BR112017018987B1 - Conjunto alimentador configurado para transportar partículas criogênicas de uma fonte de partículas para dentro de um fluxo de gás de transporte, e método para vedação entre uma superfície periférica de um rotor de um conjunto alimentador e uma superfície de vedação de uma vedação - Google Patents
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Abstract
alimentador de partículas. a presente invenção refere-se a um aparelho (10) o qual introduz partículas criogênicas recebidas de uma fonte de partículas (4), que tem uma primeira pressão, para dentro de um fluido de transporte móvel, que tem uma segunda pressão, para fornecimento final para uma peça a trabalhar ou alvo como partículas arrastadas dentro de um fluxo de fluido de transporte (8), cujo aparelho veda entre a fonte de partículas e o fluxo de fluido de transporte.
Description
[001] A presente invenção reivindica prioridade de e incorpora por referência na sua totalidade o Pedido de Patente Provisória dos Estados Unidos Número de Série 62/129483, depositado em 06 de março de 2015, intitulado Alimentador de Partículas.
[002] A presente descrição refere-se geralmente à transferência de partículas contínua ou quase contínua de uma primeira área através de um diferencial de pressão para uma segunda área que tem uma pressão diferente do que a primeira área, e está especificamente direcionada a um aparelho e método para vedação entre as duas áreas durante a transferência de partículas. Especificamente descrito está um aparelho o qual introduz partículas criogênicas recebidas de uma fonte de partículas, que tem uma primeira pressão, para dentro de um fluido de transporte móvel, que tem uma segunda pressão, para fornecimento final para uma peça a trabalhar ou alvo como partículas arrastadas dentro de um fluxo de fluido de transporte o qual veda entre a fonte de partículas e o fluxo de fluido de transporte.
[003] Sistemas de dióxido de carbono, incluindo aparelhos para criar partículas de dióxido de carbono sólidas, para arrastar as partículas dentro de um gás de transporte e para direcionar as partículas arrastadas na direção de objetos são bem conhecidos, como são as várias partes componentes associadas com estes, tal como bocais, estão mostrados nas Patentes U.S. 4.744.181, 4.843.770, 5.018.667, 5.050.805, 5.071.289, 5.188.151, 5.249.426, 5.288.028, 5.301.509, 5.473.903, 5.520.572, 6.024.304, 6.042.458, 6.346.035, 6.695.679, 6.726.549, 6.739.529, 6.824.450, 7.112.120, 8.187.057 e 8.869.551, todas as quais estão aqui incorporadas na sua totalidade por referência. Além disso, Pedido Provisório de Patente dos Estados Unidos Número de Série 61/487.837 depositado em 19 de maio de 2011 e Pedido de Patente Não Provisória dos Estados Unidos Número de Série 13/475.454 depositado em 18 de maio 2012 ambos para Método e Aparelho para Formar Partículas de Dióxido de Carbono, Pedido Provisório de Patente dos Estados Unidos Número de Série 61/589.551 depositado em 23 de janeiro de 2012, para Método e Aparelho para Dimensionar Partículas de Dióxido de Carbono, e Pedido Provisório de Patente dos Estados Unidos Número de Série 61/592.313 depositado em 30 de janeiro de 2012, para Método e Aparelho para Fornecer Partículas de Dióxido de Carbono, 14/062.118 depositado em 24 de Outubro de 2013 Para Aparelho que Inclui Pelo menos um Impulsor ou Diversor e para Fornecer Partículas de Dióxido de Carbono e Método de Utilização, todos estão por meio disto incorporados em sua totalidade por referência. Apesar desta patente referir especificamente a dióxido de carbono na explicação da invenção, a invenção não está limitada a dióxido de carbono mas ao invés pode ser aplicada a qualquer material criogênico adequado. Assim, referências aqui a dióxido de carbono não devem ser limitadas a dióxido de carbono, mas devem ser lidas como incluindo qualquer material criogênico adequado.
[004] Muitos sistemas de jateamento da técnica anterior incluem membros rotativos, tal como motores, com cavidades ou cavidades para transportar partículas para dentro do fluxo de gás de transporte. Vedações são utilizadas, forçadas contra a superfície de rotor para manter o diferencial de pressão, com o objetivo de minimizar as perdas parasíticas devido ao contato enquanto obtendo uma vedação adequada.
[005] Os desenhos acompanhantes ilustram modalidades, e, juntamente com a especificação, incluindo a descrição detalhada a qual segue, servem para explicar os princípios da presente inovação.
[006] Figura 1 diagramaticamente ilustra um aparelho configurado de acordo com os ensinamentos desta descrição para arrastar as partículas dentro de fluxo de fluido de transporte e vedar entre diferentes pressões.
[007] Figura 2 é uma vista isométrica de uma modalidade do aparelho 2 apresentado como um alimentador de partículas.
[008] Figura 3 é uma vista explodida do alimentador da Figura 2.
[009] Figura 4 é uma vista em seção transversal lateral do alimentador da Figura 2.
[0010] Figura 5 é uma vista lateral em seção transversal fragmentada ampliada do fixador que retém o calço de vedação inferior no pistão do alimentador da Figura 2.
[0011] Figura 6 é uma vista em corte do bloco de alimentador do alimentador da Figura 2.
[0012] Figura 7 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade alternativa do alimentador da Figura 2.
[0013] Figura 8 é uma vista fragmentada ampliada da área de entrada do bloco de alimentador da Figura 7.
