용기(52)의 하단부(56) 근처에 배치되도록 적응된다. 유수분리기 조립체(84)는 입구 포트(38) 조금 위에 장착된 플레이트로서 형성되고 카트리지(10)의 바닥 벽(42)을 위한 단단하고 실제적으로 평면의 카트리지 지지 표면을 제공한다. 유수분리기 조립체(48)는 또한 공기/가스 흐름이 카트리지(10) 안으로 지나가도록 중앙 구멍(86)과, 구멍(86) 아래로 연장된 구부러진 배플(88)을 포함한다. 배플(88)은 미립자가 카트리지(10)의 건조 혼합물(14)에 도달하기 전에, 공기/가스 스트림으로부터 유체 미립자를 제거한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 건조기(50)의 최종 성분은 출구 포트(76) 근처의 압력 용기(52) 상에 위치된 건조 표시기(88)이다. 건조 표시기(88)는 특징에서 종래적이고 압력 용기 벽을 통해 연장된 구멍에서 나사산을 형성하여 장착된 사이트 글래스 유닛(site glass unit)을 포함한다. 건조 표시기(88) 내에 배치된 것은 습기로 변질되기 쉬운 종이 또는 다량의 색상-변경 건조제와 같은 건조-표시 물질이다.
이제 도 9a, 도 9b 및 도 9c로 와서, 카트리지(10)가 건조기(50)의 압력 용기(52) 안으로 삽입되는 동안의 모습이 도시된다. 도 9a 및 도 9b에서 도시된 바와 같이, 카트리지(10)가 유수분리기 조립체(84) 상에 삽입되고 위치되면서 처음에 케이스(12)의 측벽과 압력 용기(52)의 내부 벽 사이에 갭이 있다. 이것은 카트리지(10)는 카트리지(10)를 위한 손잡이로서 편리하게 사용되는, 접힌 부분(48)에 의해 들어올려 질 때 횡-단면적으로 수축될 것이라는 사실 때문이다. (하나 이상의 스트랩(strap), 스트링(string), 탭(tab), 주름부(fold) 등과 같은)다른 손잡이 구조는 또한 들어올리는 것을 용이하게 하기 위하여 카트리지(10) 상에 제공될 수 있다.
횡-단면 수축은 건조 혼합물(14)이 케이스(12)의 바닥 벽(42)을 부풀리기 위해 아래 방향으로 흐르고(도 9a를 참조), 또한 주름부(48) 아래의 빈 영역(46) 안으로 위 방향으로 흐른 결과 발생한다. 게다가, 케이스(12)를 형성하는 여과 재질은 케이스의 길이 방향과 직경 방향 모두로 늘어나는 능력이 있다. 주름부(48)가 들어올려 질 때, 수축된 형상을 나타내는 카트리지(10)의 능력 때문에, 케이스(12)와 압력 용기(52)의 내부 벽 사이의 간섭 없이 건조기(50) 안으로 쉽게 삽입될 수 있다. 카트리지-고정 챔버가 약 30-38cm(12-15inch)의 길이에 의해 약 12-15cm(5- 6inch)의 길이인 일반적인-크기의 압력 용기(52)의 경우, 주름부(48)에 의해 카트리지(10)가 들어올려지 것은 케이스(12)로 하여금 적어도 약 0.15-0.32cm(0.06-0.125inch)의 갭(89)이 케이스(12)와 압력 용기(52) 사이에 생성되는 점으로 횡-단면적으로 수축되게 해야한다.
도 9b는 카트리지(10)가 유수 분리기 조립체(84) 상에 위치된 후이지만 케이스(10)의 내부벽은 아직도 압력 용기(52)의 내부 벽으로부터 떨어져 있는 것을 도시한다. 이런 처음 배치 단계에서, 케이스(12)의 상단부는 건조 혼합물(14)이 상대적으로 헐겁게 채워진 상태인 결과로 압력 용기(52)의 상부 위에 돌출될 수 있다. 이것은 (벽-장착이 아닌 경우에) 건조 혼합물(14)을 자리잡게 하고, 강화하고, 압축하기 위해서 케이스(12)의 상부 상을 누르거나 탭핑하고 및/또는 압력 용기(52)를 흔들거나 진동시켜 고쳐질 수 있다. 도 9c에서 도시된 바와 같이, 이것은 케이스(12)의 측벽으로 하여금 압력 용기(52)의 내부 벽과의 접촉하게 바깥 방향으로 확장되도록 할 것이다. 케이스(12)가 정확한 양의 건조 혼합물(14)로 채워진 경우에, 이 물질은 압력 용기의 장착 플랜지(58)의 상부와 평평하게 해야할 것이다. 주름부(48)는 그 후 케이스(12)의 상부를 평평하게 하도록 밀린다. 이것은 카트리지(10)와 케이스(12)의 작동 형상이다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(60)는 이제 장착될 수 있고, 건조기(50)는 작업 중에 위치된다.
