KR20180008879A - 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치 - Google Patents

인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치 Download PDF

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KR20180008879A
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스캇 더블유. 비더만
토마스 보나벤츄라
패트릭 이. 도드
조셉 씨. 미칼릭
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메탈 캐스팅 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치는 슬러리 유체의 슬러리 커튼 - 상기 슬러리 커튼은 길이 및 두께를 갖고 상기 길이는 상기 두께보다 실질적으로 더 김 - 을 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 슬러리 유체를 내보내어 상기 슬러리 커튼을 형성하도록 구성되는 유출구를 포함한다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치는 슬러리 유체의 흐름을 수용하도록 구성된 도관 및 상기 도관에 동작가능하게 결합된 유출구를 포함하는 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치를 포함하고 이것으로 기재될 수 있으며, 유출구는 슬러리의 커튼으로서 슬러리의 흐름을 내보내도록 구성된다.

Description

인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2015년 10월 13일자로 출원된 미국 출원 제 62/240,727 호의 우선권을 주장하며, 상기 미국 출원의 공개는 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치에 관한 것이며, 일 실시예에서 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치로서 기재될 수 있다.
인베스트먼트 캐스팅 산업은 적절한 인베스트먼트 캐스팅 몰드의 사용을 요한다. 바람직하게, 이러한 인베스트먼트 캐스팅 몰드는 가능한 가깝게 원하는 캐스팅 부분의 미세 특징 및 치수를 정확하고 정밀하게 반영하여, 원하는 구성요소 또는 부분을 성취하도록 추가 가공 또는 마감 작업을 요하는 것을 회피할 것이다. 이러한 인베스트먼트 캐스팅 몰드, 특히, 반중력(countergravity) 인베스트먼트 캐스팅 몰드는 일과성 또는 제거가능한 재료로부터 생성된, 캐스팅될 물건의 패턴 어셈블리를 활용한다. 이러한 패턴 어셈블리는 내화 쉘을 형성하도록 내화 입자상 재료와 함께 주어진다.
일반적으로, 인베스트먼트 캐스팅 패턴 어셈블리, 특히 반중력 인베스트먼트 캐스팅에 사용되는 어셈블리는 형성될 물건 또는 물건들의 하나 이상의 물드 패턴을 스프루 축을 따라 연장하는 중심 스프루 패턴에 부착함으로써 형성되었다. 일반적으로, 몰드 패턴은 방사상 연장하는 게이트 패턴 또는 복수의 게이트 패턴에 의해 중심 스프루에 연결된다. 패턴 어셈블리가 내화 쉘로 코팅되면, 일과성 재료는 내화 몰드 어셈블리를 한정하도록 제거되고, 이것은, 중심 스프루, 복수의 방사상으로 연장하는 게이트 및 원하는 캐스팅 물건을 형성하도록 고체화되는, 몰드 캐비티내에 용융 금속을 공급하려는 목적으로 내화 몰드내에 통로 또는 도관을 한정하는 관련된 몰드 캐비티를 포함한다.
일반적으로, 내화 몰드는 실질적으로 수직으로 배향된 스프루 패턴을 갖는 패턴 어셈블리를 배향시키고 일과성 재료의 패턴 어셈블리를 액체, 결합재 및 내화 입자를 포함하는 내화 슬러리 재료의 슬러리 배스(bath)에 침지시킴으로써 제조된다. 이어서 패턴 어셈블리를 슬러리 배스에서 제거하여 패턴 어셈블리의 외부 표면에 습한 슬러리 코팅을 생성한다. 습한 슬러리 코팅은 습한 코팅 층을 스투코 입자의 유동층(fluidized bed)에 침지시킴으로써 내화 스투코 입자의 층으로 코팅되고, 이어서, 슬러리 및 내화 스투코 입자로부터 내화 입자의 건조한 층을 제공하도록 건조될 수 있다. 이 공정은 일반적으로 내화 입자 및 내화 스투코 입자의 복수의 건조한 층을 형성하기 위해 반복된다. 이어서, 일과성 재료는 내화 쉘로부터 제거되어 내화 인베스트먼트 캐스팅 몰드 어셈블리를 형성한다. 이들 내화 캐스팅 몰드 어셈블리는 일과성 재료의 패턴 어셈블리에 의해 한정된 형상을 갖는 다양한 용융 금속 및 합금의 인베스트먼트 캐스팅에 사용된다. 이 방법은 과거에 광범위하게 사용되었고 유용하지만, 시간이 많이 소요되는 배치(batch) 공정이다. 침지, 스투코 마감(stuccoing) 및 건조의 통상적인 단계는 슬러리 배스, 스투코 입자 샌더 및 건조실 또는 오븐을 포함하는 시설의 상이한 방 또는 부분에 위치하는 상이한 장비를 사용하여 배치 공정으로서 불연속적으로 행해진다. 이 방법은 단계의 구현을 위해 기재된 다양한 배치 스테이션으로의 이송뿐만 아니라 내화 몰드를 한정하기에 충분한 내화 스투코 입자 및 내화 입자의 복수의 층을 생성하는 데 필요한 단계의 반복을 포함하는 패턴 어셈블리의 광범위한 취급을 필요로한다.
종래의 인베스트먼트 캐스팅 몰드 제조 공정의 단점을 극복하기 위해, 인베스트먼트 캐스팅를 위한 내화 몰드를 제조하기 위한 개선된 장치 및 방법, 특히, 내화 몰드 어셈블리를 생성하기 위하여 요구되는 시간을 감소시키는 방법 및 장치가 매우 바람직하다.
일 예시적인 실시예에서, 인베스트 몰드 슬러리 커튼 장치가 개시된다. 슬러리 커튼 장치는 슬러리 유체의 슬러리 커튼을 포함하고, 슬러리 커튼은 길이 및 두께를 가지며, 길이는 두께보다 실질적으로 더 길다. 장치는 또한 슬러리 유체를 내보내고 슬러리 커튼을 형성하도록 구성되는 유출구를 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치는 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치를 포함하고 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치로 기재될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치는 슬러리의 흐름을 수용하도록 구성되는 도관 및 상기 도관에 동작 가능하게 연결되며, 상기 슬러리의 커튼으로서 슬러리의 흐름을 내보내도록 구성되는 유출구를 포함한다.
본 발명의 상기 특징 및 장점과 다른 특징 및 장점은 하기의 첨부 도면들을 참조로 하는 아래의 상세한 설명으로부터 쉽게 이해될 것이다.
하기의 첨부 도면들을 참조로 하는 본 발명의 실시예들에 관한 아래의 상세한 설명에서 제시되는 다른 목적, 특징, 장점, 및 세부사항들은 예시적인 것일 뿐이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 슬러리 커튼 장치(10)의 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 1a는 도 1의 A-A를 따라 취해진, 본 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에 기재된 같이 슬러리 커튼의 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 본 명세서에서 기재된 같이 슬러리 커튼 장치(10)의 다른 실시예의 저면도를 도시한다.
도 4는 슬러리 커튼의 부분 단면을 도시하는 본 명세서에 기재된 슬러리 커튼 장치(10)의 또 다른 실시예의 저면도이다.
도 5는 슬러리 커튼의 부분 섹션을 도시하는 본 명세서에 기재된 슬러리 커튼 장치(10)의 또 다른 실시예의 저면도이다.
도 6은 슬러리 커튼의 부분 단면을 보여주는 본 명세서에 기재된 슬러리 커튼 장치(10)의 다른 실시예의 저면도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 슬러리 코팅 장치(100) 및 슬러리 커튼의 일 실시예의 개략도이다.
도 8은 도 7의 실시예의 저면도이다.
도 8b는 도 8에서 B-B를 따라 취해진 단면도를 도시한다.
도 9는 본 원에 개시된 슬러리 코팅 장치(100) 및 슬러리 커튼의 다른 실시예의 저면도를 도시한다.
도 10은 도 9의 실시예의 정면도를 도시한다.
도 11은 개시된 복수의 도관 및 슬러리 커튼을 포함하는 슬러리 코팅 장치(100)의 다른 실시예의 정면도를 도시한다.
도 12는 이동가능한 몰드 패턴 어셈블리에 대하여 원주방향으로 이격된 도관(30) 및 슬러리 코팅 장치(100)의 일 실시예의 개략도이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 본원에 기술된 단부 노즐(46)과 슬러리 코팅 장치(100) 및 도관(30)의 실시예의 상면도, 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 명세서에 기재된 길이를 따르는 노즐(46)과 슬러리 코팅 장치(100) 및 도관(30)의 실시예의 상면도, 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 15는 본 명세서에 기재된 삽입부(68)와 함께 도관(30)의 길이에 따른 슬러리 코팅 장치(100)의 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 16은 본 명세서에 기재된 챔버(69)와 함께 슬러리 코팅 장치(100) 및 도관(30)의 다른 실시예의 측방향 횡단면도를 도시한다.
도 17a 내지 도 17c는 본 명세서에 개시된 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)의 단면 C-C에 따른 상면도, 측면도 및 횡단면도를 도시한다.
도 18a 내지 도 18b는 본 명세서에 개시된 바와 같은 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)의 다른 실시예의 상부 및 측면도이다.
도 19는 본 명세서에 개시된 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200) 및 측면 개구(222)의 다른 실시예의 부분 횡단면도이다.
도 20은 본 원에 개시된 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200) 및 상부 개구(216)의 다른 실시예의 부분 단면도를 도시한다.
도 21은 본원에 개시된 바와 같은 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200) 및 매니폴드의 평행 연결의 다른 실시예의 평면도이다.
도 22는 본 원에 개시된 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200) 및 매니폴드의 직렬 연결의 다른 실시예의 상면도를 도시한다.
도 23은 본 원에 개시된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 24는 본원에 기술된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 일 실시예의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
도 25는 본원에 기술된 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 25d는 도 25의 영역(D)의 일부의 확대도이다.
도 26은 쉘 몰드 빌드(shell mold build) 및 그 안의 축적된 코팅 층의 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 27은 본 명세서에 개시된 맨드렐(mandrel)의 일 실시예의 사시도이다.
도 28은 본 명세서에 개시된 맨드렐 지지 부재의 일 실시예의 사시도이다.
도 29는 본 명세서에 개시된 슬러리 코팅 스테이션의 실시예의 사시도이다.
도 30은 본 명세서에 개시된 스투코 코팅 스테이션의 실시예의 사시도이다.
도 31은 본 명세서에 개시된 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)의 실시예의 개략도이다.
도 32는 본원에 기술된 교번하는 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')의 실시예의 개략도이다.
도 33a 및 도 33b는 본 명세서에 기재된 스투코 코팅 스테이션을 포함하는 작업 스테이션에서 사용하기 위한 컨베이어의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 34a 및 도 34b는 본 명세서에 기재된 스투코 코팅 스테이션의 실시예의 개략도이다.
도 35는 본 명세서에 기재된 내화 몰드를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 36은 본 명세서에 개시된 바와 같은 슬러리 코팅 스테이션(320) 및 슬러리 매니폴드(210)의 실시예의 사시도이다.
도 37은 본 명세서에 개시된 바와 같은 스투코 코팅 스테이션(330) 및 슬러리 매니폴드의 일 실시예의 개략도이다.
도 38은 본 명세서에 개시된 바와 같은 건조 스테이션(340) 및 건조 제트의 실시예의 개략도이다.
도 1 내지 도 38을 포함하는 도면들을 참조하면, 내화 인베스트먼트 캐스팅 몰드 어셈블리를 제조하는 방법 및 장치가 기재된다. 이들 장치는 도 1,도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)를 포함한다. 일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 예를 들어 도 7 내지 도 16에 도시된 바와 같은 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)에 포함된다. 다른 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 도 17a 및 도 22에 도시된 바와 같이 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)에 포함된다. 기술 된 실시예들에서의 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 전술 한 바와 같은 종래의 슬러리 배스(bath)를 사용하는 침지와는 매우 다른 새로운 방식으로 일과성 패턴 어셈블리 상에 내화 입자들의 습한 슬러리 코팅을 적용할 수 있기 때문에 매우 유리하다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 본원에 기술 된 여러 가지 이유로 특히 유리하며, 특히 상기 장치가 내화 인베스트먼트 몰드 어셈블리의 연속 제조를 제공하는 장치 또는 시스템에 용이하게 통합될 수 있기 때문에 바람직하다.
이들 장치는 또한 도 25 내지 도 34b에 도시된 인베스트먼트 캐스팅 몰드 어셈블리를 제조하는데 필요한 다른 장치와 함께 통합된 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)를 포함한다. 이들 장치의 통합은 유리하게는 인베스트먼트 캐스팅 몰드 어셈블리의 연속 또는 반 연속 제조를 가능하게 하여 이들 어셈블리를 빌드(build)하는 데 필요한 제조 시간 및 관련 제조 비용을 크게 감소시킬뿐만 아니라 품질 및 제조된 어셈블리의 반복가능성을 향상시키는 장치 또는 시스템을 제공한다. 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 내화 몰드 어셈블리를 제조하는 데 필요한 비용 및 사이클 시간을 단축시키는 능력은 이들 몰드를 사용하여 제조된 인베스트먼트 캐스팅의 비용을 몰드 비용 및 완성된 캐스팅의 증가된 처리량과 관련하여 직접적으로 감소시킨다.
인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10) 및 인베스트먼트 몰드 제작 장치(300)는 도 35에 도시된 바와 같은 내화 쉘 몰드 어셈블리를 제조하는 방법(400)을 가능하게하고 실행하는데 사용될 수 있다. 장치(10, 100, 200 및 300)는 코팅 공정 동안 패턴 어셈블리의 길이방향 또는 스프루(sprue) 축의 회전 가능하고 및/또는 실질적으로 수평인 배향 및 축방향으로 연장하는 슬러리 커튼과 같은 슬러리 커튼의 결합을 제공하여, 침지 코팅보다는 슬러리 코팅을 도포한다. 슬러리 커튼과 함께 패턴 어셈블리의 회전가능한 및/또는 실질적으로 수평인 배향의 사용은 다양한 컨베이어 장치(80) 및 공장 자동화 장치의 사용 및 내화 쉘 몰드 어셈블리(600)의 연속 또는 반연속 또는 부분적으로 연속하는 방법(400)의 구현을 가능하게 한다. 연속적인 방법(400)은 내화 쉘 몰드 어셈블리(600)를 만드는 데 요구되는 시간 및 어셈블리의 관련 비용을 크게 감소시키기 때문에 매우 유리하다. 방법(400)은 유리하게는 내화 쉘 몰드 어셈블리 공정의 다양한 요소들 사이 및 중간에 회전가능한 수평 배향으로 코팅된 패턴 어셈블리를 취급하고 저장하는 새로운 방법을 제공한다. 예를 들어, 슬러리 코팅을 도포한 후, 습한 코팅된 패턴 어셈블리는 생성된 코팅의 균일성을 보장하기 위하여 방법(400)의 후속 요소를 따라 흐르고(drain) 이동하면서 일정 속도 또는 가변 속도 또는 이들의 조합 일 수 있는 미리 결정된 회전 속도 또는 속도로 계속 회전할 수 있다. 수평 배향은 또한 수직으로 배향된 랙, 수평으로 배향된 랙, 서펜타인(serpentine) 또는 다른 순환 컨베이어 및 컨베이어 장치 또는 시스템에 용이하게 통합될 수 있는 수평 또는 수직 캐러셀(carousel)을 포함하되 이에 한정되지 않는 적층 및 저장 장치 또는 장비의 모든 방식으로 방법(400)의 요소를 통해 또는 이후에 진행함에 따라 코팅된 패턴 어셈블리의 유연한 적층 및 저장을 가능하게한다. 일반적으로 본 발명 및 관련 장점들 중 일부를 설명 하였으므로, 상세한 설명은 이하에 설명된다.
인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치
도 1 및 도 1a를 참조하면, 인베스트먼트 몰드 슬러리 장치(10)는 슬러리 유체(14)의 슬러리 커튼(12)을 포함한다. 인베스트먼트 쉘 몰드는 패턴 어셈블리 또는 패턴 클러스터에 일련의 세라믹 코팅을 도포함으로써 제조된다. 각각의 코팅은 코팅 층(16)을 포함할 수 있다. 코팅 층(16)은 슬러리 유체(14)를 통해 슬러리 커튼(12)을 도포함으로써 형성될 수 있다. 슬러리 유체(14)는 일과성 또는 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18) 상에 내화 입자의 습한 코팅 층(16)을 제공하는데 적절한 내화 슬러리 유체를 포함한다. 내화 슬러리 유체(14)는 코팅을 제조하기 위한 임의의 적절한 성분을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 내화 슬러리 유체(14)는 슬러리를 만들기 위한 복수의 내화 입자, 결합재 및 액체 또는 유체를 포함하며, 다른 실시예에서, 슬러리 유체(14)는 또한 슬러리 특성, 예를 들어 다이 내화 입자의 습윤, 일과성 패턴 어셈블리의 습윤, 가스 또는 발포의 포착을 제어하기 위해 하나 이상의 첨가제 또는 복수의 첨가제를 포함할 수 있다. 내화 몰드를 형성하기에 적합한 미분된 내화 입자는, 지르코니아, 용융 지르코니아, 알루미나, 용융 알루미나, 뮬라이트, 용융 뮬라이트, 이트리아, 실리카, 용융 실리카, 알루미노 실리케이트, 카올린 클레이, 소성 카올린 클레이, 운모, 탄소 및 이들의 조합물을 포함하는 다른 슬러리 성분과의 바람직하지 않은 반응을 갖지 않는다면 사용될 수 있다. 내화 입자는 구형, 등축, 침상, 각형, 섬유질, 플레이크, 과립형(예를 들어, 표준 메쉬 크기를 사용하여 측정 가능한 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 입자), 수지상(dendritic), 세장된, 혈소판 또는 중공 입자(예시: 중공 구)을 포함하는 임의의 적합한 입자 크기 및/또는 입자 형태 또는 형태학을 가질 수 있다. 입자는 약 1 내지 약 20, 더 바람직하게는 약 1 내지 약 5의 종횡비(가장 긴 치수 대 가장 짧은 치수의 비)를 가질 수 있다. 입자 크기는 슬러리 코팅 층 내의 내화 입자의 패킹 밀도를 변화시키도록 평균 입자 크기의 단봉, 이봉 또는 다봉 분포를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예시적인 입자 크기는 100 메쉬 미만 내지 600 메쉬 초과를 포함한다. 에틸 실리케이트 또는 콜로이드 실리카 졸과 같은 다양한 결합재 용액을 포함하는 임의의 적합한 결합재 물질이 사용될 수 있다. 슬러리 유체(14)가 수성 슬러리 유체가 되도록 임의의 적절한 캐리어 액체 또는 유체가 물 또는 다양한 수용액을 포함하여 사용될 수 있다. 유기 필름 형성제, 습윤제 또는 계면 활성제 및 소포제를 포함하는 다양한 슬러리 첨가제가 또한 슬러리 특성을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
슬러리 유체(14)는 패턴 또는 이전의 슬러리 코트의 습윤을 촉진시키는 습윤제를 포함할 수 있다. 소듐 알킬 설페이트, 소듐 알킬 아릴 설포네이트 또는 옥틸-페녹시 폴리에톡시 에탄올과 같은 습윤제가 사용될 수 있다. 몇몇 측면에서, 거품 형성을 억제하고 기포가 빠져 나가는것을 허용하도록 소포제가 포함될 수 있다. 소포제는 수성 실리콘 에멀젼 및 n-옥틸 알콜과 같은 액체 지방 알콜을 포함할 수 있다. 슬러리 유체(14)에는 알루미네이트, 실리케이트 및 산화물과 같은 내화 코발트 화합물인 조핵제 또는 결정 미세화제가 첨가될 수 있다.