[0014] Na descrição seguinte, caracteres de referência iguais designam partes iguais ou correspondentes através de todas as diversas vistas. Também na descrição seguinte, deve ser compreendido que termos tais como, frente, traseira, dentro, fora, e similares são palavras de conveniência e não devem ser considerados como termos limitantes. A terminologia utilizada nesta patente não pretende ser limitantes na medida em que os dispositivos aqui descritos, ou suas porções, podem ser anexados ou utilizados em outras orientações. Referindo em mais detalhes aos desenhos, uma modalidade construída de acordo com os ensinamentos da presente invenção está descrita.
[0015] Deve ser apreciado que qualquer patente, publicação, ou outro material de descrição, no todo ou em parte, que está dito ser aqui incorporado por referência está aqui incorporado somente no grau em que o material incorporado não conflite com definições, declarações ou outro material de descrição existente apresentado nesta descrição. Como tal, e no grau necessário, a descrição como explicitamente aqui apresentada suplanta qualquer material conflitante aqui incorporado por referência. Qualquer material, ou sua porção, que está dito ser aqui incorporado por referência, mas o qual conflita com definições, declarações ou outro material de descrição existente aqui apresentado será somente incorporado no grau em que nenhum conflito surja entre o incorporado e o material de descrição existente.
[0016] A Figura 1 diagramaticamente ilustra um aparelho 2 o qual recebe partículas da fonte de partículas 4, recebe um fluido de transporte móvel da fonte de fluido de transporte 6, arrasta as partículas dentro do fluido de transporte móvel e descarrega o fluxo de fluido de partículas arrastadas 8, o qual flui para uma utilização final, tal como sendo direcionado contra uma peça a trabalhar ou outro alvo. A fonte de partículas 4 pode ser qualquer fonte adequada, tal como um dispositivo de contenção ou armazenamento, por exemplo um funil, ou um dispositivo de distribuição contínua, por exemplo um dispositivo no qual as partículas fluem quando da criação diretamente e continuamente sem substancialmente nenhum armazenamento das partículas para o aparelho 2. O fluido de transporte da fonte de fluido de transporte 6 pode ser qualquer fluido de transporte adequado, tal como o ar, em qualquer pressão adequada, tal como 276 kPa (40 psig) até 2070 kPa (300 psig). Tipicamente, a pressão do ambiente que circundam as partículas na localização na qual estas são recebidas pelo aparelho 2 da fonte 4 é diferente do que a pressão do fluido de transporte no e/ou dentro do aparelho 2. Por exemplo, a pressão das partículas na fonte 4 e a localização na qual estas são recebidas pelo aparelho 2 pode ser a pressão atmosférica ambiente, enquanto que a pressão do fluido de transporte pode ser 276 kPa (40 psig) e mais alta. Dentro dos ensinamentos desta descrição, o aparelho 2 está configurado para arrastar as partículas dentro do fluxo de fluido de transporte e vedar entre as diferentes pressões para impedir ou minimizar um vazamento da área de pressão mais alta para a área de pressão mais baixa.
[0017] As Figuras 2 e 3 ilustram um conjunto alimentador 10, o qual é uma modalidade representativa do aparelho 2. O conjunto alimentador 10 compreende uma base 12, bloco de alimentador 14, suportes de rolamento 16a, 16b, rotor 18, vedação superior 20, e vedação inferior 22. O bloco de alimentador 14 pode também ser referido como um alojamento 14. A vedação inferior 22 pode ser parte do conjunto de vedação / pistão inferior como abaixo descrito. Os suportes de rolamento 16a, 16b podem estar montados diretamente no bloco de alimentador 14, alinhados em relação a este por características de alinhamento as quais podem compreender pinos de localização 24a que estendem do bloco de alimentador 14 para dentro de furos de localização 24b. Os suportes de rolamento 16a e 16b podem estar presos no bloco de alimentador 14 em qualquer modo adequado, tal como através da utilização de fixadores 26 que estendem através de furos 28 (ver Figura 3) e acoplam roscadamente o bloco de alimentador 14. Os suportes de rolamento 16a, 16b podem incluir uma características de desmontagem 30, a qual, na modalidade apresentada, é um furo roscado dentro do qual um membro roscado pode ser inserido e girado para empurrar contra o bloco de alimentador 14 por meio disto separando os suportes de rolamento 16a, 16b do bloco de alimentador 16.
[0018] Cada suporte de rolamento 16a, 16b suporta um respectivo rolamento 32a, 32b, o qual pode ser um rolamento vedado. Os rolamentos 32a, 32b localizam e suportam rotativamente o rotor 18 para rotação. O rotor 18 inclui uma interface 18a para acoplar uma fonte de potência rotacional em um modo como é bem conhecido. Uma placa de rolamento de apoio 34 e uma placa de retenção 36 retêm o rotor 18 na sua outra extremidade. A placa de rolamento de apoio 34 pode ser feita de qualquer material adequado, tal como um plástico UHMW. Os fixadores 38a, 38b, 38c, 38d prendem removível a placa de rolamento de apoio 34 e a placa de retenção 36 no suporte de rolamento 16a, permitindo a retirada do rotor 18 através do rolamento 32a.
