JP7228218B2 - ウェットブラスト機械 - Google Patents

Description

本開示の一態様に従って、ウェットブラスト機械が提供される。具体的には、ノズル、ノズルを備えるブラストガン及びノズルを使用して製品を処理する方法を実行するウェットブラスト機械が提供される。

ワイヤ製造業では、ワイヤを引き出した後、意図する用途に適するようにワイヤを清浄又は処理する必要があることが多い。例えば、清浄に関しては、従来、酸浴により行われているが、環境配慮により、企業は、代替方法を見いだすようにプレッシャーを受けている。

このような技術の１つに、ブラストガンのノズルを通った加圧処理材を使用する処理材の蒸気ブラスト（ウェットブラストとしても知られる）を用いるものがある。処理されるワイヤ又は他の材料は、ノズルから出てくる加圧処理材の出口処理であるブラストストリームを通るように搬送され、ワイヤの通過に伴い処理又は洗浄がなされる。

しかし、ワイヤをブラストストリーム内で振動させる蒸気ブラストストリームは非常に大規模である必要があるため、小径ワイヤのブラスティングは高価になる。ブラストストリームの近くにガイドを追加することもできるが、これらはすぐに摩滅する傾向があり、処理又はブラストストリームを通してワイヤを搬送するために必要な機械の複雑さも増す。

さらに、大量の処理材及びブラストストリームの円錐幅は、単一の小径ワイヤへ少しだけ衝突させた後には、全く無用となるため、当該技術は非常に非効率的である。

本開示の第１の態様によれば、表面を清浄する又は整えるためのウェットブラスト機械が提供される。当該機械は、処理材の加圧混合体を供給するための処理材供給源と、ノズルとを備える。前記ノズルは、前記処理材の加圧混合体を受け取るための流入口と、前記加圧混合体を吐出するための流出口と、前記ノズルの壁の少なくとも１つを備える。前記穴は、前記製品の１以上の表面が前記ノズル内にある間前記処理材にさらされるように、１以上の製品を前記ノズルに搬送するためのものである。

前記ノズル内にある間、加圧混合体のブラストストリーム内の前記製品を支持しながら、前記製品を前記処理材にさらす。これにより、前記ブラストストリーム内の前記製品の振動が減少し、使用されるブラストストリームの容積がより小さく又はより低くなる（前記ブラストストリームの幅は、より大きなブラスト円錐を必要とする製品を振動させる要因となる必要はないため）。次に、これにより、時には使用されうる前記製品を支持するために前記ノズルの外に置かれるガイドが不要になる。理解されるように、このようなガイドは摩滅するとともに前記ウェットブラスト機械を複雑化させる。

処理される前記製品は、例えば、ワイヤ又は平板等の細長部材といった連続的製品でもよいし、前記ノズルへ搬送可能な特定の部品又は一連の部品でもよい。

前記ノズルは、１以上の狭壁部分を備えてもよく、各部分は、前記ノズルに対して拡大された内径を有する。前記狭くなった部分は、前記１以上の穴の位置と実質的に一致していてもよい。前記狭くなった部分は、処理材を行き渡らせ、前記製品の複数の表面を処理するようにしてもよい。これにより、前記製品のより効果的でより効率的な処理を可能にしうる。

複数の穴が設けられると、複数の製品を同一の処理材で同時に処理でき、これにより、消耗が減り、前記ウェットブラスト機械の効率が上がる。

前記処理材供給源は、前記処理材を前記ノズルに供給するための処理パイプを備え、前記処理パイプは、処理ボアを備え、前記ノズルが前記処理パイプから延出することで、前記ノズルの流入口が前記処理ボアと流体連結してもよい。ある例において、前記ノズルの中心軸は、前記処理ボアの中心軸に実質的に垂直である。例えば、前記ノズルの前記中心軸は、前記中心軸及び前記処理ボアの処理材の流れの方向に対して８０度と１００度の間の角度であってもよい。他の例において、前記ノズルの前記中心軸は、前記処理ボアの前記中心軸及び処理材の流れの方向に対して斜角であってもよい。このような角度は、約３０、４０、４５、５０、６０、又は７０度であってもよく、入口から出口までの前記ノズルの前記ボアは前記処理の流れの方向と一直線になる。

前記第１の態様と同様の方法で、本実施形態において、前記ウェットブラスト機械の効率は、前記処理材を前記ノズルへ搬送又は供給する処理パイプの使用により向上する。加えて、複数のノズルは前記処理パイプによる搬送が可能である。なお、各ノズルは上記で定義されたものである。

前記処理パイプ内の処理材の圧力及び流速は、典型的には、前記ノズル内より低速であってもよい。前記ノズル内の高流速により、前記ノズル内で閉塞が生じないようにしてもよい。

当該機械は、さらに前記処理パイプから延出する加圧吸気口を備え、前記吸気口は、空気ボアを備え、前記空気ボアは、前記処理ボア、及び、前記ノズルの前記流入口と流体連結して、前記処理材の一部を前記流入口を通して前記ノズルへ誘導してもよい。

このような例において、処理材は、加圧空気が前記加圧吸気口を通って注入されると、前記ノズルに押し込まれうる。当該構成により、前記ノズルに入る処理材の量を限定してもよく、これにより前記処理材が前記ノズルの前記ボアで閉塞を生じさせるリスクが減少する。このことは、前記ノズルの前記内径又はボアが相対的に狭い又は小さい、例えば、わずか２～５ｍｍの径を有する場合、特に都合がよい。加えて、前記処理パイプから前記ノズルへ前記加圧処理材を誘導する圧力が前記加圧空気により供給されるため、前記ノズル内の前記処理材は、前記処理パイプ内の前記処理材の圧力より高い又は低い圧力を有してもよい。