슬러리 유체(14)는 일과성 패턴 어셈블리(18) 상에 슬러리 코팅 층(16)을 형성하기에 적합한 임의의 점도를 가질 수 있다. 슬러리 유체(14)는 결합재 액체에 내화력을 첨가하고, 교반을 사용하여 응집체를 파괴하고, 공기의 비말 동반을 제거함으로써 준비될 수 있다. 슬러리 유체(14)가 사용되기 전에 점도가 최종 수준으로 떨어질 때까지 교반을 계속한다. 파우더가 현탁액(suspension)을 벗어나지 않도록 생산시 교반을 계속할 수 있다. 교반을 위해 배플(baffle) 또는 프로펠러 믹서가 있는 회전 탱크를 고려할 수 있다.
일 실시예에서, 점도는 7초 내지 35초, 더 구체적으로 10초 내지 32초의 4번 잔컵(Zahn cup)의 실온(75 내지 85 ℉)에서의 범위를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 유체(14)는 유체 내의 유체 성분의 현탁액을 포함하고, 다른 실시예에서는 미리 결정된 안정성 또는 저장 수명을 제공하는 안정적인 현탁액을 포함한다. 일 실시예에서, 현탁액은 안정적인 콜로이드 현탁액을 포함한다. 적절한 슬러리 유체(14)는 미국 특허 제 2,948,935 호(카터), 제 3,860,476 호(무어), 제 3,878,034 호(베이어) 및 제 5,069,271 호(챈들리)에 기재된 종래의 슬러리 유체를 포함할 수 있다 - 상기 미국 특허들은 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 통합됨 - .
일반적으로, 하나 이상의 슬러리 유체(14)가 내화 몰드 어셈블리를 제조하기 위해 사용되고, 상이한 슬러리 유체(14)로부터 퇴적된 코팅은 이하에서 더 기재되는 바와 같이, 몰드의 내표면의 표면 마감, 몰드 강도, 열 전달 특성, 가스 투과성(가스 투과성 또는 가스 불 투과성) 등을 포함하는 내화 몰드 어셈블리의 원하는 특성을 얻도록 내화 몰드 어셈블리의 원하는 특성을 얻기 위해 사전 결정된 순서로 순서가 정해진다.
본원에서 사용 된 바와 같이, 슬러리 커튼(12)이라는 용어는 커튼의 형태로 적절하게 성형되거나 형성된 슬러리 흐름(22)을 나타내기 위해 사용된다. 본원에서 사용되는 커튼이라는 용어는 슬러리 흐름(22)을 그 두께 또는 폭보다 실질적으로 큰 길이를 갖는 형태로 형성하는 커튼 또는 폭포 또는 샤워 또는 파 또는 이와 유사한 형상의 형태를 포함한다. 슬러리 커튼(12) 및 슬러리 흐름(22)은 표면(24)에 걸쳐서 원하는 습한 코팅 층(16)을 제공하도록 구성된 일과성 또는 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면(24)에서 함께 형상을 한정하는 슬러리 흐름(22)의 시리즈 또는 패턴을 포함하는 연속 형상 또는 불연속 형상을 한정할 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 커튼(12)은 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)가 커튼 아래에서 회전 될 때 표면(24)의 전부 또는 실질적으로 전체에 걸쳐 연속적인 습한 코팅 층(16)을 제공하는 형상 및 크기를 갖는다. 다른 실시예에서, 슬러리 커튼(12)은 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)가 커튼 아래에서 회전될 때 표면(24)의 미리 결정된 부분 위에 연속적인 습윤 코팅 층(16)을 제공하는 형상 및 크기를 갖는다. 다양한 실시예에서, 슬러리 커튼(12) 및 슬러리 흐름(22)은 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)가 커튼 아래에서 회전 될 때 표면(24)의 대체 부분 또는 임의의 부분 상에 습한 코팅 층(16)을 제공하도록 큰 유연성을 갖고 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 슬러리 커튼(12)은 도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이 길이(1) 및 두께(t)를 가지며 길이는 두께보다 실질적으로 길다. 슬러리 커튼(12)은 일반적으로 대략 스프루 패턴의 길이 또는 높이와 같이, 패턴 어셈블리의 전체 축 방향 길이 또는 높이의 전부 또는 일부를 덮도록 슬러리 흐름을 형성하도록 구성된다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 또한 유출구(20)를 포함한다. 유출구(20)는 슬러리 유체(14) 및 슬러리 흐름(22)을 내보내고(dispense) 슬러리 커튼을 미리 결정된 형상으로 형성하는 것을 포함하는 슬러리 커튼을 형성하도록 구성된다. 유출구(20)는 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 커튼의 형상으로 향하게 하기에 적합한 임의의 적합한 형상 또는 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 유출구(20)는 상기 기재된 바와 같이 슬러리 커튼(12)의 형상으로 슬러리 유체의 슬러리 흐름을 보내기에 적절한 오리피스 형상을 갖는 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 수용하고, 축적하고 또는 보내기 위한 매니폴드, 도관, 탱크 또는 유사한 장치에서 인클로즈드 오리피스(enclosed orifice)(21)(도 1 및 도 1a) 또는 복수의 인클로즈드 오리피스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유출구(20)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 슬러리 커튼(12)으로 에지 위에서 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 보내는데 적절한 에지 형상을 갖는 슬러리 유체의 흐름을 수용하고, 축적하고 또는 내보내기 위하여 매니폴드, 도관, 탱크 또는 유사한 장치의 에지(23)(도 2) 또는 복수의 에지를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유출구(20)는 유출구 형상(20')을 가지며, 유출구 형상(20')은 조절가능하거나 변경가능하므로, 유출구(20')에 의해 제조된 슬러리 커튼(12)의 형상이 예를 들어 스레딩된 파스너(27)를 사용하여 느슨해 지거나 고정 될 수 있는 이동 가능한 플레이트(25) 또는 셔터(도 3)의 사용에 의해 조절가능하거나 변경가능하다. 일 측면에서, 유출구 형상(20')은 슬러리 커튼(12)이 내보내지는 동안 조절가능할 수 있다. 예컨대, 유출구(20)는 길이에 따른 슬러리 커튼 두께의 범위를 제공하도록 조절가능할 수 있고 또는 길이는 길이의 범위에 걸쳐 조절가능할 수 있고 또는 유출구(20)는 슬러리 커튼(12)의 두께 및 길이 모두가 조절가능할 수 있도록 조절가능할 수 있다. 일 실시예에서, 유출구(20)의 형상은 유출구(20)의 형상의 설정의 일부와 같이 수동으로 또는 슬러리 유체(14) 및 슬러리 흐름(22)이 유출구(20)를 통해 흐르는 동안 교번하여 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 유체(14)가 유출구(20)를 통해 흐르는 동안 교번하여 또는 유출구(20)의 형상의 설정의 일부와 같이 전자 컨트롤러 및 전자기계 액추에이터를 사용하여 자동으로 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 커튼(12)이 평면(도 1, 도 1a 및 도 2)를 포함하도록 슬러리 유체(14)의 흐름을 제공하는 유출구 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 커튼(12)이 곡면을 포함하도록 슬러리 유체(14)의 흐름을 제공하는 유출구 형상을 갖는다. 슬러리 커튼(12)은 평면 또는 곡면(도 4)과 같은 단일 형상을 가질 수 있거나, 또는 복수의 평면 및 곡면 부분 또는 세그먼트(도 4)를 결합하여 패턴 어셈블리의 다양한 형상을 수용할 수 있다. 유출구(20)는 하나의 슬러리 커튼(12) 또는 복수의 슬러리 커튼(12)(도 5)을 함께 한정하는 복수의 유출구(20)를 포함할 수 있다.
슬러리 커튼(12)은 도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이 길이(l) 및 두께(t)를 가지며, 길이는 두께보다 실질적으로 더 길다. 이에 관하여, 실질적으로 더 크다는 것의 의미는 더 큰 것을 포함하고, 일 실시예에서 5배 이상이 되는 것으로 한정될 수 있다. 다른 실시예에서, 슬러리 커튼(12)의 길이는 두께의 약 5 내지 약 1000 배이며, 다른 실시예에서는 슬러리 커튼의 길이가 두께의 약 20 내지 약 500 배이다. 슬러리 커튼(12)은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있고, 일 실시예에서는 약 0.040 인치보다 크고, 다른 실시예에서는 약 0.040 인치 내지 약 0.50 인치의 범위이며, 더욱 구체적으로 약 0.040 인치 내지 약 0.10 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 커튼(12)의 두께는 커튼의 길이를 따라 일정하다. 일 실시예에서, 슬러리 커튼(12)의 두께는 커튼의 길이를 따라 변한다(도 6). 일부 측면에서, 슬러리 커튼(12)의 두께는 슬러리 커튼(12)의 길이를 따라 평면 및/또는 곡면 부분에서 일정할 수 있다. 다른 측면에서, 슬러리 커튼(12)의 두께는 패턴 어셈블리(18)의 다양한 형상을 수용하도록 슬러리 커튼(12)의 길이를 따라 평면 및/또는 곡면 부분에서 가변적으로 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 슬러리 커튼(12)은 패턴 어셈블리(18) 또는 경우에 따라 패턴 어셈블리(18)의 미리 결정된 일부의 전체 길이 를 덮도록 구성되는 단일 슬러리 커튼(12)(도 1, 도 1a 및 도 2)을 포함한다. 다른 실시예에서, 슬러리 커튼(12)은 함께 패턴 어셈블리(18) 또는 경우에 따라 패턴 어셈블리(18)의 미리 결정된 일부의 전체 길이를 커버하도록 구성되는 복수의 분리된 슬러리 커튼(12)(도 4, 도 5 및 도 6)을 포함한다. 분리된 슬러리 커튼(12)은 도 6에 도시된 패턴을 포함하여 패턴 어셈블리(18)의 원하는 코팅 커버리지를 제공하기 위해 미리 결정된 패턴으로 구성 될 수 있다.
인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치
다른 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)는 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 수용하도록 구성된 도관(30) 및 도 7, 도 8 및 도 8b에 도시된 바와 같이 도관(30)에 동작 가능하게 결합된 유출구(20)를 포함한다. 일 측면에서, 상기 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10)는 상기 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)를 포함할 수 있거나 상기 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 이 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)는 도관(30)과 유출구(20)를 결합하고, 유출구는 본원에 기술 된 바와 같이 슬러리 커튼(12)으로서 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 내보내도록 구성된다. 본 실시예에서, 슬러리 유체를 그 구성 성분으로부터 준비하거나 또는 슬러리 유체(14)를 일단 준비한 후에 저장하기 위해 사용될 수 있는 탱크, 통, 혼합기 또는 유사한 장치(34)로부터 슬러리 유체(14)를 이송하는데 일반적으로 사용되는 도관 시스템(32) 또는 슬러리 유체(14)의 임의의 다른 적합한 공급원(35)은 슬러리 커튼(12)으로서 슬러리 유체(14)의 흐름을 내보내기 위한 유출구(20)를 포함하는 도관(30)에 슬러리 흐름(22)을 운반하는데 사용된다. 일 실시예에서, 도관(30)은 유출구에 인접한 슬러리 유체(14)를 수용하도록 장치 또는 장치들을 필요로 하지 않고 유출구(20)로부터 슬러리 유체(14)를 직접적으로 내보내도록 사용될 수 있다. 또한, 유출구(20)는 도 13a 및 도 13c에 도시되는 바와 같이 단부(36)에서 또는 도 14a에 도시되는 바와 같이 도관의 길이(38)를 따라 도관(30)의 임의의 적절한 부분으로 통합될 수 있다.
도관(30)은 단면 형상을 포함하는 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도관(30)은 파이프 또는 튜브(40)의 길이를 포함할 수 있다. 파이프 또는 튜브(40)는 다양한 원형, 직사각형 및 둥근 직사각형 단면 형상을 포함하는 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 도관(30)은 길이방향 축을 따라 만곡되거나 구부러 질 수 있다. 일 실시예에서, 도관(30)은 약 0.25 인치 내지 약 12 인치의 범위, 더욱 구체적으로 약 1 인치 내지 약 3 인치의 직경 또는 측면 길이를 갖는 원형 횡단면 또는 정사각형 횡단면을 가질 수 있다. 도관(30)은 다양한 플라스틱, 금속 또는 다양한 유리 섬유 또는 탄소 복합체와 같은 섬유 강화 복합 재료를 포함하는 복합 재료를 포함하는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 적합한 금속 도관에는 구리, 알루미늄, 강철, 스테인레스 스틸 및 철제 파이프 또는 튜빙이 포함된다. 적합한 플라스틱 도관은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 염화 폴리 비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 가교 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리아미드, 에폭시 및 임의의 적합한 충전제 또는 강화 섬유로 충전 될 수 있는 페놀 수지를 포함하는 임의의 적합한 엔지니어링 열가소성 또는 열경화성 수지로 형성된 것들을 포함한다. 복합 도관은 다양한 감긴, 랩핑된 그리고 짜여진 형태를 포함하는 다양한 형태의 유리, 금속 또는 탄소 섬유에 의해 강화된 전술한 유형의 수지를 포함한다. 도관(30)은 강성이거나 가요성일 수 있다. 도관(30)은 또한 내표면(31) 상에 라이너(42)로 라이닝될 수 있다. 라이너(42) 및 라이너 재료(44)는 도관의 재료에 비해 슬러리 유체(14)에 관한 증가된 화학적 저항, 증가된 내마모성 또는 감소된 마찰 계수 중 적어도 하나를 제공하도록 선택될 수 있다. 적절한 라이너 재료는 다양한 금속 또는 금속 탄화물, 산화물 및 질화물, 또는 이들의 조합물, 또는 경질 입자-금속 매트릭스 복합체와 같이 오일 및 가스 서비스에서 경면 물질로 사용되는 물질을 포함하여, 도관(30)의 재료보다 큰 경도 또는 내마모성을 갖는 다이아몬드 유사 탄소(DLC) 필름 또는 코팅을 포함할 수 있다. 라이너 재료(44)는 또한 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 다양한 플루오로중합체를 포함하는 슬러리 유체(14)에 대한 마찰 계수를 감소시키기 위한 다양한 중합체 재료를 포함할 수 있다. 라이너 재료(44)는 도관(30)의 내부 표면(31) 상에 퇴적된 필름 또는 코팅으로서 또는 열처리를 포함하는 임의의 적절한 방식으로 도포될 수 있다.
도관(30)은 도관 시스템(32)에 대한 도관(30)의 이동을 허용하는 다양한 도관에 의한 것과 같이, 가요성 또는 이동 가능하거나 조절 가능한 커플링을 포함하는 임의의 적절한 연결 또는 커플링으로 도관 시스템(32)에 부착될 수 있다. 가요성 커플링(33)은 예컨대 이동가능하거나 조절가능한 3축 고정 장치 또는 테이블을 포함하는 이동가능하거나 조절가능한 고정 장치 및 슬러리 유체(14)를 이송하기에 적절한 모든 형식의 가요성 호스를 포함할 수 있다. 커플링(33)은 또한 3개의 상호 직교하는 방향 또는 축(예를 들어, x-y-z)을 따라 도관(30)의 병진 이동 또는 이동을 가능하게하거나 또는 도관(30)의 한 단부에 대한 방사상 또는 피봇 운동 또는 이들의 조합을 가능하게하도록 이동 가능하거나 조절 가능할 수 있다. 이러한 커플 링(33)은 코팅될 일과성 패턴 어셈블리(18)에 대하여 그리고 구체적으로 일과성 패턴 어셈블리의 길이방향 또는 스프루 축(26)에 대하여, 임의의 원하는 방향 또는 각도 배향으로, 특히 커튼의 길이방향 중심축 또는 길이를 따르는 방향으로의 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 조절을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은, 길이방향 도관 축(28)이 스프루 축(26)에 평행하거나 동축인 것을 포함하여 실질적으로 평행하도록 위치될 수 있다. 본 실시예에서, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 적어도 하나의 축을 따르는 병진 이동에 의해 3개의 상호 직교하는 축 중 적어도 하나의 축에 대하여 이동가능하다. 이런 식으로, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 코팅될 부분에 대하여 가요성있게 위치될 수 있다. 이것은, 어셈블리에 충돌할 때 일과성 패턴 어셈블리(18)에 대한 슬러리 커튼(12)의 앞/뒤(fore/aft) 위치를 제어하기 위한 이동; 일과성 패턴 어셈블리(18) 위에서의 슬러리 패턴(12)의 센터링 또는 기타 조절을 허용하기 위하여 일과성 패턴 어셈블리(18)의 대향하는 단부들, 특히 패턴 어셈블리의 스프루 부분에 대한 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 좌우 이동 및 포지셔닝; 뿐만 아니라, 슬러리 커튼(12)의 높이 및 일과성 패턴 어셈블리(18)의 표면과 유출구(20) 사이의 거리를 제어하기 위한 이동을 포함한다. 다른 실시예에서, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 길이방향 도관 축(28)이 스프루 축(26)에 평행이 아닌 것을 포함하여 실질적으로 평행이 아니도록 피봇되고 위치될 수 있으므로, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 스프루 축(26)에 대한 각도(a)에서 배치된다. 각도는 어느 방향에서든 약 0° 내지 약 90°의, 그리고 더욱 구체적으로 어느 방향에서든 약 1° 내지 약 90° 그리고 더욱 더 구체적으로 어느 방향에서든(예컨대 상향으로/하향으로) 약 10°내지 약 80°의 각도를 포함하는 임의의 적절한 각도일 수 있다. 각도 피봇 이동은 슬러리 커튼(12)이 일과성 패턴 어셈블리(18)에 대하여 위치되는 방식에 있어서 우수한 가요성을 제공하도록 직교 축을 따르는 이동과 결합될 수 있다. 이는, 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 적어도 하나의 축을 따라 병진 이동, 적어도 하나의 축을 중심으로 회전 또는 이들의 조합에 의해 3개의 상호 직교 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 이동가능한 실시예에서 기재될 수 있다. 가요성 커플링(33)은 도관 축(28)에 대한 도관(30) 및 유출구(20)의 회전이 슬러리 커튼이 유출구(20)를 빠져 나가는 방사상 장소 또는 위치에 영향을 미칠 수 있게 한다. 각도(β)는 약 0° 내지 약 180°, 보다 구체적으로 약 10° 내지 약 170°, 그리고 더욱 구체적으로 약 45° 내지 약 135°의 각도를 포함하는 임의의 적합한 각도일 수 있다. 이것은, 도관(30), 도관 축(28) 및 슬러리 커튼(12)이, 어셈블리가 도관(30)을 (또는 임의의 장치들(10, 100, 200))을 포함하는 슬러리 스테이션을 통해 이동되는 경우에 어셈블리(302)의 모션(29)의 방향 또는 스프루 축(26)에 관하여 예각으로 앞뒤로 향하거나 수평으로 앞으로 또는 전방으로 또는 뒤로 또는 후방으로 각도를 형성하는 것을 가능하게 한다. 가요성 또는 이동가능한 또는 조절가능한 커플링을 포함하는 커플링(33)은 인간 조작자에 의해 수동으로 조절되고 작동될 수 있거나, 프로그래밍 가능한 컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 작동가능하게 결합되는 전자기계 선형 액추에이터(70) 또는 회전 액추에이터(72) 또는 그의 조합을 이용함으로써 자동으로 조절가능할 수 있다. 프로그래밍가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터는 임의의 적절한 유형의 범용 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러, 전용 하드웨어,(본 명세서에 정의된 바와 같은 통신 채널을 통해 통신하는) 트랜시버 등을 포함하는 하나 이상의 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 저장 장치, 네트워크 인터페이스 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 다양한 프로세스를 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들의 시퀀스를 실행할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은 ROM, 통신 채널(유선 또는 무선), 저장 장치 및/또는 기타로부터의 프로세서에 의한 실행을 위해 RAM에 로딩될 수 있다. 저장 장치는 제어 장치가 처리를 수행하는데 필요할 수 있는 임의의 유형의 정보를 저장하기 위해 제공된 임의의 적절한 유형의 저장 장치를 포함할 수 있다. 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 조절 또는 이동의 자동 제어의 경우, 습한 코팅 층을 도포하기 전에 초기 설정의 일부로서 조절 또는 이동이 사용될 수 있으며, 층의 도포 중에 고정될 수 있다. 선택적으로, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 조절 또는 이동의 자동 제어는 또한 습한 코팅 층을 도포하는 동안 슬러리 커튼(12)을 이동시키는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 유체(22)로서 슬러리 유체(14)의 원형 흐름을 포함하는 실질적으로 원형을 생성하는 단일 원형 유출구를 포함할 수 있으며, 도관(30) 및 유출구(20)는 도관 축(28)을 따라 전후로 신속하게 병진 이동되거나 왕복될 수 있으므로, 원형 스트림의 이동은 스트림의 직경보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 부분 또는 준 슬러리 커튼(12)을 제공한다(도 9 및 도 10). 이 실시예에서, 유출구(20)는 유출구 개구(48)를 가지며, 도관(30)은 이동 가능하고 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)은 유출구 개구(48)를 통과하고 도관(30)의 이동은 슬러리 커튼(12)을 제공한다. 상기 기재된 바와 같이 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 이동 또는 조절에 더하여, 일과성 패턴 어셈블리(18)는 슬러리 커튼(12) 아래에서의 회전, 병진 이동 및 앵귤레이션을 포함하여, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)에 대해 이동 가능하게 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 도관(30), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 인베스트먼트 몰드 어셈블리 컨베이어(80)에 동작가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 어셈블리 컨베이어(80)는 미리 결정된 방향(82)으로 슬러리 커튼(12) 아래에서 일과성 패턴 어셈블리(18)을 포함하는 인베스트먼트 몰드 어셈블리(600) 및/또는 내화 쉘 몰드 어셈블리를 회전가능하게 운반하도록 구성된다(도 30). 일 실시예에서, 미리 결정된 방향(82)은 실질적으로 슬러리 커튼(12)에 의해 한정된 평면에 직교한다. 다른 측면에서, 미리 결정된 방향(82)은 90°이하인 각도를 가질수 있고 또는 슬러리 커튼(12)에 의해 한정된 평면에 경사질 수 있다. 일 실시예에서, 내화 쉘 몰드 어셈블리 및/또는 인베스트먼트 몰드 어셈블리(600)는 스프루 축(26)과 같은 몰드 축을 따라 회전가능하게 배치되며 몰드 축은 수평을 포함하여 실질적으로 수평으로 배치된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 수평이라는 용어는 그 장소에서, 수평선을 포함하여, 지구의 표면에 평행하는 것을 의미한다.
