KR101450682B1 - 거품을 이용한 재료 제거 장치 및 방법 - Google Patents

거품을 이용한 재료 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

거품을 이용한 재료 제거(예컨대, 드릴링 또는 절삭) 장치 및 방법을 제공한다. 상기 장치 및 방법은 절삭 경계면으로부터 거품 및 잔류 입자들을 제거하는 진공 칼라를 포함할 수 있다. 거품은 그 체적을 감소시키는 거품-액체 변환 장치로 안내될 수 있다.

Description

거품을 이용한 재료 제거 장치 및 방법{MATERIAL REMOVAL APPARATUS AND METHODS UTILIZING FOAM}
본 발명의 실시형태들은 거품을 이용한 재료 제거(예컨대, 드릴링, 절삭, 또는 연삭) 장치 및 방법에 관한 것이다. 특정의 실시형태들은 거품을 재순환시키기 위해 사용되는 장치 및 방법에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 2월 26일자로 출원된 미국 특허출원번호 제12/713,283호의 이익을 주장한다. 본 출원은 또한 35 U.S.C. § 119(e)에 따라 2009년 6월 24일자로 출원된 미국 특허가출원번호 제61/220,054호 "거품을 이용한 재료 제거 장치 및 방법(Material Removal Systems and Methods Utilizing Foam; 대리인 사건번호 SGAI-020/PROV)" 및 2010년 1월 13일자로 출원된 미국 특허가출원번호 제61/294,639호 "거품을 이용한 재료 제거 장치 및 방법(Material Removal Systems and Methods Utilizing Foam; 대리인 사건번호 SGAI-020/PROV1)"에 대한 이익을 주장하며, 양자의 내용이 사실상 전체로서 이에 포함된다.
재료 제거 장치는, 절삭 요소 및 공작물(예컨대, 재료 제거 중인 대상물)의 냉각을 돕기 위해 소정 형태의 윤활제를 사용하는 절삭 요소 기계(예컨대, 톱과 드릴을 포함함)를 종종 포함한다. 또한, 절삭 경계면으로부터 재료의 잔류 입자들(예컨대, 재료 제거 공정 중에 형성된 절삭 또는 드릴링 입자들)을 제거하고 잔류물에 의한 절삭 요소의 막힘을 방지하기 위해 윤활제를 사용할 수 있다.
전형적인 윤활 매체로는 물 또는 오일과 같은 액체가 포함된다. 액체는 부품의 냉각 및 재료 잔류물의 세척(flushing)에 전반적으로 효과적일 수 있지만, 액체의 사용이 문제점을 야기할 수 있다. 예를 들어, 액체에 의해 손상될 수 있는 환경에서 절삭 공정이 수행 중인 경우, 액체가 절삭 경계면을 빠져나간 후 액체의 적절한 보관이 어려울 수 있다. 공작물이 다공성이거나 정공 또는 공동을 포함하는 경우, 액체가 공작물 구조에 침투한 후 액체의 보관이 특히 어려울 수 있다. 또한, 액체가 절삭 경계면을 빠져나간 후 액체의 보관이 어려울 수 있다. 마감처리된 내부 환경에서 재료 제거 장치가 사용 중인 경우, 액체 윤활제는 특히 문제가 될 수 있다. 절삭 경계면을 적절하게 매끄럽게 하는 데 요구되는 액체량 역시 비용, 환경적 영향, 보관 등의 측면에서 문제점을 제기할 수 있다.
본 개시의 소정의 실시형태들은 재료 제거 중에 거품을 이용하는 장치 및 방법을 포함한다.
예시적인 실시형태들은 절삭 요소; 절삭 요소를 구동하기 위해 구성된 액츄에이터; 액츄에이터 및 절삭 요소와 연결된 샤프트; 및 재료 제거 장치의 작동 중에 형성된 잔류 입자들을 제거하도록 구성되며, 샤프트의 주위에 연장된 칼라를 구비한 진공 장치를 포함하는 재료 제거 장치를 포함한다. 소정의 실시형태들에서, 잔류 입자들은 거품에 의해 장치로부터 세척된다.
특정의 실시형태들에서, 칼라는 내부 공동, 및 내부 공동과 유체 연통된 하나 이상의 흡입구를 포함한다. 복수의 흡입구는 반경방향 흡입구 및 축방향 흡입구를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 칼라는 보어를 둘러싼 내벽, 및 내벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함한다. 특정의 실시형태들에서, 칼라는 축벽, 및 축벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함한다.
진공 장치는 진공원(vacuum source), 및 칼라와 연결된 도관을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 도관은 외부 포트에서 칼라와 연결된다. 칼라는 외부 포트와 유체 연통된 복수의 흡입구를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 절삭 요소는 드릴 비트 또는 톱날을 포함한다.
예시적인 실시형태들은 재료 제거 장치에서 거품을 이용하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 액츄에이터, 절삭 요소, 공작물을 제공하는 단계; 액츄에이터로 절삭 요소를 구동시키는 단계; 거품 발생 장치의 거품을 공급하는 단계; 절삭 요소 경계면에서 절삭 요소를 공작물과 결합시키는 단계; 및 거품을 절삭 경계면으로 안내하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적인 방법은 또한, 거품이 절삭 경계면으로 안내된 후, 거품을 액체로 환원시키는 거품환원제를 거품에 적용하는 단계; 액체를 여과하여 잔류 입자들을 제거하고 여과된 액체를 마련하는 단계; 및 여과된 액체를 거품 발생 장치로 안내하는 단계를 포함할 수 있다.
특정의 실시형태들에서, 여과된 액체는 거품 발생 장치 내에서 거품 농축물과 섞여 거품을 발생시킨다. 소정의 실시형태들은 또한 진공 장치을 이용하여 절삭 경계면으로부터 거품을 제거하는 단계를 필요로 할 수 있다. 특정의 실시형태들에서, 진공 장치는 절삭 경계면에 근접한 칼라를 포함한다. 소정의 실시형태들에서, 칼라는 내부 공동, 및 내부 공동과 유체 연통된 하나 이상의 흡입구를 포함한다. 복수의 흡입구는 반경방향 흡입구 및 축방향 흡입구를 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태들은 또한 거품 발생 장치를 포함할 수 있다. 특정의 실시형태들은 액체 저장조로부터 액체를 펌핑하도록 구성된 펌프; 액체를 수용하는 액체 저장조; 압축된 공기를 형성하도록 구성된 압축기; 및 거품 농축물을 수용하는 거품 농축물 저장조를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들은 또한 거품 농축물 저장조로부터 배출된 거품 농축물의 양을 제어하도록 구성된 제1 밸브; 액체 저장조로부터 펌핑된 액체의 양을 제어하도록 구성된 제2 밸브; 압축기 하류의 공기압이 높은 임계치에 도달하면 압축기의 작동을 중지하도록 구성된 제1 압력 센서; 및 압축기 하류의 공기압이 낮은 임계치에 도달하면 압축기의 작동을 개시하도록 구성된 제2 압력 센서를 포함할 수 있다. 특정의 실시형태들은 액체 저장조의 액체를 보관하는 제1 도관; 압축된 공기 및 거품 농축물을 보관하는 제2 도관; 및 제1 도관 및 제2 도관을 연결하며, 거품 농축물과 액체를 섞어 거품을 발생시키는 혼합기를 포함할 수 있다.
