KR20180019539A - 벤튜리 장치 또는 체크 밸브를 몰딩 후 처리하는 방법 - Google Patents

벤튜리 장치 또는 체크 밸브를 몰딩 후 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

진공을 발생시키기 위한 벤튜리 장치를 몰딩 후 처리하는 방법이 개시되며, 이는 이것의 진공 시간을 향상시킨다. 상기 방법은 수렴 원동 통로의 출구 단부와 발산 배출 통로의 입구 단부 사이에 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 갖는 몰딩된 벤튜리 장치를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 출구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 원동 출구를 형성하고 상기 입구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 배출 입구를 형성한다. 그 뒤, 상기 방법은 상기 몰딩된 벤튜리 장치에 블라스팅 노즐에 대향하는 발산 배출 통로의 출구 단부를 위치시키는 단계, 및 배출 입구 및 원동 출구 내 플래시를 제거하기 위해 발산 출구 통로의 출구 단부에 의해 형성된 배출 출구로 블라스팅 매체를 방출하는 단계를 포함하거나 이것의 반대를 포함한다.

Description

벤튜리 장치 또는 체크 밸브를 몰딩 후 처리하는 방법
본 출원은 2015년 6월 23일에 출원된 미국 특허 가출원 제 62/183,471 호의 이익을 주장한다.
본 출원은 벤튜리 장치 또는 체크 밸브를 몰딩 후 처리하는 방법이며, 더욱 구체적으로는, 상기 벤튜리 장치 또는 체크 밸브의 내부 표면으로부터 플래시를 제거 및/또는 하나 이상의 입구 또는 출구에 코너 반지름을 형성하는 방법에 관한 것이다.
엔진, 예컨대 차량 엔진은 진동 및/또는 체크 밸브들을 생산하기 위해 흡인기(aspirator) 또는 배출기(ejector)를 포함하는 것이 공지되어 있다. 통상적으로, 이러한 부품들은 예컨대 사출 성형 기술에 의해 몰딩되는 플라스틱으로부터 만들어진다. 몰딩 부품들은 엔진 시스템에서 경험하는 작동 조건들을 견딜 수 있는 플라스틱 재료로부터 소망 형태들로 내부 통로(들)을 생산하는 비용 효율적인 방법이다. 그러나 이러한 성형 기술들은 일부 단점을 가진다. 플래시(flash)는 내부 통로(들)을 형성하는 몰딩 코어 부품들 사이의 인터페이스에서 흔히 형성된다. 이 플래시는 상기 내부 통로들을 통과하는 유체의 흐름을 방해할 수 있으며, 이는 흡인기 또는 배출기 및/또는 체크 밸브의 성능을 감소시키는 경향이 있다. 흡인기 및 배출기 및/또는 체크 밸브의 내부로부터 플래시의 제거는 제조 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 달성될 필요가 있다. 두 번째 단점은 몰딩 공정 동안 내부 통로(들)의 입구 및 출구에 코너 반지름을 형성하는 것이 일반적으로 어렵다.
성형 기술, 예컨대 사출 성형은 통상 꽤 매끈한 표면 마무리를 제공하는 경향이 있으며, 몰딩 코어 부품들에 의해 형성된 그러한 내부 표면들을 포함한다. 그러나, 상이한 표면 마무리가 이로울 수 있는 때, 특히 부품의 성능을 향상시킬 수 있는 때가 있을 수 있다.
필요한 것은 플래시를 제거하고, 코너 반지름을 형성하고, 및 선택적으로, 내부 통로들의 표면 마무리를 수정하는 방법(들)이다.
일 측면에서, 진공을 생성하기 위한 벤튜리 장치를 몰딩 후 처리하는 방법이 개시되며, 이는 이것의 진공 시간(evacuation time)을 향상시킨다. 상기 방법은 수렴 원동 통로(converging motive passageway)의 출구 단부와 발산 배출 통로의 입구 단부 사이에 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 갖는 몰딩된 벤튜리 장치를 제공하는 것을 포함하며, 상기 출구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 원동 출구를 형성하고, 상기 입구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 배출 입구를 형성한다. 상기 방법은 그 뒤 블라스팅 노즐과 대향하는 상기 수렴 원동 통로의 입구 단부에 상기 몰딩된 벤튜리 장치를 위치시키는 단계, 및 원동 출구 및 배출 입구 내의 플래시를 제거하기 위해 벤튜리 장치의 원동 입구로 블라스팅 매체를 방출하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 원동 입구는 원형인 형상이고 상기 원동 출구는 타원형 형상이다.
상기 방법은 또한 블라스팅 매체의 방출 동안 원동 입구, 원동 출구, 벤튜리 갭, 및 배출 입구를 관통하는 길이방향 중심축 주위로 상기 벤튜리 장치를 회전하는 단계를 포함한다. 상기 블라스팅 매체의 방출 동안의 회전수는 50 내지 500이며, 더욱 바람직하게는 150 내지 400의 범위에 있다.
일부 측면에서, 상기 방법은 연속 공급 블라스팅 시스템(continuous feed blasting system)의 부품으로서 블라스팅 노즐을 이용한다. 이러한 시스템에서, 상기 방법은 벤튜리 장치를 위치시키는 단계가 실질적으로 모든 블라스팅 매체가 수렴 원동 통로 내에 수용되도록 하는 블라스팅 노즐로부터 이격되어 미리 선택된 거리에 원동 입구를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 포함한다. 이러한 시스템은 블라스팅 매체의 저장소 및 150 그릿(grit) 미만의 입자를 위한 집진기를 통상 포함한다. 선택적으로, 상기 시스템은 블라스팅 매체로부터 벤튜리 장치의 외부를 보호하는 쉴드를 갖는다.
상기 방법의 모든 측면들에서, 블라스팅 노즐은 벤튜리 장치를 향해 발산하는 발산 원추(diverging cone)를 갖는 노즐 출구를 형성한다.
일부 측면에서, 상기 방법은 블라스팅 노즐을 폐쇄 공급 매체 블라스팅 시스템의 부품으로서 이용한다. 이러한 시스템에서, 상기 방법은 상기 벤튜리 장치의 원동 입구 내에 블라스팅 노즐의 노즐 출구를 삽입하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은 상기 몸체의 흡입 포트에 대향하는 부수적인 블라스팅 노즐(secondary blasting nozzle)을 위치시키는 단계, 및 상기 흡입 포트를 통과하도록 벤튜리 장치로 블라스팅 매체를 방출하는 단계를 포함한다. 여기서, 블라스팅 매체의 방출(propelling)은 먼저 원동 입구를 통해 일어날 수 있고 뒤이어 흡입 포트를 통해 여기에 일어날 수 있거나, 또는 원동 입구 및 흡입 포트를 통해 동시에 일어날 수 있다.
상기 방법들의 모든 측면에서, 상기 블라스팅 매체는 산화 알루미늄 등의 금속 산화물, 또는 하나 이상의 유리, 금속, 세라믹, 폴리머, 식물 재료(planting matter), 얼음 또는 고형 이산화탄소를 포함한다.
상기 방법의 모든 측면에서, 상기 플래시를 제거하는 것에 더해, 코너 반지름을 형성하기 위해 배출 입구의 내부 표면을 변경하는 매체 흐름 속도에서 상기 블라스팅 매체를 방출하는 것이 바람직하다. 코너 반지름은 일부 실시 형태에서 0.05 mm 내지 대략 1 mm의 범위에 있고, 다른 실시 형태들에서 0.1 mm 내지 약 0.35 mm의 범위에 있다.
또 다른 측면에서, 진공을 생성하기 위한 벤튜리 장치를 몰딩 후 처리하는 방법이 개시되며, 이는 이것의 진공 시간을 향상시킨다. 상기 방법은 수렴 원동 통로의 출구 단부와 발산 배출 통로의 입구 단부 사이에 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 갖는 몰딩된 벤튜리 장치를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 출구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 원동 출구를 형성하고 상기 입구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 배출 입구를 형성한다. 상기 방법은 그 뒤 상기 몰딩된 벤튜리 장치에 블라스팅 노즐과 대향하는 발산 배출 통로의 출구 단부를 위치시키는 단계, 및 배출 입구 및 원동 출구 내 플래시를 제거하기 위해 발산 출구 통로의 출구 단부에 의해 형성된 배출 출구로 블라스팅 매체를 방출하는 단계를 포함한다.
