KR102092195B1 - 슬러리 분배기, 시스템, 및 이의 이용 방법 - Google Patents

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크리스 씨. 리
세자르 챈
로날드 이. 솅크
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커트 로링
제임스 위트볼드
윌리엄 라고
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유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
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Abstract

슬러리 분배기는 공급 도관 및 이와 유체 연통하는 분배 도관을 포함한다. 공급 도관은 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 공급 유입구들을 포함한다. 분배 도관은 대략 종축을 따라 연장되고 진입부 및 이와 유체 연통하는 분배 유출구를 포함한다. 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구들과 유체 연통한다. 분배 유출구는 횡축을 따라 소정 길이 연장된다. 제1 및 제2 공급 유입구들 각각은 단면적을 가지는 개구를 가진다. 분배 도관의 진입부는 제1 및 제2 공급 유입구들의 개구들 단면적의 합보다 큰 단면적의 개구를 가진다. 슬러리 분배기는 석고 슬러리 혼합기와 유체 연통하도록 배치된다.

Description

슬러리 분배기, 시스템, 및 이의 이용 방법{SLURRY DISTRIBUTOR, SYSTEM, AND METHOD FOR USING SAME}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 특허출원은 본원에 참조로서 전체가 포함되는 미국임시특허출원번호들,
2011.10.24자 출원된“슬러리 분배기, 시스템, 이의 이용방법, 및 제조방법” 명칭의 61/550,827; 2011.10.24자 출원된“슬러리 분배 시스템용 유체 분할기” 명칭의 61/550,857; 및 2011.10.24자 출원된“슬러리 분할기 압착용 자동화
기구” 명칭의 61/550,873의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 보드 (예를들면, 벽판) 연속 제조공정 및, 더욱 상세하게는, 수성 소성석고 슬러리 분배장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
소성석고 (통상 “스투코”로 칭함)를 물에 균일하게 분산시켜 수성 소성석고 슬러리를 형성함으로써 석고 보드를 생산하는 것은 잘 알려져 있다. 수성 소성석고 슬러리는 전형적으로 스투코 및 물 및 기타 첨가제를 교반 수단이 구비된 혼합기에 투입하여 균일한 석고 슬러리를 형성하는 연속 방식으로 생산된다. 슬러리는 혼합기 방출 유출구를 통하여 이와 연결된 방출 도관으로 계속 이동된다. 수성 기포가 혼합기 및/또는 방출 도관에서 수성 소성석고 슬러리와 배합될 수 있다. 슬러리 스트림은 방출 도관을 통하여 성형대에 의해 지지되는 이동 커버시트 웨브에 연속적으로 올려진다. 슬러리는 전진 웨브 상에 펼쳐진다. 제2 커버시트 웨브가 슬러리를 덮도록 부가되어 샌드위치 구조의 연속 벽판 예비형체가 형성되고, 예를들면 종래 성형 스테이션에서 성형되어 원하는 두께를 얻는다. 소성석고는 벽판 예비형체에서 물과 반응하고 벽판 예비형체가 제조 라인을 따라 이동될 때 응결된다. 벽판 예비형체가 충분히 응결되는 라인 지점에서 벽판 예비형체는 절편으로 절단되고, 절편을 뒤집고, (예를들면, 로에서) 건조하여 과잉수를 증발시키고, 소망 치수를 가지는 최종 벽판 제품으로 가공된다.
석고 벽판 제조와 관련된 작업상의 일부 문제들 해결을 위한 선행 장치 및 방법들은 본원에 참조로 포함되는 공동-양도된 미국특허번호5,683,635; 5,643,510; 6,494,609; 6,874,930; 7,007,914; 및 7,296,919에 개시된다.
소정 함량의 완성제품을 형성하는 스투코에 대한 물의 중량비는 본 분야에서 “물-스투코 비율” (WSR)로 지칭된다. 조성을 변경하지 않고 WSR를 감소시키면 이에 상응하여 슬러리 점도가 증가되어, 성형대 상에서 슬러리 확산 성능이 감소된다. 석고 보드 제조공정에서 물 사용량을 줄이면 (즉, WSR 낮춤) 여러 이점들이 생길 수 있고, 예를들면 공정 중 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다. 그러나, 점성이 높아진 석고 슬러리를 균일하게 성형대 상에 확산시키는 것은 큰 문제로 남는다.
또한, 슬러리가 공기를 포함하는 다중-상 슬러리인 경우 혼합기의 슬러리 방출 도관에서 공기-액상 슬러리 분리가 진행될 수 있다. WSR가 감소되면, 동일한 건조 밀도를 유지하기 위하여 공기량이 증가한다. 슬러리 액상과 분리된 공기상이 증가하고, 이에 따라 더 큰 중량 또는 밀도 변동 경향성이 높아진다.
이러한 배경기술 설명은 독자 이해를 위한 것이고 임의의 지적 사항들 자체가 당업계에서 인식되는 것으로 취급되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 일부 국면들 및 양태들에서, 기술된 원리들이 다른 시스템들의 문제를 완화시킬 수 있지만, 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서 정의되는 것이고 본원에 제기된 임의의 특정 문제 해결을 위한 임의의 개시 특징부에 의한 것에 의한 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
하나의 양태에서, 본 발명은 석고 제품 제조용 슬러리 분배 시스템 실시태양에 관한 것이다. 하나의 실시태양에서, 슬러리 분배기는 공급 도관 및 이와 유체 연통되는 분배 도관을 포함한다. 공급 도관은 분배 도관과 유체 연통되는 제1 공급 유입구 및 제1 공급 유입구와 이격 배치되고 분배 도관과 유체 연통되는 제2 공급 유입구를 포함한다. 분배 도관은 대략 종축을 따라 연장되고 진입부 및 이와 유체 연통되는 분배 유출구를 포함한다. 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구와 유체 연통된다. 분배 유출구는 종축과 실질적으로 수직인 횡축을 따라 소정 길이 연장된다.
다른 실시태양들에서, 슬러리 분배기는 공급 도관 및 분배 도관을 포함한다. 공급 도관은 제1 공급 유입구를 가지는 제1 진입구역 및 제1 공급 유입구와 이격 배치되는 제2 공급 유입구를 가지는 제2 진입구역을 포함한다. 분배 도관은 대략 종축을 따라 연장되고 진입부 및 진입부와 유체 연통하는 분배 유출구를 포함한다. 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구들과 유체 연통한다. 분배 유출구는 횡축을 따라 소정 길이 연장된다. 횡축은 종축과 실질적으로 교차한다. 제1 및 제2 공급 유입구들 각각은 단면적을 가지는 개구를 가진다. 분배 도관 진입부는 제1 및 제2 공급 유입구들의 개구들 단면적의 합보다 큰 단면적의 개구를 가진다.
다른 실시태양들에서, 슬러리 분배기는 공급 도관, 분배 도관, 및 적어도 하나의 지지구역을 포함한다. 공급 도관은 제1 공급 유입구를 가지는 제1 진입구역 및 제1 공급 유입구와 이격 배치되는 제2 공급 유입구를 가지는 제2 진입구역을 포함한다. 분배 도관은 대략 종축을 따라 연장되고 진입부 및 진입부와 유체 연통하는 분배 유출구를 포함한다. 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구들과 유체 연통한다. 각각의 지지구역은 주행 범위에 걸쳐 이동될 수 있어 공급 도관 및 분배 도관 중 적어도 하나의 일부와 점증적 압착 체결되는 위치에 지지구역이 놓일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 슬러리 분배기는 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반하는 석고 슬러리 혼합기와 유체 연통되도록 배치된다. 하나의 실시태양에서, 본 발명은 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반하는 석고 슬러리 혼합기를 포함하는 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체를 개시한다. 슬러리 분배기는 석고 슬러리 혼합기와 유체 연통되고 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 수용하여 전진 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 분배한다
슬러리 분배기는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체를 수용하는 제1 공급 유입구, 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체를 수용하는 제2 공급 유입구, 및 제1 및 제2 공급 유입구 모두와 유체 연통되고 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 슬러리 분배기로부터 방출하는 분배 유출구를 포함한다.
다른 실시태양들에서, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체는 혼합기 및 혼합기와 유체 연통하는 슬러리 분배기를 포함한다. 혼합기는 물 및 소성석고를 교반하여 수성 소성석고 슬러리를 형성한다. 슬러리 분배기는 공급 도관 및 분배 도관을 포함한다:
공급 도관은 제1 공급 유입구를 가지는 제1 진입구역 및 제1 공급 유입구와 이격 배치되는 제2 공급 유입구를 가지는 제2 진입구역을 포함한다. 제1 공급 유입구는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체를 수용한다. 제2 공급 유입구는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체를 수용한다.
분배 도관은 대략 종축을 따라 연장하고 진입부 및 진입부와 유체 연통하는 분배 유출구를 포함한다. 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구들과 유체 연통한다. 분배 유출구는 횡축을 따라 소정 길이 연장된다. 횡축은 종축과 실질적으로 교차한다. 분배 유출구는 제1 및 제2 공급 유입구들 모두와 유체 연통되어 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들은 슬러리 분배기로부터 분배 유출구를 통해 방출된다.
제1 및 제2 공급 유입구들 각각은 단면적을 가지는 개구를 포함한다. 분배 도관의 진입부는 제1 및 제2 공급 유입구들의 개구들 단면적의 합보다 큰 단면적의 개구를 가진다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 슬러리 분배 시스템은 석고 제품 제조에 적용된다. 예를들면, 슬러리 분배기는 전진 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리를 분배시키기 위하여 사용될 수 있다.
일부 실시태양들에서, 이동 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리를 분배시키는 방법은 본 발명에 따라 구현된 슬러리 분배기를 적용하여 수행된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체는 각각 슬러리 분배기의 제1 공급 유입구 및 제2 공급 유입구를 통과한다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 슬러리 분배기 내에서 배합된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 슬러리 분배기의 분배 유출구로부터 이동 웨브 상에 배출된다.
다른 실시태양들에서, 석고제품 제조방법은 본 발명에 따라 구현된 슬러리 분배기를 적용하여 수행된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체는 평균 제1 공급 속도로 슬러리 분배기 제1 공급 유입구를 통과한다. 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체는 평균 제2 공급 속도로 슬러리 분배기 제2 공급 유입구를 통과한다. 제2 공급 유입구는 제1 공급 유입구와 이격 배치된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들은 슬러리 분배기에서 배합된다. 배합된 수성 소성석고 슬러리 제1 및 제2 유체들은 평균 방출 속도로 슬러리 분배기의 분배 유출구로부터 기계 방향을 따라 이동하는 커버시트 웨브 상으로 방출된다. 평균 방출 속도는 평균 제1 공급 속도 및 평균 제2 공급 속도보다 느리다.
또한 본 발명 원리에 의한 슬러리 분배기 제작용 몰드의 실시태양들이 본원에 개시된다. 본 발명 원리에 의한 슬러리 분배기용 지지체의 실시태양들 역시 본원에 개시된다.
본 발명의 추가적이고 대안적 양태들 및 특징부들은 하기 상세한 설명 및 도면들에서 인지될 것이다. 본원의 슬러리 분배시스템은 기타 및 상이한 실시태양들로 구현되고 적용될 수 있고 다양한 양태들에서 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서 상기 포괄적 설명 및 하기 상세한 설명 모두는 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위를 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 슬러리 분배기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 슬러리 분배기 사시도 및 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 슬러리 분배기 지지체의 사시도이다.
도 3은 도 1의 슬러리 분배기 및 도 2의 슬러리 분배기 지지체의 정면도이다.
도 4는 도 1의 슬러리 분배기와 유사한 내부 구조를 형성하지만, 강성 소재의 두-부품 구조를 가지는 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 슬러리 분배기의 사시도이다.
도 5는 설명 목적으로 프로파일 (profiling) 시스템이 제거된 도 4 슬러리 분배기의 또 다른 사시도이다.
도 6은 슬러리 분배기의 종축 또는 기계 방향에 대하여 약 60도 공급각으로 제1 공급 유입구 및 제2 공급 유입구가 배치되는 본 발명 원리에 따라 구현된 또 다른 예시적 슬러리 분배기의 등각도이다.
도 7은 도 6 슬러리 분배기의 평면도이다.
도 8은 도 6 슬러리 분배기의 배면도이다.
도 9는 두-부품 구조인 도 6 슬러리 분배기의 제1 부품 평면도이다.
도 10은 도 9인 슬러리 분배기 부품의 정면 사시도이다.
도 11은 본 발명 원리에 따라 구현된 도 6의 슬러리 분배기 및 슬러리 분배기 지지시스템의 분해도이다.
도 12는 도 11의 슬러리 분배기 및 지지시스템의 사시도이다.
도 13은 본 발명 원리에 따라 구현된 도 6의 슬러리 분배기 및 또 다른 예시적 지지시스템의 분해도이다.
도 14는 도 13의 슬러리 분배기 및 지지시스템의 사시도이다.
도 15는 도 6의 슬러리 분배기와 유사한 내부 구조를 형성하지만, 유연 소재의 일체 구조를 가지는 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 슬러리 분배기의 사시도이다.
도 16은 도 15 슬러리 분배기의 평면도이다.
도 17은 공급 도관 일부의 점진적 유동 단면적을 보이는 도 15 슬러리 분배기에 의해 형성되는 내부 구조 확대 사시도이다.
도 18은 공급 도관의 또 다른 점진적 유동 단면적을 보이는 도 15의 슬러리 분배기에 의해 형성되는 내부 구조 확대 사시도이다.
도 19는 진입부 절반이 도 15 슬러리 분배기의 분배 도관과 정렬되는 공급 도관의 또 다른 점진적 유동 단면적을 보이는 도 15의 슬러리 분배기에 의해 형성되는 내부 구조 확대 사시도이다.
도 20은 본 발명 원리에 따라 구현된 도 15 슬러리 분배기 및 또 다른 예시적 지지시스템의 사시도이다.
도 21은 도 15 슬러리 분배기에 배분된 다수의 유지판들을 보일 목적으로 지지 프레임이 제거된 도 20의 사시도이다.
도 22는 본 발명 원리에 따라 구현된 도 1의 슬러리 분배기 제작용 예시적 다중-부품 몰드의 사시도이다.
도 23은 도 22 몰드의 평면도이다.
도 24는 본 발명 원리에 따라 구현된 도 15 슬러리 분배기 제작용 다중-부품 몰드의 분해도이다.
도 25는 본 발명 원리에 따라 구현된 다른 예시적 두-부품 슬러리 분배기의 부품 제작용 몰드 사시도이다.
도 26은 도 25 몰드의 평면도이다.
도 27은 본 발명 원리에 따른 슬러리 분배기를 포함한 예시적 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체의 개략 평면도이다.
도 28은 본 발명 원리에 따른 슬러리 분배기를 포함한 또 다른 예시적 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체의 개략 평면도이다.
도 29는 본 발명 원리에 따른 예시적 석고 벽판 제조라인 습식단 개략 입면도이다.
도 30은 슬러리 분배기를 포함한 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체에 사용하기 적합한 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 유체 분할기의 사시도이다.
도 31은 도 30 유체 분할기의 측단면도이다.
도 32는 본 발명 원리에 따라 구현된 예시적 압착 기구에 장착된 도 30 유체 분할기의 측면도이다.
도 33은 도 15의 슬러리 분배기와 유사한 슬러리 분배기의 절반에 대한 평면도이다.
도 34는 도 33의 슬러리 분배기 절반부의 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 무차원 면적 및 무차원 수력반경을 보이는 실시예 1의 표 I 데이터 도표이다.
도 35는 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 도 33의 슬러리 분배기 절반부를 통하여 이동하는 모델화 슬러리의 무차원 유속을 보이는 실시예 2 및 3의 표 II 및 III의 데이터 도표이다.
도 36은 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 도 33의 슬러리 분배기 절반부를 통하여 이동하는 모델화 슬러리의 무차원 전단속도를 보이는 실시예 2 및 3의 표 II 및 III의 데이터 도표이다.
도 37은 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 도 33의 슬러리 분배기 절반부를 통하여 이동하는 모델화 슬러리의 무차원 속도를 보이는 실시예 2 및 3의 표 II 및 III의 데이터 도표이다.
도 38은 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 도 33의 슬러리 분배기 절반부를 통하여 이동하는 모델화 슬러리의 무차원 전단응력을 보이는 실시예 2 및 3의 표 II 및 III의 데이터 도표이다.
도 39는 공급 유입구로부터의 무차원 거리 대 도 33의 슬러리 분배기 절반부를 통하여 이동하는 모델화 슬러리의 무차원 레이놀즈수를 보이는 실시예 2 및 3의 표 II 및 III의 데이터 도표이다.
본 발명은 예를들면 석고 벽판과 같은 시멘트 제품을 포함한 제품 제조에 사용될 수 있는 다양한 실시태양들의 슬러리 분배시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 실시양태들의 슬러리 분배기는, 예를들면 수성 기포화 석고 슬러리에서 보이는 공기상 및 액상을 포함한 것과 같은 다중-상 슬러리를 효과적으로 분포하기 위하여 제조 공정에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시양태들의 분배시스템은 보드 (예를들면, 벽판) 연속 제조공정 과정에서 컨베이어 상에서 이동되는 전진 웨브 (예를들면, 페이퍼 또는 매트)에 슬러리 (예를들면, 수성 소성석고 슬러리) 를 분배하기 위하여 사용될 수 있다. 하나의 양태에서, 본 발명에 따른 슬러리 분배시스템은 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 소성석고 및 물을 교반하는 혼합기에 부착되는 방출 도관으로써 또는 일부로써 종래 석고 건식벽 제조공정에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시태양들의 슬러리 분배시스템은 (교차-기계 방향을 따라) 균일한 석고 슬러리의 광폭 분배를 달성할 목적이다. 본 발명의 예시적 슬러리 분배시스템은 종래 석고 벽판 제조에 사용된 WSR 및 상대적으로 더 낮거나 더 높은 점도의 WSR을 포함한 범위의 WSR을 가지는 석고 슬러리에 적용하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 석고 슬러리 분배시스템은 예를들면 매우 높은 기포 용적을 가지는 기포화 석고 슬러리를 포함한 수성 기포화 석고 슬러리에서 공기-액상 상 분리 조절을 조력하기 위하여 적용될 수 있다. 전진 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리를 펼치는 것은 본원에 도시되고 설명되는 분배시스템을 이용하여 슬러리 이동 및 분배시켜 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 실시태양들의 석고 제품 제조방법은 본 발명에 따른 슬러리 분배기를 이용하여 전진 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리를 분배하는 단계를 포함한다. 이동 웨브 상에 수성 소성석고 슬러리를 분배하는 방법의 다양한 실시태양들이 본원에 기재된다.