前記処理パイプから前記ノズルへと処理材を誘導するために加圧空気を使用することにより、前記処理パイプ内で使用される処理材のより低い流速を可能とする一方、前記ノズルを通る処理材はより高い流速となる。上述のように、小口径ノズル内の処理材の高い流速は、閉塞を防ぎ、前記ノズルの前記１以上の穴を通過するワイヤ等の細長い材料を含む製品の効率的及び急速なブラスト清浄を可能にする。前記処理パイプ内の比較的高くない流量である比較的低い流速は、摩擦損失及び摩耗による損傷を減少させ、前記処理材を常に移動させるようにしうる。この両者により、前記処理材の凝固を防止し、前記ノズルいずれかへの処理材の供給に遅れが生じない（処理材の流れが前記ノズルに到達するのを待つ必要がない）ようにすることが可能である。

さらに、当該構成により、以前のウェットブラスト機械システムで使用されていた従来の混合室を設けなくてもよくなる。これにより、前記ノズル及び／又はブラストガン構造は、潜在的に簡略化される一方、複数のノズルを供する単一の処理パイプも可能になる。

前記処理パイプは、前記処理材が前記処理パイプ内で閉塞を引き起こすことを防止する機構を備えてもよい。例えば、前記処理パイプの流出口は、開口していてもよいし、前記処理材を前記処理パイプから離間させて誘導するバイパス機構を備えてもよい。前記処理パイプの流出口は、前記パイプ内の前記処理材の流量及び圧力が制御されるようにする加減弁を有してもよい。当該構成により、前記処理パイプ内に十分な流量が確保され、閉塞を防ぐ。

このような処理パイプの使用により、単一の処理材供給で一連のノズルに処理材を供給できるようになる。上述のように、任意のノズルに対する圧縮空気吸気弁の作動により要求されて活性化されたノズルを用いて、圧縮空気を使用して処理材を前記ノズルへ誘導することにより、前記処理材が前記処理パイプ内を継続的に流れるようにしてもよい。

ある例によれば、前記空気ボアの中心軸は、前記処理ボアの前記中心軸に実質的に垂直であってもよい。例えば、前記空気ボアの前記中心軸は、前記処理ボアの前記中心軸に対して８０度と１００度の間の角度であってもよい。

前記空気ボアは、前記ノズルの前記中心軸と実質的に一直線であってもよい。例えば、前記空気ボアの前記中心軸は、前記ノズルと軸方向に一直線であってもよい。

ある例によれば、前記処理ボアの径は、前記ノズルの内径より大きくてもよい。

ある例によれば、この機械は、追加ノズルを備えてもよい。このような例において、この機械は、前記処理パイプから延出する第１吸気口、及び、前記処理パイプから延出する第２吸気口を備え、前記第１吸気口は、前記処理ボア及び前記ノズルと流体連結する空気ボアを備え、前記第２吸気口は、前記処理ボア及び追加ノズルと流体連結する空気ボアを備えてもよい。

このような例において、複数の製品が前記複数のノズルにより同時に処理されてもよい。各ノズルは、対応する加圧吸気口を有してもよい。空気が吸気口を通って注入されると、処理材は、前記処理ボアから吸気口に対応付けられる前記ノズルへ押し込まれる。各吸気口は、任意の他の吸気口とは無関係に操作されうる。

加えて、追加の吸気口及び加圧空気を使用して処理材を誘導して複数のノズル内に流すことにより、どのノズルを用いるか、及び、前記製品の前記表面のブラスティングの速度についての、より優れた制御が可能になる。加圧空気の流れがレギュレータ又は他の適切な装置により遮断されると、未使用のノズルは、自動的に閉じられてもよい。

前記製品は、典型的には、ワイヤ、帯鋸刃、又はカーディングワイヤ等、細長部材であってもよい。しかし、簡潔さのため、ワイヤが以下の説明で使用される場合、一般的な製品への言及と捉えてもよい。

実施形態において、前記穴は、前記ノズルの壁に実質的に垂直に設けられてもよい。例えば、前記穴は、前記ノズルの前記中心軸と交差する軸に沿って整列されてもよく、前記ノズルの前記中心軸と交差しない軸に沿って整列されてもよい。

加えて又は代わりに、前記複数の穴は、前記ノズルの壁に対して角度を有して設けられてもよく、前記角度は、好ましくは約４５度であり、例えば、前記角度は、４０度と５０度の間、または６０度と１２０度の間でもよい。このような角度は、典型的には、最も高い除去速度を提供する。暴露の増加とともに、前記処理材によるブラスト効果は、このような角度で最も強くなる。前記壁に対して角度を有して前記穴を設けることによって、前記ノズル内での経過時間であって、前記ボアに垂直に整列された穴に対する前記処理材と接触している相対的時間が増加するため、前記穴を通って前記処理材へ移動する製品の表面の暴露を増加させる。言い換えると、前記製品は、角度を有して前記ノズルへ搬送される。前記ブラスト効果は、また、約４５度の角度で最も強力であってもよい。すなわち、前記材料の除去速度は、このような角度で最大化されうる。

ある例によれば、前記１以上の穴は、前記処理材により同時に複数の製品の処理をするための複数の穴を備えてもよい。他の実施形態において、前記穴は、前記製品をボアを既定する壁に交差して誘導してもよい。

複数のワイヤを受け取るための複数の穴を設けることにより、生成された前記ノズルを通過する加圧処理材の前記ブラストストリームがさらされた表面の全領域に作用するように、より多くの前記処理材が一度に利用される。

加えて、前記穴を利用して前記製品が前記処理材にさらされる前記角度を揃えることにより、加圧処理材の前記ブラストストリーム内に設けられるガイドを不要としてもよい。その結果、前記ウェットブラスト機械の操作寿命は、前記ノズル及び別のガイド手段の両方よりはむしろ、前記ノズル単独の寿命にのみ依存し、前記機械のダウンタイムを減少させる。

実施形態によっては、前記穴は、未処理のワイヤ又は製品の前記ノズルへの進入に用いる１以上の進入穴、及び、前記処理材による処理後の前記ワイヤ又は製品の退出に用いる１以上の退出穴を備えてもよい。各進入穴は、直接的に対応する退出穴と一直線であってもよい。これにより、前記ワイヤが前記進入穴から前記退出穴へと移動するように、前記ワイヤのより簡易な整列がなされる。代わりに、又は加えて、前記進入及び退出穴は、各穴の前記中心軸が揃わないようにして、異なる角度で整列してもよい。これにより、前記ワイヤに対する捻れ角度を小さくし、前記ワイヤが前記ノズルを通過することで、入射される前記加圧処理材にさらされる前記ワイヤの前記表面を変更することができる。