도 1은 흡입을 이끌어 진공을 생성하기 위해 통합형 체크밸브를 포함하는 벤튜리 장치의 제1 실시 형태의 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 벤튜리 장치의 길이방향 측단면도이다.
도 3은 체크 밸브의 전면 사시도이다.
도 4는 도 3의 체크 밸브의 길이방향 단면도이다.
도 5a는 흡입을 이끌어 진공을 생성하기 위해 통합형 체크밸브를 포함하는 벤튜리 장치의 제2 실시 형태의 측면 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 흡인기의 길이방향 측단면도이다.
도 6a는 흡입을 이끌어 진공을 생성하기 위해 통합형 체크밸브를 포함하는 벤튜리 장치의 제3 실시 형태의 측면 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 흡인기의 길이방향 측단면도이다.
도 7a는 흡입을 이끌어 진공을 생성하기 위해 통합형 체크밸브를 포함하는 벤튜리 장치의 제4 실시 형태의 측면 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 흡인기의 길이방향 측단면도이다.
도 8은 벤튜리 장치들 또는 체크 밸브들의 다양한 실시 형태들의 몰딩 후, 매체 블라스팅 처리의 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 벤튜리 장치들의 다양한 실시 형태로부터 몰딩 후, 플래시를 기계 가공하거나 또는 열적으로 제거하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 벤튜리 장치들의 다양한 실시 형태의 입구 및 출구의 코너 반지름을 몰딩 후, 기계 가공하거나 또는 열적으로 형성하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 블라스트 노즐로부터 이것의 통로까지 나아가는 매체를 나타내는 벤튜리 장치의 실시 형태의 상부에서 본 단면도이다.
도 12는 부품(piece)을 사출 성형한 뒤 존재하는 플래시의 사진이다.
도 13은 플래시가 매체 블라스팅 처리에 의해 감소되거나 제거된 이후에 도 12의 부품의 사진이다.
도 14는 부품을 사출 성형한 뒤 존재하는 플래시를 갖는 입구의 단부의 사진이다.
도 15는 플래시가 매체 블라스팅 처리에 의해 감소되거나 제거된 이후에 도 14의 부품의 단부의 사진이다.
도 16은 매체 블라스팅 공정에 의해 벤튜리 장치의 입구에서 형성된 코너 반지름의 사진이다.
도 17은 벤튜리 갭 및 원동부의 출구 단부와 배출부의 입구 단부의 확대도이다.
도 18은 내부에 위치된 벤튜리 장치의 하부 하우징부(106)를 갖는 벤치탑형 연속 피드 매체 블라스팅 시스템의 내부 구성품의 위에서 본 사시도이다.
도 19는 노즐 출구의 내부 프로파일을 나타내는 블라스팅 노즐의 측면 사시도이다.
도 20a는 진공을 발생시키기 위한 벤튜리 장치의 일 실시 형태에서 흡입 포트의 접합부에서 길이방향 중심 축(B)에 평행한 평면을 따라 취해진 측단면 사시도이다.
도 20b는 도 20a에서 벤튜리 갭의 부피를 도시한다.
도 21a는 진공을 발생시키기 위한 벤튜리 장치의 또 다른 실시 형태에서 흡입 포트의 접합부에서 길이방향 중심 축(B)에 평행한 평면을 따라 취해진 측단면 사시도이다.
도 21b는 도 21a에서 벤튜리 갭의 부피를 도시한다.
도 22는 원동 출구 단부와 배출 입구 단부 사이의 오프셋을 나타내는 흡인기 출구로부터 흡인기를 보는 평면도이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 설명할 것이며, 그 실시예들은 첨부 도면들에서 추가적으로 설명된다. 도면에서, 예컨대 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 표시한다.
여기 사용된 바와 같은 "유체(fluid)"는 임의의 액체, 현탁액, 콜로이드, 가스, 플라즈마, 또는 이들의 조합을 의미한다.
도 1은, 엔진, 예컨대 자동차 엔진에서 사용하기 위한, 통합형 체크 밸브들(111, 120)(integral check valves)을 포함하는 참조번호(100)로 통상 식별되는 벤튜리 장치의 외부 도면이다. 엔진은 내연 엔진일 수 있으며, 자동차 및/또는 엔진은 진공 요구 장치를 포함할 수 있다. 벤튜리 장치들은 엔진 스로틀 전후에서 내연 엔진에 종종 연결된다. 상기 엔진 및 이들의 모든 구성품 및/또는 하위 시스템들은, 본 명세서에서 식별된 바와 같은 엔진의 특정 구성품들을 나타내도록 포함되는 일부 박스들을 제외하고, 도면에서 도시되지 않으며, 엔진 구성품들 및/또는 하위 시스템들은 차량 엔진에서 흔히 발견된다는 점이 이해된다. 원동 포트(108)가 대기압에 연결되고 배출 출구(112)가 예컨대 흡기 매니폴드와 같은 저기압에 연결되는 실시 형태에서, 벤튜리 장치는 흡인기로서 지칭될 수 있다. 원동 포트(108)가 부스트 압력(boosted pressure), 예컨대 터보 또는 수퍼차저에 의해 생산되는 부스트 공기에 기인하는 압력에 연결될 수 있는 다른 실시 형태에서, 벤튜리 장치(100)는 배출기로서 지칭될 수 있다.
하나의 대안 실시 형태에서, 벤튜리 장치(100)는 이것의 통합형 부품 대신에, 우회 포트 및 흡입 포트에 연결되는 개별 구성품으로서 체크 밸브들(111, 120)을 가질 수 있다.
벤튜리 장치(100)는 통로(144)를 통과하는 공기의 흐름으로 장치에 진공을 생성하기 위해 진공 요구 장치(102)에 연결 가능하며, 벤튜리 효과를 생성하도록 설계된, 흡인기-체크 밸브 조립체의 일부의 길이를 통상 연장한다. 벤튜리 장치(100)는 하우징(101)을 포함하며, 이는 도시된 바와 같이 상부 하우징부(104) 및 하부 하우징부(106)로 형성된다. 상부 및 하부의 지정은, 묘사 목적으로, 도면과 관련되어 본 페이지에서 방향이 지정되며, 엔진 시스템에서 이용될 때 도시된 배향에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상부 하우징부(104)는 소닉 용접, 가열, 또는 사이에 기밀부(airtight seal)를 형성하기 위한 다른 종래의 방법들에 의해 하부 하우징부(106)에 연결된다.
