KR900003191B1 - 고속 유체 제트를 분산하기 위한 소형 용기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

고속 유체 제트를 분산하기 위한 소형 용기
제 1 도는 본 발명에 따라 제조된 이동을 위한 유체 제트 노즐상에 장착된 에너지 분산 용기의 사시도.
제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 에너지 분산 용기의 내 외부의 부품을 개략적으로 도시한 사시도.
제 3 도는 본 발명에 따라 제조된 에너지 분산 용기의 다른 실시예의 개략적인 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 에너지 분산 용기 18 : 강구
20 : 입구 튜브 24 : 후면벽
26, 28 : 배출 튜브 50 : 노즐
52 : 제트
본 발명은 유체 절단 시스템, 특히 이러한 유체 절단 시스템에 관련된 에너지 분산 용기에 관한 것이다.
유체 고속 제트에 의한 절단은 종래의 기술에서 잘 공지되어 있다. 전형적으로, 물과 같은 유체는 3867.8Kg/cm2(550001b/in2)의 압력으로 음속의 3배 이상의 속도를 갖는 제트를 만들기 위하여 0.076cm(0.003인치) 내지 0.76cm(0.03인치)의 직경을 갖는 보석 노즐을 통하여 가압된다. 이와같이 강철, 알루미늄, 종이, 고무, 플라스틱, 케블라, 흑연 및 식품과 같은 여러가지 금속 및 비금속 물질을 절단하는데 사용될 수 있는 제트가 생산될 수 있다. 유체 제트의 절단력을 향상시키기 위하여 소위 "연마성 제트"를 생산하기 위하여 제트 유량에 연마성 물질이 첨가되어 있다. 연마성 제트는 강철, 장갑판, 어떤 세라믹, 방탄 유리와 같이 대단히 단단한 물질로부터 납과 같이 무른 물질까지 매우 다양한 물질을 절단하는데 유효하게 사용된다. 전형적인 연마성 물질은 석류석, 실리카 36번 내지 120번 낟알 크기를 갖는 산화알미늄을 포함한다. 본원에 사용된 것과같이 "유체 제트"라는 용어는 일반적으로 연마제를 첨가 또는 첨가하지 않는 유체 제트를 의미한다.
유체 제트의 고에너지는 일단 작업편을 통하여 통과된 후 흡수되어야만 한다. 제트는 사람 또는 장치에 충격을 주게 되어 위험할 뿐만 아니라 제트를 형성하는 유체는 적절한 처리를 위하여 수집되어야만 한다.
따라서, 유체 절단 시스템은 유체의 고속 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기를 포함하고 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제 2,985,050호와 제 3,212,378호는 고무 또는 네오프렌 또는 다른 탄성 중합체 물질의 탄성 패드위에 물 또는 다른 유체를 포함하는 캐치 탱크가 설명되어 있다. 분무레일은 절단 유체의 증가를 차단하고 절단 기계 지역내에서 절단 유체의 배출을 방지하기 위하여 액체 표면에 걸쳐 아래쪽으로 향한 물분무기와 탱크의 각각의 측면에 구비되어 있다.
미합중국 특허 제 3,730,040호에는 에너지 분산 용기의 바닥에 강화된 강철 충격 블럭과 에너지 분산 용기의 상부에서 작업편에 바로 근접한 프러스토 코니칼 차폐 장치를 포함하는 에너지 흡수 에너지 분산 용기가 설명되어 있다. 제트는 제트 에너지 부분을 흡수하는 에너지 분산 용기내의 액체를 통하여 에너지 분산 용기내로 통과된다. 그 후 제트는 에너지 분산 용기의 바닥에서 강철 블럭과 충돌하게 된다. 차폐판의 방향은 입구의 밖으로 통과되어 나오는 소음, 분무 및 증기를 방지하는 것으로 설명되어 있다.