소정의 실시형태들에서, 거품은 재료 제거 장치로 안내될 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 거품은 재료 제거 장치로부터 거품 발생 장치로 재순환될 수 있다. 소정의 실시형태들은 또한 거품이 재순환 중인 경우 거품을 액체로 환원시키도록 구성된 거품환원제를 포함할 수 있다. 특정의 실시형태들은 액체로부터 잔류 입자들을 여과하는 여과기를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 재료 제거 장치는 드릴을 포함한다. 특정의 실시형태들에서, 높은 임계치는 약 5바 내지 약 12바이고/이거나, 낮은 임계치는 약 2바 내지 약 8바이다.
다른 이점들 및 특징들은 후술하는 설명, 도면, 청구범위로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태들 중 하나 이상의 실시예에 따른 거품 발생 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시형태들 중 하나 이상의 실시예에 따른 도 1의 거품 발생 장치 및 진공 장치를 포함하는 재료 제거 장치의 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태들 중 하나 이상의 실시예에 따른 진공 장치에 사용된 진공 칼라의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태들 중 하나 이상의 실시예에 따른 도 1의 거품 발생 장치 및 액체 재순환 장치을 포함하는 재료 제거 장치의 부분 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태들 중 하나 이상의 실시예에 따른 도 1의 거품 발생 장치 및 거품 재순환 장치를 포함하는 재료 제거 장치의 부분 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 개략적인 개요도를 제공한다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 다른 개략적인 개요도를 제공한다.
도 8은 거품-액체 변환 장치(227)의 사시도를 제공한다.
도 9는 작동 중에 거품-액체 변환 장치(227)의 개략적인 횡단면도를 제공한다.
도 10은 커버부(217)의 내부 상세도를 도시한다.
도 11은 도관(237)을 커버부(217)와 연결하도록 구성된 연결 부재(267)의 사시도를 제공한다.
도 12는 거품-액체 변환 장치(328)를 이용한 재료 제거 장치(200)의 개요도를 제공한다.
도 13은 도관들(235, 237)과 연결된 거품-액체 변환 장치(328)의 더 상세한 도면을 제공한다.
본 개시의 실시형태들은 윤활, 냉각, 및/또는 잔류 입자들의 배출을 위해 거품을 이용하는 재료 제거(예컨대, 드릴링, 절삭, 또는 연삭) 장치 및 방법을 포함한다.
먼저 도 1을 참조하면, 거품 발생 장치(100)의 개략도는 압축기(110), 펌프(120), 액체 저장조(130), 거품 농축물 저장조(미도시)를 도시한다. 장치(100)는 액체 저장조(130)로부터 펌핑된 액체의 양을 제어하도록 구성된 밸브(135)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 실시형태는 또한 거품 농축물 저장조로부터 배출된 거품 농축물의 양을 제어하도록 구성된 밸브(145)를 더 포함한다. 다른 실시형태들에서, 거품 농축물은 액체 저장조(130)에 직접 추가될 수 있으며, 거품 농축물 저장조의 필요성이 없어진다. 이러한 실시형태들에서, 밸브(145)는 액체 저장조(130)의 물 및 거품 농축물의 액상 혼합물과 섞이는 가압 공기의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 소정의 예시적인 실시형태들에서, 거품 농축물은 액상 혼합물 또는 액상 혼합물이 가압 공기와 섞일 때의 최종 거품의 전기 전도성을 줄이거나 상쇄하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태는, 압축기(110)를 시동 및 중지하도록 구성된 제어 스위치(117), 및 펌프(120)를 시동 및 중지하도록 구성된 제어 스위치(127)를 포함한다. 소정의 실시형태들에서, 필터(121)가 압축기(110)와 펌프(120) 사이 또는 압축기(110)와 제어 스위치(127) 사이에 위치한다. 특정의 실시형태들에서, 필터(121)는 내장형 수분 분리기를 포함할 수 있다. 또한, 장치(100)는 상기 장치(100)의 유출구(150)로부터의 거품 또는 액체의 유동을 제어하기 위해 제어 스위치(137)를 포함한다. 제어 스위치(137)는 솔레노이드 밸브 또는 다른 유동 제어 기구(미도시)와 연결될 수 있다. 장치(100)는 가압 공기 및 거품 농축물의 유동을 제어하기 위해 구성된 제어 스위치(147)를 더 포함한다.
장치(100)을 작동하여 거품을 발생시키는 일 방법의 예시적인 실시형태를 설명한다. 다른 예시적인 방법들이 본 발명의 범위 내에 속하며, 개시된 방법이 단지 예로서 제공됨은 물론이다. 장치(100)의 작동 중에 운전자는 압축기(110)가 작동을 개시하도록 제어 스위치(117)를 조작할 수 있다. 특정의 실시형태들에서, 압축기(110)는 압력 센서(113)를 구비할 수 있고, 상기 압력 센서는 압축기(110)에 의해 발생된 압력을 제어하는 제어 장치(미도시)에 신호를 공급한다. 소정의 실시형태들에서, 압력 센서(113)는 압축기 하류의 압력이 기결정된 높은 임계치에 도달하면 압축기(110)가 작동을 중지하도록 신호를 공급한다. 특정의 예시적인 실시형태들에서, 압력 센서(113)는 압력이 약 6바 내지 약 12바의 높은 임계치에 도달하면 압축기(110)가 작동을 중지하도록 신호를 공급한다. 장치(100)의 작동 중에 압력 센서(113)는 또한 압축기 하류의 압력이 낮은 임계치 이하가 되면 압축기(110)를 재시동하는 신호를 전송할 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 압력 센서(113)는 또한 압력이 약 2바 내지 약 8바의 값 이하가 되면 압축기(110)를 재시동하는 신호를 전송할 수 있다. 이러한 값들은 예로서 제공되며, 다른 실시형태들이 압축기(110)의 작동을 위해 다른 압력 범위를 가질 수 있음은 물론이다.
이러한 예시적인 작동 방법에서, 운전자는 제어 스위치(117)를 조작함으로써, 원하는 압력에 도달하여 압력 센서(113)가 압축기(110)의 작동을 중지하는 신호를 전송할 때까지 압축기(110)가 작동할 수 있게 한다. 다음으로, 운전자는 제어 스위치(127)를 조작하여 펌프(120)를 시동할 수 있다. 이후, 펌프(120)는 저장조(130)로부터 체크 밸브(134) 및 밸브(135)를 통해 혼합기(156)로 액체를 펌핑할 수 있으며, 상기 혼합기는 도관(171, 액체를 보관함) 및 도관(172, 압축 공기 및 거품 농축물을 보관함)을 연결한다.
