KR20190109534A

KR20190109534A - 유체 흐름 제어 디바이스

Info

Publication number: KR20190109534A
Application number: KR1020197025650A
Authority: KR
Inventors: 제프리 롤
Original assignee: 프리사이스 액션 플러스 피티와이 리미티드
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-09-25
Also published as: EP3576850A1; CN110248703B; EP3576850B1; US11266863B2; CN110248703A; IL267986A; CA3052078A1; JP2020507708A; US20190344105A1; JP7161480B2; IL267986B2; IL267986B; EP3576850A4; WO2018141019A1; AU2018214447A1

Abstract

본 발명은 일반적으로 유체의 흐름을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 디바이스는 실장 칼라 둘레에 등거리 지점에서 실장되는 복수의 모터 조립체를 갖는다. 세장형 환형 외부 케이싱은 모터 조립체를 둘러싸고 그리고 모터 조립체로부터 외향으로 이격되고 그리고 모터 조립체와 함께 환형 공기 통로를 획정한다. 외부 케이싱은 중심의 길이 방향축, 주변 공기를 수용하기 위한 개방된 전방 단부 및 공기 강제된 유체를 배출하기 위한 개방된 후방 단부를 갖는다. 디바이스는 외부 케이싱이 실장되는 지지 구조체 및 유체 흐름 조립체를 갖는다. 턴테이블은 회전을 위해 지지 구조체에 연결되고 그리고 작동 조립체는 외부 케이싱을 상승 및 하강시키기 위해 사용되고, 작동 조립체는 지지 구조체와 외부 케이싱의 외부면 사이에 연결된다.

Description

유체 흐름 제어 디바이스

본 발명은 일반적으로 유체의 흐름을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 소방에서 유용한 고속 공기 강제된 유체를 생성하는 유체 흐름 제어 디바이스를 사용하는 소방 장비에 관한 것이다.

본 발명은 또한 특정한 흐름 패턴을 달성하도록 유체의 제어된 분산을 수행하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 이러한 흐름 패턴은 경량 비행기 또는 다른 차량 및 다른 적용을 위한 추진력 공급원으로서, 먼지 억제, 양압 환기, 화학물질 및 에어로졸 분무, 군중 제어, 산업 세정, 주위 온도 냉각, 인공눈 생성, 제빙 항공기와 같은 다양한 적용에서 흥미롭다.

본 발명이 위의 것, 및 다른 것을 나타내는 임의의 적용에 적합하지만, 본 발명은 소방을 위한 적용과 관련하여 본 명세서에서 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 이렇게 제한되지 않고 그리고 다른 영역에서 적용을 위해 변경되어야 할 수도 있는 본 발명의 양상이 당업자에게 분명할 것임이 이해될 것이다.

본 명세서의 종래 기술의 참조는 이러한 종래 기술이 기술의 공통 일반 상식을 이루는 확인으로서 취해지지 않는 것에 유의해야 한다.

유체는 흐를 수 있고 그리고 유체의 형상을 변경시키려는 힘이 작용될 때 정상 상태에서 유체의 형상을 변경하는, 물질, 액체 또는 기체로서 규정될 수 있다. 예를 들어, 이것은 물, 공기, 산소 및 기체와 같은 물질을 포함한다.

유체 역학은 이동 및 대응하는 현상에서의 유체의 연구이다. 이동 중인 유체는 이동 중인 고체 물체가 속도를 갖는 것처럼, 속도를 갖는다. 고체의 속도와 비슷하게, 유체의 속도는 단위 시간당 위치의 변화율이다. 유체 역학에서, 체적 유량은 단위 시간당 지나가는 유체의 체적이고; 보통 부호(Q)로 나타낸다. SI 단위는 m³/s(초당 세제곱미터)이다. 유체 속도는 유체의 압력, 유체의 점성도, 및 유체가 이동하는 컨테이너의 단면적에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 인자는 유체 흐름의 특성에 따라 유체 속도에 영향을 준다.

유체 역학 및 유체의 흐름은 소방에서 특히 중요하다. 소방 작동과 연관되는 주요 위험은 가연성 물질이 생성하는 유독한 환경이다. 유독한 환경에 기인하여 생성되는 4개의 주요한 위험은 연기, 산소 부족, 상승된 온도, 및 유독성 대기이다. 일반적으로 3개의 인자가 불의 시작과 함께 나와야 하고 그리고 불이 타오르게 유지한다: 가연성 물질, 산소 및 발화점. 모든 소방 방법은 불에서 연소를 위한 기본적인 필요조건 중 하나 이상을 제거하는 것에 기초한다.

대다수의 화재에서, 소방관이 내열성 의복을 착용하고 그리고 특수 장비를 사용할지라도, 상당한 열 때문에 소방관은 불의 중심에 도달할 수 없다. 이것은 불이 불의 특성 또는 환경에 기인하여 큰 면적에 걸쳐 확장된다면 특히 그러하다. 예를 들어, 갱도 화재, 터널 화재, 항공기 화재 또는 독성 및 가연성 연료가 생성하는 화재. 일반적으로, 불의 중심이 알려져 있지만, 열, 연기, 화학물질 또는 건물 또는 건축물 붕괴의 위험에 기인하여 도달될 수 없다.

이것은 또한 휘발유 또는 화학물질 화재에서, 불의 강도가 너무 세서 불을 진압할 때 사용되는 물 또는 화학물질이 불의 중심에 다가가기 전에 증발할 수 있거나 또는 분해될 수 있는 경우이다. 아무리 방화 지연제가 적용되더라도 소방관은 불을 거의 끄지 못한다. 게다가, 대부분의 소방 방법은 불의 순방향 진행을 중지시키는 것이 아닌 오직 화염을 진압하도록 설계된다. 단순히 물 또는 화학물질을 사용하여 불을 끄는 것은 불의 진행을 중지시키지 못할 것이다. 신속하게 퍼지는 숲 또는 덤불 화재에서, 불을 끄는 것은 종종 신속하게 퍼지는 불을 중지시키는 것에 종종 효과가 없다.

수년 간, 복수의 상이한 방법 및 장비가 모든 유형의 화재를 효과적으로 진압하려는 시도로 고안되어 왔다. 다양한 차량, 예컨대, 에어리얼 플랫폼 트럭, 사다리 트럭, 펌프차 및 탱커가 소방에서 사용되기 위해 알려져 있다. 소방을 위해 물을 추진하는 종래의 방법은 노즐을 통해 압력하에서 물을 펌핑하는 것으로 이루어진다. 이 종래의 방법의 예는 차량에 실장되거나 또는 플랫폼 또는 사다리로부터 연장되는 모니터의 사용이다. 소방 모니터는 노즐에 실장되는 유출부 및 유체의 공급부에 연결되는 유입부로부터 유체, 예컨대, 물의 흐름을 제어하도록 사용된다. 일반적으로 파이프 부분은 곡선형의 유체 통로를 형성하도록 함께 연결되고 그리고 유출부의 위치가 변경될 수 있도록 파이프 부분의 관절 접합을 허용하게 실장된다. 파이프 부분은 수동으로 제어될 수도 있거나 또는 제어기에 대한 무선 통신을 위해 하드웨어에 내장되거나 또는 연결되는 모터에 의해 구동될 수도 있다. 모니터는 전기적, 유압식, 또는 공압식 작동기 시스템에 의해 이동 가능할 수도 있다.

이 방법에 의해 획득되는 추진 거리는 소방에 다가갈 때 제한된다. 바람 저항은 물의 스트림을 바람이 훨씬 더 큰 저항을 제공하는 액적으로 신속하게 분산시킨다. 물을 추진시키는 비교적 장거리가 획득되는 경우에 이것은 매우 높은 비율 그리고 압력으로 물을 펌핑함으로써 행해진다. 그랬는데도, 획득된 거리가 크지 않고, 물이 사용되는 비율이 물 공급이 제한될 때 조건 또는 환경에서 특히 문제가 된다.

일부 소방 디바이스는 공기 송풍기와 미스트 생성 디바이스를 포함함으로써 추진 거리를 증가시키려는 시도로 개발되어왔다. 이 예에서, 강력한 송풍기와 물 분무 노즐을 제공하는 대규모의 양압 환기 기계가 대량의 공기를 구조체에 전달하여 연기 및 유해한 기체를 상이한 개구를 통해 외부로 나가게 하도록 설계되었다. 그러나, 이 소방 디바이스는 공기의 변위 그리고 따라서 미스트 생성을 제어하는 무능에 기인하여 여전히 문제가 있다고 입증되었다.

특정한 환경에서의 소방은 또한 불에서 연소를 위한 기본적인 필요조건 중 하나 이상을 제거하는 현재 알려진 디바이스 및 방법에 상당한 문제를 제공한다. 예를 들어, 산업 화재 및 폭발은 기업과 정부가 수년간 십수억달러의 비용을 소비하게 하고, 사람의 목숨을 빼앗으며, 이는 금전적 비용을 설명될 수 없다. 화학 공장 폭발은 엄청난 손상을 가하고 그리고 가연성 물질이 유발하는 화재를 진압하기 위한 필요로 개선된 방법 및 디바이스의 필요를 시사한다.

이 화재를 진압하는 종래의 방법은 화재를 억제하고 진압하는 특성 및 능력으로 제한된다. 이것은 또한 뜨거운 열과 연기가 화재의 진압을 방해할 수 있는 터널 내 소방과 관련된다. 화재를 신속하게 그리고 안전하게 억제하고 진압하여 생명을 보호하고 그리고 재산 및 환경의 파괴를 방지할 수 있는 소방 디바이스가 필요하다.

분명히, 유체의 흐름을 제어하기 위한 디바이스가 고안될 수 있다면 위에서 설명된 결점 중 일부를 적어도 개선하는 것을 돕는 것이 유리할 것이다. 특히, 소방관의 위험을 감소시키고, 뿐만 아니라 노즐을 통과하는 물의 압력 및 양을 증가시키는 이러한 디바이스를 제공하는 것이 이로울 것이다.

제1 양상에 따르면, 본 발명은 유체 흐름 제어 디바이스를 제공하되, 유체 흐름 제어 디바이스는, 실장 칼라(mounting collar) 둘레에 등거리 지점에서 실장되는 복수의 모터 조립체; 모터 조립체를 둘러싸고 그리고 모터 조립체로부터 외향으로 이격되며 그리고 모터 조립체와 함께 환형 공기 통로를 획정하는 세장형 환형 외부 케이싱으로서, 중심의 길이 방향축, 주변 공기를 수용하기 위한 실질적으로 개방된 전방 단부 및 공기 강제된 유체를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 후방 단부를 갖는, 세장형 환형 외부 케이싱; 세장형 환형 외부 케이싱이 실장되는 지지 구조체; 지지 구조체와 인접하게 부착되는 유체 유입부, 및 중심의 길이 방향축과 인접하고 그리고 세장형 환형 외부 케이싱의 개방된 후방 단부 내에 위치되는 유체 유출부를 갖는 유체 흐름 조립체; 지지 구조체가 원호로 회전되게 하도록 지지 구조체에 연결되는 턴테이블; 및 환형 외부 케이싱을 상승 및 하강시키기 위한 작동 조립체로서, 지지 구조체와 세장형 환형 외부 케이싱의 외부면 사이에 연결되는, 작동 조립체를 포함한다.

바람직하게는, 유체 흐름 제어 디바이스는, a) 소방; b) 먼지 억제; c) 양압 환기; d) 화학물질 및 에어로졸 분무; e) 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기; f) 산업 세정; g) 주위 온도 냉각; h) 인공눈 생성; i) 제빙 항공기; 또는 j) 경비행기 또는 다른 차량을 위한 추진력 공급원 중 어느 하나 이상을 위해 사용될 수 있다.

바람직하게는, 복수의 모터 조립체는, a) 전류; b) 유압식 유체 압력; c) 공기압; 또는 d) 고압 유체 중 어느 하나에 의해 동력 공급될 수도 있다. 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나일 수도 있다.

바람직하게는, 세장형 환형 외부 케이싱은 유체 흐름 제어 디바이스를 통해 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터 공기의 흐름을 집중시키도록 설계되는 원통형 관 형상의 케이싱일 수도 있거나 또는 외부 케이싱은 유체 흐름 제어 디바이스를 통해 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터 공기의 흐름을 집중시키도록 챔버로서 사용되는 공기역학적 환형 케이싱일 수도 있다. 외부 케이싱의 개방된 전방 단부는 복수의 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 유입부 플랜지를 포함하도록 배치되는 후방 하우징 플랜지(rear housing flange)를 가질 수도 있다. 외부 케이싱의 개방된 후방 단부는 복수의 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 공기 전달 하우징의 유출부를 포함하도록 배치되는 전방 하우징 플랜지를 가질 수도 있다.

바람직하게는, 지지 구조체는 지지 기저부 및 세장형 환형 외부 케이싱의 실장 조립체를 수용하기 위한 오목부를 획정하는 이격된 직립부의 쌍을 포함할 수도 있고, 세장형 환형 외부 케이싱은 각각의 직립부와 외부 케이싱의 실장 조립체 사이에 개재된 회전 부재에 의해 직립부에 피벗, 즉, 선회 가능하게 연결된다. 바람직하게는, 회전 부재는 실장 조립체의 맞은편에서 각각의 직립부에 연결되는 베어링 조립체 및 베어링 조립체와 실장 조립체 둘 다를 통과하는 회전 샤프트를 포함할 수도 있다. 베어링 조립체는 선회 이동(pivotal movement)을 위해 세장형 환형 외부 케이싱의 실장 조립체를 지지하도록 지지 구조체의 각각의 직립부 내 저널 베어링(journal bearing)을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 회전 부재는 각각의 직립부 내 구멍 및 선회 이동을 위해 세장형 환형 외부 케이싱의 실장 조립체를 지지하기 위한 실장 조립체 내 대응하는 구멍을 통과하는 저널 샤프트(journaled shaft)를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 모터 조립체 실장 칼라는 외부 케이싱에 맞춰지도록 조정될 수도 있고, 칼라는 복수의 모터 조립체를 지지하기 위해 중심 허브로부터 칼라로 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대를 갖는다. 버팀대가 칼라 둘레에 고르게 이격될 수도 있어서 복수의 모터 조립체가 등거리에 이격되고 그리고 칼라 둘레에 지지된다.

바람직하게는, 지지 구조체에 연결되는 턴테이블은 표면에 실장되거나 또는 실장 가능할 수도 있다. 턴테이블은 유체 흐름 제어 디바이스가 원호로 회전되게 하도록 지지 구조체에 연결될 수도 있고, 턴테이블은, 표면에 실장되거나 또는 실장 가능한 제1 판; 지지 구조체의 지지 기저부에 실장되거나 또는 실장 가능한 제2 판; 유체 흐름 제어 디바이스가 원호로 회전되게 하는 제1 판과 제2 판 사이에 실장되는 회전 수단; 턴테이블이 시계방향과 반시계방향 둘 다로 구동되게 하도록 회전 수단에 실장되는 턴테이블 구동 조립체; 및 턴테이블의 회전 이동을 제한하기 위한 제한 스위치 조립체를 포함한다.

바람직하게는, 턴테이블 구동 조립체는 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나에 의해 동력 공급될 수도 있다. 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나일 수도 있다.

바람직하게는, 작동 조립체는 작동 조립체가 외부 케이싱을 수직으로 상하로 이동하게 하여 외부 케이싱의 각 위치를 지지 구조체에 대해 조정하도록 지지 구조체의 지지 기저부와 세장형 환형 외부 케이싱의 외부면의 실장 암 사이에 연결되는 작동기를 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 작동기는 연장되는 나사 막대를 가진 선형 작동기일 수도 있고, 작동기의 제1 단부는 지지 기저부에 선회 가능하게 연결되고 그리고 연장되는 나사 막대의 단부는 외부 케이싱의 실장 암에 부착되어 나사 막대의 연장 또는 인입(extension or retraction) 시 지지 구조체에 관하여 유체 흐름 제어 디바이스의 외부 케이싱의 수직 각 위치를 조정할 것이다. 작동 조립체는 유체 흐름 제어 디바이스의 외부 케이싱의 수직 이동을 제한하기 위한 적어도 하나의 제한 스위치를 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 작동기는 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나에 의해 동력 공급될 수도 있다. 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나일 수도 있다.

바람직하게는, 각각의 모터 조립체는, 길이방향 중심축을 중심으로 한 직렬 흐름 연통 방식으로, 팬 조립체 및 공기 전달 조립체를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 팬 조립체는 복수의 원주 방향으로 이격된 팬 날개를 가진 팬 회전자를 공통 샤프트에서 구동시키는 팬 모터, 및 팬 모터와 팬 날개를 둘러싸는 외부 팬 하우징을 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 공기 전달 조립체는, 모터 조립체의 길이방향 중심축을 중심으로 형성되는 환형 외부 하우징으로서, 팬 조립체를 수용하기 위한 실질적으로 개방된 제1 단부 및 팬 날개에 의해 가압되는 주변 공기의 일부를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 제2 단부를 갖는, 환형 외부 하우징; 환형 외부 하우징의 길이방향 중심축을 따라 연장되는 중심 본체; 환형 외부 하우징과 중심 본체 사이에서 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대를 포함할 수도 있고; 그리고 환형 외부 하우징, 중심 본체 및 버팀대는 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 팬 날개에 의해 가압되는 공기를 집중시켜서 강제된 공기 공급을 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하도록 성형된다.

바람직하게는, 환형 외부 하우징은, 제1 단부 및 제2 단부를 가진 제1 원통형 본체; 입력 단부 및 출력 단부를 가진 원통형 공기 지향성 하우징을 포함할 수도 있고; 그리고 제1 원통형 본체의 제1 단부는 팬 조립체의 단부와 인접하도록 조정되고 그리고 제2 단부는 공기 지향성 하우징의 입력 단부 내에 수용되도록 조정된다.

바람직하게는, 중심 본체는, 제1 단부 및 제2 단부를 가진 제1 원통형 형상의 본체 부분으로서, 공기 지향성 하우징의 입력 단부와 출력 단부 사이에서 모터 조립체의 길이방향 중심축을 따라 연장되는, 제1 원통형 형상의 본체 부분을 포함할 수도 있고; 제1 원추형 형상의 단부는 제1 본체 부분의 제1 단부로부터 정점까지 거리를 연장시키고; 그리고 제2 출력 단부는 제1 본체 부분의 제2 단부로부터 거리를 연장시켜서 둥근 반구형 단부를 형성한다.

