KR20220126730A - 강화된 블라스트 스트림을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

방법 및 장치는 워크피스에서 안내될 수 있는 강화된 블라스트 스트림을 생성한다. 강화된 블라스트 스트림은 더 높은 에너지를 가져, 블라스트 스트림이 기재로부터 제거하기 곤란한 코팅을 제거할 수 있다. 가열된 유동은 혼입된 입자 유동과 조합되어, 노즐을 통해 배출된다. 가열된 유동은 코팅에 부과되는 보다 많은 에너지를 초래한다.

Description

강화된 블라스트 스트림을 위한 방법 및 장치
본 발명은 강화된 블라스트 스트림을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
다양한 유형의 블라스트 매체를 이용하는 입자 블라스트 시스템이 널리 공지되어 있다. 고체 이산화탄소 입자와 같은 극저온 입자를 운반 유체에 혼입하고 혼입된 입자를 물체/목표를 향해 지향시키기 위한 시스템은 널리 공지되어 있으며, 노즐과 같은 이와 관련된 다양한 구성 부품이 미국 특허 4,744,181, 4,843,770, 5,018,667, 5,050,805, 5,071,289, 5,188,151, 5,249,426, 5,288,028, 5,301,509, 5,473,903, 5,520,572, 6,024,304, 6,042,458, 6,346,035, 6,524,172, 6,695,679, 6,695,685, 6,726,549, 6,739,529, 6,824,450, 7,112,120, 7,950,984, 8,187,057, 8,277,288, 8,869,551, 9,095,956, 9,592,586, 9,931,639 및 10,315,862에 기술되어 있으며, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
추가적으로, "Particle Blast System With Synchronized Feeder and Particle Generator"라는 명칭으로 2007년 9월 11일자 출원된 미국 특허 출원 제11/853,194호(미국 특허 공개 제2009/0093196호); "Method And Apparatus For Sizing Carbon Dioxide Particles"라는 명칭으로 2012년 1월 23일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/589,551호; "Method And Apparatus For Dispensing Carbon Dioxide Particles"라는 명칭으로 2012년 1월 30일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/592,313호; "Method And Apparatus For Forming Carbon Dioxide Pellets"이라는 명칭으로 2012년 5월 18일자 출원된 미국 특허 출원 제13/475,454호; "Apparatus Including At Least An Impeller Or Diverter And For Dispensing Carbon Dioxide Particles And Method Of Use"라는 명칭으로 2013년 10월 24일자 출원된 미국 특허 출원 제14/062,118호(미국 특허 공개 제2014/0110510호); "Method And Apparatus For Forming Solid Carbon Dioxide"라는 명칭으로 2014년 10월 16일자 출원된 미국 특허 출원 제14/516,125호(미국 특허 공개 제2015/0166350호); "Blast Media Comminutor"라는 명칭으로 2016년 10월 19일자 출원된 미국 특허 출원 제15/297,967호(미국 특허 공개 제2017/0106500호); "Particle Blast Apparatus"라는 명칭으로 2018년 4월 24일자 출원된 미국 특허 출원 제15/961,321호; 및 "Particle Blast Apparatus and Method"이라는 명칭으로 2019년 4월 21일자 출원된 미국 특허 가출원 제62/890,044호가 또한 참고로 본 명세서에 포함된다.
또한, 연마 블라스트 매체와 같지만 이에 제한되지 않는 비-극저온 블라스트 매체를 혼입하는 입자 블라스트 장치가 널리 공지되어 있다. 연마 블라스트 매체의 예는 탄화규소, 산화알루미늄, 유리 비드, 파쇄 클래스 및 플라스틱을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 연마 블라스트 매체는 드라이아이스 매체보다 더 적극적일 수 있고, 일부 상황에서 이 매체를 사용하는 것이 좋다.
혼합 매체 블라스팅(mixed media blasting)이 또한 알려져 있으며, 여기서 하나 이상의 유형의 매체가 목표를 향하여 안내되는 유동 내에 혼입된다. 혼합 매체 블라스팅의 한 형태에서, 드라이아이스 입자와 연마 매체는 단일 유동으로 혼입되어 목표를 향하여 안내된다.
첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 하는 실시예를 예시한다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 교시에 따라 구성된 입자 블라스트 시스템을 도식적으로 도시한다.
도 2는 혼입된 입자 유동에 에너지를 추가하기 위한 인젝터를 도식적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 교시의 양태에 따른 제1 유동 경로, 및 제1 유동 경로와 연통하는 제2 유동 경로를 통한 유동의 유체 역학의 검토를 위한 수렴 발산 구성을 도식적으로 도시한다.
다음의 설명에서, 동일한 도면 부호는 여러 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 지정한다. 또한, 이하의 설명에서 전면, 배면, 내측, 외측 등의 용어는 편의상 사용된 것으로 한정적인 의미로 해석되어서는 안 됨을 이해하여야 한다. 이 특허에서 사용된 용어는 본 명세서에서 설명된 디바이스 또는 그 일부가 다른 배향으로 부착되거나 사용될 수 있는 한 제한하려는 것이 아니다. 도면을 더 자세히 참조하여, 본 발명의 교시에 따라 구성된 하나 이상의 실시예가 설명된다.
본 명세서에 참조에 의해 통합된다고 하는 특허, 간행물 또는 기타 공개 자료의 전체 또는 일부는 통합된 자료가 본 개시내용에서 제시된 기존의 정의, 진술, 또는 다른 개시 자료와 충돌하지 않는 범위 내에서만 본 명세서에 통합됨을 이해해야 한다. 이와 같이, 그리고 필요한 범위까지, 본 명세서에서 명시적으로 설명된 개시내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된 임의의 상충되는 자료를 대체한다.
많은 인자들이 입자 블라스트 시스템의 블라스트 노즐을 빠져나와 목표에 충돌하는 혼입된 입자의 유동의 궁극적인 성능에 영향을 미친다. 본 발명의 교시에 따르면, 목표에 충격을 가하는 입자의 운동 에너지와 유동의 온도는 궁극적인 성능에 영향을 미치는 것으로서 간주될 수 있다. 본 발명은 원하는 성능을 제공하는 워크피스에서 입자 운동 에너지 및/또는 워크피스에서 유동 온도를 달성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 워크피스에서 입자 운동 에너지를 증가시키고 및/또는 워크피스에서 유동 온도를 증가시키는 혼입된 입자 유동으로의 에너지의 추가를 활용한다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 에너지의 추가는, 가스와 같은 가열된 유체의 유동을 제공하고 가열된 유체 유동을 혼입된 입자의 유동과 조합하는 것에 의해 달성된다. 한 실시예에서, 가열된 유체는 블라스트 노즐에 근접하여 혼입된 입자 유동과 조합된다. 블라스트 노즐이 초음속 노즐인 실시예에서, 가열된 유체는 수렴-발산 유동 경로의 최소 목부 단면적(throat area)에 근접하여 혼입된 입자 유동과 조합될 수 있으며, 조합된 유동이 마하 1에 도달하는 곳의 바로 상류에서 조합될 수 있다.
도 1은 입자 블라스트 장치(4)를 포함하는 입자 블라스트 시스템(2)을 도식적으로 도시한다. 입자 블라스트 장치(4)는 호스(8)를 통해, 유닛(10) 내에 배치된 입자 공급기(도시되지 않음)로 전달되는 압축 유체의 소스(6)에 연결될 수 있다. 알려진 바와 같이, 입자 공급기는 도시된 실시예에서 이산화탄소 입자인 블라스트 매체 입자를 혼입하고, 이는 블라스트 매체 입자의 소스로부터 운반 유체의 유동으로 수용하고 혼입된 입자 유동은 전달 호스(12)에 의해 한정된 혼입 유동 통로를 통해 도포기(14)로 흐르고, 블라스트 노즐(18) 밖으로 흐른다.
소스(6)로부터의 압축 유체는 40 psig 내지 300 psig와 같은 임의의 적절한 압력으로 있는 공기와 같은 임의의 적절한 운반 유체일 수 있다. 운반 유체는 적어도 소스(6)를 떠난 후에 그 안에 혼입된 입자를 운반하기 위해 충분한 운동 에너지를 가지는 유동 유체이다.