도관(30)은 미리 결정된 원주 방향 위치(예를 들어, 어셈블리에 대해 0° 내지 360°) 및 어셈블리(도 12)로부터의 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리(예를 들어, d1 및 d2, d2>d1)에서 일과성 패턴 어셈블리(18) 및 스프루 축(26)을 참조하고 이에 관하여 원주방향으로 본 명세서에서 기재된 바와 같이 위치될 수 있다. 예를 들어, 도관(30)은 슬러리 커튼(12)이 일과성 패턴 어셈블리(18)에서 아래로(예를 들어, 0°로) 향하도록 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리에서 일과성 패턴 어셈블리(18) 위에 수직으로 위치될 수 있다. 교번하여, 도관(30)은 슬러리 커튼(12)이 일과성 패턴 어셈블리(18)에서 위로(예컨대, 상기 예시와 같이 동일한 원주방향 기준 지점을 사용하여 180°로) 향하도록 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리에서 일과성 패턴 어셈블리(18) 아래에서 수직으로 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 도관(30)은 임의의 다른 미리 결정된 원주방향 위치에서 위치될 수 있다.
도관(30)은 도관의 길이(38)를 따라 또는 단부(36)에서 도관(30)의 임의의 적절한 부분에 통합될 수 있는 유출구(20)를 포함한다. 일 실시예에서, 유출구(20)는 도관의 단부에 배치된 노즐(46)을 포함하며, 노즐(46)은 슬러리 커튼(12)을 생성하도록 구성된 유출구 개구(48)를 형성한다(도 13a 내지 도 13c). 노즐(46)은 증가된 화학적 저항성, 증가된 내마모성 또는 감소된 마찰 계수 중 하나를 제공하도록 선택된 재료(50)로 라이닝된 내면으로 형성되거나 내면을 가질 수 있으며, 라이너 재료(44)에 대해 전술된 것과 동일한 재료일 수 있다. 개구(48) 또는 개구(48)들은 슬러리 흐름(22)이 개구(48)를 빠져 나올 때 슬러리 커튼(12)을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 개구 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 노즐(46)의 유출구 개구(48)는 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 슬롯 또는 복수의 인접 슬롯(52)을 포함하는 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있다. 슬롯 또는 슬롯들(52)은 다양한 직사각형 및 곡면 슬롯 구성 또는 그의 조합을 포함하는 임의의 적절한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 노즐(46)의 유출구 개구(48)는 복수의 인접 홀(54)로서 포함하는 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있고, 이것은 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 홀 패턴(56)을 한정한다(도 14a 및 도 14b). 홀(54)은 다양한 직사각형 및 곡면 패턴 구성 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 패턴 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 홀(54)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함하는 홀 패턴(56) 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 홀 패턴(56)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함할 수 있고, 인접한 로우(58) 및/또는 칼럼(60)의 홀은 미리 결정된 오프셋 거리(d1 및 d2) 만큼 서로에 관하여 오프셋되고, d1 및 d2는 동일하거나 상이할 수 있다.
다른 실시예에서, 노즐(46)은 도관(30)과 유출구(20) 사이에서 연장되는 전이 섹션(62)을 포함할 수 있다(도 13c). 전이 섹션(62)은 슬러리 커튼(12) 내에서 슬러리 흐름(22)을 향상시키기 위해 유출구(20)에 도달하기 전에 슬러리 흐름(22)을 형성하도록 구성된 전이 챔버(64)를 포함할 수 있다. 전이 챔버(64)는 예를 들어 유출구(20)에서 그리고 슬러리 커튼(12)내에서의 슬러리 흐름(22)의 균일성을 촉진시킬 수 있고, 이것은 몰드 패턴 어셈블리(18)에 도포될 때 습한 코팅 층(16)의 두께(t)의 균일도를 촉진할 수 있다. 전환 섹션(62) 및 전이 챔버(64)는 임의의 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 습한 코팅 층(16)의 두께의 균일성은, 이것이 궁극적으로 본 명세서에 기재된 내화 몰드의 몰드 벽이 되는 복수의 건조한 코팅 층의 두께에 관한 것이므로, 매우 유리하다. 몰드 벽 두께의 균일성은 내화 몰드내의 물건의 캐스팅 동안 그리고 도중의 준비에 있어서 몰드 벽의 가열 및 냉각에 그리고 캐스트 물건의 성질 및 생성된 마이크로구조에 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 주기 때문에 유리하다.
특정 실시예(예컨대, 도 11)에서, 유출구(20)는 도관(30)의 일체부를 포함하고 도관(30)의 길이(38)를 따라 배치된다. 유출구(20)는 슬러리 커튼(12)을 생성하도록 구성된 유출구 개구(48)를 포함한다. 유출구(20)는 도관(30)의 벽(66)의 개구 또는 복수의 개구(48)를 단순히 포함한다. 대안적으로, 개구(48)는 도관(30)의 벽(66)에 배치된 인서트(68)에 의해 한정될 수 있다(도 15). 인서트(68)는 인서트를 수용하도록 구성된 인서트 개구(69) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 인서트(68)는 도관(30)에 영구적으로 붙거나 부착될 수 있다. 대안적으로, 인서트(68)는 인서트 개구(69) 내로 선택적으로 삽입 및 제거 될 수 있도록 구성될 수 있다. 인서트(68)는 도관(30)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 대안적으로, 인서트(68)는 증가된 화학적 저항성, 증가된 내마모성 또는 감소된 마찰 계수 중 적어도 하나를 제공하도록 선택된 재료(50)로 라이닝된 내면으로 형성되거나 그러한 내면을 가질 수 있으며, 이것은 라이너 재료(44)에 대해 전술된 것과 동일한 재료일 수 있다. 일 측면에서, 인서트 재료는 매니폴드 재료보다 슬러리에 대한 더 큰 내마모성을 갖는다. 유출구 개구(48)는 복수의 개구(48)를 포함할 수 있다. 개구 또는 오리피스(48) 또는 개구들 또는 오리피스(48)들은 슬러리 흐름(22)이 개구를 빠져 나올 때 슬러리 커튼(12)을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 개구 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 인서트(68)의 유출구 개구(48)는 슬롯(52) 또는 다수의 인접 슬롯(52)(도 13b)을 포함하는 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있으며, 이는 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는다. 일 실시예에서, 슬롯(52)은 슬롯(52)을 가로 질러 연장하고 브릿징하며(bridging) 이로써 복수의 인접한 슬롯(52)을 한정하는 다수의 이격된 강화 또는 보강 리브(53)를 포함할 수 있다. 리브(53)는 예를 들어 그 길이를 따른 슬롯의 폭을 유지하고 슬러리 흐름(22)의 유체 압력에 의한 슬롯 폭의 왜곡을 방지하고, 그 길이를 따라 슬러리 커튼(22)의 폭의 형태 및 일관성을 유지하도록 이용될 수 있다. 슬롯 또는 슬롯(52)들은 다양한 직사각형 및 곡면 슬롯 구성 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 노즐(46)의 유출구 개구(48)는 다수의 인접 개구(54)로서 포함하는 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있으며, 이는 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 홀 패턴(56)을 한정한다. 홀(54)은 다양한 직사각형 및 곡면 패턴 구성 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 홀(54)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함하는 홀 패턴(56) 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 홀 패턴(56)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함할 수 있으며, 인접한 로우(58) 및/또는 칼럼(60)의 홀은 미리 결정된 오프셋 거리(d1 및 d2)만큼 서로에 대해 오프셋되며 d1 및 d2는 동일하거나 상이할 수 있다. 유출구 개구(48)의 크기 및 형상은 도관과 일체이거나, 인서트(68)에 의해 한정되어 고정될 수 있거나 조절가능할 수 있다. 개구(48)를 한정하는 인서트(68) 또는 도관(30)의 고정된 개구(48)의 경우에, 크기 및 형상은 개구의 길이 또는는 폭, 또는 그 조합을 제어하도록 도관(30) 상에 이동가능하게 배치되는 셔터를 포함하는 이동가능한 셔터(78)(도 16)와 같이 별도의 조절 메커니즘(76)의 통합에 의해 조절된다. 인서트(68)의 경우에, 인서트(68)의 일부분은 길이 또는 폭 또는 그 조합을 포함하는 개구(48)의 크기 및 형상을 정의하도록 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 조절 메커니즘(76)은 또한 아웃렛(20)을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 밸브 메커니즘(79)(도 16)은 유출구(20) 근방의 도관(30) 내에 또는 그 위에 배치되어 유출구(20)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
도관(30)은 슬러리 커튼 내에서 슬러리 흐름(22)을 향상시키도록 유출구(20)에 도달하기 전에 슬러리 흐름(22)을 성형하도록 구성된 유출구(20) 및/또는 인서트(68)에 인접한 도관의 일부에 도관 챔버(69)를 포함할 수 있다. 도관 챔버(69)는 예를 들어 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)에서의 슬러리 흐름(22)의 유속을 향상 시키거나 또는 균일성을 촉진시키도록(예를 들어, 협소하거나 제한되거나 또는 일부 실시예에서는 넓혀져서) 성형될 수 있고, 이는 몰드 패턴 어셈블리(18)에 도포되는 과 마찬가지로 습한 코팅 층(16)의 두께(t)의 균일성을 촉진시킬 수 있다. 도관 챔버(69)는 임의의 적절한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 습한 코팅 층(16)의 두께의 균일성은 본원에 기재된 바와 같이 매우 유리하다.
일 실시예에서, 도관 시스템(32) 및 도관(30)은 중력 슬러리 커튼으로서 슬러리 커튼(12)을 내보내도록 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 유출구(20)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 슬러리 흐름(22)은 도관 시스템(32) 및 도관(30)을 통해 제공 될 수 있으며, 여기서 중력에 의해 슬러리 커튼으로서 유출구(20)를 빠져 나간다. 유출구(20) 뿐만 아니라 유출구 개구(48) 또는 개구(48)를 포함하는 도관 시스템(32) 및 도관(30)은 미리 결정된 유속에서 중력에 의해 슬러리 유체(14)를 전달하도록 선택될 수 있다. 미리 결정된 유속은 원하는 슬러리 커튼(12) 특성을 달성하거나 일과성 패턴 어셈블리(18)의 표면(24)에 또는 제 2 또는 후속하는 습한 코팅 층의 경우에 일과성 패턴 어셈블리(18) 상에 배치된 이전에 배치되었던 코팅 층에 원하는 양의 재료를 제공하도록 임의의 적절한 미리 결정된 유속이 될 수 있다. 미리 결정된 유속은 또한 그것의 표면적을 포함하는 일과성 패턴 어셈블리(18)의 크기의 함수일 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 유속은 약 0.5 내지 약 20 갤런/분 및 보다 구체적으로는 약 1 내지 약 5 갤런/분의 범위를 포함하는 적어도 약 0.5 갤런/분 일 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 유속은 일과성 패턴 어셈블리(18) 상에 퇴적되거나 배치되는 습한 코팅 층(16)의 미리 결정된 코팅 층 두께를 성취하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)가 슬러리 커튼(12) 아래에서 회전되고 습한 코팅 층(16)의 이전에 퇴적된 부분이 슬러리 커튼(12) 아래에서 회전하므로, 미리 결정된 유속은 미리 결정된 코팅 층 두께를 성취하기 위해 표면에 충분한 슬러리 유체(14)를 제공하기에 충분히 높되, 습한 코팅 층(16)의 형성을 방지하거나 습한 코팅 층(16)의 이전에 퇴적된 부분을 파괴하거나 침식시킬 정도로는 높지 않아야한다.
다른 실시예에서, 도관 시스템(32) 및 도관(30)은 슬러리 유체(14)의 압축 된 흐름으로서 슬러리 흐름(22)을 유출구(20)에 전달하여 슬러리 커튼(12)을 가압된 슬러리 커튼(12)으로 내보내도록 구성될 수 있다. 즉, 슬러리 흐름(22)은 도관 시스템(32) 및 도관(30)을 통해 제공될 수 있으며, 압력 하에서 슬러리 커튼(12)으로서 유출구(20)를 빠져 나간다. 슬러리 유체(14)의 가압된 흐름은 도관 시스템(32) 및 도관(30)(도 11)을 통해 슬러리 유체(14)를 펌핑하기 위해 적절한 슬러리 펌프(37)를 사용함으로써 생성될 수 있다. 슬러리 흐름(22)이 가압 된 슬러리 흐름을 포함할 때, 유출구(20)로부터 슬러리 흐름(22)의 예정된 유량을 성취하기 위해 임의의 적절한 유체 압력이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 압력은 0.5 내지 50 psig, 더 구체적으로 1 내지 25 psig의 범위일 수 있다.
일 실시예에서, 도관(30)은 슬러리 흐름(22)과 슬러리 유체(14)의 유체 연통을 위해 도관 시스템(32)에 작동 가능하게 연결된 복수의 도관(30)을 포함하고, 유출구(20)는 대응하는 슬러리 커튼(12)(도 11)으로서 슬러리의 흐름을 내보내기 위해 슬러리 유체(14)의 대응하는 복수의 슬러리 흐름(22)을 수용하도록 구성되는 도관(30)에 대한 복수의 유출구(20)를 포함한다. 복수의 도관(30)은 각각의 습한 코팅 층(16)의 퇴적 전 셋업 동안 또는 각각의 습한 코팅 층(16)의 퇴적 동안 서로 고정되거나 이동될 수 있도록 본원에 기술된 바와 같이 커플링(33)과 모두 결합될 수 있다. 도관(30)은 본원에 기술된 바와 같이 단일 슬러리 코팅 스테이션 내에 복수의 슬러리 커튼(12)을 통합하도록 구성되어 사용될 수 있다. 대안적으로, 도관(30)은 하나 또는 복수의 슬러리 커튼(12)을 복수의 슬러리 코팅 스테이션에 제공하는 것을 포함하여 복수의 슬러리 커튼(12)을 복수의 슬러리 코팅 스테이션에 통합 시키는데 사용될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)와의 코팅은 공기, 진공 및/또는 제어 된 환경에서 수행될 수 있다.
인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치
슬러리 코팅 장치의 다른 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 도 17a 내지 도 17c에 도시된 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 수용하도록 구성된 슬러리 챔버(212)를 갖는 슬러리 매니폴드(210)를 포함한다. 일 측면에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치(10) 및/또는 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)를 포함하거나 동작가능하게 연결된다. 장치(200)는 또한 슬러리 챔버(212)내로의 유입구 개구(223)를 갖는, 슬러리 매니폴드(210) 상에 배치된 유입구 도관(220)을 포함한다. 유입구 도관(220)은 슬러리 흐름(22)을 슬러리 챔버(212)에 제공하도록 구성된다. 장치(200)는 본원에 기술된 바와 같이 슬러리 커튼(12)을 내보내도록 구성된 유출구(20)를 포함한다.
일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 슬러리 매니폴드(210)가 슬러리 유체(14)를 제공하는 단일 유입구 도관(220)을 갖는 도관(30)을 포함하는 경우와 같이 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치(100)와 유사할 수 있다(도 17a 내지 도 17c). 다른 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 복수의 슬러리 유체(14) 또는 다른 유체 또는 복수의 유출구 도관(230) 또는 이들 모두를 공급하기 위한 복수의 유입구 도관(220)을 포함한다(도 18a 및 도 18b). 또한, 슬러리 매니폴드(210)는 유입구 도관(220)을 통해 매니폴드로의 슬러리 유체(14)의 공급 또는 흐름이 일시적으로 또는 단시간 동안 중단 되더라도 슬러리 유체(14)의 일부를 축적하고 유출구(20)를 통해 슬러리 흐름(22)을 유지할 수 있도록 수용된 슬러리 흐름(22)을 통상적으로 내보내는 도관(30)외에(예를 들어, 유량을 조절함으로써) 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 수용하도록 구성된 슬러리 매니폴드(210) 및 매니폴드(210)에 작동가능하게 결합된 유출구(20)를 포함한다. 이 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200)는 슬러리 매니폴드(210), 유입구 도관(220) 및 유출구(20)를 결합하고 유출구(20)는 상기 기재된 바와 같이, 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 슬러리 커튼(12)으로서 내보내도록 구성된다. 본 실시예에서, 슬러리 유체를 그 구성 성분으로부터 준비하거나 또는 슬러리 유체(14)를 일단 준비한 후에 저장하기 위해 사용될 수 있는 탱크, 통, 혼합기 또는 유사한 장치(34) 또는 그의 조합으로부터 슬러리 유체(14)를 운반하는데 일반적으로 사용되는 도관 시스템(32) 또는 슬러리 유체(14)의 임의의 다른 적합한 공급원(35)은 슬러리 커튼(12)으로서 슬러리 유체(14)의 흐름을 내보내기 위한 유출구(20)를 포함하는 슬러리 매니폴드(210)에 유입구 도관(220)을 향하는 슬러리 흐름(22)을 운반하는데 사용된다. 일 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)는 바람직하게 슬러리 유체(14)를 축적시켜 유출구(20)로부터 이것이 내보내질 수 있도록 사용될 수 있다. 유출구(20)는 슬러리 매니폴드(210)의 임의의 적절한 부분에 통합될 수 있다. 일 실시예에서 유출구(20)는 슬러리 매니폴드(210)의 바닥(214) 상에 배치 될 수 있고, 본 명세서에 기재된 슬러리 커튼(12)의 형상을 제공하도록 구성된 개구 형상(218)을 갖는 유출구 개구(248)를 포함할 수 있다. 바닥(214)에 배치 된 유출구(20)의 경우, 바닥은 평평한 바닥일 수 있다. 바닥(214)은 또한 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이 유출구(20)를 통해 슬러리 흐름(22)을 촉진시키고 유출구(20)에 인접한 비유동성, 정적 또는 정체성 슬러리 유체(14)의 축적 가능성을 방지하기 위해 아래로 테이퍼링될(tapered) 수 있다. 다른 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 매니폴드(210)의 측면 개구(222) 또는 상부 에지(224)를 따라 배치될 수 있으며 여기서 본 명세서에 기재된 슬러리 커튼(12)의 형상을 제공하도록 구성된 유출구 립 또는 에지(226)를 갖는다. 유출구 에지(226)는 슬러리 커튼(12)으로서 슬러리 흐름(22)이 자유롭게 흐르고(cascade) 슬러리 커튼(12)이 슬러리 매니폴드(210)의 측면(222)을 따라 아래로 나아가는 것을 방지하기에 충분한 미리 결정된 거리만큼 측면 개구(222) 또는 상부 에지(224)로부터 벗어나서 돌출할 수 있다.