[0019] A vedação superior 20 e a vedação inferior 22 podem ser feitas de qualquer material adequado tal como, por meio de exemplo somente, um poliéster termoplástico semicristalino, não reforçado baseado em tereftalato de polietileno (PET-P), tal como é vendido sob o nome de marca Ertalyte®. A vedação superior 20 pode estar suportada pelos suportes de rolamento 16a, 16b através de fixadores 38a, 38b, 40a, 40b, em acoplamento de vedação com a porção superior 18b da superfície periférica 18c (ver Figura 4) a superfície superior do rotor 18. A vedação superior 20 inclui uma abertura 42 a qual está configurada para receber as partículas da fonte de partículas 4, a qual como acima notado, pode ser qualquer fonte adequada, tal como um funil ou um dispositivo a qual dosa as partículas de um área de armazenamento, tal como raspando ou passando as partículas através de aberturas, diretamente para a abertura 42 sem substancialmente nenhum armazenamento das partículas.
[0020] Referindo também à Figura 4 (a qual é uma seção transversal feita através do plano médio do conjunto alimentador 10, exceto que a seção transversal do rotor 18 é feita através de um plano médio de uma fila circunferencial de cavidades 44), a vedação superior 20 provê uma vedação adequada com a porção superior 18b sem criar um arraste significativo sobre o rotor 18. Como também visto na Figura 5, na modalidade apresentada, a vedação inferior 22 faz parte do conjunto de vedação / pistão inferior 46, o qual compreende a vedação inferior 22, pistão 48, e sistema de retenção 50. O sistema de retenção 50 compreende fixadores 52 e tiras de distribuição de carga 54. Com referência também à Figura 5, o sistema de retenção 50 prende a vedação inferior 22 no pistão 48 mas permite um movimento relativo entre estes. Os fixadores 52 podem estar configurados como ilustrado como parafusos de ressalto os quais estendem através de aberturas 22c na superfície superior 22b para acoplar o pistão 48 para estabelecer uma dimensão L entre a superfície superior 48a do pistão 48 e superfície inferior 54a a qual é maior do que a dimensão H, da altura da vedação inferior 22 da superfície inferior 22a até a superfície superior 22b. Os fixadores 52 estão ilustrados como parafusos de ressalto os quais são apertados contra respectivos degraus 48b dos furos 48c por meio disto estabelecendo a distância entre a superfície superior 48a e a superfície inferior da cabeça de fixador 52, a qual apoia contra as tiras de distribuição de carga 54. A folga (diferença) entre as dimensões L e H em conjunto com as folgas entre as aberturas 22c e fixadores 52 e com a folga entre a vedação inferior 22 e cavidade 58 do bloco de alimentador 14, a qual é um ajuste relativamente frouxo, permite que a vedação inferior mova e incline em todas as direções, este movimento relativo também aqui referido como flutuação. A quantidade de flutuação permite que a vedação inferior 22 se alinhe com o rotor 18. Esta flutuação, entre outros, reduz a precisão requerida para conseguir o alinhamento necessário entre a vedação inferior 22 e o rotor 18 para prover a quantidade de vedação desejada entre a vedação inferior 22 e a superfície periférica 18c. Por exemplo, a Figura 4 ilustra uma folga 56 entre a superfície periférica 18c e a vedação inferior 22. Quando o fluxo de fluido de transporte é iniciado através da passagem interna (como abaixo descrito), a pressão de fluido moverá a vedação inferior 22 em relação ao pistão 48 para forçar a superfície superior 22b em alinhamento com a superfície periférica 18c conforme a vedação inferior 22 é forçada em acoplamento de vedação com a superfície periférica 18c do rotor 18 como aqui descrito. Além disso, como abaixo descrito, o pistão 48 pode estar configurado para forçar a vedação inferior 22 em acoplamento de vedação com o rotor 18.
[0021] As tiras 54 incluem respectivas ranhuras 54b dispostas na superfície inferior 54a circundando as respectivas aberturas 22c através das quais os respectivos fixadores 52 estão dispostos. Respectivas vedações 60, ilustradas como anéis em O os quais podem ser feitos de qualquer material adequado tal como Buna-N, estão dispostas dentro de respectivas ranhuras 54b para vedar as aberturas 22c contra a pressão que vaza da câmara de lado de entrada 62 e da câmara de lado de saída 64. As vedações 60 podem estar configuradas para prover tal vedação através de toda a faixa de flutuação inteira da vedação inferior 22. A vedação 59 está disposta dentro da ranhura 58a vedando entre a vedação inferior 22 e a cavidade 58.
[0022] Uma pressão de vedação adequada, mas não excessiva, entre o rotor 18 e a vedação inferior 22 é necessária para impedir que o fluido de transporte que chega vaze do conjunto alimentador 10. A técnica anterior descrita na Patente U.S. Número 7.112.120 inclui um calço de vedação inferior 58 o qual move verticalmente dentro da cavidade 38 e é forçado contra o rotor 26 como um resultado da pressão estática de fluxo de fluido que flui através das câmaras 74, 78 atuando através da área de superfície inteira do calço de vedação inferior 58. Em muitas pressões de fluido de transporte de operação, isto pode resultar em uma pressão de vedação mais alta sendo exercida contra o rotor 26 pela vedação inferior 58 do que é necessária para vedar. Tal pressão de vedação mais alta do que necessária aplica uma arraste parasítico sobre o rotor 58, requerendo mais potência (por exemplo, um motor de potência mais alta, tal como 1/2 cavalo motor) para girar o rotor 26 para superar o arraste parasítico, e causando um desgaste mais rápido do rotor 26 e do calço de vedação inferior 58. Em pressões de fluido de transporte mais baixas, apesar de atuando sobre a área de superfície de calço de vedação inferior inteira 58 das câmaras 74, 78, a pressão de vedação pode ser inadequada. Além disso, a pressão de vedação que resulta da configuração da técnica anterior discutida pode não estar sincronizada apropriadamente com relação à partida do fluxo de fluido de transporte para efetuar a vedação, mesmo quando a pressão de operação de fluido de transporte é alta o bastante para produzir uma pressão de vedação adequada.
