KR20130016262A - 건조 분사 도포를 위해 재료를 건조 운반하는 방법 및 장치 - Google Patents

건조 분사 도포를 위해 재료를 건조 운반하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재료 공급원 및 인덕터와 연통하고 있는 로터리 에어록을 사용하는, 분사 도포를 위해 건조 재료를 운반하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 재료는 인덕터 유출구 압력보다 높은 압력 하에서 로터리 에어록을 통해 인덕터에 공급된다.

Description

건조 분사 도포를 위해 재료를 건조 운반하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DRY-CONVEYING MATERIAL FOR DRY GUNNING APPLICATION}
본 발명은 사출에 의해 표면 또는 물체에 대해 재료를 도포하는 것에 관한 것이다.
재료를 바람직한 위치에 추진하고 증착시키기 위해 재료 공급 및 증착 시스템이 개발되어 왔다. 이들 시스템은 직접 접촉할 수 없는 표면, 특히 고온 표면에 예를 들어 시멘트질 및 내화성 재료를 도포하기 위해 사용된다.
내화물은 용융 금속 및 슬래그 및 관련된 열 및 가스를 함유하도록 금속 처리 및 전달 용기의 작업 라이닝으로서 사용된다. 이들 라이닝은 대표적으로 용기 내의 조건에 대한 노출에 의해 부식되거나 다른 식으로 손상되는 소비재이다. 라이닝의 특정량의 소비 또는 손상이 일어나는 경우, 금속 처리는 종종 연장된 시간 동안 내화 라이닝을 수리하거나 대체시키기 위해 중단되어야 한다. 이들 중단의 빈도수는 공정이 라이닝을 소비하는 속도에 의해 결정된다. 이들 중단의 지속기간은 소비 속도, 및 비손상 부분을 제거하고 전체 라이닝을 대체시키지 않고 라이닝에 대한 국소적 손상을 수리할 수 있는 지에 의존한다.
투척가능 내화물은 경화 공정 동안 배출되는 물을 함유하는 제형이다. 투척가능 내화 라이닝의 설치는 수반되는 혼합 설비, 수원, 숙련 노동 및 감독비, 및 혼합 오류의 위험과의 현장 혼합을 필요로 한다. 투척가능 라이닝의 질은 특히 첨가되는 주조수, 사용되는 혼합 및 진동 기술, 및 설치자의 기술에 의존한다. 혼합된 습윤 투척가능물을 현장에 운반하는 것은 시간 소모적이이고, 처리 곤란하고 불편할 수 있다. 설치는 성형을 필요로 할 수 있으며, 이는 설치 시간 및 비용을 증가시킨다. 고온에서 투척가능 라이닝 밖에서의 건조는 라이닝이 경화되고 부대 설비 내에 넣어질 수 있기 전에 첨가된 수분을 제거하는 것이 필요하다. 건조 동안 투척가능 내화물의 가열은 또한 에너지 비용을 증가시킨다.
건조 내화물은 물 또는 액체 화학적 결합제의 첨가 없이 건조 분말 형태로 취급되고 도포 지점에 운반되는 부정형 내화물이다. 이들 재료는 건조 분사로서 공지된 추진 기술에 의해 표면에 도포된다. 이 기술에서, 건조 재료는 기계적으로 또는 기체상 추진제의 사용에 의해 제위치로 추진된다. 건조 재료는 도포 랜스 내로 추진되어, 이들이 물 또는 액체 화학적 결합제와 같은 다른 액체와 조합되어 표면 또는 물체에 도포되는 습윤되고 혼합된 재료의 스트림을 생성시킨다. 건조 재료의 사용은 투척가능 내화물의 사용과 관련된 문제점 중 많은 것을 최소화시킨다. 그러나, 건조 재료의 취급 및 도포는 건조 재료가 운반 공정 동안 당분야에 널리 공지된 바와 같이 분리되고 도포 장치의 한 부분으로부터 또 다른 부분으로 이동하는 것을 방해하려는 경향과 같은 다른 어려움을 발생시킨다.
건조 분사에 사용된 하나의 시스템은 가압 탱크, 바닥 버터플라이 밸브 및 공기-운반 인덕터를 포함한다. 건조 재료는 가압 탱크 내에 넣어진다. 탱크의 바닥에 위치하는 버터플라이 밸브는 개폐되어 탱크에 함유된 건조 재료의 부분을 인덕터 내로 도입시킨다. 인덕터 중의 압축 공기는 인덕터가 벤쳐 효과를 발생시키고 탱크와 인덕터의 내측 사이에 약간의 부압을 유발시키도록 구성됨에 따라 건조 재료를 제 위치로 추진시킨다. 상기 유형의 설비 내에서의 매끄러운 흐름은 탱크, 인덕터의 내측 및 재료를 아래로 운반하는 라인 사이의 안정한 압력차에 의존한다. 호오스 내의 임의의 작은 막힘이 상기 압력차를 방해함에 따라, 상기 유형의 설비는 재료 운반이 균일하지 않는 위치를 증가시키기 쉽다. 이는 재료에 대한 일정한 물 첨가를 유지하는 것을 어렵게 하여 불량한 패치를 발생시킨다.