다음으로, 운전자는 제어 스위치(137)를 조작하여 저장조(130)의 액체가 (펌프(120)를 경유하여) 유출구(150)로 배출되게 할 수 있다. 일단 유출구(150)로부터의 액체 유동이 형성되면, 운전자는 제어 스위치(147)를 조작하여 거품 농축물과 가압 공기가 체크 밸브(144)를 거쳐 혼합기(156, 액체 도관을 거품 농축물 도관과 연결함)로 흐를 수 있게 한다. 이후, 거품 농축물과 액체는 혼합기(156)에서 섞일 수 있으며, 거품은 유출구(150)로부터 배출된다.
운전자는 밸브(135)를 조절하여 펌프(120)에 의해 유출구(150)로 펌핑되는 액체의 양을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 운전자는 또한 밸브(145)를 조절하여 유출구(150)로 안내되는 거품 농축물 및 가압 공기의 양을 조절할 수 있다. 도 1의 개략도에서, 액체 유동을 화살표(139)로 나타낸 한편, 거품 농축물 및 가압 공기의 유동을 화살표(149)로 나타낸다. 최종 거품을 화살표(159)로 나타낸다.
거품 농축물은 당해 기술분야에 알려진 것들을 포함하며, 일반적으로 소량으로 존재할 때 거품의 형성을 촉진시키거나 또는 기포들의 응집을 방지함으로써 콜로이드 안정성을 증진시키는 다양한 계면활성제로 이루어진다. 적절한 발포제로는 "베타인(betains)", 예를 들어 코카미도프로필 베타인이 포함되며, 이는 또한 1-프로판아미늄, 3-아미노-N-(카르복시메틸)-N,N-디메틸-, N-코코실 유도체, 내부염, 1-프로판아미늄, 3-아미노-N-(카르복시메틸)-N,N-디메틸-, N-코코실 유도체, 하이드로옥사이드, 내부염, 또는 1-프로판아미늄, 3-아미노-N-(카르복시메틸)-N,N-디메틸-, N-코코실 유도체, 내부염으로 지칭된다.
이제 도 2를 참조하면, 재료 제거 장치(200)의 예시적인 실시형태의 부분 단면도가 도시된다. 재료 제거 장치(200)는 거품 발생 장치(100)의 거품을 이용하여 부품을 윤활하며 절삭 경계면(예컨대, 절삭 요소가 공작물과 결합되는 경계면)으로부터 잔류 재료를 제거한다. 도 2에 도시된 재료 제거 장치는 거품 발생 장치(100)의 거품을 이용할 수 있는 재료 제거 장치의 단지 일 예에 불과하며, 다른 예시적인 재료 제거 장치들이 다양한 구성을 가질 수 있음은 물론이다. 도 2에 도시된 실시형태는 샤프트(220)와 절삭 요소(225)를 회전시키도록 구성된 드라이버 또는 액츄에이터(210)를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 절삭 요소(225)는 드릴 비트로서 구성되고, 액츄에이터(210)는 전동기를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 액츄에이터(210)는, 내연기관, 유압구동식 액츄에이터, 또는 공압구동식 액츄에이터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 형태의 구동부를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들은 또한, 톱날을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 유형의 절삭 요소를 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 실시형태들은 다이아몬드 원형날 또는 다이아몬드 와이어를 포함할 수 있다. 재료 제거 장치(200)의 예시적인 실시형태들은 벽 톱질 또는 바닥 톱질에 사용되는 응용을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 도 2에 도시된 실시형태의 작동 중에 액츄에이터(210)는 샤프트(220)와 절삭 요소(225)를 회전시킨다. 절삭 요소(225)는 공작물(250)과 결합되어 공작물(250)로부터 재료를 제거한다.
이제 도 2를 참조하면, 재료 제거 장치(200)는 또한 절삭 경계면으로부터 거품 및/또는 잔류 재료를 제거하도록 구성된 진공 장치(201)와 함께 사용될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 진공 장치(201)는 도관(235)과 저장조(249)를 통해 진공원(240)과 연결된 진공 칼라(230)를 포함한다. 진공 칼라(230)의 예시적인 실시형태의 더 상세한 도면(재료 제거 장치(200)와 분리 도시됨)이 도 3에 제공된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 진공 칼라(230)는 내부 보어(232)를 둘러싼 내벽(233) 및 외벽(234)을 구비한 몸체(273)를 포함한다. 진공 칼라(230)는 또한 제1 축벽(238) 및 제2 축벽(239)을 포함한다. 도 3에서 칼라(230)는 거꾸로 도시된 것으로, (도 2에 도시된 바와 같이) 칼라(230)가 사용 중인 경우에는 제2 축벽(239)이 통상 아래를 향할 것이다. 도관(235)이 외부 포트(231)에서 진공 칼라(230)와 연결된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반경방향 흡입구(236)가 내벽(233)으로부터 연장되며, 외부 포트(231) 및 도관(235)과 유체 연통된다. 도시된 특정의 실시형태에서, 흡입구들(236)은 외부 포트(231)와 유체 연통된 내부 공동(241)으로 연장된다. 소정의 실시형태들에서, 내부 공동(241)은 내부 보어(232) 주위에 연장된 환상 공동이다. 반경방향 흡입구들(236)은 휠 내부의 스포크와 유사한 방식으로 내부 보어(232) 및 내부 공동(241) 사이에서 반경방향으로 연장될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태들에서, 진공 칼라(230)는 도관(235)과 연결된 단일 포트를 포함하지만, 복수의 반경방향 및 축방향 흡입구는 포함하지 않을 수 있다.
또한, 진공 칼라(230)는, 하나 이상의 축방향 흡입구가 제2 축벽(239)으로부터 연장되어 내부 공동(241) 및 외부 포트(231)와 유체 연통되도록 구성된다. 도 3에 도시된 실시형태는 단지 예시적인 것이며, 본 개시의 범위 내에서 다른 진공 칼라들이 도 3에 도시된 것과는 상이한 구성을 가질 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 다른 예시적인 실시형태들은 도시된 것과는 상이한 구성의 흡입구들을 포함하기도 하며, 단지 반경방향 또는 축방향 흡입구들만을 포함하기도 한다.