도면들을 참조하면, 도 1-3에 본 발명 원리에 의한 예시적 슬러리 분배기 (120), 및 도 4 및 5에 본 발명 원리에 의한 또 다른 예시적 슬러리 분배기 (220)가 도시된다. 도 1-3에 도시된 슬러리 분배기 (120)는 탄성 유연 소재로 제작되지만, 도 3 및 4에 도시된 슬러리 분배기 (220)는 상대적으로 강성 소재로 제작된다. 그러나, 도 1-5의 양 슬러리 분배기들 (120, 220) 내부 유로 구조는 동일하고, 도 1-3의 슬러리 분배기 (120)를 고려할 때 도 5가 참조될 수 있다.
도 1을 참조하면, 슬러리 분배기 (120)는 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)을 가지는 공급 도관 (122), 및 분배 유출구 (130)를 포함하고 공급 도관 (122)과 유체 연통하는 분배 도관 (128)을 포함한다. 또한 분배 도관 (128)의 분배 유출구 (130) 크기를 국부적으로 변경시키는 프로파일 시스템 (132) (도 3 참고)이 제공된다.
도 1을 참고하면, 공급 도관 (122)은 종축 또는 기계 방향 (50)에 실질적으로 교차하는 횡축 또는 교차-기계 방향 (60)을 따라 연장된다. 제1 공급 유입구 (124)는 제2 공급 유입구 (125)와 이격 배치된다. 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125)는 실질적으로 동일 면적을 가지는 각각의 개구들 (134, 135)을 형성한다. 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)의 도시된 개구들 (134, 135) 모두는 본 실시예에 도시된 바와 같이 원형의 단면 형상들을 가진다. 다른 실시태양들에서, 공급 유입구들 (124, 125)의 단면 형상들은 적용 분야 및 공정 조건에 따라 다른 형태를 가질 수 있다.
제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)은 교차-기계 축 (60)을 따라 서로 대향되어 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)은 기계 축 (50)에 대하여 실질적으로 90° 각도에 배치된다. 다른 실시태양들에서 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)은 기계 방향에 대하여 다른 방식으로 배향될 수 있다. 예를들면, 일부 실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)은 기계 방향 (50)에 대하여 0° 내지 약 135° 각도에 있을 수 있다.
공급 도관 (122)은 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137) 및 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137) 사이에 배치되는 이분기 커넥터 구역 (139)을 포함한다. 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137)은 대체로 원통형이고 횡축 (60)을 따라 연장되어 이들은 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 실질적으로 평행하다. 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125) 각각은 유체 연통하는 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137)의 원위단부들에 배치된다.
다른 실시태양들에서 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125) 및 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137)은 횡축 (60), 기계 방향 (50), 및/또는 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 대하여 다른 방식으로 배향될 수 있다. 예를들면, 일부 실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125) 및 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137)은 각각 실질적으로 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 종축 또는 기계 방향 (50)에 대하여 약 135° 까지, 다른 실시태양들에서 약 30° 내지 약 135°, 또 다른 실시태양들에서 약 45° 내지 약 135°, 및 또 다른 실시태양들에서 약 40° 내지 약 110°의 각도 범위인 기계 방향 (50)에 대한 공급각 θ에 배치된다.
이분기 커넥터 구역 (139)은 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125) 및 제1 및 제2 진입구역들 (136, 137)과 유체 연통한다. 이분기 커넥터 구역 (139)은 제1 및 제2 형상화 덕트들 (141, 143)을 포함한다. 공급 도관 (122)의 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125) 각각은 제1 및 제2 형상화 덕트들 (141, 143)와 유체 연통한다. 커넥터 구역 (139)의 제1 및 제2 형상화 덕트들 (141, 143) 각각은 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 공급 방향 (190)의 제1 유체 및 제2 유동 방향 (191)의 제2 유체를 수용하여, 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유동 방향들 (190, 191)을 분배 도관 (128)으로 향하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 커넥터 구역 (139)의 제1 및 제2 형상화 덕트들 (141, 143) 각각은 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)와 유체 연통하는 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)을 형성한다. 공급 유출구들 (140, 145) 각각은 분배 도관 (128)과 유체 연통한다. 도시된 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145) 각각은 대략 직사각형의 내부 (147) 및 실질적으로 원형의 측부 (149)를 가지는 개구 (142)를 형성한다. 원형의 측부 (145)는 분배 도관 (128) 측벽들 (151, 153)에 인접하게 배치된다.
실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)의 개구들 (142)은 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125) 각각의 개구들 (134, 135) 단면적보다 더 넓은 단면적을 가진다. 예를들면, 일부 실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)의 개구들 (142)의 단면적은 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125) 각각의 개구들 (134, 135) 단면적보다 약 300%까지, 다른 실시태양들에서 약 200%까지, 및 또 다른 실시태양들에서 약 150%까지 더 넓을 수 있다.
실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)의 개구들 (142)은 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125) 각각의 개구들 (134, 135)의 수력직경보다 더 작은 수력직경 (4 × 단면적 / 원주)을 가진다. 예를들면, 일부 실시태양들에서, 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)의 개구들 (142)의 수력직경은 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125) 각각의 개구들 (134, 135)의 수력직경의 약 80% 이하, 다른 실시태양들에서 약 70% 이하, 또 다른 실시태양들에서 약 50% 이하일 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 커넥터 구역 (139)은 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 실질적으로 평행하다. 다른 실시태양들에서 커넥터 구역 (139)은 횡축 (60), 기계 방향 (50), 및/또는 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 대하여 다른 방식으로 배향될 수 있다.
제1 공급 유입구 (124), 제1 진입구역 (136), 및 제1 형상화 덕트 (141)는 제2 공급 유입구 (125), 제2 진입구역 (137), 및 제2 형상화 덕트 (143) 각각의 거울상이다. 따라서, 상응되는 방식으로 하나의 공급 유입구에 대한 설명은 다른 공급 유입구에 대하여 적용될 수 있고, 하나의 진입구역에 대한 설명은 다른 진입구역에 대하여 적용되고, 하나의 형상화 덕트 설명은 다른 형상화 덕트에 대하여 적용될 수 있다.
제1 형상화 덕트 (141)는 제1 공급 유입구 (124) 및 제1 진입구역 (136)과 유체적으로 연결된다. 또한 제1 형상화 덕트 (141)는 분배 도관 (128)과도 유체적으로 연결되어 제1 공급 유입구 (124) 및 분배 유출구 (130)를 유체적으로 연결함으로써 슬러리의 제1 유체 (190)는 제1 공급 유입구 (124)로 진입하여; 제1 진입구역 (136), 제1 형상화 덕트 (141), 및 분배 도관 (128)을 통과하여; 분배 유출구 (130)를 통하여 슬러리 분배기 (120)로부터 방출된다.
제1 형상화 덕트 (141)는 전면의 외측 만곡벽 (157) 및 반대측 후면의 내측 만곡벽 (158)을 가지고 이들은 횡 또는 교차-기계 방향 (60)과 실질적으로 평행한 제1 공급 유동 방향 (190)으로부터의 슬러리 제1 유체를, 종축 또는 기계 방향 (50)과 실질적으로 평행하고 제1 공급 유동 방향 (190)과 실질적으로 교차하는 유출구 유동 방향 (192)으로 방향을 수정하는 만곡 안내면 (165)을 형성한다. 제1 형상화 덕트 (141)는 제1 공급 유동 방향 (190)으로 이동하는 슬러리의 제1 유체를 수용하여 슬러리 유동 방향을 도 9에서 도시되는 방향 각도 α만큼 변경시켜, 슬러리 제1 유체는 실질적으로 유출구 유동 방향 (192)으로 이동되도록 분배 도관 (128)으로 이송된다.
사용에 있어서, 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체는 제1 공급 방향 (190)으로 제1 공급 유입구 (124)를 통과하고, 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체는 제2 공급 방향 (191)으로 제2 공급 유입구 (125)를 통과한다. 일부 실시양태들에서 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)은 종축 (50)을 따라 상호 대칭이다. 제1 공급 유동 방향 (190)으로 이동되는 슬러리의 제1 유체는 슬러리 분배기 (120) 내에서 약 135° 까지 방향각 α을 변경시켜 유출구 유동 방향 (192)으로 변경된다. 제2 공급 유동 방향 (191)으로 이동되는 슬러리의 제2 유체는 슬러리 분배기 (120) 내에서 약 135° 까지 방향각 α을 변경시켜 유출구 유동 방향 (192)으로 변경된다. 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (190, 191)는 대략 유출구 유동 방향 (192)으로 이동하여 슬러리 분배기 (120)로부터 방출된다. 유출구 유동 방향 (192)은 종축 또는 기계 방향 (50)에 실질적으로 평행하다.
예를들면, 도시된 실시양태에서, 슬러리의 제1 유체는 수직축 (55) 주위로 약 90도의 방향각 α이 변경되어 교차-기계 방향 (60)을 따르는 제1 공급 유동 방향 (190)에서 기계 방향 (50)을 따르는 유출구 유동 방향 (192)으로 방향이 변경된다. 일부 실시양태들에서, 슬러리 유체는 제1 공급 유동 방향 (190)에서 수직축 (55) 주위로 방향각 α이 약 135° 까지, 다른 실시양태들에서 약 30° 내지 약 135°, 또 다른 실시양태들에서 약 45° 내지 약 135°, 또 다른 실시양태들에서 약 40° 내지 약 110° 변경되어 유출구 유동 방향 (192)으로 방향이 변경된다.
일부 실시양태들에서, 후면 만곡 안내면 (165) 형상은 대략 포물 형상이고, 도시된 실시양태에서 Ax2+B 식의 포물선으로 정의될 수 있다. 다른 실시양태들에서, 고차 곡선들로 후면 만곡 안내면 (165)을 정의할 수 있고, 달리, 후면의 내벽 (158)은 대략 곡선 형상일 수 있고 이는 직선 또는 선형 구역들로 이루어지고 단부들이 집합적으로 대략 곡선형상의 벽을 형성할 수 있다. 또한, 외벽의 특정 형상 인자들을 정의하는 변수들은 슬러리 분배기가 적용되는 공정의 특정 운전 변수들에 따라 다를 수 있다.
적어도 하나의 공급 도관 (122) 및 분배 도관 (128)은 공급 도관 (122)에서 분배 도관 (128) 방향으로 상류 인접 구역의 유동 단면적보다 더 넓은 유동 단면적을 가지는 확장 면적을 포함할 수 있다. 제1 진입 구역 (136) 및/또는 제1 형상화 덕트 (141)는 유체 방향을 따라 가변되는 단면을 가질 수 있어 이를 통과하는 슬러리의 제1 유체의 분배를 용이하게 할 수 있다. 제1 형상화 덕트 (141)는 제1 공급 유입구 (124)에서 분배 도관 (128)을 향하는 제1 유체 방향 (195)으로 증가하는 유동 단면적을 가질 수 있어 슬러리의 제1 유체는 제1 형상화 덕트 (141)를 통과할 때 감속된다. 일부 실시양태들에서, 제1 형상화 덕트 (141)는 제1 유체 방향 (195)을 따라 소정 지점에서 최대 유동 단면적을 가지고 제1 유체 방향 (195)을 따라 더 나간 지점에서 감소될 수 있다.
일부 실시양태들에서, 제1 형상화 덕트 (141)의 최대 유동 단면적은 제1 공급 유입구 (124) 개구 (134) 단면적의 약 200% 이하이다. 또 다른 실시양태들에서, 제1 형상화 덕트 (141)의 최대 유동 단면적은 제1 공급 유입구 (124) 개구 (134) 단면적의 약 150% 이하이다. 또 다른 실시양태들에서, 제1 형상화 덕트 (141)의 최대 유동 단면적은 제1 공급 유입구 (124) 개구 (134) 단면적의 약 125% 이하이다. 또 다른 실시양태들에서, 제1 형상화 덕트 (141)의 최대 유동 단면적은 제1 공급 유입구 (124) 개구 (134) 단면적의 약 110% 이하이다. 일부 실시양태들에서, 유동 영역의 큰 변동을 방지하기 위하여 유동 단면적은 소정 길이에서 소정 정도 이상 가변되지 않도록 제어될 수 있다.
일부 실시양태들에서, 제1 진입 구역 (136) 및/또는 제1 형상화 덕트 (141)는 슬러리의 제1 유체를 공급 도관 (122)의 외벽 및/또는 내벽 (157, 158)으로 분배하는 하나 이상의 안내 채널 (167, 168)을 포함할 수 있다. 안내 채널 (167, 168)은 슬러리 분배기 (120) 경계 벽 층들 주위로 슬러리 유량을 증가시킨다.
도 1 및 5를 참조하면, 안내 채널 (167, 168)은 슬러리 분배기 (120) 벽 구역에 배치되는 인접 안내 채널 (167, 168) 각각으로 유동을 촉진시키도록 구속력을 형성하는 공급 도관 (122) 인접부 (171)보다 더 넓은 단면적을 가지도록 구성된다. 도시된 실시양태에서, 공급 도관 (122)은 외벽 (157) 및 분배 도관 (128) 측벽 (151)에 인접하는 외측 안내 채널 (167) 및 제1 형상화 덕트 (141) 내벽 (158)에 인접하는 내측 안내 채널 (168)을 포함한다. 외측 및 내측 안내 채널 (167, 168) 단면적은 제1 유체 방향 (195)으로 갈수록 점차 작아진다. 외측 안내 채널 (167)은 실질적으로 분배 도관 (128) 측벽 (151)을 따라 분배 유출구 (130)로 연장된다. 제1 유체 방향 (195)의 수직 방향에서 제1 형상화 덕트 (141)을 지나는 소정 단면 지점에서, 외측 안내 채널 (167)은 내측 안내 채널 (168)보다 더 넓은 단면적을 가져 제1 공급 방향 (190)에서 초기 이동선으로부터 외벽 (157)을 향하여 슬러리의 제1 유체를 전환시키는데 도움이 된다.
벽 구역에 인접한 안내채널은 종래 시스템에서 슬러리 유량이 낮은 “데드 스폿” 영역인 이러한 구역으로 슬러리 유동을 향하도록 또는 안내한다. 안내채널을 이용하여 슬러리 분배기 (120) 벽 구역으로 슬러리 유동을 촉진시킴으로써, 슬러리 분배기 내부에서 슬러리 축적이 완화되고 슬러리 분배기 (120) 내부 청결도는 개선된다. 이동 커버시트 웨브 할렬을 유발시키는 덩어리들로 슬러리 축적물을 파괴하는 빈도는 감소될 것이다.
다른 실시양태들에서, 유동 안정성 개선 및 공기-액상 슬러리 상 분리 발생 감소를 위해 슬러리 유량을 조정하도록 외측 및 내측 안내 채널 (167, 168) 상대 크기가 변경될 수 있다. 예를들면, 보다 점성인 슬러리를 사용하는 경우, 제1 유체 방향 (195)의 수직 방향에서 제1 형상화 덕트 (141)를 지나는 소정 단면 지점에서, 외측 안내 채널 (167)은 내측 안내 채널 (168)보다 작은 단면적을 가질 수 있어 슬러리의 제1 유체를 내벽 (158)으로 유도할 수 있다.
제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 142) 내측 만곡벽 (158)은 분배 도관 (128) 진입부 (152)에 인접한 피크 (175)를 형성하도록 연결된다. 피크 (175)는 커넥터 구역 (139)을 효과적으로 이분기화한다. 공급 유출구들 (140, 145) 각각은 분배 도관 (128) 진입부 (152)와 유체 연통한다.
종축 (50)을 따라 있는 피크 (175) 지점은 다른 실시양태들에서 가변된다. 예를들면, 제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 142)의 내측 만곡벽 (158)은 다른 실시양태들에서 덜 만곡되어 피크 (175)는 도시된 슬러리 분배기 (120)에서 도시된 것보다 종축 (50)을 따라 분배 유출구 (130)로부터 더 멀리 존재한다. 다른 실시양태들에서, 피크 (175)는 도시된 슬러리 분배기 (120)에서 도시된 것보다 종축 (50)을 따라 분배 유출구 (130)에 더 가까이 존재한다.
분배 도관 (128)은 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 형성된 평면 (57)과 실질적으로 평행하고 제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 143)로부터 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 유체 및 제2 유체를 안정성 및 균일성 개선을 위하여 대략 2-차원적 유동 패턴으로 유도한다. 분배 유출구 (130)는 횡축 (60)을 따라 소정 길이 연장된 폭 및 종축 (50) 및 횡축 (60)과 상호 교차하는 수직축 (55)을 따라 연장된 높이를 가진다. 분배 유출구 (130) 높이는 폭에 비하여 작다. 분배 도관 (128)은 성형대 상의 이동 커버시트 웨브 방향으로 배향되어 분배 도관 (128)은 실질적으로 이동 웨브와 평행하다.