건조 분사에 사용된 또 다른 시스템은 로터리 건을 사용한다. 상기 시스템에서 재료는 카로셀(carousel) 방식으로 충전되는 공동을 갖는 휠에 의해 공기의 분출물 내로 공급된다. 상기 시스템은 더 균일한 공급을 생성시킬 수 있지만, 설비는 비싸며, 분말 또는 과립 재료의 침입이 공동을 함유하는 이동판과 공기가 방출되는 것을 방지하는 고무 개스킷들 사이에서 장치 상의 마멸을 발생시키므로 유지하기가 어렵다. 상기 시스템이 정확하게 유지되거나 방출 공기가 기계에서 분진 및 불량한 성능을 유발시키는 것이 중요하다. 또한, 구멍들이 비교적 작고 이들을 완전히 충전시키기 위한 시간이 비교적 짧다는 사실로 인해, 이는 분출이 재료를 호오스 아래로 추진시키는 지점에 대해 균일하지 않은 공급을 발생시킨다.
발명의 간단한 요약
따라서, 본 발명자는 일정한 공급을 제공하고, 일정한 재료 산출량을 제공하며, 장치의 고수준의 유지 없이 적절한 재료 분배 용량 및 힘을 발생시킬 수 있는 건조 분사를 위한 방법 및 장치를 개발하였다.
본 발명의 장치는 (a) 재료 유입구, (b) 가압구, (c) 배출구, (d) 회전할 수 있고 복수의 베인(vane)들을 포함하는 로터 및 (e) 인접 베인들에 의해 규정되는 적어도 하나의 베인 포켓을 포함하는 내부 및 외부를 갖는 로터리 에어록을 합체한다. 유입구 및 배출구는 로터리 에어록의 원형 주변 상에 위치할 수 있다. 가압구는 회전 에어록의 배출구와 연통하고 있지 않은 베인 포켓과 연통하고 있다. 유입구는 재료가 함유된 용기 또는 재료 용기와 연통할 수 있고; 상기 용기는 로터리 에어록의 재료 유입구와 연통하는 재료 용기 유출구를 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 용기는 가압 탱크이며, 용기는 용기를 가압하기 위한 유입구 밸브 및 재료를 용기에 도입시키기 위한 유입구가 장착될 수 있다. 상기 구현예에서, 로터리 에어록의 재료 유입구는 또한 가압구로서 사용되고; 재료 용기 유출구 및 가압구는 동일 장소에 위치한다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 용기는 가압되지 않고, 예를 들어 빈 또는 호퍼의 형태를 취한다. 상기 구현예에서, 재료 유입구 및 가압구는 별개이며, 로터의 회전 시에, 베인 포켓들은 연속하여 a) 유입구와 연통하고 있고, b) 가압구와 연통하고 있고, c) 배출구와 연통하고 있다. 로터리 에어록은 또한 로터리 에어록 배출구를 경유하여 유입구 및 유출구를 갖는 인덕터의 유입구와 연통하게 될 수 있다. 로터리 에어록은 내부를 규정하는 적어도 하나의 벽을 포함하는 하우징을 포함한다. 하우징 내부에서, 베인들은 축에 대해 회전할 수 있는 로터에 고정된다. 상기 축은 수평일 수 있다. 베인들은 이들이 회전의 일부 동안 하우징 벽과 기밀하거나 거의 기밀한 접촉을 형성하도록 배열된다. 따라서, 장치는 공기 또는 가스의 손실에 대해 가압 시스템을 밀봉시키면서, 상이한 압력들로 부품들 사이의 재료의 흐름을 허용할 수 있다. 가압 탱크가 존재하는 경우, 장치는 가압 탱크의 압력을 인덕터의 압력보다 높게 유지시킬 수 있다. 장치는 가압구를 통해 제공되는 압력과 인덕터 내의 압력 사이에서 직접 상호작용이 없도록 배열된다. 베인 포켓은 분사하려는 재료를 수용할 수 있다. 상기 배열은 재료 용기의 밖으로 그리고 로터리 에어록의 배출구를 통해 균일한 공급 속도를 생성시킨다. 로터가 회전함에 따라, 재료는 초기에 유입구와 연통하고 있는 베인 포켓 내에 운반되고, 유입구 및 배출구로부터 격리되고, 그 다음에 배출구와 연통하게 된다.
특정 구현예에서, 분사하려는 재료는 재료 용기, 가압 탱크 내에 넣어지거나, 다른 식으로 배치되어, 연속 부분들이 로터리 에어록의 유입구 내로 도입될 수 있다. 베인 유닛은 로터에 고정되고, 복수의 베인 포켓들을 규정하는 복수의 베인들을 포함한다. 로터는 회전하여, 건조 재료가 연속 베인 포켓들 내로 이동하도록 한다. 추가의 회전 시에, 연속 베인 포켓들은 배출구 내로 개방된다. 인덕터 구획은 배출구를 통해 통과하는 재료를 수용하도록 제공될 수 있다. 택일적으로, 에어록의 배출구는 분배 라인과 연통할 수 있다. 배출구 내로 개방되는 베인 포켓 내의 압력은 배출구 내의 압력보다 높다. 상기 압력차는 재료를 배출구를 통해 베인 포켓을 이동하도록 유도한다. 임의의 특정 이론에 의해 결부시키려 하지 않고, 재료의 그레인들 사이에서 트래핑되는 가스가 팽창하고, 상기 팽창력이 재료를 베인 포켓으로부터 배출구를 통해 인덕터 내로 배출시키는 것으로 믿어진다. 또한, 중력이 상기 배출에 기여하는 것으로 믿어진다.
