TW202417185A - 自噴射流排出或抽取輸送流體的方法及設備 - Google Patents

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美商冷卻噴射公司
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Abstract

一種方法及設備，其將顆粒自其中挾帶有顆粒之一輸送流體流挾帶至一噴射流體流中，其中在顆粒之挾帶至噴射流體流中之前，排出或抽取一有效量之輸送流體。

Description

自噴射流排出或抽取輸送流體的方法及設備
本申請案係關於一種自噴射流排出或抽取輸送流體之方法及設備。
利用各種類型之噴射介質之顆粒噴射系統係熟知的。用於在一輸送流體中挾帶低溫顆粒(諸如固體二氧化碳顆粒)並用於將挾帶之顆粒朝向物體/目標引導之系統係熟知的，與之相關聯之各種組件部件(諸如噴嘴)亦係熟知的，且在美國專利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、10,315,862及10,737,890中展示，所有此等及其揭示內容之全部內容以引用之方式併入本文中。
此外，以下所有申請案及其揭示內容之全部內容以引用之方式併入本文中：2007年9月11日申請之用於具有同步進料器及顆粒產生器之顆粒噴射系統之第11/853,194號美國專利申請案，美國公告第2009/0093196號；2012年1月23日申請之用於定大小二氧化碳顆粒之方法及設備之第61/589,551號美國臨時專利申請案；2012年1月30日申請之用於分配二氧化碳顆粒之方法及設備之第61/592,313號美國臨時專利申請案；2012年5月18日申請之用於形成二氧化碳顆粒之方法及設備之第13/475,454號美國專利申請案；2013年10月24日申請之用於包含至少一葉輪或分流器及用於分配二氧化碳顆粒之設備及使用方法之第14/062,118號美國專利申請案，美國公告第2014/0110510號；2014年10月16日申請之用於形成固體二氧化碳之方法及設備之第14/516,125號美國專利申請案，美國公告第2015/0166350號；2016年10月19日申請之用於噴射介質粉碎器之第15/297,967號美國專利申請案，美國公告第2017/0106500號；2018年4月24日申請之用於顆粒噴射設備之第15/961,321號美國專利申請案，美國公告第2019/0321942號；2019年8月21日申請之用於顆粒噴射設備及方法之第62/890,044號美國臨時專利申請案；2020年8月21日申請之用於顆粒噴射設備及方法之第16/999,633號美國專利申請案，美國公告第2021/0053187號；2019年12月31日申請之用於增強之噴射流之方法及設備之第62/955,893號美國臨時專利申請案；2020年12月31日申請之用於增強之噴射流之方法及設備之第17/139,292號美國專利申請案，美國公告第2021/0197337號；2021年5月7日申請之用於形成固體二氧化碳之方法及設備之第63/185,467號美國臨時專利申請案；及2022年5月6日申請之用於形成固體二氧化碳之方法及設備之第17/738,389號美國專利申請案。
亦熟知的係挾帶非低溫噴射介質(諸如(但不限於)磨料噴射介質)之顆粒噴射設備。磨料噴射介質之實例包含(但不限於)碳化矽、氧化鋁、玻璃珠、碎玻璃及塑膠。磨料噴射介質可能比乾冰介質更具侵蝕性，且在某些情況下更佳使用。
混合介質噴射亦係已知的，其中多於一種類型之介質被挾帶在朝向一目標引導之一流中。在混合介質噴射之一種形式中，乾冰顆粒及磨料介質被挾帶在一單一流中，並被朝向一目標引導。
許多因素影響離開顆粒噴射系統之噴射噴嘴並衝擊一目標之挾帶顆粒流之最終性能。顆粒在衝擊目標處之動能在挾帶顆粒流之效率中起著重要作用，以達成一所要結果，諸如淨化各種類型之表面、改變各種類型表面之性質或分離組成部分(例如，除其他外，自基板移除塗層或污染物層)。
利用低溫顆粒之典型先前技術系統輸送挾帶在一輸送流體(通常係空氣)流中之顆粒。在一些系統中，顆粒由一顆粒進料器挾帶在輸送流體流中，顆粒進料器將顆粒引入輸送流體中，並經由一遞送軟管輸送至一噴射噴嘴以自其排出。在此等系統中，輸送流體必須具有足夠之動能，以將顆粒自進料器透過遞送軟管輸送至噴射噴嘴。輸送流體必須具有足夠之能量以將顆粒排出噴射噴嘴，無論該流動是亞音速、音速還是超音速，並到達目標。
在其他系統中，顆粒被挾帶在一輸送流體中，並透過一軟管被輸送至一混合噴嘴，在混合噴嘴處，挾帶在輸送流體中之顆粒流與一噴射流體流組合，通常經由一文氏管(venturi)，並自一噴射噴嘴排出。在此等系統中，輸送流體必須具有足夠之能量來將顆粒輸送至具有噴射流體之文氏管，同時具有將顆粒排出噴射噴嘴所需之能量之輸送流體與輸送流體協同作用。在某些版本中，文氏管與噴射噴嘴整合在一起。