도시된 실시예에서, 블라스트 노즐(18)은 초음속 노즐이다. 블라스트 노즐(18)이 초음속 노즐로서 도시되었을지라도, 본 발명은 음속 및 아음속 노즐과 함께 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 인젝터(16)는 도포기(14)와 노즐(18) 사이에 개재된다. 인젝터(16)는 별개의 구성요소로서 구성될 수 있거나, 또는 도포기(14)의 통합 부분일 수 있다.
시스템(2)은, 소스(6)로부터 호스(22)를 통해 압축 유체의 유동을 수용하고, 유동에 에너지를 추가하여 온도를 증가시키는 히터(20)를 포함하고, 본 명세서에서 가열된 유동으로서 또한 지칭되는 보다 높은 에너지의 유체를, 호스(24)에 의해 한정된 가열된 유체 통로를 통해 인젝터(16)로 전달한다. 가열된 유동이 인젝터(16)에 도달할 때의 가열된 유동의 온도는 임의의 적절한 온도, 예를 들어 750℉일 수 있다. 온도는 주변 온도 이상으로부터 최대 750℉까지의 온도의 범위 내에 있을 수 있다. 원하는 성능과 목표에 따라, 가열된 유동의 온도는 750℉보다 높을 수 있다.
히터(20)는 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 도 1에서, 히터(20)는 히터(20)와 인젝터(16) 사이의 가열된 유동으로부터 열 손실을 최소화하기 위해 인젝터(16)에 가깝게 배치된 것으로 개략적으로 예시되어 있다. 압축 유체로부터 습기를 제거하는 건조기(도시되지 않음)가 포함되고 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 건조기는 소스(6) 또는 히터(20)의 필수 부분일 수 있다.
도 2를 참조하면, 인젝터(16)의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 인젝터(16)가 별도의 구성요소로 도시되었을지라도, 인젝터(16)의 특징부들 및 기능은 도포기(14)의 통합 부분일 수 있다. 인젝터(16)는 제1 유동 경로(26)(제1 유동 통로로서 또한 지칭됨) 및 제2 유동 경로(28)(제2 유동 통로로서 또한 지칭됨)를 포함한다. 제1 유동 경로(26)는 입구(30) 및 출구(32)를 포함하며, 제1 유동 경로(26) 내에서의 유체는 입구(30)로부터 출구(32)로 흐른다. 블라스트 노즐(18)(도 2에 도시되지 않음)은 출구(32)와 유체 연통하도록 연결된다. 도시된 실시예에서, 인젝터(16)의 제1 유동 경로(26)는 출구(32)와 유체 연통하는 제2 부분(36)이 뒤따르는, 입구(30)와 유체 연통하는 제1 부분(34)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제1 부분(34)은 하류에 초음속 유동을 생성하는데 필요한 수렴 부분으로서 기능하는 수렴 부분으로서 구성된다. 대안적인 실시예에서, 제1 부분(34)의 일부로서 예시된 수렴 부분은 입구(30)의 상류에 배치될 수 있고, 입구(30)는 제2 부분(36)과 직접 유체 연통한다.
제2 부분(36)은 그 길이를 따른 수렴 단면적에 대해 대체로 일정한 단면적을 포함한다. 제2 부분(36)은 수렴 단면적의 일부로 이어지는 대체로 일정한 단면적의 일부를 가질 수 있다. 초음속 수렴 발산 경로의 일부일 때 제2 부분(36)은 제1 유동 경로(26)와 제2 유동 경로(28)의 합류점의 하류에서(다음에 설명된), 출구(32) 근처에 위치된 최소 단면적이 있는 시스템(2)의 작동 조건을 위해 구성되어서, 초음속 유동에서 마하 1의 위치는 합류점의 하류에서 발생한다. 마하 1에 도달한 후 유동의 초음속 팽창은 주로 블라스트 노즐(18)에서 발생한다.
제2 유동 경로(28)는 입구(38) 및 출구(40)를 포함하며, 제2 유동 경로(28)를 통한 유체는 입구(38)로부터 출구(40)로 흐른다. 출구(40)는 제1 유동 경로(26)와 유체 연통하는 제2 유동 경로(28)를 합류 영역(42)에 배치한다. 도시된 실시예에서, 제2 유동 경로(28)는 합류 영역(42)에서 출구(40)와 유체 연통하는 제2 부분(46)이 뒤따르는, 입구(38)와 유체 연통하는 제1 부분(44)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제1 부분(44)은 제2 유동 경로(28) 내에서의 유동을 가속하도록 기능하는 수렴 부분으로서 구성된다. 대안적인 실시예에서, 제1 부분(44)의 일부로서 예시된 수렴 부분은 입구(38)의 상류에 배치될 수 있고, 입구(38)는 제2 부분(46)과 직접 유체 연통한다.