본 발명은 건조 재료를 재료 용기 내에 넣고, 건조 재료를 재료 용기로부터 (a) 유입구, (b) 배출구, (c) 회전할 수 있고 복수의 베인들을 포함하는 로터 및 (d) 베인들 사이에 배치된 복수의 베인 포켓들을 포함하는 내부 및 외부를 갖는 로터리 에어록 내로 통과시키고, 건조 재료를 베인 포켓 내에서 가압시킨 후, 건조 재료를 로터리 에어록의 배출구를 통해 통과시킴으로써 실시될 수 있다. 로터의 회전 시에, 베인 포켓들은 연속하여 a) 개구와 연통하고 있고, b) 로터리 에어록의 외부로부터 격리되고, c) 배출구와 연통하고 있다. 건조 재료를 베인 포켓 내에서 가압시키는 것은 건조 재료를 탱크 또는 압력 용기의 형태를 취할 수 있는 재료 용기 내에서 가압시킴으로써 달성될 수 있다. 방법은 또한 건조 재료를 로터리 에어록의 배출구를 통해 내부, 인덕터 유입구 및 인덕터 유출구를 갖는 인덕터의 유입구 내로 통과시키는 단계, 건조 재료를 인덕터의 내부와 연통하고 있는 분출구에 의해 생성된 스트림 내에서 비말동반시키는 단계, 및 비말동반된 건조 재료를 인덕터 유출구로부터 분사시키는 단계를 포함할 수 있다. 재료를 베인 포켓 내로 통과시키고 베인 포켓을 가압시키는 것은 분리적으로 달성될 수 있으며, 이 경우에, 로터의 회전 시에, 베인 포켓들은 연속하여 a) 재료 유입구와 연통하고 있고, b) 가압구와 연통하고 있고, c) 배출구와 연통하고 있고, 건조 재료를 베인 포켓 내에서 가압시키는 것은 재료를 가압구를 통해 가압시킴으로써 달성된다.
본 발명의 방법 및 장치는 건조 내화물의 도포의 운반에 적합하다. 대부분의 경우에, 건조 내화물은 호오스를 통해 랜스(lance)로 운반되어, 여기에서 물이 첨가되어 그 안에 함유된 수용성 결합제를 활성화시킨다. 랜스에서, 랜스에서의 물 첨가의 난류 및 일반적 마찰은 물이 흐름에 따라 물을 재료 내로 혼합시키도록 한다. 상기 공정을 향상시키기 위해 당분야에 널리 공지된 다양한 장치가 사용되지만, 어느 것도 건조 재료 흐름의 일정한 속도가 유지되지 않는 한은 효과적이지 않다. 랜스로부터 배출되면, 습윤 재료는 고온 또는 냉각 표면에 도포되어, 기존의 라이닝을 수리하거나 심지어는 새로운 라이닝을 구성한다. 건조 내화물의 도포의 일반적 실시에서, 내화물이 도포되는 표면은 대기에 개방되거나 대기압에 개방되는 감싸지지 않은 용적 내에 있다. 따라서, 내화물 재료는 가압구를 통해 또는 랜스를 통해 밀봉되지 않거나 완전히 밀봉되지 않은 용적 내로 분배된다. 감싸지지 않은 용적 내에서의 내화물의 도포에서, 본 발명의 작동은 내화물이 도포되는 표면에 대한 주변 압력을 증가시키지 않는다.
건조 분사는 이전의 방법보다 랜스에 대한 건조 재료 공급물의 운반에서 현저한 개선을 갖는 본 발명의 방법 및 장치로 수행될 수 있다. 방법 및 장치는 또한 건조 재료의 포지티브 컷오프로 건조 분사를 가능하게 한다.
도 1은 종래의 내화물 분사 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 장치의 개략도이다.
도 4는 종래의 내화물 분사 장치 내의 작동 압력의 그래프이다.
도 5는 본 발명의 내화물 분사 장치 내의 압력의 그래프이다.
도 1은 종래의 건조-분사 시스템 (10)의 개략도를 도시한 것이다. 상기 시스템은 재료를 가압 탱크 (12)에 첨가할 수 있는 가압 탱크 유입구 (13) 및 가압 탱크 (12)를 가압시킬 수 있는 가압 탱크 밸브 (15)를 갖는 가압 탱크 (12)를 함유한다. 가압 탱크 (12)는 버터플라이 밸브 디스크 (18)를 함유하는 버터플라이 밸브 (16)의 유입구와 유체 연결되어 배치된다. 버터플라이 밸브 (16)의 유출구는 인덕터 (20)와 유체 연결되어 배치된다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20)의 내부 내로 향한다. 인덕터 (20)는 또한 인덕터 유출구 (24)가 제공된다.
건조 분사 시스템 (10)의 표준 작동 방식에서, 재료 (30)는 가압 탱크 유입구 (13)를 통해 가압 탱크 (12)에 넣어지고, 가압 탱크 (12)는 가압 탱크 밸브 (15)를 통해 가압된다. 버터플라이 밸브 디스크 (18)는 재료를 인덕터 (20)에 유입시키도록 개방된다. 공기 분출구 (22)는 공기와 같은 유체를 인덕터 (20)의 내부로 분출시켜서, 재료를 비말동반시키고, 재료를 인덕터 유출구 (24)를 통해 벤튜리 작용에 의해 분배 라인, 운반 라인 또는 호오스 내로, 그 다음 도포 랜스로 분출시킨다. 탱크 압력 (42)이 가압 탱크 (12) 내에서 재료 (30)에 가해진다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20) 내에서 재료에 공기 분출구 압력 (44)을 가한다. 인덕터 유출구 (24)를 통해 재료의 흐름에 대해 역으로 배압 (46)이 가해진다.