根據本揭示之一個例示性實施例，一種流動混合器包括一第一流動通道、一第二流動通道、一組合流動通道及一或多個第二通道通風口。該第二流動通道與該第一流動通道在一交叉點處相交。該組合流動通道在該交叉點處與該第一流動通道及該第二流動通道流體連通。該等一或多個第二通道通風口與該第二流動通道直接流體連通。
優先權
本申請案主張2022年7月1日申請之題為「自噴射流排出或抽取輸送流體之方法及設備」之第63/358,057號美國臨時專利申請案的優先權，該申請案之揭示內容係以引用的方式併入本文中。
在以下描述中，相似之參考符號貫穿多個視圖表示相似或對應之部分。此外，在以下描述中，應理解，諸如前側、背側、內部、外部及其類似者之術語係方便之詞語，且不應被解釋為限制性術語。本專利中使用之術語並不意謂限制，只要本文所描述之裝置或其部分可附接或以其他定向利用即可。更詳細地參考附圖，描述根據本發明之教示構造之一或多項實施例。
應瞭解，關於全部或部分被稱為以引用之方式併入本文中之任何專利、出版物或其他揭示材料，本文明確闡述之揭示內容取代以引用之方式併入之任何衝突材料。本揭示中所闡述之定義、聲明或其他揭示材料應在必要之範疇內取代以引用之方式併入之此等材料。
為了清楚起見，本文使用諸如「上游」、「下游」、「上部」、「外部」、「內部」及「下方」之空間術語來參考相對位置及方向。為了清楚起見，以下參考所繪示之視圖來使用此等術語，且此等術語不意欲限制本文所描述之創新。
本文使用「例示性」一詞以指「用作一實例、例子或繪示」。本文中描述為「例示性」之任何實施方案不一定被解釋為比其他實施方案更優選或更有利。
在已知之先前技術系統中，輸送流體被輸送之低溫顆粒經冷卻。此冷卻降低輸送流體流之能量，此降低可用於加速顆粒離開噴射噴嘴之動能，且因此降低顆粒在衝擊時之動能。在將輸送流體流與一噴射流體流組合之系統中，冷輸送流體可顯著降低組合流中之動能，降低可用於加速顆粒離開噴射噴嘴之動能，因此降低顆粒在衝擊時之動能。
用於增強噴射流之方法及設備之共同審查中之及共有之第17/139,292號美國專利申請案揭示藉由將一加熱之流體流與挾帶顆粒流組合來向挾帶之顆粒流添加能量。即使添加加熱之流體流，冷輸送流體亦降低組合流之溫度，降低顆粒及到達目標之挾帶流體之動能。流體之能量以降低之溫度之形式減少，意謂加熱及削弱一塗層或污染物與基板之間之接合之熱能減少。
更詳細地參考圖式，描述根據本發明之教示構造之一或多項實施例。
圖1圖解地繪示根據本發明之一或多個教示組態之一顆粒噴射系統2。在圖1中，顆粒噴射系統2包括輸送流體4中挾帶之顆粒源、噴射流體源6、流動混合器8及噴射噴嘴10。輸送流體中挾帶之顆粒自輸送流體4中挾帶之顆粒源輸送/遞送至流動混合器8，如圖1中之線12所指示。挾帶在輸送流體中之顆粒可經由一軟管、管或適合於允許輸送/遞送挾帶在輸送流體中之彼等顆粒之其他導管輸送/遞送至流動混合器8。將噴射流體自噴射流體源6輸送/遞送至流動混合器8，如圖1中之線14所指示。噴射流體可經由一軟管、管或適合於允許輸送/遞送噴射流體之其他導管輸送/遞送至流動混合器8。輸送流體4中挾帶之顆粒源可係輸送流體中挾帶之任何適合顆粒源，輸送流體中所挾帶之顆粒可自該顆粒源輸送/遞送至流動混合器8。噴射流體源6可係任何適合噴射流體源，噴射流體可自該噴射流體源輸送/遞送至流動混合器8。噴射噴嘴10可係與系統及其操作參數相容之任何適合噴嘴。噴射噴嘴10可係亞音速的、音速的或超音速的。
圖2圖解地繪示類似於圖1之顆粒噴射系統2之一顆粒噴射系統16。在圖2中，顆粒進料器組合件18用作輸送流體中挾帶之一顆粒源。顆粒進料器組合件18可經組態以接收來自顆粒源20之顆粒並接收來自流體源22之輸送流體。顆粒進料器組合件18可在出口18a處排出挾帶在輸送流體中之一顆粒流，該輸送流體被輸送/遞送至流動混合器8，如線24所指示。挾帶在輸送流體中之顆粒流可經由一軟管、管或適合於允許挾帶在輸送流體中之彼等顆粒之輸送/遞送之其他導管輸送/遞送至流動混合器8。顆粒進料器組合件18可係任何適合組態，其排出挾帶在輸送流體中之顆粒，諸如，以非限制性實例之方式，如第15/961,321號美國專利申請案中所揭示的。其可包含經組態以控制/改變顆粒之大小之一粉碎器(未繪示)，諸如在第15/961,321號美國專利申請案中所揭示的，或諸如在第15/297,967號美國專利申請案中所揭示的。與挾帶顆粒一起透過線24流動之輸送流體之壓力可大於大氣壓力，諸如，以非限制性實例之方式，由第15/961,321號美國專利申請案中所揭示之顆粒進料器組合件排出之具有挾帶顆粒之輸送流體。或者，與挾帶顆粒一起透過線24之輸送流體之壓力可小於大氣壓，諸如，以非限制性實例之方式，由美國專利6,024,304中所揭示之顆粒進料器組合件排出之具有挾帶顆粒之輸送流體。