前記流入口は、収束進入部を備えてもよい。前記収束進入部は、円錐台状の形で、前記ノズルを通る処理ガスの圧流を管理するように動作してもよい。

実施形態において、ボアは、前記ノズルの中で、実質的に平行になりうる。これにより、前記収束進入部から進入後、前記ノズルを通る前記加圧処理ガスの流れが促進されるように動作する。前記ボアの相対的な大きさによって、生成されたベンチュリー効果が調整され得る。

前記ボアは、典型的に、実質的に前記ノズルの中心を通る。これにより、前記加圧処理ガスの流れが最大化され、前記ボアの前記壁からの摩擦力に起因する損失が最小化される。前記ボアの横断面は、実質的に円状でもよく、正方形又は長方形等、任意の他の形状でもよい。

前記１以上の穴は、前記処理材により複数のワイヤを同時に処理するための複数の穴から構成することができる。これにより、前記ノズル内で単一のワイヤを使用する場合より、処理材の前記圧流が効率的に利用される。

前記処理材は、典型的には、研磨剤及び流体のスラリーである。これにより、ダストが減少し、制御された表面のブラスティングがなされるように動作する。

前記ノズルは、蒸気ブラストガン内に嵌まるような外部形状を備えてもよい。このようなノズルは、典型的に、より大きい蒸気ブラスト機器内で交換可能な構成要素である。このような外部形状により、蒸気ブラストガン等のこのような蒸気ブラスト材料との押し込み型接続が簡略化されてもよい。

当該機械は、さらに上述の前記ブラストガンに関して説明されているような特性を有する第２ブラストガンを備えてもよく、製品は、前記ブラストガン及び第２ブラストガンの前記ノズルを通過する。

本開示の第２の態様によれば、製品を処理するためのシステムが提供される。前記システムは、前記第１の態様の任意の実施形態に記載の複数のウェットブラスト機械を備える。このようなシステムの提供により、前記システムの生産性が増加し、第１ウェットブラスト機械からの製品は、続いて、第２ウェットブラスト機械へ搬送されてもよい。代わりに、又は加えて、この場合には、共通の処理パイプが処理材を各ウェットブラスト機械に供給してもよい。

本開示の第３の態様によれば、製品の表面を清浄する及び整える方法が提供される。前記方法は、加圧処理材の流れをノズルの流入口に供給する工程と、処理される１以上の製品を前記ノズルの複数の穴を通して搬送し、前記製品の表面を前記ノズル内にある間、前記加圧処理材にさらす工程とを備える。前記第１の態様に関連する利点が前記第３の態様に関連性のあってもよいことは理解され得る。

実施形態において、前記加圧処理材は、前記ノズルを通って回転させられてもよい。これは、前記加圧処理材に渦を適用することにより実現されてもよい。前記処理材に角運動量を適用することにより、処理材の入射する流れに差し出される面だけでなくむしろ、処理されるワイヤの両辺への処理が提供されてもよい。

実施形態において、前記１以上の製品は、約４５度の角度、例えば４０度と５０度の間の角度又は６０度乃至１２０度の角度で、前記ノズルの前記複数の穴を通って、前記加圧処理材の流れに移動させられ得る。これにより、前記第１の態様に記載されたものと同様の利点が提供される。

ある例によれば、加圧処理材の流れを前記ノズルの前記流入口へ供給する工程は、前記ノズルが前記処理パイプから延出するようにして前記ノズルを処理パイプに取り付ける工程と、処理材を前記処理パイプに通す工程と、加圧吸気口により前記処理パイプへ注入された加圧空気を使用して処理材を前記ノズルへ押し込む工程とを備えてもよい。

本開示の第４の態様によれば、処理材及びガスの混合体を排出するためのブラストガンが提供される。前記ブラストガンは、細長い形の内部混合室を有するボディと、前記処理材及びガスの別々の流れを前記混合室の共通の端部へ導入させるダクト手段と、前記混合室内に着脱自在に設けられたノズルと、を備える。前記ノズルは、処理材の前記加圧混合体を受け取るための流入口と、前記加圧混合体を吐出するための流出口とを備える。前記ノズルの壁は、少なくとも１つの穴を有し、各穴は、製品の表面が前記ノズル内にある間、前記処理材にさらされるようにして、前記製品を前記ノズルを通して搬送するためにある。

また、先行する任意の態様に関連する利点、特に、前記ノズル内にある間、前記製品をさらすことに関連付けられている利点及び前記処理材を供給するための処理パイプの潜在的使用は、前記第４の態様に適用されてもよいことが理解され得る。

前記ノズルは、さらに本開示の任意の他の態様の任意の他の実施形態に記載された前記ノズルのいずれかの特性を備えてもよい。

前記ブラストガンは、さらに前記混合室と前記ノズルの間に処理パイプを備えてもよい。前記ノズルは前記処理パイプに実質的に垂直に取り付けられる。

前記ブラストガンは、さらに圧縮空気を前記処理パイプへ注入し、前記混合体を前記ノズルに押し込むための加圧吸気口を備えてもよい。

本開示の態様によれば、ブラストガン又はマイクロブラストガンに対するノズルが提供される。前記ノズルは、ブラストガンから処理材の加圧混合体を受け取るための流入口と、前記処理材を吐出するための流出口と、前記流入口から前記流出口へ前記ノズルを通るボアを画定する壁とを備える。前記壁は、前記ワイヤが前記ボア内で前記処理材にさらされるようにして、１以上の製品を前記ボアを通って誘導するための複数の穴を備える。

前記ノズルは、さらに本開示の任意の態様に関して説明されている任意のノズルの任意の特性を備えてもよい。

本開示の他の態様によれば、処理材の加圧混合体を供給するためのブラストガン又はマイクロブラストガンが提供される。前記ブラストガンは、処理ボアを備える処理パイプ及びノズルを前記処理パイプに取り付けるためのノズル取付手段と、前記処理パイプから延出する加圧吸気口を備える。前記吸気口は、空気ボアを備える。前記空気ボアは、前記処理ボア及び前記ノズル取付手段と流体連結する。