제2 부분(46)은 그 길이를 따르는 수렴 단면적에 대해 대체로 일정한 단면적을 포함한다. 제2 부분(46)은 수렴 단면적의 일부로 이어지는 대체로 일정한 단면적의 일부를 가질 수 있다. 초음속 실시예에서, 합류 영역(42)의 하류에서, 제1 유동 경로(26)와 제2 유동 경로(28)의 조합된 유동은 마하 1에 도달할 것이다. 따라서, 제2 유동 경로는 통과하는 유동에서 마하 1을 생성하지 않도록 구성된다.
도시된 실시예에서, 호스(24)는 가열된 유동이 제1 유동 경로(26)를 통해 흐르도록 입구(30)에 연결된다. 혼입된 입자가 있는 운반 가스의 유동은 입구(38)를 통해 유동 경로(28)로 전달된다. 이러한 구성은 에너지 손실을 방지하고, 이는 결합 각도(제1 유동 경로(26)와 제2 유동 경로(28) 사이의 각도)를 통해 가열된 유동을 회전시키는 결과를 초래할 것이다. 결합 각도는 각도를 통한 손실을 최소화하기 위해 가능한 한 작아야 한다. 대안적으로, 혼입된 입자가 있는 운반 가스의 유동은 입구(30)를 통해 유동 경로(26)로 전달될 수 있고, 가열된 유동은 입구(38)를 통해 유동 경로(28)로 전달될 수 있으며, 유동 경로들은 이러한 배열의 유동을 위해 각각 구성된다.
작동시에, 한 실시예에 따르면, 가열된 유동은 제1 유동 경로(26)를 통해 안내되고, 제1 부분(34) 또는 그 상류에 의해 수렴된 결과로서 속도가 증가된 후에 제2 부분(36)에 도달한다. 혼입된 입자 유동은 제2 유동 경로(28)를 통해 안내되고, 제1 부분(44) 또는 그 상류에 의해 수렴된 결과로서 속도가 증가된 후에 제2 부분(46)에 도달한다. 가열된 유동과 혼입된 입자 유동은 합류 영역(42)에 근접하여 조합되고, 조합된 유동은 유동의 설계 속성(예를 들어, 압력, 온도, 밀도)에 대해 그렇게 하도록 구성된 인젝터(16)의 유동 경로의 구성의 결과로서 합류 영역(42)의 하류에서 마하 1에 도달한다.
가열된 유동 및 혼입된 입자 유동으로 구성된 조합된 유동은 목표 워크피스를 향해 안내되도록 블라스트 노즐(18)을 통해 밖으로 유동한다. 혼입된 입자 유동에 추가된 에너지는 가열된 유동과의 조합의 결과로서 도시된 실시예에서, 에너지의 추가가 없는 경우보다 훨씬 더 높은 에너지를 가지는 초음속의 혼입된 입자 유동을 생성한다. 이러한 더 높은 에너지는 가스 유동의 더 높은 속도, 유동의 더 높은 온도 및/또는 혼입된 입자의 더 높은 운동 에너지로서 나타날 수 있다. 가스 유동의 속도가 빠를수록, 혼입된 입자는 더 높은 속도를 가진다.
본 발명에 따른 시스템으로부터의 결과적인 유동은 에폭시 및 에나멜과 같은 기재로부터 곤란한 코팅을 제거할 수 있다.
하부 운반 유체에 혼입된 극저온 입자는 유동이 조합되어 가열된 유동의 열 에너지로 인한 극저온 입자의 승화를 최소화할 때까지 가열된 유동의 온도에 노출되지 않는다. 도시된 초음속 실시예에서, 이러한 것은 제1 유동 경로(26)에서 마하 1의 음파 평면의 바로 상류에서 발생한다. 일단 조합되면, 유동은 즉시 마하 1 이상으로 가속된다.