최소의 실험으로, 장착시에, 주름부(48)가 바람직한 위치로 눌려질 수 있도록 정확한 양의 건조 혼합물(14)이 결정될 수 있다. 건조 혼합물(14)이 너무 많이 사용된 경우, 덮개 플레이트(60)를 장착하는 것은 불가능하다. 건조 혼합물(14)이 충분히 사용되지 않은 경우, 공기 갭이 덮개 플레이트(60) 아래로 지나갈 것이다. 바람직하게, 비록 케이스(12)의 상부(접힐 때)는 약 0.32-0.63cm(0.125-0.25inch) 이하의 작은 갭이 허용될 수 있지만, 덮개 플레이트(60)의 바닥 표면과 같은 높이로 고르게 되어야 한다. 더 큰 갭은 건조기 작동 중에 카트리지(10)가 길이 방향으로 길어지고 폭방향으로 좁아지는 결과를 야기하여, 이에 따라 압력 용기(52)의 내부 벽과의 접촉을 상실한다. 이것은 공기/가스가 케이스(12)의 외부 주위로 흐르는 것(channel)을 가능케한다. 채널링(channeling)은 또한 건조 혼합물(14)이 헐거워지고 정착되지 않아진 결과로 케이스(12) 내에서 발생할 수 있다. 게다가, 카트리지(10)는 건조기(50) 내의 어떤 구조에 확실하게 연결되지 않고, 단순히 유수분리기 조립체(84) 상에 놓여 있기 때문에, 건조기(50)의 입구 측부로의 공기/가스 압력의 적용은 케이스(12)를 큰 힘으로 위 방향으로 들어올리고, 어쩌면 덮개(60)로 케이스를 강하게 내리쳐서 케이스가 부서질 수 있다.
도 10은 건조기(50)의 작동 중에 카트리지(10)를 통한 압축 공기/가스의 흐름을 도시한다. 압축 공기/가스가 입구 포트(78)를 통해 압력 용기(52)의 하부(56)로 들어가는 것을 알 수 있을 것이다. 공기/가스 흐름의 상당부분이 배플(88) 상에 부딪힌다. 배플(88)은 유수분리기 조립체(84)의 구멍(86)을 통해 위 방향으로 흐르기 전에 공기/가스 흐름이 배플의 모서리 주위로 전환되는 것을 필요로 할 것이다. 물방울, 기름 방울 등과 같은 유체 미립자는 배플(88) 상에 모이고, 공기/가스 스트림 밖으로 응축되려는 경향이 있을 것이다. 도 10의 참조 번호 90에 의해 도시된(축척에 맞게 도시되지 않음) 이런 유체 미립자는 중력의 힘에 의하여 배출 포트 (68) 주위에 위치된 배수 영역으로 배플(88)에서 굴러갈 것이다. 구멍(86)을 통해 위 방향으로 이동하는 공기/가스 흐름은 케이스(12)의 바닥 벽(42)을 통과할 것이다. 위에 기술된 바와 같이, 케이스 재질의 다공성(porosity)은 흙, 먼지, 기름 잔여물 및 다른 파편을 공기/가스 스트림 밖으로 여과하기 위해 여과 기능을 제공하도록 선택된다. 이런 여과 재질은 도 10의 참조 번호 92에 의해 도시된다(축척에 맞게 도시되지 않음). 공기/가스 흐름이 카트리지(12)에 들어가면, 꽉 찬 건조 혼합물(14)을 통해 흩어지고, 공기/가스 흐름이 출구 포트(76)를 향해 위 방향으로 이동하면서 수분이 없어진다. 출구 포트(76)에서 카트리지(76)로부터 빠져나오기 전에, 공기/가스 흐름은 케이스 재질을 다시 통과해야 하고, 그리고 이에 의해 건조 혼합물(14)의 매우 작은 입자(예를 들어, 건조제 먼지)를 주로 포함하는 바람직하지 않은 오염 물질(93)을 제거하도록 2번째 여과될 것이다. 그러므로 출구 포트(76)로부터 빠져 나오는 공기/가스 흐름은 사용점에 전달되기 위한 매우 건조한 공기/가스 스트림을 제공하기 위해 처리된 수증기일 것이고, 또한 기름, 먼지 및 다른 오염 물질을 제거하기 위해 여과 될 것이다. 이런 여과는 카트리지(10)의 입구 단부와 출구 단부 양 쪽에서 발생할 것이다.