분배 도관 (128)은 대략 종축 (50)을 따라 연장되고 진입부 (152) 및 분배 유출구 (130)를 포함한다. 진입부 (152)는 공급 도관 (122)의 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125)와 유체 연통된다. 도 5를 참조하면, 진입부 (152)는 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 모두를 공급 도관 (122)의 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125)로부터 수용한다. 분배 도관 (128) 진입부 (152)는 공급 도관 (122) 제1 및 제2 공급 유출구 (140, 145)와 유체 연통되는 분배 유입구 (154)를 포함한다. 도시된 분배 유입구 (154)는 제1 및 제2 공급 유출구 (140, 145) 개구 (142)에 실질적으로 상당하는 개구 (156)를 형성한다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 분배 도관 (128)에서 조합되어 조합된 유체는 대략 유출구 유동 방향 (192)으로 이동하며 이는 벽판 제조 라인에서 성형대 상에 이동되는 커버 시트재료 웨브 이동선과 실질적으로 정렬된다.
분배 유출구 (130)는 진입부 (152) 따라서 공급 도관 (122)의 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125) 및 제1 및 제2 공급 유출구 (140, 145)와 유체 연통된다. 분배 유출구 (130)는 제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 143)와 유체 연통되고 유출구 유동 방향 (192)을 따라 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체를 기계 방향 (50)으로 전진하는 커버 시트재료 웨브 상에 방출한다.
도 1을 참조하면, 도시된 분배 유출구 (130)는 반-원형 협단부 (183, 185)를 가지는 대략 직사각형의 개구 (181)를 형성한다. 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 반-원형 단부 (183, 185)는 분배 도관 (128) 측벽 (151, 153)에 인접하게 배치된 외측 안내채널 (167)의 말단일 수 있다.
분배 유출구 (130)의 개구 (181)는 제1 및 제2 공급 유입구들 (124, 125)의 개구들 (134, 135) 면적의 합보다 크고 제1 및 제2 공급 유출구들 (140, 145)의 개구들 (142) (즉, 분배 유입구 (154)의 개구 (156))의 면적 합보다 작은 면적을 가진다. 따라서, 분배 도관 (128) 진입부 (152) 개구 (156)의 단면적은 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 단면적보다 크다.
예를들면, 일부 실시양태들에서, 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 단면적은 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125) 개구 (134, 135)의 단면적 합보다 약400%까지, 다른 실시태양들에서 약 200%까지, 및 또 다른 실시태양들에서 약 150%까지 크다. 다른 실시양태들에서, 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 단면적에 대한 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125) 개구 (134, 135) 단면적 합의 비율은 제조 라인 속도, 분배기 (120)가 분배하는 슬러리 점도, 분배기 (120)로 제조되는 보드 제품 폭, 기타 등을 포함한 하나 이상의 인자들에 따라 변할 수 있다. 일부 실시태양들에서, 분배 도관 (128) 진입부 (152) 개구 (156)의 단면적은 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 단면적보다 약 200%까지, 다른 실시태양들에서 약 150%까지, 또 다른 실시태양들에서 약 125%까지 크다.
분배 유출구 (130)는 실질적으로 횡축 (60)을 따라 연장된다. 분배 유출구 (130) 개구 (181) 폭은 횡축 (60)을 따라 약 24 인치의 폭 W1 및 수직축 (55) 을 따라 1인치의 높이 H1 를 가진다 (도 3 참고). 다른 실시양태들에서, 분배 유출구 (130)의 개구 (181) 크기 및 형상은 변할 수 있다.
분배 유출구 (130)는 횡축 (60)을 따라 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125) 중간에 위치하여 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 공급 유입구 (125)는 분배 유출구 (130)의 횡측 중앙 중간점 (187)으로부터 실질적으로 동일한 길이 D1, D2에 놓인다 (도 3 참고). 분배 유출구 (130)는 탄성 유연재료로 제조되어 형상은 예를들면 프로파일 시스템 (32)에 의해 횡축 (60)을 따라 형상이 변경될 수 있다.
다른 실시태양들에서 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 폭 W1 및/또는 높이 H1 는 상이한 운전 조건들에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 본원에 개시된 다양한 실시태양들의 슬러리 분배기들 전체 치수는 제품 유형 (예를들면, 제조 제품의 두께 및/또는 폭), 제조 라인 속도, 분배기를 통과하는 슬러리 적치 속도, 슬러리 점도 및 기타 등에 따라 증감된다. 예를들면, 명목상 폭이 통상 54 인치를 넘지 않게 제공되는 벽판 제조 공정에 적용되는 분배 유출구 (130)의 횡축 (60)을 따르는 폭 W1은 일부 실시태양들에서 약 8 내지 약 54 인치, 다른 실시태양들에서 약 18 인치 내지 약 30 인치일 수 있다. 다른 실시태양들에서, 본 발명에 따라 구현된 슬러리 분배기를 이용하는 제조 시스템에 의해 제조되는 패널의 최대 명목상 폭에 대한 분배 유출구 (130)의 횡축 (60)을 따르는 폭 W1의 비율은 약 1/7 내지 약 1, 다른 실시태양들에서 약 1/3 내지 약 1, 또 다른 실시태양들에서 약 1/3 내지 약 2/3, 및 또 다른 실시태양들에서 약 1/2 내지 약 1일 수 있다.
일부 실시양태들에서 분배 유출구 높이는 약 3/16 인치 내지 약 2인치일 수 있고, 다른 실시양태들에서 약 3/16 인치 내지 1 인치일 수 있다. 직사각형 분배 유출구를 포함하는 일부 실시양태들에서, 유출구 개구인 직사각형 높이에 대한 직사각형 폭 비율은 약 4 이상, 다른 실시양태들에서 약 8 이상, 일부 실시양태들에서 약 4 내지 약 288, 다른 실시양태들에서 약 9 내지 약 288, 다른 실시양태들에서 약 18 내지 약 288, 및 또 다른 실시양태들에서 약 18 내지 약 160이다.
분배 도관 (128)은 진입부 (152)와 유체 연통되는 수렴부 (182)를 포함한다. 수렴부 (182) 높이는 제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 143)의 최대 유동 단면적에서의 높이 및 분배 유출구 (130) 개구 (181) 높이보다 작다. 일부 실시양태들에서, 수렴부 (182) 높이는 분배 유출구 (130) 개구 (181) 높이의 약 절반일 수 있다.
수렴부 (182) 및 분배 유출구 (130) 높이는 분배 도관 (128)에서 분배되는 수성 소성석고의 조합된 제1 및 제2 유체의 평균속도를 조절하기 위하여 연계될 수 있다. 분배 유출구 (130) 높이 및/또는 폭은 슬러리 분배기 (120)에서 배출되는 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체의 평균속도를 조정하기 위하여 변경될 수 있다.
일부 실시양태들에서, 유출구 유동 방향 (192)은 전진 커버시트 웨브를 이송하는 시스템의 기계 방향 (50) 및 횡측 교차-기계 방향 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)과 실질적으로 평행하다. 다른 실시양태들에서, 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191) 및 유출구 유동 방향 (192)은 모두 전진 커버시트 웨브를 이송하는 시스템의 기계 방향 (50) 및 횡측 교차-기계 방향 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)과 실질적으로 평행하다. 일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기는 성형대에 대하여 교차-기계 방향 (60) 주위로 회전시킴으로써 실질적으로 유동 방향을 수정하지 않고 슬러리가 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)에서 유출구 유동 방향 (192)으로 슬러리 분배기 (120) 내에서 방향이 변경되도록 구성된다.
일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기는 성형대에 대하여 교차-기계 방향 (60) 주위로 약 45도 이하로 회전시킴으로써 슬러리의 제1 및 제2 유체 방향을 변경시켜 슬러리의 제1 및 제2 유체가 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)에서 유출구 유동 방향 (192)으로 슬러리 분배기 내에서 방향이 변경되도록 구성된다. 이러한 회전은 일부 실시양태들에서 슬러리 제1 및 제2 유체의 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125) 및 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)이 수직축 (55) 및 기계축 (50)과 교차-기계축 (60)에 의해 형성되는 평면 (57)에 대하여 수직 옵셋각 ω에 놓이도록 슬러리 분배기를 배치하여 달성될 수 있다. 실시태양들에서, 슬러리 제1 및 제2 유체의 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125) 및 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)이 0 내지 약 60도의 수직 옵셋각 ω 에 놓여 슬러리 유체는 기계축 (50) 주위로 방향을 변경하여 슬러리 분배기 (120)에서 수직축 (55)을 따라 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)에서 유출구 유동 방향 (192)으로 이동된다. 실시태양들에서, 최소한 하나의 각각 진입 구역 (136, 137) 및 형상화 덕트 (141, 143)는 기계축 (50) 주위로 수직축 (55)을 따라 슬러리 방향 변경이 용이하도록 구성된다. 실시태양들에서, 슬러리의 제1 및 제2 유체는 실질적으로 옵셋각 ω에 수직한 축 및/또는 하나 이상의 다른 회전축 주위로 약 45도 내지 약 150도 범위의 방향각 α 변경을 통하여 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)에서 유출구 유동 방향 (192)으로 변경되어 유출구 유동 방향 (192)은 기계 방향 (50)과 대략 정렬된다.
사용에 있어서, 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 제1 및 제2 공급 유입구 (124, 125)를 통과하여 제1 및 제2 공급 방향 (190, 191)으로 수렴된다. 제1 및 제2 형상화 덕트 (141, 143)는 슬러리의 제1 및 제2 유체를 제1 공급 방향 (190) 및 제2 공급 방향 (191)으로부터 변경시켜 슬러리의 제1 및 제2 유체는 방향각 α 변경되어 실질적으로 횡축 (60)에 평행한 방향에서 실질적으로 기계 방향 (50)에 평행한 방향으로 이동된다. 분배 도관 (128)은 석고 보드 제조 공정에서 커버 시트 웨브 진행 방향인 기계 방향 (50)와 실질적으로 일치하는 종축 (50)을 따라 연장되도록 배치된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 슬러리 분배기 (120)에서 조합되어 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 유체 및 제2 유체는 대략 종축 (50)을 따르는 유출구 유동 방향 (192) 및 기계방향으로 분배 유출구 (130)를 통과한다.
도 2를 참조하면, 도시된 실시양태에서 유연 재료, 예를들면PVC 또는 우레탄으로 제조되는 슬러리 분배기 (120) 지지를 조력하기 위하여 슬러리 분배기 지지체 (100)가 제공된다. 슬러리 분배기 지지체 (100)는 유연성 슬러리 분배기 (120)를 지지하기 위하여 적합한 강성 소재로 제작될 수 있다. 슬러리 분배기 지지체 (100)는 두-부품 구조로 이루어질 수 있다. 두 부품들 (101, 103)은 후단 힌지 (105) 주위로 상호 선회할 수 있어 지지체 (100) 내부 (107)는 용이하게 접근될 수 있다. 지지체 (100) 내부 (107)는 실질적으로 슬러리 분배기 (120) 외형과 일치되도록 구성되어 슬러리 분배기 (120)가 지지체 (100)에 대하여 운동할 수 있는 유격을 제한하고 및/또는 슬러리가 통과하는 슬러리 분배기 (120)의 내부 구조를 형성하는데 조력한다.
도 3을 참조하면, 일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기 지지체 (100)는 지지력을 제공하고 지지체 (100)에 장착된 프로파일 시스템 (132) 에 대한 응답으로 변형 가능한 적합한 탄성 유연재료로 제조될 수 있다. 프로파일 시스템 (132)은 슬러리 분배기 (120)의 분배 유출구 (130)에 인접하게 지지체에 장착된다. 이렇게 장착된 프로파일 시스템 (132)은 또한 분배 유출구 (130)의 크기 및/또는 형상에 영향을 미치는 긴밀하게 일치하는 지지체 (100) 크기 및/또는 형상을 변형시킴으로써 분배 도관 (128)의 분배 유출구 (130) 크기 및/또는 형상을 국부적으로 변경시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 프로파일 시스템 (132)은 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 크기 및/또는 형상을 선택적으로 변경하도록 구성된다. 일부 실시태양들에서, 프로파일 시스템은 분배 유출구 (130)개구 (181)의 높이 H1 를 선택적으로 조정하기 위하여 사용된다.
도시된 프로파일 시스템 (132)은 플레이트 (90), 플레이트를 분배 도관 (128)에 체결하는 다수의 장착 볼트들 (92), 및 나사 체결된 일련의 조정 볼트들 (94, 95)을 포함한다. 장착 볼트들 (92)는 플레이트 (90)를 슬러리 분배기 (120)의 분배 유출구 (130)에 인접한 지지체 (100)에 고정시키기 위하여 사용된다. 플레이트 (90)는 실질적으로 횡축 (60)을 따라 연장된다. 도시된 실시태양에서, 플레이트 (90)는 철재 앵글 형태이다. 다른 실시태양들에서, 플레이트 (90)는 상이한 형상을 가지고 상이한 소재로 구성될 수 있다. 또 다른 실시태양들에서, 프로파일 시스템은 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 크기 및/또는 형상을 선택적으로 변경시킬 수 있는 다른 부품들을 포함할 수 있다.
도시된 프로파일 시스템 (132)은 횡축 (60)을 따라 분배 유출구 (130) 개구 (181)의 크기 및/또는 형상을 국부적으로 변경시키도록 구성된다. 조정 볼트들 (94, 95)는 분배 유출구 (130)에 걸쳐 횡축 (60)을 따라 규칙적으로 서로 이격된다. 조정 볼트들 (94, 95)는 독립적으로 분배 유출구 (130)의 크기 및/또는 형상을 국부적으로 조정할 수 있다.
프로파일 시스템 (132)은 분배 유출구 (130)를 국부적으로 변경시켜 슬러리 분배기 (120)에서 분배되는 수성 소성석고 슬러리의 배합된 제1 및 제2 유체들의 유동 패턴을 변경시킨다. 예를들면, 중앙선에 있는 조정 볼트 (95)가 아래로 조여지면 분배 유출구 (130)의 횡측 중앙 중간점 (187)이 눌려져 종축 (50)에서 떨어진 모서리 유동각을 증가시켜 교차-기계 방향 (60)으로 확산을 용이하게 하고 슬러리를 교차-기계 방향 (60)으로 균일하게 유동하도록 개선시킨다.
프로파일 시스템 (132)은 횡축 (60)을 따라 분배 유출구 (130) 크기를 변경시키고 새로운 형상의 분배 유출구 (130)를 유지하도록 사용된다. 플레이트 (90)는 분배 유출구 (130)를 새로운 형상으로 강제할 때 조정 볼트들 (94, 95)에 의한 조정에 대한 응답으로 조정 볼트들 (94, 95)에 의해 인가되는 대향력을 견딜 수 있는 강성의 소재로 제조된다. 프로파일 시스템 (132)은 분배 유출구 (130)에서 방출되는 슬러리의 유체 프로파일의 편차 (예를들면, 상이한 슬러리 밀도 및/또는 상이한 공급 유입구 속도 결과)를 일정하게 형성하도록 조력하여 분배 도관 (128)의 슬러리 방출 패턴은 더욱 균일하게 형성된다.
다른 실시태양들에서, 조정 볼트 개수는 가변적이어서 인접 조정 볼트 사이 간격은 변할 수 있다. 분배 유출구 (130)의 폭 W1 이 상이한 다른 실시양태들에서, 조정 볼트 개수가 변경되어 원하는 인접 볼트 간격을 달성할 수 있다. 또 다른 실시양태들에서, 인접 볼트 사이 간격들은 횡축 (60)을 따라 변경될 수 있어, 예를들면 분배 유출구 (130)의 측 에지 (183, 185)에 더욱 국부적인-가변 제어를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 슬러리 분배기는 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기는 유출구의 크기와 형상이 예를들면 프로파일 시스템에 의해 변경될 수 있는 적합한 재료를 포함한 임의의 적합한 실질적인 강성 재료로 구성될 수 있다. 예를들면, 적절하게 강성인 플라스틱, 예를들면 초고분자량 (UHMW) 플라스틱 또는 금속이 적용될 수 있다. 다른 실시양태들에서, 본 발명에 따른 슬러리 분배기는 예를들면 폴리염화비닐 (PVC) 또는 우레탄을 포함한 예를들면 적합한 유연 플라스틱 재료와 같은 유연 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시태양들에서, 본 발명 원리에 따라 구현된 슬러리 분배기는 분배 도관과 유체 연통하는 단일 공급 유입구, 진입구역, 및 형상화 덕트를 포함한다.
본 발명에 따라 구현된 석고 슬러리 분배기는 수성 소성석고 슬러리의 광폭 교차 기계 방향 분배를 제공하여 고점성 /저 WSR 석고 슬러리를 성형대 위로 이동하는 커버 시트 웨브에 용이하게 분산시킨다. 또한 석고 슬러리 분배시스템은 공기-액상 슬러리 상 분리 제어에 조력하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체는 본 발명에 따른 슬러리 분배기를 포함한다. 슬러리 분배기는 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반하는 석고 슬러리 혼합기와 유체 연통되도록 배치된다. 일 실시태양에서, 슬러리 분배기는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 수용하고 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 전진 웨브 상에 분배한다.