종래의 기술에서 공지된 에너지 분산 용기 또는 캐처는 두개의 근본적인 문제점을 가진다. 첫째로, 특히 연마성 제트를 사용한 종래의 캐처는 과도한 마모를 겪게 되고 마모성 부품은 비교적 비싸다. 제트의 절단력에 따라 이들 부품은 비교적 짧은 유용 수명을 경험하고 있다. 둘째로 캐처 하우징은 좋은 질과 양의 금속으로 제조되기 때문에 크며 값이 비싸다. 특히 연마제가 사용되는 곳에서 유체 제트에 의한 관통에 대항하여 보장되도록 두꺼운 금속벽이 요구된다. 부가적으로, 종래의 캐처 몸체는 에너지 분산 용기의 내부를 통하여 충분한 에너지 분산 진로를 제공하기 위하여 제트 유동방향으로 비교적 길게 되어 있다. 예를들면, 종래의 캐처는 전형적으로 91.44cm(36인치) 제트의 이동방향으로 길다.
소형 치수를 갖는 캐처가 여러가지 이유로 사용하기에 매우 바람직하다. 약간의 적용에 있어서, 캐처는 작업편에 관하여 등위 운동을 하도록 노즐에 연결되어 있다. 소형 치수를 갖는 캐처는 방해물들 사이에서 적은 틈새를 요구하고, 그러므로 이러한 적용에서 더욱 잘 조종할 수 있다. 부가적으로, 소형 캐처는 적은 크기를 가지고, 그러므로 절단 공정동안에 수동으로 이동할 수 있는 노즐과 캐처를 갖는 핸드 헬드형 유체제트 절단 장치와 같이 사용하기에 매우 좋다.
따라서, 본 발명은 소형 에너지 분산 용기내에서 유체 고속 제트의 에너지를 분산하기 위한 장치 및 방밥에 관한 것이다. 에너지 분산 용기는 내부 공동을 갖는 몸체와 유체의 고속 제트를 받기 위한 구멍을 구비하고 있다. 내부 공동은 유체 제트의 충격에 따라 내부 공동내에서 순환될 수 있는 어떤 양의 현탁액에 의해 점유되고 있다. 유체 제트가 현탁액을 통과함으로써 적어도 약간의 유체 제트는 분산 유체내에서 뜨게 되고 현탁액은 충격 제트 에너지의 어떤 실제적인 양을 흡수한다. 현탁액의 제트에 관련된 마모는 현탁액의 횡단면을 감소시키고, 따라서 유효한 현탁액과 신선한 현탁액은 삽입 튜브와 같은 수단에 의해 내부 공동내로 공급되고, 배부 공동의 배출 단부는 순환하는 용량내의 하나 또는 그 이상의 현탁액 수용 공간을 창조하는 불충분한 현탁액이 있는 곳의 현탁액 내로 연장되어 있다.
에너지 분산 용기는 또한 그안에 현탁액을 보유하는 동안에 내부 공동으로부터 버려지는 현탁액과 분산된 유체를 배출하는 수단을 포함한다.
본 발명에 관련된 이들 및 다른 상세한 설명은 양호한 실시예의 다음의 설명에 의해 명백해질 것이다.
첫째로 제 1 도에는 고속 유체 제트를 만들기 위한 노즐 (50)을 구비한 유체 제트절단 시스템이 도시되어 있다. 유체는 전형적으로 물 또는 물과 연마제의 혼합물이다. 유체는 음속의 3배 이상의 속도를 가지는 제트가 만들어지도록 0.076mm 내지 0.76mm(0.003 내지 0.030인치)의 직경을 갖는 보석 노즐을 통하여 대략 2109(30,000) 내지 3867Kg/cm2(550001b/in2) 압력으로 가압된다.
에너지 분산 용기 (10)는 이동하기 위한 수단 (11)에 의해 노즐 (50)에 연결되어 있다. 제트 (52)는 노즐 (50)과 상호 인접한 물질의 시트(도시되지 않음)에 대향하여 수평적으로 향하여 있으며 이 때문에 물질은 제트(52)에 의해 관통된다. 노즐 (50)과 에너지 분산 용기 (10)는 노즐 이동방향 또는 물질 이동의 반대방향으로 절단되는 물질에 관하여 이동된다. 절단 공정 동안에 제트 (52)는 물질을 통하여 통과되고 에너지 분산용기 (10)로 들어간다. 실제로 제트는 절단 방향에 반대방향으로 편향되게 물질에 의해 편향될 수 있다. 물질로부터 나오는 편향된 제트의 진로는 제 1 도에 점선 (58)으로 개략적으로 도시되어 있다. 에너지 분산 용기 (10)는 작업편을 통하여 일단 텅과된 제트를 수용하도록 채용되어 있고 이 때무넹 제트의 운동 에너지는 흡수될 수 있다.