공기 분출구 (22) 및 인덕터 (20)의 배열은 벤튜리 작용을 설정하고 탱크에 비해 인덕터 본체 내에서 부압을 발생시켜서 재료를 라인 아래로 추진하도록 한다. 분출구의 유출구는 인덕터의 배출구에 근접하여 위치하여야 한다. 분출구 (22)의 유출구가 인덕터 유출구 (24)에 너무 근접한 경우, 재료의 흐름은 분출구와 재료를 통과시키는 인덕터 유출구 사이에 공간이 거의 없으므로 크게 감소된다. 분출구 (22)가 인덕터 유출구 (24)로부터 너무 멀리 위치하는 경우, 재료는 적절하게 비말동반되지 않는다. 부압은 인덕터 (20)에 발생하지 않고, 인덕터 (20) 내의 난류는 흐름을 제한한다. 분출구 (22)의 유출구의 정확한 위치선정에 대한 필요성은 상기 장치의 단점이다.
버터플라이 밸브 (16)는 개방되는 경우, 가압 탱크 (12)의 내부와 인덕터 (20) 사이의 직접 유체 연통을 허용하여, 탱크 압력 (42) 및 배압 (46)이 동일해지려는 경향이 있게 된다. 궁극적으로, 인덕터 (20) 내에 재료 (30)를 공급하기 위해, 공기는 가압 탱크 (12) 내로 주입되어, 가압 탱크 (12) 밖에서 인덕터 (20) 내로의 재료 (30)의 흐름을 유지시켜야 한다. 인덕터 (20)로의 재료의 운반 속도는 호오스보다 탱크 내에서 일정하고 약간 낮은 압력을 유지시키는 것에 직접 의존한다. 이는 탱크 압력 (42)과 배압 (46) 사이의 차, 및 인덕터 (20)에서 작용하는 분출구의 벤튜리 효과에 의해 결정된다. 상기 차에 대한 임의의 중단은 설비 밖으로의 재료의 건조 흐름 속도의 변동을 유발한다.
많은 변수가 분배 라인 및 인덕터 (20) 내의 배압 (46)에 영향을 주며, 배압 (46)을 작동 동안 완전히 균일하게 유지시키는 것은 실시적으로 불가능하다. 분배 라인에서 부분적 막힘이 있거나 배압 (46)을 증가시키는 다른 상황이 있는 경우, 배압 (46)과 탱크 압력 (42)의 평형은 탱크 압력 (42)의 증가를 유도할 것이며, 이는 분출구 압력 (44)이 증가하지 않는 한은 인덕터 (20) 내로 공급되는 재료 (30)의 양을 감소시킬 것이다. 탱크 (12)는 비교적 큰 저장소이기 때문에, 큰 부피의 공기가 분배 라인 내의 압력이 증가되기 전에 탱크 (12) 내로 주입되어야 하므로, 압력 증가가 비교적 느리다. 막힘이 약해지는 경우에, 탱크로부터의 공기의 분출 속도는 증가하여, 압력이 평형될 때까지 재료 흐름을 증가시킨다. 교차 막힘 및 막힘 클리어런스는 보통 재료 운반 속도에서 사인파 패턴을 발생시킨다. 상기 설계의 설비에서 부분 막힘의 많은 경우가 있으며, 생성된 압력 급등은 분배 라인을 통해 재료의 고변동성 공급 속도를 제공한다. 더욱 심한 경우에, 분배 라인이 막힐 수 있다. 덜 심한 경우에, 결과는 랜스에서 재료의 불량한 도포이다.
도 2는 본 발명에 따르는 장치 (110)의 개략도를 제공한다. 상기 시스템은 재료를 첨가할 수 있는 가압 탱크 유입구 (13) 및 가압 탱크 (12)를 가압할 수 있는 가압 탱크 밸브 (15)를 갖는 가압 탱크 (12)를 함유한다. 가압 탱크 (12)는 재료 유입구 (114)를 통해 복수의 베인들 (118)을 함유하는 로터리 에어록 밸브 (116)의 유입구와 유체 연결되어 배치된다. 가압 탱크 (12)로부터 인덕터 (20) 까지 재료를 운반하기 위한 포켓들이 인접 베인들 (118) 사이에서 생성된다. 로터리 에어록 밸브 (116)의 유출구는 인덕터 (20)와 유체 연결되어 배치된다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20)의 내부 내로 향한다. 인덕터 (20)는 또한 인덕터 유출구 (24)가 제공된다. 상기 구현예에서, 재료 유입구 (114)는 또한 로터리 에어록 밸브 (116) 내로 도입되는 재료에 대한 가압구로서 작용한다.