슬러리 매니폴드(210)는 단면 형상을 포함하는 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)는 폭 및 실질적으로 폭보다 큰 길이를 갖는 세장형 박스, 튜브 또는 트로프(trough)를 포함하는 세장형 인클로저(228)(예컨대, 도 18a)를 포함할 수 있다. 길이는 원하는 유출구(20)를 포함하기에 충분한 길이를 포함하는 임의의 적합한 길이일 수 있다. 세장형 인클로저(228)는 정사각형 및 둥근 정사각형 단면 형상을 포함하는 다양한 반원형, 직사각형 및 둥근 직사각형 단면 형상을 포함하는 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 세장형 인클로저(228)는 트러프처럼 개방된 상부 측면(232)을 가질 수 있다(도 17a). 다른 실시예에서, 상부 측면(232)은 폐쇄되거나 또는 부분적으로 폐쇄될 수 있다(도 18b). 폐쇄된 또는 부분적으로 폐쇄된 상부 측면(232)은, 외부 물질 또는 오염 물질이 슬러리 챔버(212) 및 슬러리 유체(14) 내로 도입될 가능성을 감소 시킨다는 점에서 유리하다. 슬러리 매니폴드(210)는 약 0.25 인치 내지 약 12인치, 그리고 더욱 구체적으로 약 1 인치 내지 약 3 인치의 폭을 포함하는 적절한 직경을 갖는 원형 단면 또는 정사각형을 가질 수 있다. 슬러리 매니폴드(210)는 도관(30)과 함께 사용하기 위해 본원에 기재된 재료를 포함하는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 슬러리 매니폴드(210)는 강성이거나 가요성일 수 있다. 슬러리 매니폴드(210)는 또한 도 19에 도시된 바와 같이 본원에 기술된 라이너(42)로 내표면(234) 상에 라이닝될 수 있다.
슬러리 매니폴드(210) 및 유입구 도관(220)은 도관 시스템에 대한 도관(30)의 이동을 허용하는 다양한 도관에 의한 것과 같은 가요 성 또는 이동 가능한 또는 조절 가능한 커플링을 포함하는 임의의 적절한 연결 또는 커플링으로 도관 시스템(32)에 부착될 수 있다. 유입구 도관(220)은 이러한 커플링을 포함할 수 있다. 가요성 커플링은 예를 들어, 슬러리 유체(14)를 이송하기에 적합한 모든 유형의 가요성 호스 및 이동 가능하거나 조절 가능한 3축 고정장치 또는 테이블을 포함하는 이동 가능하거나 조절 가능한 고정장치를 포함할 수 있다. 커플링은 또한 3개의 상호 직교하는 방향 또는 축(예를 들어, x-y-z)을 따르는 병진이동(translation) 또는 이동, 또는 도관(30)의 일 단부에 대한 방사상 또는 피봇 운동, 또는 이들의 조합을 가능하게하도록 이동 가능하거나 조절 가능할 수 있다. 이러한 커플링은 코팅될 일과성 패턴 어셈블리에 대해 그리고 특히 일과성 패턴 어셈블리의 길이방향 또는 스프루 축(26)에 대해 임의의 원하는 방향 또는 각도 배향, 특히, 매니폴드의 길이방향 중심 도관 축(28) 또는 길이를 따르는 방향으로 슬러리 매니폴드(210), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)을 조절하는 것을 가능하게 한다. 슬러리 매니폴드(210), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)은 자동 제어의 통합을 포함하는, 도관(30)과 관련하여 전술 한 것과 동일한 방식으로 위치되고, 이동되고, 피봇되고, 회전되고 그렇지 않으면 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 흐름(22)으로서 슬러리 유체(14)의, 원형 스트림을 포함하는 실질적으로 원형을 생성하는 단일 원형 유출구를 포함할 수 있고 슬러리 매니폴드(210) 및 유출구(20)는, 원형 스트림의 이동이 도관(30)에 대해 전술한 바와 같이 부분 또는 유사 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 도관 축(28)을 따라 앞뒤로 급격하게 병진운동하거나 오갈 수 있다. 상기 기재된 슬러리 매니폴드(210), 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)의 이동 또는 조절에 추가하여, 일과성 패턴 어셈블리(18)는 슬러리 커튼(12) 아래에서 회전, 병진운동 및 앵귤레이션(angulation)을 포함하고, 본원에 기술된 바와 같이 슬러리 매니폴드(210), 유출구(210) 및 슬러리 커튼(12)에 대하여 이동가능하게 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210), 유출구(20), 및 슬러리 커튼(12)은 인베스트먼트 몰드 어셈블리 컨베이어(80)에 작동 가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 어셈블리 컨베이어(80)는 미리 결정된 방향(82)으로 슬러리 커튼(12) 하에서 일과성 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 내화 쉘 몰드 어셈블리 및/또는 인베스트먼트 몰드 어셈블리(600)를 회전 가능하게 운반하도록 구성된다. 일 실시예에서, 미리 결정된 방향(82)은 슬러리 커튼(12)에 의해 한정된 평면에 실질적으로 직교한다. 일 실시예에서, 내화 쉘 몰드 어셈블리 및/또는 인베스트먼트 몰드 어셈블리(600)는 스프루 축(26)과 같은 몰드 축을 따라 회전 가능하게 배치되고, 몰드 축은 수평을 포함하여 실질적으로 수평으로 배치된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 수평으로의 의미는 수평선을 포함하고, 그 위치에서 지구의 표면의 평행을 의미한다.
슬러리 매니폴드(210)는 임의의 미리 결정된 원주방향 위치(예를 들어, 어셈블리에 대해 0° 내지 360°) 그리고 본원에 기술된 바와 같이 원주방향으로 그리고 도 12에 도시된 바와 같이 어셈블리로부터 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리에 관련하여 그리고 그에 대하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 슬러리 매니폴드(210)는 슬러리 커튼(12)이 일과성 패턴 어셈블리(18)에서 아래로(예를 들어, 0°로) 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리에서 일과성 패턴 어셈블리(18) 위에 수직으로 위치될 수 있다. 대안적으로, 슬러리 매니폴드(210)는 미리 결정된 방사상 간격 또는 거리에서 일과성 패턴 어셈블리(18) 아래에 수직으로 위치될 수 있어서 슬러리 커튼(12)은 일과성 패턴 어셈블리에서 위로 향한다(예컨대, 상기 예시와 동일한 원주방향 기준점을 사용하여 180°로). 다른 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)는 임의의 다른 미리 결정된 원주 방향 위치에 위치될 수 있다.
특정 실시예에서, 유출구(20) 및 유출구 개구(248)는 측면 개구(222) 또는 상부 에지(224)로서 하부(214) 위에서 전술 한 바와 같이 슬러리 매니폴드(210)에 직접적으로 통합 될 수 있다. 슬러리 매니폴드(210) 및 슬러리 흐름(22)이 가압되는 일 실시예에서, 유출구 개구(248)가 대안적으로 슬러리 매니폴드(210)의 상부(236)에 또한 통합될 수 있어서, 슬러리 커튼(12)이 일시적인 패턴 어셈블리(18)(도 20)를 향해 위로 돌출된다. 이러한 실시예에서, 유출구(20)는 슬러리 매니폴드(210)의 일체부를 포함하며 슬러리 매니폴드(210)의 길이(238)를 따라 배치된다. 유출구(20)는 슬러리 커튼(12)을 제조하도록 구성된 유출구 개구(248)를 포함한다. 유출구(20)는 슬러리 매니폴드(210)의 개별적인 벽(266)의 개구(216) 또는 복수의 개구(216)를 단순히 포함할 수 있다. 대안적으로, 개구(216)는 슬러리 매니폴드(210)의 벽(266)에 배치 된 인서트(268)에 의해 정의될 수 있다. 인서트(268)는 인서트를 수용하도록 구성된 인서트 개구(269)에 배치된다. 일 실시예에서, 인서트(268)는 슬러리 매니폴드(210)에 영구적으로 붙거나 부착될 수 있다. 대안적으로, 인서트(268)는 인서트 개구(269) 내로 선택적으로 삽입 및 제거 될 수 있도록 구성될 수 있다. 인서트(268)는 슬러리 매니폴드(210)와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 대안적으로, 인서트(268)는 증가된 화학적 저항성, 증가된 내마모성 또는 감소된 마찰 계수 중 적어도 하나를 제공하도록 선택된 재료(50)로 라이닝된 내면으로 형성되거나 그러한 내면을 가질 수 있으며, 이것은 라이너 재료(44)에 대해 전술된 것과 동일한 재료일 수 있다. 유출구 개구(248)는 복수의 개구(248)를 포함할 수 있다. 개구 또는 오리피스(248) 또는 개구들 또는 오리피스(248)들은 슬러리 흐름(22)이 개구를 빠져 나올 때 슬러리 커튼(12)을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 개구 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 벽(266)의 또는 인서트(268)의 유출구 개구(48)는 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는, 슬롯(52) 또는 다수의 인접 슬롯(52)을 포함하는, 벽(66) 또는 인서트(68)에 관하여 상기 기재된 것과 동일한 방식으로 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있다. 슬롯 또는 슬롯(52)들은 다양한 직사각형, 호형 및 곡면 슬롯 구성 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유출구 개구(248)는 다수의 인접 개구(54)로서 포함하는 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 성형됨으로써 구성될 수 있으며, 이는 폭보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 홀 패턴(56)을 한정한다. 홀(54)은 다양한 직사각형 및 곡면 패턴 구성 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 홀(54)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함하는 홀 패턴(56) 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 홀 패턴(56)은 복수의 로우(58) 및 칼럼(60)을 포함할 수 있으며, 인접한 로우(58) 및/또는 칼럼(60)의 홀은 미리 결정된 오프셋 거리(d1 및 d2)만큼 서로에 대해 오프셋되며 d1 및 d2는 동일하거나 상이할 수 있다. 유출구 개구(248)의 크기 및 형상은 슬러리 매니폴드(210)와 일체이거나, 인서트(168)에 의해 한정되어 고정될 수 있거나 조절가능할 수 있다. 개구(248)를 한정하는 인서트(268) 또는 슬러리 매니폴드(210)의 고정된 개구(248)의 경우에, 크기 및 형상은 개구의 길이 또는 폭, 또는 그 조합을 제어하도록 슬러리 매니폴드(210) 상에 이동가능하게 배치되는 셔터를 포함하는 이동가능한 셔터(278)와 같이 별도의 조절 메커니즘(276)의 통합에 의해 조절될 수 있다. 인서트(268)의 경우에, 인서트의 일부분은 길이 또는 폭 또는 그 조합을 포함하는 개구(248)의 크기 및 형상을 정의하도록 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 조절 메커니즘(276)은 또한 아웃렛(20)을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 밸브 메커니즘(279)은 유출구(20) 근방의 슬러리 매니폴드(210) 내에 또는 그 위에 배치되어 유출구(20)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있다(도 18b).
특정 다른 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)의 유출구(20)는 슬러리 흐름(22)을 수용하도록 연통하여 바닥(214), 측면(215), 또는 폐쇄 된 상부 측면(232) 또는 그 조합 중 하나 이상 위의 벽(266)에 작동 가능하게 부착 된 하나 이상의 유출구 도관(230) 상에 부착되거나 통합될 수 있다. 유출구 도관(230)은 도관의 단부(36) 또는 길이(38)를 포함하는 도관(30)의 임의의 적절한 부분으로의 통합을 포함하여 도관(30)에 관해서 전술 한 것과 동일한 방식으로 유출구(20)를 포함할 수 있다. 유출구 도관(230)은 본 명세서에 설명 된 바와 같이 단일 슬러리 코팅 스테이션 내에 복수의 슬러리 커튼(12)을 통합하도록 구성되고 사용될 수 있다. 대안적으로, 유출구 도관(230)은 하나 또는 복수의 슬러리 커튼(12)을 복수의 슬러리 코팅 스테이션에 제공하는 것을 포함하여 복수의 슬러리 커튼(12)을 복수의 슬러리 코팅 스테이션에 통합 시키는데 사용될 수 있다. 복수의 유출구 도관(230) 및 도관(30)의 경우에, 유출구 도관 및/또는 도관은 고정되거나 이동 가능할 수 있다. 이동 가능한 유출구 도관(230) 및/또는 도관(230)은 몰드 패턴 어셈블리(302)에 관련하여 관련된 복수의 유출구(20) 및 슬러리 커튼(12)을 가요성있게 위치 시키는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 임의의 유출구 도관(230)을 포함하는, 도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)는 중력 슬러리 커튼으로서 슬러리 커튼(12)을 내보내도록 구성되도록, 슬러리 유체(14)의 슬러리 흐름(22)을 유출구(20)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 슬러리 흐름(22)은 임의의 유출구 도관(230)을 포함하는도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)를 통해 제공 될 수 있으며, 여기서 중력에 의해 슬러리 커튼으로서 유출구(20)를 빠져 나간다. 유출구(20) 뿐만 아니라 유출구 개구(248) 또는 개구(248)를 포함하는 도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)는 미리 결정된 유속에서 중력에 의해 슬러리 유체(14)를 전달하도록 선택될 수 있다. 미리 결정된 유속은 원하는 슬러리 커튼(12) 특성을 달성하거나 일과성 패턴 어셈블리(18)의 표면(24)에 또는 제 2 또는 후속하는 습한 코팅 층(16)의 경우에 일과성 패턴 어셈블리(18) 상에 배치된 이전에 퇴적되었던 코팅 층에 원하는 양의 재료를 제공하도록 임의의 적절한 미리 결정된 유속이 될 수 있다. 미리 결정된 유속은 또한 그것의 표면적을 포함하는 일과성 패턴 어셈블리(18)의 크기의 함수일 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 유속은 약 0.5 내지 약 20 갤런/분 및 보다 구체적으로는 약 1 내지 약 5 갤런/분의 범위를 포함하는 적어도 약 0.5 갤런/분 일 수 있다. 복수의 유출구 도관(230)이 이용될 경우, 각각의 도관의 미리 결정된 유속은 개별적인 유출구 도관과 연통하여 동작가능하게 배치되는 선택적으로 개방가능하며 폐쇄가능한 밸브(240)의 사용에 의해 개별적으로 제어될 수 있으며, 개별적인 유출구 도관을 통한 미리 결정된 유속은 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 유속은 일과성 패턴 어셈블리(18) 상에 퇴적되거나 배치되는 습한 코팅 층(16)의 미리 결정된 코팅 층 두께를 성취하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)가 슬러리 커튼(12) 아래에서 회전되고 습한 코팅 층(16)의 이전에 퇴적된 부분이 슬러리 커튼(12) 아래에서 회전하므로, 미리 결정된 유속은 미리 결정된 코팅 층 두께를 성취하기 위해 표면에 충분한 슬러리 유체(14)를 제공하기에 충분히 높되, 습한 코팅 층(16)의 형성을 방지하거나 습한 코팅 층(16)의 이전에 퇴적된 부분을 파괴하거나 침식시킬 정도로는 높지 않아야한다.
다른 실시예에서, 유출구 도관(230)을 포함하는 도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)는 슬러리 유체(14)의 압축 된 흐름으로서 슬러리 흐름(22)을 유출구(20)에 전달하여 슬러리 커튼(12)을 가압된 슬러리 커튼으로 내보내도록 구성될 수 있다(도 20). 즉, 슬러리 흐름(22)은 유출구 도관(230)을 포함하는 도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)을 통해 제공될 수 있으며, 압력 하에서 슬러리 커튼(12)으로서 유출구(20)를 빠져 나간다. 슬러리 유체(14)의 가압된 흐름은 도관 시스템(32) 및 슬러리 매니폴드(210)를 통해 슬러리 유체를 펌핑하기 위해 적절한 슬러리 펌프를 사용함으로써 생성될 수 있다. 슬러리 흐름(22)이 가압 된 슬러리 흐름을 포함할 때, 유출구(20)로부터 슬러리 흐름(22)의 예정된 유량을 성취하기 위해 임의의 적절한 유체 압력이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 압력은 0.5 내지 50 psig, 더 구체적으로 1 내지 25 psig의 범위일 수 있다. 복수의 유출구 도관(230)이 이용될 경우, 각각의 도관의 미리 결정된 유속 및 유압은 개별적인 유출구 도관과 연통하여 동작가능하게 배치되는 선택적으로 개방가능하며 폐쇄가능한 밸브(240)의 사용에 의해 개별적으로 제어될 수 있으며, 개별적인 유출구 도관을 통한 미리 결정된 유속 및 유압은 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)는 슬러리 흐름(22) 및 슬러리 유체(14)의 유체 연통을 위해 도관 시스템(32)에 작동 가능하게 연결된 복수의 슬러리 매니폴드를 포함하고, 유출구(20)는 슬러리 유체(14)의 대응하는 복수의 슬러리 흐름(22)을 수용하여 슬러리의 흐름을 대응하는 슬러리 커튼(12)으로 내보내도록 구성되는 매니폴드에 대응하는 복수의 유출구(20)를 포함한다. 복수의 슬러리 매니폴드(210)는 각각의 습한 코팅 층(16)을 퇴적하기 이전의 셋업 동안 또는 각각의 습한 코팅 층(16)의 퇴적 동안 서로 고정되거나 이동할 수 있도록 본원에 기재된 바와 같은 커플링과 모두 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 슬러리 매니폴드(210)는 대응하는 복수의 슬러리 챔버(212)를 갖는 복수의 슬러리 매니폴드(210)를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 슬러리 매니폴드(210)는 단일 슬러리 스테이션에 복수의 슬러리 커튼(12)을 제공하도록 함께 구성될 수 있다. 슬러리 매니폴드(210)는 슬러리 유체(14) 및 슬러리 흐름(22)의 연속적인(도 22) 또는 병렬의(도 21) 연통(flow communication)을 제공하도록 배열될 수 있다. 직렬 배열에서, 제 1 슬러리 매니폴드(210)는 도관 네트워크(32)와 연통하며 다른 슬러리 매니폴드(210)는 그들의 유입구 도관(220)을 통해 제 1 슬러리 매니폴드(210)와 연속적으로 연통한다. 대안적으로, 병렬 배열에서, 모든 슬러리 매니폴드(210)는 도관 시스템(32)에 의해 유입구 도관(220)을 통해 슬러리 유체(14)의 공급원으로 흐른다.