제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 점선으로 도시된 내부 부품과 에너지 분산 용기 (10)가 도시되어 있다. 에너지 분산 용기 (10)는 대략적으로 가로가 10.16cm(4인치), 세로가 10.16cm(4인치)이고 깊이가 7.6cm(3인치)인 작은 스텐레스강 상자를 구비하고 있다. 십자형 제트수용 슬롯(14)은 대략적으로 이것의 나비의 중간을 가로지는 전면판 (12)의 하부에 형성되어 있다. 슬롯(14)은 은땜과 같은 수단에 의해 에너지 분산 용기의 외부에 부착되어 있는 카바이드블럭 (16)들 사이에 배열되어 있다. 슬롯 (14)은 수직 또는 수평방향으로 절단이 이루어진 바와같은 제트의 각도의 변경을 수용하도록 십자형으로 되어 있다. 슬롯 (14)의 높이와 나비는 2.54cm(1인치)보다 약간 길다.
슬롯 (14)의 형성은 에너지 분산 용기 (10)가 장소에 설치된 후까지 연기될 수도 있다. 설치에 따라 유체제트는 카바이드 블럭 사이에 노출된 스텐레스강 물질에 충격을 주고 절단을 한다. 단단한 카바이드 블럭은 놓여있는 스텐레스강 물질을 충격과 절단 작용으로부터 보호한다.
에너지 분산 용기 (10)의 내부에는 6.35mm(0.25인치)의 직경을 가지는 강구가 8.9cm(3.5인치)높이로 채워져 있다. 명료하게 하기 위하여 강구 (18)는 제 2 도에 상징적으로만 도시되어 있다. 강구는 녹슬고 서로 부착되는 것을 방지하기 위하여 스텐레스강으로 만들어지는 것이 양호하다. 직경이 2.54cm(1인치)인 스텐레스강 입구 튜브(20)는 에너지 분산 용기 (10)의 상부 후면 구석을 통하여 연장되어 있다. 입구 튜브(20)의 배출 단부 (20a)는 강구 (18) 용적내로 3.8cm(1.5인치)연장되어 있다. 입구 튜브(20)는 하기에 설명된 바와 같이 절단 공정동안에 에너지 분산 용기 내부의 용적은 새로 공급되는 강구로 채워진다.
각 면이 대략 4.45cm(1.75인치)인 제 1 카바이드 블럭 (22)은 슬롯 (14)의 바로뒤의 에너지 분산 용기의 내부의 후면벽 (24)에 부착되어 있다. 한쌍의 배출 튜브 (26, 28)는 에너지 분산 용기 (10)의 대향 측면벽 (30, 32)에 연장되어 있다. 나비가 2.54cm(1인치)이고 두께가 0.16cm(0.0625인치)인 제 2 카바이드 블럭 (23)은 에너지 분산 용기의 바닥에 부착되어 있고 슬롯 (14)으로부터 제 1카바이드 블럭 (22)까지 에너지 분산 용기의 전체 깊이로 연장되어 있다. 작동에 있어서, 제트 (52)는 슬롯 (14)을 통하여 에너지 분산 용기 (10)로 들어가고 강구 (18)와 직면하게 되고 강구 (18)를 순환운동하게 하는 원인이 된다. 그들의 순환운동에 의해 강구는 제 1 카바이드 블럭 (22)에 대향하여 분사된 잔류 제트 흐름 에너지와 실제적인 양의 제트의 운동 에너지를 흡수한다.
상방을 향한 절단이 이루어질때 하방을 향한 날카로운 제트가 에너지 분산 용기내로 들어가기 때문에 하부 카바이드 블럭 (23)은 제트가 충돌하는 캐비티 표면의 어떤 부분의 잔류 에너지를 분산하는 작용을 한다.
유입 제트로부터 분산된 유체는 에너지 분산 용기내로 약간의 유체의 축적을 허용하는 이전 비율로 배출튜브 (26, 28)를 경유하여 배출된다. 강구 (18)가 충격을 받는 것과 같이 그들도 연마성 마모를 받고 그들 자신은 마모된다. 그들의 크기가 유한 최소크기 이하로 감소할때 에너지 분산 용기 (10)내의 잔류 강구를 보유하는 망 (도시되지 않음)과 같은 적절한 필터에 의해 배출 튜브 (26, 28)를 통하여 외부로 통과를 허용한다.