前記吸気口は、圧縮空気を前記ノズルへ撃ち込むように構成されてもよい。これにより、処理材が前記パイプから前記ノズルへそれる。前記ノズル内の前記処理材の流速は、前記処理パイプ内の前記加圧材料の流速より大きくなり得る。これにより上述の利点を有する。前記吸気口が所望のラスティング処理及び速度に対して正しい速度で圧縮空気ブラストを撃ち込むように構成され得ることは理解され得る。これにより、加圧処理材の単一供給源からの径が異なる複数ノズル、又は、加圧処理材の単一供給源が備える単一ノズルのいずれかを使用して前記流速を規制する場合と比較して、前記ブラスト処理のより優れた調整が可能になる。

前記処理パイプ及び吸気口は、さらに前記第１の態様の前記処理パイプ及び吸気口又は流入口に関して説明されている任意の特性を備えてもよい。具体的には、前記ノズルの中心軸は、前記処理ボアの中心軸に実質的に垂直であってもよい。前記空気ボアの中心軸は、前記処理ボアの前記中心軸に実質的に垂直であってもよい。前記空気ボアの前記中心軸は、前記ノズルの前記中心軸に軸方向に一直線であってもよい。前記処理ボアの前記径は、前記ノズルの前記径より大きくてもよい。前記ノズルを通る処理材の流速は、前記処理パイプを通る処理材の流速より大きくてもよい。

実施形態によっては、前記吸気口は、第１吸気口であってもよく、前記ブラストガンは、さらに前記処理パイプから延出する第２吸気口及び追加ノズルを前記処理パイプに取り付けるための追加取付手段を備えてもよい。前記第２吸気口は、前記処理ボア及び前記追加ノズルと流体連結する空気ボアを備える。

前記ノズルは不均一な内径を有してもよい。前記内径は、前記流入口から前記流出口へ収束してもよい。

本開示の他の態様によれば、ワイヤを処理するための装置が提供される。前記装置は、ワイヤ処理用の加圧処理材を供給するための手段と、任意の先行する態様に記載されたようなノズルと、前記ノズル内の前記穴を通してワイヤを提供し、前記処理材による前記ワイヤの処理を可能にする手段と、を備える。

前記加圧処理材を供給するためのこのような手段は、加圧処理材を供給するためのダクト、ホース及び他の適切な構成要素を備える蒸気ブラストガンであってもよい。ワイヤを供給するためのこのような手段は、ワイヤスプーリング・メカニズムを含んでもよい。

本態様に係る実施形態によっては、前記ノズルは、第１ノズルであり、前記装置は、さらに第２ノズルを備える。前記第１ノズルの前記複数の穴の少なくとも１つのペアは、前記第２ノズルの前記複数の穴の１つのペアと一直線になっている。

上述の特定の例及び実施形態は、主として単一の態様に関して説明されているが、説明されている特性は、本明細書中に定義される他の態様にも適用可能であることは理解され得る。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明されている前記実施形態から明らかであり、前記実施形態を参照して解明される。

単に一例として、図面を参照して実施形態を説明する。
先行技術の蒸気ブラスト装置を示す。 図１の蒸気ブラスト装置の一部の分解組立図を示す。 ノズルを示す。 ノズルの代替実施形態を示す。 ノズルの代替実施形態を示す。 ノズルの代替実施形態を示す。 図６のノズルの代替図を示す。 図５に示されるようなノズルを利用するブラストガンの例を示す。 図８のブラストガンの代替例を示す。 図３又は図４に示されるようなノズルを利用する蒸気ブラスト装置を示す。 代替蒸気ブラスト装置を示す。

なお、図はダイアグラムであり、原寸に比例して描かれてはいない。これらの図の部位の相対寸法及び比率は、図面の明快さのため及び便宜上、大きさが拡大又は縮小されて示されている。同一の参照符号は、一般に修正済み及び異なる実施形態において対応又は類似する特性を参照するために使用される。

図１は、蒸気ブラスト装置１００であって、処理材（典型的には研磨剤）及び空気等のガスの加圧混合体を吐出するための蒸気ブラストガンを示す。典型的な装置１００は、ＧＢ２０６５５１４Ａに詳述されている。簡潔には、装置１００は、一般に、ボディ１１０を備える。ボディ１１０内で、（典型的には研磨剤及び水からなる）スラリー１２０等の処理材及び圧縮空気等の加圧ガス１２２が混合室１２４に供給され、混合されて、加圧スラリー１１２が形成される。ダクト１２６は、混合室に材料１２０及びガス１２２を供給する。ダクトは、材料及びガスに回転角運動量を生じさせ、渦紡糸スラリーを生成してもよい。混合室は、一般に金属又は高度プラスチック等の強靱材料製の１つの鋳造物からなる。ボディ内にノズル１３０が設けられる。図１及び図２に示されるように、従来のブラスト装置１００において、このようなノズルは、ノズルの流入口１３２から中央通路であるボア１３４を介して流出口１３６へ向けて加圧スラリー１１２を移動させるために動作する。ボア１３４は、流入口１３２及び流出口１３６より狭くてもよい。より狭いボア１３４と加圧ガスの膨張が協働することで、加圧スラリー１１２の速度が上昇する。

スラリー１１２は、続いて、円錐形の流出口であるブラストストリーム１４０内で、処理されるワイヤ１５０又は他の表面に向けられる。示される例では、ワイヤ１５０と流出口１３６の間の距離ｄは、ワイヤ１５０の入射面とノズル流出口１３６との間の相対角度と共に、制御可能である。蒸気ブラスト装置１００は、方向ｘに沿って左右に移動させられることで、ワイヤ１５０の他の部分を処理することもでき、ワイヤはストリーム１４０の正面を通ってもよい。実施形態によっては、ブラストストリーム１４０は、実質的に平行な側面を有して、流れの発散に起因する力の分散を回避してもよい。ブラストストリーム１４０は、典型的には円状の横断面を有してもよい。

