(57)【要約】  ブラスト洗浄システムは、加圧されたブラスト洗浄媒体を射出するように構成されたノズルを有する。ブラスト洗浄媒体は、主要なブラスト洗浄コンポーネントとして、加圧された流体および水氷粒子を含む。システムは、外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーを含む。システムはさらに、供給された水氷が投入ホッパーへと受け入れられた後、供給された水氷から加圧されたブラスト洗浄媒体のための水氷粒子を生成するように構成された、粒子サイジングモジュールを含む。
2019507022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト洗浄システムであって、
加圧されたブラスト洗浄媒体を射出するように構成されたノズルであって、前記ブラスト洗浄媒体は、主要なブラスト洗浄コンポーネントとして、加圧された流体および水氷粒子を含む、ノズルと、
外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーと、
前記供給された水氷が前記投入ホッパーへと受け入れられた後、前記供給された水氷から前記加圧されたブラスト洗浄媒体のための前記水氷粒子を生成するように構成された、粒子サイジングモジュールと、を備える、ブラスト洗浄システム。
【請求項２】
個々の水氷粒子は、２ｍｌ未満の体積を有する、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項３】
前記供給された水氷は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満の体積を各々が有する氷の部分を含む、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項４】
前記粒子サイジングモジュールは、前記水氷粒子を形成するために前記供給された水氷を破砕する、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項５】
前記ノズルは、コンバージング−ダイバージングノズルである、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項６】
前記加圧された流体は、圧縮空気である、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項７】
前記ブラスト洗浄システムは、ポータブルである、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項８】
前記投入ホッパーおよび前記粒子サイジングモジュールを含む外側ハウジングと、
前記外側ハウジングから前記ノズルへと伸長するホースと、
前記外側ハウジングの底部に結合されたホイールと、をさらに備える、請求項７に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項９】
前記加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために前記水氷粒子を前記加圧された流体と混合するように構成された圧力供給モジュールをさらに備える、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１０】
前記圧力供給モジュールは、前記水氷粒子を大気圧の前記粒子サイジングモジュールから前記加圧された流体を含む混合流路へと移動させる、請求項９に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１１】
前記混合流路を前記ノズルに結合するシングルホース
をさらに備え、前記混合流路は、前記加圧された流体を受け取るように構成された入口と、前記加圧されたブラスト洗浄媒体を前記シングルホースに射出するように構成された出口とを含む、請求項１０に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１２】
前記圧力供給モジュールは、ローターの外表面に沿って分布させられた複数のローターポケットを有するローターを含み、前記ローターは、前記複数のローターポケットにおける前記水氷粒子を前記粒子サイジングモジュールから前記混合流路へと移動させるために連続的に回転するように構成される、請求項１０に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１３】
前記加圧されたブラスト洗浄媒体は、水蒸気、液体水、および水氷粒子を含む、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１４】
水氷粒子射出デバイスであって、
外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーであって、水氷の各々の断片の体積は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満である、投入ホッパーと、
前記投入ホッパーに結合され、水氷粒子を作成するために塊の形態で供給された前記水氷を破砕するように構成された、粒子サイジングモジュールと、
前記作成された水氷粒子を射出するように構成されたシングルホースと、を備えるデバイス。
【請求項１５】
前記水氷粒子は、２ｍｌ未満を有する、請求項１４に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１６】
前記水氷粒子射出デバイスは、前記作成された水氷粒子を射出するために、加圧された流体と連動して動作するように構成される、請求項１４に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１７】