이제 유동의 유체 역학을 검토하기 위한 수렴 발산 구성의 개략도인 도 3을 참조한다. 위에 표시된 바와 같이, 도시된 실시예에서, 화살표(48)로 지시된 가열된 유동은 제1 부분(34)의 수렴에 의해 가속되고, 제2 부분(36)으로 들어간다. 제2 부분(36)의 단면적은 열의 원하는 유지와 함께 가열된 유동의 원하는 속도에 필요할 수 있다. 제2 부분(36)이 혼입된 입자 유동의 결합 전에 수렴을 계속할 수 있지만, 수렴에 의해 가열된 유동의 속도를 증가시키는 것은 온도에서의 대응하는 감소를 유발한다는 점에 유의한다. 마하 1은 음파 평면(50)(정상 충격파를 도식적으로 예시하는)에서 합류 영역(42)의 하류에서 발생한다. 음파 평면(50)은 표시된 대로 초음속 출구 유동을 산출할 수 있거나 또는 음파 유동을 산출할 수 있는 다양한 설계 특성의 노즐을 위한 합류 지점이다. 한 실시예에서, 음파 평면(50)은 출구(32)와 일치한다.
화살표(52)로 표시된 혼입된 입자 유동은 제2 부분(28)의 상류의 수렴에 의해 가속되었다. 제2 부분(46)의 단면적은 혼입된 입자 유동의 공급된 총 압력 및 관련 질량 유동에 대한 정적 벽 압력의 원하는 감소를 달성할 수 있다. 출구(40)/합류 영역(42)에서의 정적 벽 압력은 제2 부분(36)으로 들어가는 혼입된 입자 유동의 총 압력보다 낮다.
결합 영역(54)은 2개의 유동이 결합하는 영역이고, 출구 단면적 및 대응하는 내부/출구 압력이 출구(32)에서 초크된(choked) 음속 유동 조건을 제공할 수 있으면, 결합 영역(54)의 길이는 0에 접근할 수 있다.
다양한 압력 및 유동이 설계에 따라 존재할 수 있다. 예를 들어, 조합된 유동은 80 PSI에서 60 내지 65 CFM일 수 있다. 다른 실시예에서, 가열된 유동은 150 PSI에서 170 CFM일 수 있다. 유동 특성은 이들 사이에 떨어질 수 있다.
가열된 유동과 혼입된 입자 유동의 상대 유동은 시스템의 설계 및 작동 파라미터에 적합할 수 있다. 한 실시예에서, 가열된 유동은 전체 유동의 약 75%이었으며, 혼입된 입자 유동은 약 25%이었다.
유동의 온도는 블라스트 노즐 출구에서의 온도를 최적화하기 위해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 온도는 노즐(18)의 출구에서 56에서 모니터링될 수 있을 뿐만 아니라, 처리 시스템(60)에 의해 58에서와 같이 음파 평면(50)의 상류에서 모니터링될 수 있다. 마이크로 프로세서 기반일 수 있거나 임의의 적절한 구성일 수 있는 처리 시스템(60)은 가열된 유동의 온도 및 유량뿐만 아니라 혼입된 입자 유동의 질량 유동, 입자 크기 및 유량을 제어하도록 구성될 수 있다(처리 시스템(60)에 의해 모니터링되는 온도는 도 1에 도시되지 않았다).
본 발명의 한 양태는 유동을 이슬점 온도 이상으로 유지하는 능력이다.
본 발명 및 설명된 실시예는 가열된 유동의 유동과 분리된 혼입된 입자 유동으로 극저온 입자를 운반하고, 2개의 유동이 조합된 유동 경로의 목부와 블라스트 노즐로부터의 출구 바로 앞의 인젝터에서 조합될 때까지 가열된 유동의 열에 영향을 받지 않는 혼입된 입자 유동을 유지한다.