[0023] A presente inovação permite conseguir uma pressão de vedação adequada sobre a pressão de operação de faixa baixa para alta de fluido de transporte desejada. A flutuação anteriormente descrita permite que a vedação inferior 22 alinhe apropriadamente com o rotor 18 em baixa pressão, evitando a alta pressão da técnica anterior requerida para elasticamente conformar o calço de vedação inferior 58 para alinhar apropriadamente com o rotor 26. Referindo à Figura 4, o conjunto alimentador 10 define um percurso de fluxo de fluido de transporte interno da entrada 66 para a saída 68, estendendo através da passagem 70 definida pelo pistão 48, através da passagem 72 definida pela vedação inferior 22, através do plenum 74 definido pela vedação inferior 22 na estação de descarga de cavidades 44, através da passagem 76 definida pela vedação inferior 22, e através da passagem 78 definida pelo pistão 48 para a saída 68. A vedação inferior 22 inclui câmaras 62 e 64 as quais estão em comunicação de fluido com as passagens 70 e 78 respectivamente. Quando o fluido de transporte flui através do percurso de fluxo de fluido de transporte interno, a pressão estática do fluxo atua sobre as superfícies internas das câmaras 62 e 64 e das passagens 70 e 78, forçando a vedação inferior 22 afastando do pistão 48 contra o rotor 18, fazendo-a entrar em alinhamento com este quando a vedação inferior é forçada na direção do rotor 18. O movimento relativo máximo da vedação inferior 22 e do pistão 48 afastando um do outro está limitado pela quantidade de flutuação. Assim, aumentando a pressão de operação de fluido de transporte uma vez que o movimento relativo máximo tenha sido atingido não causará que o máximo seja excedido. Assim, a flutuação além de permitir o alinhamento também funciona para limitar a quantidade de pressão de vedação que resulta da pressão de operação de fluido de transporte atuando sobre as superfícies internas da vedação inferior 22. Alternativamente, a flutuação entre a vedação inferior 22 e o pistão 48 poderia ser omitida, tal como, mas não limitado a se a vedação inferior 22 e o pistão 48 fossem de construção unitária, cuja tal configuração não resultaria em uma pressão de vedação aumentada contra o rotor 18.
[0025] Com a configuração do conjunto de vedação / pistão inferior 46 limitando o efeito da pressão de operação de fluido de transporte sobre o nível de pressão de vedação exercida contra o rotor 18, a pressão de vedação desejada é conseguida e controlada pelo movimento do conjunto de vedação / pistão inferior 46 dentro da cavidade 58. Como visto nas Figuras 4, 5 e 6, o bloco de alimentador 14 compreende uma câmara de pressão anular 80 no seu fundo, definida no interior por uma porção elevada centralmente disposta 82 e no exterior pela parede de cavidade 58a. O pistão 48 inclui uma extensão anular pendente para baixo 84 a qual circunda ou define um rebaixo 84a. Uma ranhura de vedação 86 está formada no interior da extensão anular 84, a qual recebe uma vedação 88, a qual pode ser de qualquer forma e material adequados, tal como sem limitação um anel em O feito de Buna-N. A vedação 88 veda entre porção elevada 82 e a extensão anular 84. Existe uma folga, tal como sem limitação 0,12 mm (0,005 polegada) sobre um lado, entre o pistão 48 e cavidade 58 suficiente para permitir que o fluido de transporte pressurize a câmara de pressão anular 80. A pressão dentro da câmara de pressão anular 80 força o conjunto de vedação / pistão inferior 46 em acoplamento de vedação com o rotor 18. Vedando a porção elevada central 82 da câmara de pressão anular 80, menos do que a área de superfície normal do pistão 48 (ou vedação inferior como na técnica anterior) é atuada pela pressão de fluido de transporte. Reduzindo a área de superfície, o efeito multiplicador de pressão com base na área de superfície pode ser reduzido substancialmente, tanto quanto por uma ordem de magnitude ou mais, tornando mais fácil manter a pressão de vedação sobre o rotor 18 limitada a uma menor faixa de pressão de vedação adequada, assim reduzindo a carga aplicada sobre o rotor comparada com a técnica anterior, reduzindo o torque requerido para girar o rotor 18 por meio disto permitindo a utilização de um menor motor e reduzindo o desgaste. A área de superfície da câmara de pressão anular 80 pode ser selecionada para prover uma pressão de vedação adequada contra o rotor 18 sobre a faixa de pressão de operação de fluido de transporte baixa a alta, tal seleção pode estar baseada em, por exemplo, determinações teóricas e empíricas.