前記粒子サイジングモジュールは、可動の破砕歯アセンブリを含む、請求項１４に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１８】
前記可動の破砕歯アセンブリは、前記水氷を破砕し、移動させるために、連動して動作するように構成される、請求項１７に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１９】
ブラスト洗浄の方法であって、
塊の形態で供給された水氷を投入ホッパーへと受け入れることと、
前記投入ホッパーに結合された粒子サイジングモジュールによって、塊の形態で供給された前記水氷をサイジングすることであって、ブラスト洗浄に適したサイズの水氷粒子を結果として生じる、サイジングすることと、
加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、前記粒子サイジングモジュールに結合された混合流路において、前記水氷粒子を加圧された流体と混合することと、
前記加圧されたブラスト洗浄媒体を前記混合流路からホースを通じて射出することであって、前記水氷粒子は、主要なブラスト洗浄コンポーネントを提供する、射出することと、を備える方法。
【請求項２０】
前記水氷粒子は、２ｍｌ未満の体積を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、この引用によりここに組み込まれる「加圧された供給された氷のブラスティングのための方法および装置」と題する２０１６年２月１１日に出願された米国仮出願番号第６２／２９４，１６１号の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下の、恩典を主張する。
【０００２】
本発明は、アイスブラスティングの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
アイスブラスティングは、表面の一部を洗浄または除去する目的のために、その表面に対し高速および高圧で氷粒子のストリームを向けることを含む。アイスブラスティングのための装置は、米国特許第６，２７０，３９４号明細書に開示される。
【０００４】
典型的には、米国特許第６，２７０，３９４号明細書にも示されるように、アイスブラスティングシステムは、それら自身の氷の供給を生成する。搭載型の製氷機は、そのようなシステムの複雑さ、サイズ、重さ、およびコストを増し、水源への接続が要求されるがゆえにポータビリティを減じる。したがって、上述された欠点の少なくともいくつかを克服するアイスブラスティングシステムに対するニーズが存在する。
【０００５】
関連技術の前述の例およびそれらに関連する限定は、排他的でなく例示的であるように意図される。関連技術の他の限定は、明細書を読み、図面を検討すれば、当業者に明らかになるであろう。
【発明の概要】
【０００６】
以下の実施形態およびその態様は、模範的および例示的であるように意図され、かつ権利範囲を限定するものではない、システム、デバイス、機械、および方法と共に説明され、例示される。さまざまな実施形態において、上述された問題の１つ以上が減じられているかまたは解消されている一方で、他の実施形態は他の改善に向けられる。
【０００７】
本開示は、それ自身の氷の供給を生成するよりもむしろ、供給された塊の氷を使用する、アイスブラスティングのための方法およびシステムを提供する。粒子サイザーが塊の氷を、流動化剤、たとえば圧縮空気のストリームへの同伴に適した、より小さいサイズに破砕する。シングルホースシステムが、ブラスト洗浄媒体の働きをする氷の出口速度を増大させ、ブラスティング出口の重さおよび複雑さを減少させるために使用され得る。シングルホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する２ホースシステムと比較すると、ブラスト氷がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト氷の速度をさらに増大させることができる。
【０００８】
シングルホースシステムによるブラスト氷の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。上述された模範的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態が、図面を参照することにより、および以下の詳細な説明の検討により、明らかになるであろう。
【０００９】
開示の一態様は、加圧されたブラスト洗浄媒体を射出するように構成されたノズルを有するブラスト洗浄システムである。ブラスト洗浄媒体は、主要なブラスト洗浄コンポーネントとして、加圧された流体および水氷粒子を含む。システムは、外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーを含む。システムはさらに、供給された水氷が投入ホッパーへと受け入れられた後、供給された水氷から加圧されたブラスト洗浄媒体のための水氷粒子を生成するように構成された、粒子サイジングモジュールを含む。
【００１０】
開示の別の態様は、外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーを有する水氷粒子射出デバイスであり、ここで、水氷の各々の断片の体積は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満である。デバイスは、投入ホッパーに結合され、水氷粒子を作成するために塊の形態で供給された水氷を破砕するように構成された、粒子サイジングモジュールと、作成された水氷粒子を射出するように構成されたシングルホースとを有する。
【００１１】