圖2繪示加熱器26作為一噴射流體源，該噴射流體源被輸送至流動混合器8，如線28所指示。當噴射流體到達流動混合器8或交叉點44時，噴射流體之溫度可係任何適合溫度，例如約750華氏度。溫度可在自高於環境溫度直至並包含約750華氏度之一溫度範圍內，包含(但不限於)約150華氏度至約200華氏度之一範圍。取決於所要性能及目標，加熱流之溫度可高於約750華氏度，包含(但不限於)約750華氏度至約800華氏度之一範圍。在一些實施例中，可不加熱噴射流體。噴射流體可經由一軟管、管或適合於允許輸送/遞送噴射流體之其他導管輸送/遞送至流動混合器8。流體源22可係用於加熱器26之流體源，在這種情況下，流體源22可被表徵為一噴射流體源。顆粒噴射系統16亦可包括乾燥器30，其可經組態及安置以自噴射流體移除濕氣。輸送流體、具有挾帶顆粒之輸送流體、噴射流體或組合流體流中之一或多者之溫度可被監測，且加熱器26可回應於此等監測而被控制，以便優化噴射噴嘴出口處之溫度。處理系統32可係基於微處理器之或具有任何適合組態，可經組態以控制加熱之噴射流體流之溫度及流速以及挾帶顆粒流之質量流量、顆粒大小及流速。
參考圖3及圖4，流動混合器8之一例示性實施例係以橫截面繪示。流動混合器8包括入口端蓋34、中央殼體36及出口端蓋38。流動混合器8界定第一流動通道40及第二流動通道42。第二流動通道42在交叉點44處與第一流動通道40流體連通地相交。第一流動通道40之在交叉點44之下游延伸的部分亦可被稱為組合流動通道46。第一流動通道40可係相對於組合流動通道46成一定角度安置，儘管本揭示之範疇不限於此。
第一流動通道40包含入口40a，且第二流動通道42包含入口42a。入口端蓋34包含在入口40a及入口42a處之各自安裝組態，其適於具有經連接至其之線14及12的實體實施例。
組合流動通道46包含出口或出口46a。在所描繪之實施例中，出口端蓋38包含在出口46a處之一安裝組態，其適於具有經連接至其之噴射噴嘴10。替代地，噴射噴嘴10可不直接被安裝至流動混合器8。
圖6係流動混合器8之所描繪實施例之一透視圖。圖7繪示自中央殼體36分解之入口端蓋34及出口端蓋38，展示內部空腔36a。如圖3及圖4所見，在所描繪之實施例中，第一流動通道40係由經安置在內部空腔36a中之上部插入件48及中央插入件50界定。
如至少在圖3及圖4中可看出，第一流動通道40之橫截面面積可在箭頭54所指示之流動方向(下游)上減小。第二流動通道42之橫截面面積可在箭頭56所指示之流動方向(下游)上減小。組合流動通道46之橫截面面積可在箭頭58所指示之流動方向(下游)上增加或保持實質上恒定。
如圖3、圖4及圖5所見，第二流動通道42包括自交叉點44在一上游方向上延伸之複數個通風口60。如所展示，通風口60與第二流動通道42係直接流體連通。如本文所使用的，「直接流體連通」係指沒有流體可流過之中間組件；對應地，「間接流體連通」意謂至少一個中間組件可位於被稱為流體連通的兩個組件之間。因此，如本文所使用的，「流體連通」係指直接流體連通或間接流體連通。儘管在所描繪之實施例中存在複數個通風口60，然可使用一或多個通風口。此外，儘管在所描繪之實施例中，通風口60自交叉點44上游延伸，然一或多個通風口60可被安置在沿著第二流動通道42之任何位置或(若干)位置處，足以根據本發明之教示起作用，以將輸送流體自經挾帶於輸送流體中之顆粒流排出，無論是在鄰近交叉點44(如所繪示)、靠近交叉點44，及/或在交叉點44更上游的一或多個位置處。根據本發明之教示，數量、長度及寬度(在本文中亦被稱為通風面積或總通風面積)可足以將輸送流體自經挾帶於輸送流體中之顆粒流排出。通風口60之寬度可小於期望自噴射噴嘴排出之顆粒的預期最小大小，使得彼等顆粒不流過通風口60。
在所描繪之實施例中，組合流動通道46包括自交叉點44在一下游方向上延伸之複數個通風口62。如所展示，通風口62與組合流動通道46直接流體連通。儘管在所描繪之實施例中存在複數個通風口62，然可使用一或多個通風口，或可完全省略通風口62。此外，儘管在所描繪之實施例中，通風口62自交叉點44下游延伸，然一或多個通風口62可安置在沿著組合流動通道46之任何位置或(若干)位置處，足以根據本發明之教示起作用，以將輸送流體自挾帶在輸送流體中之顆粒流排出，無論是鄰近交叉點44(如所繪示)、靠近交叉點44，及/或在交叉點44更下游之一或多個位置處。根據本發明之教示，數量、長度及寬度(在本文中亦被稱為通風面積或總通風面積)可足以將輸送流體自挾帶在輸送流體中之顆粒流排出。通風口62之寬度可小於期望自噴射噴嘴排出之顆粒之預期最小大小，使得彼等顆粒不流過通風口62。
通風口60使第二流動通道42與通風口通道64流體連通放置。通風口62使組合流動通道46與通風口通道64流體連通放置。通風口通道64包括通風口出口66。如所繪示的，通風口通道64可向環境開放，可具有一可呼吸之聲音衰減裝置(未繪示)，或可連接至一通風軟管或導管(未繪示)。此外，通風口通道64可連接至具有一較低壓力之一通道，藉此抽吸透過其之輸送流體。
參考圖8，流動混合器8以一透視圖繪示，其中入口40a及42a可見。圖9類似於圖8，其中省略入口端蓋34，顯示由上部插入件48、中央插入件50及下部插入件52界定之第一及第二流動通道40、42之部分之入口40b、42b。如所繪示，在所描繪之實施例中，入口40b及42b係圓形的，儘管可使用任何適合橫截面形狀。