인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드(200)는 유입구 도관(220)을 또한 포함한다. 유입구 도관(220)은 슬러리 유체(14)의 공급원에 동작가능하게 연결되고 이에 연통한다. 특정 실시예에서, 유입구 도관(220)은 일 단부에서는 도관 시스템(32)에 그리고 다른 단부에서는 슬러리 매니폴드(210)에 동작가능하게 연결되고 이들에 유체 흐름 소통되어서 슬러리 유체(14)의 공급원을 제공한다. 유입구 도관(220)은 도관 시스템(32)을 통해 슬러리 유체(14)를 포함하는 복수의 유체의 복수의 흐름을 수용하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예컨대 도 22에 도시된 바와 같이 일 실시예에서 단일 유입구 도관(220)에 유체 흐름 연통하는 도관 및 벨브의 네트워크를 포함하는 종래의 수단을 통해 복수의 유체의 개별적인 공급원에 대한 유체 소통을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 유체는 도관 및 밸브(209)의 네트워크(32)를 포함하는 종래의 수단을 통해 예컨대 도 21에 도시된 바와 같은 복수의 유입구 도관(220)으로 유체 흐름 소통된다. 일 실시예에서, 복수의 유입구 도관(220)은 슬러리(14)의 적어도 하나의 흐름, 슬러리 유체(14)와 상이한 적어도 하나의 슬러리 유체(14')(예를 들어, 슬러리 유체(14)와 상이한 성분(예컨대 내화 입자)의 조성을 갖는 제 2 슬러리 유체(14')), 물(202), 세정 용액(204), 에칭제(206), 또는 에칭제 린스(208)을 포함할 수 있다. 물(202)은, 예를 들어 슬러리 유체(14)와 상이한 슬러리 유체(14')의 코팅 층을 퇴적하기 위해 구체적으로 슬러리 매니폴드를 사용하기 전에, 사용 후 슬러리 유체(14)를 제거하기 위해 슬러리 매니폴드(210)를 세정하는데 사용될 수 있다. 슬러리 유체(14)와 다른 슬러리 유체(14')는 몰드 벽을 포함하는 복수의 건조한 슬러리 층의 조성을 다양하게하는 것이 종종 바람직하기 때문에 바람직하다. 세정 용액(204)은 제 1 코팅 층 또는 임의의 후속 코팅 층을 도포하기 전에 일과성 패턴 어셈블리(18)를 세정하는 것을 포함하여 임의의 적절한 목적을 위해 사용될 수 있다. 세정 용액(204)은 세제를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 물 및 세제의 용액을 포함할 수 있으며, 또한 계면 활성제 및 소포제(anti-foam additive)와 같은 세정 첨가제를 포함할 수 있다. 산성 또는 알칼리 에칭제과 같은 에칭제(206)는 세정 용액으로 세정 한 후에 그리고 제 1 코팅 층을 도포하기 전에 일과성 패턴 어셈블리(18)의 표면을 처리하는 것을 포함하여 임의의 적절한 목적으로 사용되어서, 표면에 대한 코팅 층의 부착을 화학적 및/또는 물리적으로 향상시키기 위해 표면을 변경하고, 또는 화학적 및/또는 물리적으로 표면에 대한 코팅 층의 접착성을 향상시키기 위해 임의의 후속 코팅 층의 표면을 처리할 수 있다. 알칼리성, 산성 또는 중성 pH 린스와 같은 에칭제 린스(208)는 에칭제(206)로 처리 한 후 그리고 제 1 코팅 층 또는 임의의 후속하는 코팅 층을 도포하기 전에 일과성 패턴 어셈블리(18)의 표면을 처리하는 것을 포함하여 임의의 적절한 목적으로 사용되어서, 에칭제(206)를 물리적으로 제거 및/또는 화학적으로 중화시킬 수 있다. 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치(200) 및 슬러리 매니폴드(210)의 이러한 실시예에서, 매니폴드는 상기 기재된 목적을 위해, 적어도 하나의 슬러리 유체(14')(또는 복수의 상이한 슬러리 유체(예컨대, 14'. 14", 14"') 또는 물(202), 세정 용액(204), 에칭제(206), 또는 에칭제 린스(208)의 도포에 의해 일과성 패턴 어셈블리(또는 슬러리 또는 스투코 입자의 먼저 퇴적된 층)을 코팅하는 것을 포함하는 기타 기능 및 슬러리 유체(14)에 의해 일과성 패턴 어셈블리(18)의 슬러리 코팅을 수행하도록 사용될 수 있다.
3개의 유출구(20)를 갖는 슬러리 매니폴드(210)의 일 실시예가 도 36에 도시된다. 슬러리 매니폴드(210)는 일련의 주름진(corrugated) 내벽(211)을 갖는다. 주름진 내벽(211)은 유출구(20)에서 테이퍼링된 슬로프을 종결시킨다. 이는 슬러리 매니폴드(210)의 내부(213) 상에 슬러리가 축적될 공간이 남지 않기 때문에 유리하다. 도 36은 도시를 돕기 위해 단부 벽(215)이 제거된 상태로 도시된다. 일 실시예에서, 단부 벽(215)은 단부 벽(213)에 대향하게 존재한다.
슬러리 매니폴드는 또한 슬러리 유체(14) 및 슬러리 흐름(22)으로부터 포획 된 가스를 제거하는 것을 돕기 위해 작동 중에 선택적으로 진동될 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치
일 실시예에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 다수의 슬러리 코팅 층 및 내화 스투코 층을 포함하는 내화 쉘 몰드 어셈블리를 빌드(build)하는데 사용될 수 있는 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)가 기재된다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 컨베이어(80), 특히 이동가능한 컨베이어를 포함한다. 컨베이어(80)는 예컨대 도 26에 도시되고 본 명세서에 기재된 바와 같이 축적된 코팅 층(304)을 도포하거나 처리하도록 사용되는 복수의 스테이션(310) 또는 워크 스테이션들 사이에서 습한 슬러리 코팅 층(16) 또는 건조한 슬러리 코팅 층(306) 또는 스투코 코팅 층(308)을 포함하는 임의의 축적된 코팅 층들(306) 및 일과성 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 운반하도록 구성된다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 본 명세서에 기재되고 도 23 및 도 24에 도시된 맨드렐(322)을 또한 포함할 수 있다. 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 제거 가능한 또는 일과성 패턴 재료(318)로 형성되고, 길이 방향 스프루 축(26), 축 방향으로 연장하는 중앙 스프루(312), 중앙 스프루에서 적어도 하나의 몰드 패턴(316)까지 방사상 외측 방향으로 연장하는 적어도 하나의 게이트(314)를 포함한다. 내화 몰드 어셈블리로부터 제거되도록 구성된 임의의 재료를 포함하는 임의의 적합한 인베스트먼트 캐스팅 일과성 패턴 재료(318)가 사용될 수 있으며, 이는 왁스, 중합체, 금속, 세라믹, 클레이, 목재 또는 무기 재료, 또는 이들의 조합물, 더욱 구체적으로 왁스 또는 팽창된 폴리스티렌 폼과 같은 팽창된 폴리머 폼을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 축 방향으로 연장하는 중앙 스프루(312) 및 중앙 스프루로부터, 대응하는 복수의 패턴을 포함하는 복수의 몰드 패턴(316)까지 방사상 외측 방향으로 연장하는 복수의 게이트(314)를 포함한다. 일 실시예에서, 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 고체 중앙 스프루 패턴을 포함하는 축방향으로 연장하는 스프루(312) 패턴을 사용하여 구성된다. 다른 실시예에서, 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 공동 계류중인 미국 특허 출원 제 13/804,676 호(2013년 3월 14일자 출원)에 기재된 중공의 중심 스프루 패턴을 포함하는 축방향으로 연장하는 스프루(312) 패턴을 사용하여 구성되며, 상기 출원은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다. 일 실시예에서, 방사상으로 연장하는 게이트 및 패턴은 스프루 축(26)에 직교인 평면의 중앙 스프루의 주변(예컨대, 원통형 스프루의 둘레)에 대하여 실질적으로 균일하게(균일하게) 이격될 수 있다. 장치(300) 및 방법(400)은 스프루 축(26)에 대한 비대칭 배치를 포함하고, 스프루 축(26) 및 스프루(312) 패턴의 표면에 대하여 균일하게 배치되고 이격된 몰드 패턴(316) 및 게이트(314)를 갖는 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)와 사용하기에 매우 적합하다. 이는, 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)가 방법(400)의 대부분에 걸쳐서 회전되고 게이트(314) 및 몰드 패턴(316)의 균일한 배치가 어셈블리의 개선된 회전 균형을 제공하고 회전을 돕기 때문에 특히 유리하다.
제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 맨드렐(mandrel)(322) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 맨드렐(322)은 스프루 축(26)에 평행하게, 실질적으로 평행하게 배치된 길이방향 맨드렐 축(324)을 가지며, 보다 구체적으로 맨드렐 축(324) 및 스프루 축(26)은 일치할 수 있다. 맨드렐(322)은 스테인레스 스틸의 다양한 등급과 같이, 본 명세서에 기재된 방법(400)의 요소들 동안 사용되는 다양한 유체에서 부식에 내성이 있는 임의의 금속을 포함하는 각종 금속, 세라믹, 폴리머 및 그 복합체를 포함하는 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 맨드렐(322)은 미리 결정된 단면 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 맨드렐(322)은 고체 또는 중공의 원통형 샤프트를 포함한다. 또한, 맨드렐(322)은 코그(325)와 같이 측방향으로(도 28) 연장하는 그리고/또는 아암(327)과 같이 길이방향으로(도 27) 연장하는 지지 부재(326)를 포함할 수 있고, 이는 맨드렐(322)과 스프루(312) 패턴 사이에서 연장하여 맨드렐(322)과 그 위에 배치된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 지지하고, 강화하도록 구성된다. 맨드렐(322) 및 임의의 지지 부재(326)는 슬러리 커튼(12) 아래의 슬러리 코팅을 포함하여 방법(400)의 실행 중에 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 회전 가능하게 지지하도록 구성된다. 맨드렐(322)은 클램핑 부재(327) 및 밀봉 부재(329)를 포함하여 몰드 패턴 어셈블리(18)를 맨드렐(322)에 부착시킨다. 맨드렐(322)은 스프루 축(26)을 따른 실질적인 휨(bowing) 또는 편향(deflection)이 없는 방법(400)에 의해 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)에 인베스트될(invested)되어서 실질적으로 균열이 없는, 무균열 마감된 몰드를 제공하기 때문에, 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 중량을 지지하기에 충분한 길이방향 방향 강성을 제공하도록 구성 될 수 있다. 휨 또는 편향은 몰드 벽의 균열 및/또는 몰드의 치수 변화를 야기할 수 있고, 이는 결국 몰드를 사용하여 제조된 다이 캐스팅의 결함을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)는 컨베이어(80) 상에 실질적으로 수평으로 회전가능하게 배치된다. 다른 실시예에서, 맨드렐 축(324)은 컨베이어(80)의 미리 결정된 운동 방향(82) 및 컨베이어 축(328)에 실질적으로 직교하도록 배치된다(도 29). 일 실시예에서, 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)는 컨베이어(80) 상에 실질적으로 수평으로 회전 가능하게 배치되며 컨베이어(80)의 미리 결정된 운동 방향(82) 및 컨베이어 축(328)에 실질적으로 직교한다.
컨베이어(80)는 작업 스테이션(310)들 사이에서 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)를 회전 가능하게 운반하거나 이동시키기에 적합한 임의의 운반 장치(84)를 포함할 수 있다. 임의의 적절한 운반 장치(84) 또는 운반 기구는 스테이션(310)들 사이에서 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)를 이동시키도록 사용될 수 있다. 적절한 운반 장치(84)는 벨트 기반 컨베이어, 롤러 기반 컨베이어, 모노레일 컨베이어, 체인 기반 컨베이어 또는 인접한 스테이션들(310) 사이에서 연장되고 기계적으로 상호 연결되고, 방법(400)에 따라 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)를 하나의 스테이션(310)에서 다음 스테이션으로 이동시키는 수단 또는 메커니즘을 제공하는 다른 컨베이어 메커니즘을 포함하는 레일 기반 컨베이어를 포함한다. 운반 장치(84)는 스테이션(310)들 사이에서 회전 가능한 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)의 이동 또는 운반을 가능하게 하는 임의의 적합한 형상 또는 형태 또는 기계적 구조를 가질 수 있다. 적절한 운반 장치(84)는 또한 이동가능한 랙, 카세트, 턴테이블, 캐러셀(carousel) 또는 스테이션(310)들 사이의 이동을 위해 하나 이상의 회전 가능한 맨드렐(322) 및 몰드 패턴 어셈블리(18)를 수집, 축적 또는 수용하는데 사용될 수 있는 다른 장치와 같은 모든 방식의 모듈식 운반 장치(86)를 포함한다. 임의의 운반 장치(84)들은 스테이션들 사이에서의 회전가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)의 수동 이동을 위해 구성될 수 있다. 대안적으로, 컨베이어(80) 및 운반 장치(84)는 기계 인덱싱된 이동을 위해 구성될 수 있으며, 여기서, 하나의 회전 가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)를 기계에 의해 스테이션으로부터 배출시키는 것(ejection)은 일련의 인접한 축적된 회전 가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)를 인접한 스테이션을 향한 관련 이동 또는 인덱싱을 유발한다. 대안적으로, 컨베이어(80) 및 운반 장치(84)는 스테이션(310)들 사이의 하나 이상의 회전 가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)의 이동이 적절한 마이크로컨트롤러(74) 또는 컴퓨터에 의해 자동화되고 모니터링되고 및/또는 제어되도록 구성될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 컨베이어(80) 및 운반 장치(84)는 회전 가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)를 단일 스테이션(310)에 회전 가능하게 제공하거나 또는 이들을 복수의 스테이션(310) 사이에서 회전가능하게 이동하도록(즉, 스테이션(310) 또는 스테이션들(310)로 이들이 이동되는 동안 그들의 회전을 제공하도록) 구성된 로봇(92) 또는 복수의 로봇(92)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 다양한 컨베이어(84) 및 운반 장치(86)는 모두 임의의 조합으로 함께 사용될 수 있다. 클러스터의 코팅, 드레인(draining) 및 스투코잉은 수동, 로봇 식 또는 기계식으로 수행할 수 있다. 로봇(92)이 도입될 때, 로봇은 컨베이어(84)와 관련하여 연속 작동을 위해 마이크로컨트롤러(74)에 통신가능하게 연결될 수 있다.
컨베이어(80)는 또한 도 25 및 도 25d에 도시된 회전가능한 맨드렐(322) 및 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전 가능하게 지지하도록 구성된 고정 장치(334)를 포함할 수 있다. 예컨대, 고정 장치(334)는 적절한 베어링(339), 부싱 또는 유사한 지지 구조에 의해 맨드렐(322)을 회전 가능하게 지지하도록 구성된 축방향으로 연장하는 베이스 또는 대향하는 지지체(338) 또는 양자를 포함할 수 있다. 고정 장치(334)는 또한 하나 이상의 회전가능한 기어 또는 벨트와 같이 회전 가능한 구동 메커니즘(341) 또는 회전 가능한 전기 구동 모터(343)를 포함할 수 있다. 회전가능한 구동 메커니즘(341)을 회전시키기 위한 동력원(motive source)은 컨베이어(84) 및/또는 운반 장치(86)를 통해 또는 별도로 전력원에 대한 전도성 연결을 통해 또는 구동 벨트, 체인 또는 기어 또는 그 조합과 같은 동력원에 대한 기계적 연결을 통해 제공될 수 있다.