작동 중에 잔류 입자들(245)은 거품 발생 장치(100)의 유출구(150)로부터 배출되는 거품에 의해 절삭 요소(225)와 공작물(250)의 경계면으로부터 세척된다. 다음으로, 거품은 잔류 입자들(245)과 함께 진공 장치(201)에 의해 수집될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "잔류 입자물"이란 용어는 재료 제거 공정 중에 발생된 폐기물 또는 스크랩 입자들(예컨대, 재료 절삭분, 먼지, 절삭 슬러리 등)을 설명하기 위해 사용된다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 장치(100)의 거품은 샤프트(220)를 통해 절삭 요소(225)와 공작물의 경계면으로 안내된다. 다른 실시형태들에서, 거품은 먼저 도 2에 도시된 것과는 상이한 위치로 안내되기도 한다. 반경방향 흡입구들(236) 및 축방향 흡입구들(229)은 절삭 경계면에 근접하며, 거품(및/또는 잔류 입자들(245))이 진공 장치(201)로 진입하는 최초의 진입점 역할을 한다. 칼라(230)의 단면도가 도 2에 도시되어 칼라의 내부 특징부를 볼 수 있다. 거품 및 잔류 입자들(245)이 칼라(230)의 내부 공동(241) 및 외부 포트(231)로 안내될 수 있다. 이후, 거품 및 잔류 입자들(245)이 도관(235)을 통해 저장조(249)로 흘러 수집될 수 있다.
일단 거품이 저장조(249) 내에 수집되면, 거품을 처리하거나 재순환시킬 수 있다. 도 2에 도시된 실시형태에서, 거품환원제(260)가 저장조(249) 내에 주입되어 거품을 다시 액체로 환원시키고 액체가 처리될 수 있게 한다.
다른 실시형태들에서, 잔류 입자들(245)을 포함한 거품은 액체로 환원될 수 있고, 상기 액체는 거품 발생 장치(100)에서 여과 및 재사용된다. 이제 도 4를 참조하면, 거품환원제(262)가 저장조(249)에 추가되어 거품을 액체로 환원시킨다. 이후, 액체는 여과기(258)에 의해 여과될 수 있고, 그에 따라 잔류 입자들(245)이 액체로부터 제거되어 처리 용기(261)로 보내진다. 다음으로, 여과된 액체는 거품 발생 장치(100)에서 재사용되도록 다시 장치(100)(예컨대, 액체 저장조(130))으로 보내질 수 있다. 이는 거품 발생 장치(100)가 소모하는 액체의 양 및 비용을 감소시킬 수 있다. 도 4에 도시 및 설명된 실시형태는 또한 환경에 대한 거품의 영향을 최소화하는 폐루프 장치을 형성한다. 도 5에 도시된 부품들의 배치는 다수의 예시적인 실시형태 중 하나에 불과함은 물론이다. 예컨대, 다른 실시형태들에서, 거품환원제의 추가 이전에 거품이 여과되어 잔류 입자들(245)이 제거되기도 한다.
거품 환원제는 당해 기술분야에 알려진 것으로, 에피클로로하이드린을 가진 지방 알코올 에톡시레이트로 이루어지며 DEHYDRANTM 상표로 상용화된 고분자 스타 구조로 형성된 지방족 폴리옥시에틸렌 에테르, 또는 FOAM BLASTTM과 같은 아세틸렌 디올, 및 폴리디메틸실록산, 지방 아미드, 탄화수소 왁스, 지방산, 지방 에스테르, 지방 알코올, 지방산 비누, 에톡시레이트, 미네랄 오일, 폴리에틸렌 글리콜 에스테르, 염 수용액, 모노스테아릴 포스페이트와 같은 알킬 포스페이트 에스테르 등에 분산된 실리카와 같은 실리콘 화합물을 포함한다. 적합한 환원제에 대한 논의는 예컨대 마틴(Martin) 등의 미국 특허 제3,048,548호, 브루넬(Brunelle) 등의 미국 특허 제3,334,147호, 루(Rue) 등의 미국 특허 제3,442,242호에서 발견할 수 있으며, 그 개시내용이 이에 참조로서 포함된다.
이제 도 5를 참조하면, 이 실시형태에서, 거품은 처리되는 대신 재순환된다. 거품은 여과기(248)를 통해 여과되어 거품으로부터 잔류 입자들(245)이 제거될 수 있다. 거품으로부터 여과된 잔류 입자들(245)은 처리 용기(261)로 보내질 수 있다. 여과된 거품은 (재순환 도관(247)을 통해) 유출구(150)로 다시 재순환될 수 있다. 이때, 여과된 거품은 장치(100)에서 발생된 거품과 섞일 수 있다. 이는 장치(100)가 발생시켜야 하는 거품의 총량을 감소시키며, 작동 비용 및 발생된 폐기물량 둘 다를 감소시킨다. 본원에 설명된 바와 같이, 이러한 거품의 재순환은 거품 활용을 위한 폐루프 장치를 형성한다. 폐루프 장치는 거품이 주변 환경에 영향을 미칠 가능성을 줄일 수 있다. 이는 거품에 대한 노출을 최소화하거나 방지하는 것이 바람직한 환경(예컨대, 마감처리된 내부 환경)에서 재료 제거 장치(200)가 사용 중인 경우에 특히 중요할 수 있다. 이러한 환경에서, 액체는 가구, 건식 벽체, 바닥 등과 같은 대상물에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 액체 대신 거품을 사용하면, 제한된 영역에서의 거품 보관을 개선함으로써 잠재적인 부정적인 영향을 최소화한다. 예시적인 실시형태들은 본 개시에 도시 및 설명된 진공 장치가 있건 없건 본원에 개시된 거품 장치와 함께 사용될 수 있다.
이제 도 6 내지 도 11을 참조하면, 예시적인 실시형태는 도 2에 개시된 실시형태와 유사하다. 그러나, 이러한 예시적인 실시형태는 거품환원제 대신 거품환원 또는 거품-액체 변환 장치(227)를 포함하며, 상기 장치는 도관(235)을 통해 진공 칼라(230)와 유체 연통된다. 거품-액체 변환 장치(227)는 또한 도관(237)을 통해 저장조(249)와 유체 연통된다. 도시된 특정의 실시형태에서, 거품-액체 변환 장치(227)는 도관들(235, 237)과 연결된 탈착식 커버부(217)를 포함한다. 도 6 및 도 7은 장치의 개략적인 개요도를 제공하는 한편, 도 8은 거품-액체 변환 장치(227)의 사시도를 제공한다. 도 9는 작동 중에 거품-액체 변환 장치(227)의 개략적인 횡단면도를 제공하고, 도 10은 커버부(217)의 내부 상세도를 보여준다. 도 11은 도관(237)을 커버부(217)와 연결하도록 구성된 연결 부재(267)의 사시도를 제공한다.
작동 중에 진공원(240)은 칼라(230)로부터 도관(235)을 통해 거품-액체 변환 장치(227)로 거품(270)(및 잔류 입자들(245))을 끌어당길 수 있다. 도시된 실시형태에서, 도관들(235, 237)은 연결 부재들(265, 267)를 통해 거품-액체 변환 장치(227)의 커버부(217)와 각각 연결된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 거품(270)은 도관(235)을 통해 거품-액체 변환 장치(227)의 상부(257)로 진입하고, 거품(270)이 연결 부재(267) 및 도관들(215)에 도달할 때까지 거품-액체 변환 장치(227) 내에 축적된다.
