KR20140018372A - 초음파 공기 블랭킷 반사기 - Google Patents

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Abstract

초음파 탱크의 벽들 내부에서 초음파 벽들에 인접하여 배치된 공기 블랭킷 반사기는 초음파 에너지를 반사시킨다. 공기 블랭킷 반사기는, 탱크의 내부를 향하는 14 gauge 스테인레스 스틸과 같은 상대적으로 얇은 금속 플레이트 및, 얇은 금속 플레이트의 대향측상의 공기로 채워진 공동을 가진다. 얇은 금속 플레이트는 초음파 에너지를 탱크의 벽들로부터 이탈되게 반사시켜서, 탱크에 의해 흡수되는 초음파 에너지의 양을 감소시킨다.

Description

초음파 공기 블랭킷 반사기{Ultrasonic air blanket reflector}
본 출원은 미국 특허 가출원 61/482,093 의 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 제이 미카엘 굳슨(J. Michael Goodson)이 "초음파 공기 블랭킷 반사기"라는 제목으로 2011.5.3 자로 출원한 것이다. 상기 출원은 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명은 전체적으로 초음파 처리용 탱크에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탱크에 의한 초음파 에너지의 흡수를 감소시키고 반사를 향상시키도록 탱크에 부가된 반사 구조체에 관한 것이다.
초음파 세정 공정은 통상적으로 세정되어야 하는 부품들 및 액체를 담는 금속 탱크들을 이용한다. 초음파 에너지는 초음파 트랜스듀서들에 의해 탱크로 공급되는데, 초음파 튜랜스듀서들은 탱크에 부착되거나 또는 탱크 안에 잠길 수 있다. 탱크의 벽들 및 바닥은 통상적으로 0.25 인치 또는 8 gauge 또는 10 gauge 스테인레스 스틸이다. 탱크의 벽들 및 바닥은 초음파 트랜스듀서들에 의해 발생된 초음파 에너지의 일부를 흡수하며, 이것은 세정 공정에서 이용될 수 있는 초음파 에너지의 양을 감소시킨다.
만약 금속의 다른 측면상에 공기가 있고 금속이 상대적으로 얇으면 액체를 여기시키는데 이용되는 초음파 진동이 금속을 튀게(bounce off)하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 14 gauge 강철의 다른 측면상에서 공기를 가지면, 초음파 활성은 0.25 인치 강철보다 9 배 더 효과적으로 튀는 것으로 측정되었다. 초음파 진동은 공기가 뒤에 있는 금속 패널에 의해 흡수되기보다는 반사된다. 그러나, 구조적인 일체성 및 내구성을 위하여 상대적으로 더 두꺼운 금속들이 필요하기 때문에, 14 gauge 금속으로 탱크를 제조하는 것은 실용적이지 않다.
본 발명의 목적은 공기 블랭킷 반사기를 제공하는 것이다.
본 발명은 초음파 에너지를 반사시키기 위한, 탱크의 벽에 있거나 또는 벽에 인접하여 초음파 탱크 내부에 배치된 공기 블랭킷 반사기이다. 공기 블랭킷 반사기는 탱크의 내부를 향하는, 14 게이지(gauge) 스테인레스 스틸과 같은 상대적으로 얇은 금속 플레이트 및, 금속 플레이트의 대향측상에 있는 공기가 채워진 공동을 가진다.
보다 상세하게는, 본 발명은, (1) 처리되어야 하는 하나 이상의 부품들 및 액체를 담는 탱크로서, 하나 이상의 벽들을 가진 탱크; (2) 탱크의 내부로 초음파 에너지를 제공하는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서; 및, (3) 탱크의 하나 이상의 벽들에 인접하게 위치된 공기 블랭킷 반사기;를 포함하는 처리 장치이다. 공기 브랭킷 반사기는 탱크의 내부를 향하여 지향된 면 패널 및, 면 패널과 탱크의 벽 사이에 위치된 액체 없는 공동을 포함한다. 면 패널의 두께는 탱크의 벽 두께보다 작다.
명세서에 설명된 특징들 및 장점들은 모두 포괄하는 것이 아니고, 특히, 많은 추가적인 특징들 및 장점들이 도면, 상세한 설명 및 청구 범위에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 명세서에서 사용된 용어들은 가독성 및 안내의 목적을 위하여 선택되었으며, 본 발명의 주제를 한정하거나 서술하기 위하여 선택된 것이 아니며, 본 발명의 주제를 판단하려면 청구 범위를 참조할 필요가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 고정된 공기 블랭킷 반사기를 가진 탱크의 모서리에 대한 단면도이다.
도 2 는 탱크의 벽들에 장착되거나 또는 부착된 공기 블랭킷 반사기들을 가진 탱크의 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 제거 가능한 공기 블랭킷 반사기를 가진 탱크의 모서리에 대한 단면도이다.
도 4 는 제거 가능한 공기 블랭킷 반사기의 단면도이다.
도 5 는 제거 가능한 공기 블랭킷 반사기의 사시도이다.
도 6 은 단면으로 도시된 제거 가능한 공기 블랭킷 반사기의 사시도이다.
도면들은 본 발명의 다양한 바람직한 실시예들을 예시의 목적으로만 도시한다. 당업자는 다음의 설명으로부터 여기에 제시된 구조 및 방법들의 대안의 실시예들이 여기에 설명된 본 발명의 원리를 이탈하지 않으면서 채용될 수 있다는 점을 쉽게 이해할 것이다.
본 발명에 따른 공기 블랭킷 반사기(air blanket reflector)는 초음파 탱크 안에 배치되거나 또는 탱크의 벽들에 인접하여 배치되는 구조체이다. 공기 블랭킷 반사기는 탱크의 내부를 향하는 상대적으로 얇은 금속 패널을 가지며, 예를 들어 14 게이지(gauge) (0.0781 inch) 스테인레스 스틸을 가지며, 또한 얇은 금속 패널의 대향측상에 있는 공기로 채워진 포켓들 또는 공동을 가진다.