바람직하게는, 제1 원추형 형상의 단부가 제1 원통형 본체 내로 연장될 수도 있어서, 제1 원추형 단부의 정점이 팬 조립체와 인접하게 위치된다. 둥근 반구형 단부는 환형 외부 하우징의 개방된 제2 단부의 외부에 위치된 지점까지 연장될 수도 있다.

바람직하게는, 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대는 후미 에지(trailing edge)로부터 이격된 선두 에지(leading edge)를 가질 수도 있고, 선두 에지와 후미 에지는 각각의 모터 조립체의 길이방향 중심축에 대하여 비스듬히 형성된다. 선두 에지와 후미 에지가 각각의 모터 조립체의 길이방향 중심축에 대하여 형성할 수도 있는 각은 20도 내지 90도의 범위 내이다. 대안적으로, 선두 에지와 후미 에지가 각각의 모터 조립체의 길이방향 중심축에 대하여 형성하는 각은 대략 60도일 수도 있다.

바람직하게는, 유체 흐름 조립체는 유체 유출부에 부착되는 적어도 하나의 노즐을 더 포함할 수도 있다. 대안적으로, 유체 흐름 조립체는 유체 유출부에 부착되는 복수의 노즐을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 노즐은 유체 유출부로부터 유체의 분무를 공급하도록 배치될 수도 있고 그리고 공기와 결합될 때 개방된 후방 단부 내 흐름은 집중된 높은 추진력의 공기 및 유체의 혼합물을 통해 달성되는 유체의 분무 미스트의 집중된 스트림, 또는 유체의 큰 액적의 분산 또는 임의의 다른 분산 조합물을 생성한다.

바람직하게는, 유체 흐름 조립체는 유체 공급 매니폴드를 더 포함할 수도 있되, 매니폴드는 유체를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 유체 컨테이너 및 적어도 하나의 유체 컨테이너에 기계적으로 연결되고 그리고 유체를 제1 압력에서 적어도 하나의 컨테이너로부터 유체 유입부로 적어도 부분적으로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프를 포함한다.

바람직하게는, 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 분산되는 공기 강제된 유체는 계속해서 변형되는 임의의 물질, 액체 또는 기체 물질 중 하나, 예컨대, 물, 물 기반 연소 지연 폼, 화학물질 기반 소방 제품, 이산화탄소, 할론, 또는 중탄산나트륨 중 어느 하나일 수도 있다.

바람직하게는, 유체 흐름 제어 디바이스는 유체 흐름 제어 디바이스의 원격 작동을 제공하기 위한 제어기를 더 포함할 수도 있다. 제어기는 유선 제어기 또는 무선 제어기 중 하나일 수도 있다. 제어기는 턴테이블 구동 조립체, 작동 조립체, 모터 조립체, 및 유체 흐름 조립체의 원격 작동을 제공하도록 설계될 수도 있다.

바람직하게는, 제어기는, 중앙 처리 장치, 메모리, 적어도 하나의 직렬 포트 및 적어도 하나의 디지털 프로그램 가능한 입력부 및 출력부와 적어도 하나의 아날로그 프로그램 가능한 입력부 및 출력부를 가진 마이크로제어기; 및 마이크로제어기, 적어도 하나의 사용자 인터페이스를 가진 마스터 제어기, 및 유체 흐름 제어 디바이스를 작동 또는 제어하도록 사용되는 적어도 하나의 규정된 매개변수를 제시하도록 구성되는 디스플레이에 원격으로 연결되는 마스터 제어 패널을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 제어기는, i) 각각의 또는 모든 모터 조립체의 모터 속도; ii) 작동 조립체를 제어함으로써 지지 구조체에 대한 환형 외부 케이싱의 각 위치; iii) 턴테이블 구동 조립체를 제어함으로써 유체 흐름 제어 디바이스의 회전 위치; 및 iv) 유체 흐름 조립체의 제1 펌프를 제어함으로써 유체의 유량의 각각을 제어하기 위한 별개의 제어 디바이스를 더 포함할 수도 있다.

대안적으로, 제어기는, i) 각각의 또는 모든 모터 조립체의 모터 속도; ii) 작동 조립체를 제어함으로써 지지 구조체에 대한 환형 외부 케이싱의 각 위치; iii) 턴테이블 구동 조립체를 제어함으로써 유체 흐름 제어 디바이스의 회전 위치; 및 iv) 유체 흐름 조립체의 제1 펌프를 제어함으로써 유체의 유량의 각각을 제어하도록 마이크로제어기를 사용하여 프로그램된 단일의 제어 디바이스를 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체는 모터 온도를 모니터링하도록 팬 모터와 인접하게 실장되는 온도 센서를 더 포함할 수도 있다. 온도 센서는 모터 조립체의 초과-온도 작동을 방지하도록 제어기에 연결되는 차단 시스템을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 턴테이블 구동 조립체, 작동 조립체, 모터 조립체, 및 유체 흐름 조립체가 유압식 유체 압력에 의해 동력 공급될 때, 유체 흐름 디바이스는 유압식 유체 저장소와 유체 연통되는 유압식 펌프를 더 포함할 수도 있다. 유압식 펌프는 전기 모터 또는 원동기 중 어느 하나에 의해 동력 공급될 수도 있다.

바람직하게는, 소방, 먼지 억제, 양압 환기, 화학물질 및 에어로졸 분무, 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기, 산업 세정, 주위 온도 냉각, 또는 인공눈 생성을 위한 적용에서 사용될 때, 유체 흐름 제어 디바이스는 차량에 부착되는 이동 가능한 붐(boom)의 플랫폼에 실장될 수도 있다.

추가의 양상에 따르면, 본 발명은 유체 흐름 제어 디바이스를 제어하는 방법을 제공하고, 방법은, a) 제1 양상의 특징 중 임의의 특징을 포함하는 유체 흐름 제어 디바이스를 제공하는 단계; b) 동력원을 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하는 단계로서, 동력원은 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나 이상으로부터 선택되는, 동력원을 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하는 단계; c) 턴테이블 구동 조립체, 작동 조립체, 모터 조립체, 및 유체 흐름 조립체의 원격 작동을 제공하도록 설계되는 제어기를 제공하는 단계; d) 모터를 작동시키는 단계; e) 복수의 모터 중 각각의 모터의 속도를 점진적으로 증가시키도록 제어기의 속도 제어 스위치를 작동시키는 단계; f) 개방된 전방 단부의 주변 공기 입력 구역으로부터 개방된 후방 단부의 공기 배출 구역으로 기류를 생성하도록 각각의 모터의 속도를 안정화시키는 단계; g) 유체 흐름 제어 디바이스를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키도록 턴테이블 구동 조립체를 조정하는 단계; h) 작동 조립체를 조정하여 환형 외부 케이싱을 상승시키고 그리고 하강시켜서 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 위치를 조정하는 단계; 및 i) 적어도 하나의 유체 컨테이너에 기계적으로 연결되고 그리고 유체를 제1 압력에서 적어도 하나의 컨테이너로부터 유체 유입부로 적어도 부분적으로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프를 작동시켜서 중심선과 인접하고 그리고 유체 흐름 제어 디바이스의 개방된 후방 단부의 공기 배출 구역 내에 위치된 유체 유출부로 유체를 제공하여 모터 조립체의 추진력으로부터 생성된 기류 및 유체 유출부로부터의 유체를 결합하고 그리고 집중시키는 유체 흐름 디바이스로부터 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

더 추가의 양상에 따르면, 본 발명은, 하우징 둘레에 등거리 지점에서 실장되는 복수의 모터로서, 하우징은, 복수의 모터를 실질적으로 덮고 공기 유입 구역 및 공기 유출 구역을 갖는 외부 카울링(outer cowling); 및 외부 카울링의 중심선을 통과하는 축 내에 위치되고 그리고 축을 중심으로 연장되는 모터 실장 프레임을 포함하는, 복수의 모터; 하우징 및 복수의 모터를 지지하는 기저부 조립체; 기저부 조립체와 인접하게 부착되는 유체 유입부, 및 외부 카울링의 공기 유출 구역 내 그리고 중심선과 인접하게 위치되는 유체 유출부를 가진 유체 도관; 유체 흐름 제어 디바이스가 수직축을 중심으로 원호로 회전되게 하도록 기저부 조립체에 연결되는 턴테이블; 및 유체 흐름 제어 디바이스가 수평축에 걸쳐 상하로 경사지게 하기 위해 기저부 조립체에 연결되는 작동 조립체를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스를 제공한다.

바람직하게는, 기저부 조립체는 작동 조립체가 하우징을 수직으로 상하로 이동시켜서 각 위치를 턴테이블에 대하여 조정하도록 하우징과 턴테이블 사이에 부착되는 선회용 실장 조립체를 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 선회용 실장 조립체는, 턴테이블에 고정되는 제1 기저 부분; 및 제1 기저 부분에 선회 가능하게 실장되는 제2 기저 부분을 포함할 수도 있다. 제2 기저 부분은 제1 기저 부분과 제2 기저 부분의 양 단부를 향하여 실장되는 베어링 조립체 및 선회용 샤프트(pivot shaft)를 통해 제1 기저 부분에 선회 가능하게 실장될 수도 있다.

바람직하게는, 작동 조립체는 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 각 위치를 턴테이블에 관하여 조정하도록 제1 기저 부분과 제2 기저 부분 사이에 실장될 수도 있다. 작동 조립체는 연장되는 나사 막대를 가진 선형 작동기를 포함할 수도 있고, 작동기의 제1 단부는 제1 기저 부분에 고정되고 그리고 연장되는 나사 막대의 하나의 단부는 제2 기저 부분에 부착되어 나사 막대의 연장 또는 인입 시 턴테이블에 관하여 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 각 위치를 조정할 것이다.

바람직하게는, 작동기는 선형 작동기일 수도 있다. 바람직하게는, 작동 조립체는 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 이동을 제한하기 위한 적어도 하나의 제한 스위치를 더 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 작동기는 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나에 의해 동력 공급될 수도 있다. 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나일 수도 있다.

바람직하게는, 작동 조립체는 작동 조립체의 원격 작동을 제공하기 위한 제어기를 더 포함할 수도 있다. 제어기는 유선 제어기 또는 무선 제어기 중 하나일 수도 있다. 대안적으로, 턴테이블 및 작동 부재 제어기는 턴테이블과 작동 조립체 둘 다를 제어하기 위해 단일의 원격 제어부에 수용될 수도 있다.

바람직하게는, 모터 제어기는, 중앙 처리 장치, 메모리, 적어도 하나의 직렬 포트와 디지털 및 아날로그 프로그램 가능한 입력부 및 출력부 둘 다를 가진 마이크로제어기; 및 마이크로제어기에 원격으로 연결되는 마스터 제어 패널을 더 포함한다. 마스터 제어기는 적어도 하나의 사용자 인터페이스, 및 유체 흐름 제어 디바이스를 작동 또는 제어하도록 사용되는 적어도 하나의 규정된 매개변수를 제시하도록 구성되는 디스플레이를 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 복수의 모터의 각각은 모터의 온도를 모니터링하도록 모터와 인접하게 실장되는 온도 센서를 더 포함할 수도 있다. 온도 센서는 모터의 초과-온도 작동을 방지하도록 제어기에 연결되는 차단 시스템을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 소방, 먼지 억제, 양압 환기, 화학물질 및 에어로졸 분무, 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기, 산업 세정, 주위 온도 냉각, 또는 인공눈 생성을 위한 적용에서 사용될 때, 유체 흐름 제어 디바이스는 차량에 부착되는 이동 가능한 붐의 플랫폼에 실장될 수도 있다.

본 발명은 아래에 제공되는 상세한 설명으로부터 그리고 본 발명의 바람직한 실시형태의 첨부 도면으로부터 더 완전히 이해될 것이지만, 첨부 도면은 본 발명을 제한한 것으로 취해져서는 안되고, 오직 설명 및 이해를 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른, 유체 흐름 제어 디바이스의 공기 입력 단부의 사시도;
도 2는 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 출력 단부의 사시도;
도 3 및 도 4는 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 변위를 예시하는 도면;
도 5는 모터 조립체의 주요 컴포넌트를 도시하는 분해도에서 도시된 하나의 모터 조립체를 도시하는 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 상세한 측면도;
도 6은 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 변위 컴포넌트의 분해 사시도;
도 7은 도 1의 외부 하우징 및 모터 조립체의 출력 단부의 사시도;
도 8은 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 기저부 및 턴테이블의 사시도;
도 9는 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 모터 조립체 중 하나의 분해 사시도;
도 10은 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 실장 칼라로의 설치 전의 조립된 상태인 도 9의 모터 조립체를 도시한 도면;
도 11은 도 9의 모터 조립체의 공기 지향성 하우징의 분해도;
도 12는 도 11의 공기 지향성 하우징의 조립도;
도 13은 도 12의 공기 지향성 하우징의 평면도;
도 14는 도 13의 선(A-A)을 따라 취한 단면도;
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른, 유체 흐름 제어 디바이스의 공기 입력 단부의 사시도;
도 16은 모터 조립체의 주요 컴포넌트를 도시하는 분해도에서 도시되는 하나의 모터 조립체를 도시하는 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 상세한 측면도;
도 17은 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 출력 단부의 사시도;
도 18은 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 기저부 및 턴테이블의 사시도;
도 19는 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 외부 카울링 및 칼라에 실장된 모터 조립체의 분해도;
도 20은 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 외부 카울링의 사시도;
도 21은 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 칼라에 실장된 모터 조립체의 단면도;
도 22는 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 칼라에 실장된 모터 조립체의 또 다른 단면도;
도 23은 도 21의 모터 조립체 및 칼라의 분해도;
도 24는 하부 구조체의 명료성을 위해 모터 조립체가 제거된 칼라의 사시도;
도 25는 칼라 기저부로부터 제거된 도 24의 칼라를 도시한 도면;
도 26은 명료성을 위해 모든 다른 구조체가 제거된 유체 도관 및 모터 조립체의 사시도;
도 27은 도 15의 유체 흐름 제어 디바이스의 모터 실장된 브래킷(motor mounting bracket) 및 단일의 모터 조립체의 사시도;
도 28은 유체 흐름 제어 디바이스의 팬 모터 조립체의 사시도;
도 29는 도 28의 팬 모터 조립체의 주요 컴포넌트의 분해도;
도 30은 도 28의 팬 모터 조립체의 도관 팬 하우징의 사시도;
도 31은 도 27의 모터 조립체의 지향성 공기 하우징의 사시도;
도 32는 도 1의 유체 흐름 제어 디바이스의 칼라에 실장된 모터 조립체의 단면도;
도 33은 본 발명의 양상에 따른, 유체 흐름 제어 디바이스의 예시적인 용도를 예시하는 도면; 및
도 34는 본 발명의 유체 흐름 제어 디바이스를 위한 제어 시스템의 개략적인 블록도.

오직 예로써 제공되는, 다음의 설명은 바람직한 실시형태 또는 실시형태들의 주제의 더 정확한 이해를 제공하도록 설명된다.

본 발명은 소방을 위한 유체 흐름 제어 디바이스에 관하여 설명 및 예시될 것이다. 그러나 본 발명이 다수의 적용을 갖고 그리고 소방을 위한 유체 흐름 제어 디바이스로만 제한되지 않음이 이해되어야 한다.

하나의 형태에서, 본 발명은 증가된 압력을 가진 가변적인 집중된 흐름을 가진 출력을 제공하는 소방을 위한 공기 강제된 유체의 흐름을 제어하기 위한 유체 흐름 제어 디바이스(200)를 제공한다. 디바이스(200)는 모터 실장 칼라(70) 둘레에 등거리 지점에서 실장되고 그리고 세장형 환형 외부 케이싱(240) 내에 수용되는 3개의 모터 조립체(50)를 갖는다. 환형 외부 케이싱(240)은 모터 조립체(50)를 둘러싸고 그리고 모터 조립체로부터 외향으로 이격되도록 설계되고 그리고 이와 같이 모터 조립체(50)와 함께 환형 공기 통로를 획정한다. 외부 케이싱(240)은 중심의 길이 방향축('A'), 주변 공기를 수용하기 위한 실질적으로 개방된 전방 단부(242) 및 공기 강제된 유체를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 후방 단부(243)를 갖는다. 모터 조립체(50) 및 환형 외부 케이싱(240)은 회전 및 수직 이동을 위해 지지 구조체(220)에 실장된다. 유체 흐름 조립체(80)는 유체 유입부(84) 및 유체 유출부(82)를 갖는다. 유체 유입부(84)는 지지 구조체(220)와 인접하게 부착되고 그리고 유체 유출부(82)는 중심의 길이 방향축('A')과 인접하게 그리고 세장형 환형 외부 케이싱(240)의 개방된 후방 단부(243) 내에 위치된다. 턴테이블(210)이 지지 구조체(220)에 연결되어 지지 구조체(220), 모터 조립체(50) 및 환형 외부 하우징(240)이 원호로 회전되게 한다. 작동 조립체(230)는 수직 이동을 제공하도록 환형 외부 케이싱(240) 및 모터 조립체(50)를 상승 및 하강시키기 위해 사용된다. 작동 조립체(230)는 지지 구조체(240)와 세장형 환형 외부 케이싱(240)의 외부면(241) 사이에 연결된다.

모터 조립체(50)가 실장 칼라(70)에 전략적으로 실장되어 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 추진력 방향을 최적화한다. 외부 케이싱(240)은 개방된 전방 단부(242)에서 공기 유입 구역 그리고 개방된 후방 단부(243)에서 공기 유출 구역 둘 다를 갖는다. 공기 유입 구역은 후방 하우징 플랜지에 의해 획정되고 그리고 공기 유출 구역은 전방 카울(front cowl)에 의해 획정된다. 모터 실장 프레임(70)이 외부 하우징 내에 위치되고 그리고 외부 하우징(240)의 중심선을 통과하는 길이방향 중심축('A') 둘레에서 연장된다.

도 1 및 도 2는 주변 공기 입력 단부(242)(도 1) 및 공기 강제된 유체 출력 단부(243)(도 2)로부터의 유체 흐름 제어 디바이스(200) 둘 다를 도시한다. 유체 흐름 제어 디바이스(200)가 실장된 3개의 모터 조립체(50)를 가져서 모터 조립체(50)는 모터 실장 칼라(70) 둘레에서 균등하게 이격된다. 예시된 바와 같이, 각각의 모터 조립체(50)의 중심을 통과하는 중심선은 각각의 중심선 사이에서 120도의 각으로 칼라(70) 둘레에서 균등하게 이격된다. 칼라(70) 둘레의 현재의 각 변위가 120도이지만, 다른 조합이 활용될 수 있고 그리고 각각의 조합은 활용되는 모터 조립체(50)의 수 및 유체 흐름 제어 디바이스(200)가 적용되는 특정한 적용에 크게 의존적임을 알아야할 것이다.