슬러리 분배기는 당업계에서 알려진 종래 석고 슬러리 혼합기 (예를들면, 핀 혼합기)의 방출 도관 또는 일부로서 구성될 수 있다. 슬러리 분배기는 종래 방출 도관 요소들과 함께 사용될 수 있다. 예를들면, 슬러리 분배기는 당업계에서 알려진 게이트-캐니스터-부트 (gate-canister-boot) 배열 또는 미국특허번호 6,494,609; 6,874,930; 7,007,914; 및 7,296,919에 기재된 방출 도관 배열의 요소들과 함께 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 슬러리 분배기는 바람직하게는 기존 벽판 제조시스템에서 개장 (retrofit)으로 구성된다. 슬러리 분배기는 바람직하게는 종래 방출 도관에서 사용되는 종래 단일 또는 다중-분기 부트를 교체하기 위하여 적용될 수 있다. 본 석고 슬러리 분배기는 미국특허번호 6,874,930 또는 7,007,914에 도시된 바와 같은 기존 슬러리 방출 도관 배열에 대한, 예를들면, 원위 분배 분출기 또는 부트 대체품으로 개장될 수 있다. 그러나, 일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기는, 달리, 하나 이상의 부트 유출구(들)에 부착될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 실질적으로 강성 소재로 제작된 것을 제외하고는 슬러리 분배기 (220)는 도 1-3의 슬러리 분배기 (120)와 유사하다. 도 4 및 5의 슬러리 분배기 (220)의 내부 구조 (207)는 도 1-3의 슬러리 분배기 (120)와 유사하고, 동일 도면부호는 동일 구조를 표기하는데 사용된다. 슬러리 분배기 (220)의 내부 구조 (207)는 실질적으로 공기-액상 슬러리 상 분리가 실질적으로 없거나 감소되고 실질적으로 유체 와류 경로를 통하지 않는 층류 방식의 석고 슬러리 유동 경로를 형성한다.
일부 실시양태들에서, 슬러리 분배기 (220)는 유출구 (130)의 크기 및 형상이 프로파일 시스템에 의해 변경될 수 있는 적합한 재료를 포함한 임의의 적합한 실질적인 강성 재료로 구성될 수 있다. 예를들면, 적절하게 강성인 플라스틱, 예컨대 초고분자량 (UHMW) 플라스틱 또는 금속이 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 슬러리 분배기 (220)는 두-부품 구조를 가진다. 슬러리 분배기 (220)의 상부품 (221)은 프로파일 시스템 (132)을 수용하는 홈 (227)을 가진다. 두 부품들 (221, 223)은 후단의 힌지 (205) 주위로 서로에 대하여 선회하여 슬러리 분배기 (220)의 내부 (207)로 쉽게 접근할 수 있다. 상부품 (221) 및 이의 쌍인 하부품 (223)을 연결하도록 장착 홀들 (229)이 제공된다.
도 6-8을 참조하면, 본 발명 원리에 따라 구현된 또 다른 예시적 슬러리 분배기 (320)가 도시되고 강성 소재로 제작된다. 도 6-8의 슬러리 분배기 (320)는 도 6-8의 슬러리 분배기 (320)의 제1 및 제2 공급 유입구들 (324, 325) 및 제1 및 제2 진입구역들 (336, 337)이 종축 또는 기계 방향 (50)에 대하여 약 60°의 공급각 θ으로 배치되는 것을 제외하고는 도 4 및 5의 슬러리 분배기 (220)와 유사하다 (도 7 참고).
슬러리 분배기 (320)는 상부품 (321) 및 이의 쌍인 하부품 (323)을 포함한 두-부품 구조를 가진다. 슬러리 분배기 (320)의 두 부품들 (321, 323)은 적합한 방법, 예컨대 각각의 부품 (321, 323)에 제공되는 장착 홀들 (329)을 통과하는 파스너들을 이용하여 함께 결합된다. 슬러리 분배기 (320)의 상부품 (321)은 프로파일 시스템 (132)을 수용할 수 있는 홈 (327)을 포함한다. 도 6-8의 슬러리 분배기 (320)는 도 4 및 5의 슬러리 분배기 (220)의 다른 측면들과 유사하다.
도 9 및 10을 참조하면, 도 6의 슬러리 분배기 (320)의 하부품 (323)이 도시된다. 하부품 (323)은 도 6의 슬러리 분배기 (320)의 내부 구조 (307) 제1 영역 (331)을 형성한다. 상부품 (323)은 내부 구조 (307)의 대칭적 제2 영역을 형성하여 상부품 및 하부품 (321, 323)이 함께 결합되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 도 6 슬러리 분배기 (320)의 완전한 내부 구조 (307)가 형성된다.
도 9를 참조하면, 제1 및 제2 형상화 덕트들 (341, 343)은 제1 및 제2 공급 유동 방향 (390, 391)에서 이동되는 슬러리의 제1 및 제2 유체들을 수용하여 슬러리 유동 방향을 방향각 α 변경시켜 슬러리의 제1 및 제2 유체들은 기계 방향 또는 종축 (50)과 정렬되는 실질적으로 유출구 유동 방향 (392)으로 이동되어 분배 도관 (328)으로 이송된다.
도 11 및 12는 도 6의 슬러리 분배기 (320)와 사용될 수 있는 또 다른 예시적 슬러리 분배기 지지체 (300)를 도시한 것이다. 슬러리 분배기 지지체 (300)는 적합한 강성 소재, 예컨대 금속으로 제작되는 최상 지지 플레이트 (301) 및 바닥 지지 플레이트 (302)를 포함한다. 지지 플레이트들 (301, 302)은 임의의 적합한 수단을 통해 분배기에 고정된다. 사용에 있어서, 지지 플레이트들 (301, 302)은 이동 커버시트를 지지하고 이송하는 컨베이어 조립체를 포함한 가공 라인 상의 적소에 슬러리 분배기 (320)를 지지하는데 조력한다. 지지 플레이트들 (301, 302)은 컨베이어 조립체 일측 상부 적소에 장착될 수 있다.
도 13 및 14는 도 6의 슬러리 분배기 (320)와 사용될 수 있는 또 다른 예시적 슬러리 분배기 지지체 (310)이고, 최상부 및 바닥 지지 플레이트들 (311, 312)을 포함한다. 최상부 지지 플레이트 (311)에 절개부들 (313, 314, 318)로 인하여 지지체 (310)는 더욱 경량화되고 슬러리 분배기 (320) 일부, 예컨대 장착 파스너들 수용부에 대한 접근 경로가 확보된다. 도 13 및 14의 슬러리 분배기 지지체 (310)는 도 11 및 12의 슬러리 분배기 지지체 (300)의 다른 측면들과 동일하다.
도 15-19는 실질적으로 유연 소재로 제작된 것을 제외하고는 도 6-8의 슬러리 분배기 (320)와 유사한 또 다른 예시적 슬러리 분배기 (420)를 도시한 것이다. 도 15-19의 슬러리 분배기 (420)는 종축 또는 기계 방향 (50)에 대하여 약 60°의 공급각 θ으로 배치되는 제1 및 제2 공급 유입구들 (324, 325) 및 제1 및 제2 진입구역들 (336, 337)을 포함한다 (도 7 참고). 도 15-19의 슬러리 분배기 (420)의 내부 구조 (307)는 도 6-8의 슬러리 분배기 (320)의 경우와 유사하고, 동일 도면부호는 동일 구조를 표기한다.
도 17-19는 도 15 및 16의 슬러리 분배기 (420)의 제2 진입구역 (337) 및 제2 형상화 덕트 (343) 내부 구조를 점진적으로 도시한 것이다. 제2 유동 방향 (397)에서 분배 유출구 (330)쪽으로 갈수록 외측 및 내측 안내 채널들 (367, 368)의 단면적들 (411, 412, 413, 414)은 점차 작아진다. 외측 안내 채널 (367)은 실질적으로 제2 형상화 덕트 (343)의 외벽 (357)을 따라 및 분배 도관 (328)의 측벽 (353) 따라 분배 유출구 (330) 쪽으로 연장된다. 내측 안내 채널 (368)은 제2 형상화 덕트 (343)의 내벽 (358)에 인접하고 이분기 커넥터 구역 (339)의 피크 (375)에서 종료된다. 도 15-19의 슬러리 분배기 (420)는 도 1의 슬러리 분배기 (120) 및 도 6의 슬러리 분배기 (320)의 다른 양태들과 유사하다.
도 20 및 21을 참조하면, 도시된 예시적 슬러리 분배기 (420)는 유연 소재, 예컨대 PVC 또는 우레탄으로 제작된다. 슬러리 분배기 지지체 (400)가 제공되어 슬러리 분배기 (420) 지지에 조력한다. 슬러리 분배기 지지체 (400)는 지지부재를 포함하며, 도시된 실시태양에서는 지지면 (404)을 형성하는 적합한 지지 매체 (402)로 덮인 바닥 지지 트레이 (401) 형태이다. 지지면 (404)은 공급 도관 (322) 및 분배 도관 (328) 중 적어도 하나의 적어도 외면 일부와 실질적으로 일치하도록 구성되어 슬러리 분배기 (420) 및 지지 트레이 (401) 간의 상대 이동 정도를 제한한다. 일부 실시태양들에서, 지지면 (404)은 슬러리가 유동하는 슬러리 분배기 (420)의 내부 구조를 유지하거나 이에 조력한다.
슬러리 분배기 지지체 (400)는 바닥 지지 트레이 (401)와 이격 배치되는 이동성 지지 조립체 (405)를 포함한다. 이동성 지지 조립체 (405)는 슬러리 분배기 (420) 위에 배치되고 슬러리 분배기 (420)를 지지하도록 놓여 슬러리 분배기 내부 구조 (307)를 원하는 구조로 유지하도록 조력한다.
이동성 지지 조립체 (405)는 지지 프레임 (407) 및 지지 프레임 (407)에 의해 이동 가능하게 지지되는 다수의 지지구역들 (415, 416, 417, 418, 419)을 포함한다. 지지 프레임 (407)은 바닥 지지 트레이 (401) 또는 지지 프레임 (407)를 바닥 지지 트레이 (401)와 고정되도록 유지하는 적합하게 배열된 직립체 또는 직립체들 중 적어도 하나에 장착된다.
실시태양들에서, 적어도 하나의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)은 또 다른 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)에 대하여 독립적으로 이동 가능하다. 도시된 실시태양에서, 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)은 소정의 주행 범위 내에서 지지 프레임 (407)에 대하여 독립적으로 이동 가능하다. 실시태양들에서, 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)은 주행 범위 내에서 이동 가능하므로 각각의 지지구역은 공급 도관 (322) 및 분배 도관 (328) 중 적어도 하나의 일부와 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)이 점증적 압축 체결되는 위치 범위에 있을 수 있다.
지지구역들 (415, 416, 417, 418, 419)은 슬러리 분배기 (420)의 적어도 일부와 압축 체결되도록 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)의 위치가 조정될 수 있다. 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)은 슬러리 분배기 (420)의 적어도 일부와 추가 압축 체결되어, 따라서 국부적으로 슬러리 분배기 (420) 내부를 더욱 압축하도록, 또는 슬러리 분배기 (420)의 적어도 일부와 감축적으로 압축 체결되어, 예컨대 이를 통과하여 유동하는 수성 석고 슬러리에 대한 응답으로 슬러리 분배기 (420) 내부가 외향 확장되도록 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)이 독립적으로 조정될 수 있다.
도시된 실시태양에서, 각각의 지지구역 (415, 416, 417)은 수직축 (55)을 따라 주행 범위에서 이동 가능하다. 다른 실시태양들에서, 적어도 하나의 지지구역은 다른 작용 방향으로 이동 가능하다.
이동성 지지 조립체 (405)는 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)과 체결되는 클램프 장치 (408)를 포함한다. 각각의 클램프 장치 (408)는 체결된 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)을 지지 프레임 (407)에 대하여 선택된 위치에서 선택적으로 유지한다.
도시된 실시태양에서, 로드 (409)가 각각 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)에 장착되어 지지 프레임 (407)에 있는 상응 개구를 통과하여 상향 연장된다. 각각의 클램프 장치 (408)는 지지 프레임 (407)에 장착되고 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)에서 돌출되는 로드들 (409) 중 하나에 체결된다. 각각의 클램프 장치 (408)는 지지 프레임 (407)에 고정되도록 연결 로드 (409)를 선택적으로 유지한다. 도시된 클램프 장치들 (408)은 각각의 로드 (409)를 둘러싸고 클램프 장치 (408) 및 연결 로드 (409) 사이 무단 조정이 가능한 통상의 레버-작동식 클램프이다.
당업자들은 다른 실시태양들에서 임의의 적합한 클램프 장치 (408)가 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시태양들에서, 각각의 체결 로드 (409)는 제어기를 통해 조절되는 적합한 작동기 (예를들면 유압식 또는 전기식)에 의해 이동될 수 있다. 작동기는 지지 프레임 (407)에 대하여 연결 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)를 고정 위치에 고정함으로써 클램프 장치로서 기능할 수 있다.
도 21을 참고하면, 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419) 각각은 슬러리 분배기 (420)의 공급 도관 (322) 및 분배 도관 (328) 중 적어도 하나의 바람직한 기하 형상들의 표면 일부와 실질적으로 일치하도록 구성되는 접촉면 (501, 502, 503, 504, 505)을 포함한다. 도시된 실시태양에서, 분배기 도관 지지구역 (415)이 배치되는 분배기 도관 (328) 일부의 외부 및 내부 형상들과 일치하는 접촉면 (501)을 포함하는 분배기 도관 지지구역 (415)이 제공된다. 형상화 덕트 지지구역 (416, 417)이 배치되는 제1 및 제2 형상화 덕트들 (341, 343) 각각의 일부 외부 및 내부 형상들과 일치하는 접촉면들 (502, 503)을 포함하는 한 쌍의 형상화 덕트 지지구역 (416, 417)이 제공된다. 형상화 덕트 지지구역들 (418, 419)이 배치되는 제1 및 제2 진입구역들 (336, 337) 각각 일부의 외부 및 내부 형상들과 일치하는 접촉면들 (504, 505)을 포함하는 한 쌍의 진입 지지구역 (418, 419)이 제공된다. 접촉면들 (501, 502, 503, 504, 505)은 슬러리 분배기 (420)의 선택된 일부와 접촉되도록 배치되어 슬러리 분배기 (420)의 접촉 영역이 슬러리 분배기 (420) 내부 구조 (307)를 형성할 수 있는 위치에 유지되도록 조력한다.
사용에 있어서, 이동성 지지 조립체 (405)는 각각의 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)이 독립적으로 슬러리 분배기 (420)와 바람직한 관계에 놓이도록 작동될 수 있다. 지지구역들 (415, 416, 417, 418, 419)은 슬러리 분배기 (420)의 내부 구조 (307)를 유지하도록 조력하여 이를 통과하는 슬러리의 유동을 촉진하고 사용 과정에서 내부 구조 (307)에 의해 형성되는 용적이 실질적으로 슬러리로 충전되도록 보장한다. 지지구역 (415, 416, 417, 418, 419)의 특정 접촉면의 위치가 조정되어 슬러리 분배기 (420) 내부 구조를 국부적으로 변경시킬 수 있다. 예를들면, 분배기 도관 지지구역 (415)은 수직축 (55)을 따라 바닥 지지 트레이 (401)에 더욱 가까이 이동하여 분배기 도관 지지구역 (415)이 놓이는 영역에서의 분배 도관 (328) 높이를 감소시킨다.
다른 실시태양들에서, 지지구역들의 개수가 변경될 수 있다. 또 다른 실시태양들에서, 지지구역의 크기 및/또는 형상이 변경될 수 있다.
본 발명 원리에 따라 구현되는 슬러리 분배기 제작을 위한 임의의 적합한 기술이 적용될 수 있다. 예를들면, 슬러리 분배기가 유연 소재, 예컨대 PVC 또는 우레탄로 제작되는 실시태양들에서, 다중-부품 몰드를 사용할 수 있다. 일부 실시태양들에서, 몰드 부품 면적은 제거 과정에서 몰드 부품을 인출하여 성형하는 슬러리 분배기 면적의 약 150% 이하, 다른 실시태양들에서 약 125% 이하, 또 다른 실시태양들에서 약 115% 이하, 및 또 다른 실시태양들에서 약 110% 이하이다.
도 22 및 23을 참조하면, 유연 소재, 예컨대 PVC 또는 우레탄으로 도의 1 슬러리 분배기 (120)를 제작하기에 적합한 예시적 다중-부품 몰드 (550)가 도시된다. 도시된 다중-부품 몰드 (550)는 5개의 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555)을 포함한다. 다중-부품 몰드 (550)의 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555)은 임의의 적합한 소재, 예컨대 알루미늄으로 제작될 수 있다.
도시된 실시태양에서, 분배기 도관 몰드편 (551)은 분배기 도관 (128) 내부 유로 구조를 형성하도록 구성된다. 제1 및 제2 형상화 덕트 몰드편들 (552, 553)은 제1 및 제2 형상화 덕트들 (141, 143)의 내부 유로 구조를 형성하도록 구성된다. 제1 및 제2 진입 몰드편들 (554, 555)은 각각 제1 진입구역 (136)와 제1 공급 유입구 (124) 및 제2 진입구역 (137)와 제2 공급 유입구 (125)의 내부 유로 구조를 형성한다. 다른 실시태양들에서, 다중-부품 몰드는 상이한 개수의 몰드편들을 포함하고 및/또는 몰드편들은 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다.
도 22를 참조하면, 연결 볼트들 (571, 572, 573)을 2 이상의 몰드편으로 삽입시켜 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555)을 상호 체결 및 정렬시켜 다중-부품 몰드 (550)의 실질적으로 연속적인 외부 표면 (580)을 형성한다. 일부 실시태양들에서, 연결 볼트들 (571, 572, 573)의 원위부 (575)는 외부 나사산을 포함하여 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555) 중 하나와 나사 체결되어 적어도 2개의 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555)을 체결한다. 다중-부품 몰드 (550)의 외부 표면 (580)은 성형 슬러리 분배기 (120)의 내부 구조를 형성하도록 구성되어 결합부에서 플래싱(flashing)을 줄인다. 연결 볼트들 (571, 572, 573)을 제거하여 다중-부품 몰드 (550)을 해체하고 몰드 (550)를 성형 슬러리 분배기 (120) 내부에서 꺼낸다.