図２は、図１の装置１００の分解組立図を示す。図１に記載の要素に加えて、処理材１２０及び加圧ガス１２２を供給するための構成要素が示される。各々は、ホース１７０、１７２をボディ１１０にホースクリップ１６４、１６６又は他の手段で繋げるコネクタ１６０、１６２により供給される。

図３は、本開示に係るノズルの横断面図を示す。このようなノズル２３０は、上述のような手段により供給された入射加圧されたスラリーである処理材２１２を受け取るように構成される。ノズル２３０は、ノズル２３０の外部からノズル内を通して設けられるボア２３４へ向けて先細になる円錐台状の流入口２３２を備える。

ボア２３４は、一般に、流入口２３２から流出口２３６へノズル２３０の主軸の中心に及び平行に延びる。ボア２３４の壁２８６（すなわち、ノズルの壁）は、ワイヤ２５０ａ～ｅをボア２３４に垂直に通るように導いて、ワイヤ２５０ａ～ｅを加圧された処理材２１２にさらすように機能する複数の穴２８０ａ～ｅ、２８２ａ～ｅを有する。示される例では、進入穴２８０及び退出穴２８２が設けられる。進入及び退出穴は、整列している。穴は、整列していなくてもよいし、ノズル２３０のコードを横切るような、異なる方法で整列していてもよいことが理解されうる。５本のワイヤ２５０が図３に示されているが、ノズル２３０内の空間や、ブラストストリーム１４０の減速に伴うノズルに沿ったブラスト効果の低下に応じて、任意の数のワイヤが単一の入射加圧された処理材２１２により一度に処理されてもよいことは理解され得る。

ノズル２３０の外壁２８６には、図１に示されるような蒸気ブラスト装置１００にノズル２３０を繋げるような特徴をも有する。

図４は、図３のノズルの他の実施形態を示す。本実施形態において、穴２９０ａ～ｄ、２９２ａ～ｄは、ノズル２３０のボア２３４の垂直軸に対して約４５度の角度で設けられる。進入穴２９０及び退出穴２９２は、この場合も整列し、ワイヤ２５０がボアを通り、ノズル２３０を流れる加圧された処理材２１２のストリームにさらされるようにする。

図５は、他のノズルを示す。ノズル３３０は、取付部材及び／又は成形突起等（不図示）を使用してブラストガン（詳細は後述）に取り付けられるように設けられる。ノズルは、一般に、高い摩耗抵抗を持った、細長い、典型的には管状の金属又は他の材料から成る。

ノズル３３０は、加圧された処理材を受け取るための、流入口２３２と同様の流入口３３２を備える。ノズル３３０は、さらに、ボア２３４と同様の、流入口３３２と連結するボア３３４を備える。しかしながら、ボア２３４と比較すると、ボア３３４は、拡大部３３８を備える。拡大部３３８におけるボアの径は、非拡大部におけるボアの径よりも大きい。穴２８０、２８２と同様の穴３８０、３８２は、拡大部３３８の近くのノズル３３０の壁を通過する。穴３８０、３８２を通過する製品３５０は、その結果、拡大部３３８におけるボア３３４を通過する。

穴３８０、３８２は、図３のノズル２３０のように、ボア３３４の垂直軸に沿って整列してもよいし、ボア３３４の垂直軸に対して角度を有して設けられてもよい。具体的には、穴３８０、３８２は、図４に示されるノズル２３０と同様に、ボア３３４の垂直軸に対して約４５度（例えば、４０度と５０度の間）の角度で設けられてもよい。

加圧された処理材は、流入口３３２に注入され、ボア３３４に沿って力が作用し、穴３８０、３８２を通って搬送されている製品３５０へ向かってもよい。拡大部によって処理材が製品３５０の周囲を通るようにすることで、製品３５０はより効果的及び効率的に処理される。

ノズル３３０は、一連の拡大部３３８及び複数の対をなす穴３８０、３８２を備えてもよい。穴３８０、３８２の対のそれぞれは、拡大部３３８の近傍でボア３３４に入り込んでもよい。このように、ノズル３３０は、上記ノズル２３０と同様に、同時に複数の製品３５０を処理するために利用されてもよい。

特定の例においては、非拡大部におけるボア３３４の径は、直径２～５ｍｍのように、比較的細くてもよい。このような場合、ボア３３４において閉塞を引き起こす可能性があるため、ブラストガン１００は、処理材をノズルに注入するのに適していないかもしれない。

図６は、ノズルの他の実施形態を示す。図３の実施形態と同様に、図６の実施形態のボアの壁は、ボア４３４に垂直な複数の穴４８０ａ、ｂ及び４８２ａ、ｂを有する。図６に示される図では、穴４８０ａ、ｂ及び４８２ａ、ｂのみが見えているが、ノズルは、（例えば、図７のノズルに示すように）さらに穴を備えてもよい。図３の実施形態と比較して、の穴４８０ａ、ｂ及び４８２ａ、ｂの対のそれぞれは、ボア４３４の中心軸と交差しない軸に沿って整列している。例えば、ボアが実質的に円形の横断面を有する場合、穴４８０ａ、ｂ及び４８２ａ、ｂの対のそれぞれは、円形の横断面の径ではない円形の横断面のコードに沿って整列していてもよい。穴４８０ａ、ｂ（及び４８２ａ、ｂ）のみが示されているが、穴４８０、４８２の数は、使用目的により調整でき、使用されるノズル４３０の長さ及び処理されるワイヤ４５０（又は製品）の厚さに応じて変えうることは理解され得る。