圖10係沿圖3中之線10-10截取之一透視橫截面圖。入口40b及42b之大體上圓形形狀係可見的。圖11係沿圖3中之線11-11截取之流動混合器8之一透視橫截面圖。在圖11中，可看到第一流動通道40及第二流動通道42在下游方向上之形狀變化。第一流動通道40自其在入口40b處之大體上圓形橫截面形狀過渡，變得更平坦——具有一較小之垂直尺寸。第二流動通道42自其在入口42b處之大體上圓形橫截面形狀過渡，變得更平坦且更寬——具有一較小之垂直尺寸及一較大之橫向尺寸。
圖12係沿圖3中之線12-12截取之流動混合器8之一透視橫截面圖。在所描繪之實施例中，可看到第一流動通道40及第二流動通道42之連續形狀變化。第一流動通道40及第二流動通道42之各自橫截面面積可在下游方向上減小，直至一過渡停止點，諸如，例如交叉點44。在過渡停止點處，第一流動通道40及第二流動通道42之各自橫截面面積可停止減小。
圖13係沿圖3中之線13-13截取之流動混合器8之一透視橫截面圖。上部插入件48、中央插入件50及下部插入件52之下游端部以及通風口60係可見的。
圖14中可見之橫截面係沿著圖3中之線14-14截取的。在此位置處，可看到由出口端蓋38界定之組合流動通道46之橫截面形狀自交叉點44處之形狀之過渡。如圖15中所見，流動混合器8沿圖3中之線15-15截取之一透視橫截面圖，可看到組合流動通道46之橫截面形狀在出口46a處朝向其大體上圓形橫截面形狀之過渡(參見圖6)。組合流動通道46之橫截面面積可在自交叉點44至出口46a之下游方向上增加或保持實質上恒定。
參考圖16，存在展示之上部插入件48、中央插入件50及下部插入件52之一分解視圖，而沒有中央殼體36、入口端蓋34及出口端蓋38。此等插入件之下游端圖示為線上44a處對準，當組裝時，與交叉點44重合。上部插入件48包括通道48a，其與中央插入件50之通道50a協作以形成第一通道40。中央插入件50在其下表面上包括一通道(在圖16中不可見)，該通道與下部插入件52之通道52a協作以形成第二通道42。在所描繪之實施例中，通風口60形成於下部插入件52中，覆蓋通風口通道64並與通風口通道64流體連通。
參考圖17，存在繪示之出口端蓋38之一透視圖，展示延伸至內部空腔36a中之上游部分38a。上游部分38a包括通風口62，並界定組合流動通道46之一部分。圖17亦繪示安置在組合流動通道46上方之狹槽38b，該狹槽與通風口62對準。在所描繪之實施例中，狹槽38b不係通風口，然係作為形成通風口62之程序之部分形成的。
在操作中，噴射流體(通常係空氣)流可被引導透過第一流動通道40。如上文所提及，噴射流體流之能量可增加，諸如藉由被加熱，產生熱噴射流體，諸如，以非限制性實例之方式，以第17/139,292號美國專利申請案中所描述之參數。挾帶在輸送流體中之一顆粒流(通常係空氣)可被引導透過第二流動通道42。顆粒可包括低溫顆粒、非低溫顆粒或混合介質顆粒。針對低溫顆粒，諸如，以非限制性實例之方式，二氧化碳顆粒，顆粒之溫度及昇華將影響輸送流體之能量，諸如藉由降低溫度。在交叉點44處，在設計參數範圍內操作，噴射流體流及挾帶顆粒流中之壓力使得顆粒將與噴射流體流組合或合併，且輸送流體之所有或足夠或一相當大之部分將穿過通風口60及/或62，進入通風口通道64並離開通風口出口66。在顆粒合併或引入至噴射流體流中之前、接近或鄰近顆粒之輸送流體之排出防止或減少輸送流體之較低溫度(較低熱能)對噴射流體之能量(熱能及動能)之影響。如本文所使用，術語「通風口」係指允許輸送流體之至少一部分與顆粒及/或組合流分離之結構，取決於通風口係位於交叉點口44之上游還是下游，而不會在組合流離開流動混合器或噴射噴嘴之前與組合流重新組合。如本文所使用，術語「設計參數」係指足以允許裝置提供所期望性能之操作條件及/或值。
如將瞭解的，排出之輸送流體流之體積越大(即，不存在於噴射流體流中/與之組合)，輸送流體之較低能量對噴射流體流之能量之影響就越小。儘管在本發明之教示之範疇內係期望的，然本發明之教示並不要求在顆粒被挾帶(組合/合併/引入)至噴射流體流中之前排出所有輸送流體。
根據本發明之許多教示，輸送流體流係具有足夠之能量來輸送挾帶在其中之顆粒，使其組合/合併/引入至噴射流體流中之一流動流體。噴射流體流係在組合/合併/引入點處具有足夠之能量，結合其上任何輸送流體之作用，以將顆粒排出噴射噴嘴之一流體流。
圖18繪示根據本發明之一或多個教示組態之一流動混合器之一替代實施例。流動混合器108包括入口端蓋134、中央殼體136及出口端蓋138。流動混合器108包括第一流動通道140、第二流動通道142及組合流動通道146。如圖18及圖19中所甚至，流動混合器108包含交叉點144、上部插入件148、中央插入件150、下部插入件152、通風口160、通風口162、通風口通道164及通風口出口166，其類似于上文所描述之流動混合器8之對應命名及編號之結構。