[0026] Referindo à Figura 4, o movimento do conjunto de vedação / pistão inferior 46 para cima aumenta o volume de uma cavidade formada dentro do rebaixo 84a entre o pistão 48 e a porção elevada centralmente disposta 82, vedada da câmara de pressão anular 80 pela vedação 88. Para impedir uma resistência ao movimento livre do conjunto de vedação / pistão inferior 46 devido a um vácuo dentro desta cavidade conforme o conjunto de vedação / pistão inferior 46 move para cima, um orifício 90 pode estar formado na porção elevada centralmente disposta 82 alinhada com a abertura 92 na base 12 para ventilar a cavidade para o ambiente. O orifício 90 e a abertura 92 permitem que qualquer fluido de transporte que poderia vazar passando a vedação 88 escape, impedindo que qualquer aumento de pressão, ou umidade, a qual poderia somar à pressão de vedação além da faixa desejada.
[0027] Em uma modalidade alternativa, uma pressão de fluido secundária controlada poderia ser aplicada na cavidade para suplementar a força de vedação, tal como na partida ou quando a pressão de operação do fluido de transporte é baixa. É claro, tal pressão de fluido secundária controlada poderia ser utilizada como a fonte primária ou única da força de vedação contra o rotor 18, com quaisquer modificações apropriadas na câmara de pressão anular 80. Uma faixa de diferentes projetos do rotor 18 e/ou conjunto de vedação / pistão inferior 46 poderia ser compensada por pressão de fluido secundária aplicada através do orifício 90.
[0028] Será apreciado que apesar da câmara de pressão 80 ser apresentada como tendo uma forma anular disposta ao redor da porção elevada central 82, esta pode ter qualquer forma, tamanho e localização adequados. Por exemplo, a câmara de pressão 80 poderia estar centralmente disposta circundada por uma porção elevada.
[0029] Referindo à Figura 4, durante a partida, quando o fluido de transporte está apenas começando a fluir, conforme a pressão começa a aumentar, o fluido de transporte pode fluir para dentro da folga 56 entre o rotor 18 e a vedação inferior 22 até tal momento que a pressão seja suficiente para mover a vedação inferior 22 em acoplamento com o rotor 18 por meio disto fechando a folga 56 e impedindo o fluxo de fluido entre estes. O tempo de fechar a folga 56 é importante: O volume e, portanto, a velocidade do fluxo de fluido dentro da folga 56 aumenta ao longo do tempo a menos que a folga 56 esteja fechada. Conforme o volume e velocidade aumentam, mais pressão é requerida dentro da câmara de pressão 80 para fechar a folga 56. O resultado é que, a menos que a folga 56 seja fechada antes que um demasiado fluxo de fluido ocorra através desta, uma vedação adequada contra o rotor 18 não pode ser conseguida em baixas pressões de operação. Assim, o desempenho é aperfeiçoado se o sistema for configurado de modo que conforme o sistema é pressurizado a folga 56 é fechada antes que o fluxo através da mesma torne-se suficiente o bastante para aumenta a pressão requerida para forçar a vedação inferior 22 em acoplamento de vedação com o rotor 18 além da pressão disponível no tempo correspondente. Em uma modalidade, uma pressão de fluido secundária controlada pode ser aplicada na partida através do orifício 90 por meio disto controlando o tempo para que o fechamento da folga 56 ocorra em um tempo adequado. Tal pressão de fluido secundária controlada pode ser mantida através de todo o tempo que o sistema está ligado ou poderia ser removida logo que a folga 56 esteja fechada.
[0030] Durante a partida em uma baixa pressão de operação, por exemplo, 276 kPa (40 psig), é importante atingir uma vedação suficiente entre a vedação inferior 22 e o rotor 18 antes que exista um suficiente fluxo de fluido entre a vedação inferior 22 e o rotor 18 através da folga 56 para impedir conseguir uma vedação de estado estável adequada entre a vedação inferior 22 e o rotor 18. A massa do conjunto de vedação / pistão inferior 46 e o atrito entre este e as paredes de cavidade 58a não variam na partida: o nível de força requerido para atingir uma suficiente vedação entre a vedação inferior 22 e o rotor 18 na partida para fechar a folga 56 antes que o fluxo de fluido através da mesma torne-se grande o bastante para impedir o fechamento da folga 56 permanece o mesmo, porém a pressão disponível para atuar sobre o pistão 48 é menor devido à baixa pressão de operação. Referindo à Figura 7, uma modalidade alternativa está ilustrada a qual provê um tempo de resposta aperfeiçoado em atingir uma pressão dentro da câmara de pressão anular suficiente para prover a vedação desejada entre o rotor 118 e a vedação 122 no tempo desejado durante a partida inicial e a qual provê uma vedação adequada entre o rotor 118 e a vedação 122 durante a operação de estado estável sem produzir uma força excessiva e portanto deletéria pela vedação 122 sobre o rotor 118, sobre uma ampla faixa de pressões de operação de fluido de transporte, incluindo baixas pressões tão baixas quanto 128 kPa (20 psig.). O conjunto alimentador 110 é o mesmo que o conjunto alimentador 10, exceto que o bloco de alimentador 114 está configurado com uma passagem de entrada 194 através da qual a câmara de pressão anular 180 é colocada em comunicação de fluido direta com a entrada 166, e a passagem de saída 196 através da qual a cavidade de pressão anular 180 é colocada em comunicação de fluido direta com a saída 168. Na entrada 166, o fluxo primário do fluido de transporte flui através da passagem interna 170, passagem interna 172, através do plenum 174, através da passagem 176, através passagem 178 para a saída 168. Existe um fluxo secundário através da passagem de entrada 194, através da câmara de pressão anular 180 para a passagem de saída 196 onde este reencontra o fluxo primário. O pistão 148 inclui passagens 148d, as quais podem ser de qualquer configuração adequada tal como as fendas apresentadas, em qualquer extremidade alinhada com a passagem de entrada 194 e a passagem de saída 196. A passagem de entrada 194 e a passagem de saída 196 estão dimensionadas, inclinadas e localizadas para prover uma pressão suficiente dentro da câmara de pressão anular 180 para produzir uma força de vedação adequada entre a vedação inferior 122 e o rotor 118 ao longo da faixa baixa a alta desejada de pressão de operação de fluido de transporte e para ter o tempo de resposta desejado para sempre criar uma força de vedação entre a vedação inferior 122 e o rotor 118 para fechar a folga 156 antes que o fluxo de fluido de transporte através da mesma torne-se grande o bastante para impedir o fechamento da folga 156. Por meio de exemplo não limitante somente, a passagem de entrada 194 pode ter 6,35 mm (0,25 polegada) em diâmetro e formada a um ângulo de 30° para o eixo geométrico de entrada 166, e a passagem de saída 196 pode ter 3,17 mm (0,125 polegada) em diâmetro e formada a um ângulo de 30° para o eixo geométrico de saída 168.