계속 도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 하우징부(106)는 복수의 포트를 포함하는 통로(144)를 형성하고, 이들 중 일부는 엔진의 구성품들 또는 하위 시스템에 연결될 수 있다. 포트들은 다음을 포함한다: (1) 원동 포트(108); (2) 체크 밸브(111)를 통해 진공 요구 장치(102)에 연결할 수 있는 흡입 포트(110); (3) 배출 포트(112); 및, 선택적으로 (4) 우회 포트(114). 체크 밸브(111)는 바람직하게는 유체가 흡입 포트(110)로부터 적용 장치(102)까지 흐르는 것을 막도록 배열된다. 우회 포트(114)는 진공 요구 장치(102)에 연결될 수 있고, 선택적으로, 그 사이의 유체 흐름 통로 내 체크 밸브(120)를 포함할 수 있다. 체크 밸브(120)는 바람직하게는 유체가 우회 포트(114)로부터 적용 장치(102)까지 흐르는 것을 막도록 배열된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양쪽 실시 형태에서 하부 하우징부(106)는 하부 밸브 시트(124, 126)를 포함한다. 각각의 하부 밸브 시트(124, 126)는 연속 외벽(128, 129), 그리고 선택적으로, 하부 밸브 시트(124) 내 벽(130)과 같은 바닥 벽에 의해 형성된다. 보어(132, 133)는 각각 공기 통로(144)와 기류 연통(air flow communication)을 허용하기 위해, 각각의 하부 밸브 시트(124, 126)에 형성된다. 도 2에서, 각각의 하부 밸브 시트(124, 126)는 이것의 상부 표면으로부터 위쪽으로 연장하는 복수의 반경방향으로 이격된 핑거들(134, 135)을 포함한다. 반경방향으로 이격된 핑거들(124, 125)은 시일 부재(136, 137)를 지지하는 역할을 한다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상부 하우징부(104)는, 만약 존재한다면, 체크 밸브들(111, 120)을 형성하기 위해 하부 하우징부(106)에 또는 하부 하우징부(106)와 짝을 이루도록 구성된다. 상부 하우징부(104)는 이것의 길이를 연장하는 통로(146)를 형성하고 복수의 포트를 형성하며, 이들 중 일부는 엔진의 구성품 또는 하위 시스템에 연결될 수 있다. 포트들은 다음을 포함한다: (1) 캡(174)으로 덮히거나 엔진의 구성품 또는 하위 시스템에 연결될 수 있는 제1 포트(148); (2) 하부 하우징부(106)에서 흡입 포트(110)와 유체 연통하는 제2 포트(150)(챔버/캐비티(166)를 위한 입구 포트의 일부)(이 사이에서 시일 부재(136)가 배치됨); (3) 하부 하우징부(106) 내 우회 포트(114)와 유체 연통하는 제3 포트(152)(챔버/캐비티(167)를 위한 입구 포트의 일부)(이 사이에서 시일 부재(137)가 배치됨); 및 (4) 흡인기-체크 밸브 조립체를 진공 요구 장치(102)에 연결하는 입구로서 기능할 수 있는 제4 포트(154).
도 2에 도시된 바와 같이, 양쪽 실시 형태에서 상부 하우징부(104)는 상부 밸브 시트들(125, 127)을 포함한다. 각각의 상부 밸브 시트(125, 127)는 연속 외벽(160, 161) 및 바닥 벽(162, 163)에 의해 형성된다. 양쪽 상부 밸브 시트(125, 127)는, 하부 하우징부(106)를 향해, 각각 바닥 벽들(162, 163)로부터 아래쪽으로 연장하는 핀(164, 165)을 포함할 수 있다. 핀들(164, 165)은 하부 밸브 시트(124)와 짝 형성된 상부 밸브 시트(125) 및 하부 밸브 시트(126)와 짝 형성된 상부 밸브 시트(127)에 의해 형성되는 캐비티들(166, 167) 내에서 시일링 부재(136, 137)의 이동을 위한 가이드로서 기능한다. 따라서, 각각의 시일링 부재(136, 137)는 각각의 캐비티(167, 167) 내에서 핀(164, 165)을 수용하기 위해 내부에서 크기가 조정되고 위치되는 관통하는 보어를 포함한다.
하부 하우징부(106) 내 통로(144)는 하부 하우징부(106)의 배출부(discharge section)(181)에서 제2 테이퍼링부(183)(본 명세서에서는 배출 원추라고도 지칭됨)에 결합되는 하부 하우징부(106)의 원동부(180) 내 제1 테이퍼링부(182)(원동 원추라고도 지칭됨)를 포함하는 길이방향 중심축을 따라 내부 치수를 가진다. 여기서, 도 11에서 식별된 바와 같이, 제1 테이퍼링부(182) 및 제2 테이퍼링부(183)는 끝과 끝이 정렬되고, 배출 입구 단부(186)에 대향하는 원동 출구 단부(184)를 가지며 그 사이에 벤튜리 갭(187)을 형성하고, 이는 내부 통로(144)의 배출부(181)와 원동 부(180) 모두와 유체 연통하는 흡입 포트(110)를 위치시키는 유체 접합부를 형성한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 벤튜리 갭(187)은 원동 출구 단부(184)와 배출 입구 단부(186) 사이의 선형 거리(D)를 의미한다. 입구 단부(188, 186) 및 출구 단부(184, 189)는 원형, 타원형, 또는 다른 다각형일 수 있고, 이로부터 연장하는 점차적, 계속적으로 가늘어지는 내부 치수는 쌍곡형 또는 원추형을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 원동부(180)의 출구 단부(184) 및 배출부(181)의 입구 단부(186)를 위한 일부 예시적인 구성은 도 20 내지 도 22에서 나타나며, 이는 2014년 6월 3일 출원된 공동 계류중인 미국 특허 출원 번호 제 14/294,727 호에서 개시되며, 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
도 20a와 도 20b 및 도 21a와 도 21b는 향상된 유체 접합부를 갖는 실시 형태들을 도시하며, 여기서 흡입 포트(110)는 원동 출구 단부(184) 및 배출 입구 단부(186)와 만난다. 흡입 포트(110)로부터 벤튜리 갭(187)까지의 흐름 통로의 가장 작은 면적은, 도 20b 및 도 21b에 도시된 바와 같이 원동 출구 단부(184)와 배출 입구 단부(186) 사이에서 형성된 절두체(frustum)이다. 도 20a 및 도 20b에서, 원동 원추(182)의 출구 단부(184) 및 배출 원추(183)의 입구 단부(186)는 각각 내부 및 외부 타원형 둘레를 가지며 그로 인해 타원형 외부 둘레를 갖는 절두체인 벤튜리 갭(187)을 형성한다. 도 21a 및 도 21b에서, 원동 원추(182)의 출구 단부(184) 및 배출 원추(183)의 입구 단부(186)는 (둥근 코너를 갖는) 각각 직사각형 둘레인 내부 및 외부를 가지고 그로 인해 거의 직사각형 외부 둘레를 갖는 절두체인 벤튜리 갭(187)을 형성한다. 도면들에서의 실시 형태들이 출구 단부(184) 및 입구 단부(186)에 대해 동일한 둘레를 가지는 반면, 즉 모두 타원형이거나 모두 거의 직사각형인 반면에, 출구 단부(184) 및 입구 단부(186)는 상이한 형상의 둘레를 가지며, 다시 말해 하나는 타원형인 반면 다른 하나는 거의 직사각형 일 수 있다. 또한, 원동 출구 단부(184) 및 배출 입구 단부(186)는, 흡입 포트(110)로부터 배출 입구 단부(186)까지의 유체의 흐름의 방향성을 향상시키기 위해 둥근 챔퍼로 종료될 수 있다.
또한, 도 22에서 가장 명확히 보여지는 바와 같이, 그러나 도 20b 및 도 21b의 절두체에서도 또한 보여지는 바와 같이, 각각의 실시 형태의 원동 원추(182)의 출구 단부(184)는 배출 원추(183)의 입구 단부(186)보다 치수상으로 더 작다. 치수에서의 차이는 오프셋(140)으로서 식별된다. 예를 들어, 도 20b에서, 오프셋은 원동 출구 단부(184)의 장축(major axis)(Y)의 길이가 배출 입구 단부(186)의 장축(Y')의 길이보다 작고 또한 배출 입구 단부(186)의 단축(minor axis)(X')의 길이보다 더 작은 원동 출구 단부(184)의 단축(X)을 가질 수 있다는 점으로 나타난다.
임의의 타원형 또는 다각형의 실시 형태들에서, 수렴 원동부의 원동 출구 단부의 타원형 또는 다각형 내부 단면은 장축 대 단축이 대략 2 내지 4의 비율을 가지며, 발산 배출부의 입구 단부의 타원형 또는 다각형 내부 단면은, 수렴 원동부의 출구 단부의 타원형 또는 다각형 내부 단면과 비교하여, 피크 원동 유량에 대한 배출 입구 면적과 원동 출구 면적의 차이의 비율로 인해 오프셋되며, 이는 그 뒤 0.28보다 큰 무단위 비율을 가지는 상수 k1에 의해 곱해진다.
오프셋 비율=(배출 입구 면적-원동 출구 면적)/피크 원동 유량*k1(Ⅰ)
여기서 k=원동 출구 단부에서의 c*원동 출구 단부의 D유체; 그리고 c는 소리의 속도이고 D유체는 유체(통상 공기)의 밀도이다.
임의의 타원형 또는 다각형 실시 형태들에서, 원동 출구 단부와 배출 입구 단부 사이의 벤튜리 갭은 원동 유동 곱하기 (단위가 없는 비율을 가지는)상수(k2)에 의해 나누어지는 벤튜리 갭의 면적으로서 규정되는 갭 비율을 갖는다.