流動混合器108之組態、構造及操作與上述流動混合器8之組態、構造及操作之不同之處在於，流動混合器108包括一一體式噴射噴嘴。在所描繪之實施例中，組合流動通道146由中央插入件180及下部插入件182界定。亦參考圖19，中央插入件180包括通道180a，該通道180a與下部插入件182之通道182a協作，以在插入件180、182之上游端部處形成組合流動通道146，導致在其下游形成一會聚-發散噴嘴輪廓。會聚-發散噴嘴部分具有喉部184，在設計參數下，在喉部184處流動達到1馬赫，且然後擴展為超音速流動。
實例1：一種方法，其包括提供一噴射流體流，將一輸送流體中挾帶之顆粒之一週期性連續流輸送至靠近噴射流體流之一位置，將顆粒流與該輸送流體之至少一有效部分分離，且然後將該顆粒組合或挾帶至該噴射流體流中之步驟。
實例2：如實例1之方法，其中該噴射流體已被加熱。
實例3：如實例1之方法，其中該噴射流體係至少700華氏度。
實例4：如實例1之方法，其包括在一目標工件處引導具有挾帶顆粒之噴射流體流。
實例5：如實例4之方法，其包括在顆粒已被挾帶至噴射流體流中之後，在將具有挾帶顆粒之該噴射流體流引導至一目標工件之前，增加顆粒之速度之步驟。
實例6：如實例1之方法，其中將該顆粒流與該輸送流體分離之該步驟包括將該輸送流體自該輸送流體中挾帶之該顆粒流排出。
實例7：如實例1之方法，其中將該顆粒流與該輸送流體分離之該步驟在將該顆粒挾帶至該噴射流體流中之前進行。
實例8：如實例1之方法，其中將該顆粒流與該輸送流體分離之該步驟之至少一部分係在該顆粒被挾帶至該噴射流體流中之同時進行的。
實例9：一種流動混合器，其包括一第一流動通道、在一交叉點處與該第一流動通道相交之一第二流動通道，一組合流動通道，其在該交叉點處與該第一流動通道及該第二流動通道流體連通，一或多個通風口，其與該第二流動通道直接流體連通，該等一或多個通風口經安置成靠近該交叉點。
實例10. 如實例9之流動混合器，其中該等一或多個通風口自該交叉點口在一上游方向上延伸。
實例11. 如實例9之流動混合器，其包括與組合流動通道直接流體連通之一或多個通風口，該等一或多個通風口經安置成靠近該交叉點。
實例12. 如實例11之流動混合器，其中與該組合流動通道直接流體連通之該等一或多個通風口自該交叉點在一下游方向上延伸。
根據本揭示之各個態樣，一元件、一元件之任何部分或元件之任何組合可用包含一或多個包括處理器之實體裝置之一「處理系統」實施。處理器之非限制性實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、現場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化邏輯控制器(PLC)、狀態機、門控邏輯、離散硬體電路以及經組態以執行貫穿本揭示描述之各種功能之其他適合硬體。處理系統中之一或多個處理器可執行處理器可執行指令。執行指令以達成一結果之一處理系統係經組態以諸如藉由向處理系統之一或多個元件提供指令來執行導致結果之任務之一處理系統，這將導致彼等元件單獨地或與由處理系統之其他元件執行之其他動作相結合地執行將導致結果之動作。軟體應廣義地解釋為指指令、指令集、代碼、程式碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、套裝軟體、常式、子常式、物件、可執行檔、執行執行緒、程式、功能等，無論是指軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言，或其他。軟體可駐留在一電腦可讀媒體上。電腦可讀媒體可係一非暫時性電腦可讀媒體。以實例之方式，電腦可讀媒體包含一磁儲存裝置(例如，硬碟、軟碟、磁條)、一光碟(例如，光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體裝置(例如，卡、棒、鍵驅動器)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式設計ROM (PROM)、可擦除PROM (EPROM)，電可擦除PROM (EEPROM)、一暫存器、一可卸載磁片以及用於儲存可由一電腦存取及讀取之軟體及/或指令之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體可駐留在處理系統中，在處理系統外部，或跨包含處理系統之多個實體分佈。電腦可讀媒體可體現在一電腦程式產品中。以實例之方式，一電腦程式產品可包含封裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習此項技術者將認識到，取決於特定應用及施加在整體系統上之整體設計約束，如何最好地實施貫穿本揭示之所描述之功能。
明確定義
「基於」係指某件事至少部分係由其被指示為「基於」的事物決定的。當某件事係完全由一件事決定時，其將被描述為「完全基於」該事物。