도포기(14)는 처리 시스템(60)에 입력 또는 신호를 제공할 수 있는 제어 요소를 포함할 수 있어, 56, 58에서 목표 감지 온도를 지정하는 것에 의해, 또는 극저온 입자의 특정 체적, 입자 질량 유동 또는 가열된 유동과 혼입된 입자 유동 사이의 상대 유동을 설정하는 것에 의한 것이든 간에, 비제한적인 예에 의해, 작업자가 가열된 유동에서의 열을 제어하는 것을 가능하게 한다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소들의 임의의 조합은 프로세서를 포함하는 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함하는 "처리 시스템"으로 구현될 수 있다. 프로세서의 비제한적인 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD), 프로그램 가능 로직 제어기(PLC), 상태 머신, 게이트 로직, 개별 하드웨어 회로, 및 본 개시내용 전체에 걸쳐 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성된 다른 적절한 하드웨어를 포함한다. 처리 시스템의 하나 이상의 프로세서는 프로세서 실행 가능 명령어를 실행할 수 있다. 결과에 영향을 주기 위해 명령어를 실행하는 처리 시스템은, 그 자체로 또는 처리 시스템의 다른 구성 요소에 의해 수행되는 다른 동작과 조합하여 그 결과를 유발하는 동작을 이들 구성 요소가 수행하게 하는 처리 시스템의 하나 이상의 구성 요소에 명령어를 제공하는 것에 의해, 상기 결과를 유발하는 업무를 수행하도록 구성된 처리 시스템이다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 설명 언어 등으로 지칭되든 아니든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행 파일, 실행 스레드, 절차, 기능을 의미하는 것으로 광범위하게 해석된다. 소프트웨어는 컴퓨터 판독 가능 매체에 상주할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 자기 저장 장치(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다목적 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 프로그램 가능한 ROM(PROM), 소거 가능 PROM(EPROM), 전기적으로 소거 가능 PROM(EEPROM), 레지스터, 이동식 디스크, 및 컴퓨터에 의해 액세스되고 읽혀질 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 저장하기 위한 임의의 다른 적절한 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 처리 시스템에 상주하거나 처리 시스템 외부에 있거나 처리 시스템을 포함하는 여러 엔티티에 걸쳐 분산될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료에 있는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 전체적인 설계 제약에 따라 본 개시내용 전체에 걸쳐 제시된 설명된 기능을 가장 잘 구현하는 방법을 인식할 것이다.
명시적 정의
"에 기초하여"는 무언가가 "기초하여"으로 표시된 사물에 의해 적어도 부분적으로 결정된다는 것을 의미한다. 어떤 것이 사물에 의해 완전히 결정될 때, 이는 사물에 "배타적으로 기초한" 것으로 기술될 것이다.
"프로세서"는 개별적으로 또는 다른 디바이스와 조합하여 본 개시내용에 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있는 디바이스를 의미한다. "프로세서"의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD), 프로그램 가능 로직 제어기(PLC), 상태 머신, 게이트 로직, 이산 하드웨어 회로를 포함한다. "처리 시스템"이라는 문구는 단일 디바이스에 포함되거나 또는 여러 물리적 디바이스 사이에 분산될 수 있는 하나 이상의 프로세서를 지칭하도록 사용된다.
"명령어"는 프로세서에 의해 수행될 수 있는 물리적 또는 논리적 작업을 지정하는데 사용될 수 있는 데이터를 의미한다. 명령어는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 마이크로코드 등으로 인코딩되든 아니드, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행 파일, 실행 스레드, 절차, 기능, 하드웨어 설명 언어, 미들웨어 등을 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다.