[0031] A passagem de entrada 194 utiliza a relação de pressão total como a soma de pressão dinâmica e pressão estática, para prover a pressão desejada dentro da câmara de pressão anular 180. Referindo à Figura 8, como a pressão dinâmica é uma medida da energia cinética por volume unitário do fluido de transporte móvel, a qual é uma função da densidade e velocidade do fluido, a pressão total que entra na entrada pode ser expressa como um vetor 198 que indica a magnitude e direção de velocidade de entrada correspondente da pressão total. A velocidade dinâmica pode também ser expressa pelo vetor 200.
[0032] A orientação, incluindo o ângulo, e tamanho da passagem de entrada 194 são selecionados em relação à pressão total do fluido de transporte na passagem de entrada 194, com os níveis de pressão estática e pressão dinâmica na passagem de entrada 194 resultando pelo menos em parte do ângulo de alinhamento de passagem a. O ângulo a e o tamanho da passagem de entrada 194 são selecionados de modo que uma suficiente quantidade de pressão dinâmica esteja disponível na partida no fluxo secundário através da passagem de entrada 194 para dentro da câmara de pressão anular 180 para prover a vedação desejada em um tempo de resposta suficientemente rápido pressurizando a câmara de pressão anular 180. A passagem de saída 196 e a câmara de pressão anular 180 estão dimensionadas de modo que a força resultante exercida sobre o pistão 148 na mais baixa da faixa de pressão de operação produza uma pressão de vedação adequada entre a vedação inferior 122 e o rotor 118. A passagem de entrada 194, a câmara de pressão anular 180 e a passagem de saída 196 estão também configuradas para prover um tempo de resposta suficientemente rápido de força suficiente para a vedação inferior 122 vedar contra o rotor 118 rapidamente o bastante para impedir o fluxo de fluido de transporte entre a vedação inferior 122 e o rotor 118 na folga 156 durante a partida de impedir conseguir uma vedação de estado estável adequada entre a vedação inferior 122 e o rotor 118 na baixa pressão de operação de estado estável. A área de fluxo efetiva experimentada pelo fluxo secundário aumenta conforme o fluxo secundário se desloca da passagem de entrada 194 para dentro da câmara de pressão anular 180. A queda em velocidade resultante do fluxo secundário reduz a pressão dinâmica produzindo um aumento correlativo em pressão estática. A área de superfície do pistão 148 a qual forma um limite da câmara de pressão anular 180 está dimensionada para prover o tempo de resposta desejado e a força de vedação de estado estável produzida pela pressão estática dentro da câmara de pressão anular 180 atuando sobre a mesma. O percurso de fluxo secundário para o fluxo secundário, o qual na modalidade apresentada compreender a passagem de entrada 194, câmara de pressão anular 1809 e passagem de saída 196, pode ser de qualquer configuração e estrutura adequadas. Por exemplo, a câmara de pressão anular 180 pode ter qualquer forma e volume os quais funcionam para produzir a vedação desejada e tempo de efetuar a vedação entre o rotor 118 e a vedação 122. A passagem de entrada 194 pode estar configurada para estar em comunicação de fluido com o fluido de transporte a montante da entrada 166, tal como, por exemplo, estando configurada como uma derivação ou orifício formado em comunicação com uma passagem de fluido de transporte a montante disposta em uma orientação suficiente para prover um nível suficiente de total pressão no fluxo secundário suficiente para conseguir a funcionalidade desejada de vedação e tempo de vedação. A passagem de saída 196 funciona para prover uma redução em velocidade adequada e desejada do fluxo secundário dentro da câmara de pressão anular 180 para diminuir a pressão dinâmica de modo a adequadamente aumentar a pressão estática apresentando uma resistência desejada ao fluxo secundário na passagem de saída 196. Uma modalidade alternativa da passagem de saída 196 compreende uma válvula de controle de fluxo a qual pode ser operada em qualquer modo adequado (tal como manualmente ou controlada eletronicamente) para produzir a pressão estática desejada dentro da câmara de pressão anular 180. A quantidade de restrição provida por tal válvula de controle de fluxo pode, por exemplo, ser variada na dependência da pressão de operação de fluido de transporte. O tamanho da área de superfície do pistão 148 sobre o qual a pressão estática dentro da câmara de pressão anular 180 atua está baseado pelo menos em parte na pressão estática dentro da câmara de pressão anular 180. Como está claro das ilustrações, na modalidade apresentada, o tamanho da porção elevada centralmente disposta 182 é complementar ao tamanho da área de superfície do pistão 148 sobre o qual a pressão estática dentro da câmara de pressão anular 180 está baseada.