각각의 모터 조립체(50)는 각각의 모터 조립체(50) 상의 팬 유입 플랜지(52)를 통해 주변 공기를 끌어오는 팬 회전자 또는 임펠러(51)를 갖는다. 각각의 팬 유입 플랜지(52)는 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 주변 공기 유입 구역(242)과 인접하게 위치되고 그리고 후방 하우징 플랜지와 경계를 이룬다. 모터 조립체(50)는 모터 실장 칼라(70) 내에 실장되고 그리고 환형 외부 하우징(240)은 모터 실장 칼라(70) 둘레에 실장된다. 실장 칼라(70)는 내부면(247) 옆에 그리고 환형 외부 하우징(240)의 개방된 공기 유입 단부(242)를 향하여 실장된다. 외부 하우징(240)은 유체 흐름 제어 디바이스(200)를 통한 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터의 공기의 흐름을 집중시키도록 설계된 원통형 관 형상의 하우징이다. 대안적으로, 외부 하우징(240) 또는 나셀(nacelle)(240)은 유체 흐름 제어 디바이스(200)를 통한 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터의 공기의 흐름을 집중시키도록 챔버로서 사용되는 공기역학적으로 성형된 환형 하우징이다.

외부 하우징(240)은 외부 하우징(240) 및 모터 조립체(50)를 지지 구조체(220)의 직립 지지부(222)에 선회 가능하게 실장시키기 위해 하부 외부면(241)으로부터 연장되는 실장 조립체(244)를 갖는다. 직립 지지부(222)는 지지 기저부(221)에서 이격되고 그리고 외부 하우징(240)의 실장 조립체(244)를 수용하기 위해 이들 사이에 오목부를 획정한다. 회전 샤프트(226)(도 6)는 각각의 직립부(222) 내 구멍(228)에 실장된 베어링 조립체를 통해 그리고 실장 조립체(244) 내 구멍(246)을 통해 삽입되어 외부 하우징 및 모터 조립체(50)가 상하로 선회 가능하게 한다. 샤프트(226)는 잠금 디바이스(223)에 의해 제자리에 고정된다. 대안적으로, 회전 샤프트(226)는 선회 이동을 위해 세장형 환형 외부 케이싱(240)의 실장 조립체(244)를 지지하도록 각각의 직립부(222) 내 구멍(228) 및 실장 조립체(244) 내 대응하는 구멍(246)을 통과하는 저널 샤프트(226)일 수도 있다.

선회 운동을 외부 하우징(240) 및 모터 조립체(50)에 제공하기 위해서, 작동 조립체(230)는 외부 하우징(240)과 지지 구조체(220) 사이에 연결된다. 작동 조립체(230)는 연장되는 나사 막대 및 실장 브래킷(232, 233)을 가진 선형 작동기(231)를 포함한다. 실장 브래킷(232)은 지지 구조체(220)의 지지 기저부(221) 상의 브래킷(224)에 선회 가능하게 실장된다. 실장 브래킷(233)은 연장되는 나사 막대의 단부에 실장되고 그리고 외부 하우징(240)의 외부면(241)에 위치되는 브래킷(245)에 선회 가능하게 실장된다. 작동기(231)의 작동 및 연장되는 나사 막대의 연장 또는 인입은 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 할 것이다.

유압식 작동기(231)가 예시 및 설명되지만, 다른 유형의 작동기(231)가 활용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 전기 작동기 또는 공압식 작동기 및 연관된 컴포넌트가 또한 연장되는 나사 막대를 연장 또는 인입시키도록 사용되어 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 할 수 있다.

도 3 및 도 4는 지지 구조체(220)의 샤프트(226)를 중심으로 한 외부 하우징(240)의 회전을 예시한다. 외부 하우징(240)의 중심을 통과하는 중심축('A')은 작동기(231) 및 연장되는 나사 막대의 연장 또는 인입이 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 할 때 외부 하우징(240)의 기울임 작용을 나타낸다. 도 3은 위로 배치된 외부 케이싱을 도시하고 그리고 중심축('A')은 지지 구조체(220)의 좌측과 대략 40도의 각을 이룬다. 도 4는 아래로 배치된 외부 케이싱을 도시하고 그리고 중심축('A')은 지지 구조체(220)의 우측과 대략 40도의 각을 이룬다. 유체 흐름 제어 디바이스(200)는 대략 40도 내지 80도 범위 내 호를 통해 외부 하우징(240) 및 모터 조립체(50)를 이동시킬 수 있다.

마지막으로, 원호 둘레에서 유체 흐름 제어 디바이스(200)를 회전시키기 위해서, 턴테이블(210)은 지지면에 실장될 수 있거나 또는 실장 가능한 고정된 기저부 부분(211) 및 지지 구조체(220)의 지지 기저부(221)에 고정된 회전 가능한 부분으로 이루어진다. 턴테이블(210)은 유체 흐름 제어 디바이스(200)가 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 수직축을 중심으로 시계방향과 반시계방향 둘 다로 이동되게 한다.

도 2는 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 강제된 공기 및 유체 유출 단부(243)를 예시한다. 이 단부로부터, 공기 전달 하우징(260)은 모터 조립체(50)의 하나의 단부에 부착되게 도시된다. 각각의 모터 조립체(50)는, 길이방향 중심축을 중심으로 한 직렬 흐름 연통 방식으로, 팬 조립체(97) 및 공기 전달 조립체(250)를 구비한다. 팬 모터 단부 외부 하우징(255)이 팬 조립체(97)에 부착되고 그리고 공기 전달 하우징(260)과 일렬로 연결되어 각각의 모터 조립체(50)로부터 팬 강제된 공기를 지향시키고 그리고 집중시킨다. 유체 유입 파이프(81)에 의해 T-접합부(83)에 이어진 유체 유입부(84) 및 유체 유출부(82)를 포함하는 유체 전달 매니폴드(80)가 또한 도 2에 도시된다.

도 5는 분해도에서 모터 조립체(50) 중 하나를 도시하는 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 더 상세한 도면을 예시하고 그리고 명료성을 위해서 지지 구조체(220), 작동 조립체(230) 및 턴테이블(210)이 제거되었다.

각각의 모터 조립체(50)는 팬 유입 플랜지(52), 팬 조립체(97) 및 공기 전달 조립체(250)를 갖는다. 팬 유입 플랜지(52)는 공기 스트림을 팬 조립체(97)로 지향시키도록 설계된다. 팬 유입부 또는 흡입부(52)는 자유 스트림 공기 또는 주변 공기를 팬 조립체(97)로 가져오도록 뿔 형상이다. 유입부 또는 흡입부(52)는 팬 조립체(97)의 상류에 놓이고, 그리고 유입부(52)가 흐름에 작용하지 않지만, 유입부 성능은 모터 순 추진력에 강한 영향을 준다. 팬 조립체(97)는 팬 모터(54)가 복수의 원주 방향으로 이격된 팬 날개를 가진 팬 회전자(51)를 구동시키는 공통 샤프트를 갖는다.

팬 조립체(97)는 회전자 콘(56), 팬 회전자 또는 임펠러(51), 팬 모터(54), 도관 팬 하우징(59) 및 꼬리 부분 또는 후미 콘(aft cone)(55)을 포함한다. 회전자 콘(56) 및 팬 유입 플랜지(52)는 기류가 팬(51)에 진입할 때, 기류가 층을 이루게 또는 원활하게 유지한다. 이것은 도관 팬 장치의 효율을 증가시킨다. 팬 회전자(51), 또는 임펠러의 회전은 팬 조립체(97)를 통해 공기를 구동시키는 것이다. 도관 팬 하우징(59)은 기류를 포함하고 그리고 기류를 공기 지향성 조립체(250)를 향하여 지향시키는 것이다. 이 하우징의 프로파일 또는 형상은 도관 팬 조립체(97)의 효율에 매우 중요하다. 도관 팬 하우징(59)은 또한 기류가 고정자 날개(91)를 지나갈 때 기류를 교정하는 도관 팬 하우징(59) 내부의 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)를 포함한다. 팬 조립체(97)가 슈라우드(shroud)에 수용될 때, 팬 날개(51)의 회전은 공기가 방사상으로 뿐만 아니라 축방향으로 이동되게 할 것이다. 이 공기의 회전은 도관 공기 팬 조립체(97)의 효율을 감소시킬 난류를 유발할 것이다. 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)는 최소 날개를 가진 팬 회전자 날개(51)를 수용 간격에 대해 중앙화하고 그리고 출력 추진력을 최대화하기 위한 내경을 제공하도록 설계된다. 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)는 또한 난류를 감소시키는 것을 돕는다.

팬 모터(54)는 회전력을 제공하여 팬 회전자(51)를 회전시키는 것이다. 유압식 팬 모터(54)가 예시되지만, 팬 모터(54)는 이와 같이 오직 유압 동력으로 제한되지 않는다. 다른 형태의 동력 및 유형의 팬 모터(54)는 예를 들어, 전기 모터 또는 공기압에 의해 구동되는 공기 팬 모터를 포함한다. 대안적으로, 팬 모터(54)는 고압 유체에 의해 구동될 수도 있다. 예를 들어, 축방향 팬을 구동시키는 샤프트의 전방 단부에서의 물-구동식 방사상 유입 터빈. 팬 모터(54)는 AC 전류 또는 DC 전류 중 하나에 의해 구동될 수 있다. 후미 콘(55)은 팬 모터(54)를 지나가는 공기가 유발하는 난류를 감소 또는 최소화한다.

각각의 모터 조립체(50)는 팬 조립체(97)의 양측에 부착되고 그리고 볼트(58)를 실장함으로써 모터 실장 칼라(70)에 보유되는 브래킷(53)에 의해 실장 또는 실장 가능하다. 3개의 모터 조립체(50)는 전부 모터 실장 칼라(70) 둘레에 동일한 방식으로 보유된다. 모터 실장 칼라(70)는 실장 조립체(244)를 통해 지지 구조체(220)에 실장된다.

공기 전달 조립체(250)는 팬 조립체(97)가 생성하는 공기를 외부로, 개방된 단부 또는 공기 유출부(243)를 통해 그리고 공기 유출 구역 내로 지향시킨다. 공기 전달 조립체(250)는 팬 조립체(97)의 후방 단부에 실장되고 그리고 인접한 하나의 단부(251) 및 각각의 모터 조립체(50)에 공기 유출 단부를 형성하고 그리고 외부 하우징(240)의 출력 단부 또는 카울(243) 내에 위치되고 그리고 인접한 맞은편 단부(252)를 갖는다. 공기 전달 조립체(250)는 팬 모터 단부 하우징(255) 및 공기 전달 하우징(260)으로 이루어진다. 팬 모터 단부 하우징(255)의 하나의 단부(251)는 팬 조립체(97)에 인접하고 그리고 맞은편 단부(258)는 공기 전달 하우징(260)의 단부(266) 내에 수용된다. 팬 모터 단부 하우징(255)은 실질적으로 균일한 단면 형상을 가진 길이방향으로 연장되는 환형 하우징이다. 하우징(255)은 기류를 둘러싸고 그리고 기류를 팬 조립체(97)로부터 공기 전달 하우징(260)을 향하여 지향시킨다.

각각의 모터 조립체(50)의 공기 전달 하우징(260)은 각각의 모터 조립체(50)의 길이방향 중심축을 중심으로 형성되는 환형 외부 하우징(260)이다. 환형 외부 하우징(260)은 팬 모터 단부 하우징(255)을 수용하기 위한 실질적으로 개방된 제1 단부(266) 및 팬 날개(51)에 의해 압축되는 주변 공기의 일부를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 제2 단부(252)를 갖는다. 중심 본체(262, 263, 264)는 환형 외부 하우징(260)의 길이방향 중심축을 따라 연장되고 그리고 환형 외부 하우징(260)과 중심 본체(262, 263, 264) 사이에서 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대(261)에 의해 지지된다.

유체가 모터 조립체(50)로부터 공기 추진력에 의해 영향을 받게 하도록 배치되는 유체 흐름 조립체(80)가 외부 하우징(240)의 전방 또는 공기 유출 단부(243)에 있는 것이 또한 도 5에 도시된다. 유체 흐름 조립체(80)는 유체 유입부(84), 배관(81), T-접합 부분(83) 및 유체 유출부(82)로 이루어진다. 유체 유출부(82) 및 T-접합 부분(83)은 외부 하우징(240)의 중심을 통과하는 중심선 축과 실질적으로 정렬된다. 유출부(82)에 대한 T-접합부(83)의 맞은편 단부는 모터 실장 칼라(70)의 중심 지지부(76)에 고정된다. 유입부(84)는 지지 구조체(220)에 실장된 브래킷(미도시)에 고정되거나 또는 단순히 유체 저장소에 연결되는 호스에 부착된다. 유체 흐름 조립체(80)는 유체 흐름 제어 디바이스(200)가 특정 위치로 이동되는 동안 유체 호스(미도시)를 인입 및 인출하도록 설계되는 유체 유입부(84)에 고정되는 일반적인 피벗 부착부(pivot attachment)를 포함할 수도 있다.

도 6은 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 주요 컴포넌트의 분해도를 도시한다. 외부 하우징(240) 내에 수용되는 모터 조립체(50), 지지 구조체(220) 및 턴테이블(210) 및 모터 조립체(50)와 외부 하우징(240)을 수직으로 상하로 이동시키기 위한 작동 조립체(230)가 도시된다. 위에서 논의된 바와 같이, 외부 하우징(240)은 지지 구조체(220)의 직립부(222) 내 구멍(228)을 통해 연장되는 선회용 샤프트(226)와 외부 하우징(240)의 기저부 또는 하단부로부터 연장되는 실장 조립체(244)의 조합에 의해 지지 구조체(220)에 선회 가능하게 실장된다. 지지 기저부(221)는 베어링 또는 샤프트(226)을 수용하기 위한 구멍(228)을 수용하는 2개의 직립 러그 형상의 실장 암(222)을 갖는다. 샤프트(226)는 저널 베어링으로서 또는 베어링에서 회전되는 간단한 샤프트 또는 저널로서 작용한다. 샤프트(226)는 2개의 부분을 분리시키는 윤활유의 층을 가진 베어링에서 회전된다. 이 실시형태에서, 베어링(미도시)은 지지 구조체 직립부(222)의 구멍(228) 내에 실장될 것이다. 샤프트(226)는 고정 디바이스(227)에 의해 직립부(222) 내에 보유된다. 고정 디바이스(227)는 샤프트(226)의 단부 내에 나사 고정되거나 또는 그렇지 않으면 고정된다.

작동 조립체(230)의 하나의 단부를 실장하기 위한 부착 암(224)이 지지 기저부(221)의 하나의 측면에 또한 실장된다. 부착 암(224)은 임의의 잘 알려진 디바이스 또는 방법에 의해, 예컨대, 나사 또는 지지 기저부(221)를 통해 볼트 결합되는 것에 의해 지지 기저부(221)에 고정된다. 실장 러그(225)에 작동기(231)의 선회용 실장부(232)를 보유하기 위해 잠금 디바이스를 수용하기 위한 구멍을 가진 실장 러그(225)가 부착 암(224)의 하나의 단부로부터 연장된다. 외부 하우징(240)의 실장 암(245)에 부착되는 선회용 실장부(233)는 연장되는 나사 막대에 부착되고 그리고 작동기(231)의 다른 단부이다. 실장 암(245)은 외부 하우징(240)의 외부면(241)의 하나의 측면으로부터 연장되고 그리고 실장 러그(245)에 작동기(231)의 선회용 실장부(233)를 보유하기 위해 잠금 디바이스를 수용하기 위한 구멍을 가진 실장 러그(246)를 갖는다.

도 7은 모터 조립체(50)가 내부에 실장되고 그리고 명료성을 위해 지지 구조체(220), 턴테이블(210) 및 작동 조립체(230)가 제거된 외부 하우징(240)을 도시한다. 특히, 선회용 샤프트(226)를 수용하기 위한 구멍(246)을 가진 실장 조립체(244)가 도시된다. 실장 암(245)이 외부 하우징(240)의 외부면(241)의 하나의 측면으로부터 연장되고 그리고 실장 러그(246)를 갖는 것이 또한 더 상세히 도시된다. 외부 하우징(240)은 외부 하우징(240)의 원주 둘레에서 연장되는 외부면(241) 및 마찬가지로 내부면(247)을 갖는다. 외부 하우징(240)은 비행기 엔진 나셀의 방식과 유사한 방식으로 설계된다. 외부 하우징(240)의 설계는 외부 형상 및 유입부 내부의 기하학적 구조 둘 다에 대한 주의를 요구한다. 근본적으로, 외부 하우징(240)은 모터 조립체(50)를 둘러싸는 공기역학적 구조체이다. 카울 후방 하우징 플랜지(242)의 외부 곡률은 내부 윤곽 형상만큼 중요하다. 외부 카울 후방 하우징 플랜지(242)는 팬 회전자 또는 임펠러(51)의 전방에 위치되고 그리고 모터 조립체(50)를 둘러싸고 그리고 모터 조립체와 실질적으로 같은 공간을 차지하는 외부 하우징 본체(241)에 고정된다. 각각의 팬 유입 플랜지(52)가 외부 카울 후방 하우징 플랜지(242)를 지나 연장되어 팬 유입 플랜지(52)가 외부 카울 후방 하우징 플랜지(242) 및 외부 하우징(240)과 정렬되게 또는 이들 외부에 놓인다. 팬 유입 플랜지(52) 및 3개의 모터 조립체(50)가 칼라(70)에 위치되어 3개의 팬 유입 플랜지(52) 둘레에 도시되는 대체로 삼각형의 형상을 형성한다. 외부 카울 후방 하우징 플랜지(242)에 관한 팬 유입 플랜지(52)의 위치 설정은 공동 현상(cavitation)을 유발할 수 있는 고르지 않은 공기 압력을 방지하도록 중요하다. 외부 하우징(240)은 공기 전달 조립체(250)의 단부(252) 또는 코어 모터 배출면의 상류의 공기 배출면 또는 전방 카울(243)로 종결되는 축방향으로 연장되는 환형 도관을 획정한다.