조립된 다중-부품 몰드 (550)를 유연 소재, 예컨대 PVC 또는 우레탄 용액에 담지하여, 몰드 (550)는 완전히 용액에 담긴다. 몰드 (550)를 담지 소재에서 꺼낸다. 용액 일정량이 다중-부품 몰드 (550) 외부 표면 (580)에 부착되고 용액이 고상이 된 후 이는 성형 슬러리 분배기 (120)를 구성한다. 실시태양들에서, 다중-부품 몰드 (550)는 성형 부품을 형성하기 위한 임의의 적합한 담지 공정에 적용될 수 있다.
서로 결합되어 바람직한 내부 유로 구조를 제공하는 다중 개별 알루미늄 부품들로 - 도시된 실시태양에서, 5 부품들 - 몰드 (550)를 제작함으로써, 몰드편들 (551, 552, 553, 554, 555)은 응고되기 시작하지만 여전히 가온 상태의 용액에서 서로 해체되어 인출될 수 있다. 충분한 고온에서, 유연 재료는 성형 슬러리 분배기 (120)의 더 작은 계산 면적을 통하여 찢기지 않고 더 큰 계산 면적의 알루미늄 몰드 부품들 (551, 552, 553, 554, 555)을 꺼낼 수 있을 정도로 유연성을 가진다. 일부 실시태양들에서, 가장 큰 몰드 부품 면적은 횡측으로 특정 몰드 부품이 횡단되어 제거되는 성형 슬러리 분배기 공동 면적의 가장 작은 면적의 약 150%까지, 다른 실시태양들에서 약 125%까지, 또 다른 실시태양들에서 약 115%까지, 및 또 다른 실시태양들에서 약 110%까지 일 수 있다.
도 24를 참조하면, 유연 소재, 예컨대 PVC 또는 우레탄으로 도 6의 슬러리 분배기 (320)를 제작하기에 적합한 예시적 다중-부품 몰드 (650)가 도시된다. 도시된 다중-부품 몰드 (650)는 5개의 몰드편들 (651, 652, 653, 654, 655)을 포함한다. 다중-부품 몰드 (550)의 몰드편들 (651, 652, 653, 654, 655)은 임의의 적합한 소재, 예컨대 알루미늄으로 제작된다. 도 24에서 몰드편들 (651, 652, 653, 654, 655)은 해체 상태로 도시된다.
연결 볼트들을 사용하여 탈거 가능하게 몰드편들 (651, 652, 653, 654, 655)을 함께 연결하여 몰드 (650)를 조립함으로써 다중-부품 몰드 (650)의 실질적으로 연속적인 외부 표면이 형성된다. 다중-부품 몰드 (650)의 외부 표면은 도 6의 슬러리 분배기 (220)의 내부 유로 구조를 형성한다. 몰드 (650)는 도 22 및 23의 몰드 (550) 구성과 유사하고 도 24의 몰드 (650) 부품 각각은 면적이 몰드 부품이 제거될 때 통과하여야 하는 성형 슬러리 분배기 (220)의 최소 면적의 일정 정도 내에 있도록 구성된다 (예를들면, 일부 실시태양들에서 특정 몰드 부품이 제거 과정에서 횡측으로 횡단하여야 하는 성형 슬러리 분배기 공동 최소 면적의 약 150%까지, 다른 실시태양들에서 약 125%까지, 또 다른 실시태양들에서 약 115%까지, 및 또 다른 실시태양들에서 약 110%까지).
도 25 및 26을 참조하면, 도 4의 두-부품 슬러리 분배기 (220)의 부품들 (221, 223) 중 하나를 제작하기 위한 예시적 몰드 (750)가 도시된다. 도 25를 참조하면, 장착 구멍-형성 요소들 (852)가 포함되어 도 34의 두-부품 슬러리 분배기 (220)의 부품 중 다른 부품과의 연결을 가능하게 하는 장착 구멍이 형성된다.
도 25 및 26을 참조하면, 몰드 (750)는 몰드 (750)의 바닥면 (756)에서 돌출된 몰드 표면 (754)을 포함한다. 경계벽 (756)은 수직축을 따라 연장되고 몰드 깊이를 형성한다. 몰드 표면 (754)은 경계벽 (756) 내에 배치된다. 경계벽 (756)으로 인하여 경계벽에 의해 형성되는 공동 (758)은 용융 성형 재료로 충전되어 몰드 표면 (754)이 담긴다. 몰드 표면 (754)은 성형되는 두-부품 분배기의 특정 부품에 의해 형성되는 내부 유로 구조의 반대 형상으로 구성된다.
사용에 있어서, 몰드 표면이 담기고 공동 (758)이 용융 재료로 충전되도록 몰드 (750)의 공동 (758)은 용융 재료로 채워진다. 용융 재료를 방치하여 냉각시키고 몰드 (750)에서 꺼낸다. 또 다른 몰드를 사용하여 도 4의 슬러리 분배기 (220)의 쌍을 이루는 부품을 형성한다.
도 27을 참조하면, 일 실시태양인 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (810)는 도 6에 도시된 슬러리 분배기 (320)와 유사한 슬러리 분배기 (820)와 유체 연통되는 석고 슬러리 혼합기 (812)를 포함한다. 석고 슬러리 혼합기 (812)는 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반한다. 물 및 소성석고 모두는 당업계에 공지된 바와 같이 하나 이상의 유입구를 통하여 혼합기 (812)에 공급된다. 임의의 적합한 혼합기 (예를들면, 핀 혼합기)가 슬러리 분배기와 함께 적용될 수 있다.
슬러리 분배기 (820)는 석고 슬러리 혼합기 (812)와 유체 연통된다. 슬러리 분배기 (820)는 석고 슬러리 혼합기 (812)로부터 제1 공급 방향 (890)의 수성 소성석고 슬러리 제1 유체를 수용하는 제1 공급 유입구 (824), 석고 슬러리 혼합기 (812)로부터 제2 공급 방향 (891)의 수성 소성석고 슬러리 제2 유체를 수용하는 제2 공급 유입구 (825), 및 제1 및 제2 공급 유입구 (824, 825) 모두와 유체 연통되고 실질적으로 기계 방향 (50)을 따라 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 슬러리 분배기 (820)로부터 방출하는 분배 유출구 (830)를 포함한다.
슬러리 분배기 (820)는 분배 도관 (828)과 유체 연통되는 공급 도관 (822)을 포함한다. 공급 도관은 제1 공급 유입구 (824) 및 이와 이격되는 제2 공급 유입구 (825)을 포함하고, 이들 모두는 기계 방향 (50)에 대하여 약60° 공급각 θ으로 배치된다. 공급 도관 (822)은 제1 및 제2 공급 유동 방향 (890, 891)의 슬러리의 제1 및 제2 유체를 수용하여 방향각 α 변화 (도 9 참조)만큼 슬러리 유동 방향을 변경시켜 슬러리의 제1 및 제2 유체가 실질적으로 기계 방향 (50)과 정렬되는 실질적으로 유출구 유동 방향 (892)인 분배 도관 (828)으로 이송시킨다. 제1 및 제2 공급 유입구들 (824, 825) 각각은 단면적을 가지는 개구를 포함하고, 분배 도관 (828)의 진입부 (852)는 제1 및 제2 공급 유입구들 (824, 825)의 개구들 단면적의 합보다 더 큰 단면적을 가지는 개구를 포함한다.
분배 도관 (828)은 실질적으로 횡축 (60)에 수직인 종축 또는 기계 방향 (50)을 따라 대략 연장된다. 분배 도관 (828)은 진입부 (852) 및 분배 유출구 (830)를 포함한다. 진입부 (852)는 공급 도관 (822)의 제1 및 제2 공급 유입구 (824, 825)와 유체 연통되어 진입부 (852)는 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 모두를 이로부터 수용한다. 분배 유출구 (830)는 진입부 (852)와 유체 연통된다. 분배 도관 (828)의 분배 유출구 (830)는 횡축 (60)을 따라 소정 길이 연장되어 교차-기계 방향 또는 횡축 (60)의 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 유체 및 제2 유체의 방출을 용이하게 한다. 슬러리 분배기 (820)는 도 6 슬러리 분배기 (320)의 다른 측면들과 유사하다.
이송 도관 (814)은 석고 슬러리 혼합기 (812) 및 슬러리 분배기 (820) 사이에서 유체 연통되도록 구성된다. 이송 도관 (814)은 주 이송 통로 (815), 슬러리 분배기 (820) 제1 공급 유입구 (824)와 유체 연통되는 제1 이송 분기 (817), 및 슬러리 분배기 (820) 제2 공급 유입구 (825)와 유체 연통되는 제2 이송 분기 (818)를 포함한다. 주 이송 통로 (815)는 제1 및 제2 이송 분기 (817, 818) 모두와 유체 연통된다. 다른 실시태양들에서, 제1 및 제2 이송 분기 (817, 818)는 석고 슬러리 혼합기 (812)와 독립적으로 유체 연통된다.
이송 도관 (814)은 임의의 적합한 소재로 제작되고 상이한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시태양들에서, 이송 도관 (814)은 유연성 도관으로 구성된다.
수성 기포 공급 도관 (821)은 최소한 하나의 석고 슬러리 혼합기 (812) 및 이송 도관 (814)과 유체 연통된다. 공급원으로부터 수성 기포는 혼합기 (812) 하류 임의의 적합한 지점 및/또는 혼합기 (812) 자체에 있는 기포 공급 도관 (821)를 통하여 구성 재료들에 첨가되어 기포화 석고 슬러리를 형성하고 이것은 슬러리 분배기 (820)로 제공된다. 도시된 실시태양에서, 기포 공급 도관 (821)은 석고 슬러리 혼합기 (812) 하류에 배치된다. 도시된 실시태양에서, 예를들면 미국특허번호 제6,874,930호에 기재된 바와 같이 수성 기포 공급 도관 (821)은 매니폴드-유형으로 배열되어 기포를 이송 도관 (814)과 연결되는 주입 링 또는 블록으로 공급한다.
다른 실시태양들에서, 혼합기 (812)와 유체 연통하는 하나 이상의 기포 공급 도관들이 제공된다. 또 다른 실시태양들에서, 수성 기포 공급 도관(들)은 석고 슬러리 혼합기와만 유체 연통한다. 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (810)에서 조립체의 상대 위치를 포함한 석고 슬러리에 수성 기포를 도입하는 수단은 석고 슬러리에서 수성 기포의 균일한 분산이 가능하도록 변경 및/또는 최적화되어 의도한 목적에 적합한 보드를 생산한다.
임의의 적합한 기포제가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 기포제 및 물의 혼합물 스트림이 기포발생기로 향하고, 형성된 수성 기포 스트림이 발생기를 떠나 소성석고 슬러리와 혼합되는 연속 방식으로 수성 기포가 생성된다. 예시적인 적합한 기포제들은, 예를들면 미국특허번호 5,683,635 및 5,643,510에 기재된다.
기포화 석고 슬러리가 응결되고 건조될 때, 슬러리에 분산된 기포는 기공을 형성하여 벽판 전체 밀도를 낮춘다. 형성된 벽판 제품이 소망 중량 범위에 있도록 기포 및/또는 기포 내 공기 함량이 변경되어 보드 건조 밀도를 조정한다.
하나 이상의 유량-변경 요소 (823)가 이송 도관 (814)과 연결되어 석고 슬러리 혼합기 (812)로부터의 수성 소성석고 슬러리 제1 및 제2 유체를 제어할 수 있다. 유량-변경 요소(들) (823)은 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체의 운전 특성을 제어하기 위하여 사용된다. 도 27에서 도시된 실시양태에서, 유량-변경 요소(들) (823)은 주 이송 통로 (815)와 연결된다. 적합한 유량-변경 요소들의 예시로는 예를들면 미국특허번호 6,494,609; 6,874,930; 7,007,914; 및 7,296,919에 기재된 것들을 포함한 유량제한기, 감압기, 수축밸브, 캐니스터 기타 등을 포함한다.
주 이송 통로 (815)는 적합한 Y-형상의 유체 분할기 (819)를 통하여 제1 및 제2 이송 분기 (817, 818)와 결합된다. 유체 분할기 (819)는 주 이송 통로 (815) 및 제1 이송 분기 (817) 사이 및 주 이송 통로 (815) 및 제2 이송 분기 (818) 사이에 배치된다. 일부 실시양태들에서, 유체 분할기 (819)는 석고 슬러리의 제1 및 제2 유체를 실질적으로 균등하게 분할한다. 다른 실시양태들에서, 추가 요소들이 포함되어 슬러리의 제1 및 제2 유체 조절에 조력할 수 있다.
사용에 있어서, 수성 소성석고 슬러리가 혼합기 (812)에서 배출된다. 혼합기 (812)에서 배출된 수성 소성석고 슬러리는 유체 분할기 (819)에서 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체로 갈라진다. 혼합기 (812)에서 나온 수성 소성석고 슬러리는 실질적으로 균등하게 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체로 분할된다.
도 28을 참조하면, 다른 실시양태의 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (910)가 도시된다. 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (910)는 슬러리 분배기 (920)와 유체 연통되는 석고 슬러리 혼합기 (912)를 포함한다. 석고 슬러리 혼합기 (912)는 수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반한다. 슬러리 분배기 (920)는 도 6의 슬러리 분배기 (320) 구성 및 기능이 유사할 수 있다.
이송 도관 (914)은 석고 슬러리 혼합기 (912) 및 슬러리 분배기 (920) 사이에서 유체 연통된다. 이송 도관 (914)은 주 이송 통로 (915), 슬러리 분배기 (920)의 제1 공급 유입구 (924)와 유체 연통되는 제1 이송 분기 (917), 및 슬러리 분배기 (920)의 제2 공급 유입구 (925)와 유체 연통되는 제2 이송 분기 (918)를 포함한다.
주 이송 통로 (915)는 석고 슬러리 혼합기 (912) 및 제1 및 제2 이송 분기 (917, 918) 모두 사이에서 유체 연통된다. 수성 기포 공급 도관 (921)은 최소한 하나의 석고 슬러리 혼합기 (912) 및 이송 도관 (914) 중 적어도 하나와 유체 연통된다. 도시된 실시양태에서, 수성 기포 공급 도관 (921)은 이송 도관 (914)의 주 이송 통로 (915)와 연결된다.
제1 이송 분기 (917)는 석고 슬러리 혼합기 (912) 및 슬러리 분배기 (920) 제1 공급 유입구 (924) 사이에서 유체 연통된다. 최소한 하나의 제1 유량-변경 요소 (923)는 제1 이송 분기 (917)와 연결되어 석고 슬러리 혼합기 (912)로부터의 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체를 제어한다.
제2 이송 분기 (918)는 석고 슬러리 혼합기 (912) 및 슬러리 분배기 (920) 제2 공급 유입구 (925) 사이에 유체 연통된다. 최소한 하나의 제2 유량-변경 요소 (927)는 제2 이송 분기 (918)에 연결되고 석고 슬러리 혼합기 (912)로부터 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체를 제어한다.
제1 및 제2 유량-변경 요소 (923, 927)는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체 운전 특성을 조절하도록 작동한다. 제1 및 제2 유량-변경 요소 (923, 927)는 독립적으로 작동될 수 있다. 일부 실시양태들에서, 제1 및 제2 유량-변경 요소 (923, 927)는 슬러리의 제1 및 제2 유체를 상대적으로 느리고 상대적으로 빠른 평균속도 사이에서 역-방식으로 교대로 전달하도록 구동되어 소정 시간에 제1 슬러리는 슬러리의 제2 유체보다 빠른 평균속도로 전달되고 다른 시점에서 제1 슬러리는 슬러리의 제2 유체보다 느린 평균속도로 전달될 수 있다.
당업자가 이해하듯, 하나 또는 양 커버 시트 웨브는 웨브 상에 당업계에서 스킴 코트라고 칭하는 (코어 구성 석고슬러리에 비하여) 상대적으로 농후한 극히 박막의 석고슬러리, 및/또는 필요한 경우 웨브 에지에 최소한 하나의 더욱 농후한 석고 슬러리 스트림으로 예비-처리된다. 이러한 목적을 위하여, 혼합기 (912)는 슬러리 분배기에 이송되는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체보다 상대적으로 더욱 농후한 수성 소성석고 농후 슬러리 스트림 (즉, “전면 스킴 코트/경성 (hard) 에지 스트림”) 적치를 위한 제1 보조 도관 (929)을 포함한다. 제1 보조 도관 (929)은 스킴 코트 층을 이동 커버시트 웨브에 인가하고 당업계에 알려진 바와 같이 이동 웨브 폭보다 좁은 롤러 (931) 폭에 의해 이동 웨브 가장자리에 경성 에지를 형성하는 스킴 코트 롤러 (931) 상류에서 전면 스킴 코트/경성 에지 스트림을 이동 커버시트 웨브 상에 침적시킨다. 경성 에지는 웨브에 농후 층을 인가하는 롤러 단부 주위로 농후 슬러리 일부를 지향시켜 농후 층을 형성하는 것과 동일한 농후 슬러리로 형성될 수 있다.
또한 혼합기 (912)는 슬러리 분배기에 이송되는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체보다 상대적으로 더욱 농후한 농후 수성 소성석고 슬러리 스트림 (즉, “배면 스킴 코트 스트림”)을 적치하는 제2 보조 도관 (933)을 포함한다. 제2 보조 도관 (933)은 당업계에 알려진 바와 같이 스킴 코트 층을 제2 이동 커버시트 웨브에 인가하는 스킴 코트 롤러 (937)의 (제2 웨브 이동방향) 상류의 제2 이동 커버시트 웨브 상에 배면 스킴 코트 스트림을 침적한다 (역시 도 29 참조).