처리 시스템이 하나 이상의 동작을 수행하도록 "구성"되었다는 진술은 처리 시스템이 수행하도록 "구성된" 특정 동작을 수행하도록 사용될 수 있는 데이터(명령을 포함할 수 있는)를 포함한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 컴퓨터(일종의 "처리 시스템")의 경우에, 컴퓨터에 Microsoft WORD를 설치하는 것은 해당 컴퓨터가 운영 체제 및 다양한 주변 장치(예를 들어, 키보드, 모니터 등)과 같은, 다른 입력과 조합하여 Microsoft WORD에 대한 명령어를 사용하여 워드 프로세서로서 기능하도록 "구성"한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이것은 개시된 정확한 형태로 본 발명을 완전하거나 제한하려는 의도가 아니다. 상기 교시에 비추어 명백한 수정 또는 변형이 가능하다. 실시예는 본 발명의 원리와 그 실제 적용을 가장 잘 예시하기 위해 선택되어 설명되며, 당업자가 다양한 실시예에서 그리고 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정으로 발명을 가장 잘 활용할 수 있도록 한다. 본 발명의 제한된 수의 실시예만이 상세하게 설명되었을지라도, 본 발명은 그 범위가 이전 설명에 제시되거나 도면에 예시된 구성 요소의 구성 및 배열의 세부사항으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한 명확성을 위해 특정 용어가 사용되었다. 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 제출된 청구범위에 의해 한정되는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 블라스트 노즐로부터 혼입된 입자의 스트림을 배출하도록 구성된 입자 블라스트 시스템으로서,
    a. 가열된 유체의 소스;
    b. 운반 유체의 소스;
    c. 상기 운반 유체의 소스에 연결 가능하고, 상기 운반 유체의 유동에 입자를 혼입하도록 구성되고, 이에 의해 혼입된 입자 유동을 생성하는 입자 공급기;
    d. 인젝터로서,
    i. 제1 유동 통로 입구 및 제1 유동 통로 출구를 포함하는 제1 유동 통로;
    ⅱ. 제2 유동 통로 입구 및 제2 유동 통로 출구를 포함하는 제2 유동 통로; 및
    ⅲ. 상기 제2 유동 통로가 상기 제1 유동 통로와 유체 연통하는 합류 영역을 포함하는, 상기 인젝터; 및
    e. 상기 입자 공급기로부터 상기 제2 유동 통로로 상기 혼입된 입자 유동을 전달하도록 구성된 혼입 유동 통로; 및
    f. 상기 가열된 유체의 소스를 상기 제1 유동 통로 입구와 연결하는 가열된 유체 통로를 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유동 통로와 상기 제2 유동 통로 사이의 작은 결합 각도를 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 유동 통로는 상기 제1 유동 통로 입구와 유체 연통하는 제1 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 수렴 부분을 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 유동 통로는 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 상기 제1 유동 통로 출구와 유체 연통하며, 상기 제2 부분은 상기 합류 영역을 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 유동 통로는 상기 입자 블라스트 시스템의 작동 동안 상기 합류 영역의 하류에서 음속 유동을 생성하도록 구성되는, 입자 블라스트 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 부분은 수렴 단면적의 일부로 이어지는 일정한 단면적의 일부를 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 블라스트 노즐은 상기 제1 유동 통로 출구와 유체 연통하며, 상기 블라스트 노즐은 그 안에서 유동의 초음속 팽창을 위해 구성되는, 입자 블라스트 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 유동 통로는 제1 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 수렴 부분을 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 유동 통로는 상기 제1 부분 하류의 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 수렴 단면적의 일부로 이어지는 일정한 단면적의 일부를 포함하는, 입자 블라스트 시스템.
  10. 블라스트 노즐로부터 혼입된 입자의 스트립을 배출하는 방법으로서,
    a. 가열된 유체의 유동을 제공하는 단계;
    b. 혼입된 입자 유동을 제공하는 단계;
    c. 상기 블라스트 노즐에 근접한 제1 위치에서 상기 혼입된 입자 유동과 상기 가열된 유체의 유동을 조합하는 것에 의해 조합된 유동을 생성하는 단계; 및
    d. 상기 블라스트 노즐을 통해 밖으로 상기 조합된 유동을 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 위치의 상류에서 가열된 유체의 유동을 가속하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 위치의 하류에서 조합된 유동을 가속하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 위치의 하류에서 조합된 유동을 가속하는 단계는 상기 조합된 유동을 마하 1까지 가속하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 위치의 하류에서 조합된 유동을 가속하는 단계는 상기 조합된 유동을 마하 1 위로 가속하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 조합된 유동을 마하 1까지 가속하는 단계는 수렴 유동 경로를 통해 조합되어 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 조합된 유동을 마하 1 위로 가속하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 조합된 유동을 마하 1 위로 가속하는 단계는 발산 유동 경로를 통해 상기 조합된 유동을 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 가열된 유체의 유동은 상기 조합된 유동의 약 75%를 포함하는, 방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 혼입된 입자 유동은 상기 제1 위치의 상류에서 총 압력을 가지며, 상기 제1 위치에서의 정적 벽 압력은 상기 총 압력보다 낮은, 방법.
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