도 8은 턴테이블(210) 및 턴테이블(210)이 회전 가능하게 실장되는 지지 구조체(220)를 도시한다. 턴테이블(210)은 표면(미도시)에 실장되거나 또는 실장 가능한 고정된 기저 부분(211)을 갖는다. 고정된 기저 부분(211)은 표면에 턴테이블(210)을 실장하기 위한 고정 디바이스를 수용하기 위해 기저부(211)의 주변 둘레에 위치되는 복수의 실장 구멍(216)을 갖는다. 표면은 연장 붐(extension boom) 또는 사다리를 가진 차량 상에 있을 수도 있거나 또는 단순히 고정된 플랫폼일 수도 있다. 플랫폼 유형은 주로 유체 흐름 제어 디바이스(200)가 활용되는 적용에 의존적이다. 턴테이블(210)은 또한 지지 구조체(220)의 지지 기저부(221)인 회전 부분을 갖는다. 원호 둘레에서 회전하기 위해서, 고정된 기저 부분(211) 및 회전하는 기저 부분 또는 지지 기저부(221)는 회전하는 기저 부분 또는 지지 기저부(221)이 고정된 기저 부분(211) 둘레에서 시계방향 및 반시계방향 둘 다로 회전하게 하는 회전 수단, 예컨대, 베어링 조립체(212)에 의해 분리된다.

턴테이블(210)은 또한 턴테이블(210)이 시계방향 및 반시계방향 둘 다로 구동되게 하도록 회전 수단(212)에 실장되는 구동 조립체(213, 214, 215)를 갖는다. 구동 조립체는 기어(213) 둘레에서 회전 수단(212)에 부착된 스프로킷(sprocket) 또는 피니언(pinion)(215)을 구동시키는 유압식 모터(214)이다. 스프로킷 또는 피니언(215)은 턴테이블(210) 상의 고정된 기저 부분(211) 둘레의 원형 경로에 고정되게 유지되는 기어(213)와 맞물린다. 스프로킷 또는 피니언(215)의 회전은 회전 수단(212) 그리고 차후에, 회전하는 기저 부분 또는 지지 기저부(221)가 회전하게 한다. 턴테이블(210)을 회전시키는 동력이 유압식 유체 동력으로서 위에서 설명되지만 다른 동력 수단이 배제되지 않는다. 예를 들어, 턴테이블(210)을 회전시키기 위한 동력은 스프로킷 또는 구동 벨트를 감속 기어박스를 통해 구동시키는 전기 모터에 의해 제공될 수도 있다. 대안적으로, 모터는 고압 유체 또는 공기압에 의해 구동될 수도 있다.

턴테이블(210)은 또한 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 회전 이동을 제한하기 위한 제한 스위치(미도시)를 갖는다. 일반적으로 전기적 제한 스위치는 고정된 기저 부분(211) 상에 배치되고 그리고 회전하는 기저 부분 또는 지지 기저부(221) 및 유체 흐름 제어 디바이스(200)의 총 회전을 미리 결정된 각 회전으로 제한하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 유체 흐름 제어 디바이스(200)는 턴테이블(210)의 과도한 회전을 방지하도록 대략 180도의 호에서, 시계방향 및 반시계방향 둘 다로의 이동으로 제한될 수도 있다. 대안적으로, 턴테이블(210)의 회전을 제한하도록 턴테이블(210)에 고정되는 기계적 제한 스위치가 또한 활용될 수 있다.

도 9 내지 도 14는 컴포넌트 부품으로 분해된 모터 조립체(50)를 도시한다. 도 9는 팬 조립체(97) 및 공기 전달 조립체(250)의 분해도를 도시하고 그리고 도 10은 조립된 모터 조립체(50)를 도시한다. 팬 조립체(97) 및 팬 유입 플랜지(52)는 아래의 도 28 내지 도 30에 관하여 설명된 것과 동일하고 그리고 여기서 반복되지 않을 것이다. 마찬가지로, 모터 실장 칼라(70)에 대한 각각의 모터 조립체(50)의 실장이 아래의 설명된 것과 동일하지만 또한 도 32에 도시된다. 예를 들어, 양 단부의 실장 브래킷(53)은 실장 브래킷(65)에 대한 팬 하우징(59)에 실장되거나 또는 실장 가능하고 그리고 잠금장치(66)에 의해 특정 위치에 보유된다. 브래킷(53)의 단부는 모터 실장된 브래킷(53)을 팬 하우징(59)에 고정시키도록 잠금장치(66)를 수용하기 위한 나사산 형성된 구멍을 갖는다. 3개의 모터 조립체(50)는 전부 모터 실장 칼라(70) 둘레에 동일한 방식으로 보유된다.

공기 전달 조립체(250)는 팬 조립체(97)가 생성하는 공기를 외부로, 개방된 단부 또는 공기 유출부(243)를 통해 그리고 공기 유출 구역 내로 지향시킨다. 공기 전달 조립체(250)는 팬 조립체(97)의 후방 단부에 실장되고 그리고 인접한 하나의 단부(251) 및 각각의 모터 조립체(50)에 공기 유출 단부를 형성하는 맞은편 단부(252)를 갖는다. 공기 전달 조립체(250)는 팬 모터 단부 하우징(255) 및 공기 전달 하우징(260)으로 이루어진다. 팬 모터 단부 하우징(255)의 하나의 단부(251)는 팬 조립체(97)에 인접하고 그리고 맞은편 단부(258)는 공기 전달 하우징(260)의 단부(266) 내에 수용된다. 팬 모터 단부 하우징(255)은 실질적으로 균일한 단면 형상을 가진 길이방향으로 연장되는 환형 하우징이다. 하우징(255)은 기류를 둘러싸고 그리고 기류를 팬 조립체(97)로부터 공기 전달 하우징(260)을 향하여 지향시킨다.

각각의 모터 조립체(50)의 공기 전달 하우징(260)은 각각의 모터 조립체(50)의 길이방향 중심축을 중심으로 형성되는 환형 외부 하우징(260)이다. 환형 외부 하우징(260)은 팬 모터 단부 하우징(255)을 수용하기 위한 실질적으로 개방된 제1 단부(266) 및 팬 날개(51)에 의해 압축되는 주변 공기의 일부를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 제2 단부(252)를 갖는다. 중심 본체(262, 263, 264)는 환형 외부 하우징(260)의 길이방향 중심축을 따라 연장되고 그리고 환형 외부 하우징(260)과 중심 본체(262, 263, 264) 사이에서 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대(261)에 의해 지지된다. 환형 외부 하우징(260), 중심 본체(262, 263, 264) 및 버팀대(261)가 모터 조립체(50) 중 각각의 모터 조립체의 팬 날개(51)에 의해 압축되는 공기를 집중시켜서 강제된 공기 공급을 유체 흐름 제어 디바이스(200)에 제공하도록 성형된다.

환형 외부 하우징(260)으로부터 방사상으로 연장되는 원주 방향으로 이격된 버팀대(261)는 모터 조립체(50)의 각각의 중심축을 따라 연장되는 위치에 중심 본체 부분(262, 263, 264)을 실장한다. 중심 본체는 공기의 흐름을 각각의 모터 조립체(50)를 통해 그리고 각각의 모터 조립체로부터 집중시키도록 설계되는 3개의 컴포넌트로부터 형성된다. 제1 원통형 형상의 본체 부분(264)은 환형 외부 하우징(260)의 실질적인 길이로 그리고 환형 외부 하우징(260)의 개방된 제1 단부(252)와 개방된 제2 단부(266) 사이의 모터 조립체(50)의 길이방향 중심축을 따라 연장된다.

원추형 형상의 부분(263)은 제1 본체 부분(264)의 제1 단부로부터 이격되게 길이방향으로 연장되고 그리고 원추형 형상의 부분의 길이를 따라 정점까지 가늘어진다. 조립될 때, 원추형 형상의 부분(264)의 정점은 팬 조립체(97)의 팬 모터 단부와 인접하게 위치된다. 이 실시형태에서, 정점은 둥근 형상을 갖지만, 다른 형상의 정점이 배제되지 않는다. 제1 본체 부분(264)의 맞은편 단부에 둥근 반구형 본체(262)가 실장되고 그리고 제1 본체 부분(264)으로부터 이격되어 연장된다. 둥근 단부(262)가 외부에 위치된 지점 그리고 환형 외부 하우징(260)의 개방된 제2 단부(252)로부터의 거리까지 연장된다. 본체(262)는 개방된 제2 단부(252)로부터 거리까지 외향으로 연장되고 그리고 각각의 모터 조립체(50)의 길이방향으로 연장되는 중심축을 따라 계속된다.

중심 본체의 컴포넌트가 원통형, 원추형 둘 다로서 설명되었지만, 반구형의 다른 형상이 또한 중심 본체 컴포넌트(262, 263, 264)의 각각을 위해 활용될 수 있다.

환형 외부 하우징(260)으로부터 중심 본체 부분(262, 263, 264)을 실장하는 버팀대(261)는 선두 에지 및 이격된 후미 에지를 갖는다. 버팀대(261)의 선두 에지는 팬 조립체(97)로부터의 강제된 공기 또는 압축된 공기와 처음 접촉하는 에지이다. 마찬가지로, 버팀대(261)의 후미 에지는 환형 외부 하우징(260)의 유출 단부(252)를 향하여 위치되는 에지이다. 버팀대(261)의 선두 에지와 후미 에지 둘 다는 각각의 모터 조립체(50)의 중심을 통과하는 길이방향 중심축에 대한 각으로 형성된다. 바람직하게는, 선두 에지와 후미 에지의 각은 10도 내지 90도의 범위 내이다. 더 바람직하게는, 버팀대(261)의 선두 에지와 후미 에지는 각각의 모터 조립체(50)의 중심을 통과하는 길이방향 중심축에 대한 30도 내지 60도 사이의 각으로 형성된다.

3개의 버팀대(261)를 나타내는 버팀대(261)가 예시되지만, 버팀대가 외부 칼라(260)로부터 중심 본체(262, 263, 264)를 지지한다면 더 많거나 또는 더 적은 버팀대(261)가 사용될 수도 있다.

또 다른 형태에서 그리고 도 15 내지 도 31에 예시된 바와 같이, 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 하우징(16) 둘레에 등거리 지점에서 실장되는 복수의 모터 조립체(50)를 포함하는 것이 도시된다. 모터 조립체(50)가 하우징(16)에 전략적으로 실장되어 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 추진력 방향을 최적화한다. 하우징(16)은 복수의 모터 조립체(50)를 실질적으로 덮는 외부 카울링(40)을 갖는다. 외부 카울링(40)은 공기 유입 구역과 공기 유출 구역 둘 다를 갖는다. 공기 유입 구역은 후방 하우징 플랜지(41)에 의해 획정되고 그리고 공기 유출 구역은 전방 카울(42)에 의해 획정된다. 모터 실장 프레임(70)이 외부 카울링 내부에 위치되고 그리고 외부 카울링(40)의 중심선을 통과하는 축(35)을 중심으로 연장된다.

기저부 조립체(20)는 하우징(16) 및 복수의 모터 조립체(50)를 지지한다. 유체 흐름 조립체(80)는 기저부 조립체(20)와 인접하게 부착되는 유체 유입부(84), 및 중심선(35)과 인접하고 그리고 외부 카울링(40)의 공기 유출 구역 내에 위치되는 유체 유출부(82)를 갖는다. 턴테이블(18)이 기저부 조립체(20)에 연결되어 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 수직축을 중심으로 원호로 회전되게 한다. 작동 조립체(19)는 턴테이블(18)에 관하여 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 각 위치를 조정하기 위해 기저부 조립체(20)에 연결된다.

도 15 및 도 17은 모터 조립체(50)가 모터 실장 칼라(70) 둘레에서 균등하게 이격되도록 실장되는 3개의 모터 조립체(50)를 도시하는 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 공기 입력 단부 또는 후방 사시도와 출력 또는 전방 사시도 둘 다를 도시한다. 예시된 바와 같이, 각각의 모터 조립체(50)의 중심을 통과하는 중심선은 각각의 중심선 사이에서 120도의 각으로 칼라(70) 둘레에서 균등하게 이격된다. 칼라(70) 둘레의 현재의 각 변위가 120도이지만, 다른 조합이 활용될 수 있고 그리고 각각의 조합이 활용되는 모터 조립체(50)의 수 및 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 적용되는 특정한 적용에 크게 의존적임을 알 것이다.

예시된 바와 같은 본 출원은 소방의 적용에 특히 유용하다. 각각의 모터 조립체(50)는 각각의 모터 조립체(50) 상의 팬 유입 플랜지(52)를 통해 주변 공기를 끌어오는 팬 회전자 또는 임펠러(51)를 갖는다. 각각의 팬 유입 플랜지(52)는 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 공기 유입 구역과 인접하게 위치되고 그리고 후방 하우징 플랜지(41)와 경계를 이룬다. 모터 조립체(50)는 모터 실장 칼라(70) 내에 실장되고 그리고 외부 카울링(40)은 모터 실장 칼라(70) 둘레에 실장된다. 외부 카울링(40)은 유체 흐름 제어 디바이스(10)를 통한 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터의 공기의 흐름을 집중시키도록 설계된 원통형 관 형상의 카울링이다. 대안적으로, 외부 카울링 또는 나셀(40)은 유체 흐름 제어 디바이스(10)를 통한 그리고 유체 흐름 제어 디바이스로부터의 공기의 흐름을 집중시키도록 챔버로서 사용되는 공기역학적으로 성형된 환형 카울링이다. 외부 카울링(40)은 기저부(20)에 볼트 결합되는 외부 카울 연결기 기저부(43)에 실장되는 2개의 팬 카울 지지부(44)를 갖는다. 팬 카울 지지부(44)는 칼라 실장 브래킷(71)을 수용하고 그리고 모터 조립체(50) 및 외부 카울링(40)을 기저부(20) 및 턴테이블(18)에 실장하기 위한 카울 연결기 기저부(43)를 통해 연결되는 볼트(45)를 실장하기 위한 구멍(47)을 내부에 갖는다.

기저부 조립체(20)는 기저부가 선회되거나 또는 상하로 경사지게 하는 복수의 컴포넌트로 이루어진다. 기저부 조립체(20)는 하우징과 턴테이블(23) 사이에 부착되는 선회용 실장 조립체를 갖는다. 작동 조립체(19)가 하우징(16)을 상하로 이동시켜서 턴테이블(18)에 대한 각 위치를 조정한다. 선회용 실장 조립체는 턴테이블(18)에 고정되는 제1 기저 부분(24, 25, 26) 및 제1 기저 부분(24, 25, 26)에 선회 가능하게 실장되는 제2 기저 부분(26, 27, 28)을 갖는다. 제1 기저 부분은 턴테이블(18)의 상단부에 고정되는 실장 판(24)을 갖는다. 2개의 수직 직립 브래킷(25)은 실장 판(24)의 양 단부에 실장된다. 각각의 브래킷(25)은 베어링 조립체(26), 및 제2 기저 부분을 제1 기저 부분에 선회 가능하게 실장하도록 사용되는 선회용 샤프트(38)를 포함한다. 베어링 조립체(26)는 자기-정렬 베어링 조립체이고 그리고 제2 기저 부분(27, 28)에 실장되는 트윈 베어링의 다른 절반부를 가진 트윈 베어링 조립체(26)의 절반부를 형성한다.

제2 기저 부분(26, 27, 28)은 기저 지지 판(28)의 양 단부에 위치되는 2개의 수직 경사 브래킷(27)을 가진 모터 조립체 기저 지지부(28)를 갖는다. 모터 조립체 기저 지지부(28) 및 2개의 수직 경사 브래킷(27)은 수직 경사 브래킷(27) 내에 위치된 베어링 조립체(26)를 중심으로 선회된다. 선회용 샤프트(38)는 기저부 조립체(20)의 양 단부의 각각의 베어링 조립체(26) 내에 위치된다. 자기-정렬 베어링 조립체(26)는 자기 정렬 볼 베어링, 구면 롤러 베어링 또는 구면 롤러 추진력 베어링으로 이루어질 수도 있다. 자기-정렬 볼 베어링은 구면 레이스웨이를 가진 외부 링 내에 포함되는 내부 링 및 볼 조립체로 구성된다. 이 구성은 베어링이 샤프트 또는 하우징 편향 또는 부적절한 실장으로부터 발생되는 작은 각 오정렬을 용인하게 한다. 구면 롤러 베어링은 저마찰에 의한 회전을 허용하고, 그리고 각 오정렬을 허용하는 롤링-구성요소 베어링이다. 일반적으로 이 베어링은 외부 링에 대하여 오정렬될 수도 있는 내부 링의 보어 내 회전하는 샤프트를 지지한다. 오정렬은 외부 링 및 구면 롤러의 구형 내부 형상에 기인하여 가능하다. 구면 롤러 추진력 베어링은 저마찰에 의한 회전을 허용하고, 그리고 각 오정렬을 허용하는 추진력 유형의 롤링-구성요소 베어링이다. 베어링은 방사상 하중, 그리고 하나의 방향에서 축방향 중하중을 취하도록 설계된다.

제2 기저 부분을 베어링 조립체(26) 및 선회용 샤프트(38) 둘레에서 이동시키기 위해서, 작동 조립체(19)가 제1 기저 부분과 제2 기저 부분 사이에 실장되어 턴테이블(18)에 관하여 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 각 위치를 조정한다. 작동 조립체(19)는 연장되는 나사 막대(36)를 가진 선형 작동기(29)를 갖는다. 연장되는 나사 막대(36)는 경사 실장부(30)를 통해 수직 경사 브래킷(27)의 상단부에 고정되고 그리고 작동기(29)의 맞은편 단부는 고정된 단부 브래킷(31)을 통해 기저 지지부(28)에 고정된다. 작동기(29)의 작동 및 연장되는 나사 막대(36)의 연장 또는 인입은 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 할 것이다. 전기 작동기(29)가 예시 및 설명되지만, 다른 유형의 작동기(29)가 활용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 유압식 작동기 또는 공압식 작동기 및 연관된 컴포넌트가 또한 연장되는 나사 막대(36)를 연장 또는 인입시키도록 사용될 수 있어서 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 한다.

마지막으로, 유체 흐름 제어 디바이스(10)를 원호 둘레에서 회전시키기 위해서, 턴테이블(18)은 지지면에 실장될 수 있거나 또는 실장 가능한 고정된 기저 부분(21) 및 회전 가능한 기저 부분(23)으로 이루어진다. 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 수직축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 이동되게 하는 회전 수단, 예컨대, 베어링(22)이 고정된 기저 부분(21)과 회전 가능한 기저 부분(23) 사이에 있다.

도 16은 모터 조립체(50) 중 하나의 모터 조립체를 분해도로 도시하고 그리고 명료성을 위해 기저부 조립체(20) 및 턴테이블(18)이 제거된, 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 더 상세한 도면을 예시한다.