다른 실시양태들에서, 별개의 보조 도관들이 혼합기에 연결되어 하나 이상의 별개의 에지 스트림을 이동 커버시트 웨브에 이송할 수 있다. 기타 적합한 장비 (예를들면 보조 혼합기)가 보조 도관에 제공되어 슬러리의 기포를 기계적으로 파괴 및/또는 적합한 소포제를 이용하여 기포를 화학적으로 파괴하여 슬러리를 더욱 농후하게 제조할 수 있다.
또 다른 실시양태들에서, 제1 및 제2 이송 분기는 각각 기포 공급 도관을 가지고 각각 독립적으로 수성 기포를 슬러리 분배기로 이송되는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체에 도입할 수 있다. 또 다른 실시양태들에서, 제1 및 제2 이송 분기는 각각 기포 공급 도관을 가지고 각각 독립적으로 수성 기포를 슬러리 분배기로 이송되는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체에 도입할 수 있다. 또 다른 실시양태들에서, 다수의 혼합기가 제공되어 독립적인 슬러리 스트림을 본 발명에 따른 슬러리 분배기의 제1 및 제2 공급 유입구로 공급할 수 있다. 기타 실시태양들도 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
도 28의 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (910)는 도 27의 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (810)의 다른 측면들과 유사하다. 또한 다른 실시태양들에서 본 발명 원리에 따라 구현된 다른 슬러리 분배기가 본원에 기재된 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체에서 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 29를 참조하면, 석고 벽판 제조 라인의 예시적 습식단 (1011)이 도시된다. 습식단 (1011)은 도 6의 슬러리 분배기 (320)와 구조 및 기능이 유사한 슬러리 분배기 (1020), 슬러리 분배기 (1020) 상류에 배치되고 제1 이동 커버시트 웨브 (1039)가 사이에 개재되도록 성형대 (1038) 상부에 지지되는 경성 에지/전면 스킴 코트 롤러 (1031), 제2 이동 커버시트 웨브 (1043)가 사이에 개재되도록 지지요소 (1041) 상부에 배치되는 배면 스킴 코트 롤러 (1037), 및 예비형체를 소망 두께로 형상화하는 성형 스테이션 (1045)을 포함하는 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체 (1010)로 구성된다. 스킴 코트 롤러 (1031, 1037), 성형대 (1038), 지지요소 (1041), 및 성형 스테이션 (1045)은 당업계에 알려진 바와 같이 목적에 적합한 종래 장비로 구성될 수 있다. 습식단 (1011)에는 당업계에 공지된 기타 종래 장비가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명에 따른 슬러리 분배기는 다양한 제조공정에 적용될 수 있다. 예를들면, 일 실시태양에서, 슬러리 분배시스템은 석고 제품 제조방법에 사용될 수 있다. 슬러리 분배기는 제1 전진 웨브 (1039) 상에 수성 소성석고 슬러리를 분배하기 위하여 적용될 수 있다.
물과 소성석고는 혼합기 (1012)에서 혼합되어 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)를 형성한다. 일부 실시양태들에서, 물과 소성석고는 물-대-소성석고 비율이 약 0.5 내지 약 1.3, 및 기타 실시태양들에서 약 0.75 이하로 연속하여 혼합기에 투입될 수 있다.
석고 보드 제품은 전형적으로 전진 웨브 (1039)가 마감 보드의 “전면” 커버시트로 기능하도록 “전면 하향”으로 형성된다. 전면 스킴 코트/경성 에지 스트림 (1049) (최소한 하나의 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체 대비 더욱 농후한 수성 소성석고 슬러리 층)은 기계 방향 (1092) 기준으로 경성 에지/전면 스킴 코트 롤러 (1031) 상류의 제1 이동 웨브 (1039)에 인가되어 스킴 코트 층을 제1 웨브 (1039)에 부어 보드의 경성 에지를 형성한다.
수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047) 및 제2 유체 (1048) 각각은 슬러리 분배기 (1020)의 제1 공급 유입구 (1024) 및 제2 공급 유입구 (1025)를 통과한다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)는 슬러리 분배기 (1020)에서 조합된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)는 실질적으로 공기-액상 슬러리 상 분리가 거의 또는 전혀 일어나지 않고 실질적으로 와류가 아닌 층류 방식으로슬러리 분배기 (1020) 유로를 따라 이동한다.
제1 이동 웨브 (1039)는 종축 (50)을 따라 이동한다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047)는 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하고, 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)는 제2 공급 유입구 (1025)를 통과한다. 분배 도관 (1028)은 제1 커버시트 웨브 (1039)가 이동하는 기계 방향 (1092)과 실질적으로 일치하는 종축 (50)을 따라 연장되도록 배치된다. 바람직하게는, (횡축 / 교차-기계 방향 (60)을 따라 취한) 분배 유출구 (1030) 중앙 중간점은 실질적으로 제1 이동 커버시트 (1039)의 중앙 중간점과 일치한다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)는 슬러리 분배기 (1020)에서 조합되어 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1051)는 대략 기계 방향 (1092)을 따르는 분배 방향 (1093)으로 분배 유출구 (1030)를 통과한다.
일부 실시양태들에서, 분배 도관 (1028)은 성형대를 따라 이동하는 제1 웨브 (1039)의 종축 (50) 및 횡축 (60)에 의해 정의되는 평면과 실질적으로 평행하게 위치한다. 다른 실시양태들에서, 분배 도관의 진입부는 제1 웨브 (1039)를 기준으로 분배 유출구 (1030)보다 수직방향으로 낮거나 높도록 배치될 수 있다.
수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1051)는 슬러리 분배기 (1020)로부터 제1 이동 웨브 (1039) 상에 배출된다. 전면 스킴 코트/경성 에지 스트림 (1049)은 기계 방향 (1092)인 제1 이동 웨브 (1039) 이동 방향 기준으로 상류에서 혼합기 (1012)로부터 적치되며, 여기에서 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)가 슬러리 분배기 (1020)로부터 제1 이동 웨브 (1039)로 배출된다. 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)는 슬러리 분배기로부터 종래 부트 구조와 비교하여 교차-기계 방향을 따라 단위 폭 당 운동량이 감소되어 방출되어 제1 이동 웨브 (1039) 상에서 적치되는 전면 스킴 코트/경성 에지 스트림 (1049)의 “워시아웃”을 방지한다 (즉, 적치된 스킴 코트 층 일부가 그 위에 적치되는 슬러리 충격으로 이동 웨브 (1039) 상에서 위치 변위가 발생되는 현상).
슬러리 분배기 (1020)의 제1 및 제2 공급 유입구 (1024, 1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048) 각각은 최소한 하나의 유량-변경 요소 (1023)로 선택적으로 제어될 수 있다. 예를들면, 일부 실시양태들에서, 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048)는 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047) 평균속도 및 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048) 평균속도가 실질적으로 동일하도록 선택적으로 제어된다.
실시태양들에서, 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047)는 평균 제1 공급 속도로 슬러리 분배기 (1020) 제1 공급 유입구 (1024)를 통과한다. 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)는 평균 제2 공급 속도로 슬러리 분배기 (1020) 제2 공급 유입구 (1025)를 통과한다. 제2 공급 유입구 (1025)는 제1 공급 유입구 (1024)에 이격 배치된다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들 (1051)는 슬러리 분배기 (1020)에서 배합된다. 수성 소성석고 슬러리의 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)은 평균 방출 속도로 슬러리 분배기 (1020) 분배 유출구 (1030)로부터 기계 방향 (1092)을 따라 이동하는 커버시트 웨브 (1039)로 방출된다. 평균 방출 속도는 평균 제1 공급 속도 및 평균 제2 공급 속도보다 낮다.
일부 실시태양들에서, 평균 방출 속도는 평균 제1 공급 속도 및 평균 제2 공급 속도의 약 90% 이하이다. 일부 실시태양들에서, 평균 방출 속도는 평균 제1 공급 속도 및 평균 제2 공급 속도의 약 80% 이하이다.
수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1051)는 분배 유출구 (1030)를 통하여 슬러리 분배기 (1020)로부터 방출된다. 분배 유출구 (1030)는 횡축 (60)을 따라 연장되고 제1 이동 커버시트 웨브 (1039) 폭 대 분배 유출구 (1030) 폭의 비율이 약 1:1 내지 약 6:1 범위에 있는 폭을 가진다. 슬러리 분배기 (1020)에서 배출되는 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1051) 평균속도 대 기계 방향 (1092)을 따라 이동되는 이동 커버시트 웨브 (1039)의 속도 비율은 일부 실시양태들에서 약 2:1 이하이고, 다른 실시양태들에서 약 1:1 내지 약 2:1이다.
슬러리 분배기 (1020)에서 방출되는 수성 소성석고 슬러리의 조합된 제1 및 제2 유체 (1051)는 이동 웨브 (1039) 상에 확산 패턴을 형성한다. 분배 유출구 (1030)의 최소한 하나의 크기 및 형상이 조정될 수 있고, 이는 다시 확산 패턴을 변경시킬 수 있다.
따라서, 슬러리는 공급 도관 (1022)의 공급 유입구 (1024, 1025) 모두로 제공되고 조정 가능한 간격의 분배 유출구 (1030)를 통하여 방출된다. 수렴부 (1082)는 슬러리 속도를 약간 증가시키도록 제공되어 원하지 않는 출구 영향을 감소하도록 따라서 자유 표면에서 유동 안정성을 개선시킨다. 측면-대-측면 변동 및/또는 임의의 국부적 변동은 프로파일 시스템을 이용하여 방출 유출구 (1030)에서 교차-기계 (CD) 프로파일을 제어하여 감소시킬 수 있다. 본 분배시스템은 슬러리에서 공기-액상 슬러리 분리를 방지하여 성형대 (1038)로 더욱 균일하고 일관된 재료가 이송되도록 조력한다.
배면 스킴 코트 스트림 (1053) (최소한 하나의 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체 (1047, 1048) 기준으로 더욱 농후한 수성 소성석고 슬러리 층)이 제2 이동 웨브 (1043)에 인가될 수 있다. 배면 스킴 코트 스트림 (1053)은, 제2 이동 웨브 (1043) 이동방향 기준으로, 배면 스킴 코트 롤러 (1037) 상류 지점에서 혼합기 (1012)로부터 적치된다.
다른 실시태양들에서, 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들 (1047, 1048)의 평균 속도는 변경된다. 일부 실시양태들에서, 공급 도관 (1022)의 공급 유입구 (1024, 1025)에서 슬러리 속도는 상대적으로 더 높고 더 낮은 평균속도 사이에서 주기적으로 변동되어 (일 시점에서 일 유입구는 타 유입구보다 더 높은 속도이고, 소정 시점에서는 그 역이다) 구조 내에서 축적 기회를 낮출 수 있다.
실시태양들에서, 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047)의 전단속도는 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단속도 이하이고, 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 전단속도는 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단속도 이하이다. 실시태양들에서, 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단속도는 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047) 및/또는 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 전단속도의 약 150% 이상, 또 다른 실시태양들에서 약 175% 이상, 및 또 다른 실시태양들에서 약 2배 이상이다. 수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들 (1047, 1048) 및 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 점도는 주어진 지점에서 전단속도에 반비례하므로 전단속도가 높아질수록, 점도는 감소한다는 것을 이해하여야 한다.
실시태양들에서, 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047)의 전단응력은 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단응력 이하이고, 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 전단응력은 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단응력 이하이다. 실시태양들에서, 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 전단응력은 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047) 및/또는 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 전단응력보다 약 110% 이상이다.
실시태양들에서, 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047)의 레이놀즈수는 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 레이놀즈수 이상이고, 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 전단속도는 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 레이놀즈수 이상이다. 실시태양들에서, 분배 유출구 (1030)에서 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들 (1051)의 레이놀즈수는 제1 공급 유입구 (1024)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 (1047) 및/또는 제2 공급 유입구 (1025)를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체 (1048)의 레이놀즈수의 약 90% 이하, 또 다른 실시태양들에서 약 80% 이하, 및 또 다른 실시태양들에서 약 70% 이하이다.
도 30을 참조하면, 본 발명에 따른 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체에 사용하기 적합한 일 실시양태의 Y-형상의 유체 분할기 (1100)가 도시된다. 유체 분할기 (11000)는 석고 슬러리 혼합기 및 슬러리 분배기와 유체 연통되도록 배치되어 유체 분할기 (1100)는 혼합기로부터 단일 수성 소성석고 슬러리 유체를 수용하여 별개의 두 수성 소성석고 슬러리 유체들을 슬러리 분배기의 제1 및 제2 공급 유입구로 방출한다. 하나 이상의 유량-변경 요소가 혼합기 및 유체 분할기 (1100) 사이 및/또는 분할기 (1100)로 이어지는 하나 또는 양 이송 분기 및 연결 슬러리 분배기 사이에 배치된다.
유체 분할기 (1100)는 단일 슬러리 유체를 수용하는 주 분기 (1103)에 위치하는 실질적으로 원형인 유입구 (1102) 및 분할기 (1100)로부터 두 슬러리 유체를 방출시키는 제1 및 제2 유출구 분기 (1105, 1107) 각각에 위치하는 한 쌍의 실질적으로 원형인 유출구 (1104, 1106)를 가진다. 유입구 (1102) 및 유출구 (1104, 1106) 개구 단면적은 원하는 유속에 따라 달라진다. 유출구 (1104, 1106) 개구 단면적이 유입구 (1102) 개구 단면적 각각과 실질적으로 동일한 실시태양들에서, 유입구 (1102) 및 양 유출구 (1104, 1106)의 체적유량은 실질적으로 동일하고 각각의 유출구 (1104, 1106)에서 배출되는 슬러리 유속은 유입구 (1102)로 들어가는 단일 슬러리 유체 속도의 약 50%로 감소된다.
일부 실시양태들에서, 유출구 (1104, 1106) 직경은 유입구 (1102) 직경보다 작아 상대적으로 높은 유속을 유지하며 분할기 (1100)를 통과할 수 있다. 유출구 (1104, 1106) 개구 단면적 각각이 유입구 (1102) 개구 단면적보다 작은 실시태양들에서, 유출구 (1104, 1106) 및 유입구 (1102) 모두가 실질적으로 동일한 단면적을 가지는 경우보다 유출구 (1104, 1106)에서 유속은 유지되거나 더 낮게 감소된다. 예를들면, 일부 실시양태들에서, 유체 분할기 (1100)의 유입구 (1102) 내경 (ID1)은 약 3 인치, 및 각각의 유출구 (1104, 1106) ID2 은 약 2.5 인치이다 (다른 유입구 및 유출구 직경들이 다른 실시양태들에서 적용될 수 있다). 라인 속도 350 fpm에서 이러한 치수를 가지는 실시태양에서, 유출구 (1104, 1106) 직경이 작아지면 유출구에서 유속은 유입구 (1102)에서 단일 슬러리 유체 유속의 약 28%까지 감소된다.
유체 분할기 (1100)는 제1 및 제2 유출구 분기 (1105, 1107) 사이 중앙 윤곽부 (1114) 및 접합부 (1120)를 포함한다. 중앙 윤곽부 (1114)는 접합부 (1120) 상류에서 유체 분할기 (1100) 중앙 내부에 제한부 (1108)를 형성시키며 분할기 외측 에지 (1110, 1112)로 유동을 촉진시켜 접합부 (1120)에서 슬러리 축적 발생을 감소시킨다. 중앙 윤곽부 (1114) 형상으로 유체 분할기 (1100) 외측 에지 (1110, 1112)에 인접한 안내채널 (1111, 1113)이 형성된다. 중앙 윤곽부 (1114)에 있는 제한부 (1108) 높이 H2 는 안내채널 (1111, 1113) 높이 H3 보다 작다. 안내채널 (1111, 1113) 단면적은 중앙 제한부 (1108) 단면적보다 크다. 그 결과, 유동 슬러리는 중앙 제한부 (1108)를 통과할 때보다 안내채널 (1111, 1113)을 통과할 때 유동 저항성이 낮고, 유체는 분할기 접합부 (1120) 외측 에지를 향한다.
접합부 (1120)는 제1 및 제2 유출구 분기 (1105, 1107) 개구를 형성한다. 접합부 (1120)는 유입구 유동 방향 (1125)에 실질적으로 수직인 평탄 벽면 (1123)으로 이루어진다
도 32을 참조하면, 일부 실시양태들에서, 조정가능하고 규칙적인 시간 간격으로 분할기 (1100)를 압착하는 자동화 기구 (1150)가 제공되어 분할기 (1100) 내부에서 고체 축적을 방지한다. 일부 실시양태들에서, 압착 기구 (1150)는 중앙 윤곽부 (1114)의 반대측 (1142, 1143)에 배치되는 한 쌍의 플레이트 (1152, 1154)를 포함한다. 플레이트 (1152, 1154)는 적합한 구동기 (1160)에 의해 서로에 대하여 이동 가능하다. 구동기 (1160)는 자동으로 또는 선택적으로 작동되어 플레이트 (1152, 1154)를 서로에 대하여 이동시켜 분할기 (1100)의 중앙 윤곽부 (1114) 및 접합부 (1120)에 압축력을 인가한다.