도 7에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 카트리지(10)를 교체하기 위해서, 패스너(64)는 덮개(60)가 장착 플랜지(58)로부터 들어올려질 수 있도록 제거된다. 카트리지(10)가 건조기(10)의 어떤 구조에 연결되지 않고, 단순히 유수분리기 조립체(84)에 의해 제공된 카트리지 지지 표면 상에 놓여 있기 때문에, 그 후 카트리지는 (주름부(48)에 의해 제공된 "손잡이"를 쥐어서) 압력 용기(52) 밖으로 빠르게 빠져 나갈 수 있고, 카트리지를 쑥 끼워넣어 (필요한 경우 압축하여) 교체할 수 있다. 필요한 경우 탄력 부재(65)를 확인하고 교체한 후, 덮개(60)는 재장착 될 수 있고 패스너(64)는 재부착될 수 있다. 밸브(69)(도 8을 참조)의 빠른 해체는 또한 유체를 배출하기 위한 이 시점에서(및 또한 각 적용의 시작 또는 끝에서) 실행될 수 있다. 전술한 단계는 단지 짧은 시간이 소요되고, 이 후에 건조기(50)는 완전히 복귀되고 더 많은 작동 사이클을 위해 준비될 것이라는 것을 알게 될 것이다. 혼동스러운 사용법, 보수 유지, 건조 혼합물(14)의 직접적인 조작, 및 숙력되거나 자격이 있는 사람이 필요없다. 다 사용된 카트리지(10)는 버리거나 재사용될 수 있다.
이에 따라, 일회용 건조기 카트리지는 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구에 전달하는 공기/가스 라인에 설치하기 위해 적응된 공기/가스 건조기 장치용으로 기술되었다. 기술된 카트리지는 이상적으로 사용 점 근처에 설치를 위해 위치되고, 교체하기 쉽고, 어질러진 건조 혼합물을 처리하는 것이 필요없다. 카트리지는 외부 여과기 유닛의 필요를 방지할 수 있는 통합된 여과 기능을 추가적으로 수행한다. 비록 발명된 건조기의 다양한 실시예가 기술되었지만, 본 명세서의 기술 사항과 도면은 단지 도식적이고, 다양한 변경, 조합 및 변화는 본 발명에 따라 만들어 질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 건조기 카트리지(110)는 "NP"라고 지정된 케이스(112)의 주요부가 공기/가스 흐름이 통과하지 않는 비-다공성 재질로 제조되었다는 것을 제외하고, 도 1 내지 도 4의 모든 카트리지에 관해 동일하게 구성될 수 있다. NP부의 바닥 모서리는 케이스의 공기 입구를 제공하는 바닥 벽(116)으로 141에서 봉합되는 한편, 상위 모서리는 공 기/가스 출구를 제공하는 케이스(12)의 원주부(120)로 "S"에서 봉합된다. 그러므로 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그와 동등한 사상에 따른 것을 제외하고 어떤 방법으로도 제한되지 않는다는 것이 이해될 될 것이다.
본 발명은 압축 공기 및 가스 시스템 분야에서, 및 더 구체적으로 공기/가스-구동 공구에 전달된 압축 공기 및 가스로부터 수분을 여과하고 제거하기 위한 여과 및 건조 기구에 사용된다.