図７は、図６のノズルの他の図を示す。本実施形態において、ボアの壁は、複数の穴４８０ａ～ｕ、４８２ａ～ｕを有する。穴４８０ａ～ｕ、４８２ａ～ｕの対がノズルの長さ方向に沿って２列で配置されるように、穴４８０ａ～ｕ、４８２ａ～ｕの対のそれぞれは、隣接している穴４８０ａ～ｕ、４８２ａ～ｕの対から離間する。示された図では、穴４８２ａ～ｕのみ見えている。穴４８０ａ～ｕは、ノズル４３０の反対側にある。従って、穴４８０ａ、４８２ａ、４８０ｂ、４８２ｂ…４８０ｕ、４８２ｕの対のそれぞれは、ノズル４３０のボアを垂直方向に２等分し、ワイヤ又は製品３５０の一部をブラストストリームにさらす。ワイヤの各部が弦長に沿ってノズルを２等分することも考えられる。

他の実施形態においては、穴は、ノズルの丈に沿った異なる数の列を形成するように配置されてもよい。例えば、穴４８０ａ～ｕ、４８２ａ～ｕの対のいくつかは、穴がノズルの長さに沿って３列を形成するように、ボア４３４の中心軸に交差しない軸に沿って整列してもよい。

ノズル３３０と共に使用されるブラストガン５００の他の例を図８に示す。ブラストガン５００は、例えば、マイクロワイヤブラストガンとも称されうる。

ブラストガン５００は、処理パイプ５１０及び加圧吸気口５２０を備える。ノズル３３０は、処理パイプ５１０に備え付けられる。ノズル３３０は、上述の任意の図により説明されたようなノズルでもよい。処理パイプ５１０は、処理パイプ５１０を通る処理ボア５１２を備える。処理ボア５１２の径は、ノズル３３０のボアの非拡大部より大きい。処理パイプを通る処理材の流れは連続的で、閉塞を防ぐことができる。処理パイプは連続的な流れを維持するように端部が開口してもよく、又はバルブ又は制御オリフィスにより制御されて部分的に端部が開口してもよい。

ノズル３３０がパイプ５１０に備え付けられることで、ノズルの流入口３３２がパイプ５１０のボア５１２と流体連結する。そのため、ノズル３３０は、パイプ５１０から延出する。示された例では、ノズル３３０は、パイプ５１０から実質的に、垂直に延出するが、他の例において、ノズルは、パイプ５１０から別の角度で延出してもよい。

ノズル３３０は、例えばノズル取付手段（不図示）によりパイプ５１０に備え付けられてもよい。ノズル取付手段は、例えば、パイプ５１０を通りボア５１２まで延びる穴であってもよい。そして、ノズル３３０は、当該穴に挿入され、処理パイプ５１０のボア５１２と流体連結するノズル３３０の流入口３３２を設置することができる。

加圧吸気口５２０も、パイプ５１０から延出する。吸気口５２０は、パイプ５１０の処理ボア５１２、及び、ノズル３３０の流入口３３２（及びボア３３４）と流体連結する空気ボア（不図示）を備える。一般に、吸気口５２０はノズル３３０に沿って配列されるので、加圧空気はボア５１２を通りノズル３３０内へ注入される。

使用に当たって、処理材（典型的には研磨剤）であるスラリーやガス等である処理材は、例えば低圧で、処理パイプ５１０のボア５１２を通って流れる。製品３５０を処理するためにノズル３３０において処理材が必要な場合には、加圧空気は、吸気口５２０を通って注入される。加圧空気は、一部の処理材をボア５１２からノズル３３０へ押し込むように作用する。

これにより、ノズル３３０内の処理材の圧力又は流速が、加圧空気が吸気口５２０により注入されるタイミング、期間及び力に応じて高度に制御されることが理解され得る。

このようにすることで、小量の処理材のみが吸気口５２０から加圧空気によりノズル３３０へ注入される。このことは、特にノズルが小径のボアを備える場合、ノズル３３０内の閉塞を回避するのに役立つ。

圧縮空気の流れを規制することにより、ノズル３３０内の処理材の流れも同様に制限される。これにより、処理材の圧力及び流速が非常に高くなり、閉塞が防止され、適用されるブラスティング必要条件（すなわち、生成物、径等に応じて異なるブラスティング条件）が調整される。加えて、処理パイプ内の処理材の流速は、ブラスティングに典型的に必要とされる速度より低速で保持され、システム内の摩擦損失を減少させ得る。

複数の製品３５０を同時に処理するため、複数のノズル３３０がブラストガン５００に備え付けられてもよい。図９は、複数のノズル３３０が装着されたブラストガン５００の例を示す。

各ノズル３３０は、上述のようにパイプ５１０に備え付けられている。示される例では、ノズルは、処理パイプ５１０の処理ボア内の処理材の流れの方向に沿って及び関連して、約４０度の角度で整列している。ブラストガン５００は、各ノズル３３０に別々の加圧吸気口５２０を備える。各吸気口５２０は、各吸気口５２０のボアがパイプ５１０のボア５１２とその各ノズル３３０の流入口３２２の両方と連結するように、上述のようなパイプ５１０に備え付けられている。各吸気口５２０は、上述のように、その各ノズル３３０に加圧空気を注入するために使用されてもよい。加圧空気は、そパイプ５１０に沿って移動する処理材の一部を、吸気口５２０と対応するノズル３３０へ注入することにもなる。

さらに、各ノズルが独立して制御され、異なる一連のブラスティングパラメータを提供してもよいことは理解され得る。また、製品が、複数のノズルの間及び複数のノズル内を通過して、それぞれ異なるブラスティング関数又はパラメータを提供してもよいことが想定される。図９に示されるようなこのようなシステムは、複数のブラスティング又は複数の製品のブラスティングのためのより効率的で制御可能な処理を提供する。

上記の任意のノズルが、代替的に、ノズル３３０の代わりにブラストガン５００と共に使用されてもよい。

図１０は、図１及び図２に記載の蒸気ブラスト装置１００と共に使用されるノズル２３０を示す。図３及び図４に関して上述されたタイプの進入穴２８０、２９０は、単一のノズル内に設けられ、ノズル２３０のボアを通過するワイヤ２５０に対する他の処理角度をもたらしうる。