압착 기구 (1150)가 유체 분할기를 압축하면, 압착 작용으로 유체 분할기 (1100)에 압축력이 인가되고, 이에 대하여 안쪽으로 눌려진다. 본 압축력으로 유출구 (1104, 1106)를 통한 실질적으로 균등한 슬러리 분배를 방해할 수 있는 분할기 (1100) 내부 고체 축적을 방지할 수 있다. 일부 실시양태들에서, 압착 기구 (1150)는 구동기에 의해 작동 가능한 프로그램화 제어기를 사용하여 자동으로 주기적으로 작동될 수 있다. 압착 기구 (1150)에 의한 압축력 인가 시간 구간 및/또는 주기적 작동 간격은 조정될 수 있다. 또한, 압축 방향으로 플레이트 (1152, 1154)가 서로에 대하여 주행하는 행정 길이는 조정될 수 있다.
슬러리 분배기, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체, 및 이를 이용한 방법의 실시태양들이 본원에 제공되고 이들은 상업적인 석고 벽판 제조에 많은 유용한 공정 특징부들을 제공한다. 본 발명에 따른 슬러리 분배기로 인하여 이동 커버시트 웨브가 제조 라인 습식단에 있는 혼합기를 지나 성형 스테이션을 향할 때 이동 커버시트 상으로 수성 소성석고 슬러리를 용이하게 확산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체는 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리 유체를 별도의 수성 소성석고 슬러리 두 유체들로 분할할 수 있고 이들은 본 발명에 따른 슬러리 분배기 하류에서 재조합되어 원하는 확산 패턴을 제공한다. 이중 유입구 구성 및 분배 유출구 설계로 인하여 교차-기계 방향에 있는 높은 점성의 슬러리를 이동 커버시트 웨브 상에 더욱 넓게 확산시킬 수 있다. 슬러리 분배기는 별도의 수성 소성석고 슬러리 두 유체들이 교차-기계 방향 성분을 포함한 공급 유입구 방향을 따라 슬러리 분배기로 진입하고, 슬러리 분배기 내에서 슬러리 두 유체는 실질적으로 기계 방향으로 이동되도록 방향이 변경되고, 슬러리 분배기의 분배 유출구에서 배출되는 수성 소성석고 슬러리의 조합 유체의 교차-?항 균일성을 개선하여 횡축 또는 교차 기계 방향을 따라 시간에 따른 질량 유동 변동을 감소시키는 방향으로 분배기 내에서 다시 조합되도록 구성된다. 교차-기계 방향 성분을 포함한 제1 및 제2 공급 방향의 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체를 도입하면 운동량 및/또는 에너지가 감소된 상태로 슬러리의 재-조합 유체가 슬러리 분배기로부터 방출될 수 있다.
슬러리 유체들 각각이 슬러리 분배기를 층류 상태로 이동되도록 슬러리 분배기 내부 유로가 구성된다. 슬러리 유체들 각각이 슬러리 분배기를 최소 또는 실질적으로 공기-액상 슬러리 상 분리 없는 상태로 이동되도록 슬러리 분배기 내부 유로가 구성된다. 슬러리 유체들 각각이 슬러리 분배기를 실질적으로 와류 형성 없는 상태로 이동되도록 슬러리 분배기 내부 유로가 구성된다.
본 발명에 따른 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체는 슬러리 분배기의 분배 유출구 상류에 유로 구조를 포함하여 슬러리 속도를 하나 이상의 단계로 감속시킨다. 예를들면, 유체 분할기가 혼합기 및 슬러리 분배기 사이에 제공되어 슬러리 분배기에 들어가는 슬러리 속도를 낮출 수 있다. 다른 예시로서, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체의 유로 구조는 슬러리 분배기 내부에서 상류 확대 면적을 포함하여 슬러리를 서행시켜 슬러리 분배기의 분배 유출구로부터 배출될 때 조정될 수 있다.
또한 분배 유출구의 구조는 슬러리 분배기에서 이동 커버시트 웨브 상으로 배출될 때 슬러리 배출 속도 및 운동량을 제어할 수 있다. 슬러리 분배기 유로 구조는 분배 유출구로부터 배출되는 슬러리가 실질적으로 2-차원 유동패턴을 유지하도록 교차-기계 방향의 더 넓은 유출구 대비 상대적으로 낮은 높이로 구성되어 안정성 및 균일성을 개선시킨다.
상대적으로 광폭의 방출 유출구는 분배 유출구에서 배출되는 슬러리의 단위 폭 당 운동량을 유사한 운전 조건들의 종래 부트에서 배출되는 슬러리의 단위 폭 당 운동량 보다 더욱 낮도록 설정한다. 단위 폭 당 감소된 운동량은 슬러리가 슬러리 분배기로부터 웨브에 배출되는 지점 상류에서 커버 시트재료 웨브에 인가된 농후 층의 스킴 코트를 워시아웃 하는 것을 방지한다.
종래 부트 유출구 폭이 6 인치이고 두께가 2 인치인 경우, 대량생산에 있어서 유출구의 평균속도는 약 761 ft/분일 수 있다. 분배 유출구 개구 폭이 24 인치이고 두께가 0.75 인치인 본 발명에 따른 슬러리 분배기의 실시태양들에서, 평균속도는550 ft/분일 수 있다. 질량 유동속도는 두 장치에 있어서 3,437 lb/분로 동일하다. 두 경우에서 슬러리 운동량 (질량 유동속도*평균속도)은 종래 부트 및 슬러리 분배기 각각에 대하여 ~2,618,000 및 1,891,000 lb·ft/분2 이다. 각각의 계산 운동량을 종래 부트 유출구 및 슬러리 분배기 유출구의 폭으로 나누면, 종래 부트에서 배출되는 슬러리 단위 폭 당 운동량은 402,736 (lb·ft/분2)/(부트 폭을 횡단 인치)이고, 본 발명에 따른 슬러리 분배기에서 배출되는 슬러리 단위 폭 당 운동량은 78,776 (lb·ft/분2)/(슬러리 분배기 폭 횡단 인치)이다. 이 경우, 슬러리 분배기에서 배출되는 슬러리는 종래 부트 대비 단위 폭 당 약 20%의 운동량을 가진다.
상대적으로 낮은 WSR 또는 더욱 통상적인 WSR, 예를들면, 물-대-소성석고 비율이 약 0.4 내지 약 1.2, 예를들면, 일부 실시양태들에서0.75 이하, 및 다른 실시양태들에서 약 0.4 내지 약 0.8 범위를 포함한 넓은 범주의 물 -스투코 비율의 수성 소성석고 슬러리를 사용하면서도 본 발명에 따른 슬러리 분배기는 원하는 확산패턴을 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 슬러리 분배기의 실시태양들은 제1 및 제2 유체가 제1 및 제2 공급 유입구로부터 슬러리 분배기를 통하여 분배 유출구로 진행할 때 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체에 대한 전단 효과가 제어되도록 구성된 내부 유로를 포함한다. 슬러리 분배기에서 전단력을 제어하면 이러한 전단력 결과로 선택적으로 슬러리 점도를 감소시킬 수 있다. 슬러리 분배기에서 전단력 제어 효과로, 더욱 낮은 물 -스투코 비율을 가지는 슬러리는 통상의 WSR을 가지는 슬러리와 동등한 교차-기계 방향에서의 확산 패턴으로 슬러리 분배기에서 배출된다.
슬러리 분배기 내부 유로 구조는 다양한 물 -스투코 비율을 가지는 슬러리를 수용하여 슬러리 분배기 내부 구조 경계벽 구역에 인접하여 유동을 증가시키도록 구성된다. 경계벽 층들 주위로 유동도가 증가되도록 슬러리 분배기 유로 구조 특징부를 도입함으로써, 슬러리가 슬러리 분배기에서 재-순환 및/또는 유동 정지 및 내부 응결되는 경향이 감소된다. 따라서, 이 결과 슬러리 분배기 내부에서 응결 슬러리 축적이 감소된다.
본 발명에 따른 슬러리 분배기는 분배 유출구에 인접하게 장착되고 분배 유출구에서 배출되는 슬러리의 조합된 유체들의 교차 기계 속도 성분을 변경시키는 프로파일 시스템을 포함하여 선택적으로 성형 스테이션을 향하는 제로 라인으로 하향되는 기질에 교차 기계 방향의 슬러리 확산 각도 및 폭을 제어할 수 있다. 프로파일 시스템은 분배 유출구에서 배출되는 슬러리가 슬러리 점도 및 WSR에 덜 민감하면서도 원하는 확산 패턴을 달성하도록 조력한다. 프로파일 시스템은 슬러리 분배기의 분배 유출구에서 배출되는 슬러리의 유체 동력을 변화시켜 슬러리가 교차-기계 방향에서 더욱 균일한 속도를 가지도록 슬러리 유동을 안내한다. 또한 프로파일 시스템을 적용하면 본 발명에 따른 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체는 상이한 유형 및 규모의 벽판 제조를 위한 석고 벽판 제조 설비에 적용될 수 있다.
실시예들
도 33을 참조하면, 이들 실시예에서 본 발명 원리에 따라 구현된 슬러리 분배기의 구조 및 유체 특성을 평가하였다. 슬러리 분배기 절반부 (1205)에 대한 평면도가 도 33에 도시된다. 슬러리 분배기의 절반부 (1205)는 공급 도관 (320) 절반부 (1207) 및 분배 도관 (328) 절반부 (1209)를 포함한다. 공급 도관 (322) 절반부 (1207)는 제2 개구 (335)를 형성하는 제2 공급 유입구 (325), 제2 진입구역 (337), 및 이분기 커넥터 구역 (339) 절반부 (1211)를 포함한다. 분배 도관 (328) 절반부 (1209)는 분배 도관 (328)의 진입부 (352) 절반부 (1214) 및 분배 유출구 (330) 절반부 (1217)를 포함한다.
도 33의 절반부 (1205) 거울상인 또 다른 슬러리 분배기의 절반부가 분배 유출구 (330)의 횡측 중앙 중간점 (387)에서 도 33의 절반부 (1205)와 일체로 결합하고 정렬되어 도 15의 슬러리 분배기 (420)와 실질적으로 유사한 슬러리 분배기를 형성할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 하기 구조 및 유체 특성은 동일하게 슬러리 분배기의 거울상 절반부에도 적용될 수 있는 것이다.
실시예 1
도 33을 참조하여 본 실시예에서, 제2 공급 유입구 (325)에 해당하는 제1 지점 L1 내지 분배 유출구 (330) 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16 사이의16개의 상이한 지점들 L1-16 에서 슬러리 분배기 절반부 (1205)의 특정 구조를 평가하였다. 각각의 지점 L1-16 은 해당 라인으로 표기되는 슬러리 분배기 절반부 (1205)의 단면부를 나타낸다. 각각의 단면부 구조 중앙을 따르는 유동 라인 (1212)을 이용하여 인접 지점들 L1-16 간 거리를 결정하였다. 제11 지점 L11 은 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)에 해당하고 이는 공급 도관 (320) 절반부 (1207)의 제2 공급 유출구 (345) 개구 (342)에 해당한다. 따라서, 먼저 공급 도관 (320) 절반부 (1207)에서10개의 지점들 L1-10을 취하고, 분배 도관 (328) 절반부 (1209)에서 제11 내지 제16 지점들을 취한다.
각각의 지점 L1-16에 대하여, 하기 구조 값들을 결정하였다: 유동 라인 (1212)을 따라 제2 공급 유입구 (325)와 특정 지점 L1-16 간의 거리; 지점 L1-16의 개구 단면적; 지점 L1-16의 원주; 및 지점 L1-16의 수력직경. 다음 식을 이용하여 수력직경을 계산하였다:
Dhyd = 4 × A / P (식 1)
Dhyd 는 수력직경, A는 특정 지점 L1-16 의 면적이고, P는 특정 지점 L1-16의 원주이다.
유입구 조건들을 이용하여, 표 1에 제시된 바와 같이 내부 유로 구조를 기술하기 위하여 각각의 지점 L1-16 에 대한 무차원 값들을 결정하였다. 도 34의 슬러리 분배기 절반부 (1205)의 무차원 구조를 기술하기 위하여 유입구로부터의 무차원 거리 대 무차원 면적 및 수력직경을 보이는 곡선적합보상식을 이용하였다.
각각의 지점 L1-16 에 대한 무차원 값들 분석에 의하면 유동 단면적은 제2 공급 유입구 (325)인 제1 지점 L1 에서 진입부 (352) 절반부 (1214) (또는 제2 공급 유출구 (345) 개구 (342))인 제11 지점 L11까지 증가한다. 예시적 실시태양에서, 진입부 (352) 절반부 (1214)의 유동 단면적은 제2 공급 유입구 (325) 유동 단면적보다 약 1/3 정도 더 넓다. 제1 지점 L1 내지 제11 지점 L11 사이에서, 제2 진입구역 (337) 및 제2 형상화 덕트 (339)의 유동 단면적은 지점 L1-11 마다 변경된다. 이러한 구역에서, 적어도 2 인접 지점들 L6, L7 은 제2 공급 유입구 (325)로부터 멀리 위치하는 지점 L7 의 유동 단면적이 제2 공급 유입구 (325)에 더 가까운 인접 지점 L6 보다 더 작도록 구성된다.
제1 지점 L1 내지 제11 지점 L11 사이에서, 공급 도관 (322) 절반부 (1207)에서 제2 유입구 (335)로부터 분배 유출구 (330) 절반부 (1217)쪽 방향으로 면적 확장에 있어서 상류 인접 면적 (예를들면, L3)의 유동 단면적 보다 더 큰 유동 단면적을 가지는 면적 확장 (예를들면, L4-6)이 존재한다. 제2 진입구역 (337) 및 제2 형상화 덕트 (341)의 단면적은 유동 방향 (1212)을 따라 변경되어 이를 통과하는 슬러리의 제2 유체 분산에 조력한다.
단면적은 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)에 해당하는 제11 지점 L11 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16으로 갈수록 감소한다. 예시적 실시태양에서, 진입부 (352)의 절반부 (1214) 유동 단면적은 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)의 약 95%이다.
제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서의 유동 단면적은 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16 유동 단면적보다 작다. 예시적 실시태양에서, 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에서의 유동 단면적은 제2 공급 유입구 (325)에서의 유동 단면적보다 약 1/4 더 크다.
수력직경은 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)에 해당하는 제11 지점 L11로 갈수록 감소한다. 예시적 실시태양에서, 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)에서의 수력직경은 제2 공급 유입구 (325)에서의 수력직경의 약 ½ 이다.
수력직경은 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)인 제11 지점 L11 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)인 제16 지점 L16으로 갈수록 감소한다. 예시적 실시태양에서, 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에서의 수력직경은 분배 도관 (328) 진입부 (352)의 절반부 (1214)의 약 95%이다.
제2 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 수력직경은 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16 에서의 수력직경보다 크다. 예시적 실시태양에서, 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에서의 수력직경은 제2 공급 유입구 (325)의 약 절반 이하이다.
표 I - 구조
지점 무차원
유입구로부터의 거리 면적 원주 수력직경
L1 0.00 1.00 1.00 1.00
L2 0.07 1.00 1.00 1.00
L3 0.14 0.91 0.98 0.93
L4 0.20 1.01 1.07 0.94
L5 0.27 1.18 1.24 0.95
L6 0.34 1.25 1.45 0.87
L7 0.41 1.16 1.68 0.69
L8 0.47 1.13 1.93 0.59
L9 0.54 1.23 2.20 0.56
L10 0.61 1.35 2.47 0.55
L11 0.68 1.33 2.73 0.49
L12 0.75 1.28 2.70 0.47
L13 0.81 1.27 2.68 0.48
L14 0.88 1.26 2.67 0.47
L15 0.95 1.26 2.67 0.47
L16 1.00 1.26 2.67 0.47
실시예 2
본 실시예에서, 도 33 슬러리 분배기의 절반부 (1205)를 이용하여 상이한 유체 조건들에서 이를 통과하는 석고 슬러리 유동을 모형화하였다. 모든 유체 조건들에 대하여, 수성 석고 슬러리 밀도 (ρ)를 1,000 kg/m3로 설정하였다. 수성 석고 슬러리는 전단-박화 물질이므로 전단력이 인가되면 점도는 감소한다. 석고 슬러리의 점도 (μ) Pa.s를 다음 식을 가지는 역승 유동모형을 이용하여 계산하였다:
μ = Kγn-1 (식 2)
식 중,
K는 상수이고, γ는전단속도이고, n은 이 경우 상수 0.133이다.
제1 유체 조건에서, 석고 슬러리는 역승모델에서 점도 K 인자는 50이고 제2 공급 유입구 (325)를 2.5 m/s 속도로 진입한다. 유한체적법으로 이론 유체역학방법을 사용하여 분배기에서의 유체 특성을 결정하였다. 각각의 지점 L1-16에서, 하기 유체 특성을 결정하였다: 면적-가중치 평균 속도 (U), 면적-가중치 평균 전단속도 (γ), 역승모델 (식 2)을 이용하여 계산된 점도, 전단응력, 및 레이놀즈수 (Re).
다음 식을 이용하여 전단응력을 계산하였다:
전단응력 = μ × γ (식 3)
식 중,
μ는 역승모델 (식 2)을 이용하여 계산된 점도이고, γ 는 전단속도이다.
다음 식을 이용하여 레이놀즈수를 계산하였다:
Re = ρ × U × Dhyd / μ (식 4)
식 중 ρ는 석고 슬러리 밀도이고, U는 면적-가중치 평균 속도이고, Dhyd 는 수력직경, 및 μ는 역승모델 (식 2)을 이용하여 계산된 점도이다.
제2 유체 조건의 경우에는, 제2 공급 유입구 (325)로 진입하는 석고 슬러리의 공급 속도는 3.55 m/s로 높였다. 모든 다른 조건들은 본 실시예의 제1 유체 조건에서와 동일하다. 유입구 속도가 2.5 m/s인 제1 유체 조건 및 유입구 속도가 3.55 m/s인 제2 유체 조건 모두에 대하여 각각의 지점 L1-16 에서 언급된 유체 특성에 대한 차원 값들을 모델화하였다. 유입구 조건들을 이용하여, 각각의 지점 L1-16 에서 유체 특성에 대한 무차원 값들을 결정하여 표 II에 제시한다.