건조 분사 시스템 (110)의 표준 작동 방식에서, 재료 (30)는 가압 탱크 유입구 (13)를 통해 가압 탱크 (12) 내측에 넣어진다. 가압 탱크 (12)는 가압 탱크 밸브 (15)를 통해 가압된다. 공기 분출구 (22)는 가압된다. 그 다음, 로터리 에어록 (116)이 개시되고, 재료를 재료 유입구 (114)를 통해 인덕터 (20) 내로 계량한다. 인덕터 내의 공기 분출구 (22)는 재료를 인덕터 유출구 (24)를 통해 분배 라인, 운반 라인 또는 호오스 내로, 그 다음 도포 랜스로 송풍한다. 탱크 압력 (42)은 가압 탱크 (12) 내의 재료 (30) 상에 가해진다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20) 내의 재료 상에 공기 분출구 압력 (44)을 가한다. 인덕터 유출구 (24)를 통해 재료의 흐름에 대해 역으로 배압 (46)이 가해진다. 상기 장치에서 로터리 에어록 (116)은 가압 탱크 (12)와 인덕터 (20) 사이에서 공기 흐름을 방해하여, 바람직한 압력차를 유지하는 것이 더 쉬어진다. 상기 구현예의 변동에서, 인덕터 (20) 및 공기 분출구 (22) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 존재하지 않고, 로터리 에어록 (116)은 재료를 분배 라인, 운반 라인 또는 호오스 내로, 그 다음 도포 랜스로 직접 공급한다.
도 3은 본 발명에 따르는 장치 (210)의 개략도를 제공한다. 상기 시스템은 재료 (30)를 넣는 용기 (211)를 함유한다. 용기 (211)는 재료 유입구 (114)를 통해 복수의 베인들 (118)을 함유하는 로터리 에어록 밸브 (116)의 유입구와 유체 연결되어 배치된다. 용기 (211)로부터 인덕터 (20)로 재료를 운반하기 위한 포켓들이 인접 베인들 (118) 사이에서 생성된다. 에어록 가압구 (228)는 재료 유입구 (114) 또는 인덕터 (20)과 유체 접촉하고 있지 않은 베인 포켓과 유체 접촉하도록 배치된다. 로터리 에어록 밸브 (116)의 유출구는 인덕터 (20)와 유체 연결되어 배치된다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20)의 내부로 향한다. 인덕터 (20)는 인덕터 유출구 (24)가 제공된다.
건조 분사 시스템(210)의 표준 작동 방식에서, 재료 (30)는 용기 (211) 내에 넣어진다. 에어록 가압구 (228)는 가압된다. 공기 분출구 (22)는 가압된다. 그 다음, 로터리 에어록 (116)이 개시되고, 재료를 재료 유입구 (114)를 통해 인접 베인들 (118) 사이의 베인 포켓들 내로 계량한다. 재료 (30)가 재료 유입구 (114)를 통해 베인 포켓에 들어가고 베인들이 회전한 후에, 베인 포켓은 로터리 에어록 가압구 (228)를 통해 가압된다. 베인들의 추가 회전은 베인 포켓을 인덕터 (20)와 연통하도록 위치시키고, 재료는 인덕터 내로 배출된다. 인덕터 (20) 내의 공기 분출구 (22)는 재료를 인덕터 유출구 (24)를 통해 분배 라인, 운반 라인 또는 호오스 내로, 그 다음 도포 랜스로 송풍시킨다. 가압구 압력 (242)은 재료가 들어간 후에, 베인 포켓이 재료 유입구 (114)로부터 격리된 후에, 그리고 베인 포켓이 인덕터 (20)에 대해 개방되기 전에 개별적 베인 포켓들을 가압한다. 공기 분출구 (22)는 인덕터 (20) 내의 재료 상에 공기 분출구 압력 (44)을 가한다. 인덕터 유출구 (24)를 통해 재료의 흐름에 대해 역으로 배압 (46)이 가해진다. 상기 장치에서 로터리 에어록 (116)은 에어록 가압구 (228)와 인덕터 (20) 사이에서 공기 흐름을 방해하여, 바람직한 압력차를 유지하는 것을 가능하게 한다. 상기 구현예의 변동에서, 인덕터 (20) 및 공기 분출구 (22) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 사용되지 않고, 로터리 에어록 (116)은 재료룰 분배 라인, 운반 라인 또는 호오스 내고, 그 다음 도포 랜스로 직접 공급한다.
본 발명에 사용되는 로터리 에어록은 벌크 또는 특수 재료 취급 시스템에서 한 부품으로서 사용될 수 있는 회전 공급기 또는 로터리 밸브로서 또한 공지된 장치이다. 회전 공급기의 부품들은 로터 샤프트, 하우징, 가열판, 및 패킹 시일 및 베어링을 포함한다. 로터는 대표적으로 큰 베인 캐스트를 갖고, 그 위에서 용접된다. 로터리 에어록은 유입구와 배출구 사이의 압력 시일이 언제나 유지되면서, 재료가 유입구로부터 배출구로 운반될 수 있도록 배열된다.
재료를 인덕터 내로 공급하기 위해, 공기는 가압 탱크의 상부로 주입되고, 로터리 에어록이 작동한다. 재료는 탱크 압력이 인덕터 내의 압력을 초과하는 한은 베인들이 인덕터에 대해 개방되므로 로터리 에어록의 베인들의 구획들로부터 배출되고 떨어진다. 인덕터에 대한 재료의 운반 속도는 에어록의 회전 속도에 의해 제어된다. 회전 속도의 증가는 인덕터에 대한 공급 속도의 증가를 유발한다. 일반적으로, 탱크 압력이 인덕터 압력보다 높게 유지되는 한은, 방출 개구의 직경은 장치의 공급 속도에서 제한 인자이다.