갭 비율=벤튜리 갭의 면적/원동 유량*k2(Ⅱ)
여기서 k2=원동 출구 단부에서의 c*원동 출구 단부의 D유체; 그리고 c는 소리의 속도이고 D유체는 유체(통상 공기)의 밀도이다.
여기서, 갭 비율은 4.7보다 크다.
일 실시 형태에서, 원동 출구 단부(184)의 타원형 또는 다각형 내부 단면은 0 내지 1의 편심(eccentricity)을 갖는다. 또 다른 실시 형태에서, 출구 단부의 타원형 또는 다각형 내부 단면은 대략 0.4 내지 0.97의 편심을 갖는다.
도 2에 나타난 바와 같이, 제1 테이퍼부(182)는 유체 접합부에서 흡입 포트(110)로 끝나며, 이는 함께 유체 연통하고, 이 접합부에서 제2 테이퍼부(183)는 또한 흡입 포트(110)와 유체 연통한다. 제2 테이퍼부(183)는 그 뒤 제2 테이퍼부의 출구 단부(189) 근처의 우회 포트(114)로 접합부를 형성하며 이와 함께 유체 연통된다. 제1 및 제2 테이퍼부(182, 183)는 통상 하부 하우징부(106)의 길이방향 중심축을 공유한다.
도 11에서 나타난 바와 같이, 원동 출구 단부(184)에서, 흡입 포트(110)는 벤튜리 갭(187)과 유체 연통하는 공간부(185)를 형성하는 확대된 영역을 포함하며, 또는 반대로 벤튜리 갭(187)은 공간부(185)의 일부일 수 있다. 내부 통로(144)와 흡입 포트(110)의 유체 접합부는 벤튜리 갭(187)에 대해 거의 가운데에 위치되며 공간부(185)는 제1 테이퍼부(182)의 제2 테이퍼부(183)로의 이동 및 흡입 포트의 길이방향 중심축으로 거의 정렬된다. 공간부(185)는 평행 6면체와 같은 형상일 수 있으며, 이것의 길이는 흡입 포트의 내부 단면적(들)과 유사하지만, 이것의 하부는 흡입 포트(110)로부터 이격되어 아래쪽으로 돌출된 아치형의 돌출부이다. 공간부는 배출 입구 단부(186) 및 원동 출구 단부(184) 주위로 및/또는 이에 대해 거의 U자형이지만, 또한 이것의 외부 표면을 완전히 둘러쌀 수 있다.
제2 테이퍼부(183)은 작은 치수의 입구 단부(186)로부터 큰 치수의 출구 단부(189)까지 점차적으로, 계속적으로 가늘어진다. 선택적 우회 포트(114)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 테이퍼부(183)와 유체 연통되기 위해 전술된 바와 같이 배출부(190)와 교차한다. 우회 포트(114)는 출구 단부(189)에 인접하지만 하류에 있는 제2 테이퍼부(183)와 교차할 수 있다. 하부 하우징부(106)는 그 뒤에, 다시 말해 우회 포트의 교차점의 하류에서, 이것이 배출 포트(112)에서 끝날 때까지 원통형의 균일한 내부 통로가 계속된다. 각각의 포트(108, 110, 112, 114)는 통로(144)를 호스 또는 엔진 내 다른 특징부에 연결하기 위해 이것의 외부 표면 상의 커넥터 특징부(118)를 포함할 수 있다.
벤튜리 장치(100)는 하나 이상의 소음 감쇄 부재(194, 196)를 포함할 수 있지만 필요하지 않다. 소음 감쇄 부재들(194, 196)은, 소음이 발생된 난류가 생성되는 영역의 근처지만 하류인 유동 경로 내에 위치되며, 이는 2014년 10월 8일 출원된 공동 계류중인 미국 특허 출원 번호 제 14/509,612 호에서 개시되며, 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다. 소음 감쇄 부재들(194, 196)은 다공성이므로 통로들(144, 146)을 통과하고 그 사이에 있는 유체 흐름이 제한되지 않지만, 소음(소음이 발생되는 난류)이 감쇄된다. 도 2를 참조하면, 실선 화살표는 흡인기-체크 밸브 조립체 내의 유체 흐름을 나타내고 점선 화살표는 소음이 발생된 난류의 이동 경로를 나타낸다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 독립 체크 밸브(202)가 도시된다. 체크 밸브(202)는, 시일링 부재(236)가 안착되는, 내부에 핀(264)을 갖는 내부 캐비티(206), 및 내부 캐비티(206)와 유체 연통하는 제1 포트(210) 및 내부 캐비티(206)와 유체 연통하는 제2 유체 포트(212)를 형성하는 하우징(204)을 포함한다. 내부 캐비티(206)는 통상 제1 포트(210) 및 제2 포트(212)보다 더 큰 치수를 갖는다. 도시된 실시 형태들에서, 제1 포트(210) 및 제2 포트(212)는, 시일링 부재(236)가 존재하지 않지만 이 구성에 한정되지 않을 때, 체크 밸브(202)를 통과하는 거의 선형인 유동 경로를 형성하기 위해 서로 대향하여 위치된다. 내부 캐비티(206)를 형성하는 하우징의 일부는, 체크 밸브가 폐쇄될 때 시일링 부재가 안착하는 제1 내부 시트(214) 및 체크 밸브가 개방될 때 시일링 부재가 안착하는 제2 시트(216)를 포함한다. 도 4에서, 제2 시트(216)는 제1 포트(210)의 더욱 근처에 있는 내부 캐비티의 안쪽 표면으로부터 내부 캐비티(206) 쪽으로 연장하는 복수의 반경방향 이격된 핑거들(234)이다.
도 5a 및 5b, 6a 및 6b에서 묘사된 실시 형태들은 각각 흡인기(400, 401, 402)의 대안적인 실시 형태가다. 도 1 및 도 2에 개시된 바와 같이 유사한 또는 동일한 구성 요소를 식별하는 참조 번호는 이 도면들에서도 또한 사용된다. 이러한 흡인기들(400, 401, 402) 각각은 벤튜리 부분의 보어(132)의 하류에 있고 배출부(181)(챔버(166)의 출구 포트)에서 배치되는 통로(144) 내부의 다공성 소음 감쇄 부재(300)를 포함한다.
도 5a 및 5b의 실시 형태는 세 개의 주요 하우징편을 갖는다: (1) 전술된 상부 하우징(104) 및 전술된 하부 하우징(106), 그러나 (2) 벤튜리 부분(106a) 및 (3) 우회 부분(106b)으로 분리된다. 벤튜리 부분(106a)은 원동 포트(108)를 형성하는 외부 바깥 표면상에 호스 커넥터(410), 원동 원추(182), 흡입 벤튜리(132), 체크 밸브(111)의 하반부, 특히 하부 밸브 시트(124), 및 제1 캐니스터부(412)에서 끝나는 배출 원추(183)를 포함할 수 있는 원동 포트(108)를 포함한다. 우회 부분(106b)은, 제1 및 제2 캐니스터부(412, 414)이 함께 결합될 때 형성되는 캐니스터(416)에 의해 형성되는 둘러싸인 챔버(420)에서 소음 감쇄 부재(300)를 둘러싸기 위해 제1 캐니스터부(412)과 결합가능한 제2 캐니스터부(414)을 포함한다. 우회 부분(106b)은 또한 우회 포트(114) 및 체크 밸브(120)의 하반부, 특히 하부 시트(126), 및 배출부(112)을 형성하는 외부 바깥 표면상에 호스 커넷터(418)를 포함할 수 있는 배출 포트(112)를 포함한다.
상부 하우징(104) 및 벤튜리 부분(106a)과 우회 부분(106b)이 조립될 때, 제1 체크 밸브 디스크(136)는 체크 밸브(111)에 안착되고 제2 체크 밸브 디스크(137)는 체크 밸브(120)에 안착된다.