또한, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 예컨대 도 25 및 도 29에 도시된 슬러리 코팅 스테이션(320)을 포함한다. 슬러리 코팅 스테이션(320)은 본원에 기술 된 바와 같은 수성 슬러리 유체(14)를 포함하는 슬러리 커튼(12)을 포함하도록 구성된다. 슬러리 코팅 스테이션(320)은 컨베이어(80)를 따라 그리고 컨베이어(80)를 통한 그 이동에 의해 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 수용하도록 구성된다. 컨베이어(80)는 슬러리 커튼(12) 아래의 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 위치시키고 회전시켜서 어셈블리의 표면 위에 층으로서 슬러리 유체(14)를 퇴적함으로써 습한 슬러리 코팅 층(16)을 제공하도록 구성된다. 퇴적된 습한 슬러리 코팅 층(16)은 고체, 특히 내화 입자 및 결합재의 양, 슬러리 유체(14)의 점도 및 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 회전 속도를 포함하는 슬러리 유체(14)의 특성을 제어함으로써 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 두께는 약 0.10mm에서 약 1.20mm까지, 더욱 구체적으로 약 0.2mm에서 약 1.00mm까지의 범위에 해당한다. 일 실시예에서, 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면 전체에 걸쳐서, 두께는 균일하며, 실질적으로 균일하다. 슬러리 코팅 스테이션(320)은 장치(10), 장치(100) 또는 장치(200) 또는 이들의 조합을 포함하는 본원에 기술 된 임의의 슬러리 코팅 장치를 사용하여 슬러리 커튼(12)을 포함하도록 구성될 수 있다. 슬러리 코팅 스테이션(320)은 또한 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는, 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 상에 퇴적되지 않은 슬러리 커튼(12)으로부터 슬러리 유체(14)의 초과 부분을 수용하도록 구성된 수집 탱크(342)를 포함할 수 있다. 수집 탱크(342)는 슬러리 유체(14)를 현탁액으로 유지하기 위해 교반 메커니즘(343) 또는 혼합 메커니즘(345), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다(도 29). 임의의 적절한 교반 메커니즘(343) 또는 혼합 메커니즘(345)가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 수집 탱크(342)는 도관(346) 또는 도관들을 통해 슬러리 유체 공급원(35)에 작동 가능하게 연결되고 유체 전달 가능하게 연결된 유출구 도관(344)을 포함할 수 있으므로, 초과 슬러리 유체(14)는 폐쇄 루프 방식으로 방법(400)에서 재사용하기 위해 슬러리 유체 공급원(35)으로 재순환되어서 습한 슬러리 코팅 층(16) 퇴적 공정의 효율 및 비용 효율을 개선할 수 있다. 또한, 도관(346)은 과도한 슬러리 유체(14)의 슬러리 유체 공급원(35)으로의 복귀를 제어하기 위해 적절한 밸브(347) 또는 밸브들 및/또는 펌프(348)와 작동 가능하게 연결되고 이들과의 소통을 포함할 수 있다. 밸브(347) 및/또는 펌프(348)는 수동으로 제어되거나 또는 전자 컨트롤러(74)에 의해 자동으로 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 슬러리 코팅 스테이션(320)에 작동 가능하게 연결될 수 있으며 슬러리 코팅 스테이션(320) 내외로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 이동시키도록 본 명세서에 기재된 바와 같이 이용될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 바와 같이 복수의 다른 스테이션(310)과 조합된 복수의 슬러리 코팅 스테이션(320)을 포함할 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 스투코 코팅 스테이션(330)을 포함한다. 스투코 코팅 스테이션(330)은 스테이션과 작동 가능하게 관련된 컨베이어(80)를 따라 그리고 이를 통한 이동에 의해, 스투코 입자(309)의 입자 흐름하에 그리고 스테이션을 또는 스투코 입자(309)의 유동층을 통과하여 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 수용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 컨베이어(80)는 스투코 코팅 스테이션(330)에 작동 가능하게 부착될 수 있으며, 다른 실시예에서는 부착되지 않을 수 있지만 본원에 기술된 바와 같이 스투코 코팅 스테이션과 작동 가능하게 관련될 수 있다. 스투코 코팅 스테이션(330)은 중력 또는 캐리어 가스내의 가압 흐름을 포함하여 표면에 분산 된 스투코 입자(309)를 제공하기 위한 임의의 적절한 메커니즘을 사용하여 임의의 적절한 방식으로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면에 스투코 입자(309)를 도포하도록 구성된다. 일 측면에서, 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 슬러리 커튼(12)의 흐름 방향 주변에서 회전식으로 작동할 수 있다. 스투코 코팅 스테이션(330)은 내화 물질을 포함하는 다수의 분산된 건조하고 거친(coarse) 스투코 입자(309)를 포함한다. 건조한 스투코 입자(309)는 슬러리 유체(14)에 사용하기 위해 본원에 기술된 임의의 내화 입자 및 내화 물질을 포함할 수 있다. 스투코 입자(309)는 습한 슬러리 코팅 층(16)을 제조하기 위해 사용된 것과 동일한 내화 물질을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 내화물질을 포함할 수 있다. 스투코 입자(309)는 임의의 적합한 미리 결정된 입자 크기 일 수 있다. 일 실시예에서, 스투코 입자(309)는 슬러리 유체(14)에 사용되는 내화 입자의 평균 입자 크기보다 크고 다른 실시예에서는 슬러리 유체(14)에서 사용된 내화 입자의 평균 입자 크기보다 실질적으로 큰 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 스투코 입자(309)는 10 내지 150 메쉬 그리고 더욱 구체적으로 20 내지 100 메쉬의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 스투코 입자(309)는 슬러리 유체(14)에 사용되는 내화 입자에 대해 본원에서 기술된 입자 형상을 포함하는 임의의 적합한 입자 형상을 가질 수 있다. 스투코 코팅 스테이션(330)은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 수용하고 스투코 입자(309)를 스투코 코팅 층(308)으로서 습한 슬러리 코팅 층(16)의 표면상에 내보내도록 구성된다. 스투코 코팅 층(330)은 습한 슬러리 코팅 층(16) 상에 스투코 입자(309)를 내보내기 위한 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 스투코 코팅 스테이션(330)은 그 상부에 원주방향 하우징(354) 내에서 원주 방향으로 스투코 입자(309)를 회전시키는 회전 샌더(352)를 포함하여, 스투코 입자(309)는 상승되어 회전 샌더(352)의 중심부(356)를 통해 입자의 샤워 또는 레인(shower or rain)으로서 아래로 흐르도록 허용된다. 회전 샌더(352)와 같은 스투코 코팅 스테이션(330)은 인간 조작자에 의해 수동으로 조절되고 작동될 수 있거나, 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러(88) 또는 컴퓨터와 같은 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 습한 슬러리 코팅 층(16)상에 건조한 스투코 입자(309)의 스투코 코팅 층(308)을 배치하기 위해 분산된 건조한 스투코 입자(309)의 샤워 또는 레인 내에서 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하여 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 위치시키고 회전시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 컨베이어(80)는 회전 샌더(352)의 중심부(356)를 통과할 수 있다. 스투코 코팅 층(308)은 임의의 적절한 층 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 스투코 코팅 층(308)의 두께는 약 0.10mm 내지 1.20 mm, 그리고 더욱 구체적으로 약 0.2mm 내지 1.00 mm이다. 초과 스투코 코팅 입자(309)는 회전 샌더(352)의 바닥 부분에서 수집 될 수 있으며, 여기서 이들은 전술한 바와 같이 분산되는 상부를 향해 원주 방향으로 재순환될 수 있다. 회전 샌더(352) 및 컨베이어는 예컨대 도 33a 및 도 33b에서 도시된 바와 같이 샌더내에서 몰드 패턴 어셈블리(302)의 앵귤레이션 및 이동을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이는, 도 34a 및 도 34b뿐만 아니라 슬러리 코팅 스테이션(320)을 포함하는 임의의 다른 스테이션(310)뿐만 아니라 샌더(352)에서 사용될 수 있는 피벗 레일을 도시한다. 다른 실시예에서, 스투코 코팅 스테이션(330)은 도관 또는 매니폴드 챔버의 입자의 유동층을 생성하고 이들이 본 명세서에 기재된 바와 같이 유출구(20)와 유사한 적절한 유출구(366)를 통해 아래로 흐르는 것을 허용하는 것과 같이, 본 명세서에 기재된 도관(30) 또는 슬러리 매니폴드(210)와 유사한 스투코 도관 또는 스투코 매니폴드(362)를 이용함으로써 스투코 입자 커튼(358)을 포함할 수 있다. 컨베이어(80)는 스투코 코팅 스테이션(330)에 작동 가능하게 결합될 수 있고, 본원에 기술 된 바와 같이 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 스투코 코팅 스테이션(330) 내외로 이동 시키도록 사용될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 복수의 다른 스테이션(310)과 조합되는 복수의 스투코 코팅 스테이션(330)을 포함한다. 스투코 코팅 스테이션(330)의 다른 실시예는 도 37에 도시된다. 이 실시예에서, 스투코 코팅 스테이션(330)은 슬롯(317)과 같은 개구(315)를 갖는 회전 가능한 및/또는 진동 가능한 빈(bin)(313)을 포함한다. 빈은 빈 내부에 배치 된 스투고 입자(309)가 빈(313)이 전기 모터(321)에 의해 진동되는 동안 슬롯(317)의 에지(319) 위에 쏟아지도록(spill)회전될 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 건조 스테이션(340)을 포함한다. 건조 스테이션(340)은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 상에 퇴적된 습한 코팅 층(16)으로부터 물과 같은 슬러리 유체(14)의 유체 또는 캐리어 액체를 제거하도록 구성된다. 컨베이어(80)는 슬러리 코팅 스테이션(320) 또는 스투코 코팅 스테이션(330)으로부터 건조 스테이션(340)에 제거가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 운반하도록 그리고 건조 스테이션(340)내에서 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성된다. 건조 스테이션(340)은 습한 슬러리 코팅 층(16)을 건조시키고 건조한 슬러리 코팅 층(306)을 제공하도록 구성된다. 건조 스테이션(340)은 임의의 적합한 건조 장치(368) 또는 건조 장비를 포함할 수 있다. 건조 장치(368) 또는 장비는 히터(372), 제습기(374), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 모든 방식의 적외선 램프, 전기 저항 히터, 마이크로 웨이브 히터, 천연 또는 다른 가스 연소 기반 히터, 오일 연소 히터, 태양열 히터 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 히터(372)가 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 가열하기 위해 이용될 수 있다. 임의의 적절한 제습기(374)는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 둘러싸고 이에 근접한 대기의 습도를 제어하는데 사용될 수 있다. 건조 스테이션(340)은 습한 슬러리 코팅 층(16)의 건조 및 건조한 슬러리 코팅 층(306)을 성취하도록 요구되는, 결합재에서의 임의의 화학적 또는는 물리적 변화 뿐만아니라 캐리어 유체를 제거하기 위하여 사용된다. 임의의 특정 실시예에서, 건조 스테이션(340)은 유입구 개구(377) 및/또는 유출구 개구(378)를 갖는 인클로저(376)를 포함한다. 유입구 개구(377) 및/또는 유출구 개구(378)는, 영구적으로 개방되고 인클로저(376) 내의 온도 및 습도가 영구적인 개구에 의해 유지되도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 유입구 개구(377) 및/또는 유출구 개구(378)는 이동 가능한 도어 또는 커튼과 같은 폐쇄 메커니즘으로 선택적으로 개방 및 폐쇄될 수 있다. 건조 스테이션(340)은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 임의의 적절한 미리 결정된 온도 및/또는 미리 결정된 습도 를 성취하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 온도는 70℉ 내지 85 ℉, 그리고 더욱 구체적으로 75℉ 내지 85 ℉ 그리고 더욱 구체적으로 80℉ 내지 85 ℉의 범위로 제어될 수 있다. 습도는 상대 습도(RH) 레벨이 35%RH 미만, 보다 구체적으로는 0%RH 내지 30%RH, 그리고 더욱 구체적으로 10%RH 내지 30%RH인 미리 결정된 습도 레벨로 제어될 수 있다. 온도 및 습도는 인간 조작자에 의해 수동으로 조절되고 작동될 수 있고 또는 프로그래밍가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 기류는 또한 약 1400CFM 내지 1600CFM 그리고 더욱 구체적으로 약 1500CFM인 임의의 적절한 레벨로 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 건조 스테이션(340)에 동작가능하게 결합되며 건조 스테이션(340) 내외로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 이동시키도록 본원에 기재된 바와 같이 이용될 수 있다. 또한, 건조 스테이션(340)은 본원에 기재된 미리 결정된 온도 및/또는 미리 결정된 습도를 유지하도록 적절한 건조 장치(368) 또는 장비를 사용하여 부분적으로 완성된 또는 완전히 완성된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 온도 및 습도 제어된 저장을 제공하도록 구성된 저장 스테이션(350)에 컨베이어(80)를 사용하여 동작가능하게 연결될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 바와 같이 복수의 기타 스테이션(310)과 조합되는 복수의 건조 스테이션(340) 및/또는 저장 스테이션(350)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 38에 도시된 바와 같이, 건조 스테이션은, 건조 속도를 향상시키고 국부적으로 감소되거나 느린 건조와 관련된 결함을 피하기 위하여, 인접한 패턴 요소들 사이에 좁은 간격을 갖는 영역내에 공기를 불어 넣도록 특히 스프루 패턴의 표면에 수평으로 평행하게 습도 제어된 공기를 포함하는 공기의 소스에 연결되고 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 상에 공기를 불어넣도록 위치된 복수의 에어 노즐(323)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 선택적으로 또는 대안적으로 다양한 스테이션을 더 포함할 수 있다(도 31). 일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 세정 용액(204)을 포함하는 세정 스테이션(360)을 포함할 수 있으며, 컨베이어(80)는 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 세정 용액(204)에 위치시키고 회전하도록 구성된다. 세정 스테이션(360)은 본원에 기술 된 바와 같은 표면을 준비하기 위해, 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면을 포함하여, 본원에 기술 된 바와 같은 세정 용액(204)을 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면 상에 내보내도록 구성된다. 일 실시예에서, 세정 스테이션(360)은 제 1 스테이션일 수 있다. 일 실시예에서, 컨베이어(80)는 저장 스테이션(350)으로부터 세정 스테이션(360)으로 제거 가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 운반하고 세정 스테이션 내에 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전 시키도록 구성된다. 세정 스테이션(360) 및 세정 용액(204)은 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면을 세정하거나, 대안적으로는 건조한 슬러리 코팅 층(306)의 표면을 세정하거나 또는 대안적으로 스투코 코팅 층(308)의 표면을 세정하도록 구성된다. 세정 스테이션(360)은 임의의 적합한 세정 용액 디스펜싱(dispensing) 장치(388) 또는 에칭제 디스펜싱 장치를 포함할 수 있다. 세정 용액 디스펜싱 장치(388)는 임의의 적합한 세정 용액 디스펜싱 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 세정 스테이션(360)은, 액체 세정 용액 또는 유체가 본원에 기재된 유출구(2)와 유사한 적절한 세정 용액 유출구(392)를 통해 아래로 흐르도록 허용하는 것과 같이 본 명세서에 기재된 도관(30) 또는 슬러리 매니폴드(210)와 유사한 세정 용액 도관 또는 세정 용액 매니폴드(391)를 이용함으로써 세정 용액 커튼(389)을 포함할 수 있다. 세정 스테이션(360)은 도포될 표면으로부터 오염 물질 및 파편을 제거함으로써 습한 슬러리 코팅 층(16)을 수용하기 위해 전술한 표면을 준비하는데 사용될 수 있다. 세정 용액 스테이션(360)은 전술한 표면의 임의의 적합한 표면 물리적 상태 또는 표면 화학(surface chemistry)을 성취하는데 사용될 수 있다. 세정 용액 스테이션(360)은 적절한 밸브 또는 흐름 제어로 세정 용액(204)의 미리 결정된 양 또는 유속을 제공하도록 구성될 수 있다. 세정 스테이션(360)은 또한 세정 용액(204)의 온도를 제어하기 위한 세정 용액 가열기(393)를 포함할 수 있다. 흐름 및 온도 제어는 인간 조작자에 의해 수동으로 조절 및 동작될 수 있거나 또는 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 세정 스테이션(360)에 동작가능하게 결합되며 세정 스테이션(360) 내외로, 제거가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 이동시키도록 본원에 기재된 바와 같이 이용될 수 있다. 세정 스테이션(360)은 또한 컨베이어(80)를 사용하여 본원에 기재된 바와 같이 에칭제 스테이션(370)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 복수의 다른 스테이션(310)과 조합하는 복수의 세정 스테이션(360)을 포함할 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 에칭제 스테이션(370)을 선택적으로 또는 선택적으로 포함할 수 있으며, 에칭제 스테이션은 에칭액(206)을 포함하며, 컨베이어(80)는 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 에칭제(206) 내에 위치시키고 회전 시키도록 구성된다. 에칭제 스테이션(370)은 본원에 기술 된 바와 같은 표면을 준비하기 위해 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리의 표면을 포함하여 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면 상에 본원에 기술 된 바와 같은 에칭제(206)를 내보내도록 구성된다. 일 실시예에서, 세정 스테이션(360)은 제 1 스테이션 일 수 있으며 에칭 스테이션(370)은 슬러리 유체(14)의 습한 코팅 층(16)을 수용하도록 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면을 더 준비하기 위해 세정 스테이션(360) 후에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 컨베이어(80)는 저장 스테이션(350) 또는 세척 스테이션(360)으로부터 에칭 스테이션(370)으로 제거 가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 운반하고 에칭 스테이션 내에서 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성된다. 에칭제 스테이션(370) 및 에칭제(206)는 제거 가능한 몰드 패턴(18)의 표면의 표면 또는 표면 화학을 에칭 또는 변경 시키거나 또는 대안적으로 건조한 슬러리 코팅 층(306)의 표면 또는 표면 화학을 에칭 또는 변경 시키거나, 스투코 코팅 층(308)의 표면의 표면 또는 표면 화학을 에칭하거나 변경하도록 구성된다. 에칭제 스테이션(370)은 임의의 적절한 에칭제 디스펜싱 장치(382) 또는 에칭제 디스펜싱 장비를 포함할 수 있다. 에칭제 디스펜싱 장치(382)은 임의의 적절한 에칭제 디스펜싱 장비를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에칭제 스테이션(370)은 본원에 기재된 유출구(20)와 유사한 적절한 에칭제 유출구(386)를 통해 액체 에칭제가 아래로 흐르도록 허용하는 것과 같이 본 명세서에 기재된 도관(30) 또는 슬러리 매니폴드(210)와 유사한 에칭제 도관 또는 에칭제 매니폴드(384)를 이용함으로써 에칭제 커튼(383)을 포함할 수 있다. 에칭제 스테이션(370)은 유기 또는 무기 작용기를 포함하는 표면 작용기를 첨가하거나 제거하는 것과 같이 표면 형태 또는 물리적 상태를 변경하기 위해 표면 물질의 표면층을 제거하거나, 또는 표면 화학을 변경시킴으로써 습한 슬러리 코팅 층(16)을 수용하기 위해 상기 서술된 표면을 준비하는데 사용될 수 있다. 에칭제 스테이션(370)은 전술한 표면의 임의의 적합한 표면 물리적 상태 또는 표면 화학을 성취하는데 사용될 수 있다. 에칭제 스테이션(370)은 적절한 밸브 또는 흐름 제어로 에칭제(206)의 미리 결정된 양 또는 유속을 제공하도록 구성될 수 있다. 에칭제 스테이션(370)은 또한 에칭제(206)의 온도를 제어하기 위한 에칭제 가열기(387)를 포함할 수 있다. 흐름 및 온도 제어는 인간 조작자에 의해 수동으로 조절 및 동작될 수 있거나 또는 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 에칭제 스테이션(370)에 동작가능하게 결합되며 에칭제 스테이션(370) 내외로, 제거가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 이동시키도록 본원에 기재된 바와 같이 이용될 수 있다. 에칭제 스테이션(370)은 컨베이어(80)를 사용하여 본원에 기재된 바와 같이 린싱 스테이션(380)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 복수의 다른 스테이션(310)과 조합되는 에칭제 스테이션(370)을 포함할 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 에칭제 린싱 스테이션(380)을 선택적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있으며, 린싱 스테이션은 에칭제 린스(208)를 포함하며, 컨베이어(80)는 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 에칭제 린스(208) 내에 위치시키고 회전 시키도록 구성된다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 에칭제를 제거하거나 중성화하고 본원에 기술된 바와 같은 표면을 준비하기 위해 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리의 표면을 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면 상에 본원에 기술 된 바와 같은 에칭제 린스(208)를 내보내도록 구성된다. 일 실시예에서, 에칭제 린싱 스테이션(380)은 슬러리 유체(14)의 습한 코팅 층(16)을 수용하도록 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)의 표면을 더 준비하기 위해 에칭제 스테이션(370) 후에 그리고 슬러리 코팅 스테이션(320) 전에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 컨베이어(80)는 에칭 스테이션(370)으로부터 에칭제 린싱 스테이션(380)으로 제거 가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 운반하고 에칭제 린싱 스테이션 내에서 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성된다. 에칭제 린싱 스테이션(380) 및 에칭제 린스(208)는 제거 가능한 몰드 패턴(18)의 표면으로부터 또는 대안적으로 코팅 층(306)의 표면으로부터 또는 스투코 코팅 층(308)의 표면으로부터 에칭제(206)를 제거하거나 중성화하도록 구성된다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 임의의 적절한 에칭제 린싱 장치(394) 또는 에칭제 디스펜싱 장비를 포함할 수 있다. 에칭제 디스펜싱 장치(394)은 임의의 적절한 에칭제 디스펜싱 장비를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에칭제 린싱 스테이션(380)은 본원에 기재된 유출구(20)와 유사한 적절한 에칭제 린스 유출구(398)를 통해 액체 에칭제 린스가 아래로 흐르도록 허용하는 것과 같이 본 명세서에 기재된 도관(30) 또는 슬러리 매니폴드(210)와 유사한 에칭제 도관 또는 에칭제 매니폴드(396)를 이용함으로써 에칭제 커튼(395)을 포함할 수 있다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 에칭제(206)를 제거하거나 중성화함으로서 습한 슬러리 코팅 층(16)을 수용하도록 상기 기재된 표면을 준비하는데 사용될 수 있다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 상기 기재된 표면의 임의의 표면 물리적 상태 또는 표면 화학을 성취하도록 사용될 수 있다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 적절한 밸브 또는 흐름 제어로 에칭제 린스(208)의 미리 결정된 양 또는 유속을 제공하도록 구성될 수 있다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 또한 에칭제 린스(208)의 온도를 제어하기 위한 에칭제 가열기(399)를 포함할 수 있다. 흐름 및 온도 제어는 인간 조작자에 의해 수동으로 조절 및 동작될 수 있거나 또는 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 에칭제 린싱 스테이션(380)에 동작가능하게 결합되며 에칭제 린싱 스테이션(380) 내외로, 제거가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 이동시키도록 본원에 기재된 바와 같이 이용될 수 있다. 에칭제 린싱 스테이션(380)은 컨베이어(80)를 사용하여 본원에 기재된 바와 같이 슬러리 코팅 스테이션(320)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본원에 기재된 복수의 다른 스테이션(310)과 조합되는 에칭제 린싱 스테이션(380)을 포함할 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 선택적으로 또는 대안적으로 패턴 제거 스테이션(390)을 더 포함할 수 있다. 패턴 제거는 쉘 몰드가 높은 응력의 대상이 되게 하는 작업이다. 패턴 제거 스테이션(390)은 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)로부터 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 제거하도록 구성된다. 컨베이어(80)는 제거가능한 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 완성된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 및 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)를 패턴 제거 스테이션(390)으로 운반하도록 구성된다. 패턴 제거 스테이션(390)은 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)로부터 제거 가능하도록 유도하기 위하여 재료를 충분히 가열하는 것을 포함하여 일과성 패턴 재료(318)를 제거하도록 구성된다. 임의의 적절한 제거 메커니즘은 멜팅과 같은 물리적 공정 또는 열 분해와 같은 화학적 공정을 포함하여 일과성 패턴 물질(318)에 이용될 수 있다. 패턴 제거 스테이션(390)은 히터(404)를 포함하는 임의의 적절한 제거 장치(402)를 포함할 수 있다. 패턴 제거 스테이션(390)은 히터(404)를 포함하는 임의의 적절한 제거 장치(402)를 포함할 수 있다. 모든 형태의 증기 오토 클레이브, 전자 레인지, 적외선 램프, 전기 저항 히터, 자연적 또는 다른 가스 연소 기반 히터 또는 오일 연소 히터 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 히터(404)가 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 및 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)를 가열하기 위해 이용될 수 있다. 패턴 제거 스테이션(390)은 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)의 소결을 제공하는데 사용된다. 패턴 제거 스테이션(390)은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 임의의 적절한 미리 결정된 온도를 성취하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 제거 가능한 패턴 재료(318)는 왁스를 포함하고, 온도는 120 내지 190 ℃,보다 특히 120 내지 175 ℃의 범위로 조절 될 수 있다. 온도는 인간 조작자에 의해 수동으로 조절 및 동작될 수 있거나 또는 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터와 같이 전자 컨트롤러(74)에 의해 제어될 수 있다. 컨베이어(80)는 패턴 제거 스테이션(390)에 동작가능하게 결합되며 패턴 제거 스테이션(390) 내로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 이동시키고 패턴 제거 스테이션(390) 밖으로 소결된 건조한 내화 몰드 어셈블리(600)를 이동시키도록 본 명세서에서 기재되는 바와 같이 이용될 수 있다. 패턴 제거 스테이션(390)은 컨베이어(80)를 사용하여 미리 결정된 온도 및/또는 상기 기재된 미리 결정된 습도를 유지하기 위해 적절한 건조 장치(368) 또는 장비를 사용하여 소결된 건조한 내화 주형 어셈블리(600)의 온도 및 습도 제어 된 저장을 제공하도록 구성된 저장 스테이션(350)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 또한 본 명세서에서 설명 된 바와 같이 복수의 다른 스테이션(310)과 조합 된 복수의 패턴 제거 스테이션(390)을 포함할 수 있다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 스테이션(310)을 포함할 수 있고, 내화 쉘 몰드 어셈블리/인베스트먼트 쉘 몰드 어셈블리(600)를 제조하기 위해 스테이션의 임의의 조합 및 원하는 시퀀스로 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 슬러리 코팅 스테이션(320), 스투코 스테이션(330) 및 건조 스테이션(340)을 포함하고, 제거 가능한 재료(318)의 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 슬러리 및/또는 스투코 코팅 층을 도포하도록 장치를 통해 시퀀싱되고(sequenced), 건조되며 이어서 이 시퀀스는 후속하는 슬러리 및/또는 스투코 코팅 층을 도포하고 프리커서 내화 쉘 어셈블리/인베스트먼트 쉘 몰드 어셈블리(600)를 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 상에 빌드하도록 반복된다. 다른 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300)는 세정 스테이션(360), 에칭제 스테이션(370), 에칭제 린싱 스테이션(380), 슬러리 코팅 스테이션(320), 스투코 스테이션(330), 건조 스테이션(340)을 포함하며, 제거 가능한 재료(318)의 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 몰드 패턴 어셈블리(18)를 세정, 에칭 및 린싱하기 위해 세정 스테이션(360), 에칭 스테이션(370) 및 에칭제 세정 스테이션(380)을 통해 시퀀싱된다. 다음으로, 어셈블리(18)는 슬러리 및/또는 스투코 코팅 층을 도포하고 상기 층(들)을 건조하도록 상기 슬러리 코팅 스테이션(320), 스투코 코팅 스테이션(330) 및 건조 스테이션(340)을 통해 시퀀싱되며, 이어서 슬러리 코팅 스테이션(320), 스투코 코팅 스테이션(330) 및 건조 스테이션(340)을 사용하는 시퀀스는 후속 슬러리 및/또는 스투코 코팅 층을 도포하고 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302) 상에 프리커서 내화 쉘 몰드 어셈블리/인베스트먼트 쉘 몰드 어셈블리(600)를 빌드하도록 반복된다.