각각의 모터 조립체(50)는 팬 유입 플랜지(52), 팬 조립체(97) 및 팬 공기 지향성 카울(60)로 이루어진다. 팬 유입 플랜지(52)는 공기 스트림을 팬 조립체(97)로 지향시키도록 설계된다. 팬 유입부 또는 흡입부(52)는 자유 스트림 공기를 팬 조립체(97)로 가져오도록 뿔 형상이다. 유입부 또는 흡입부(52)는 팬 조립체(97)의 상류에 놓이고, 그리고 유입부(52)가 흐름에 작용하지 않지만, 유입부 성능은 모터 순 추진력에 강한 영향을 준다.

팬 조립체(97)는 회전자 콘(56), 팬 회전자 또는 임펠러(51), 팬 모터(54), 도관 팬 하우징(59) 및 꼬리 부분 또는 후미 콘(55)을 포함한다. 회전자 콘(56) 및 팬 유입 플랜지(52)는 기류가 팬(51)에 진입할 때, 기류가 층을 이루게 또는 원활하게 유지한다. 이것은 도관 팬 장치의 효율을 증가시킨다. 팬 회전자(51), 또는 임펠러의 회전은 팬 조립체(97)를 통해 공기를 구동시키는 것이다. 도관 팬 하우징(59)은 기류를 포함하고 그리고 기류를 지향시키는 것이다. 이 하우징의 프로파일 또는 형상은 도관 팬 조립체(97)의 효율에 매우 중요하다. 도관 팬 하우징(59)은 또한 기류가 고정자 날개(91)를 지나갈 때 기류를 교정하는 도관 팬 하우징(59) 내부의 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)를 포함한다. 팬 조립체(97)가 슈라우드에 수용될 때, 팬 날개(51)의 회전은 공기가 방사상으로 뿐만 아니라 축방향으로 이동되게 할 것이다. 이 공기의 회전은 도관 공기 팬 조립체의 효율을 감소시킬 난류를 유발할 것이다. 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)는 최소 날개를 가진 팬 회전자 날개(51)를 수용 간격에 대해 중앙화하고 그리고 출력 추진력을 최대화하기 위한 내경을 제공하도록 설계된다. 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)는 또한 난류를 감소시키는 것을 돕는다.

팬 모터(54)는 회전력을 제공하여 팬 회전자(51)를 회전시키는 것이다. 전기적 팬 모터(54)가 예시되지만, 팬 모터(54)가 이와 같이 제한되지 않음을 이해할 것이다. 다른 형태의 동력 및 유형의 팬 모터(54)는 예를 들어, 유압식 유체 압력에 의해 구동되는 유압식 모터 또는 공기압에 의해 구동되는 공기 팬 모터를 포함한다. 대안적으로, 팬 모터(54)는 고압 유체에 의해 구동될 수도 있다. 예를 들어, 축방향 팬을 구동시키는 샤프트의 전방 단부에서의 물-구동식 방사상 유입 터빈. 팬 모터(54)는 AC 전류 또는 DC 전류 중 하나에 의해 구동될 수 있다. 후미 콘(55)은 팬 모터(54)를 지나가는 공기가 유발하는 난류를 감소 또는 최소화한다.

팬 공기 지향성 카울(60)은 팬 조립체(97)가 생성하는 공기를 외부로, 전방 카울 또는 공기 유출부(42)를 통해 그리고 공기 유출 구역 내로 지향시킨다. 팬 공기 지향성 카울(60)은 팬 조립체(97)의 후방 단부에 실장되고 그리고 인접한 하나의 단부(61) 및 공기 유출부를 형성하고 그리고 전방 카울(42) 내에 위치되고 그리고 전방 카울과 인접한 맞은편 단부(62)를 갖는다. 하우징(63)은 단부(62)와 인접하고 그리고 전방에 위치된다. 하우징(63)은 연결기 암(64)을 통해 단부(61)에 부착된다. 연결기 암(64)은 하우징(63)이 단부(61)를 향하여 그리고 단부로부터 이격되게 이동 가능하거나 또는 길이방향으로 연장되게 하도록 조정된다. 이것은 각각의 모터 조립체(50)를 통해 또는 각각의 모터 조립체로부터 흐르는 특정한 공기를 효율적으로 제어하고 그리고 사용자가 전방 카울(42)이 획정하는 공기 유출 구역으로부터 흐르는 공기 스트림을 더 개선시키게 한다. 따라서, 하우징(63)은 연결기 암(64)에 위치된 작동기(미도시)에 의해 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 필요조건 또는 적용에 관하여 결정된 위치까지 연장 또는 인입될 수 있다. 대안적으로, 하우징(63)은 특정한 적용을 위해 필요할 경우 연결기 암(64) 및 팬 공기 지향성 카울(60)로부터 완전히 탈착될 수 있다. 예를 들어, 적당한 거리에서의 유체 포화를 향상시키기 위해서.

각각의 모터 조립체(50)는 팬 조립체(97)의 양측에 부착되고 그리고 볼트(58)를 실장함으로써 모터 실장 칼라(70)에 보유되는 브래킷(53)에 의해 실장되거나 또는 실장 가능하다. 3개의 모터 조립체(50)는 전부 모터 실장 칼라(70) 둘레에 동일한 방식으로 보유된다. 모터 실장 칼라(70)는 외부 카울링(40) 내 구멍(47)을 통과하고 그리고 볼트(45)에 의해 모터 기저부 연결기 판(43)에 고정되는 실장 브래킷(71)에 의해 외부 카울 지지부(44)를 통해 실장된다. 이어서 모터 기저부 연결기 판(43)은 볼트(46)에 의해 모터 조립체 기저 지지부(28)에 고정될 것이다.

유체가 모터 조립체(50)로부터 공기 추진력에 의해 영향을 받게 하도록 배치되는 유체 흐름 조립체(80)가 하우징(16)의 전방 또는 공기 유출 단부에 있는 것이 또한 도 16에 도시된다. 유체 흐름 조립체(80)는 유체 유입부(84), 배관(81), T-접합 부분(83) 및 유체 유출부(82)로 이루어진다. 유체 유출부(82) 및 T-접합 부분(83)은 하우징(16)을 통과하는 중심선 축(35)과 실질적으로 정렬된다. 유출부(82)에 대한 T-접합부의 맞은편 단부는 모터 실장 칼라(70)의 중심 지지부(76)에 고정된다. 유입부(84)는 기저부 조립체(20)에 실장된 브래킷(미도시)에 고정된다. 유체 흐름 조립체(80)는 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 특정 위치로 이동되는 동안 유체 호스(미도시)를 인입 및 인출하도록 설계되는 유체 유입부(84)에 고정되는 일반적인 피벗 부착부를 포함할 수도 있다.

도 18은 기저부 조립체(20), 턴테이블(18) 및 작동 조립체(19)를 도시한다. 턴테이블(18)은 표면(미도시)에 실장되거나 또는 실장 가능한 고정된 기저 부분(21)을 갖는다. 표면은 연장 붐 또는 사다리를 가진 차량 상에 있을 수도 있거나 또는 단순히 고정된 플랫폼일 수도 있다. 플랫폼 유형은 주로 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 활용되는 적용에 의존적이다. 턴테이블(18)은 또한 실장 판(24)에 실장되는 회전하는 기저 부분(23)을 갖는다. 원호 둘레에서 회전하기 위해서, 고정된 기저 부분(21) 및 회전하는 기저 부분(23)은 회전하는 기저 부분(23)이 고정된 기저 부분(21) 둘레에서 시계방향 및 반시계방향 둘 다로 회전하게 하는 회전 수단, 예컨대, 베어링 조립체(22)에 의해 분리된다.

턴테이블(18)은 또한 턴테이블이 시계방향 및 반시계방향 둘 다로 구동되게 하도록 회전 수단(22)에 실장되는 구동 조립체(미도시)를 갖는다. 일반적으로, 턴테이블(18)을 회전시키기 위한 동력은 스프로킷 또는 구동 벨트를 감속 기어박스를 통해 구동시키는 전기 모터에 의해 제공된다. 스프로킷 또는 구동 벨트는 턴테이블(18) 상의 회전하는 기저 부분(23) 둘레의 원형 경로에 고정되게 유지되는 체인 또는 트랙과 맞물린다. 스프로킷 또는 구동 벨트의 회전은 회전하는 기저 부분(23)가 회전하게 한다. 대안적으로, 전기 모터는 단순히 턴테이블(18)의 회전을 제공하는 베어링 조립체(22)에 부착되는 기어를 구동시킬 수도 있다.

구동 모터는 AC 또는 DC 중 하나의 전류에 의해 위에서 설명된 바와 같이 구동될 수도 있거나 또는 대안적으로 모터는 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압에 의해 구동될 수도 있다. 턴테이블(18)은 또한 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 회전 이동을 제한하기 위한 제한 스위치(미도시)를 갖는다. 일반적으로 전기적 제한 스위치는 고정된 기저 부분(21) 상에 배치되고 그리고 회전하는 기저 부분(23) 및 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 총 회전을 미리 결정된 각 회전으로 제한하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 유체 흐름 제어 디바이스(10)는 턴테이블(18)의 과도한 회전을 방지하도록 대략 180도의 호에서, 시계방향 및 반시계방향 둘 다로의 이동으로 제한될 수도 있다. 대안적으로, 턴테이블(18)의 회전을 제한하도록 턴테이블(18)에 고정되는 기계적 제한 스위치가 또한 활용될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같은 기저부 조립체(20)는 2개의 컴포넌트, 선회용 실장 조립체 및 턴테이블(18)로 이루어진다. 선회용 실장 조립체는 턴테이블(18)에 고정되는 제1 기저 부분(24, 25, 26) 및 제1 기저 부분(24, 25, 26)에 선회 가능하게 실장되는 제2 기저 부분(26, 27, 28)을 갖는다. 도 18은 실장 판(24)이 턴테이블(18)의 회전하는 기저 부분(23)의 상단부에 고정되는 제1 기저 부분의 상세도를 도시한다. 제2 기저 부분(26, 27, 28)은 제2 기저 부분 및 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 수직면에서 상하로 이동되게 하는 베어링 조립체(26) 및 선회용 샤프트(38)에 의해 제1 기저 부분에 선회 가능하게 실장된다. 기저 지지 판(28)은 모터 칼라(70) 및 외부 카울링(40)을 기저 지지 판(28)에 실장하도록 활용되는 복수의 실장 구멍(33, 34)을 도시한다. 4개의 구멍(33)은 팬 카울 연결기 기저부(43)를 기저 지지 판(28)에 고정시키는 볼트(46)를 수용하도록 조정된다. 4개의 구멍(34)은 모터 칼라(70) 및 모터 조립체(50)를 기저 지지 판(28)에 고정시키는 볼트(45)를 수용하도록 조정된다. 구멍(34)의 쌍은 모터 칼라(70)의 기저 지지 판(28) 내 슬롯에 의해 이어지고 그리고 볼트(45)를 수용하여 유체 흐름 제어 디바이스(10)를 중앙화하고 고정시킨다. 구멍(34) 사이의 슬롯은 각각의 팬 모터(54)를 위한 동력의 연결을 위해 활용된다. 예를 들어, 동력 공급된 디바이스의 경우에, 배선이 슬롯을 통해 그리고 칼라(70) 내로 라우팅될 수도 있어서 각각의 팬 모터(54)를 각각 작동시킨다.

도 18은 또한 작동 조립체를 더 상세하게 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 제2 기저 부분을 베어링 조립체(26) 및 선회용 샤프트(38) 둘레에서 이동시키기 위해서, 작동 조립체(19)가 제1 기저 부분과 제2 기저 부분 사이에 실장되어 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 각 위치를 턴테이블(18)에 관하여 조정한다. 선형 작동기(29)는 고정된 단부 브래킷(31) 및 작동기 기저판(32)을 통해 기저 지지부(28)에 고정된다. 기저판(32)이 나사(39)를 실장함으로써 기저 지지 판(28)에 고정되고 그리고 이어서 고정된 단부 브래킷(31)이 기저판(32)에 고정된다. 이것은 작동기(29)의 하나의 단부 및 맞은편 단부를 고정시키거나 또는 연장되는 나사 막대 단부(36)가 경사 실장부(30)를 통해 수직 경사 브래킷(27)의 상단부에 실장된다. 작동기(29)의 작동 및 연장되는 나사 막대(36)의 연장 또는 인입은 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 각 위치가 작동을 위해 요구되는 위치에 맞춰지도록 상하로 조정되게 할 것이다. 작동 조립체(19)가 하우징(16)을 수직으로 상하로 이동시켜서 각 위치를 턴테이블(18)에 대하여 조정한다. 작동 조립체(19)는 또한 작동기(29)의 연장을 제한하기 위한 전기적 또는 기계적인 제한 스위치를 포함할 수도 있다.

도 19 내지 도 25는 모터 칼라(70), 모터 조립체(50) 및 외부 카울링(40)을 더 상세하게 예시한다. 도 19 및 도 20에서, 외부 카울링(40)은 카울링(40)의 원주 둘레에서 연장되는 외부면(48) 및 마찬가지로 내부면(49)을 갖는다. 외부 카울링(40)은 비행기 엔진 나셀의 방식과 유사한 방식으로 설계된다. 외부 카울링(40)의 설계는 외부 형상 및 유입부 내부의 기하학적 구조 둘 다에 대한 주의를 요구한다. 근본적으로, 외부 카울링(40)은 모터 조립체(50)를 둘러싸는 공기역학적 구조체이다. 카울 후방 하우징 플랜지(41)의 외부 곡률은 내부 윤곽 형상만큼 중요하다. 외부 카울 후방 하우징 플랜지(41)는 팬 회전자 또는 임펠러(51)의 전방에 위치되고 그리고 모터 조립체(50)를 둘러싸고 그리고 모터 조립체와 실질적으로 같은 공간을 차지하는 외부 카울 본체(48)에 고정된다. 각각의 팬 유입 플랜지(52)가 외부 카울 후방 하우징 플랜지(41)를 지나 연장되어 팬 유입 플랜지(52)가 외부 카울 후방 하우징 플랜지(41) 및 외부 카울링(40)과 정렬되게 또는 이들 외부에 놓인다. 팬 유입 플랜지(52) 및 3개의 모터 조립체(50)가 칼라(70)에 위치되어 3개의 팬 유입 플랜지(52) 둘레에 도시되는 대체로 삼각형의 형상을 형성한다. 외부 카울 후방 하우징 플랜지(41)에 관한 팬 유입 플랜지(52)의 위치 설정은 공동 현상을 유발할 수 있는 고르지 않은 공기 압력을 방지하도록 중요하다. 외부 카울링(40)은 팬 공기 지향성 카울(60)의 단부(62) 또는 코어 모터 배출면의 약간 상류의 공기 배출면 또는 전방 카울(42)로 종결되는 축방향으로 연장되는 환형 도관을 획정한다.

외부 카울링(40)은 모터 칼라 실장 브래킷(71) 및 연관된 실장 볼트(45)를 수용하기 위한 2개의 일자형 구멍(47)을 갖는다. 구멍(47)은 외부 카울링(40)을 통해 내부면(49)으로부터 외부면(48)으로 연장된다. 팬 카울 지지부(44)는 외부 카울링(40)의 하단면으로부터 연장되고 그리고 외부 카울링(40)의 하단부에서 구멍(47)과 정렬된다. 칼라 실장 브래킷(71) 및 실장 볼트(45)가 구멍(47)을 통해 연장되어 칼라(70)가 팬 카울 연결기 기저부(43)에 실장되거나 또는 실장 가능하다.

도 21 및 도 22는 모터 조립체(50)를 가진 칼라(70)의 배면도 및 정면도를 도시한다. 칼라(70)는 3개의 칼라 모터 실장 암(72)이 중심으로부터 칼라 내부면(74)으로 외향으로 연장되는 중심 코어 지지부(76)를 갖는다. 모터 조립체(50)가 고정되는 모터 브레이스 암(79)은 칼라 모터 실장 암(72)으로부터 연장된다. 모터 브레이스 암(79)은 하나의 단부에서 칼라 모터 실장 암(72)에 그리고 다른 단부에서 칼라(70)의 내부면(74)에 고정된다. 각각의 모터 조립체(50)는 칼라 내부면(74), 및 칼라 모터 실장 암(72), 중심 코어 지지부(76) 및 모터 브레이스 암(79) 중 적어도 하나 상에 또는 이들에 의해 지지된다. 모터 칼라(70)의 후방 단부에서 콘(73)이 중심 코어 지지부(76)의 단부 위에 배치되어 칼라(70)의 중심을 통해 그리고 중심 둘레에서 지나가는 임의의 공기의 유선형 진입을 제공한다.

도 22는 모터 조립체(50)가 칼라(70) 둘레에 등거리에 실장되는 칼라(70)의 전방 또는 공기 유출 단부를 도시한다. 모터 조립체(50)는 각각의 모터 조립체(50)의 외부 둘레에서 거리를 연장시키는 실장 암(53)에 의해 모터 브레이스 암(79)에 실장된다. 볼트(58)는 모터 조립체(50) 및 실장 암(53)을 모터 브레이스 암(79)에 고정시킨다. 또한, 이 단부로부터 유체 흐름 조립체(80)는 칼라(70)의 중심에 위치되고 그리고 하나의 단부에서 중심 코어 지지부(76)에 실장된다. 유체 유입부(84)는 기저부 조립체(20)에 가까이 위치되고 그리고 유체 유입 파이프(81)는 칼라(70)의 중심을 향하여 상향으로 연장된다. T-접합 부분(83)은 유체 유출부(82)를 향하여 연장되는 T-접합 부분(83)의 하나의 단부 및 중심 코어 지지부(76)에 실장된 다른 단부를 가진 유체 유입 파이프(81)의 단부에 실장된다.

노즐 또는 노즐들(미도시)은 유체가 유체 유출부(82)를 나갈 때 유체 흐름의 방향 또는 특성을 제어하도록 유체 유출 단부(82)에 실장될 수 있다. 일반적으로, 노즐은 단순히 다양한 단면적의 파이프 또는 튜브이고, 그리고 유체(액체 또는 기체)의 흐름을 지향 또는 변경시키도록 사용된다. 노즐은 흔히 노즐로부터 나오는 스트림의 유량, 속도, 방향, 질량, 형상, 및/또는 압력을 제어하도록 사용된다. 본 발명은 유체 유출부(82)의 단부에 노즐이 있거나 또는 노즐 없이 사용될 수 있다. 노즐의 사용은 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)가 활용되는 적용에 의존적이다. 예를 들어, 소방의 적용에서 사용될 때, 노즐은 소방 유체를 분산시켜서 화염을 진압하도록 사용될 것이다. 모터 조립체로부터의 추진력과 조합하여 노즐은 소방 장치가 고온 및 강렬한 화염에 기인하여 화재를 진압하도록 가까이 가는 것이 다소 불가능한 경우에 소방에서 극히 유용한 고속 유체 스트림을 제공한다. 노즐 또는 노즐들은 또한 원격으로 제어되어 노즐에서 나가는 유체 스트림을 변경할 수도 있다. 노즐은 또한 요구되는 유체의 출력에 맞추도록 상이한 적용에 대해 상호 변경 가능할 수 있다. 예를 들어, 폼 노즐(foam nozzle)이 소방 적용에서 사용될 수도 있다.