많은 변수가 분배 또는 운반 라인 상의 배압에 영향을 주어서, 작동 동안 완전히 균일한 배압을 유지시키는 것이 실시상 불가능해진다. 그러나, 본 발명의 장치는 종래의 장치보다 더욱 규칙적이고 더욱 조절가능한 공급 속도를 제공한다. 분배 또는 운반 라인에서 부분적 막힘이 있거나, 배압을 증가시키는 다른 발생이 있는 경우, 로터리 에어록은 인덕터로부터 탱크 내로의 자유 흐름을 방지하거나, 가압구 압력 또는 라인에서의 압력에 대한 인덕터의 효과가 거의 순간적으로 증가한다. 탱크 압력 또는 가압구 압력이 배압보다 높게 유지되는 한은, 재료는 여전히 로터리 에어록의 포켓들로부터 배출되거나 떨어질 것이며, 공급 속도는 현저히 변하지 않는다. 또한, 가압되어야 하는 공기의 큰 저장소가 없으므로, 라인 압력은 빠르게 막힘을 약화시키는 것을 빠르게 증가시킨다.
로터리 에어록 및 재료를 가압 하에 로터리 에어록으로 공급하기 위한 메커니즘을 갖는 본 발명의 시스템은 많은 장점을 제공한다:
a) 건조 재료의 공급 속도는 배압의 소정의 변화에 대해 종래의 시스템보다 본 발명의 시스템에서 현저히 더 균일하다.
b) 본 발명의 시스템의 공급 속도는 종래의 시스템을 사용하는 경우와 같이 탱크 압력과 배압의 균형에 의해서보다는 로터리 에어록의 회전 속도에 의해 제어된다. 본 발명의 시스템을 사용하여, 바람직한 공급 속도는 소정의 분출구 압력에 대해 쉽고 재생적으로 얻어질 수 있으며, 재료의 운반 속도 및 운반력이 제어될 수 있다.
c) 본 발명의 시스템에서, 로터리 에어록은 압력 균형을 유지시는 것을 더 쉽게 하여, 종래의 시스템에서보다 실질적으로 더 높은 유속으로 평활한 흐름이 얻어질 수 있다.
도 4는 종래의 건조-분사 시스템의 작동 동안 수집되는 정보를 나타낸 것이며, 여기에서 재료는 가압 탱크 내에 넣어지고 버터플라이 밸브를 통해 인덕터로 들어간다. 분출구는 인덕터에서 벤튜리 효과를 최대화시키도록 근접된 버터플라이로 조절된다. 플롯의 가로좌표 또는 수평축은 시간 (초)을 나타내고; 세로좌표 또는 수직축은 압력 (파운드/in2)을 나타낸다. 분출구 압력 (301), 탱크 압력 (302) 및 호오스 압력 (303)은 시간의 함수로서 표현된다. 호오스 압력 (303)은 인덕터 유출구에 부착된 호오스에서 측정되고, 인덕터 분출구로부터 12 인치 하류에서 측정된다. 간격 (310)은 65 파운드/분 (490 g/초)의 재료가 운반되는 시간을 나타낸다. 간격 (320)은 145 파운드/분 (1100 g/초)의 재료가 운반되는 시간을 나타낸다. 간격 (330)은 255 파운드/분 (1900 g/초)의 재료가 운반되는 시간을 나타낸다.
도 4에 나타낸 시험에서, 건조 재료의 매끄러운 운반은 간격 (310)으로 나타낸 바와 같이, 단지 65 파운드/분 (490 g/초)의 최저 운반 속도로 일어났다. 상기 시험 부분에서, 탱크 압력 (302)은 인덕터 내의 분출구의 벤튜리 효과로 인해 호오스 압력 (303)보다 낮았다. 인덕터와 호오스 사이의 약 2 파운드 네거티브의 압력차로 적절한 작동이 얻어지며; 즉, 인덕터 압력이 호오스 압력보다 낮다. 호오스 압력은 작동이 매끄러운 경우에 탱크 압력보다 높다. 탱크 압력이 호오스 압력보다 높아지게 되는 경우, 너무 많은 재료가 공급되고 시스템이 막힌다. 다소간, 시스템은 자체 조절되지만, 자체 조절 공정은 재료 운반 속도의 순환 변동을 유도할 수 있다. 인덕터의 내부의 압력은 탱크 압력보다 낮으며; 다른 식으로, 재료는 탱크로부터 흐르지 않게 된다.
도 4에서 간격 (320)에서, 145 파운드/분 (1100 g/초)의 공급 속도에서, 호오스 압력 (303)은 리듬형으로 위아래로 순환하며, 이는 서징(surging)의 바람직하지 않은 현상을 나타내는 것이다. 서징은 운반되는 재료의 양에서, 재료의 최적 운반에 간섭하기에 충분히 긴 기간을 갖는 진동이다. 간격 (320)으로 나타낸 리듬형은 약 4초의 기간을 가지며, 서징의 전형이다. 호오스 압력 (303)으로부터의 배압이 증가하는 경우, 분출구 압력 (301)이 탱크 압력 (302) 또는 호오스 압력 (303)보다 훨씬 더 높으므로, 탱크 압력 (302)이 증가하여 보상한다. 이것이 일어남에 따라, 인덕터 내로의 재료 흐름은 느려져서, 결과적으로 배압을 감소시킨다. 배압의 감소는 인덕터에 대한 재료 흐름을 증가시키며, 이는 배압이 증가하도록 하고 순환이 다시 시작되도록 한다. 상기 흐름 속도에서, 재료의 도포가 여전히 가능하지만, 최적은 아니다. 재료에 대한 물의 첨가는 서징에 의해 복잡해지지만, 서징 순환이 규칙적이고 짧은 충분한 기간을 갖는 경우에, 여전히 달성될 수 있다.