「處理器」係指可經組態以個別地或與其他裝置組合執行本揭示中所闡述之各種功能的裝置。「處理器」之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、現場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化邏輯控制器(PLC)、狀態機、門控邏輯，及離散硬體電路。短語「處理系統」用於指一或多個處理器，此等處理器可係包含在單一裝置中，亦可係跨複數個實體裝置分佈。
一處理系統經「組態」以執行一或多個動作之陳述意謂處理系統包含資料(其可包含指令)，此等資料可用於執行處理系統經「組態」以做的特定動作。例如，在一電腦(一種類型之「處理系統」) 的情況中，於一電腦上安裝Microsoft WORD將該電腦「組態」為用作一文字處理器，並將Microsoft WORD指令與其他輸入(諸如一作業系統)及各種週邊設備(例如，一鍵盤、監測器等)結合使用。
本發明之一或多項實施例的前述描述係出於繪示及描述之目的而提出的。其並非意欲係窮盡性的或將本發明限制於所揭示的精確形式。鑒於上述教示，明顯之修改或變化係可能的。選擇及描述實施例以最好地繪示本發明之原理及其實際應用，藉此使一般技術者能夠在各種實施例中最好地利用本發明，並進行適合於考慮之特定用途的各種修改。儘管僅詳細解釋本發明之一有限數量的實施例，然應理解，本發明之範疇不限於先前之描述中所闡述或附圖中所繪示之元件之構造及配置的細節。本發明能夠進行其他實施例，且能夠以各種方式實踐或實施。此外，為了清楚起見，使用具體之術語。應理解，各具體術語包含以一類似方式操作以達成一類似目的之所有技術等效物。本發明之範疇係由在此提交之發明申請專利範圍定義。
2:顆粒噴射系統 4:輸送流體 6:噴射流體源 8:流動混合器 10:噴射噴嘴 12:線 13:線 14:線 15:線 16:顆粒噴射系統 18:顆粒進料器組合件 18a:出口 20:顆粒源 22:流體源 24:線 26:加熱器 28:線 30:乾燥器 32:處理系統 34:入口端蓋 36:中央殼體 38:出口端蓋 38a:上游部分 38b:狹槽 40:第一流動通道 40a:入口 42:第二流動通道 42a:入口 44:交叉點 44a:線 46:組合流動通道 46a:出口 48:上部插入件 50:中央插入件 50a:通道 52:下部插入件 52a:通道 54:箭頭 56:箭頭 58:箭頭 60:通風口 62:通風口 64:通風口通道 66:通風口出口 108:流動混合器 134:入口端蓋 136:中央殼體 138:出口端蓋 140:第一流動通道 142:第二流動通道 144:交叉點 146:組合流動通道 148:上部插入件 150:中央插入件 152:下部插入件 160:通風口 162:通風口 164:通風口通道 166:通風口出口 180:中央插入件 180a:通道 182:下部插入件 182a:通道 184:喉部
附圖繪示用於解釋本發明之原理之實施例。
圖1圖解地繪示根據本發明之一或多個教示組態之一顆粒噴射系統。
圖2圖解地繪示根據本發明之一或多個教示組態之類似於圖1中所揭示之一顆粒噴射系統。
圖3係根據本發明之教示中之一或多者組態之一流動混合器之一實施例之一側橫截面視圖。
圖4係圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖。
圖5係圖3之流動混合器之一放大片斷透視橫截面視圖。
圖6係圖3之流動混合器之一透視圖，其中出口係可見的。
圖7係圖3之流動混合器之一分解視圖，繪示入口端蓋、中央殼體及出口端蓋。
圖8係圖3之流動混合器之透視圖，其中入口係可見的，繪示第一流動通道及第二流動通道之入口之形狀。
圖9係圖3之流動混合器之一透視圖，其中省略入口端蓋，繪示在入口蓋及流動混合器之中央殼體之介面處之第一流動通道及第二流動通道之形狀。
圖10係沿圖3中之線10-10截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示第一流動通道及第二流動通道之形狀。
圖11係沿圖3中之線11-11截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示第一流動通道及第二流動通道在指示平面處之形狀。
圖12係沿圖3中之線12-12截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示第一流動通道及第二流動通道在指示平面處之形狀。
圖13係沿圖3中之線13-13截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示第一流動通道及第二流動通道以及與第二流動通道連通之通風口之部分之形狀。
圖14係沿圖3中之線14-14截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示組合流動通道以及與組合流動通道連通之通風口之部分之形狀。