도 6a 및 도 6b의 실시 형태는 3개의 주요 하우징편을 갖는다: (1) 전술된 상부 하우징(104) 및 하부 하우징(106), 그러나 (2) 벤튜리 부분(106a') 및 (3) 우회 부분(106b')은 분리된다. 벤튜리 부분(106')은, 배출 원추(183)가 제1 캐니스터부(412)에서 끝나고 칼라(424)가 배출 원추(183)의 외부 표면으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 곳의 상류를 제외하고 도 5b에 개시된 바와 동일하다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 칼라(424)는 보어(132)와 제1 캐니스터부(412) 사이에 위치된다. 우회 부분(106b')은, 제2 캐니스터부(414')가 칼라(424)와 결합하기 위해 제1 캐니스터부(412)를 너머 연장하도록 구성되는 것을 제외하고 도 5b에 개시된 바와 같다. 제1 캐니스터부(412) 및 제2 캐니스터부(414')가 함께 결합될 때, 이들은 둘러싸인 챔버(420')에서 그 사이에 소음 감쇄 부재(300)를 둘러싸고 칼라(424)와 제1 캐니스터부(412) 사이에 위치된 제2 챔버(426)를 또한 형성한다. 조립될 때, 캐니스터(417)는 소음 감쇄 부재(300)를 하우징하는 제1 챔버(420)로부터 위쪽으로 배출 원추(183)의 외부를 둘러싸는 제2 챔버(426)를 가지며 이중 챔버된다.
이제 도 6b를 참조하면, 제2 챔버(426)는 공기를 포함하고 공기를 포함하도록 시일될 수 있거나 흡인기(401)를 둘러싸는 주변 공기와 유체 연통될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서(도시되지 않음), 제2 챔버(426)는 제2 소음 감쇄 부재를 포함할 수 있으며, 이는 보어 홀들을 포함하거나 포함하지 않는 다공성 재료일 수 있다. 조립될 때, 흡인기(401)는 또한 상부 하우징(104)과 벤튜리 부분(106a') 사이의 체크 밸브(111) 내에 안착되는 제1 체크 밸브 디스크(136) 및 상부 하우징(104)과 우회 부분(106b') 사이의 체크 밸브(120)에 안착되는 제2 체크 밸브 디스크(137)를 또한 포함한다.
또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 우회 부분(106b')은 보어(322)의 치수 또는 최외측 반경을 형성하는, 일반적으로 이것의 표면에 대해 핑거들을 놓는 위치에서 소음 감쇄 부재(300)의 보어(322)로 연장하는 하나 이상의 핑거(490)를 포함한다. 복수의 핑거들(490)이 존재할 경우, 이들은 인접한 이웃 핑거들(490)과 동일하게 이격될 수 있다. 하나 이상의 핑거들(490)은 이것의 설치 위치에서 소음 감쇄 부재를 유지한다는 이점을 제공하며 시스템의 작동 조건 동안 재료의 변형을 감소시킨다는 이점이 있다. 핑거(490)가 우회 부분(106b')의 일부로서 도시될 때, 또 다른 실시 형태에서, 핑거들은 벤튜리 부분(106a')으로부터 대신 연장할 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 실시 형태는 본질적으로 도 5a 및 도 5b의 실시 형태가지만, 2개의 하위 조립체들(430, 440)로 나뉘며, 이들 중 하나는 하나 이상의 호스(450)에 의해 유체 연통되어 결합할 수 있는, 소음 감쇄 캐니스터(458)를 포함한다. 도 6a 및 도 6b의 실시 형태는 또한 도면들에서 도시되지 않았을지라도 유사한 방식으로 2개의 하위 조립체로 또한 나뉠 수 있다. 하위 조립체들은 벤튜리 하위 조립체(430) 및 우회 하위 조립체(440)를 포함한다.
벤튜리 하위 조립체(430)는 전술된 바와 같이 상부 밸브 시트(125) 및 도 6b에 기재된 바와 같이 하부 벤튜리 부분(106)을 포함하는 제1 상부 하우징부(432)이며, 이는 제1 캐니스터부(412)에서 끝난다. 제1 상부 하우징부(432)이 하부 벤튜리 부분(106)과 결합할 때, 제1 체크 밸브 디스크(136)는 체크 밸브(111)를 형성하기 위해 상부 밸브 시트(125)와 하부 밸브 시트(126) 사이에 안착된다. 벤튜리 부분(106a)은 원동 포트(108)를 형성하는 외부 바깥 표면 상의 호스 커넥터(410), 원동 원추(182), 흡입 벤튜리(132), 체크 밸브(111)의 하반부, 특히 하부 밸브 시트(124), 및 제1 캐니스터부(412)에서 끝나는 배출 원추(183)을 포함할 수 있는 원동 포트(108)를 포함한다. 하부 벤튜리 부분(106)에 연결 가능한 것은 제2 캐니스터부(462) 및 이것의 외부 표면 상의 호스 연결 특징부들(466)을 갖는 커넥터 부분(464)을 포함하는 캐니스터 캡(460)이다. 제2 캐니스터부(462)은, 제1 및 제2 캐니스터부들(412, 414)이 함께 결합될 때 그 사이에 형성되는 둘러싸인 챔버(470)에서 소음 감쇄 부재(300)를 둘러싸기 위해 제1 캐니스터부(412)와 결합 가능하다.
도 7a 및 도 7b에서 도시된 바와 같이, 제1 상부 하우징(430)은 하부 벤튜리 부분(106)에 대향하는 제1 안정화된 부재(480)를 포함할 수 있고 하부 벤튜리 부분(106)의 일부로서 포함되는 제2 안정화된 부재(482)와 짝을 맞추도록 위치된다. 조립된 흡인기(402)는 흡인기, 특히 소음 감쇄 캐니스터(458)를 갖는 흡인기의 절반을 경직시키고 강화하기 위해 제2 안정화된 부재(482)와 짝을 맞추는 제1 안정화된 부재(480)를 갖는다.
우회 하위 조립체(440)는 제2 상부 하우징부(434) 및 하부 우회부(106c)를 포함한다. 제2 상부 하우징부(434)는, 전술된 바와 같이, 체크 밸브(120)의 일부 및 제3 포트(152)를 형성하는 상부 밸브 시트(125)를 포함하며, 이는 하부 우회 하우징부(106c)에서 우회 포트(114)와 유체 연통된다. 제2 상부 하우징부(434)는 또한 호스(450)에 의해 제1 상부 하우징부(432)의 제6 포트(436)에 연결 가능한 제5 포트(474)를 갖는 도관(472)을 또한 포함한다. 상부 우회 하우징부(434)는 또한 전술된 바와 같이 제4 포트(154)를 포함하며, 이는 진공 요구 장치에 흡인기-체크 밸브 조립체(402)를 연결하는 입구로서의 기능을 할 수 있다. 하부 우회 하우징부(106c)는 우회 포트(114), 체크 밸브(120)의 하반부, 특히 하부 밸브 시트(126), 및 이것의 외부 바깥 표면상에 호스 연결 특징부들(418)을 포함할 수 있는 배출 포트(112)를 포함한다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 캐니스터 캡(460)은 보어(322)의 치수 또는 최외측 반경을 형성하는 이것의 표면에 거의 접하는 핑거들을 배치하는 위치에서 소음 감쇄 부재(300)의 보어(322)로 연장하는 하나 이상의 핑거들(490')을 포함한다. 복수의 핑거들(490')이 존재할 경우, 이들은 인접한 이웃 핑거들(490')로부터 동일하게 이격될 수 있다. 하나 이상의 핑거들(490')은 이것의 설치 위치에서 소음 감쇄 부재를 유지한다는 이점을 제공하며 시스템의 작동 조건 동안 재료의 변형을 감소시킨다는 이점이 있다. 핑거(490')가 캐니스터 캡(460)의 일부로서 도시될 때, 또 다른 실시 형태에서, 핑거들은 벤튜리 부분(106a')으로부터 대신 연장할 수 있다.