도 23은 모터 칼라(70) 및 3개의 모터 조립체(50)의 분해 사시도를 도시한다. 모터 조립체(50)가 칼라(70)로부터 제거되고, 볼트(58)가 모터 조립체(50) 및 실장 암(53)을 모터 브레이스 암(79)에 고정시키는 실장 구멍(75)이 도시된다. 이것은 칼라(70)가 도시되는 도 24 및 도 25에 더 예시된다.

칼라 실장 브래킷(71)이 칼라(70)의 하단부로부터 제거되는 것이 또한 도 25에 도시된다. 칼라 실장 브래킷(71)은 볼트(45)를 수용하기 위해 상단부로부터 하단부로 브래킷(71)을 통과하는 구멍(77)을 갖는다. 실장 볼트(45)가 구멍(77) 및 칼라(70) 내 대응하는 구멍(78)을 통해 연장되어 칼라(70)가 팬 카울 연결기 기저부(43)에 실장 또는 실장 가능할 수 있다.

도 26 내지 도 31은 컴포넌트 부품으로 분해된 모터 조립체(50)를 도시한다. 도 26은 모터 실장 칼라(70)로부터 탈착되는 3개의 모터 조립체(50)를 도시한다. 유체 흐름 조립체(80) 및 유체 유입부(84), 유입 파이프(81), T-접합 부분(83) 및 유체 유출부(82)를 포함하는 컴포넌트 부품이 또한 도 26에 도시된다. 위에서 설명된 바와 같이, T-접합 부분(83)은 유체 유출부(82)를 향하여 연장되는 T-접합 부분(83)의 하나의 단부 및 중심 코어 지지부(76)에 실장되는 다른 단부를 가진 유체 유입 파이프(81)의 단부에 실장된다.

각각의 모터 조립체(50)는 팬 유입 플랜지(52), 팬 조립체(97) 및 팬 공기 지향성 카울(60)을 포함한다. 팬 유입 플랜지(52)는 공기 스트림을 팬 조립체(97)로 지향시키도록 설계된다. 도 27은 팬 조립체(97)의 양측에 부착되고 그리고 구멍(69)을 통해 실장 볼트(58)에 의해 모터 실장 칼라(70)에 보유되는 브래킷(53)을 도시한다. 양 단부에서 실장 브래킷(53)은 실장 브래킷(65)에 대한 팬 하우징(59)에 실장 또는 실장 가능하고 그리고 잠금장치(66)에 의해 제자리에 보유된다. 브래킷(53)의 단부가 잠금장치(66)를 수용하기 위한 나사산 형성된 구멍을 가져서 모터 실장된 브래킷(53)을 팬 하우징(59)에 고정시킨다. 3개의 모터 조립체(50)는 전부 동일한 방식으로 모터 실장 칼라(70) 둘레에 보유된다.

도 28 및 도 29는 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)에서 활용되는 팬 조립체(97)의 측면 사시도 및 측면 분해도를 도시한다. 팬 조립체(97)는 회전자 콘(56), 팬 회전자 또는 임펠러(51), 팬 모터(54), 도관 팬 하우징(59), 꼬리 부분 또는 후미 콘(55), 실장 브래킷(65) 및 잠금장치(66)를 포함한다. 회전자 콘(56) 및 팬 유입 플랜지(52)는 기류가 팬(51)에 진입할 때, 기류가 층을 이루게 또는 원활하게 유지한다. 팬 모터(54)에 동력 공급하기 위한 동력 유입부(57)가 또한 도 28 및 도 29에 도시된다. 유압식 또는 다른 형태의 구동 공급원이 사용될 때 유입부는 대응하는 호스 또는 에어라인 유입부(57)일 것이다. 팬 회전자(51), 또는 임펠러의 회전은 팬 조립체(97)를 통해 공기를 구동시키는 것이다. 팬 모터(54)는 회전력을 제공하여 팬 회전자(51)를 회전시키는 것이다. 팬 모터 구동 샤프트(67)는 팬 모터(54)의 전방 단부로부터 연장된다. 구동 샤프트(67)는 팬 하우징(59)을 통과하고 그리고 임펠러 또는 팬(51)에 부착되는 임펠러 구동 커플링(68) 내에 위치된다. 회전자 콘(56)이 임펠러 구동 커플링(68)의 전방 단부에 고정되어 팬(51)을 팬 모터 구동 샤프트(67)에 고정시킨다.

전기적 팬 모터(54)가 예시되지만, 팬 모터(54)가 이렇게 제한되지 않는 것이 이해될 것이다. 모터(54)에 동력 공급하는 다른 형태는 예를 들어, 유압식 유체 압력에 의해, 수압에 의해 또는 공기압에 의한 형태를 포함한다. 팬 모터(54)는 AC 또는 DC 전류에 의해 구동될 수 있다. 후미 콘(55)은 팬 모터(54)를 지나가는 공기가 유발하는 난류를 감소 또는 제거한다.

도 30은 기류를 포함하고 그리고 기류를 모터 조립체(50)를 통해 지향시키는 도관 팬 하우징(59)을 도시한다. 이 하우징의 프로파일 또는 형상은 도관 팬 조립체(97)의 효율에 매우 중요하다. 도관 팬 하우징(59)은 또한 공기가 지나갈 때 기류 내 공기를 교정하는 도관 팬 하우징(59) 내부의 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)를 포함한다. 팬 조립체(97)가 슈라우드에 수용될 때, 팬 날개(51)의 회전은 공기가 방사상으로 뿐만 아니라 축방향으로 이동되게 할 것이다. 이 공기의 회전은 도관 공기 팬 조립체의 효율을 감소시킬 난류를 유발할 것이다. 고정자 또는 고정된 팬 날개(91)는 난류를 감소시키는 것을 돕는다. 팬 고정자 날개(91)는 하나의 단부에서 도관 팬 하우징 내부면(90)에 그리고 맞은편 단부에서 중심 지지부(92)에 보유된다. 중심 지지부(92)는 또한 하나의 측면으로부터 팬 모터 구동 샤프트(67) 그리고 맞은편 측면으로부터 임펠러 구동 커플링(68)을 수용하기 위해 하우징(59)의 중심에 구멍(93)을 갖는다.

도 31은 팬 조립체(97)로부터 생성된 공기를 외부로, 전방 카울 또는 공기 유출부(42)를 통해 그리고 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 공기 유출 구역 내로 지향시키는 팬 공기 지향성 카울(60)을 도시한다. 팬 공기 지향성 카울(60)은 팬 조립체(97)의 후방 단부에 실장되고 그리고 인접한 하나의 단부(61) 및 공기 유출부를 형성하고 그리고 전방 카울(42) 내에 위치되고 그리고 전방 카울에 인접한 맞은편 단부(62)를 갖는다. 하우징(63)은 단부(62)와 인접하고 그리고 전방에 위치된다. 하우징(63)은 연결기 암(64)을 통해 팬 조립체(97)의 후방 단부와 인접한 단부(61)에 부착된다. 단부(105)가 기류 팬 커버(103)로부터 특정 거리만큼 이격되어 하우징(63)과 기류 팬 커버(103) 사이에 갭이 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 연결기 암(64)이 조정되어 하우징(63)이 단부(61)를 향하여 그리고 단부로부터 이격되게 이동 가능하거나 또는 길이방향으로 연장되게 한다.

연결기 암(64)은 암(102)에 의해 하우징(63)에 실장된다. 암(102)은 기류 팬 커버(103)를 향하여 연장되고 그리고 기류 팬 커버에 실장되는 길이방향으로 연장되는 부재(101)를 갖는다. 슬리브(106)가 길이방향으로 연장되는 부재(101)를 수용하기 위해 기류 팬 커버(103)에 실장되어 기류 팬 커버(103)로부터 특정 거리에 위치된 단부(105)와 하우징(63)을 잇고 그리고 고정시켜서 팬 공기 지향성 카울(60)을 형성한다. 작동기(미도시)는 하우징(63)이 원격으로 작동되게 하여 단부(61)를 향하여 그리고 단부로부터 이격되게 자동으로 연장된다. 작동기는 연결기 암(64) 상에 또는 기류 팬 커버(103) 상에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 작동기가 슬리브(106)와 연장되는 부재(101) 사이에 실장되어 하우징(63)이 기류 팬 커버(103)를 향하여 그리고 기류 팬 커버로부터 이격되게 연장되게 한다. 따라서, 이것은 하우징(63)의 단부(105)와 팬 공기 지향성 카울(60)의 기류 팬 커버(103) 사이의 거리를 자동으로 변경시킨다. 하우징(63)의 위치 및 거리의 변동은 모터 조립체(50)로부터 공기 스트림을 제어하는 것 그리고 공기 스트림이 유체 흐름 제어 디바이스(10)로부터의 유체의 분산과 상호작용하고 그리고 유체의 분산을 제어하는 방법에서 중요한 인자이다. 이것은 소방을 위한 특정 거리에서의 안정한 통풍 공간과 함께 지연제 및 물의 특정한 전달을 제어함에 있어서 특히 중요하다.

마찬가지로, 하우징(63)은 특정한 적용을 위해 필요할 경우 연결기 암(64) 및 팬 공기 지향성 카울(60)로부터 완전히 탈착될 수 있다. 예를 들어, 적당한 거리에서의 유체 포화를 향상시키기 위해서. 또한, 케블라(Kevlar) 복합 재료 배리어(미도시)가 기류 팬 커버(103)의 외부 둘레에 랩핑되어 날개 분리의 경우에 날개 파편을 캡처할 수 있다.

기류 팬 커버(103)의 내부면(104)은 기류 팬 커버(103)를 통과시키는 구멍(100)을 갖는다. 구멍(100)은 전원 케이블, 호스 또는 도관이 팬 공기 지향성 카울(60)을 통해 그리고 팬 모터(54) 내로 지나가게 하도록 활용된다.

도 31의 조립체에 예시된 바와 같이, 본질적으로 고압 공기가 하우징(63)의 외부 그리고 중심을 통해 각각 지나가서 공기 압력의 차등을 유발하여 거리에 대한 공기의 타이트한 열을 집중시킬 것이다.

도 33은 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 예시적인 사용을 예시한다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 소방을 위해 그리고 예시된 바와 같이 건물(14) 내 불을 진압하기 위해 사용된다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 하나의 단부에서 다관절 암(12)에 부착되는 플랫폼(15)에 실장된다. 일반적으로, 다관절 암(12)은 차량 또는 탱커(13)에 부착된다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 건물(14) 내 불을 향하여 고속으로 집중된 유체 스트림(11)을 분산시킨다. 이전에 설명된 바와 같이, 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)가 원격으로 제어되어 플랫폼(15) 둘레의 원호 둘레에서 수직으로 회전되고 그리고 수직으로 상하로 이동되어 공기 강제된 유체 스트림(11)을 정확한 위치에 배치시켜서 불을 진압할 수 있다.

차량(13)이 탱커(13)로서 설명되지만 복수의 상이한 차량(13)의 형태를 취할 수도 있다. 차량(13)은 어떤 사람을 이동시키거나 또는 어떤 물건을 운반 또는 수송하는 임의의 수단을 의미하도록 취해진다. 예를 들어, 이것은 임의의 지상, 공중 또는 수중 차량을 포함할 수 있고 그리고 차량은 유인 또는 무인일 수 있다. 예를 들어, 무인일 때, 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)가 원격 제어 차량에 실장될 수도 있고 그리고 조작자가 폐쇄-회로 텔레비전, 예컨대, 유사한 디바이스의 사용을 통해 안전한 위치로부터 원격으로 디바이스를 제어할 수 있다. 폐쇄-회로 텔레비전(closed-circuit television: CCTV)은 모니터의 제한된 세트에서, 신호를 특정한 장소로 전송하기 위한 비디오 카메라의 사용이다. 원격 제어 차량은 크롤러 트랙(crawler track) 또는 유사한 디바이스가 맞은편에 실장되는 섀시 및 크롤러 트랙 또는 유사한 디바이스를 독립적으로 진행시키기 위한 섀시 내에 실장된 모터를 갖는다.

도 34는 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 모든 제어 가능한 속성을 제어하도록 설계되는 유체 흐름 제어 시스템(110)의 개략적인 블록도를 도시한다. 시스템의 중심부는 단순히 단일의 집적 회로 상의 소형 컴퓨터인 마이크로제어기(120)이다. 마이크로제어기(120)는 명령어가 명시하는 기본적인 연산, 논리, 제어 및 입력/출력(I/O) 작동을 수행함으로써 컴퓨터 프로그램의 명령어를 수행하는 마이크로제어기(120) 내 전자 회로를 제공하는 중앙 처리 장치(central processing unit: CPU)(121)를 포함한다. 마이크로제어기(120)는 또한 메모리 및 프로그램 가능한 입력/출력 주변 장치를 포함한다. 대안적으로, 마이크로프로세서(120)는 마이크로제어기와 동일한 임무를 정확하게 수행하지만 단일의 집적 회로가 아닌 컴퓨터(120)로 대체될 수도 있다. 컴퓨터(120)는 이렇게 이어진 복수의 개별적인 회로로 이루어져서 컴퓨터(120)를 형성한다.

마이크로제어기(120)의 입력/출력 주변 장치 중 하나는 온도 감지 회로(122)이다. 온도 감지 회로(122)는 각각의 팬 모터(54)에 근접하게 위치된 온도 센서(123)에 연결되는 입력/출력부로 이루어진다. 온도 감지 회로(122)는 최대 작동 온도를 초과한다면 팬 모터(54)를 끄도록 설계되는 차단 회로를 포함한다. 또 다른 입력/출력부는 케이블(119)에 의해 마이크로제어기(120)에 연결되는 주요 제어 패널(111)이다. 대안적으로, 케이블(119)은 마이크로제어기(120)와 주요 제어 패널(111) 둘 다에 통합되는 무선 통신 기술을 사용함으로써 대체될 수도 있다. 무선 통신은 전기 전도체에 의해 연결되지 않는 2개 이상의 지점 사이의 정보 또는 동력의 전달이다. 가장 흔한 유형의 무선 통신은 단지 이것으로 제한되지 않지만 전파 통신이다.

주요 제어 패널(111)은 팬 모터(54)의 작동을 제어하는 복수의 컴포넌트로 이루어진다. 이것은 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)에 대한 주요 동력을 제어하는 마스터 온 스위치(113) 및 마스터 오프 스위치(114)를 포함한다. 팬 모터 온/오프 스위치(118)는 각각의 팬 모터(54)를 개별적으로 제어할 수 있는 각각의 팬 모터(54)에 대한 스위치를 포함한다. 모터 속도는 각각의 모터의 속도를 개별적으로 제어하거나 또는 모든 3개의 팬 모터(54)를 함께 제어하기 위한 회전 스위치인 스위치(112)를 제어한다. 모터 제어 스위치(112)는 전기적 팬 모터(54)에 대해 동력원(125)으로부터 팬 모터(54)의 각각에 전달되는 전압 및/또는 전류를 제어하는 모터 제어기(126)를 제어한다. 모드 선택 스위치(115)는 각각의 모터(54)의 제어를 포함하는 다양한 기능을 선택 또는 선택 취소하도록 사용될 수 있다. PGS(116)는 주요 제어기(111)로부터 시작 시퀀스를 개시시키도록 사용된다. 이것은 근본적으로 모든 전자 회로가 서로 대화하거나 또는 통신하고 그리고 유체 흐름 제어 시스템(110)이 각각의 팬 모터(54)를 실행시키도록 준비가 된 것을 확인한다.

주요 제어 패널(111)은 또한 비디오 디스플레이를 위해 픽셀로서 발광 다이오드의 어레이를 사용하는 LED 평판 디스플레이(117)를 갖는다. 이것은 각각의 팬 모터(54)의 속도, 표시기의 동력 및 팬 모터(54)의 각각의 온도로서 이러한 제어 항목 또는 매개변수의 영상 디스플레이를 제공하지만, 이들로 제한되지 않는다.

도 34에 또한 예시된 바와 같이, 유체 흐름 제어 시스템(110)은 또한 분리된 방향 제어 장치(140)를 포함한다. 대안적으로, 방향 제어 장치(140)는 주요 제어 패널(111)에 포함될 수도 있다. 방향 제어 장치(140)는 하우징(63)이 원격으로 작동되어 단부(61)를 향하여 그리고 단부로부터 이격되게 자동으로 연장되게 하는, 턴테이블 모터(141, 214), 경사 테이블 모터(142) 및 작동기 또는 공기 지향성 카울 작동기를 작동시키는 제어부를 포함한다. 흐름 제어 디바이스(200)에 대해, 방향 제어 장치(140)가 또한 작동 조립체(230)를 제어하여 외부 하우징(240) 및 모터 조립체(50)를 상승 및 하강시킨다. 턴테이블 모터(141, 214)가 턴테이블(18, 210) 내에 형성되고 그리고 턴테이블(18, 210)의 구동을 원호 둘레에서 시계방향과 반시계방향 둘 다로 제어하도록 작동된다. 경사 테이블 모터(142)가 선형 작동기(29) 내에 위치되고 그리고 연장 및 인입시키도록 작동되어 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 경사를 턴테이블(18)에 대하여 제어한다. 공기 지향성 카울 작동기가 슬리브(106)와 연장되는 부재(101) 사이에 실장되어 하우징(63)이 기류 팬 커버(103)를 향하여 그리고 기류 팬 커버로부터 이격되게 연장되게 하여 모터 조립체(50)로부터의 공기 스트림을 제어한다.