진공원(240)이 연결 부재(267)를 통해 거품(270)을 끌어당김에 따라, 거품(270)은 복수의 도관(215)을 통해 안내되며, 상기 도관들 각각은 도관(235, 237)의 직경보다 작은 직경을 가진다. 예시적인 실시형태들에서, 도관들(215)의 횡단면적의 합은 도관(237)의 횡단면적보다 작다.
구체적으로 도 11을 참조하면, 이러한 예시적인 실시형태에서, 연결 부재(267)는 플랜지부(290), 연장부(291), 도관들(215)을 포함한다. 플랜지부(290)는 연결 부재(267)가 커버부(217)와 연결될 수 있는 장착면을 제공하며, 연장부(291)는 연결 부재(267)가 도관(237)과 연결될 수 있게 한다. 도관들(215)은 플랜지부(290)에 관통 연장되며(연장부(291)는 그렇지 않음), 그로 인해 연결 부재(267)를 통과하는 유체 또는 거품(270)이 도관들(215)을 통과하도록 강제한다.
거품(270)이 도관들(215)을 통해 끌어당겨지기 때문에, 각각의 도관의 직경은 거품의 일부가 액체로 변환될 정도로 충분히 작게 형성된다. 작동 중에 거품(270) 내의 기포들이 서로를 향해 (그리고 각각의 도관(215)의 벽을 향해) 강제되고, 따라서 거품(270) 내의 기포들에 가해지는 압력이 증가한다. 압력이 충분히 증가한 경우, 기포들이 무너지고, 거품(270)이 거품/액체 혼합물이 됨에 따라 거품(270)의 체적이 감소한다. 이러한 거품(270)의 체적의 감소는 (거품(270)의 체적을 감소시키지 않는 재료 제거 장치에 비해) 상기 재료 제거 장치(200)가 더 긴 시간 동안 작동될 수 있게 한다. 거품(270)의 체적이 감소하지 않으면, 저장조(249)의 용량이 재료 제거 장치(200)의 최대 작동 시간에 대한 제한 요인이 될 수 있다. 저장조(249)가 거품으로 가득 찬 경우, 저장조(249)로부터 거품 및/또는 액체를 제거하기 위해 재료 제거 장치(200)의 작동을 중지시켜야 한다. 거품(270)이 저장조(249)로 진입하기 전에 거품(270)의 체적을 감소시킴으로써, 재료 제거 장치(200)의 최대 작동 시간을 연장할 수 있다.
특정의 실시형태들에서, 복수의 도관(215) 중 하나 이상의 도관의 직경은 4㎜ 내지 8㎜이거나, 더 구체적으로 5㎜ 내지 7㎜일 수 있다. 특정의 실시형태에서, 복수의 도관(215) 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 6㎜이다. 소정의 특정한 실시형태들에서, 복수의 도관(215) 중 하나 이상의 도관의 길이는 50㎜ 내지 500㎜이거나, 60㎜ 내지 400㎜이거나, 70㎜ 내지 300㎜이거나, 80㎜ 내지 200㎜이거나, 90㎜ 내지 100㎜일 수 있다. 특정의 실시형태에서, 복수의 도관(215) 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 100㎜이다.
일단 액체/거품 혼합물이 저장조(249) 내에 수집되면, 처리되거나 또는 사용을 위해 여과 및 재순환될 수 있다. 소정의 실시형태들에서, 무너진 거품으로 이루어진 액체는 재사용 이전에 거품 발생 장치(100)를 통해 다시 거품으로 변환될 수 있다.
이제 도 12 및 도 13을 참조하면, 소정의 실시형태들에서, 거품-액체 변환 장치(328)는 도관들(235, 237)의 외부에 저장조를 포함하지 않을 수 있다. 도 12는 거품-액체 변환 장치(328)를 이용한 재료 제거 장치(200)의 개요도를 제공하는 한편, 도 13은 도관들(235, 237)과 연결된 거품-액체 변환 장치(328)의 더 상세한 도면을 제공한다.
거품-액체 변환 장치(328)는 연결 부재(267)와 전반적으로 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 거품-액체 변환 장치(328)는 플랜지부(390), 연장부(391), 복수의 도관(315)을 포함한다. 그러나, 거품-액체 변환 장치(328)는 또한 양 도관(235, 237)과 연결될 수 있도록 추가적인 연장부(392)를 포함할 수 있다. 거품-액체 변환 장치(328)가 도관들(235, 237)과 연결된 경우, 도관들(315)은 도관들(235, 237)과 유체 연통된 상태로 배치된다. 특정의 실시형태들에서, 도관들(315)은 도관들(235, 237)과 일자로(예컨대, 동일선 상에) 배치되어, 도관들(235, 237)의 외주가 도관들(315)을 외접하여 둘러싼다. 작동 중에 도관들(315)은 도관들(215)에 대해 전술한 것과 동일한 일반적인 방식으로, 자신을 통과하는 거품 기포들에 작용하고 거품을 액체로 변환한다.
본 발명의 다양한 대표적인 실시형태들이 어느 정도 상세하게 전술되었지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 명세서 및 청구범위에 설명된 본 발명의 주제의 정신 또는 범주를 벗어남 없이, 개시된 실시형태들에 무수한 변경을 행할 수 있다. 예를 들어, 본원에 도시 및 설명된 재료 제거 장치는 샤프트 및 회전 절삭 요소와 함께 구성된다. 또한, 다른 실시형태들은 원심 분리기, 사이클론 분리기, 또는 프레스에 의해 거품 또는 액체로부터 잔류 입자들을 분리하여 재순환 시에 사용하기도 한다. 그러나, 본원에 설명된 거품 발생/재순환 장치를 이용한 다른 재료 제거 장치는 다른 유형의 절삭 요소를 이용할 수 있다. 다른 실시형태들은 첨부된 도면에 도시된 것과는 상이한 구조를 가진 부품들을 구비하기도 한다.
결합(예컨대, 부착, 연결, 접속)에 대한 언급은 폭넓게 해석되어야 하며, 요소들의 연결부 및 요소들 간의 상대 운동 사이에 중간 부재가 포함되기도 한다. 이로써, 결합에 대한 언급이 반드시 두 요소가 직접 접속되어 서로 고정됨을 의미하지는 않는다. 일부 경우, 본원에 직접적으로 또는 간접적으로 설명된 방법에서 다양한 단계들 및 동작들이 하나의 가능한 작동 순서로 설명되지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 정신 및 범주를 필연적으로 벗어남 없이 단계들 및 동작들이 재배치, 교체, 또는 제거될 수 있음을 인지할 것이다. 상기 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항들은 제한이 아닌 설명의 목적으로만 해석되도록 의도된다. 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 정신을 벗어남 없이 세부내용 또는 구조에 대한 변경이 이루어질 수 있다.