도 1 및 도 2 에 도시된 공기 블랭킷 반사기의 일 실시예는 탱크 안에 있는 액체의 표면(20) 아래에서 탱크(12)의 벽(10)에 부착된다. 공기 블랭킷 반사기(14)는 금속 패널(16)을 가지고, 바람직스럽게는 금속 패널이 14 gauge 스테인레스 스틸로 구성된다. 금속 패널(16)의 가장자리들은 탱크 벽(10)에 부착된 플랜지(18)들을 가지며, 금속 패널(16)과 탱크 벽(10) 사이에 공동(22)을 형성한다. 바람직스럽게는 공동이 금속 패널(16)의 내부와 탱크 벽(10) 사이에서 약 0.25 내지 0.375 인치의 깊이이다. 공기 블랭킷 반사기(14)의 플랜지(18)들이 바람직스럽게는 반사기의 모든 측부 둘레에서 탱크 벽(10)에 용접된다. 공기 블랭킷 반사기(14)의 금속 패널(16)은 두꺼운 탱크 벽 보다 우수하게 탱크의 내부로 초음파 진동을 반사시키며, 두꺼운 탱크 벽은 초음파 진동을 흡수하는 경향이 있다. 탱크 벽들이 바람직스럽게는 0.25 인치 또는 8 gauge (0.1719 인치) 또는 10 gauge (0.1406 인치) 스테인레스 스틸이다.
공기 블랭킷 반사기는 초음파 진동을 효율적으로 반사시키기 위하여 탱크의 측벽들의 상당한 부분을 덮어야 하며, 그렇지 않으면 초음파 진동이 탱크 벽들에 의해 흡수될 것이다. 공기 블랭킷 반사기는 저부에 의해 흡수될 초음파 진동을 반사시키도록 탱크의 저부에 인접하여 사용될 수도 있다. 공기 블랭킷 반사기는 탱크의 내부에 잠기는 로드 형(rod type) 트랜스듀서들과 같이, 초음파 진동이 탱크 내부에서 발생될 때 가장 유용하다. 그러나, 공기 블랭킷 반사기는 측벽 또는 저부와 같이, 탱크의 표면상에 장착된 트랜스듀서들과도 이용될 수 있으며, 그 경우에 공기 블랭킷 반사기는 표면에 인접하여 장착되지 않는다.
공기 블랭킷 반사기의 금속 패널 뒤의 공동이 바람직스럽게는 압축되지 않은 공기로 채워지며, 탱크 내부의 액체가 공동 안에 진입하지 않도록 밀봉된다. 예를 들어, 질소와 같은 다른 기체들이 공동을 채우도록 대신 이용될 수 있다. 공기 블랭킷 반사기의 도시된 실시예들은 반사기가 액체의 표면 아래에 있는 것을 도시하지만, 반사기는 액체의 수위 위로 연장될 수 있고 공동의 상부에서 배기(venting)를 제공할 수 있다. 중요한 것은 공동의 내부에 공기 또는 다른 기체가 있다는 점이다. 반사기가 적절하게 작동하도록 공동은 기체로 채워질 필요가 있기 때문에, 내부의 그 어떤 액체라도 반사기의 효율성을 떨어뜨릴 것이며 회피되어야 한다.
도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같은, 공기 블랭킷 반사기의 다른 실시예는 탱크 안의 액체 표면(20) 아래에서 탱크 벽(10)에 인접하여 탱크(12) 내부에 매달린 공기 블랭킷 반사기(30)이다. 공기 블랭킷 반사기(30)는 2 개의 금속 패널(32,34) 및 주위 벽(36)들을 가지며, 이들은 밀봉된 공동(38)을 형성하고, 공동이 바람직스럽게는 공기를 포함한다. 바람직스럽게는 공기 블랭킷 반사기(30)의 적어도 외측 금속 패널(32)이 14 gauge 스테인레스 스틸로 구성된다. 공동(38)은 금속 패널(32,34)들의 내측 표면들 사이에서 바람직스럽게는 대략 0.25 내지 0.375 inch 의 깊이이다. 금속 패널들을 지지하도록 공동(38)의 내부에서 내측 리브(40)들이 이용될 수 있다. 내측 리브(40)들은 도 4 에 도시된 바와 같이 바람직스럽게는 대략 12 인치로 이격되고, 공동(38)을 몇 개의 포켓(42)들로 분할한다. 공기 블랭킷 반사기는 용접에 의하여 평탄 플레이트들로부터 제조될 수 있다. 장착 브래킷(44)들이 이용되어 공기 블랭킷 반사기(30)를 탱크 내부에 장착한다. 바람직스럽게는, 공기 블랭킷 반사기(30)의 모서리들에서 4 개의 브래킷(44)들이 이용되어 공기 블랭킷 반사기를 탱크의 저부 또는 벽에 고정시킨다. 도 6 은 도 5 와 유사한 공기 블랭킷 반사기(30)의 사시도이지만, 금속 면(32,34)들은 섹션(section)으로 도시되어 있다. 공기 블랭킷 반사기의 이러한 실시예는 브래킷들로써 장착되기 때문에, 탱크에 용접된 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예보다 탱크로부터 제거하는 것이 용이하다.
강력한 낮은 주파수 두께 모드의 초음파를 가지는 로드 유형 초음파 트랜스듀서를 이용하는 적용예에서, 초음파 공기 블랭킷 반사기의 이용은 음을 반사시키는데는 14 gauge 이지만, 효과적인 탱크를 위해서는 더 두꺼운 금속들의 강도, 예를 들어, 10 및 8 gauge 스테인레스 스틸 또는 더욱 강한 0.25 인치 스테인레스 스틸의 강도(strength)의 장점을 가진다. 공기 블랭킷 반사기는 정제기(refineries)의 열교환기 세정, 낙농 장비의 세정, 펄프 공정 장비 세정과 같은 초음파 적용예들에서 유용하고, 또한 제약의 적용예에서 유용하다. 또한 자동차 및 트럭 프레임, 대형 모터, 오일 및 개스 드릴 공구 및, 다른 대형 대상물을 세정하는데 동일한 기술이 이용될 수 있다. 본 발명은 상대적으로 저렴하고 제조가 간단하다.
상기의 설명으로부터, 여기에 기재된 본 발명이 초음파 탱크용의 신규하고 유리한 공기 블랭킷 반사기를 제공한다는 점은 명백할 것이다. 상기의 설명은 본 발명의 단지 예시적인 방법 및 실시예들만을 개시하고 설명한다. 당업자가 이해할 수 있는 바로서, 본 발명은 그것의 사상 또는 실질적인 특징으로부터 이탈하지 않으면서 다양한 다른 형태들로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개시된 내용은 다음의 청구항들에 기재된 본 발명의 범위를 예시하지만 제한하지 않도록 의도된다.
10. 벽 12. 탱크
16. 금속 패널 22. 공동