입구 튜브 (20)는 연마 제트에 의해 배출된 강구들의 자리를 되채우기 위하여 에너지 분산 용기내로 새로운 강구의 자동 공급을 허용한다. 되채우기 공정은 일반적으로 자체 조절된다. 강구 (18)가 마모되고 강구의 용적이 감소됨으로써 강구는 입구 튜브의 배출 단부 (20a)로부터 강구의 순환 용적내로 배출된다. 자체 조절 공정을 특정한 이유로 완전히 이해하지 못했다 하더라도 순환 용적내의 강구 수용 공간을 만드는 순환 강구에 들어감으로써 순환 비율은 배출단부(20a)근처의 운동이 영에 접근할때까지 감소하고 더 이상의 강구의 유입을 막게 된다.
더우기, 배출 단부 (20a)의 올바른 위치와 자체 조절 현상의 유효는 또한 에너지 분산 용기 캐비티내의 강구 (18)의 높이에 따라 나타난다. 강구중의 상기에 설명된 강구의 높이는 강구를 수분동안 순환되도록 허용된후 측정된다. 제트는 활동이 중단되고 측정이 이루어진다. 설명된 에너지 분산 용기의 자체 조절 특징에 따라 순환 강구 (18)의 연속적인 신속한 부식을 허용할 수 있는 매우 콤팩트한 설계의 제공이 가능하다. 자체 조절되는 되채움 특징 때문에 절단 작업은 강구를 되채우기 위하여 중단할 필요가 없다.
에너지 분산 용기 (10)가 장착될 수 있고 이 때문에 이것의 상부 및 하부 표면은 본래적으로 수평이며 이것은 다수의 이유를 위한 방향으로부터 에너지 분산 용기를 경사지게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 축방향의 유체 제트는 비수평이 될 필요도 있다. 부가적으로, 이것은 유체 제트의 어떤 미사용 부분을 에너지 분산 용기 (10)의 수명에 걸쳐 제 2 카바이드 블럭의 다른 부분을 타격하기 위하여 바람직할 수도 있다. 실제에 있어서 설명된 에너지 분산 용기는 상기에 설명된 자동 되채움 장점의 영향없이 수평으로부터 30도 기울어 질 수도 있다. 30도를 넘으면 강구의 순환은 영향을 받은 것이 나타나고 되채움 장점은 믿을 수 없게 된다.
제 3 도는 대체로 수직 유체 제트를 수용하도록 채용된 자동 되채움 장점을 갖는 본 발명에 따른 에너지 분산 용기의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도시된 에너지 분산 용기 (50)는 11.4cm(4.5인치)의 내경과 16.5cm(6.5인치)의 높이를 갖는 스텐레스강 실린더를 구비하고 있다. 입구 튜브 (52)는 실린더를 가로지르는 이것의 중심선과 30 내지 45도의 각으로 실린더로부터 3.8cm(12.5인치) 연장되어 있다. 입구 튜브 (52)의 배출 단부 (52a)는 입구 튜브축에 대하여 90도로 절단되어 있고 이 때문에 배출 단부는 에너지 분산 용기 (50)축에 대하여 경사져 있다. 순환 강구의 양은 배출단부 (52)의 상부 에지 (54)의 바로위의 레벨까지 채워진다. 배출 단부 (52a)의 바닥 에지 (55)는 에너지 분산 용기 (50)의 내부벽과 동일 평면이 되어 있다.
배출 도관(56)은 사용한 유체 제트로부터 쌓이는 유체의 배출을 허용하도록 에너지 분산 용기의 바닥으로부터 연장되어 있다. 두 실시예에 있어서 강구의 레벨은 에너지 분산 용기가 적당한 기능을 하기 위해서 중요하다는 것을 발견하였다. 강구의 레벨이 너무 낮으면 강구는 단순히 흩어 질 것이고 제트는 그들 사이를 통과하게 될 것이다.