Claims (20)

  1. 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인에 설치하기 위해 적응된 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지로서,
    유연한 기다란 케이스와,
    상기 케이스 내의 건조 혼합물과,
    상기 케이스 상의 공기/가스 입구와,
    상기 입구로부터 떨어진 상기 케이스 상의 공기/가스 출구와,
    상기 케이스상기 케이스 상의 손잡이를 포함하고,
    상기 케이스는 공기/가스 건조기 장치로 삽입 또는 상기 공기/가스 건조기 장치로부터의 제거를 용이하게 하기 위한 상기 손잡이에 의해 들어올려질 때 횡-단면 적으로 수축된 형상으로 자체-형성되는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 여과기 매체 재질을 포함하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 여과기 매체 재질은 약 0.1 마이크론 또는 그 이하를 여과 할 수 있는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 입구 및 상기 출구는 상기 여과기 매체 재질을 포함하는 상기 케이스의 모두 또는 일부에 의해 제공되는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 건조 혼합물은 건조제를 포함하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 제 1 단부에 일반적으로 관형인 측벽과 일반적으로 원형인 바닥 벽을 포함하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 제 2 단부에서 폐쇄 주름부를 포함하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주름부와 상기 건조 혼합물 사이에는 빈 영역이 놓인, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 주름부는 상기 손잡이를 제공하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 케이스의 측부는 비-다공성인, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지.
  11. 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인에 설치하도록 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법으로서,
    유연하고 기다란 케이스를 형성하는 단계와,
    상기 케이스 내에 건조 혼합물을 삽입하는 단계와,
    상기 케이스 상에 공기/가스 입구를 제공하는 단계와,
    상기 입구로부터 떨어진 상기 케이스 상에 공기/가스 출구를 제공하는 단계와,
    상기 케이스 상에 손잡이를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 케이스는 공기/가스 건조기 장치로의 삽입 또는 이 공기/가스 건조기 장치로부터의 제거를 용이하게 하기 위해 상기 손잡이에 의해 들어올려 질 때, 횡-단면적으로 수축된 형상으로 자체-형성되는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 케이스 상에 측벽을 형성하는 제 1 시트와 상기 케이스 상의 바닥 벽을 형성하는 제 2 시트를 함께 결합하여 형성된, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 입구 및 상기 출구는 여과기 매체 재질을 포함하는 상기 시트에 의해 제공된, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  14. 제 11 항에 의해, 상기 건조 혼합물은 주형에 상기 케이스를 위치시키고 상기 케이스 안으로 상기 건조 혼합물을 부어서 삽입되는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 주형은 상기 카트리지가 작동하는 공기/가스 건조기의 카트리지-고정 챔버에 적합하는 횡-단면 크기와 형태를 가지고, 상기 주형은 상기 카트리지-고정 챔버보다 더 긴 길이를 갖는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 주형의 상부는 상기 건조 혼합물을 측정하기 위한 게이지로서 사용되는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 채우는 과정 다음에 폐쇄 주름부로 접히는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 주름부와 상기 건조 혼합물 사이에는 빈 공간이 남아있는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 주름부는 상기 손잡이를 제공하는, 공기/가스 건조기 장치를 위한 일회용 건조기 카트리지를 제조하는 방법.
  20. 압축 공기 또는 가스를 공기/가스-구동 공구로 전달하는 공기/가스 라인에 설치하기 위한 공기/가스 건조기 장치에 일회용 건조기 카트리지를 삽입하는 방법으로서,
    유연하고 기다란 케이스와, 상기 케이스 내의 건조 혼합물과, 상기 케이스 상의 공기/가스 입구와, 상기 입구로부터 떨어진 상기 케이스 상의 공기/가스 출구와, 상기 케이스 상의 손잡이를 포함하고, 상기 케이스는 공기/가스 건조기 장치로의 삽입 또는 이 공기/가스 건조기 장치로부터의 제거를 용이하게 하기 위해 상기 손잡이에 의해 들어올려 질 때 횡-단면적으로 수축된 형상으로 자체-형성되는 건조기 카트리지를 선택하는 단계와,
    상기 손잡이를 쥐고 상기 수축된 형상이 되도록 상기 케이스를 들어올리는 단계와,
    공기/가스 건조기에 상기 케이스를 삽입하는 단계와,
    상기 케이스가 횡-단면적으로 수축되지 않고 상기 건조 혼합물이 압축된 상기 수축된 형상에서 작동 형상으로 상기 케이스를 재형성되도록 필요에 따라 상기 케이스를 조작하는 단계를 포함하는, 공기/가스 건조기 장치의 일회용 건조기 카트리지를 삽입하는 방법.
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