開示の別の態様は、ブラスト洗浄の方法である。方法は、塊の形態で供給された水氷を投入ホッパーへと受け入れることと、投入ホッパーに結合された粒子サイジングモジュールによって、塊の形態で供給された水氷をサイジングすることであって、ブラスト洗浄に適したサイズの水氷粒子を結果として生じる、サイジングすることと、加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、粒子サイジングモジュールに結合された混合流路において、水氷粒子を加圧された流体と混合することと、加圧されたブラスト洗浄媒体を混合流路からホースを通じて射出することであって、水氷粒子は、主要なブラスト洗浄コンポーネントを提供する、射出することとを含む。
【００１２】
模範的な実施形態が図面において例示される。ここに開示される実施形態および図面は、限定的であるよりもむしろ例示的であるとみなされるべきである、ということが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】その側部カバーパネルが除去された状態で示された、第１の実施形態に係るアイスブラスティングシステムの等角図である。
【図２】図１に示されたアイスブラスティングシステムの粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールの等角図である。
【図３】図２に示された粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールの側面図である。
【図４】閉鎖位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの側面図である。
【図５】開放位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの側面図である。
【図６】開放位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの上面図である。
【図７】閉鎖位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの底面図である。
【図８】取り付けられたホースを有する図１に示された実施形態の圧力供給モジュールを示す等角図である。
【図９】図８に示された圧力供給モジュールの縦断面図である。
【図１０】図８に示された圧力供給モジュールの軸方向断面図である。
【図１１】ジェットコンジット「Ａ」、クリーナージェット、および氷混合流路を通る、図８に示された圧力供給モジュールの断面図である。
【図１２】閉鎖位置における氷保持器を有する、発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１３】開放位置における氷保持器１３を有する、図１２に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１４】閉鎖位置における氷保持器を有する、発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１５】開放位置における氷保持器１３を有する、図１４に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１６】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１７】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１８】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムの混合チャンバを示す模式図である。
【図１９】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２０】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２１】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２２】図１０の線Ａ−Ａに沿った、図２１に示されたアイスブラスティングシステムを示す断面図である。
【図２３】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２４】蒸発器ドラムが固定されており、氷収集システムおよび堆積システムが回転している、図２３に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２５】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２６】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
より完全な理解を当業者に提供するために、以下の説明全体を通して特定の詳細が説明される。しかしながら、周知のエレメントは、開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細に示されておらず、説明されていない。したがって、説明および図面は、限定的であるよりもむしろ例示的な意味で考慮されるべきである。
【００１５】