[0033] Durante a operação de estado estável, existe um fluxo secundário contínuo através da passagem de entrada 194, câmara de pressão anular 180 e passagem de saída 196, o qual pode ser dimensionado para reduzir a possibilidade de acúmulo de objetos estranhos ou contaminação do percurso do fluxo secundário. Por exemplo, água ou partículas de contaminante secundário tal como areia ou sujeira as quais entram através da passagem de entrada 194 seriam carregadas pelo fluxo secundário através da câmara 180 e para fora da passagem de saída 196 sem bloqueio.
[0034] A descrição acima de uma modalidade da invenção foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Esta não pretende ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa descrita. Modificações ou variações óbvias são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A modalidade foi escolhida e descrita de modo a melhor ilustrar os princípios da invenção e sua aplicação prática para por meio disto permitir que alguém versado na técnica melhor utilize a invenção em várias modalidades e com várias modificações como são adequadas para a utilização específica contemplada. Apesar de que somente um número limitado de modalidades está explicado em detalhes, deve ser compreendido que a invenção não está limitada em seu escopo aos detalhes de construção e disposição de componentes apresentados na descrição precedente ou ilustrados nos desenhos. A inovação é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em vários modos. Também uma terminologia específica foi utilizada para o bem da clareza. Deve ser compreendido que cada termo específico inclui todos os equivalentes técnicos os quais operam em um modo similar para executar um propósito similar. É pretendido que o escopo da invenção seja definido pelas reivindicações com este.
Claims (22)
1. Conjunto alimentador (10) configurado para transportar partículas criogênicas de uma fonte de partículas (4) para dentro de um fluxo de gás de transporte, o conjunto alimentador (10) compreendendo: a. um rotor (18) que compreende uma superfície periférica (18c), o rotor (18) sendo rotativo ao redor de um eixo geométrico de rotação; b. uma cavidade (58) definida por pelo menos uma parede de cavidade e um fundo de cavidade, a cavidade (58) compreendendo um eixo geométrico de cavidade (58); c. uma vedação (22) que compreende uma primeira superfície (22b), a primeira superfície (22b) disposta adjacente a pelo menos uma porção da superfície periférica (18c); d. um pistão (48) disposto móvel pelo menos parcialmente dentro da cavidade (58), o pistão (48) sendo móvel ao longo do eixo geométrico de cavidade (58), o pistão (48) tendo um fundo; e. uma entrada (66) conectável a uma fonte de fluido de transporte; f. uma saída (68); g. um percurso de fluxo de fluido de transporte, pelo menos uma porção do percurso de fluxo de fluido de transporte sendo definida pela vedação (22) e o pistão (48), o percurso de fluxo de fluido de transporte compreendendo uma entrada e uma saída, a entrada estando em comunicação de fluido com a entrada (66), a saída estando em comunicação de fluido com a saída (68); h. uma câmara de pressão (80) definida pelo pistão (48) e pelo menos uma respectiva porção da pelo menos uma parede de cavidade e o fundo de cavidade, caracterizado pelo fato de que o pistão (48) e a vedação (22) estão configurados de modo que a pressão dentro da câmara de pressão (80) controla quanta força de vedação com a qual a primeira superfície é forçada contra a superfície periférica (18c).
2. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação (22) e o pistão (48) são de construção unitária.
3. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação (22) é móvel em relação ao pistão (48).
4. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que quanto a pressão dentro da câmara de pressão (80) excede uma primeira pressão, o pistão (48) contata a vedação (22).
5. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender um sistema de retenção, o sistema de retenção prendendo a vedação (22) no pistão (48) enquanto permitindo um movimento relativo entre estes.
6. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um alojamento (14), o alojamento compreendendo pelo a menos uma parede de cavidade (58a) e o fundo de cavidade.
7. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de pressão (80) é anular e o pistão (48) compreende uma extensão anular formada complemen- tarmente à câmara de pressão anular.
8. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão de fluido de transporte que flui através do percurso de fluxo de fluido de transporte é a fonte de pressão para a câmara de pressão (80).
9. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender uma passagem de entrada, a passagem de entrada compreendendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade disposta em comunicação de fluido com o percurso de fluxo de fluido de transporte, a segunda extremidade disposta em comunicação de fluido com a câmara de pressão (80), por meio de que o fluido de transporte que flui no percurso de fluxo de fluido de transporte é a fonte da pressão dentro da câmara de pressão (80).
10. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender uma passagem de saída em comunicação de fluido com a câmara de pressão (80).
11. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a passagem de entrada, a câmara de pressão (80) e a passagem de saída estão configuradas para prover um tempo de resposta suficientemente rápido de força durante a partida de fluxo de fluido de transporte através do percurso de fluxo de fluido de transporte suficiente para a primeira superfície (22b) vedar contra a superfície periférica (18c) rapidamente o bastante para impedir o fluxo de fluido de transporte entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c) de impedir conseguir uma vedação de estado estável adequada entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c) durante uma baixa pressão de operação de estado estável do fluxo de fluido de transporte.
12. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a passagem de entrada está dimensionada e orientada em relação ao percurso de fluxo de fluido de transporte de modo que durante a partida de fluxo de fluido de transporte através do percurso de fluxo de fluido de transporte a câmara de pressão (80) é pressurizada com um resultado de fluido de transporte que flui através do percurso de fluxo de fluido de transporte com suficiente pressão para forçar a primeira superfície (22b) contra a superfície periférica (18c) suficientemente rápido o bastante para superar a pressão de qualquer fluido de transporte que flui entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c) de modo a formar uma vedação (22) entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c).
13. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a passagem de entrada está dimensionada e orientada em relação ao percurso de fluxo de fluido de transporte de modo que durante a partida de fluxo de fluido de transporte através do percurso de fluxo de fluido de transporte uma quantidade suficiente de pressão dinâmica do fluido de transporte que flui através do percurso de fluxo de fluido de transporte está disponível na passagem de entrada a jusante da primeira extremidade para pressurizar a câmara de pressão (80) com suficiente pressão para forçar a primeira superfície (22b) contra a superfície periférica (18c) suficientemente rápido o bastante para superar qualquer fluido de transporte que flui entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c) de modo a formar uma vedação (22) entre a primeira superfície (22b) e a superfície periférica (18c).
14. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade está em comunicação de fluido com a entrada.
15. Conjunto alimentador (10) configurado para transportar partículas criogênicas de uma fonte de partículas (4) para dentro de um fluxo de gás de transporte, o conjunto alimentador (10) compreendendo: a. um rotor (18) que compreende uma superfície periférica (18c), o rotor (18) sendo rotativo ao redor de um eixo geométrico de rotação; b. uma cavidade (58) definida por pelo menos uma parede de cavidade e um fundo de cavidade, a cavidade (58) compreendendo um eixo geométrico de cavidade (58); c. um percurso de fluxo de fluido de transporte, pelo menos uma porção do percurso de fluxo de fluido de transporte sendo definida por uma vedação (22); caracterizado pelo fato de que: d. a dita vedação (22) é disposta de forma móvel pelo menos parcialmente dentro da cavidade (58), a vedação (22) sendo móvel ao longo do eixo geométrico de cavidade (58), a vedação (22) compreendendo uma primeira superfície (22b), a primeira superfície disposta adjacente a pelo menos uma porção da superfície periférica (18c); e e. uma folga entre a vedação (22) e a pelo menos uma parede de cavidade (58a), a folga estando configurada para permitir que a primeira superfície (22b) alinhe com a porção da superfície periférica (18c) em resposta à pressão dentro do percurso de fluxo de fluido de transporte quando a dita vedação (22) é forçada em acoplamento de vedação (22) com a superfície periférica (18c).
16. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender um pistão (48) disposto móvel pelo menos parcialmente dentro da cavidade (58), o pistão (48) sendo móvel ao longo do eixo geométrico de cavidade (58), uma porção do percurso de fluxo de fluido de transporte sendo definida pelo pistão (48), em que quando o pistão (48) é forçado na direção rotor (18) a vedação (22) é concomitantemente forçada na direção do rotor (18).
17. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a vedação (22) é móvel em relação ao pistão (48).
18. Conjunto alimentador (10) de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender um sistema de retenção, o sistema de retenção prendendo a vedação (22) no pistão (48) enquanto permitindo um movimento relativo entre estes.
19. Método para vedação (22) entre uma superfície periférica (18c) de um rotor (18) de um conjunto alimentador (10) e uma superfície de vedação de uma vedação (22), que compreende as etapas de: a. iniciar um fluxo de gás de transporte através de um percurso de fluxo de gás de transporte, o percurso de fluxo de gás de transporte sendo parcialmente definido pela vedação (22), a vedação (22) configurada de modo que a superfície de vedação (22b) não é forçada em acoplamento de vedação com a superfície periférica (18c) como um resultado do fluxo de gás de transporte dentro do percurso de fluxo de gás de transporte; b. direcionar uma fração do gás de transporte que flui através do percurso de fluxo de gás de transporte para dentro de uma câmara de pressão (80), e c. aumentar a pressão dentro da câmara de pressão (80) que resulta da fração de modo a forçar a superfície de vedação (22b) contra a superfície periférica (18c) rapidamente o bastante para impedir o fluxo de fluido de transporte entre a superfície de vedação (22b) e a superfície periférica (18c) de impedir atingir uma vedação de estado estável adequada entre a superfície de vedação (22b) e a superfície periférica (18c) durante a baixa pressão de operação de estado estável do fluxo de fluido de transporte; caracterizado pelo fato de que a câmara de pressão (80) é configurada de modo que a pressão dentro da câmara de pressão (80) controla quanta força de vedação com a qual a superfície de vedação (22b) é forçada contra a superfície periférica (18c).
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de direcionar uma fração compreende a fração tendo uma quantidade suficiente de pressão dinâmica do gás de transporte que flui para executar a etapa de aumentar a pressão.
21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de aumentar a pressão compreende diminuir a pressão dinâmica da fração de modo a adequadamente aumentar a pressão estática dentro da câmara de pressão (80).
22. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a fração compreende um fluxo secundário através da câmara de pressão (80).
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| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
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