도 4에서 간격 (330)에서, 255 파운드/분 (1900 g/초)의 더 높은 공급 속도에서, 순환은 더 무질서해지고 더 긴 기간을 갖는다. 시간은 더 길어지며, 그 동안 호오스 압력은 탱크 압력보다 높다. 상기 공급 속도에서, 분사는 매우 건조하고 매우 습윤된 재료의 기간별로 완전히 불안정하다. 내화물 재료의 양질의 패치의 도포는 수행될 수 없다.
도 5는 본 발명의 건조-분사 시스템의 작동 동안 수집된 정보를 나타내며, 여기에서 재료는 가압 탱크에 넣어지고, 로터리 에어록을 통해 인덕터로 들어간다. 플롯의 가로좌표 또는 수평축은 시간 (초)을 나타내고; 세로좌표 또는 수직축은 압력 (파운드/in2)을 나타낸다. 분출구 압력 (401), 탱크 압력 (402) 및 호오스 압력 (403)은 각각 시간의 함수로서 표현된다. 호오스 압력 (403)은 인덕터 유출구에 부착된 호오스에서 측정되었으며, 인덕터 분출구로부터의 12 인치 (30 ㎝) 하류에서 측정되었다. 간격 (410)은 155 파운드/분 (1200 g/초)의 재료가 운반되는 시간을 나타낸다. 간격 (420)은 265 파운드/분 (2000 g/초)의 재료가 운반되는 시간을 나타낸다.
도 5에 나타낸 시험에서, 탱크 압력 (402)은 항상 호오스 압력 (403)보다 높다. 이는 로터리 에어록에 의한 가압 탱크로부터의 인덕터의 격리의 결과이다. 로터리 에어록 내의 포켓이 인덕터 내로 개방되는 경우, 포켓에서의 더 높은 공기 압력은 포켓 내의 재료가 인덕터 내로 비워질 것을 보장한다. 간격 (410)에서 155 파운드/분 (1200 g/초)의 운반 속도에서, 압력 플롯은 비교적 매끄럽고, 종래의 건조 분사 시스템에 대해 도 4에 나타낸 순환 패턴을 나타내지 않는다. 265 파운드/분 (2000 g/초)의 운반 속도에서는, 호오스 압력의 규칙적 순환 패턴이 없다. 무질서한 증가 및 감소는 분사 공정 동안 일상적으로 나타나는 무작위의 작은 변동으로 인한 것이다. 이들 변동의 진폭은, 본 발명의 장치에서 인덕터와 탱크 사이에 개방 연결이 없다는 사실로 인해, 종래의 설비를 사용하는 것보다 높은 것으로 나타난다. 따라서, 탱크는 압력 증가를 감쇠시키는 저장소로서 작용할 수 있다. 작은 막힘들은 이들이 분사 공정을 중단시킬 수 있기 전에 빠르게 약화된다. 상기 증가된 속도에서도 재료에 대한 물 첨가는 훨씬 더 일정하고, 재료 도포는 145 파운드/분 (1100 g/초) 속도에서 종래의 시스템에 의해 달성된 것만큼 우수하거나, 이보다 더 우수하였다.
본 발명의 장치 및 방법은 다양한 방식으로 구성되고, 다양한 조건 하에서 작동할 수 있다. 도 3에 따르는 본 발명의 장치 및 방법은 24 psi (파운드/in2 ) (170 kPa) 호오스 압력, 26 psi (180 kPa) 탱크 압력 및 47 psi (324 kPa) 분출구 압력에서 1.5 인치 (3.8 ㎝) 직경 분배 라인 또는 호오스를 통해 155 lbs (70 ㎏)/분 (1200 g/초)의 내화물 재료를 운반할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 도 3에 따르는 본 발명의 장치 및 방법은 또한, 33 psi (230 kPa) 호오스 압력, 35 psi (240 kPa) 탱크 압력 및 47 psi (320 kPa) 분출구 압력에서 1.5 인치 (3.8 ㎝) 직경 분배 라인 또는 호오스를 통해 265 lbs (120 ㎏)/분의 내화물 재료를 운반할 수 있다. 탱크, 또는 건조 재료를 함유하는 베인 포켓은 유지될 수 있고, 인덕터 압력보다 0.5 내지 10 psi (3 kPa 내지 69 kPa) 더 높은 압력, 인덕터 압력보다 1 내지 5 psi (7 kPa 내지 34 kPa) 더 높은 압력, 인덕터 압력보다 1.5 내지 3.5 psi (10 kPa 내지 24 kPa) 더 높은 압력, 또는 인덕터 압력보다 2 내지 3 psi (14 내지 21 kPa) 더 높은 압력으로 유지될 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법에 의해, 분출구 압력의 0.3 내지 0.7 배, 또는 분출구 압력의 0.5 내지 0.7 배 범위의 호오스 또는 분배 라인 압력이 얻어질 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 불과 8% 까지 변동하는 호오스 압력으로 1.5 인치 (3.8 ㎝) 직경 분배 라인 또는 호오스를 통해 155 파운드 (70 ㎏)/분의 내화물 재료를 운반할 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 운반 및 서징의 순환 패턴을 나타내지 않고 1.5 인치 (3.8 ㎝) 직경 분배 라인 또는 호오스를 통해 155 파운드 (70 ㎏)/분의 내화물 재료을 운반할 수 있다.