一般的に、および導入および概観のために、本開示において説明される実施形態は、塊の氷が内部で生成されるよりもむしろ外部源から供給される、アイスブラスティングシステムおよび方法に関する。内部の製氷機をなくすことにより、アイスブラスティングシステムは、より小さく、より軽く、より単純で、よりポータブルである。アイスブラスティングシステムは、氷破砕歯の２つの対向させられたセットを有する顎状メカニズムを使用して塊の氷を粉砕または破砕する粒子サイザー（または破砕機）を有する。サイジングされた粒子は、圧縮空気のような加圧された流動化剤のストリームへと混合される。一実施形態では、シングルホースシステムが、ブラスト媒体の出口速度を増大させ、ブラスティング出口の重さおよび複雑さを減少させるために使用される。水氷のようなブラスト媒体との使用のためのシングルホースを有する、加圧された媒体のブラスティングシステムは、ブラスト媒体をターゲットに射出するのに従来の２ホースシステムに優る利点を付与する。２ホースシステムは、ブラスティング出口の前に高圧流動化剤とブラスト媒体とを組み合わせるためにベンチュリノズルを使用する。シングルホースシステムは、ブラスト媒体の増大させられた出口速度およびブラスティング出口の減少させられた重さおよび複雑さの点で、２ホースシステムより優れている。シングルホースシステムは、ブラスト媒体がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト媒体の速度をさらに増大させることができるのに対し、２ホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する。シングルホースシステムによるブラスト媒体の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。
【００１６】
図１は、発明の実施形態に係るアイスブラスティングシステム１００（本明細書ではアイスブラストマシンとも呼ばれる）を示す。アイスブラスティングシステム１００は、例示のために側部カバーパネルが除去された状態で示される。アイスブラスティングシステム１００は、システムの外部で作られるかまたは形成される氷の供給を受け取る。アイスブラスティングシステムは、フレーム１０６およびカバーパネル１１０（ハウジングを定義する）を含む。ホイール１０５およびハンドル１０７が、モビリティおよびポータビリティのためにフレームに取り付けられ得る。電気ボックス１１１は、電気制御および動力回路のすべてを収容する。制御パネル１０４は、オン／オフ、非常停止、および氷供給レートの選択といった、マシン制御機能のために提供される。アイスブラストマシン（すなわち、アイスブラスティングシステム）は、動力供給ケーブル１０９を介して電気動力を供給されるが、別の実施形態において、電気動力は、搭載型のジェネレータによって発生させられ得る。例示された実施形態において、圧縮空気は、オプションで着脱可能なホースであり得る圧縮空気供給ホース１５を介してマシンに供給される。別の実施形態において、マシンは空気圧縮機を含み得る。（図３に示されるように）供給されたサイジングされていない氷１１２が、アイスブラストマシンのハウジングの上表面上に配設された氷ホッパーのドアまたはハッチ１０２を介して、氷保管ホッパー１０３へと積載される。供給された氷１１２は、氷のブロックまたは立方体またはランダムなサイズと形状のまとまりの形態であることができる。たとえば、一実施形態において、供給された氷は、２ｍｌから１０，０００ｍｌまでの範囲の体積を有する。ブラストホース１６は、アイスブラストマシン１００をブラストノズル１７に接続する。ノズルは、図示されているようにハンドヘルドノズルであることができるが、他の実施形態において、ノズルは、任意の適切なプラットフォーム、ガントリー、ロボティックマニピュレータアーム、または他のユーザ制御可能な装置に据え付けられることができる。図示されたハンドヘルドノズルを使用してターゲット表面１０１に対するブラスティング動作を実行するために、オペレータは、空気圧式システム１１４およびドライブモーター１０８をアクティブにするよう、ブラストトリガ１１３を強く握る。ドライブモーター１０８は、粒子サイジングモジュール１（本明細書では「破砕機」とも呼ばれる）および圧力供給モジュール２０の両方を回転させる。粒子サイジングモジュール１（すなわち、破砕機）は、ブラスト洗浄の適用を実行するためのブラスト媒体としての使用のために、塊の氷１１２を破砕することにより、塊の氷をさまざまな源および形態（たとえば、立方体、ブロック、等）から適切なサイズを有するかまたはその範囲内である多数のより小さいサイズの氷粒子１１５へと変える。圧力供給モジュールは、空気粒子が圧縮空気のストリームに同伴させられることを可能にし、それによって、ブラストホース１６を通じブラストノズル１７へ供給される圧縮空気と氷粒子との混合物を生成し、ブラストノズル１７においてブラスト混合物は、産業用洗浄の適用を実行するためにターゲット表面１０１に対し加速させられ、推進される。
【００１７】
図２は、以下においてさらに詳細に説明される、側部プレートが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０の等角図を示す。図３は、以下においてさらに詳細に説明される、側部プレートが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０の立面図を示す。図２および図３において示されているように、粒子サイジングモジュール（破砕機）は、氷破砕歯の２つの傾斜したセットで形成されたＶ字型の顎を有する。側部パネルが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１が、図４から図７にさらに示される。図４は、その「閉鎖」運動状態における粒子サイジングモジュール１を示す。粒子サイジングモジュール１は供給されたサイジングされていない氷１１２を、さまざまな源および形態（立方体、ブロック、等）から、ブラスト洗浄の適用を実行するためのブラスト媒体としての使用のための最適なサイズを有する多数の氷粒子１１５へと変える。粒子サイジングモジュール１は、氷保管ホッパー１０３の下方側部を形成する２つの側部プレート２を含む。モジュールは、互いに対向させられて向き合い、その間でブロックまたは立方体の氷が氷保管ホッパー１０３へと堆積される、２つの対向させられた破砕歯アセンブリ３および５を含む。第１のアセンブリは、サイザーベアリング１１内で回転し、それが今度は偏心シャフト９を回転させる、サイザードライブシャフト１０によってドライブされる歯プレート「Ａ」３のアレイで構成される。偏心シャフト９は、歯プレート「Ａ」３に遊星運動を伝える。歯プレート「Ａ」３の底部は、遊星運動に直動成分を追加するために歯プレートガイド７内をスライドする歯プレートカム８に取り付けられる。２つの運動は共に、歯プレート「Ａ」３にスライダー−クランク運動を誘導する。歯プレート「Ａ」３の歯は、メカニズムの目詰まりを防止するために歯３の間から残留氷を除去する働きをする、穴の開いたクリーナープレート「Ａ」４内をスライドする。