방향 제어 장치(140)는 또한 동력 공급부(145) 및 제한 스위치(143)를 포함한다. 제한 스위치(143)는 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 수평 방향과 수직 방향 둘 다로의 이동 및 흐름 제어 디바이스(10)의 하우징(63)의 길이방향으로의 이동을 제한한다. 턴테이블 모터(141, 214), 경사 테이블 모터(142), 공기 지향성 카울 작동기 및 작동 조립체(230)를 위한 실제 제어 디바이스는 기저부에서 선회되고 그리고 각 또는 방향을 제어하는 디바이스에 보고하는 스틱으로 이루어진 입력 디바이스로서 사용되는 단순한 조이스틱일 수 있다. 대안적으로, 임의의 다른 입력 디바이스, 예를 들어, 회전 스위치 또는 순시 스위치, 또는 임의의 다른 지향성 패드가 사용될 수 있다. 대안적으로, 유체 흐름 제어 디바이스(10)에 동력 공급하도록 유압식 유체 압력을 사용할 때, 추가의 컴포넌트가 유압식 오일 압력, 온도 및 오일 레벨을 모니터링하도록 요구될 수도 있다. 마찬가지로, 유압식 시스템은 또한 유압식 펌프, 유압식 유체 저장소 및 연관된 밸브 및 파이프를 포함할 수도 있다.

유체 흐름 제어 시스템(110)은 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 원격 작동을 제공하기 위해 주요 제어 패널(111), 마이크로제어기(120) 및 방향 제어 장치(140)를 포함하는 단일의 제어기로 이루어질 수도 있다. 제어기는 유선 또는 무선 제어기일 수도 있고 그리고 턴테이블 구동 조립체(141, 214), 작동 조립체(230), 경사 테이블 모터(142), 모터 조립체(50), 및 유체 흐름 조립체(80)의 원격 작동을 제공하도록 설계된다.

유체 흐름 제어 시스템(110)은, i) 각각의 또는 모든 모터 조립체(50)의 모터 속도; ii) 작동 조립체(230) 또는 경사 테이블 모터(142)를 제어함으로써 지지 구조체에 대한 환형 외부 케이싱(40, 240)의 각 위치; iii) 턴테이블 구동 조립체(141, 214)를 제어함으로써 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 회전 위치; 및 iv) 유체 흐름 조립체(80)의 제1 펌프를 제어함으로써 유체의 유량의 각각을 제어하기 위해 설계된다.

사용 시, 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 턴테이블(18, 210), 모터 조립체(50)의 팬 모터(54), 작동 조립체(230) 또는 경사 테이블 모터(142), 공기 지향성 카울 작동기 및 작동 조립체(19)에 동력 공급하기 위한 동력원을 제공한다. 또한, 동력원은 마이크로컴퓨터(120), 주요 제어 패널(111) 및 방향 제어기(140)를 포함하는 유체 흐름 제어 시스템(110)에 동력을 제공하도록 사용된다. 일단 마스터 전원 스위치(113)가 켜지면, 동력은 모든 위의 컴포넌트 또는 시스템에 이용 가능하다. 이어서 각각의 팬 모터(54)는 팬 모터 온/오프 스위치(118)를 온 위치로 전환함으로써 켜진다. 일단 스위치(118)가 온 위치에 있다면, 그러면 모터(54)의 속도는 속도 제어 스위치(112)에 의해 제어될 수 있다. 각각의 모터(54)의 속도가 점진적으로 증가되고 그리고 일단 안정화되거나 또는 미리 결정된 속도 기류로 설정된다면 고속으로 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)에서 입력 공기 구역으로부터 출력 공기 구역으로 생성될 것이다. 유체 흐름 제어 디바이스(10)에 대해, 공기 카울 지향성 작동기는 목적하는 공기 스트림을 모터 조립체(50)로부터 생성하도록 이때 조정될 수 있다.

유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)가 작동을 위해 정확한 방향에 배치되는 것을 보장하기 위해서, 턴테이블 모터(141, 214)와 작동 조립체(230)의 작동기(231) 또는 경사 테이블 모터(142) 둘 다가 작동되어 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)를 요구된 방향 내 지점으로 이동시킨다. 이것은 방향 제어기(140)를 사용하여 먼저 턴테이블(18, 210)을 조정해서 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)를 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 수직축을 중심으로 원호 둘레에서 시계방향 또는 반시계방향 방향으로 이동시키는 것이다. 둘째로, 유체 흐름 제어 디바이스(200)를 위한 작동 조립체(230)의 작동기(231) 또는 유체 흐름 제어 디바이스(10)의 수직 위치를 상하로 조정하도록 작동 조립체(19)를 조정. 일단 정확한 위치 또는 방향으로 지향된다면, 유체 컨테이너에 기계적으로 연결되고 그리고 컨테이너로부터 유체 유입부(84) 내로 제1 압력으로 유체를 적어도 부분적으로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프를 작동시킴으로써 유체가 유체 흐름 조립체(80)에 공급되어 유체를 중심선(35)과 인접하고 그리고 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 공기 유출 구역 내에 위치된 유체 유출부(82)로 제공하여 팬 모터(54)의 추진력으로부터 생성된 강제된 기류와 유체 유출부(82)로부터의 유체를 결합한 출력을 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)로부터 생성한다.

유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)가 공급하는 유체는 특히 소방에 유용한 고속으로 분산된다. 팬 모터(54) 및 모터 조립체(50)가 생성하는 추진력은 유체 유출부(82)로부터 나오는 유체가 미세한 액적으로 또는 장거리에 걸친 미스트로서 분산되게 한다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)에 의해 덮일 수 있는 잠재적인 표면적은 엄청나고 그리고 소방관의 현재의 능력을 상당히 개선시키는 소방 능력을 제공한다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)로부터 분산되는 유체의 특성은 또한 불을 진압하도록 필요한 유체의 양을 상당히 감소시킨다. 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 기류 및 지연제를 조절하는 능력을 제공한다. 예를 들어, 발생할 수도 있는 상이한 상황을 위한 물 및 폼.

이전에 논의된 바와 같이, 본 발명이 적용될 수 있는 적용의 수가 상당하다. 대부분 오직 소방 분야에 대한 예시적인 적용을 제공하지만, 또한 본 발명의 오직 제한된 용도인, 예시적인 용도의 다음의 요약을 제공한다. 본 발명의 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 다음에서 활용될 수 있다:

1. 먼지 억제: 유체 흐름 제어 디바이스(10)는 먼지를 억제 또는 감소시키도록 사용될 수 있고, 그리고 또한 냄새를 감소시킨다. 먼지 억제는 중공업, 특히, 공기를 쉽게 오염시키는 개방된 환경, 예컨대, 광산, 도로, 활주로 또는 건설 현장에 있는 사람들에게 중요하다.

2. 양압 환기: 본 발명은 큰 건축물, 예컨대, 터널, 광산, 복도, 창고, 고층 건물, 쇼핑몰 등과 연관된 소방에서 사용되는 휴대용 양압 환기 송풍기를 제공할 수 있다.

3. 화학물질 및 에어로졸 분무: 본 발명의 휴대용 특성은 화학물질 및 에어로졸의 적용, 예컨대, 모기의 액제 살포를 위해 적합하다.

4. 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기: 차량 상에 또는 차량에 본 발명품을 실장하는 능력은 유체 흐름 제어 디바이스(10)가 군중 제어 지역에서 활용되게 한다. 유체, 예컨대, 물과 결합되는 공기의 제트 또는 일부 경우에서 페퍼 스프레이는 군중 또는 난폭한 폭도를 분산시키도록 쉽게 활용될 수 있다.

5. 산업 세정: 고속 공기와 유체의 조합은 안전한, 환경적으로 지속 가능하고 그리고 신뢰할 수 있는 방식으로 유지 장비 및 설비를 세정하도록 설계될 수 있다.

6. 주위 온도 냉각: 위에서 논의된 바와 같이, 유체 흐름 제어 디바이스는 또한 미세 미스트의 분산을 위해 유체 유출부에 연결되는 복수의 노즐을 포함할 수 있다. 이것은 참가자를 시원하게 하도록 콘서트와 같은 이러한 이벤트에서 야외에 특히 유용하다.

7. 인공눈 생성: 본 발명은 또한 인공설 제조, 즉, 저온에서 유체 제어 디바이스를 통해 물 및 가압된 공기를 밀어냄으로써 눈의 생성의 분야에서 활용될 수 있다.

8. 경비행기 또는 다른 차량을 위한 추진력 공급원: 복수의 상이한 차량이 본 발명에 의해 동력 공급될 수 있다. 예를 들어, 경비행기는 유체 흐름 제어 디바이스를 비행기의 날개 또는 동체에 부착함으로써 동력 공급될 수 있다. 마찬가지로, 다른 차량, 예컨대, 제트 보트, 호버크라프트(hovercraft) 및 자동차는 각각의 차량에 동력 공급하도록 유체 흐름 제어 디바이스의 추가를 허용하기 위해 변경될 수 있다.

유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)는 대체로 강, 알루미늄 및 복합 재료, 예컨대, 아라미드 케블라(Aramid Kevlar)로부터 제작된다. 예를 들어, 모터 칼라(70), 기저부 조립체(20), 지지 구조체(220) 및 턴테이블(18, 210)은 모두 강 또는 다른 적합한 물질, 예컨대, 비행기 알루미늄 등급 합금으로부터 제작된다. 모터 조립체(50)는 또한 알루미늄 또는 심지어 섬유 유리로부터 제작될 수 있는 팬 공기 지향성 카울(60) 또는 공기 전달 조립체(250)를 제외하고 주로 강으로부터 제작된다. 마찬가지로, 외부 카울 또는 하우징(40, 240)은 알루미늄 또는 섬유 유리로부터 제작될 수 있다.

팬 모터(54), 턴테이블 모터(141, 214), 및 경사 테이블 모터(142) 또는 작동기(231)가 AC 또는 DC 중 하나의 전류 또는 유압식 유체에 의해 동력 공급되는 것으로 설명되고, 시스템이 고압 유체 또는 공기압에 의해 동력 공급될 수 있는 것이 또한 이해된다. 이와 같이, 대안적인 동력 공급을 위해 요구되는 임의의 컴포넌트 또는 시스템이 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예를 들어, 유압 동력 시스템은 저장소, 펌프, 여러 가지의 밸브 및 유압식 유체 전송 라인을 적절하게 필요로 할 것이다. 마찬가지로, 공압식 동력 시스템은 또한 압축기, 수용 탱크, 조절 장치, 밸브, 필터 및 적합한 전송 라인과 같은 물품을 포함할 것이다.

유체 흐름 제어 시스템(110)은 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)의 모든 제어 가능한 속성을 제어하도록 설계된다. 위에서 설명된 바와 같이, 마이크로제어기(120), 주요 제어 패널(111) 및 방향 제어기(140)를 포함하는 제어 시스템(110)의 컴포넌트의 각각은 모두 개별적인 케이스에 수용된다. 대안적으로, 모든 컴포넌트는 유체 흐름 제어 디바이스(10, 200)에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있는 단일의 제어기에 수용될 수도 있다.

장점

본 발명은 일반적으로 유체의 흐름을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것임이 이해될 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 소방에 유용한 고속 유체를 생성하는 유체 흐름 디바이스를 사용하는 소방 장비에 관한 것이다.

본 발명은 복수의 상이한 적용을 위해 활용될 수 있는 고속 유체 스트림을 제공한다. 상당히 긴 거리에 걸쳐 그리고 넓게 형성된 분산 호에 걸쳐 유체의 분산을 제어하는 능력은 특히 소방에 적합한 시스템을 제공한다. 유체 흐름 제어 디바이스는 탱커의 뒤에서 이미 사용되는 것과 같은 이동 가능한 플랫폼에 쉽게 실장될 수 있고 그리고 복수의 상이한 소방 적용과 관련될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 큰 열 전달 표면을 개발하고 따라서 타는 물체에 관한 더 높은 냉각 능력을 개발한다.

종래 기술과 비교하여, 본 발명은 종래의 소방 방법이 달성할 수 없는 거리로부터 타는 물체의 불을 끄는 유체, 예컨대, 물 또는 폼을 화염에 직접적으로 적용할 수 있다. 이것은 소방관이 더 이상 타오르는 화염과 가까이 접촉할 필요가 없기 때문에 소방관의 안전을 더 향상시킨다.

고속 팬의 조합에 의해 발달되는 유체의 고속 분산에 기인한다는 것은 불을 진압하도록 요구되는 유체의 양이 감소된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 보통의 소방 방법보다 더 적은 물이 본 발명의 유체 흐름 제어 디바이스를 사용하여 불을 진압하도록 사용된다. 고속하의 분산은 장거리에 걸쳐 물의 미세 미스트를 생성한다. 이 미세 미스트는 소방에 그리고 또한 먼지 억제를 위해 이로운 것으로 입증되었다. 이것은 또한 군중 제어를 위해 그리고 단순히 사람들을 시원하게 유지하기 위해 이로운 것으로 입증되었다. 유체 흐름 제어 디바이스를 사용하여 공기와 물 혼합물 둘 다를 제어하는 능력은 사용자가 분산 패턴의 복수의 상이한 유형, 분산된 액적의 유형 및 크기, 분산된 유체의 양 및 분산 범위 및 유체의 변위 거리를 제공하게 한다.

외부 하우징 또는 카울 및 공기 전달 조립체의 설계, 특히, 중심 본체 및 지지 버팀대의 위치 설정 및 형상은 집중된 공기가 공기 강제된 유체를 생성하기 위해 유체 흐름 출력부와 상호작용하는 경우에 각각의 모터 조립체의 팬 조립체로부터 가압된 기류를 외부로, 유체 흐름 제어 디바이스의 개방된 후방 단부 또는 유출부를 통해 집중시키고 그리고 지향시킨다. 중심 본체는 본 발명에서 물에서 보통의 어뢰의 형상에 대해 거꾸로 활용되는 어뢰 같은 형상을 갖는다. 이 경우에 그리고 기류의 집중을 제공하기 위해서, 가압된 공기는, 공기가 공기 전달 조립체의 외부 하우징을 향하여 그리고 각각의 모터 조립체의 출력 스트림에 위치된 반구형 본체를 향하여 지향되는 방식으로 정점 및 원추형 형상의 본체 둘레로 지향된다. 각각의 컴포넌트의 형상, 위치 설정 및 크기는 유체 흐름 조립체로부터의 유체와 결합될 때 본 발명의 유체 흐름 제어 디바이스로부터 공기 강제된 유체를 제공하는 출력 흐름에 집중되는 가압된 공기의 증가된 추진력을 제공한다.

외부 하우징 및 실장 칼라 내 그리고 이들의 둘레의 모터 조립체의 위치 설정은 또한 소방 또는 다른 적용 가능한 용도를 위해 유체의 고속 집중된 분산을 생성하도록 유체 흐름 조립체로부터 유체 흐름과 상호작용하는 높은 추진력의 공기 출력을 생성하는 것을 돕는다.

도시 지구 내 불은 본 발명을 사용하여 더 효율적으로 제어 받을 수 있다. 모터 조립체와 노즐의 조합은 화염에 직접적으로 증착되고 그리고 불에서 물품을 둘러싸는 미세 미스트를 생성한다. 미스트는 또한 타오르는 불이 발생시키는 연기 및 매연 입자를 억제하는 것에 유용하다.

본 발명의 분산된 유체가 획득하는 거리는 소방관이 임의의 긴박한 위험에 노출될 필요가 없고 그리고 유체 흐름 제어 디바이스가 안전 거리에서 제어될 수 있음을 의미한다.

본 발명은 광산 및 터널 화재의 영역에서 높은 수준의 유효성을 입증하였다. 유체 흐름 제어 디바이스는 원격 제어에 의해 광산 터널 내에서 원격으로 구동될 수 있는 무인 차량에 실장될 수 있다. 다시 한번 소방관은 이 방법에 의해 임의의 긴박한 위험에 노출될 필요가 없고 그리고 안전 거리에서 유지될 수 있다.

본 발명은 구체적으로, 공항에서의 소방 분야 및 유사한 적용 분야를 위해 탱커에 실장될 수 있다. 정교한 노즐 기술은 또한 종래의 소화기 제트보다 더 효율적인 소방을 가능하게 한다. 분무화는 소화 폼의 표면적을 증가시키고 그리고 폼의 중량을 감소시킨다. 따라서, 타는 물체가 고르게 전반적으로 감싸지고 그리고 전체 화재원이 동시에 꺼진다.

변형

전술한 내용이 오직 예시적인 실시예로 제공되었고 그리고 모든 다른 변경 및 변형이 당업자에게 분명할 바와 같이 본 명세서에 제시된 바와 같은 본 발명의 넓은 범위 및 영역 내에 속하는 것으로 간주됨을 알 것이다.

청구항 주제의 다양한 실질적으로 그리고 특히 실제적인 그리고 유용한 예시적인 실시형태는 만약에 있다면, 청구항 주제를 수행하기 위해 본 발명자에게 알려진, 최상의 모드를 포함하여, 원문대로 그리고/또는 도표로, 본 명세서에 설명된다. 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시형태의 변형(예를 들어, 변경 및/또는 개선)은 이 출원서를 읽을 때 당업자에게 명백해질 수도 있다. 발명자는 숙련된 장인이 이러한 변형을 적절하게 채용하길 기대하고, 그리고 발명자는 본 명세서에 구체적으로 설명될 때 이외에 실행될 청구항 주제를 의도한다. 따라서, 법에 의해 허용될 때, 청구항 주제는 청구항 주제의 모든 등가물 및 청구항 주제에 대한 모든 개선을 포함 및 커버한다. 게다가, 위에서 설명된 구성요소, 액티비티, 및 이들의 모든 가능한 변형의 모든 조합은 달리 본 명세서에 분명히 나타내지 않는 한, 분명히 그리고 구체적으로 부정되거지 않는 한, 또는 달리 분명히 문맥에 의해 모순되지 않는 한 청구항 주제에 의해 망라된다.

임의의 그리고 모든 실시예, 또는 본 명세서에 제공되는 예시적인 언어(예를 들어, "예컨대")의 사용은 단지 하나 이상의 실시형태를 더 분명하게 하도록 의도되고 그리고 달리 언급되지 않는 한 임의의 청구항 주제의 범위에 제한을 두지 않는다. 명세서 내 언어는 청구항 주제의 실행에 대해 필수적으로 임의의 비-청구항 주제를 나타내는 것으로 해석되어야 하지 않는다.