1번부터 80번까지 연속하여 열거된 하기 문단들은 본 발명의 다양한 양상을 제공한다. 일 실시형태에서, 본 발명은 제1 문단의 재료 제거 장치를 제공한다:
1. 재료 제거 장치에서,
절삭 요소;
절삭 요소를 구동하기 위해 구성된 액츄에이터;
액츄에이터 및 절삭 요소와 연결된 샤프트; 및
거품을 절삭 요소로 안내하도록 구성된 거품 발생 장치를 포함하는 장치.
2. 제1문단에 있어서,
잔류 입자들이 거품에 의해 장치로부터 세척되는 것인 장치.
3. 제1문단에 있어서,
장치의 작동 중에 형성된 잔류 입자들을 제거하도록 구성되며, 샤프트의 주위에 연장된 칼라를 구비한 진공 장치를 더 포함하는 장치.
4. 제3문단에 있어서,
칼라는 내부 공동, 및 내부 공동과 유체 연통된 하나 이상의 흡입구를 포함하는 것인 장치.
5. 제4문단에 있어서,
복수의 흡입구는 반경방향 흡입구 및 축방향 흡입구를 포함하는 것인 장치.
6. 제3문단에 있어서,
칼라는 보어를 둘러싼 내벽, 및 내벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 장치.
7. 제3문단에 있어서,
칼라는 축벽, 및 축벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 장치.
8. 제3문단에 있어서,
진공 장치은 진공원, 및 칼라와 연결된 도관을 포함하는 것인 장치.
9. 제8문단에 있어서,
도관은 외부 포트에서 칼라와 연결되는 것인 장치.
10. 제9문단에 있어서,
칼라는 외부 포트와 유체 연통된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 장치.
11. 제1문단에 있어서,
절삭 요소는 드릴 비트를 포함하는 것인 장치.
12. 제1문단에 있어서,
절삭 요소는 톱날을 포함하는 것인 장치.
13. 재료 제거 장치의 거품 이용 방법에서,
액츄에이터, 절삭 요소, 공작물을 제공하는 단계;
액츄에이터로 절삭 요소를 구동시키는 단계;
거품 발생 장치의 거품을 공급하는 단계;
절삭 요소 경계면에서 절삭 요소를 공작물과 결합시키는 단계;
거품을 절삭 경계면으로 안내하는 단계;
거품이 절삭 경계면으로 안내된 후, 거품을 액체로 환원시키는 거품환원제를 거품에 적용하는 단계;
액체를 여과하여 잔류 입자들을 제거하고 여과된 액체를 마련하는 단계; 및
여과된 액체를 거품 발생 장치로 안내하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13문단에 있어서,
여과된 액체는 거품 발생 장치 내에서 거품 농축물과 섞여 거품을 발생시키는 것인 방법.
15. 제13문단에 있어서,
진공 장치를 이용하여 절삭 경계면으로부터 거품을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제15문단에 있어서,
진공 장치은 절삭 경계면에 근접한 칼라를 포함하는 것인 방법.
17. 제16문단에 있어서,
칼라는 내부 공동, 및 내부 공동과 유체 연통된 하나 이상의 흡입구를 포함하는 것인 방법.
18. 제17문단에 있어서,
복수의 흡입구는 반경방향 흡입구 및 축방향 흡입구를 포함하는 것인 방법.
19. 제16문단에 있어서,
칼라는 보어를 둘러싼 내벽, 및 내벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 방법.
20. 제16문단에 있어서,
칼라는 축벽, 및 축벽으로부터 연장된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 방법.
21. 제16문단에 있어서,
진공 장치는 진공원, 및 칼라와 연결된 도관을 포함하는 것인 방법.
22. 제21문단에 있어서,
도관은 외부 포트에서 칼라와 연결되는 것인 방법.
23. 제22문단에 있어서,
칼라는 외부 포트와 유체 연통된 복수의 흡입구를 포함하는 것인 방법.
24. 거품 발생 장치에서,
액체 저장조로부터 액체를 펌핑하도록 구성된 펌프;
액체를 수용하는 액체 저장조;
압축된 공기를 형성하도록 구성된 압축기;
거품 농축물을 수용하는 거품 농축물 저장조;
거품 농축물 저장조로부터 배출된 거품 농축물의 양을 제어하도록 구성된 제1 밸브;
액체 저장조로부터 펌핑된 액체의 양을 제어하도록 구성된 제2 밸브;
압축기 하류의 공기압이 높은 임계치에 도달하면 압축기의 작동을 중지하도록 구성된 제1 압력 센서;
압축기 하류의 공기압이 낮은 임계치에 도달하면 압축기의 작동을 개시하도록 구성된 제2 압력 센서;
액체 저장조의 액체를 보관하는 제1 도관;
압축된 공기 및 거품 농축물을 보관하는 제2 도관; 및
제1 도관 및 제2 도관을 연결하며, 거품 농축물과 액체를 섞어 거품을 발생시키는 혼합기를 포함하는 장치.
25. 제24문단에 있어서,
거품은 재료 제거 장치로 안내되는 것인 장치.
26. 제25문단에 있어서,
거품은 재료 제거 장치로부터 거품 발생 장치로 재순환되는 것인 장치.
27. 제26문단에 있어서,
거품이 재순환 중인 경우 거품을 액체로 환원시키도록 구성된 거품환원제를 더 포함하는 장치.
28. 제25문단에 있어서,
액체로부터 잔류 입자들을 여과하는 여과기를 더 포함하는 장치.
29. 제23문단에 있어서,
재료 제거 장치은 드릴을 포함하는 것인 장치.
30. 제24문단에 있어서,
높은 임계치는 약 6바 내지 약 12바인 것인 장치.
31. 제24문단에 있어서,
낮은 임계치는 약 2바 내지 약 8바인 것인 장치.
32. 제24문단에 있어서,
기혼합된 거품 농축물 및 액체가 액체 저장조 내에 마련된 것인 장치.
33. 복수의 연결부재 도관을 구비하며, 제1 진공 도관 및 제2 진공 도관을 연결하도록 구성된 연결 부재를 포함하고,
복수의 연결부재 도관은 각각 제1 진공 도관의 직경 및 제2 진공 도관의 직경보다 작은 직경을 가지며, 제1 진공 도관 및 제2 진공 도관과 유체 연통되는 것인 거품-액체 변환 장치.
34. 제33문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치가 제1 및 제2 진공 도관과 연결된 경우, 복수의 연결부재 도관은 제1 및 제2 진공 도관과 동일선 상에 배치되는 것인 거품-액체 변환 장치.
35. 저장조;
저장조와 유체 연통된 제1 도관;
저장조와 유체 연통된 제2 도관; 및
제2 도관과 유체 연통되며, 각각 제2 도관의 직경보다 작은 직경을 가진 복수의 도관을 포함하는 거품-액체 변환 장치.
36. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 4㎜ 내지 8㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
37. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 5㎜ 내지 7㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
38. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 6㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
39. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 2개 내지 10개의 도관을 포함하는 것인 거품-액체 변환 장치.
40. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 3개 내지 9개의 도관을 포함하는 것인 거품-액체 변환 장치.
41. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 4개 내지 8개의 도관을 포함하는 것인 거품-액체 변환 장치.
42. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 5개 내지 7개의 도관을 포함하는 것인 거품-액체 변환 장치.
43. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 50㎜ 내지 500㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
44. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 60㎜ 내지 400㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
45. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 70㎜ 내지 300㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
46. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 80㎜ 내지 200㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
47. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 90㎜ 내지 100㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
48. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 100㎜인 것인 거품-액체 변환 장치.
49. 제35문단에 있어서,
복수의 도관 중 제1 도관은 복수의 도관 중 제2 도관에 근접한 것인 거품-액체 변환 장치.
50. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관을 저장조와 연결하기 위해 구성된 연결 부재 내에 위치하는 것인 거품-액체 변환 장치.
51. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관 내에 위치하는 것인 거품-액체 변환 장치.
52. 제35문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치는 탈착식 커버부를 포함하며, 복수의 도관은 탈착식 커버부와 연결되는 것인 거품-액체 변환 장치.
53. 제35문단에 있어서,
복수의 도관은 저장조의 상부에 연결되는 것인 거품-액체 변환 장치.
54. 재료 제거 장치에서,
절삭 요소;
절삭 요소를 구동하기 위해 구성된 액츄에이터;
액츄에이터 및 절삭 요소와 연결된 샤프트;
장치의 작동 중에 형성된 잔류 입자들을 제거하도록 구성되며, 진공원, 제1 저장조, 및 샤프트의 주위에 연장된 칼라를 구비한 진공 장치;
거품을 발생시켜 칼라에 근접하게 안내하도록 구성된 거품 발생 장치; 및
거품을 환원시키도록 구성되며, 거품이 통과될 때 거품을 액체로 변화시키도록 구성된 복수의 도관을 구비한 거품-액체 변환 장치를 포함하는 장치.
55. 제54문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치는 칼라와 유체 연통된 제1 도관과 연결되며, 제1 저장조와 유체 연통된 제2 도관과 연결되는 것인 장치.
56. 제54문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관과 유체 연통되며, 각각 제2 도관의 직경보다 작은 직경을 가진 것인 장치.
57. 거품 체적 감소 방법에서,
제1 저장조, 진공원, 제1 도관, 제2 도관, 복수의 도관을 제공하는 단계로, 제1 도관은 제1 저장조와 유체 연통되고, 제2 도관은 진공원 및 제1 저장조와 유체 연통되며, 복수의 도관의 횡단면적의 합은 제2 도관의 횡단면적보다 작은 것인 단계;
진공원을 작동시켜 제1 저장조, 제1 도관, 제2 도관에 진공을 형성하는 단계; 및
거품을 제1 도관을 통해 제1 저장조 내로, 복수의 도관을 통해 제2 도관 내로 끌어당기는 단계를 포함하는 방법.
58. 제57문단에 있어서,
거품의 체적은 거품이 복수의 도관을 통해 끌어당겨질 때 감소하는 것인 방법.
59. 제57문단에 있어서,
거품의 일부는 거품이 복수의 도관을 통해 끌어당겨질 때 액체로 변환되는 것인 방법.
60. 제59문단에 있어서,
제2 도관은 제2 저장조와 유체 연통되며, 액체는 제2 저장조 내에 수집되는 것인 방법.
61. 재료 제거 장치에서,
절삭 요소;
절삭 요소를 구동하기 위해 구성된 액츄에이터;
액츄에이터 및 절삭 요소와 연결된 샤프트;
장치의 작동 중에 형성된 잔류 입자들을 제거하도록 구성되며, 진공원, 제1 저장조, 및 샤프트의 주위에 연장된 칼라를 구비한 진공 장치;
거품을 발생시켜 칼라에 근접하게 안내하도록 구성된 거품 발생 장치; 및
거품을 환원시키도록 구성되며, 거품이 통과될 때 거품을 액체로 변화시키도록 구성된 복수의 도관을 구비한 거품-액체 변환 장치를 포함하는 장치.
62. 제61문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치는 칼라와 유체 연통된 제1 도관과 연결되며, 제1 저장조와 유체 연통된 제2 도관과 연결되는 것인 장치.
63. 제61문단 또는 제62문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관과 유체 연통되며, 각각 제2 도관의 직경보다 작은 직경을 가진 것인 장치.
64. 제61문단 내지 제63문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 4㎜인 것인 장치.
65. 제61문단 내지 제64문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 2개 내지 10개의 도관을 포함하는 것인 장치.
66. 제61문단 내지 제65문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 약 50㎜ 내지 500㎜인 것인 장치.
67. 제61문단 내지 제66문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관 중 제1 도관은 복수의 도관 중 제2 도관에 근접한 것인 장치.
68. 제61문단 내지 제67문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관을 저장조와 연결하기 위해 구성된 연결 부재 내에 위치하는 것인 장치.
69. 제61문단 내지 제67문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관 내에 위치하는 것인 장치.
70. 제61문단 내지 제69문단 중 어느 한 문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치는 탈착식 커버부를 포함하며, 복수의 도관은 탈착식 커버부와 연결되는 것인 장치.
71. 제61문단 내지 제69문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 저장조의 상부에 연결되는 것인 장치.
72. 거품 체적 감소 방법에서,
제1 저장조, 진공원, 제1 도관, 제2 도관, 복수의 도관을 제공하는 단계로, 제1 도관은 제1 저장조와 유체 연통되고, 제2 도관은 진공원 및 제1 저장조와 유체 연통되며, 복수의 도관의 횡단면적의 합은 제2 도관의 횡단면적보다 작은 것인 단계;
진공원을 작동시켜 제1 저장조, 제1 도관, 제2 도관에 진공을 형성하는 단계; 및
거품을 제1 도관을 통해 제1 저장조 내로, 복수의 도관을 통해 제2 도관 내로 끌어당기는 단계를 포함하는 방법.
73. 제72문단에 있어서,
거품의 체적은 거품이 복수의 도관을 통해 끌어당겨질 때 감소하는 것인 방법.
74. 제72문단에 있어서,
거품의 일부는 거품이 복수의 도관을 통해 끌어당겨질 때 액체로 변환되는 것인 방법.
75. 제72문단에 있어서,
제2 도관은 제2 저장조와 유체 연통되고, 액체는 제2 저장조 내에 수집되는 것인 방법.
76. 제72문단 내지 제75문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 약 4㎜인 것인 방법.