만약에 입구 튜브의 배출 단부가 에너지 분산 용기내의 올바른 레벨에 위치된다면 강구의 올바른 레벨은 입구 튜브의 전체 높이에 관계없이 무한히 유지될 수 있다.
상기 설명은 이 기술분야에 숙력된 자들에게 본 발명을 실행할 수 있는 상세한 설명이 포함되어 있고 이는 이 기술분야에서 숙련된 자들에게 이들 기술의 장점을 갖는 많은 수정과 변경을 하여도 명백하게 이해할 것이다. 따라서, 이것은 본 발명이 여기에 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 한정되고 이 특허청구의 범위는 종래의 기술에 비추어서 허용된 바대로 광범위하게 해석될 수 있다.

Claims (11)

  1. 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기에 있어서, 내부 공동을 갖는 몸체와 고속 유체 제트를 받기 위한 구멍과, 내부 공동내의 현탁액의 어떤 양과, 내부 공동내에 현탁액을 보유하고 있는 동안에 내부 공동으로부터 버려지는 현탁액과 분산되 유체의 배출을 허용하는 수단과, 유체 제트의 충격에 의해 마모된 현탁액만큼 내부 공동내의 유효한 양의 현탁액을 자동적으로 유지하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제틀를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  2. 제 1 항에 있어서, 유지 수단이 순환하는 양내에서 하나 또는 그 이상의 현탁액 수용 공간을 창조하는 현탁액 양이 불충한 곳의 위치에서 현탁액 양내로 연장되어 있는 배출 단부를 가지는 흡입 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  3. 제 2 항에 있어서, 수평으로부터 30도의 축을 따라 연장된 유체 제트를 수용하기 위하여 위치된 제트 수용 구멍만큼 에너지 분산 용기를 방향 설정하기 위한 수단인 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  4. 제 3 항에 있어서, 구멍은 제트가 작업편을 통하여 통과되는 것과 같이 제트의 편향을 수용하도록 슬롯이 파인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  5. 제 2 항에 있어서, 현탁액은 약 0.6mm(0.25인치)의 횡단면을 갖는 일반적으로 구형 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  6. 제 5 항에 있어서, 입구 튜브는 약 2.54cm(1인치)의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  7. 제 2 항에 있어서, 현탁액이 강철로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  8. 제 2 항에 있어서, 입구 튜브는 약 2.54cm(1인치)의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  9. 제 1 항에 있어서, 현탁액은 약 0.6mm(0.25인치)의 횡단면을 갖는 일반적으로 구형 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  10. 제 1 항에 있어서, 유체 제트의 분산되지 않은 흐름에 의해 충격을 위해 위치되고 현탁액의 어떤 부분에 의해 구멍으로부터 분리된 소비 가능한 표면 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유체 제트를 받기 위한 에너지 분산 용기.
  11. 유체 제트 절단 작업에서 소형의 에너지 분산 용기내에서 유체 제트의 에너지를 분산하기 위한 방법에 있어서, 소형 에너지 분산 용기의 한 측면에 제트 수용 구멍을 구비하고, 제트가 구멍으로 들어감에 따라 내부 공동내에서 순환하는 현탁액으로 에너지 분산 용기의 내부 공동을 실제적으로 채우고, 내부 공동으로부터 분산된 유체를 배수시키고, 절단 작업동안에 현탁액이 에너지 분산 용기내에서 소비된 만큼 유효한 현탁액을 유지시키기 위하여 에너지 분산 용기내로 현탁액을 공급하는 단계를 구비하는 유체 제트 절단 작업에서 소형의 에너지 분산 용기내에서 유체 제트의 에너지를 분산하기 위한 방법.
KR1019870004454A 1986-05-07 1987-05-07 고속 유체 제트를 분산하기 위한 소형 용기 KR900003191B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US861237 1986-05-07
US06/861,237 US4651476A (en) 1986-05-07 1986-05-07 Compact receptacle with automatic feed for dissipating a high-velocity fluid jet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR870010905A KR870010905A (ko) 1987-12-18
KR900003191B1 true KR900003191B1 (ko) 1990-05-10

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ID=25335249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019870004454A KR900003191B1 (ko) 1986-05-07 1987-05-07 고속 유체 제트를 분산하기 위한 소형 용기

Country Status (9)

Country Link
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