일 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')는 본원에 기재된 바와 같이 수성 슬러리(14)를 포함하는 슬러리 커튼(12)을 포함하는 슬러리 코팅 스테이션(320')을 포함한다(도 32). 슬러리 코팅 스테이션(320')은, 본원에서 기재된 바와 같이 몰드 패턴 어셈블리(18) 상에 습한 슬러리 코팅 층(16)을 제공하도록, 두께 및 두께보다 더 긴 길이를 갖는 슬러리 커튼(12) 아래에서 제거가능한 재료(318)의 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전가능하게 배치시키도록 구성된다. 슬러리 코팅 스테이션(320')은 컨베이어에 동작가능하게 연결되지 않은 것에 있어서 슬러리 코팅 스테이션(320)과 상이하다.
본 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')는 또한 스투코 코팅 스테이션(330')을 포함한다. 스투코 코팅 스테이션(330')은 복수의 분산된 건조한 스투코 입자(309)를 포함한다. 스투코 코팅 스테이션(330')은 젖은 슬러리 코팅 층(16) 상에서 건조한 스투코 입자(309)의 스투코 코팅 층(308)을 배치시키기 위하여 분산된 건조한 스투코 입자(309)내에서 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는, 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 수용하고 회전가능하게 배치시키도록 구성된다. 스투코 코팅 스테이션(330')은 컨베이어에 동작가능하게 연결되지 않는다는 점에 있어서 스투코 코팅 스테이션(330)과 상이하다.
본 실시예에서, 상기 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')는 또한 건조 스테이션(340')을 포함한다. 건조 스테이션(340')은 건조 스테이션(340')의 슬러리 코팅 스테이션(320') 또는 스투코 코팅 스테이션(330')으로부터 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 수용하여 회전 가능하게 배치하도록 구성된다. 건조 스테이션(340')은 습한 슬러리 코팅 층(16)을 건조시키고 건조한 슬러리 코팅 층(306)을 제공하도록 구성된다. 건조 스테이션(340')은 컨베이어에 작동 가능하게 연결되지 않는다는 점에서 건조 스테이션(340)과 다르다.
인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')의 일 실시예에서, 컨베이어는 개별 스테이션들 사이에서 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 이동시키도록 활용되기 보다는, 스테이션들이 단일모듈로 함께 모듈화될 수 있어서, 스테이션들이 함께 통합되기 때문에 모듈 밖으로의 어셈블리의 이동이 요구되지 않으므로, 이동은 요구되지 않고, 또는 스테이션들은 모듈내에서 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)에 대해 이동가능하고, 또는 모듈이 미리 결정된 스테이션내에서 그 사용을 위해 또는 사용하에 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 재위치시키도록 셔틀 메커니즘을 포함한다.
본 실시예에서, 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300')는 선택적으로 저장 스테이션(350'), 세정 스테이션(360'), 에칭 스테이션(370), 에칭제 세정 스테이션(380') 및 패턴 제거 스테이션(390')을 더 포함할 수 있다. 이 스테이션들은, 컨베이어에 작동 가능하게 연결되어 있기 보다는 상기 기재된 바와 같이 모듈화된 것을 제외하고는 본원에 기재된 기본적인 지정(prime designation) 없이 동일한 숫자를 갖느것과 동일한 기능을 한다.
내화 쉘 몰드의 제조 방법
본원에 기술된 다양한 장치는 내화 쉘 몰드(400)를 제조하는 방법을 제공하는데 사용될 수 있다. 방법(400)은 전술 한 인베스트먼트 몰드 제조 장치(300, 300') 및 스테이션(310, 310')을 사용하여 수행될 수 있음이 이해될 것이다. 본원에 기술 된 방법(400)은 건조한 내화 슬러리 층(306) 및 제 1 층 또는 최내 층으로서 건조한 내화 슬러리 층(306)을 포함하는 내화 스투코 층(308)의 본질적으로 임의의 조합을 포함하는 다층 내화 쉘 몰드/인베스트먼트 쉘 몰드 어셈블리(600)를 제조하도록 이용될 수 있다. 내화 쉘 몰드(400)를 제조하는 방법은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 제공하는 단계(410)를 포함한다. 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 본원에 기술 된 바와 같으며, 종축(26), 본원에 기술 된 바와 같이 고체 또는 중공 일 수 있는 축 방향으로 연장하는 중심 스프루(312), 중앙 스프루에서 적어도 하나의 패턴(316)으로 방사상 외측으로 연장하는 적어도 하나의 적어도 하나의 게이트(314)를 포함한다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 제거가능한 재료(318)를 포함한다. 축방향으로 연장하는 스프루는 실질적으로 수평으로 배치된 중심 스프루(312) 및 회전가능한 맨드렐을 갖는 축방향으로 연장하는 회전가능한 맨드렐(322) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 회전가능한 맨드렐(322)은 2개의 반대 방향 중에 하나로, 수평으로부터 미리 결정된 각도 만큼 그리고 더욱 구체적으로 약 0°에서 90°의 각도만큼 회전가능하고 이어질 수 있다(articulable).
또한, 방법(400)은 제 1 내화 입자(303) 의 습한 코팅 층(16)을 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 외표면 상에 제공하고 습한 슬러리로 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하기 위하여 액체, 결합재 및 제 1 내화 입자를 포함하는 제 1 슬러리의 제 1 슬러리 커튼(12) 아래에서 맨드렐(322) 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계(415)를 포함한다. 본 명세서의 방법(400)에서 수행되는 모든 다른 회전시키는 단계 뿐만 아니라, 맨드렐(322)을 회전시키는 단계(415)는 습한 슬러리 층(16)을 포함하는 퇴적된 층을 손상시키지 않고 임의의 적절한 미리 결정된 회전 속도로 수행 될 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 회전 속도는 1 내지 5O rpm, 그리고 더욱 구체적으로 5 내지 30 rpm의 범위이다. 습한 슬러리 코팅 층(16)의 퇴적 동안 그리고 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)가 방법(400) 동안 진행한 후에 맨드렐(322)을 회전시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 미리 결정된 회전 속도는 방법(400)에 걸쳐서 변경될 수 있으며 구체적으로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)가 스테이션(310)들 사이에서 이동할 경우의 간격에 비해 퇴적 단계들들 동안 상이할 수 있다. 미리 결정된 회전 속도는 방법(400)의 다른 인터벌에 비해 퇴적 단계동안 더 빠르거나 더 느릴 수 있다.
방법(400)은 또한 슬러리 커튼(12)으로부터 습한 슬러리로 코팅 된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제거하는 단계(420)를 포함한다. 습한 슬러리 코팅 층(16)은이어서 몰드 패턴을 현상하기위한 후속 가공을 위해 준비된다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 습한 슬러리 코팅 층(16)의 균일 성, 특히 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 전체 표면에 걸친 층의 두께의 균일 성을 보장하기 위해 회전시키는 단계(415) 및 제거하는 단계(420) 동안 회전될 수 있다. 이는 또한 상이한 스테이션들 사이에서 이동 될 때 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 방법(400)은, 습한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리의 외표면 상에서 제 2 액체, 제 2 결합재 및 제 2 내화 입자를 포함하는 제 2 슬러리(14')의 제 2 습한 슬러리 코팅 층(16')을 제공하며 젖은 제 2 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 제 2 슬러리 커튼(12') 아래에서 맨드렐 및 습한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전시키는 단계(425)를 더 포함한다. 방법(400)은 제 2 슬러리 커튼으로부터 습한 제 2 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제거하는 단계(430)를 더 포함한다. 따라서, 방법(400)에 있어서, 2개의 젖은 슬러리 코팅 층은 한 층이 다른 한 층에 직접적으로 퇴적되도록 서로 인접하게 퇴적될 수 있다. 이것은, 쉘 몰드 빌드의 제 1 및 제 2 층을 퇴적할 때 이용될 수 있고 또는 쉘 빌드의 내부 층들에서 서로 인접하게 슬러리 층을 퇴적하도록 대안적으로 이용될 수 있으며 심지어 쉘 빌드의 마지막 층들을 퇴적할 때도 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 슬러리(14')는 제 1 슬러리(14)와 동일하다. 다른 실시예에서, 제 2 슬러리(14')는 제 1 슬러리(14)와 상이하다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 습한 슬러리 코팅 층(16 및 16')의 균일성, 구체적으로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면의 전체에 걸친 층의 두께의 균일성을 보장하지 위하여 회전시키는 단계(425) 및 제거하는 단계(430)의 각각 동안 회전될 수 있다. 이것은 또한 상이한 스테이션들 사이에서 이동되므로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(400)은 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 외표면 상에 제 1 내화 입자의 건조한 코팅 층(306)을 제공하고 건조한 슬러리로 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 제거하는 단계(420)를 따르는 습한 코팅 층(16)을 건조시키는 단계(435)를 더 포함한다. 방법(400)은 건조한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리의 외표면 상에서 제 2 액체, 제 2 결합재 및 제 2 내화 입자를 포함하는 제 2 슬러리(14')의 제 2 습한 슬러리 코팅 층(16')을 제공하며 습한 제 2 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 제 2 슬러리 커튼(12') 아래에서 맨드렐(322) 및 건조한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전시키는 단계(440)를 더 포함한다. 방법(400)은 제 2 슬러리 커튼(12')으로부터 습한 제 2 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제거하는 단계(445)를 포함한다. 따라서, 방법(400)에 있어서, 2개의 슬러리 코팅 층은 한 층이 다른 한 층에 직접적으로 퇴적되도록 서로 인접하게 퇴적될 수 있으며, 여기서, 제 1 층은 제 2 층의 도포 전에 건조된다. 이것은, 쉘 몰드 빌드의 제 1 및 제 2 층을 퇴적할 때 이용될 수 있고 또는 쉘 빌드의 내부 층들에서 서로 인접하게 슬러리 층을 퇴적하도록 대안적으로 이용될 수 있으며 심지어 쉘 빌드의 마지막 층들을 퇴적할 때도 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 슬러리(14')는 제 1 슬러리(14)와 동일하다. 다른 실시예에서, 제 2 슬러리(14')는 제 1 슬러리(14)와 상이하다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 건조하되 습한 슬러리 코팅 층(16) 및 습한 슬러리 코팅 층(16')의 균일성, 구체적으로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면의 전체에 걸친 층의 두께의 균일성을 보장하기 위하여 각각의 건조시키는 단계(435) 및 회전시키는 단계(440) 및 제거하는 단계(445) 동안 회전될 수 있다. 이것은 또한 상이한 스테이션들 사이에서 이동되므로 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(400)은 습한 스투코 코팅 된 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 제 1 내화 입자의 습한 슬러리 코팅 층(16)에 건조한 제 1 내화 스투코 입자(309)의 층(308)을 도포하는 단계(450)를 더 포함한다. 그 후, 방법(400)은 습윤 된 슬러리 코팅 층(16)으로부터 액체를 제거하고 제 1 내화 스투코 입자(309)의 층(308) 및 제 1 내화 입자의 건조한 슬러리 층(306)을 포함하는 건조한 층을 포함하는 건조한 스투코 코팅 된 몰드 패턴 어셈블리를 제공하기 위해 습한 스투코 코팅 된 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계(455)를 포함한다. 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)는 습한 슬러리 코팅 층(16)의 균일 성, 특히 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 표면 전체에 걸친 층의 두께의 균일 성을 보장하기 위해 도포하는 단계(450) 및 건조시키는 단계(455)의 각 단계 동안 회전될 수 있다. 이는 또한 상이한 스테이션들 사이에서 이동될 때 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(400)은 제 1 슬러리 커튼(12) 아래에서 맨드렐(322) 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계(415), 건조한 제 1 내화 스투코 입자의 층을 도포하는 단계(450) 및 제 1 내화 스투코 입자 및 제 1 내화 입자를 포함하는 복수의 건조한 층을 제공하도록 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계(455)를 반복하는 단계를 더 포함한다. 본 실시예에서, 방법(400)은 미리 결정된 온도 및 미리 결정된 상대 습도 중 적어도 하나를 포함하는 환경에서 본원에 기재된 바와 같이, 습한 스투코 코팅 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 가열하는 단계를 포함하는 건조시키는 단계(455)의 적어도 하나의 사이클을 포함할 수 있다. 이것은 또한 모든 건조시키는 단계(455)를 포함하는 복수의 건조시키는 단계(455)가 본원에 기재된 바와 같이 온도 및/또는 습도 제어된 환경에서 수행되는 실시예를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 방법(400)은 약 75°F 내지 약 85°F의 범위의 미리 결정된 온도로 건조시키는 단계 및 미리 결정된 상대 습도가 상대 습도의 약 0% 내지 약 30%의 레벨까지 습도를 제어하는 단계를 포함한다. 제 1 슬러리 커튼(12) 하에서 맨드렐(322) 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계(415), 건조한 제 1 내화 스투코 입자의 층을 도포하는 단계(450) 및 제 1 내화 스투코 입자 및 제 1 내화 입자를 포함하는 복수의 건조한 층을 제공하도록 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계(455)를 반복하는 단계에 이어서, 방법(400)은 또한 오토클레이브 또는 마이크로웨이브 소스를 사용하여 제거가능한 재료를 가열하는 단계를 포함하는 제거하는 단계(460)를 포함하는, 본원에 기재된 바와 같이 내화 쉘 몰드를 제공하도록 제거가능한 재료를 제거하는 단계(460)를 또한 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 방법(400)이 제 1 슬러리 커튼(12) 하에서 맨드렐(322) 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계(415), 건조한 제 1 내화 스투코 입자의 층을 도포하는 단계(450) 및 제 1 내화 스투코 입자 및 제 1 내화 입자를 포함하는 복수의 건조한 층을 제공하도록 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계(455)를 반복하는 단계를 포함할 경우, 방법(400)은 이하와 같이 변경될 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 건조한 층 중 적어도 하나의 건조한 층에서, 건조한 제 2 내화 스투코 입자(309')는 건조한 제 1 내화 스투코 입자(309)로 대체되며 및/또는 여기서, 복수의 건조한 슬러리 코팅 층(306) 중 적어도 하나의 층에서, 제 2 액체, 제 2 결합재 및 제 2 내화 입자를 포함하는 제 2 슬러리(14')의 제 2 습한 코팅 층(16')이 제 1 슬러리(14)로 대체되며, 복수의 건조된 층은 제 1 내화 스투코 입자(309), 제 1 내화 입자(305), 제 2 내화 스투코 입자(309') 및/또는 제 2 내화 입자(305')를 포함한다. 추가 실시예에서, 단계(400)는 제 1 슬러리 커튼(12) 하에서 맨드렐(322) 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 회전시키는 단계(415), 건조한 제 1 내화 스투코 입자의 층을 도포하는 단계(450) 및 제 1 내화 스투코 입자 및 제 1 내화 입자를 포함하는 복수의 건조한 층을 제공하도록 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계(455)를 반복하는 단계를 포함한다. 단계(400)는 이하와 같이 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 방법(400)은 회전시키는 단계(415), 건조한 제 1 내화 스투코 입자의 층을 도포하는 단계(450) 및 복수의 슬러리 코팅 층 및 스투코 코팅 층을 제공하도록 복수의 슬러리(예를 들어, 14, 14', 14", 14"')로 그리고 복수의 내화 스투코 입자(예를 들어, 309, 309', 309", 309"')를 복수 번 건조시키는 단계(455)를 반복하는 단계를 더 포함한다. 본 실시예에서, 모든 슬러리 및 스투코 층이 도포되면, 방법(400)은 오토클레이브 또는 마이크로웨이브 소스를 사용하여 제거가능한 재료를 가열하는 단계를 포함하는 제거하는 단계(460)를 포함하는 본원에 기재된 바와 같이 내화 쉘 몰드를 제공하도록 제거가능한 재료를 제거하는 단계(460)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 모든 슬러리 및 스투코 입자는 상이할 수 있으며 스투코의 상이한 내화 입자 및 상이한 내화 스투코 입자를 포함한다. 대안적으로, 슬러리들 및 스투코 입자들 중 적어도 하나는 상이할 수 있으며, 슬러리들의 상이한 내화 입자 및 상이한 내화 스투코 입자 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 방법(400)은 선택적으로, 회전시키는 단계(415) 전에 또는 건조시키는 단계(455) 후에, 그리고 추가 슬러리 및/또는 스투코 층의 퇴적 이전에 표면에 세정 용액을 도포함으로써 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 세정하는 단계(470)를 포함한다. 일 실시예에서, 세정 용액은 본원에 기술된 바와 같은 세정 용액 커튼으로서 도포될 수 있고, 세정하는 단계(470)는 세정 용액 커튼을 제공하고 세정 용액 커튼 아래의 회전 가능한 맨드렐 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전시키는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 방법(400)은 선택적으로, 회전시키는 단계(415) 전에 또는 건조시키는 단계(455) 후에, 그리고 본원에 기재된 바와 같이 추가 슬러리 및/또는 스투코 층를 퇴적하기 전에 에칭제를 그 표면에 도포함으로써 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 에칭하는 단계(465)를 포함할 수 있다. 세정하는 단계(470)가 이용되면, 에칭하는 단계(465)가 세정하는 단계(470) 후에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 에칭제는 본원에 기재된 에칭제 커튼으로서 도포될 수 있으며 에칭하는 단계(465)는 그리고 에칭제 커튼을 제공하는 것 그리고 에칭제 커튼 하에서 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리 및 회전가능한 맨드렐을 회전하는 것 을 포함한다.