図１１は、複数のノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃを備える代替蒸気ブラスト装置７００を示す。このような構成は、例えば、多数のワイヤ又は製品が説明されたウェットブラスト（又は蒸気ブラスト）処理方法を使用した処理を必要とする場合に、役立ちうる。単一のブラストストリームに多数の穴７８０を含むノズルのスケーリングには限界があることが分かっている。ひとたび２０本より多いワイヤの処理が必要とされれば、蒸気ブラスト処理の効率は減少する。この制約を克服し、できるだけ多くのワイヤを高速ブラストストリームにさらされるように、図８の構成が設計されている。

各ノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃは、例えば、別々の蒸気ブラスト装置１００であってもよい。各ノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃは、上述の穴２８０、２８２と同様な、穴７８０、７８２を有する。図１１に示されるノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃにおいては、穴７８０のみ看視できる。明確性のため、図において、穴７８０は符号が付けられていない。

各ノズル７３０ａ～ｃは、ノズル７３１ａ～ｃと対をなすノズルの一部である。ペアのノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃはそれぞれに、単一のワイヤがノズルペアの第１ノズル７３０ａ～ｃ及び第２ノズル７３１ａ～ｃを通過するように、第１ノズル７３０ａ～ｃの穴７８０、７８２が第２ノズル７３１ａ～ｃの穴７８０、７８２と一直線になっている。

図１１に示される拡張マルチワイヤノズルにおいて、５０本までのワイヤ７５０ａ～ｃ（簡略するため３本のみ表示）を処理できる。ワイヤ７５０ａ～ｃは、約１０ｍｍずつ離されて水平線上に供給される。示されたレイアウトでは、１７本のワイヤのための「高速部分」をそれぞれ有する、ノズルを３つ利用する。残りの３３本のワイヤは、わずかにずらされ、隣接するノズルの低速部分７４０（ノズル７３０、７３１のボア径がより大きい箇所）の下／上を通ることができる。

説明された実施形態において、ワイヤ７５０ａがノズル７３０ｂ及び７３１ｂを通過するように示される一方、ワイヤ７５０ｂ及び７５０ｃは、ノズル７３０ｃ及び７３１ｃを通過する。このような構成により、ワイヤが追加で清浄されてもよい。穴７８０、７８２は、ノズル２３０の任意の実施形態において上述したように整列されてもよい。

説明された実施形態に示されるように、各ノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃは、ノズル長手方向の一部に沿ってノズルを囲む低速部分７４０を備える。低速部分７４０のそれぞれは、異なる対のノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃを通り、その部分７４０の一部への、ワイヤの動きを容易にしてもよい。例えば、説明された実施形態において、ワイヤ７５０ｂ及び７５０ｃは、ノズル７３０ａ、７３１ａ、７３０ｂ及び７３１ｂを通過するとともに、ノズル７３０ｃ及び７３１ｃを通過するように方向付けられる前に、ノズル７３０ａ、７３１ａ、７３０ｂ、７３１ｂの低速部分７４０のより幅広のボアによってずらされる。好適な実施形態においては、穴７８０、７８２は、ノズル７３０、７３１の高速部分に位置するのみである。代わりに、ローラー又はスリーブがワイヤ７５０をずらるために使用され得る。

複数のノズル７３０ａ～ｃ、７３１ａ～ｃは、フレーム７１０等のフレーム内に結合されてもよい。複数のノズルは、任意の数のノズルから成ってもよい。

本開示を読むことによる、他のバリエーション及び変形例も当業者には明らかとなる。このようなバリエーション及び変形例は、蒸気ブラスティングの技術分野で周知の同等の及び他の特性を含めてもよく、これらは、本明細書中で説明済みの特性に代えて、又は加えて使用されてもよい。

添付の請求項は特性の特定の組合せを対象としているが、本発明の開示の適用範囲は、任意の請求項で現下主張されているような同一の発明に関するか否かに関わらず及び本発明が行うような同一の技術的課題のいずれか又は全てを軽減するか否かに関わらず、任意の新規の特性又は明示的又は黙示的のどちらかで本明細書中に開示されている特性の任意の新規の組合せ又はそれらの任意の一般化も含むことが理解されるべきである。

別々の実施形態と関連して説明されている特性も、単一の実施形態における組合せで提供されてもよい。一方、簡略化のため、単一の実施形態と関連して説明されている様々な特性も、別々に又は任意の適切な副結合で提供されてもよい。本明細書の出願人は、新規の請求項は本願又は本願から導き出された任意の更なる出願の実行中のこのような特性及び／又はこのような特性の組合せに対して策定されてもよいことを通知する。

完全を期すために、「を備える」という言葉は他の要素又は工程を除外せず、「ある」又は「１つの」という言葉は複数を除外せず、請求項の符号は請求項の適用範囲を限定するものとして解釈するものではないということも記しておく。

Claims (33)