Claims (8)

  1. 하나 이상의 벽들을 가지는 탱크로서, 액체 및, 처리되어야 하는 하나 이상의 부분들을 담는 내부를 형성하는, 탱크;
    초음파 에너지를 탱크의 내부에 제공하는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서들; 및,
    탱크의 벽에 인접하여 위치된 공기 블랭킷 반사기(air blanket reflector)로서, 공기 블랭킷 반사기는 탱크의 내부를 향하여 지향된 제 1 면 패널 및, 제 1 면 패널과 탱크의 벽 사이에 위치되어 액체를 담지 않는 공동을 포함하고, 제 1 면 패널의 두께는 탱크의 벽 두께보다 얇은, 공기 블랭킷 반사기;를 포함하는 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공기 블랭킷 반사기는 탱크의 벽에 부착된 제 1 면 패널의 주위 둘레에 플랜지들을 구비하고, 공동은 제 1 면 패널과 탱크의 벽 사이에 형성되는, 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    플랜지들은 탱크의 벽에 용접되는, 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    공기 블랭킷 반사기는 상기 제 1 면 패널에 평행하면서 상기 제 1 면 패널로부터 이격된 제 2 면 패널을 구비하고, 제 1 면 패널과 제 2 면 패널 사이에 공동이 형성되는, 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    공기 블랭킷 반사기는 제 1 면 패널 및 제 2 면 패널의 주위 둘레에 벽들을 구비하고, 주위의 벽들은 제 1 면 패널 및 제 2 면 패널에 용접되는, 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    공기 블랭킷 반사기는 브래킷들에 의해 탱크에 부착되는, 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    공동은 공기를 포함하는, 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 면 패널은 14 게이지(gauge) 스테인레스 스틸로 구성되는, 처리 장치.
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