벤튜리 장치들, 이것의 하위 구성품들, 예컨대 하부 하우징부(106), 상부 몸체부(104), 하부 벤튜리부(106a, 106a'), 하부 우회부(106b, 106b', 106c), 체크 밸브들, 및 이들의 변형들의 다양한 실시 형태는 몰딩 기술을 이용하여 생산될 수 있다. 사출 성형은, 이것이 비용 효율적이고 엔진 시스템, 예컨대 차량 엔진 시스템에서 작동 조건 동안 겪는 환경들에 적절한 비용 효율적인 재료들을 이용하기 때문에 흥미롭다. 벤튜리 갭(187)을 포함하여 통로(144)의 형태를 형성하도록 하부 하우징부(106) 또는 이것의 하위 구성품들을 성형하기 위해, 코어 핀들 또는 코어 몰드들(도시되지 않음)은 몰드의 일부이며 통상 대향 단부들로부터 몰드로 들어가고 바람직한 내부 형태로 함께 짝을 이룬다. 벤튜리 갭(187)과 공간부(185)(void)의 형상에 따라, 몰드는 또한 코어 핀들 또는 코어 몰드들 사이에서 들어맞거나 또는 짝을 이룬 코어 핀들 또는 코어 몰드들 둘레에 들어맞는 적절한 형상의 삽입부를 포함한다. 이러한 과정은 도 17에서 점선(310)에 의해 나타난 바와 같이 그리고도 12 및 14의 사진에 도시된 바와 같이 벤튜리 갭(187)에서 배출 입구(193)의 내부 에지 또는 원동 출구(192)의 내부 에지 중 하나 또는 둘 모두에서의 플래시의 생성을 초래한다.
몰딩 후 제조 공정의 일부로서 플래시를 제거하는 방법이 도 8 내지 도 11에 도시된다. 공정 후 제조 과정의 일 실시 형태는 성형된 벤튜리 장치 또는 이것의 몸체부, 예컨대 하부 몸체 하우징(106), 또는 몰딩 공정에서 존재하는 플래시를 갖는 체크 밸브를 제공하는 단계, 블라스팅 노즐(502)을 통해 방출되는 블라스팅 매체원(blasting media)에 연결된 하나 이상의 포트를 갖는 매체 블라스팅 기계(도 18 참조) 내에 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브를 위치시키는 단계를 포함한다. 일단 각각의 선택된 포트가 상기 매체 블라스팅 기계에 연결되면, 바람직하게는 이동 유체에 분산된(suspended) 블라스팅 매체(504)는 제어된 시간동안 각각의 포트에 방출되어 이를 통해 (그리고 예컨대 배출 포트(112) 밖으로) 나아간다. 예컨대 벤튜리 장치의 원동 포트(108) 및 흡입 포트(110)와 같은 복수의 포트가 존재할 때, 블라스팅 매체는 동시에 양쪽 포트에 방출되어 이를 통해 또는 임의의 순서로 순차적으로 나아갈 수 있다. 예를 들어, 블라스팅 매체는 제어된 시간동안 원동 포트(108)에 방출되어 이를 통해 나아갈 수 있고, 이에 연속하여, 매체는 제어된 시간동안 흡입 포트(110)에 방출되어 이를 통해 내부로 나아갈 수 있다. 우회 포트(114)가 벤튜리 장치 내에 존재할 경우, 매체는 원동 포트(108) 및 흡입 포트(110)와 동시에 또는 원동 포트(108) 및 흡입 포트(110) 중 하나 또는 둘 모두의 이전 또는 이후에 순차적으로 우회 포트(114)에 방출되어 이를 통해 나아갈 수 있다. 또 다른 실시예에서, 블라스팅 매체는 제어된 시간 동안 방출되어 배출 포트(112)를 통해 (그리고 원동 포트(108) 밖으로) 나아갈 수 있으며, 이는 원동 포트(108)에 방출되어 이를 통해 나아가는 블래스팅 매체의 이전, 이후 또는 이것에서 독립적일 수 있다.
블라스팅 매체(504)는 유리, 금속, 세라믹, 폴리머, 식물 재료, 얼음, 물, 고형 이산화탄소 또는 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브의 내부 표면을 바꿀 수 있는 다른 재료들, 및 특히 플래시를 제거하는 이것들의 조합일 수 있다. 예시적인 블라스팅 매체는 산화 알루미늄, 예컨대 Dee-Blast 110 그릿 파인 스틸 블라스팅 연마재와 같은 파인 스틸 블라스팅 연마재, Dee-Blast 112-16 그릿 조대 폴리머 수지 블라스팅 연마재와 같은 조대 폴리머 수지, 가넷 비드 블라스팅 매체(조대 등급), 120-220 그릿 탄화 규소를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 블라스팅 매체를 선택함에 있어서, 플래시의 얇음의 정도와 그로 인해 블라스팅 매체에 의해 절단되고 마모되는 것보다 매체에 의해 편향되는 유연성, 블라스팅 매체의 선예성, 블라스팅 매체의 안정성(공정동안 사이즈를 유지하고 파괴되지 않는 능력), 및 플래시를 제거하고 코너 반지름을 형성하는데 할당된 시간이라는 복수의 요소들이 고려되어야 한다. 더 날카로운 블라스팅 매체가 선호되는데, 이는 플래시를 점차적으로 마모시키는 대신에 플래시를 절단하는 경향이 있기 때문이며, 이는 제조 공정의 일부에 필요한 시간을 감소시킨다. 150 그릿보다 작은 그릿 크기가 추천되지만, 100 그릿 미만이 더욱 선호된다. 이동 유체는 압축 공기 또는 다른 가스원, 물, 오일 또는 다른 적절한 유체일 수 있다.
이제 도 18을 참조하면, TRINCO®벤치 모델 블라스팅 기계(500)의 일부가 도시된다(집진기를 갖는 하우징, 이동 유체원 등은 도시되지 않음). 기계(500)는 보호 캐비넷(도시되지 않음) 내에 이 부분을 고정시키기 위해 복수의 마운팅 홀들(508)을 갖는 지지 기저부(506)를 갖는다. 지지 기저부(506)는 이로부터 연장하는 지지 플랫폼(510)을 가지며 이것은 블라스팅 매체에 의해 변하는 부분에 대한 고정된 관계에서, 블라스팅 노즐(502), 특히 이것의 노즐 출구(516)를 형성하는 팁(514)을 제거할 수 있게 위치시키기 위한 브라켓(512)을 포함한다. 기계(500)는 블라스팅 노즐(502)의 팁(514)과 관련해 변경될 부분, 여기서는 하부 하우징부(106)를 고정하는 클램프(520)를 작동시키기 위한 핸들(518)을 추가로 포함한다. 마운팅 플랫폼(510)은 블라스팅 노즐(502)와 관련해 적절한 위치에 상기 부분을 위치시키도록 하부 하우징부(106)의 벤튜리 갭부(gap section)를 위한 시트(522)를 포함할 수 있으며, 블라스팅 노즐(502)의 가장 근처에 있는 하부 하우징부(106)의 단부에 존재하는 호스 커넥터 또는 다른 커넥터를 위한 크래들(524)을 선택적으로 포함할 수 있다. 일단 하부 하우징부(106)가 블라스팅 노즐(502) 옆의 기계(500) 내에 고정되면, 블라스팅 매체는 선택된 압력에서 선택된 시간동안 블라스팅 노즐(502)로부터 하부 하우징부(106)의 내부 통로(144)로 방출될 수 있다.
기계(500)는 수동적 또는 연속적 피드 시스템이며 기계 자체가 노즐(502)을 통과하는 블라스팅 매체(504)를 방출하기 위해 벤튜리 원리를 이용한다. 노즐을 통과하는 블라스팅 매체의 적절한 흐름을 막는 배압을 피하기 위해, 변경될 부분은 블라스팅 노즐(502), 특히 노즐 출구(516)로부터 떨어진 거리(D2)(도 11)에 이격되어 위치된다. 이격된 거리(D2)는 블라스팅 매체(504)가 반경방향 외측으로 퍼지고 상기 부분, 특히 호스 연결 특징부(118)의 외부에 영향을 미치며 이 특징부를 변경하지 않도록 크지 않아야 한다. D2는 실질적으로 모든 블라스팅 매체가 수렴 원동 통로 내에서 수용되도록 하는 블라스팅 노즐로부터 미리 선택된 거리에 있다. 사실상, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 블라스팅 매체의 5% 미만, 바람직하게는 3% 미만이 블라스팅 매체를 방출하기 위해 선택된 시간동안 벤튜리 장치의 외부와 부딪친다. 만약 필요하다면, 상기 부분의 외부는 원동 포트의 개구에 상응하도록 위치된 관통하는 개구를 갖는 쉴드(도시되지 않음)에 의해 블라스팅 매체(504)로부터 보호될 수 있다.