본 발명의 많은 변경 및 변동이 가능하다. 따라서, 하기의 특허청구범위 내에서 본 발명이 상세하게 기술된 것과 다른 식으로 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 건조 분사 도포를 위해 재료를 운반하기 위한 재료 운반 장치로서,
    재료 유출구를 갖는 재료 용기, 및
    (a) 재료 유입구, (b) 가압구, (c) 배출구, (d) 회전할 수 있고 복수의 베인들을 포함하는 로터 및 (e) 베인들 사이에 배치된 복수의 베인 포켓들을 포함하는 내부 및 외부를 갖는 로터리 에어록
    을 포함하고,
    상기 재료 용기의 재료 유출구가 상기 로터리 에어록의 상기 재료 유입구와 연통하고 있고,
    상기 가압구가 상기 로터리 에어록의 배출구와 연통하고 있지 않는 베인 포켓과 연통하고 있는, 재료 운반 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 로터의 회전 시에, 상기 베인 포켓들이 연속하여 a) 재료 유입구와 연통하고 있고, b) 가압구와 연통하고 있고, c) 상기 배출구와 연통하고 있는, 재료 운반 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 재료 용기가 가압 탱크이고, 상기 재료 유출구 및 상기 가압구가 동일 장소에 배치되는, 재료 운반 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 로터의 회전 시에, 상기 베인 포켓들이 연속하여 a) 개구와 연통하고 있고, b) 상기 로터리 에어록의 상기 외부로부터 격리되고, c) 상기 배출구와 연통하고 있는, 재료 운반 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에어록의 상기 배출구가 인덕터와 연통하고 있는, 재료 운반 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 에어록의 상기 배출구가 분배 라인과 연통하고 있는, 재료 운반 장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 가압구와 연통하고 있는 상기 베인 포켓이 상기 인덕터의 압력보다 높은 0.5 내지 10 파운드/in2 더 높은 압력에서 유지될 수 있는, 재료 운반 장치.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 가압구와 연통하고 있는 상기 베인 포켓이 상기 인덕터의 압력보다 1.5 내지 3.5 파운드/in2 더 높은 압력에서 유지될 수 있는, 재료 운반 장치.
  9. 건조 분사 도포를 위해 재료를 운반하는 방법으로서,
    건조 재료를 재료 용기 내에 넣는 단계;
    건조 재료를, 재료 용기로부터 (a) 유입구, (b) 배출구, (c) 회전할 수 있고 복수의 베인들을 포함하는 로터 및 (d) 베인들 사이에 배치된 복수의 베인 포켓들을 포함하는 내부 및 외부를 갖는 로터리 에어록 내로 통과시키는 단계,
    상기 건조 재료를 베인 포켓 내에서 가압시키는 단계, 및
    상기 건조 재료를 상기 로터리 에어록의 배출구를 통해 통과시키는 단계를 포함하는, 재료 운반 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 건조 재료를, 상기 로터리 에어록의 상기 배출구를 통해 내부, 인덕터 유입구 및 인덕터 유출구를 갖는 인덕터의 상기 유입구 내로 통과시키는 단계,
    상기 건조 재료를 상기 인덕터의 상기 내부와 연통하고 있는 분출구에 의해 생성된 스트림 내에서 비말동반시키는 단계, 및
    상기 비말동반된 건조 재료를 상기 인덕터 유출구로부터 배출시키는 단계를 더 포함하는, 재료 운반 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 장치에서, 상기 로터의 회전 시에, 상기 베인 포켓들이 연속하여 a) 상기 재료 유입구와 연통하고 있고, b) 상기 로터리 에어록의 상기 외부로부터 격리되고, c) 상기 배출구와 연통하고 있는, 재료 운반 방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 건조 재료를 상기 베인 포켓 내에서 가압시키는 단계가 상기 건조 재료를 상기 재료 용기 내에서 가압시킴으로써 달성되는, 재료 운반 방법.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 로터의 회전 시에, 상기 베인 포켓들이 연속하여 a) 상기 재료 유입구와 연통하고 있고, b) 상기 가압구와 연통하고 있고, c) 상기 배출구와 연통하고 있으며, 상기 건조 재료를 상기 베인 포켓 내에서 가압시키는 단계가 상기 가압구를 통해 상기 건조 재료를 가압시킴으로써 달성되는, 재료 운반 방법.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 건조 재료를 함유하는 상기 베인 포켓이 상기 인덕터의 압력보다 0.5 내지 10 파운드/in2 높은 압력에서 유지되는, 재료 운반 방법.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 건조 재료를 함유하는 상기 베인 포켓이 상기 인덕터의 압력보다 2.5 내지 3.5 파운드/in2 더 높은 압력에서 유지되는, 재료 운반 방법.
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