圖15係沿圖3中之線15-15截取之圖3之流動混合器之一透視橫截面視圖，展示沿線15-15之組合流動通道之形狀。
圖16係圖3之流動混合器之插入件之一分解視圖，其在上游形成第一流動通道及第二流動通道，直至第一流動通道與第二流動通道之交叉點。
圖17係出口端蓋38之上游側之一透視圖。
圖18係根據本發明之教示中之一或多者組態之一流動混合器之另一實施例之一側橫截面視圖。
圖19係圖18之流動混合器之插入件之一分解視圖，其形成組合流動路徑及噴射噴嘴。
2:顆粒噴射系統
4:輸送流體
6:噴射流體源
8:流動混合器
10:噴射噴嘴
12:線
14:線

Claims (48)

  1. 一種流動混合器，其包括： a. 一第一流動通道； b. 一第二流動通道，其在交叉點處與該第一流動通道相交； c. 一組合流動通道，其係在該交叉點處與該第一流動通道及該第二流動通道流體連通；及 d. 一或多個第二通道通風口，其係與該第二流動通道直接流體連通。
  2. 如請求項1之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口經安置成鄰近於該交叉點。
  3. 如請求項1之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口在一上游方向上延伸。
  4. 如請求項1之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口在一上游方向上自該交叉點延伸。
  5. 如請求項1之流動混合器，進一步包括與該組合流動通道直接流體連通之一或多個組合流動通道通風口。
  6. 如請求項5之流動混合器，其中該等一或多個組合流動通道通風口經安置成鄰近於該交叉點。
  7. 如請求項5之流動混合器，其中該組合流動通道通風口在一下游方向上延伸。
  8. 如請求項5之流動混合器，其中該組合流動通道通風口在一下游方向上自該交叉點延伸。
  9. 如請求項5之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口係與該等一或多個組合流動通道通風口直接流體連通。
  10. 如請求項1之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口係與一通風口通道流體連通。
  11. 如請求項10之流動混合器，進一步包括與該組合流動通道直接流體連通之一或多個組合流動通道通風口，其中該組合流動通道通風口係與該通風口通道流體連通。
  12. 如請求項10之流動混合器，其中該通風口通道包括一通風口出口，且該通風口出口係由該流動混合器之一外部表面界定。
  13. 如請求項1之流動混合器，其中該第一通道包括一第一通道入口及一第一通道橫截面面積，其中該第一通道橫截面面積隨著該第一通道自該第一通道入口朝向一第一通道過渡停止點延伸而減小。
  14. 如請求項13之流動混合器，其中該第一通道過渡停止點係該交叉點。
  15. 如請求項13之流動混合器，其中該第一通道橫截面面積隨著該第一通道自該第一通道入口朝向該第一通道過渡停止點延伸而連續減小。
  16. 如請求項1之流動混合器，其中該第二通道包括一第二通道入口及一第二通道橫截面面積，其中該第二通道橫截面面積隨著該第二通道自該第二通道入口朝向一第二通道過渡停止點延伸而減小。
  17. 如請求項16之流動混合器，其中該第二通道過渡停止點係該交叉點。
  18. 如請求項16之流動混合器，其中該第二通道橫截面面積隨著該第二通道自該第二通道入口朝向該第二通道過渡停止點延伸而連續減小。
  19. 如請求項1之流動混合器，其中該第一通道包括一第一通道入口及一第一通道垂直尺寸，其中該第一通道垂直尺寸隨著該第一通道自該第一通道入口朝向一第一通道過渡停止點延伸而減小。
  20. 如請求項1之流動混合器，其中該第二通道包括一第二通道入口及一第二通道垂直尺寸，其中該第二通道垂直尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向一第二通道過渡停止點延伸而減小。
  21. 如請求項1之流動混合器，其中該第二通道包括一第二通道入口及一第二通道橫向尺寸，其中該第二通道橫向尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向一第二通道過渡停止點延伸而增加。
  22. 如請求項1之流動混合器，其中該組合流動通道包括一組合流動通道出口及一組合流動通道橫截面面積，其中該組合流動通道橫截面面積隨著該組合流動通道自該交叉點朝向該組合流動通道出口延伸而增加。
  23. 如請求項22之流動混合器，其中該組合流動通道橫截面面積隨著該組合流動通道自該交叉點朝向該組合流動通道出口延伸而連續增加。