K가 50으로 설정된 두 유체 조건들에 대하여, 평균 속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 평균 속도는 약 1/5 감소하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 전단속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 증가하였다. 도시된 실시태양에서, 도 36에 도시된 바와 같이 전단속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 2배 증가하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 계산 점도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 상응하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 도 37에 도시된 바와 같이 계산 점도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)인 제16 지점 L16까지 약 절반 감소하였다.
두 유체 조건들에 대하여 도 38에서, 전단응력은 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 증가하였다. 도시된 실시태양에서, 전단응력은 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 10% 증가하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 도 39에서 레이놀즈수는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 레이놀즈수는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 1/3 감소하였다. 두 유체 조건들에 대하여, 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16에서의 레이놀즈수는 층류 구역에서의 값이다.
표 II - 무차원 유체 특성 (K = 50)
지점 유입구 속도 = 2.50 m/s 유입구 속도 = 3.55 m/s
속도 전단속도 계산 점도 전단응력 Re 속도 전단속도 계산 점도 전단응력 Re
L1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
L2 1.00 1.18 0.87 1.02 1.15 1.00 1.20 0.85 1.03 1.17
L3 1.10 1.36 0.77 1.04 1.33 1.10 1.40 0.75 1.05 1.36
L4 1.00 1.30 0.80 1.04 1.18 0.99 1.32 0.79 1.04 1.19
L5 0.86 1.19 0.86 1.02 0.96 0.86 1.22 0.84 1.03 0.98
L6 0.83 1.23 0.83 1.03 0.86 0.83 1.28 0.81 1.03 0.89
L7 0.90 1.65 0.65 1.07 0.96 0.90 1.73 0.62 1.08 0.99
L8 0.90 1.73 0.62 1.08 0.85 0.90 1.80 0.60 1.08 0.88
L9 0.82 1.67 0.64 1.07 0.72 0.82 1.74 0.62 1.08 0.74
L10 0.77 1.63 0.65 1.07 0.64 0.77 1.73 0.62 1.08 0.68
L11 0.76 1.83 0.59 1.08 0.62 0.76 1.93 0.57 1.09 0.65
L12 0.78 1.84 0.59 1.08 0.63 0.78 1.92 0.57 1.09 0.65
L13 0.78 1.88 0.58 1.09 0.64 0.78 1.93 0.57 1.09 0.65
L14 0.78 1.88 0.58 1.09 0.64 0.78 1.95 0.56 1.09 0.66
L15 0.78 1.85 0.59 1.09 0.63 0.78 1.92 0.57 1.09 0.65
L16 0.79 1.89 0.58 1.09 0.65 0.79 1.98 0.55 1.09 0.67
실시예 3
본 실시예에서, 도 33 슬러리 분배기의 절반부 (1205)를 이용하여 실시예 2와 유사한 유체 조건들에서 이를 통과하는 석고 슬러리 유동을 모형화하되, 역승모델 (식 2)에서 계수 K를 100으로 설정하였다. 유체 조건들은 다른 측면들에서 실시예 2에서와 유사하다.
재차, 제2 공급 유입구 (325)로 진입하는 석고 슬러리의 공급 속도가 2.50 m/s 및 3.55 m/s에 대하여 유체 특성을 평가하였다. 각각의 지점 L1-16에서, 하기 유체 특성을 결정하였다: 면적-가중치 평균 속도 (U), 면적-가중치 평균 전단속도 (γ), 역승모델 (식 2)을 이용한 계산 점도, 전단응력 (식 3), 및 레이놀즈수 (Re) (식 4).
K가 100으로 설정된 두 유체 조건들에 대하여, 평균 속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 평균 속도는 약 1/5 감소하였다. 평균 속도 결과는, 무차원 기준으로, 실시예 2 및 도 35에서와 실질적으로 동일하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 전단속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 증가하였다. 도시된 실시태양에서, 도 36에 도시된 바와 같이 전단속도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 2배 증가하였다. 전단속도 결과는, 무차원 기준으로, 실시예 2 및 도 36에서와 실질적으로 동일하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 계산 점도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 상응하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 도 37에 도시된 바와 같이 계산 점도는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)인 제16 지점 L16까지 약 절반 감소하였다. 계산점도 결과는, 무차원 기준으로, 실시예 2 및 도 37에서와 실질적으로 동일하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 전단응력은 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 증가하였다. 도시된 실시태양에서, 전단응력은 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 10% 증가하였다. 전단응력 결과는, 무차원 기준으로, 실시예 2 및 도 38에서와 실질적으로 동일하였다.
두 유체 조건들에 대하여, 레이놀즈수는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 감소하였다. 도시된 실시태양에서, 레이놀즈수는 제2 공급 유입구 (325) 제1 지점 L1 에서 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16까지 약 1/3 감소하였다. 두 유체 조건들에 대하여, 분배 도관 (328) 분배 유출구 (330)의 절반부 (1217)에 해당하는 제16 지점 L16에서의 레이놀즈수는 층류 구역에서의 값이다. 레이놀즈수 결과는, 무차원 기준으로, 실시예 2 및 도 39에서와 실질적으로 동일하였다.
도 34-38은 실시예들 2 및 3의 상이한 유체 조건들에 대하여 계산된 유체 특성 그래프이다. 공급 유입구에서 분배 유출구 절반부까지의 거리에 걸쳐 유체 특성 변경을 기술하기 위하여 곡선적합보상식을 이용하였다. 따라서, 실시예들은 유체 특성들이 유입구 속도 및/또는 점도 편차에도 일정하다는 것을 보인다.
표 III - 무차원 유체 특성 (K = 100)
지점 유입구 속도 = 2.50 m/s 유입구 속도 = 3.55 m/s
속도 전단속도 계산 점도 전단응력 Re 속도 전단속도 계산 점도 전단응력 Re
L1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
L2 1.00 1.16 0.88 1.02 1.13 1.00 1.21 0.85 1.03 1.18
L3 1.10 1.35 0.77 1.04 1.32 1.10 1.39 0.75 1.04 1.35
L4 1.00 1.28 0.80 1.03 1.17 1.00 1.35 0.77 1.04 1.22
L5 0.87 1.15 0.88 1.02 0.94 0.86 1.23 0.84 1.03 0.99
L6 0.83 1.18 0.87 1.02 0.83 0.83 1.27 0.81 1.03 0.88
L7 0.90 1.60 0.66 1.06 0.93 0.90 1.70 0.63 1.07 0.98
L8 0.90 1.70 0.63 1.07 0.84 0.90 1.77 0.61 1.08 0.87
L9 0.82 1.61 0.66 1.07 0.69 0.82 1.71 0.63 1.07 0.73
L10 0.77 1.57 0.68 1.06 0.62 0.77 1.67 0.64 1.07 0.66
L11 0.76 1.76 0.61 1.08 0.60 0.76 1.88 0.58 1.09 0.64
L12 0.78 1.79 0.60 1.08 0.61 0.78 1.90 0.57 1.09 0.64
L13 0.78 1.81 0.60 1.08 0.62 0.78 1.93 0.57 1.09 0.65
L14 0.78 1.84 0.59 1.08 0.63 0.78 1.94 0.56 1.09 0.66
L15 0.78 1.80 0.60 1.08 0.62 0.78 1.90 0.57 1.09 0.64
L16 0.79 1.87 0.58 1.09 0.64 0.79 1.96 0.56 1.09 0.67
본원에 인용된 공개문헌, 특허출원, 및 특허를 포함한 모든 참고문헌들은 각각의 참고문헌이 개별적으로 및 특정하게 본원에 참고문헌으로 포함되고 전체가 본원에 제시되는 것과 동일한 정도로 본원에 참고문헌으로 포함된다.
달리 본원에 명시되거나 명백하게 문맥상 반대로 해석되지 않는 한 본 발명을 기술하는 문맥상 (특히 하기 청구범위 문맥상) 용어 “a” 및 “an” 및 “the” 및 유사한 지시어는 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 언급되지 않는 한 용어 “구성되는”, “가지는”, “포함하는”, 및 “함유하는”은 확장-가능한 용어 (즉, “포함하지만 제한되지 않는” 의미)로 해석되어야 한다. 달리 본원에 명시되지 않는 한 본원에서 수치 범위를 언급하는 것은 범위에 속하는 각각의 분리된 수치들을 개별적으로 언급하기 위한 간단한 방법으로 의도된 것이고, 각각의 분리 수치는 본원에서 개별적으로 언급되는 것과 같이 본 명세서에 포함된다. 달리 본원에 명시되거나 달리 명백하게 문맥상 반대로 해석되지 않는 한 본원에 기재된 모든 방법은 임의의 적합한 순서로 구현될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 예시들, 또는 예시적 용어 (예를들면, “예를들면”)는 단지 본 발명을 양호하게 설명하기 위한 의도이고 달리 주장되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 어떠한 명세서 언어도 본 발명을 구현하기 위한 필수 요소로서 임의의 비-청구 요소를 의미하는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명을 구현하기 위하여 본 발명자에게 알려진 최적 형태를 포함한 본 발명의 바람직한 실시태양들이 본원에 기재된다. 바람직한 실시태양들 변경은 상기 상세한 설명을 독취한 당업자에게 명백하여 질 것이다. 본 발명자는 기술자들이 이러한 명백한 변형을 이용할 것을 예상하고, 본 발명자는 본원에 특히 기재된 것 외에도 본 발명이 구현될 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 법률이 허용하는 한 첨부된 청구범위에 언급된 주제의 모든 변형 및 균등론을 포함한다. 또한, 달리 본원에 명시되거나 달리 명백하게 문맥상 반대로 해석되지 않는 한 모든 잠재적 변형에서 상기 요소들의 임의의 조합 역시 본 발명에 의해 포괄된다.

Claims (23)

  1. 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체에 있어서,
    수성 소성석고 슬러리를 형성하기 위하여 물 및 소성석고를 교반하는 석고 슬러리 혼합기;
    석고 슬러리 혼합기와 유체 연통되는 슬러리 분배기;를 포함하되,
    슬러리 분배기는,
    제1 공급 유입구를 가지는 제1 진입구역 및 제1 공급 유입구와 이격 배치되는 제2 공급 유입구를 가지는 제2 진입구역을 포함하며, 제1 공급 유입구는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체를 수용하고, 제2 공급 유입구는 석고 슬러리 혼합기로부터 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체를 수용하는, 공급 도관; 및
    종축을 따라 연장되고, 진입부 및 진입부와 유체 연통하는 분배 유출구를 포함하고, 진입부는 공급 도관의 제1 및 제2 공급 유입구들과 유체 연통하고, 분배 유출구는 종축과 교차하는 횡축을 따라 소정 길이 연장되며, 분배 유출구는 제1 및 제2 공급 유입구 모두와 유체 연통되어 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체 및 제2 유체는 분배 유출구를 통과하여 슬러리 분배기로부터 방출되는 분배 도관;을 포함하며,
    제1 및 제2 공급 유입구들 각각은 단면적을 가지는 개구를 포함하고, 분배 도관의 진입부는 제1 및 제2 공급 유입구들의 개구들 단면적의 합보다 큰 단면적의 개구를 가지는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 슬러리 분배기의 분배 도관의 분배 유출구는 제1 및 제2 공급 유입구들의 개구들 단면적의 합보다 큰 단면적의 개구를 가지는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 분배 도관의 진입부 개구의 단면적은 분배 유출구 개구의 단면적보다 큰, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 공급 도관은 제1 및 제2 공급 유출구들을 포함하고, 제1 및 제2 공급 유출구들은 제1 및 제2 공급 유입구들과 각각 유체 연통하고, 제1 및 제2 공급 유출구들은 슬러리 분배기의 분배 도관의 진입부와 유체 연통하고, 제1 및 제2 공급 유출구들 각각은 제1 공급 유입구 및 제2 공급 유입구 각각의 개구의 단면적보다 큰 단면적의 개구를 가지고, 제1 및 제2 공급 유출구들 각각의 개구는 제1 공급 유입구 및 제2 공급 유입구 각각의 개구의 수력직경보다 작은 수력직경을 가지는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 제1 및 제2 공급 유입구들 및 제1 및 제2 진입구역들은 종축에 대하여 135°까지의 각각의 공급각으로 배치되는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 슬러리 분배기의 공급 도관은 제1 및 제2 안내면을 포함하는 이분기 커넥터 구역을 포함하고, 제1 및 제2 안내면 각각은 제1 유입구 및 제1 진입 구역을 통과하여 제1 공급 유동 방향으로 이동하는 슬러리의 제1 유체를 135°까지의 방향각 범위로 유출구 유동 방향으로 변경시키고, 제2 유입구 및 제2 진입 구역을 통과하여 제2 공급 유동 방향으로 이동하는 슬러리의 제2 유체를 135°까지의 방향각 범위로 유출구 유동 방향으로 변경시키도록 구성되는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 공급 도관은 인접부보다 더욱 넓은 단면적을 가지고 슬러리 유체가 이를 통과하도록 벽면에 인접하게 배치되는 안내채널을 포함하는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 분배 유출구는 횡축을 따르는 폭 및 종축 및 횡축과 서로 수직한 수직축을 따르는 높이를 가지는 유출구 개구를 포함하고, 유출구 개구의 폭-대-높이 비율은 4 이상인, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬러리 분배기의 적어도 하나의 공급 도관 및 분배 도관은 공급 도관에서 분배 도관 방향의 면적 확장에서 상류의 인접 면적의 유동 단면적보다 더 넓은 유동 단면적의 면적 확장을 포함하는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 횡축을 따라 슬러리 분배기의 분배 유출구의 형상 및/또는 크기를 가변시키는 프로파일 시스템을 더욱 포함하는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    석고 슬러리 혼합기 및 슬러리 분배기 사이에 배치되고 이들과 유체 연통되고, 주 이송 통로 및 제1 및 제2 이송 분기들을 포함하는 이송 도관;
    주 이송 통로 및 제1 및 제2 이송 분기를 결합하고, 주 이송 통로 및 제1 이송 분기 사이 및 주 이송 통로 및 제2 이송 분기 사이에 배치되는 유체 분할기;를 더욱 포함하고,
    제1 이송 분기는 슬러리 분배기의 제1 공급 유입구와 유체 연통되고, 제2 이송 분기는 슬러리 분배기의 제2 공급 유입구와 유체 연통되는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 지지구역을 더 포함하고, 각각의 지지구역은 슬러리 분배기의 공급 도관 및 분배 도관 중 적어도 하나의 일부와 점증적 압축 체결되는 위치에 있도록 각각 지지구역은 주행 범위에서 이동 가능한, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    지지부재 및 이동성 지지 조립체를 포함한 지지시스템을 추가로 포함하고, 지지부재는 슬러리 분배기의 공급 도관 및 분배 도관 중 적어도 하나의 외부 표면 중 적어도 일부와 일치하도록 구성되는 지지 표면을 형성하고, 이동성 지지 조립체는 다수의 지지구역들을 포함하고, 각각 지지구역은 슬러리 분배기의 공급 도관 및 분배 도관 중 적어도 하나의 일부와 점증적 압축 체결되는 위치에 있도록 각각 지지구역은 주행 범위에서 이동 가능한, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 적어도 하나의 지지구역은 다른 지지구역에 대하여 독립적으로 이동 가능한, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 이동성 지지 조립체는 지지구역들을 이동 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 이동성 지지 조립체는 각각의 지지구역과 체결되는 클램프 장치를 포함하고, 각각 클램프 장치는 지지 프레임에 대하여 선택된 위치에서 체결된 지지구역을 선택적으로 유지하도록 구성되는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 각각의 지지구역은 슬러리 분배기의 공급 도관 및 분배 도관 중 적어도 하나의 표면 일부와 일치하도록 구성되는 접촉면을 포함하는, 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체.
  18. 석고제품 제조방법에 있어서,
    수성 소성석고 슬러리의 제1 유체를 평균 제1 공급 속도로 제1항에 따른 석고 슬러리 혼합 및 분배 조립체의 슬러리 분배기의 제1 공급 유입구로 통과시키는 단계;
    수성 소성석고 슬러리의 제2 유체를 평균 제2 공급 속도로 슬러리 분배기의 제1 공급 유입구에 이격 배치되는 제2 공급 유입구로 통과시키는 단계;
    수성 소성석고 슬러리의 제1 및 제2 유체들을 슬러리 분배기에서 배합하는 단계; 및
    수성 소성석고 슬러리의 배합된 제1 및 제2 유체들을 평균 방출 속도로 슬러리 분배기의 분배 유출구로부터 기계 방향을 따라 이동되는 커버시트 웨브로 방출하는 단계로 구성되고, 평균 방출 속도는 평균 제1 공급 속도 및 평균 제2 공급 속도 이하인, 석고제품 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 제1 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체의 전단속도는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 전단속도 이하이고, 제2 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체의 전단속도는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 전단속도 이하인, 석고제품 제조방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 제1 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체의 레이놀즈수는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 레이놀즈수 이상이고, 제2 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체의 레이놀즈수는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 레이놀즈수 이상인, 석고제품 제조방법.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 제1 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체의 전단응력은 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 전단응력 이하이고, 제2 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체의 전단응력은 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 전단응력 이하인, 석고제품 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 제1 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제1 유체의 레이놀즈수는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 레이놀즈수 이상이고, 제2 공급 유입구를 통과하는 수성 소성석고 슬러리의 제2 유체의 레이놀즈수는 분배 유출구로부터 방출되는 배합된 제1 및 제2 유체들의 레이놀즈수 이상인, 석고제품 제조방법.
  23. 삭제
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