이제 도 19를 참조하면, 기계(500)와 함께 사용하기 위해 선택된 블라스팅 노즐(502)은 노즐 출구(516)로서 발산 원추(518)를 규정하는 팁(514)을 갖는 것이며, 이는 변경될 부분, 즉 도 18에서 하부 하우징부(106)를 향해 발산한다. 블라스팅 노즐의 종류는 블라스팅 매체에 난류를 제공하도록 선택되었다. 난류는 노즐이 제공하는 층류를 능가하였다고 결정되었으며, 이는 원동 출구 및 배출 입구가 타원형 또는 다각형이기 때문에 블라스팅 매체를 수용하는 수렴 또는 발산 통로를 갖는 하부 하우징부(106)에 연결된다고 믿어진다.
기계(500)는 블라스팅 노즐과 관련해 정적인 관계로 하부 하우징부(106)를 장착하지만, 다른 실시 형태들에서, 이 부품은 블라스팅 매체(504)의 도입동안 회전수 50 내지 500, 또는 더욱 바람직하게는 회전수 150 내지 400, 및 더욱 바람직하게는 회전수 250 내지 300의 회전을 위해 장착될 수 있다. 회전수는 원동부(180), 벤튜리 갭(187), 및 배출부(190)를 통과하는 통로(144)의 길이방향 중심축(A)(도 11 참조)을 주위로 회전한 것이다. 여기서, 회전수는 블라스팅 매체의 도입동안 필요한 시간을 감소시키기에 유용하며, 이는 전술된 바와 같이 원동 출구(192) 및 배출 입구(193)가 각각 타원형, 사각형, 또는 다른 다각형(원은 아님) 중 하나이기 때문이다.
또 다른 실시 형태에서, 블라스팅 기계는 블라스팅 매체의 능동 소스를 갖는 폐쇄된 시스템일 수 있다. 여기서, 노즐을 통과하는 블라스팅 매체가 노즐을 통과하도록 밀어붙이는 가압된 블라스팅 매체의 소스가 있다(다시 말해, 노즐에서 사용되는 벤튜리 효과는 없다). 이 방법은 동일하게 효과적이지만, 가압된 블라스팅 매체의 소스를 대체하기 위해 생산시 휴지 기간(period halt)을 필요로 한다(다시 말해, 컨테이너가 마모되는 경우). 가압된 블라스팅 매체의 소스가 이용되기 때문에, 변경될 부분과 블라스팅 노즐 사이의 갭은 필요하지 않다. 따라서, 상기 부분의 원동 입구는 노즐 출구(516)에 직접 접속될 수 있거나 노즐 출구(팁(514))은 상기 부분의 원동 입구로 삽입될 수 있다.
매체가 포트를 통과하여 방출될 때마다, 제어된 시간은 동일하거나, 순차적으로 증가하거나, 또는 순차적으로 감소한다. 일 실시 형태에서, 매체가 원동 포트(108)를 통과하기 위한 제어된 시간은 매체가 흡입 포트(110) 및/또는 우회 포트(114)를(존재한다면) 통과하기 위한 제어된 시간보다 더 클 수 있거나 혹은 그 반대이다. 도 8에 도시되지 않았지만, 플래시를 제거하기 위해 방출하는 매체의 다른 국면들 중 하나의 이전 또는 이후에 순차적으로, 매체를 배출 포트(112)에 방출하여 이를 통과(그리고 원동 포트(108) 밖으로)하게 할 수 있다.
매체 블라스팅 기계에 연결하는 것은 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브에 존재하는 포트의 각각의 입구를 갖는 개별 노즐의 정렬을 통과할 수 있다. 각각의 노즐의 팁은 각각의 입구로 삽입될 수 있거나 입구로부터 선택된 거리로 이격될 수 있거나, 또는 배관의 길이만큼 입구에 연결될 수 있다.
재료 제거(예컨대 플래시)의 속도 및 반경 증가(예컨대 코너 반지름 형성)의 속도는 노즐을 통과하는 매체 흐름의 속도를 결정하는 데에 있어 중요하고 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브로의 매체의 도입과 이를 통과하기 위한 제어 시간을 결정하는데 중요하다. 매체 흐름 속도는 플래시의 바람직한 재료 제거를 달성하기 위해 제어될 수 있으며, 코너 반지름을 위한 반경 증가를 달성하기 위해 제어될 수 있다. 또한, 노즐로의 진입 이전에 이동 유체의 압력은 매체 입자들의 속도를 변화시키도록 제어될 수 있다. 일 실시 형태에서, 코너 반지름 형성을 위해 노즐을 통과하는 매체 흐름 속도는 플래시 제거를 위해 노즐을 통과하는 매체 흐름 속도보다 더 크다. 일 실시 형태에서, 플래시를 제거하기 위해 노즐을 통과하는 매체 흐름의 제1 속도에서 매체는 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브로 도입되고, 및 이것의 입구 또는 출구 상에 코너 반지름을 형성하기 위해 노즐을 통과하는 매체 흐름의 제2 속도에서 체크 밸브로 도입된다. 제2 속도는 제1 속도보다 더 크거나, 또는 그 반대로 제1 속도는 제2 속도보다 더 크다.
매체 블라스팅은 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브의 내부 표면을 변경하기 위해 또는 벤튜리 갭(187)에서 원동 출구(192)의 내부 에지 또는 배출 입구(193)의 내부 에지 중 하나 또는 둘 모두에 코너 반지름을 형성하기 위해 체크 밸브를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 매체 블라스팅에의해 형성된 코너 반지름의 실시예는 도 16의 사진 및 도 17의 도면에 도시된다. 도 17에서, 코너 반지름(312)은 플래시(310)가 전술된 바와 같이 제거된 이후에 형성된다. 코너 반지름(312)은 배출 입구(193)에서 형성되고 도면에서 단어 "시작"부터 단어 "끝"까지 연장한다. 코너 반지름은 대략 0.05 mm 내지 1 mm의 범위에 있거나, 또는 더욱 바람직하게는 대략 0.1 mm 내지 0.3 mm 또는 대략 0.1 mm 내지 0.35mm일 수 있다. 도 17의 단면에서 도시된 바와 같이, 토너 반지름은 전체 코너 반지름(312)을 함께 형성하는 복수의 곡률 영역(R1, R2)을 갖는다. 곡률의 영역(R2)은 길이방향 중심축(A)에 대해 발산 배출 통로 더 내측으로 위치된다. 각각의 곡률 영역(R1, R2)의 길이는 모두 전술된 mm의 범위내에 있지만, R1의 길이는 통상 R2의 길이보다 더 작고, 반면에 R1의 곡률 반지름은 R2의 반지름보다 더 크다. 도 17의 실시 형태에서, 코너 반지름(312)은, 단면에서, 거의 타원형의 일부, 예컨대 타원형의 하나의 꼭짓점과 공통-꼭짓점 사이의 원호, 또는 그 원호의 일부로서 형성된다.
매체 블라스팅은 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브를 통과하는 유체 유동을 향상시키기 위해 통로(144)의 표면 마무리를 변경할 수 있다. 일 실시 형태에서, 통로(144)의 내부 표면의 표면 거칠기 평균(Ra)은 대략 0 내지 대략 1000 μm, 더욱 바람직하게는 대략 0 내지 대략 300 μm의 범위에 있다.
모든 바람직한 포트를 통과하는 블라스팅 매체의 방출에 이어서, 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브는 이러한 성능을 측정하기 위해 시험을 통해 미리 선택된 성능 변수에 대해서 체크되며, 만약 성능이 통과되면, 몰딩 후 제조 과정이 완료된다. 만약 성능이 실패한다면, 공정은 미리 선택된 성능을 달성하기 위해 필요한 횟수만큼 반복된다. 플래시가 매체 블라스팅에 의해 제거된 이후 벤튜리 장치의 실시 형태의 사진은 도 13 및 도 15에서 도시된다.