  24. 一種組合件，其包括： 如請求項1之流動混合器；及 一噴射噴嘴，其中該噴射噴嘴係與該組合流動通道流體連通。
  25. 如請求項24之組合件，其中該噴射噴嘴係與該流動混合器成一體。
  26. 一種流動混合器，其包括： a. 一上部插入件，其包括一上部插入件通道； b. 一中央插入件，其包括一第一中央插入件通道及一第二中央插入件通道，其中該第一中央插入件通道及該上部插入件通道界定一第一流體通道； c. 一下部插入件，其包括一下部插入件通道，其中該第二中央插入件通道及該下部插入件通道界定一第二流動通道，該第二流動通道與該第一流動通道在一交叉點處相交；及 d. 一或多個第二通道通風口，其經形成於該下部插入件中與該第二流動通道直接流體連通。
  27. 如請求項26之流動混合器，進一步包括在該交叉點處與該第一流動通道及該第二流動通道流體連通之一組合流動通道。
  28. 如請求項27之流動混合器，進一步包括與該組合流動通道直接流體連通之一或多個組合流動通道通風口。
  29. 如請求項26之流動混合器，進一步包括一中央噴嘴插入件及下部噴嘴插入件，其中該中央噴嘴插入件包括一中央噴嘴插入件通道，且該下部噴嘴插入件包括一下部噴嘴插入件通道，其中一組合流動通道係由該中央噴嘴插入件通道及該下部噴嘴插入件通道界定。
  30. 如請求項29之流動混合器，其中該組合流動通道包括一喉部，其中該組合流動通道包括該喉部之上游之一會聚部分及該喉部之下游之一發散部分。
  31. 如請求項26之流動混合器，其中該等一或多個第二通道通風口係與一通風口通道流體連通。
  32. 如請求項31之流動混合器，其中該通風口通道包括一通風口出口，且該通風口出口係由該流動混合器之一外部表面界定。
  33. 一種自一噴射噴嘴排出一挾帶顆粒流之方法，其包括： a. 提供一噴射流體流； b. 提供一挾帶顆粒流，其中該挾帶顆粒流包括一輸送流體及經挾帶於該輸送流體內之複數個顆粒； c. 將該挾帶顆粒流中之該輸送流體的至少一部分與該挾帶顆粒流中之該等複數個顆粒分離，藉此創建包括與該等複數個顆粒分離之該輸送流體的一排出流； d. 藉由將該噴射流體流與該挾帶顆粒流中之該等複數個顆粒組合來創建一組合流； e. 使該組合流流過並流出一噴射噴嘴；其中該排出流保持與離開該噴射噴嘴之該組合流分離。
  34. 如請求項33之方法，其中該等複數個顆粒包括低溫顆粒。
  35. 如請求項33之方法，其中該噴射流體包括加熱流體。
  36. 如請求項33之方法，其中分離該挾帶顆粒流中之該輸送流體之至少一部分的步驟發生在創建一組合流的步驟之前。
  37. 如請求項33之方法，其中分離該挾帶顆粒流中之該輸送流體之至少一部分的該步驟發生在創建一組合流的該步驟之後。
  38. 一種流動混合器，其包括： a. 一第一流動通道； b. 一第二流動通道，其在一交叉點處與該第一流動通道相交，其中該第二通道包括一第二通道入口、一第二通道垂直尺寸及一第二通道橫向尺寸，其中該第二通道垂直尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向一第二通道過渡停止點延伸而減小，且該第二通道橫向尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向該第二通道過渡停止點延伸而增加；及 c. 一組合流動通道，其係在該交叉點處與該第一流動通道及該第二流動通道流體連通。
  39. 如請求項38之流動混合器，其中該第二通道之該垂直尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向該第二通道過渡停止點延伸而連續減小。
  40. 如請求項38之流動混合器，其中該第二通道之該橫向尺寸隨著該第二通道自該第二通道入口朝向該第一通道過渡停止點延伸而連續減小。
  41. 如請求項38之流動混合器，其中該第二通道過渡停止點係該交叉點。
  42. 如請求項38之流動混合器，進一步包括與該第二流動通道直接流體連通之一或多個第二通道通風口。
  43. 如請求項38之流動混合器，其中該第一通道包括一第一通道入口及一第一通道垂直尺寸，其中該第一通道垂直尺寸隨著該第一通道自該第一通道入口朝向一第一通道過渡停止點延伸而減小。
  44. 如請求項43之流動混合器，其中該第一通道之該垂直尺寸隨著該第一通道自該第一通道入口朝向該第一通道過渡停止點延伸而連續減小。
  45. 如請求項43之流動混合器，其中該第一通道過渡停止點係該交叉點。
  46. 如請求項38之流動混合器，其中該第二流動通道經組態以待連接至一挾帶顆粒流，其中該挾帶顆粒流包括一輸送流體及經挾帶於該輸送流體內之複數個顆粒。
  47. 如請求項46之流動混合器，其中該第一流動通道經組態以待連接至一噴射流體流。
  48. 如請求項47之流動混合器，其中該噴射流體包括加熱流體。
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