77. 제72문단 내지 제76문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관 중 제1 도관은 복수의 도관 중 제2 도관에 근접한 것인 방법.
78. 제72문단 내지 제77문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 제2 도관을 저장조와 연결하기 위해 구성된 연결 부재 내에 위치하는 것인 방법.
79. 제72문단 내지 제77문단 중 어느 한 문단에 있어서,
거품-액체 변환 장치는 탈착식 커버부를 포함하고, 복수의 도관은 탈착식 커버부와 연결되는 것인 방법.
80. 제72문단 내지 제77문단 중 어느 한 문단에 있어서,
복수의 도관은 저장조의 상부에 연결되는 것인 방법.
본 발명은 바람직한 실시형태들을 참조하여 설명되었지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남 없이 형태 및 세부내용에 있어 변경이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다.
참조 문헌
하기 참조문헌이 이에 참조로서 포함된다.
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미국 특허 제6,792,375호
미국 특허공개 제2003/0167728호
미국 특허 제6,790,245호
미국 특허 제6,890,131호
미국 특허 제6,026,618호
미국 특허 제6,071,047호
미국 특허 제6,588,516호
미국 특허 제6,609,668호
미국 특허 제2,578,040호
미국 특허 제3,518,917호
미국 특허 제4,325,663호
미국 특허 제4,662,802호
미국 특허 제5,660,240호
미국 특허 제5,800,104호

Claims (60)

  1. 재료 제거 장치로써,
    절삭 요소;
    상기 절삭 요소를 구동하기 위해 구성된 액츄에이터;
    상기 액츄에이터 및 상기 절삭 요소와 연결된 샤프트;
    공작물로부터 재료 제거의 공정 중에 잔류 입자들의 윤활, 냉각 또는 배출을 위해 상기 절삭 요소 및 공작물 사이의 절삭 경계면을 향하는 샤프트를 통하여 거품을 발생하고 거품을 안내하도록 구성된 거품 발생 장치;
    상기 샤프트 주위로 연장되며 상기 절삭 경계면을 둘러싸는 칼라, 상기 칼라내에 있으며 상기 절삭 경계면에 근접한 복수의 반경방향 흡입구, 상기 칼라내에 있으며 상기 절삭 경계면에 근접한 복수의 축방향 흡입구 및 상기 복수의 반경방향 흡입구 및 상기 복수의 축방향 흡입구에 연결된 진공원을 포함하는 진공 장치; 및
    거품을 환원하도록 구성되며, 거품이 복수의 도관을 통과할 때 거품을 액체로 변환하도록 구성된 복수의 도관을 포함하는 거품-액체 변환 장치를 포함하며,
    상기 거품 발생 장치 및 상기 진공 장치는 상기 장치의 작동 중에 발생된 입자들을 상기 복수의 반경방향 흡입구 및 축방향 흡입구를 통하여 상기 절삭 경계면으로부터 상기 칼라 밖으로 흐르도록 하기 위해 상기 절삭 요소에 근접하며 상기 샤프트를 통해 유동하는 거품의 흐름을 생성하도록 구성된 재료 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 칼라는 보어를 둘러싼 내벽을 포함하는 재료 제거 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절삭 요소는 드릴 비트를 포함하는 재료 제거 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절삭 요소는 톱날을 포함하는 재료 제거 장치.
  13. 재료 제거 장치의 거품 이용 방법으로써,
    액츄에이터, 절삭 요소, 공작물을 제공하는 단계;
    상기 액츄에이터로 상기 절삭 요소를 구동시키는 단계;
    거품 발생 장치로부터 거품을 공급하는 단계;
    절삭 요소 경계면에서 상기 절삭 요소를 상기 공작물과 결합시키는 단계;
    공작물로부터 재료 제거의 공정 중에 잔류 입자들의 윤활, 냉각 또는 배출을 위해 거품을 상기 절삭 요소 및 상기 공작물 사이의 상기 절삭 요소 경계면으로 안내하는 단계;
    거품이 상기 절삭 요소 경계면으로 안내된 후, 거품을 액체로 환원시키는 거품환원제를 거품에 적용하는 단계;
    액체를 여과하여 잔류 입자들을 제거하고 여과된 액체를 발생하는 단계; 및
    여과된 액체를 거품 발생 장치로 안내하는 단계를 포함하며,
    상기 거품 발생 장치는,
    액체 저장조로부터 액체를 펌핑하도록 구성된 펌프;
    액체를 수용하는 액체 저장조;
    압축된 공기를 형성하도록 구성된 압축기;
    거품 농축물을 수용하는 거품 농축물 저장조;
    상기 거품 농축물 저장조로부터 배출된 거품 농축물의 양을 제어하도록 구성된 제 1 밸브;
    상기 액체 저장조로부터 펌핑된 액체의 양을 제어하도록 구성된 제 2 밸브;
    상기 압축기 하류의 공기압이 5 내지 12 바의 임계치에 도달하면 상기 압축기의 작동을 중지하도록 구성된 제 1 압력 센서;
    상기 압축기 하류의 공기압이 2 내지 8 바의 임계치에 도달하면 상기 압축기의 작동을 개시하도록 구성된 제 2 압력 센서;
    상기 액체 저장조로부터 액체를 보관하는 제 1 도관;
    압축된 공기 및 상기 거품 농축물을 보관하는 제 2 도관; 및
    상기 제 1 도관 및 상기 제 2 도관을 연결하며, 상기 거품 농축물과 액체를 섞어 거품을 발생시키는 혼합기를 포함하는, 재료 제거 장치의 거품 이용 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서, 상기 거품-액체 변환 장치는 상기 칼라와 유체 연통된 제 1 도관과 연결되며, 제 1 저장조와 유체 연통된 제 2 도관과 연결되는 재료 제거 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도관은 제 2 도관과 유체 연통되며, 상기 복수의 도관의 각각의 도관은 상기 제 2 도관의 직경보다 작은 직경을 가지는 재료 제거 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 직경은 4mm 내지 8mm인 재료 제거 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도관은 2 내지 10개의 도관을 포함하는 재료 제거 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도관 중 하나 이상의 도관의 길이는 50mm 내지 500mm인 재료 제거 장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도관 중 제 1 도관은 상기 복수의 도관 중 제 2 도관에 근접한 재료 제거 장치.
  22. 제16항에 있어서, 상기 복수의 도관은 제 2 도관을 저장조와 연결하기 위해 구성된 연결 부재 내에 위치하는 재료 제거 장치.
  23. 제16항에 있어서, 상기 복수의 도관은 제 2 도관 내에 위치하는 재료 제거 장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 거품-액체 변환 장치는 탈착식 커버부를 포함하며, 상기 복수의 도관은 상기 탈착식 커버부와 연결되는 재료 제거 장치.
  25. 제16항에 있어서, 상기 복수의 도관은 저장조의 상부에 연결되는 재료 제거 장치.
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