1. 表面を清浄する又は整えるためのウェットブラスト機械であって、
   処理材の加圧混合体を供給するための処理材供給源と、
   複数のノズルと、を備え、
   前記複数のノズルのそれぞれは、
   前記処理材の前記加圧混合体を受け取る流入口と、
   前記加圧混合体を吐出する流出口と、
   前記ノズルの壁にある少なくとも１つの穴であって、前記穴を介して１以上の製品を前記ノズルに搬送させることで、前記製品の１以上の表面を前記ノズル内にある間に前記処理材にさらさせる前記穴と、を備え、
   前記処理材供給源は、前記処理材を前記複数のノズルのそれぞれに供給するための処理パイプを備え、前記処理パイプは、前記処理パイプを貫通する処理ボアを備え、前記複数のノズルのそれぞれの流入口が前記処理ボアと流体連結するように、前記複数のノズルは前記処理パイプから延出し、
   前記複数のノズルのそれぞれを通る処理材の流速は、前記処理パイプを通る処理材の流速より大きく、
   前記機械は、さらに、前記処理パイプから延出する第１吸気口及び前記処理パイプから延出する第２吸気口を備え、前記第１吸気口は、前記処理ボア及び前記複数のノズルの１つである第１ノズルと流体連結する空気ボアを備え、前記第２吸気口は、前記処理ボア及び前記複数のノズルの１つであって前記第１ノズルとは異なる第２ノズルと流体連結する空気ボアを備える機械。
2. 請求項１に記載の機械であって、
   前記ノズルは、１以上の狭壁の部分を備え、前記部分のそれぞれは、前記穴を設けるための拡大された内径を有する、機械。
3. 請求項２に記載の機械であって、
   前記部分は、前記穴の位置と実質的に一致する機械。
4. 請求項２又は請求項３に記載の機械であって、
   前記部分において、前記処理材が前記製品の複数の表面を処理する機械。
5. 請求項４に記載の機械であって、
   前記ノズルの中心軸は、前記処理ボアの中心軸に実質的に垂直である機械。
6. 請求項５に記載の機械であって、
   前記処理パイプから延びている加圧吸気口をさらに備え、前記吸気口は、空気ボアを備え、前記空気ボアは、前記処理ボア及び前記ノズルの前記流入口と流体連結して、前記処理材の一部を前記流入口を通して前記ノズルへ誘導する機械。
7. 請求項６に記載の機械であって、
   前記空気ボアの中心軸は、前記処理ボアの前記中心軸に実質的に垂直である機械。
8. 請求項７に記載の機械であって、
   前記空気ボアの前記中心軸は、前記ノズルの前記中心軸と軸方向に一直線である機械。
9. 請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の機械であって、
   前記穴は、前記ノズルの前記中心軸に対して交差する方向に前記製品を導く機械。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記処理ボアの径は、前記ノズルの径より大きい機械。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記穴は複数の対をなして設けられ、前記穴の複数の対のうちの少なくとも１つの前記穴の対は、前記ノズルの中心軸に実質的に垂直に設けられる機械。
12. 請求項１１に記載の機械であって、
    前記穴の複数の対のうちの前記少なくとも１つの前記穴の対は、前記ノズルの中心軸と交差する軸に沿って整列している機械。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記穴の複数の対のうちの少なくとも１つは、前記壁に対して角度を有して設けられ、前記角度は、好ましくは６０度と１２０度の間である機械。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記流入口は、収束進入部を備える機械。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記１以上の穴は、前記処理材により同時に複数の製品の処理をするための複数の穴を備える機械。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記製品は、前記ノズルを貫く弦長を２等分する機械。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の機械であって、
    前記ノズルは、不均一な内径を有する機械。
18. 請求項１７に記載の機械であって、
    前記内径は、前記流入口から前記流出口へ収束する機械。
19. 表面を清浄又は処理するためのシステムであって、
    請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の複数のウェットブラスト機械を備えるシステム。
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載のウェットブラスト機械を用いて、製品の表面を清浄する又は整える方法であって、
    加圧処理材の流れを前記複数のノズルのうちの１以上のノズルの流入口に供給する工程と、
    処理される１以上の製品を前記１以上のノズルの壁の複数の穴を通して搬送し、前記製品の表面を前記１以上のノズル内にある間、前記加圧処理材にさらす工程と、
    を備える方法。
21. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記加圧処理材は、前記ノズルを通って回転させられる方法。
22. 請求項２０又は請求項２１に記載の方法であって、
    前記１以上の製品は、前記加圧処理材の流れに対して６０度乃至１２０度の角度で前記ノズルの前記複数の穴を通過する方法。
23. 請求項２０乃至請求項２２のいずれか１項に記載の方法であって、
    加圧処理材の流れを前記ノズルの前記流入口へ供給する工程は、
    前記ノズルが前記処理材を供給する前記処理パイプから延出するように、前記ノズルを前記処理パイプに取り付ける工程と、
    前記処理材を前記処理パイプに通す工程と、
    加圧吸気口により前記処理パイプへ注入された加圧空気を使用して前記処理材を前記ノズルへ押し込む工程と、
    を備える方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記ノズルへ押し込まれた前記処理材の流速は、前記処理パイプ内の前記処理材の流速より大きい方法。
25. 処理材の加圧混合体を供給するためのブラストガンであって、
    ノズルと、
    処理材供給源から前記処理材の前記加圧混合体の連続的な流れを供給する処理パイプであって、前記処理パイプを通る処理ボア、及び、前記ノズルを処理パイプに取り付けるためのノズル取付手段を備える前記処理パイプと、
    前記処理パイプから延びている加圧吸気口であって、空気ボアを備え、前記空気ボアは、前記処理ボア及び前記ノズル取付手段と流体連結して、加圧空気を前記処理パイプへ注入し、前記処理パイプの前記処理ボアを通って流れる前記処理材のうちの一部を前記処理パイプから前記ノズルへ誘導する吸気口と、
    を備えるブラストガン。
26. 請求項２５に記載のブラストガンであって、
    前記ノズル取付手段の中心軸は、前記処理ボアの中心軸に実質的に垂直であるブラストガン。
27. 請求項２５又は請求項２６に記載のブラストガンであって、
    前記空気ボアの中心軸は、前記処理ボアの中心軸に実質的に垂直であるブラストガン。
28. 請求項２５乃至請求項２７のいずれか１項に記載のブラストガンであって、
    前記空気ボアの中心軸は、前記ノズル取付手段の中心軸に対して軸方向に一直線であるブラストガン。
29. 請求項２５乃至請求項２８のいずれか１項に記載のブラストガンであって、
    前記ノズルから供給される処理材の流速は、前記処理パイプを通って流れる処理材の流速より大きいブラストガン。
30. 請求項２５乃至請求項２９のいずれか１項に記載のブラストガンであって、
    前記吸気口は、第１吸気口であって、さらに前記処理パイプから延びている第２吸気口及び追加ノズルを前記処理パイプに取り付けるための追加取付手段を備え、前記第２吸気口は、前記処理ボア及び前記追加取付手段と流体連結する空気ボアを備えるブラストガン。
31. 請求項２５乃至請求項２９のいずれか１項に記載のブラストガンであって、前記ノズルは、前記ノズル取付手段に着脱自在に繋がるブラストガン。
32. 請求項３１に記載のブラストガンであって、
    前記ノズルは、不均一な内径を有するブラストガン。
33. 請求項３２に記載のブラストガンであって、
    前記内径は、前記加圧混合体を受け取る流入口から前記加圧混合体を吐出する流出口へ収束するブラストガン。

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