일 실시예에서, 방법(400)은 선택적으로, 회전시키는 단계(415) 전에 또는 건조시키는 단계(455) 후에, 그리고 본원에 기재된 바와 같이 추가 슬러리 및/또는 스투코 층를 퇴적하기 전에 그 표면에서 에칭제를 제거하도록 구성된 린스를 도포함으로써 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)를 포함하는 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)의 린싱하는 단계(480)를 포함할 수 있다. 에칭하는 단계(465)가 이용될 경우, 린싱하는 단계(480)는 에칭하는 단계(465) 후에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 린스는 본원에 기재된 린스 커튼으로서 도포될 수 있으며, 린싱하는 단계(480)는 린스 커튼을 제공하는 것 그리고 린스 커튼 하에서 회전가능한 맨드렐과 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 방법(400)은 또한 요소 (a)-(e)의 다음 시퀀스를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 상기 방법(400)은 (a) 본 명세서에 설명 된 바와 같이 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리(302)를 제공하는 단계(410)를 포함한다. 이 방법은 또한(b) 본원에 기술 된 슬러리 유체의 슬러리 커튼 아래에서 맨드렐 및 인베스트먼트 몰드 부품 어셈블리를 회전시키는 단계(415)를 포함한다. 방법(400)은 또한 (c) 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 선택적으로 건조한 내화 스투코 입자의 층을 제 1 내화 입자의 습한 코팅 층에 도포하는 단계(450)를 포함한다. 방법(400)은 또한 (d)액체를 제거하고 내화 스투코 입자 및 내화 입자를 포함하는 건조한 층을 포함하는 건조한 스투코 코팅된 몰드 패턴 어셈블리를 제공하기 위해 습하고 선택적으로 스투코 코팅된 몰드 패턴 어셈블리를 건조시키는 단계를 포함한다. 방법(400)은 (e) 내화 스투코 입자 및 내화 입자의 미리 결정된 복수의 건조한 층(306, 308)을 포함하는 내화 쉘 몰드를 제공하기 위한 복수의 (b) 내지 (d) 반복을 반복하는 단계를 더 포함한다. 미리 결정된 복수의 층(306, 308)은 임의의 미리 결정된 수의 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 층은 1개 내지 20개의 층의 그리고 더욱 구체적으로 3개 내지 18개의 층 그리고 더욱 구체적으로 4개 내지 16개의 층의 범위에 있다, 예컨대, 일 실시예에서, 제 1 건조한 슬러리 코팅 층은 몰드를 사용하여 제조된 캐스팅의 낮은 표면 거칠기를 제공하도록 선택된 비교적 작은 입자 사이즈를 갖는 내화 지르코니아 입자를 포함하며 후속하는 건조한 슬러리 코팅 층은 내화 알루미나 실리케이트 입자 또는 용융 실리카 입자 또는 그의 조합을 포함한다. 방법(400)의 이러한 실시예에서, 선택 요소(c)의 복수의 반복을 반복하는 단계를 포함하는 요소 (e) 및 일 실시예에서 스투코는 상이한 스투코 조성물을 갖는 복수의 상이한 스투코를 포함한다. 요소((a)-(e))를 포함하는 방법(400)의 이러한 실시예에서, 일 추가 실시예에서, 맨드렐 및 습한 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리는 건조한 제 1 내화 스투코 입자를 도포하고 및/또는 개별적으로 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시킬 때 미리 결정된 스투코 코팅 속도 및 미리 결정된 건조 속도로 회전된다. 또한, 상기 여러 차례의 반복 동안, 상기 미리 결정된 스투코 코팅 속도 및/또는 상기 미리 결정된 건조 속도는 약 1rpm 내지 약 40rpm 범위의 슬러리 커튼 아래에 있는 동안 상기 맨드렐 및 인베스트 몰드 패턴 어셈블리의 미리 결정된 스투코 코팅 속도, 미리 결정된 건조 속도 및 회전 속도를 포함하여, 슬러리 커튼하에 있는 동안 맨드렐 및 인베스트먼트 패턴 어셈블리의 회전 속도와 상이할 수 있다.
방법(400) 및 장치들(300, 300')은 가스 투과성 또는 가스 불 투과성 인 것을 포함하여 모든 방식의 소결 또는 결합 된 내화 쉘 몰드 어셈블리(600)를 제조하는데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 예컨대, 결합된 내화 쉘 벽은 비교적 얇고 가스 투과성일 수 있고, 슬러리의 수 개의(예를 들어 2개 내지 4개의) 층을 사용하여 형성될 수 있으며 약 1mm 내지 약 4mm, 보다 구체적으로 약 1mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있고, 다수의 층의 인베스트먼트 캐스팅(SLIC) 내화 셸 몰드 어셈블리(600)를 포함할 수 있다. 특히 다른 실시예에서, 결합된 내화 쉘 벽은 상대적으로 두껍고 가스 불투과성(즉, 더 낮은 인베스트먼트율)일 수 있고 슬러리의 다중 층(예를 들어, 6개 내지 10개 또는 그 이상)을 사용하여 형성 될 수 있으며 약 10mm 이상의 두께를 가질 수 있고, 반-투과성 또는 가스 불투과성 내화 쉘 몰드 어셈블리(600)을 포함할 수 있다. 원하는 쉘 몰드 벽 두께가 제거가능한 몰드 패턴 어셈블리(18) 상에서 형성된 후에, 패턴 어셈블리는 스팀 오토클레이브(steam autoclave) 또는 플래시 화재 패턴 제거(flash fire pattern elimination)와 같은 잘 알려진 제거 기술에 의해 선택적으로 제거되어서 용융 금속 또는 합금으로 충진하기 위한 하나 이상의 몰드 공동을 갖는 녹색 쉘 몰드을 남겨두고 그 내부에서 응고시켜 패턴 캐비티의 형상을 갖는 캐스팅 제품을 형성할 수 있다. 대안적으로, 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 결합된 내화 몰드 내부에 남겨질 수 있고 몰드 가열 동안 이후에 제거될 수 있다. 제거 가능한 몰드 패턴 어셈블리(18)는 중력 캐스팅 몰드 또는 반중력 캐스팅 몰드를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 "a" 및 "an"은 양의 제한을 나타내는 것이 아니라 오히려 언급된 항목들 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 수량과 관련하여 사용된 수식어 "약"은 명시된 값을 포함하며 맥락에 따라 지정된 의미를 갖는다(예컨대, 특정 수량의 측정과 관련된 오류의 정도 포함). 또한, 다르게 한정되지 않을 경우, 본원에 기재된 한정된 모든 범위가 포함되고 조합가능하다(예를 들어, "약 25 중량 %(wt.%)까지, 더욱 구체적으로 약 5wt.% 내지 약 20wt.%, 그리고 더욱 구체적으로 약 10wt.% 내지 약 15wt.%"의 범위는 예컨대 "약 5wt.% 내지 약 25wt.%, 약 5wt.% 내지 약 15wt.% 등의 범위의 끝점(endpoint) 및 모든 중간 값을 포함함). 항목 목록과 함께 "약"을 사용하는 것은 나열된 모든 항목에 적용되며, 범위의 양쪽 끝점에 대한 범위와 관련하여 적용된다. 마지막으로, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 마지막으로, 다르게 한정되지 않을 경우, 본원에서 사용된 기술적 용어 및 과학적 용어는 본원에 속하는 선행기술의 당업자가 공통적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 여기에서 사용된 복수형태인 "들"은 그 앞의 단어가 복수인 경우뿐만 아니라 단수인 경우의 의미도 포함하도록 의도된 것이다(예를 들어, "금속(들)"이라 함은 한 가지 이상의 금속을 의미한다). 본 명세서 전반에 걸쳐서 "일 실시예", "다른 실시예", "실시예" 등과 같은 표현은, 해당 실시예와 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 여기에서 설명된 적어도 하나의 실시예에 포함되되, 다른 실시예에서는 포함되거나 포함되지 않을 수도 있다는 점을 의미한다.
본원에 설명 된 방법(400) 및 장치들(10,100,200,300)은 하루 미만을 포함하며, 수 일에서 수 시간에 이르는 빌드 시간(build time)을 축소시키는 방식으로 연속적으로 쉘 몰드를 빌드하도록 사용될 수 있다는 점에 있어서 매우 유리하다. 이는, 몰드를 재사용할 수 없으므로 몰드가 각 캐스팅에 필요하며 캐스팅 비용의 일부가되므로 몰드 비용과 몰드를 사용하여 만든 인베스트먼트 캐스팅의 상당한 감소를 가능하게 한다.
본 명세서에 기재된 구성요소 또는 요소와 관련하여 "포함하는"을 사용하는 것은 명명된 구성요소를 "본질적으로 구성하는"(즉, 명명된 구성요소 및 개시된 기본적인 특징 및 신규한 특징에 상당히 역효과를 주는 다른 구성요소를 포함) 실시예 및 명명된 구성요소를 "구성하는"(즉, 명명된 구성요소만을 포함) 실시예를 개시하고 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명은 제한된 개수의 실시예들에 대하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 위에서 설명된 실시예들에만 국한되는 것이 아니라는 점이 이해될 것이다. 그보다는, 본 발명은 본 발명의 범위와 취지에 부합되기만 한다면, 임의의 개수의 변형예, 변화예, 대체례, 또는 여기에서 설명되지 않은 동등한 구성형태를 포괄하도록 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었는데, 본 발명의 특정 형태는 여기에서 설명된 실시예들 중 일부만을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 위에서 설명된 상세한 설명에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범위에 의하여 한정될 뿐이다.

Claims (20)

  1. 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치로서,
    슬러리 유체의 슬러리 커튼 - 상기 슬러리 커튼은 길이 및 두께를 갖고 상기 길이는 상기 두께보다 실질적으로 더 김 - ; 및
    상기 슬러리 유체를 내보내어 상기 슬러리 커튼을 형성하도록 구성되는 유출구를 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 슬러리 커튼은 평면을 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 슬러리 커튼은 곡면을 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 길이는 상기 두께의 약 5배 내지 약 1000배인, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 길이는 상기 두께의 약 20배 내지 약 500배인, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 슬러리 커튼은 복수의 슬러리 커튼을 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 슬러리 커튼의 두께는 일정한, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 슬러리 커튼의 두께는 상기 길이를 따라 변하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 유출구는 유출구 형상을 가지며 상기 유출구 형상은 조절가능한, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 유출구 형상은, 상기 슬러리 커튼이 내보내지는 동안 조절가능한, 인베스트먼트 몰드 슬러리 커튼 장치.
  11. 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치로서,
    슬러리 유체의 흐름을 수용하도록 구성되는 도관; 및
    상기 도관에 동작가능하게 결합되는 유출구 - 상기 유출구는 상기 슬러리의 커튼으로서 상기 슬러리의 흐름을 내보내도록 구성됨 - 를 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 유출구는 중력 슬러리 커튼으로서 상기 슬러리 커튼을 내보내도록 구성되는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 유출구는 가압된 슬러리 커튼으로서 상기 슬러리 커튼을 내보내도록 구성되는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 도관은 복수의 도관들을 포함하며, 상기 유출구는 상기 슬러리의 대응하는 커튼들로서 상기 슬러리의 흐름들을 내보내도록 상기 슬러리 유체의 대응하는 복수의 흐름들을 수용하도록 구성되는 상기 도관들에 대응하는 복수의 유출구들을 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 유출구는 길이 및 폭을 갖는 세장형 개구를 갖고, 상기 길이는 상기 폭보다 실질적으로 더 길므로, 상기 유출구를 통한 상기 슬러리 유체의 흐름이 상기 슬러리 커튼을 제공하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 유출구는 유출구 개구를 가지며, 상기 도관은 이동가능하고, 상기 도관의 움직임과 상기 유출구 개구를 통한 상기 슬러리 유체의 흐름은 상기 슬러리 커튼을 제공하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 장치.
  17. 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치로서,
    슬러리 유체의 흐름을 수용하도록 구성되는 슬러리 챔버를 갖는 슬러리 매니폴드;
    상기 슬러리 매니폴드 상에 배치되는 유입구 도관 - 상기 유입구 도관은 상기 슬러리 챔버내로의 유입구 개구를 갖고, 상기 슬러리 챔버내에 상기 슬러리의 흐름을 제공하도록 구성됨 - ; 및
    상기 슬러리의 커튼을 내보내도록 구성되는 유출구를 포함하는, 인베스트먼트 몰드 슬러리 코팅 매니폴드 장치.
  18. 인베스트먼트 몰드 제조 장치로서,
    컨베이어 - 상기 컨베이어는 복수의 스테이션들 사이에서 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 운반하도록 구성되고, 상기 몰드 패턴 어셈블리는 길이방향 축, 축방향으로 연장하는 중심 스프루(sprue), 상기 중심 스프루로부터 적어도 하나의 패턴까지 방사상 외측 방향으로 연장하는 적어도 하나의 게이트를 포함하고, 상기 몰드 패턴 어셈블리는 일과성(제거가능한) 재료를 포함하고, 축방향으로 연장하는 상기 스프루는 맨드렐(mandrel) 상에 배치되고, 상기 맨드렐 및 몰드 패턴 어셈블리는 상기 컨베이어 상에서 실질적으로 수평으로 회전가능하게 배치됨 - ;
    슬러리 코팅 스테이션 - 상기 슬러리 코팅 스테이션은 수용성 슬러리를 포함하는 슬러리 커튼을 포함하고, 상기 컨베이어는 습한 슬러리 코팅 층을 제공하도록 슬러리 커튼 아래에 상기 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성됨 - ;
    스투코(stucco) 코팅 스테이션 - 상기 스투코 코팅 스테이션은 내화재를 포함하는 복수의 분산된 건조한 스투코 입자를 포함하고, 상기 컨베이어는, 상기 습한 슬러리 코팅 층 상에 건조한 스투코 입자의 층을 배치시키도록 분산된 건조한 스투코 입자내에서 상기 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성됨 - ; 및
    건조 스테이션 - 상기 컨베이어는, 상기 슬러리 코팅 스테이션 또는 상기 스투코 코팅 스테이션으로부터 상기 건조 스테이션까지 상기 몰드 패턴 어샘블리를 운반하고 상기 건조 스테이션내에 상기 몰드 패턴 어셈블리를 위치시키고 회전시키도록 구성되고, 상기 건조 스테이션은 상기 슬러리 코팅 층을 건조시키고 건조한 슬러리 코팅 층을 제공하도록 구성됨 - 을 포함하는, 인베스트먼트 몰드 제조 장치.
  19. 내화 쉘 몰드를 제조하는 방법으로서,
    인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하는 단계 - 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리는 길이방향 축, 축방향으로 연장하는 중심 스프루, 중심 스프루로부터 적어도 하나의 패턴까지 방사상 외측 방향으로 연장하는 적어도 하나의 게이트를 포함하고, 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리는 제거가능한 재료를 포함하고, 축방향으로 연장하는 상기 스프루는 축방향으로 연장하는 회전가능한 맨드렐 상에 배치되며, 상기 회전가능한 맨드렐 및 중심 스프루는 실질적으로 수평으로 배치됨 - ;
    상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리의 외표면 상에 제 1 내화 입자의 습한 코팅 층을 제공하고 습한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록, 액체, 결합재 및 제 1 내화 입자를 포함하는 제 1 슬러리의 제 1 슬러리 커튼 아래에서 상기 맨드렐과 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전시키는 단계; 및
    상기 슬러리 커튼으로부터 습한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 이전시키는 단계를 포함하는, 내화 쉘 몰드 제조 방법.
  20. 내화 쉘 몰드를 제조하는 방법으로서,
    (a) 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하는 단계 - 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리는 길이방향 축, 축방향으로 연장하는 중심 스프루, 중심 스프루로부터 적어도 하나의 패턴까지 방사상 외측 방향으로 연장하는 적어도 하나의 게이트를 포함하고, 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리는 제거가능한 재료를 포함하고, 축방향으로 연장하는 상기 스프루는 축방향으로 연장하는 회전가능한 맨드렐 상에 배치되며, 상기 회전가능한 맨드렐 및 중심 스프루는 실질적으로 수평으로 배치됨 - ;
    (b) 상기 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리의 외표면 상에 내화 입자의 습한 코팅 층을 제공하고 습한 슬러리 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록, 액체, 결합재 및 내화 입자를 포함하는 슬러리의 슬러리 커튼 아래에서 상기 맨드렐 및 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 회전시키는 단계;
    (c) 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하도록 상기 내화 입자의 습한 코팅 층에 건조한 내화 스투코 입자의 층을 선택적으로 도포하는 단계;
    (d) 습한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 건조시켜 액체를 제거하고 내화 스투코 입자 및 내화 입자를 포함하는 건조한 층을 포함하는 건조한 스투코 코팅된 인베스트먼트 몰드 패턴 어셈블리를 제공하는 단계; 및
    (e) 내화 스투코 입자 및 내화 입자의 복수의 건조한 층을 포함하는 내화 쉘 몰드를 제공하도록 단계(b) 내지 단계(d)를 복수 번 반복하는 단계를 포함하는, 내화 쉘 몰드 제조 방법.
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