따라서, 본 출원의 임의의 부분(예를 들어, 발명의 명칭, 기술 분야, 배경기술, 발명의 내용, 설명, 요약, 도면 등)의 내용에 상관없이, 반대로, 예컨대, 분명한 정의, 단언, 또는 논의를 통해 분명히 명시되지 않는다면, 또는 임의의 청구항에 대해, 분명히 문맥에 모순되지 않는다면, 본 출원이든 그리고/또는 본 출원에 대한 우선권을 주장하는 임의의 출원의 임의의 청구항이든, 그리고 원래 제시되거나 또는 그렇지 않든:

(a) 임의의 특정한 설명된 또는 예시된 특성, 기능, 액티비티, 또는 구성요소, 액티비티의 임의의 특정한 시퀀스, 또는 구성요소의 임의의 특정한 연관성의 포함을 위한 필요조건이 없다;

(b) 특성, 기능, 액티비티, 또는 구성요소가 "필수적"이지 않다;

(c) 임의의 구성요소가 통합, 구분, 그리고/또는 중복될 수 있다;

(d) 임의의 액티비티가 반복될 수 있고, 임의의 액티비티가 다수의 엔티티에 의해 수행될 수 있고, 그리고/또는 임의의 액티비티가 다수의 관할 구역에서 수행될 수 있다; 그리고

(e) 임의의 액티비티 또는 구성요소가 특별히 배제될 수 있고, 액티비티의 시퀀스가 변경될 수 있고, 그리고/또는 구성요소의 연관성이 변경될 수 있다.

다양한 실시형태를 설명하는 문맥에서(특히, 다음의 청구항의 문맥에서) 단수 표현, "상기", 및/또는 유사한 대상의 용어 사용은 본 명세서에서 달리 나타내지 않는 한 또는 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수와 복수 둘 다를 포함하는 것으로 해석된다. 용어 "포함한다", "갖는다". 등은 달리 언급되지 않는 한 개방형 용어로서 해석된다(즉, "포함하지만, 이로 제한되지 않음"을 의미함).

이 명세서에서, 형용사, 예컨대, 제1 및 제2, 좌측 및 우측, 상단 및 하단 등은 반드시 임의의 실제의 이러한 관계 또는 순서를 요구하거나 또는 암시하는 일없이 하나의 구성요소 또는 작용을 또 다른 구성요소 또는 작용으로부터 오로지 구별하도록 사용될 수도 있다. 문맥이 허용하는 경우에, 정수 또는 컴포넌트 또는 단계 (등)에 대한 언급이 정수, 컴포넌트, 또는 단계 중 오직 하나로만 제한되는 것으로 해석되지 않고, 오히려 하나 이상의 정수, 컴포넌트, 또는 단계 등일 수 있다.

Claims

유체 흐름 제어 디바이스로서,
실장 칼라(mounting collar) 둘레에 등거리 지점에서 실장되는 복수의 모터 조립체;
상기 모터 조립체를 둘러싸고 그리고 상기 모터 조립체로부터 외향으로 이격되며 그리고 상기 모터 조립체와 함께 환형 공기 통로를 획정하는 세장형 환형 외부 케이싱으로서, 중심의 길이 방향축, 주변 공기를 수용하기 위한 실질적으로 개방된 전방 단부 및 공기 강제된 유체를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 후방 단부를 갖는, 상기 세장형 환형 외부 케이싱;
상기 세장형 환형 외부 케이싱이 실장되는 지지 구조체;
상기 지지 구조체와 인접하게 부착되는 유체 유입부, 및 상기 중심의 길이 방향축과 인접하고 그리고 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 상기 개방된 후방 단부 내에 위치되는 유체 유출부를 갖는 유체 흐름 조립체;
상기 지지 구조체가 원호로 회전되게 하도록 상기 지지 구조체에 연결되는 턴테이블; 및
상기 환형 외부 케이싱을 상승 및 하강시키기 위한 작동 조립체로서, 상기 지지 구조체와 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 외부면 사이에 연결되는, 상기 작동 조립체를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 제어 디바이스는,
a) 소방;
b) 먼지 억제;
c) 양압 환기;
d) 화학물질 및 에어로졸 분무;
e) 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기;
f) 산업 세정;
g) 주위 온도 냉각;
h) 인공눈 생성;
i) 제빙 항공기; 또는
j) 경비행기 또는 다른 차량을 위한 추진력 공급원
중 어느 하나 이상을 위해 사용될 수 있는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 모터 조립체는,
a) 전류;
b) 유압식 유체 압력;
c) 공기압; 또는
d) 고압 유체
중 어느 하나에 의해 동력 공급되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제3항에 있어서, 상기 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 환형 외부 케이싱은 상기 유체 흐름 제어 디바이스를 통해 그리고 상기 유체 흐름 제어 디바이스로부터 공기의 흐름을 집중시키도록 설계되는 원통형 관 형상의 케이싱이거나 또는 상기 외부 케이싱은 상기 유체 흐름 제어 디바이스를 통해 그리고 상기 유체 흐름 제어 디바이스로부터 공기의 흐름을 집중시키도록 챔버로서 사용되는 공기역학적 환형 케이싱인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제5항에 있어서, 상기 외부 케이싱의 상기 개방된 전방 단부는 상기 복수의 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 유입부 플랜지를 포함하도록 배치되는 후방 하우징 플랜지(rear housing flange)를 갖는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 외부 케이싱의 상기 개방된 후방 단부는 상기 복수의 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 상기 공기 전달 하우징의 유출부를 포함하도록 배치되는 전방 하우징 플랜지를 갖는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조체는 지지 기저부 및 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 실장 조립체를 수용하기 위한 오목부를 획정하는 이격된 직립부의 쌍을 포함하고, 상기 세장형 환형 외부 케이싱은 각각의 직립부와 상기 외부 케이싱의 상기 실장 조립체 사이에 개재된 회전 부재에 의해 상기 직립부에 선회 가능하게 연결되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제8항에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 실장 조립체의 맞은편에서 각각의 직립부에 연결되는 베어링 조립체 및 상기 베어링 조립체와 상기 실장 조립체 둘 다를 통과하는 회전 샤프트를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제9항에 있어서, 상기 베어링 조립체는 선회 이동(pivotal movement)을 위해 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 상기 실장 조립체를 상기 회전 샤프트 상에 지지하도록 상기 지지 구조체의 각각의 직립부 내 저널 베어링(journal bearing)을 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제8항에 있어서, 상기 회전 부재는 각각의 직립부 내 구멍 및 선회 이동을 위해 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 상기 실장 조립체를 지지하기 위한 상기 실장 조립체 내 대응하는 구멍을 통과하는 저널 샤프트(journaled shaft)를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 모터 조립체 실장 칼라는 외부 케이싱에 맞춰지도록 조정되고, 상기 칼라는 상기 복수의 모터 조립체를 지지하기 위해 중심 허브로부터 상기 칼라로 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대를 갖는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제12항에 있어서, 상기 버팀대가 상기 칼라 둘레에 고르게 이격되어 상기 복수의 모터 조립체가 등거리에 이격되고 그리고 상기 칼라 둘레에 지지되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 지지 구조체에 연결되는 상기 턴테이블은 표면에 실장되거나 또는 실장 가능한, 유체 흐름 제어 디바이스.
제14항에 있어서, 상기 턴테이블은 상기 유체 흐름 제어 디바이스가 원호로 회전되게 하도록 상기 지지 구조체에 연결되고, 상기 턴테이블은,
상기 표면에 실장되거나 또는 실장 가능한 제1 판;
상기 지지 구조체의 상기 지지 기저부에 실장되거나 또는 실장 가능한 제2 판;
상기 유체 흐름 제어 디바이스가 상기 원호로 회전되게 하는 상기 제1 판과 상기 제2 판 사이에 실장되는 회전 수단;
상기 턴테이블이 시계방향과 반시계방향 둘 다로 구동되게 하도록 상기 회전 수단에 실장되는 턴테이블 구동 조립체; 및
상기 턴테이블의 회전 이동을 제한하기 위한 제한 스위치 조립체를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 턴테이블 구동 조립체는 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나에 의해 동력 공급되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제16항에 있어서, 상기 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 작동 조립체는 상기 작동 조립체가 상기 외부 케이싱을 수직으로 상하로 이동하게 하여 상기 외부 케이싱의 각 위치를 상기 지지 구조체에 대해 조정하도록 상기 지지 구조체의 상기 지지 기저부와 상기 세장형 환형 외부 케이싱의 상기 외부면의 실장 암 사이에 연결되는 작동기를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제18항에 있어서, 상기 작동기는 연장되는 나사 막대를 가진 선형 작동기이고, 상기 작동기의 제1 단부는 상기 지지 기저부에 선회 가능하게 연결되고 그리고 상기 연장되는 나사 막대의 단부는 상기 외부 케이싱의 실장 암에 부착되어 상기 나사 막대의 연장 또는 인입(extension or retraction) 시 상기 지지 구조체에 관하여 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 상기 외부 케이싱의 수직 각 위치를 조정하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 작동 조립체는 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 상기 외부 케이싱의 수직 이동을 제한하기 위한 적어도 하나의 제한 스위치를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동기는 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나에 의해 동력 공급되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제21항에 있어서, 상기 전류는 DC 전류 또는 AC 전류 중 하나일 수 있는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 각각의 모터 조립체는, 길이방향 중심축을 중심으로 직렬 흐름 연통 방식으로, 팬 조립체 및 공기 전달 조립체를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제23항에 있어서, 상기 팬 조립체는 복수의 원주 방향으로 이격된 팬 날개를 가진 팬 회전자를 공통 샤프트에서 구동시키는 팬 모터, 및 상기 팬 모터와 상기 팬 날개를 둘러싸는 외부 팬 하우징을 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 공기 전달 조립체는,
상기 모터 조립체의 상기 길이방향 중심축을 중심으로 형성되는 환형 외부 하우징으로서, 상기 팬 조립체를 수용하기 위한 실질적으로 개방된 제1 단부 및 상기 팬 날개에 의해 가압되는 주변 공기의 일부를 배출하기 위한 실질적으로 개방된 제2 단부를 갖는, 상기 환형 외부 하우징;
상기 환형 외부 하우징의 상기 길이방향 중심축을 따라 연장되는 중심 본체;
상기 환형 외부 하우징과 상기 중심 본체 사이에서 방사상으로 연장되는 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대를 포함하고; 그리고
상기 환형 외부 하우징, 상기 중심 본체 및 상기 버팀대는 상기 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체의 상기 팬 날개에 의해 가압되는 공기를 집중시켜서 강제된 공기 공급을 상기 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하도록 성형되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제25항에 있어서, 상기 환형 외부 하우징은,
제1 단부 및 제2 단부를 가진 제1 원통형 본체;
입력 단부 및 출력 단부를 가진 원통형 공기 지향성 하우징을 포함하고; 그리고
상기 제1 원통형 본체의 상기 제1 단부는 상기 팬 조립체의 단부와 인접하도록 조정되고 그리고 상기 제2 단부는 상기 공기 지향성 하우징의 상기 입력 단부 내에 수용되도록 조정되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 중심 본체는,
제1 단부 및 제2 단부를 가진 제1 원통형 형상의 본체 부분으로서, 상기 공기 지향성 하우징의 상기 입력 단부와 상기 출력 단부 사이에서 상기 모터 조립체의 상기 길이방향 중심축을 따라 연장되는, 상기 제1 원통형 형상의 본체 부분을 포함하고;
제1 원추형 형상의 단부는 상기 제1 본체 부분의 상기 제1 단부로부터 정점까지 거리를 연장시키고; 그리고
제2 출력 단부는 상기 제1 본체 부분의 상기 제2 단부로부터 거리를 연장시켜서 둥근 반구형 단부를 형성하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 원추형 형상의 단부가 상기 제1 원통형 본체 내로 연장되어, 상기 제1 원추형 단부의 상기 정점이 상기 팬 조립체와 인접하게 위치되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둥근 반구형 단부는 상기 환형 외부 하우징의 상기 개방된 제2 단부의 외부에 위치된 지점까지 연장되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 원주 방향으로 이격된 버팀대는 후미 에지(trailing edge)로부터 이격된 선두 에지(leading edge)를 갖고, 상기 선두 에지와 상기 후미 에지는 각각의 모터 조립체의 상기 길이방향 중심축에 대하여 비스듬히 형성되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제30항에 있어서, 상기 선두 에지와 상기 후미 에지가 각각의 모터 조립체의 상기 길이방향 중심축에 대하여 형성하는 상기 각은 20도 내지 90도의 범위 내인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제31항에 있어서, 상기 선두 에지와 상기 후미 에지가 각각의 모터 조립체의 상기 길이방향 중심축에 대하여 형성하는 상기 각은 대략 60도인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 조립체는 상기 유체 유출부에 부착되는 적어도 하나의 노즐을 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 조립체는 상기 유체 유출부에 부착되는 복수의 노즐을 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 노즐은 상기 유체 유출부로부터 유체의 분무를 공급하도록 배치되고 그리고 공기와 결합될 때 상기 개방된 후방 단부 내 흐름은 집중된 높은 추진력의 공기 및 유체의 혼합물을 통해 달성되는 유체의 분무 미스트의 집중된 스트림, 또는 유체의 큰 액적의 분산 또는 임의의 다른 분산 조합물을 생성하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 흐름 조립체는 유체 공급 매니폴드를 더 포함하되, 상기 매니폴드는 유체를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 유체 컨테이너 및 상기 적어도 하나의 유체 컨테이너에 기계적으로 연결되고 그리고 상기 유체를 제1 압력에서 상기 적어도 하나의 컨테이너로부터 상기 유체 유입부로 적어도 부분적으로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 분산되는 상기 공기 강제된 유체는 계속해서 변형되는 임의의 물질, 액체 또는 기체 물질 중 하나, 예컨대, 물, 물 기반 연소 지연 폼, 화학물질 기반 소방 제품, 이산화탄소, 할론, 또는 중탄산나트륨 중 어느 하나인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 흐름 제어 디바이스는 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 원격 작동을 제공하기 위한 제어기를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제38항에 있어서, 상기 제어기는 유선 제어기 또는 무선 제어기 중 하나인, 유체 흐름 제어 디바이스.
제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 제어기는 상기 턴테이블 구동 조립체, 상기 작동 조립체, 상기 모터 조립체 및 상기 유체 흐름 조립체의 원격 작동을 제공하도록 설계되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
중앙 처리 장치, 메모리, 적어도 하나의 직렬 포트 및 적어도 하나의 디지털 프로그램 가능한 입력부 및 출력부와 적어도 하나의 아날로그 프로그램 가능한 입력부 및 출력부를 가진 마이크로제어기; 및
상기 마이크로제어기, 적어도 하나의 사용자 인터페이스를 가진 마스터 제어기, 및 상기 유체 흐름 제어 디바이스를 작동 또는 제어하도록 사용되는 적어도 하나의 규정된 매개변수를 제시하도록 구성되는 디스플레이에 원격으로 연결되는 마스터 제어 패널을 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
i) 각각의 또는 모든 모터 조립체의 모터 속도;
ii) 상기 작동 조립체를 제어함으로써 상기 지지 구조체에 대한 상기 환형 외부 케이싱의 각 위치;
iii) 상기 턴테이블 구동 조립체를 제어함으로써 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 회전 위치; 및
iv) 상기 유체 흐름 조립체의 상기 제1 펌프를 제어함으로써 유체의 유량
의 각각을 제어하기 위한 별개의 제어 디바이스를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
i) 각각의 또는 모든 모터 조립체의 모터 속도;
ii) 상기 작동 조립체를 제어함으로써 상기 지지 구조체에 대한 상기 환형 외부 케이싱의 각 위치;
iii) 상기 턴테이블 구동 조립체를 제어함으로써 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 회전 위치; 및
iv) 상기 유체 흐름 조립체의 상기 제1 펌프를 제어함으로써 유체의 유량
의 각각을 제어하도록 상기 마이크로제어기를 사용하여 프로그램된 단일의 제어 디바이스를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 조립체 중 각각의 모터 조립체는 모터 온도를 모니터링하도록 상기 팬 모터와 인접하게 실장되는 온도 센서를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제44항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 모터 조립체의 초과-온도 작동을 방지하도록 상기 제어기에 연결되는 차단 시스템을 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 턴테이블 구동 조립체, 상기 작동 조립체, 상기 모터 조립체 및 상기 유체 흐름 조립체가 유압식 유체 압력에 의해 동력 공급될 때, 상기 유체 흐름 디바이스는 유압식 유체 저장소와 유체 연통되는 유압식 펌프를 더 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제46항에 있어서, 상기 유압식 펌프는 전기 모터 또는 원동기 중 어느 하나에 의해 동력 공급되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
제2항에 있어서, 소방, 먼지 억제, 양압 환기, 화학물질 및 에어로졸 분무, 군중 제어를 위한 지역 방어용 무기, 산업 세정, 주위 온도 냉각, 또는 인공눈 생성을 위한 적용에서 사용될 때, 상기 유체 흐름 제어 디바이스는 차량에 부착되는 이동 가능한 붐(boom)의 플랫폼에 실장되는, 유체 흐름 제어 디바이스.
유체 흐름 제어 디바이스를 제어하는 방법으로서,
a) 제1항 내지 제48항의 특징 중 임의의 특징을 포함하는 유체 흐름 제어 디바이스를 제공하는 단계;
b) 동력원을 상기 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하는 단계로서, 상기 동력원은 전류, 유압식 유체 압력, 고압 유체 또는 공기압 중 어느 하나 이상으로부터 선택되는, 상기 동력원을 상기 유체 흐름 제어 디바이스에 제공하는 단계;
c) 상기 턴테이블 구동 조립체, 상기 작동 조립체, 상기 모터 조립체 및 상기 유체 흐름 조립체의 원격 작동을 제공하도록 설계되는 제어기를 제공하는 단계;
d) 상기 모터를 작동시키는 단계;
e) 상기 복수의 모터 중 각각의 모터의 속도를 점진적으로 증가시키도록 상기 제어기의 속도 제어 스위치를 작동시키는 단계;
f) 상기 개방된 전방 단부의 주변 공기 입력 구역으로부터 상기 개방된 후방 단부의 공기 배출 구역으로 기류를 생성하도록 각각의 모터의 속도를 안정화시키는 단계;
g) 상기 유체 흐름 제어 디바이스를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키도록 상기 턴테이블 구동 조립체를 조정하는 단계;
h) 상기 작동 조립체를 조정하여 상기 환형 외부 케이싱을 상승시키고 그리고 하강시켜서 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 수직 위치를 조정하는 단계; 및
i) 적어도 하나의 유체 컨테이너에 기계적으로 연결되고 그리고 유체를 제1 압력에서 상기 적어도 하나의 컨테이너로부터 상기 유체 유입부로 적어도 부분적으로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프를 작동시켜서 중심선과 인접하고 그리고 상기 유체 흐름 제어 디바이스의 상기 개방된 후방 단부의 공기 배출 구역 내에 위치된 유체 유출부로 상기 유체를 제공하여 상기 모터 조립체의 상기 추진력으로부터 생성된 기류 및 상기 유체 유출부로부터의 유체를 결합하고 그리고 집중시키는 상기 유체 흐름 디바이스로부터 출력을 생성하는 단계를 포함하는, 유체 흐름 제어 디바이스를 제어하는 방법.