작동 실시예 1
도 18 및 도 19에 관해 전술된 벤치탑 모델 및 외부 지름 0.75인치를 갖는 TRINCO® cfm 탄화물 노즐을 이용하여, 도 11에 도시된 일반적 형상의 하부 몸체 하우징(106)은 나일론 6 폴리머로부터 사출 성형되며 원동 출구 및 배출 입구 내의 플래시를 제거하고 코너 반지름을 갖도록 배출 입구를 변경하기 위해 블라스팅 매체 처리된다. 이 실시예에 대해, 150의 표준 그릿을 갖는 산화 알루미늄이 블라스팅 매체로서 선택되고 6 내지 8초 동안 대략 63 psi의 공급 압력에 의해 하부 몸체 하우징(106)으로 방출되었다. 이러한 파라미터들에서, 플래시는 빠르게 제거되고 바람직한 코너 반지름은 형성되었다. 그후에, 하부 몸체 하우징(106)은 통로(144)를 통과하는 깨끗하고 이온화된 가압 공기를 불어넣음으로써 청소되었다.
그 뒤, 하부 몸체 하우징(106)은 벤튜리 장치를 형성하기 위해 상부 하우징(104)에 시일링 연결되고, 진공 캐니스터를 진공화하는 데 있어서의 효율성을 시험하며(다시 말해, 얼마나 빨리 캐니스터를 진공화시키는가), 몰딩 후 매체 블라스팅 방법을 이용하여 변경되지 않았던 벤튜리 장치와 비교하였다. 부품의 몰딩 후 매체 블라스팅 공정의 다양한 단계에 대한 데이터가 아래 표 1에서 나타난다. 진공 시간은 각각의 시도에 대해 동일한 작동 조건하에서 결정된다.
Figure pct00001
이제 도 9를 참조하면, 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브의 내부 표면으로부터 플래시를 제거하는 다른 방법들이 도시된다. 상기 방법들은 벤튜리 장치, 이것의 하위 구성품, 또는 체크 밸브를 몰딩 후 공정 동안 상기 부품을 유지하기 위해 기계 고정구(machining fixture)로 위치시키는 단계, 기계 가공 비트(machining bit) 또는 열 비트에 상기 부품의 입구 또는 출구를 형성하는 상기 부품의 포트 단부를 맞물리는 단계, 및 플래시를 제거하기 위해 상기 기계 가공 비트 또는 열 비트를 작동시키는 단계를 포함한다. 일단 이것이 완성되면, 상기 부품은 내부 표면상의 표면 거칠기 평균을 변경 및/또는 입구 또는 출구의 코너 반지름을 형성하기 위해 선택적으로 매체 블라스팅 기계로 위치되고 도 8 및 상술한 바와 같이 처리된다. 또 다른 실시 형태에서, 일단 도 9의 공정이 플래시를 제거하도록 완료되면, 상기 부품은 도 10에 따라 처리될 수 있고, 동일한 또는 상이한 기계 가공 비트 또는 열 비트는 상기 부품의 입구 또는 출구를 형성하는 포트 단부로 다시 도입되거나, 입구 또는 출구의 코너 반지름을 형성하도록 맞물리고 작동된다.
본 명세서의 다양한 실시 형태들 각각의 이점은, 벤튜리 부분 및/또는 체크 밸브들의 작동 및 장치를 통과하는 난류로부터 통상 발생되는 소음이 감소된다는 것이다. 이것은 조용한 작동 시스템을 기대하는 사용자에게 이점이 된다.
상세한 설명 및 바람직한 실시 형태를 참고함으로써 본 발명에 개시되면서, 첨부된 청구항들에서 규정된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 수정예 또는 변형예들이 가능하다는 점은 명백하다.

Claims (20)

  1. 벤튜리 장치를 몰딩 후 처리하는 방법에 있어서,
    수렴 원동 통로의 출구 단부와 발산 배출 통로의 입구 단부 사이에 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 갖는 몰딩된 벤튜리 장치를 제공하는 단계;
    상기 몰딩된 벤튜리 장치에 블라스팅 노즐과 대향하는 상기 수렴 원동 통로의 입구 단부를 위치시키는 단계; 및
    원동 출구 및 배출 입구 내 플래시를 제거하기 위해 벤튜리 장치의 원동 입구로 블라스팅 매체를 방출하는 단계;를 포함하고,
    상기 제공 단계에서 상기 출구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 상기 원동 출구를 형성하고 상기 입구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 상기 배출 입구를 형성하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원동 입구는 원형이고 상기 원동 출구는 타원형인, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블라스팅 매체의 방출 동안 상기 원동 입구, 상기 원동 출구, 상기 벤튜리 갭, 및 상기 배출 입구를 관통하는 길이방향 중심축 주위로 상기 벤튜리 장치를 회전시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    회전은 50 내지 500 회전수를 포함하는, 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    회전은 150 내지 400 회전수를 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 노즐은 연속 공급 블라스팅 시스템의 부품이며, 상기 벤튜리 장치를 위치시키는 것은 상기 블라스팅 노즐로부터 이격되어 미리 선택된 거리에 상기 원동 입구를 위치시키는 것을 포함하고,
    실질적으로 모든 블라스팅 매체는 상기 수렴 원동 통로 내에 수용되는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연속 공급 블라스팅 시스템은 블라스팅 매체의 저장소 및 150 그릿 미만의 입자를 위한 집진기를 포함하는, 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 연속 공급 블라스팅 시스템은 상기 블라스팅 매체로부터 벤튜리 장치의 외부를 보호하는 쉴드를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 노즐은 상기 벤튜리 장치를 향해 발산하는, 발산 원추를 갖는 노즐 출구를 형성하는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 노즐은 폐쇄 공급 매체 블라스팅 시스템의 부품이며, 위치시키는 것은 상기 블라스팅 노즐의 노즐 출구를 상기 벤튜리 장치의 원동 입구 내에 삽입하는 것을 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 흡입 포트에 대향하는 부수적인 블라스팅 노즐을 위치시키는 단계, 및 상기 흡입 포트를 통과하도록 상기 벤튜리 장치로 블라스팅 매체를 방출하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    블라스팅 매체를 방출하는 것은 먼저 상기 원동 입구를 통해 그리고 뒤이어 상기 흡입 포트를 통해 일어나는, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    블라스팅 매체를 방출하는 것은 상기 원동 입구 및 상기 흡입 포트를 통해 동시에 일어나는, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 매체는 산화 금속을 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 산화 금속은 산화 알루미늄인, 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 매체는 하나 이상의 유리, 금속, 세라믹, 폴리머, 식물 재료, 얼음 또는 고형 이산화탄소를 포함하는, 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 블라스팅 매체를 방출하는 것은, 상기 플래시를 제거하는 것에 더해, 코너 반지름을 형성하기 위해 상기 배출 입구의 내부 표면을 변경하는 매체 흐름 속도를 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 코너 반지름은 0.05 mm 내지 1 mm의 범위에 있는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 코너 반지름은 0.1 mm 내지 0.35 mm의 범위에 있는, 방법.
  20. 벤튜리 장치를 몰딩 후 처리하는 방법에 있어서,
    수렴 원동 통로의 출구 단부와 발산 배출 통로의 입구 단부 사이의 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 갖는 몰딩된 벤튜리 장치를 제공하는 단계;
    상기 몰딩된 벤튜리 장치에 블라스팅 노즐과 대향하는 상기 발산 배출 통로의 출구 단부를 위치시키는 단계; 및
    배출 입구 및 원동 출구 내 플래시를 제거하기 위해 상기 발산 배출 통로의 출구 단부에 의해 형성된 배출 출구로 블라스팅 매체를 방출하는 단계;를 포함하고,
    상기 제공 단계에서 상기 출구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 원동 출구를 형성하고 상기 입구 단부는 반경방향 내측으로 연장하는 플래시를 갖는 배출 입구를 형성하는, 방법.
KR1020177035322A 2015-06-23 2016-06-22 벤튜리 장치 또는 체크 밸브를 몰딩 후 처리하는 방법 KR102400685B1 (ko)

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