【００１８】
第２の歯アセンブリ５は同様であるが、第１のアセンブリ３と向きが反対であり、歯一つ分オフセットされ、第２のアセンブリ５は、歯プレート「Ｂ」５のアレイおよびその対応するクリーナープレート「Ｂ」６を含む。クリーナープレート「Ａ」および「Ｂ」４および６は、それらのそれぞれの歯のサイズおよび配列が異なる。各々の歯プレート３、５上の歯のピッチは、発振する歯のアレイの間で氷に力が加えられる際に氷に対する破砕力を生成するように配列される。結果として生じる氷媒体のサイズは、各々の歯プレート３、５上の歯のピッチ、ならびに各々のアレイ上の個々の歯プレート間の間隔によって決定される。「破砕力」によって理解されるのは、対向する歯が、氷に対し圧縮力を及ぼし、氷の圧縮破断を引き起こし、それによりブラスティングに適したより小さい氷の粒子を生成する、ということである。
【００１９】
図５は、その「開放」運動状態（すなわち、開放位置）における粒子サイジングモジュール１の立面図を示し、図４は、その「閉鎖」運動状態（すなわち、閉鎖位置）における粒子サイジングモジュール１の立面図を示す。「開放」運動状態から「閉鎖」運動状態への連続的で循環的な移行によって、塊の氷は、ブラスト洗浄の適用に適したサイズの氷粒子が生成されるまで、塊の氷が歯のアレイの間を落下するにつれてますます小さい塊のサイズへと破砕される。たとえば、一実施形態において、氷粒子は２ｍｌ未満の体積である。歯のアレイの運動は、粒子サイジングモジュール１の底部の方へ移動するよう氷を誘導し、粒子サイジングモジュール１の底部で氷が各々のアレイの底部の歯「Ａ」および「１３」に遭遇するよう、上から下への運動を引き起こす。各々のアレイの底部の歯はまた、圧力供給モジュール２０の上方に位置する氷積載ゾーン１９の中に氷を押し込める。図６は、その「開放」運動状態における粒子サイジングモジュール１の上面図を示す。図７は、その「閉鎖」運動状態における粒子サイジングモジュールの底面図を示す。
【００２０】
一実施形態に係る圧力供給モジュール２０が、図８から図１１に示される。図８は、取り付けられたホースを有する単独の圧力供給モジュール２０を示す。図９は、圧力供給モジュール２０を通る縦断面を示す。図１０は、圧力供給モジュールを通る軸方向断面を示す。図１１は、ジェットコンジット「Ａ」３９、クリーナージェット４１、および氷混合流路３７を通る圧力供給モジュールの縦断面を示す。圧力供給モジュール２０は、粒子サイザーモジュールにおいて生成された氷粒子１１５を、ブラスト洗浄の適用を実行するために大気圧の状態から圧縮空気の高圧ストリームへと移す。圧力供給モジュール２０は、ローター２１を備え、ローターの表面は、ローターポケット４２の配列を有する。このローターは、ベアリングブロック２９に据え付けられたベアリング３０によってローターの各端で支持される、ロータードライブシャフト２２によって支持される。ベアリングブロック２９は、封止ブロック２３をローターの下に位置付ける圧力ブロック２７の各端に据え付けられる。ゴムのまたは複合材料の空気圧式の空気袋３１が、圧力ブロック２７とベースプレート２８との間に据え付けられる。圧縮空気供給ホース１５は、圧縮空気源を提供するために空気の入口２５に接続される。ブラストノズル１７は、ブラストホース１６を介して氷ブラスト出口２６に接続される。
【００２１】
動作中、圧縮空気は、圧縮空気供給ホースを介して空気の入口２５へと供給され、氷混合流路３７、ジェットコンジットヘッダー３８、ジェットコンジット「Ａ」３９、ジェットコンジット「Ｂ」４０、クリーナージェット４１、および氷ブラスト出口２６を加圧する。これらのセクションは、圧力チャンバ３４を備える。圧縮空気は、ジェットコンジットヘッダー３８間を流れ、氷混合流路３７は、自動調整式フローレギュレータ４６によって制御される。このレギュレータは、ジェットコンジットヘッダー３８から圧力チャンバ３４への空気の流れを直接的に制限することにより、低圧ブラスティング動作中に適切な空気の流れがクリーナージェット４１を通して維持されることを保証する。圧力チャンバ３４は、封止ブロック２３がローター２１と空気圧式の空気袋３１との間の垂直経路において移動することを可能にするために、圧力チャンバの上側の封止３５と圧力チャンバの下側の封止３６との間で維持される。圧縮空気は、圧力チャンバ３４を通り、ブラストホース１６を介してブラストノズル１７を通って流れる。
【００２２】
動作中、氷粒子１１５は重力の下、氷保管ホッパー１０３内の、大気圧に維持された、大気の氷積載ゾーン１９において、ローターポケット４２Ａへと沈降する。ローター２１は、ロータードライブシャフト２２によって連続的に回転させられ、氷フェンス４３を通り過ぎて圧力チャンバ３４へと、氷粒子１１５を含むローターポケット４２Ｂを移動させる。さまざまなローターポケットパターン配列が、ノズルへのブラスト媒体供給特性を変化させるために使用され得る。氷フェンス４３は、大気のローターポケット４２Ａを圧力チャンバ３４の方へ搬送するために大気のローターポケット４２Ａ内に氷粒子１１５を保持する。ローター２１が圧力チャンバ３４へと回転するにつれ、個々のローターポケット（加圧された）４２Ｂは圧縮空気によって加圧されるようになる。氷粒子１１５は、重力と、氷混合流路３７およびクリーナージェット４１を通る空気の流れにより、氷混合流路３７へと堆積される。クリーナージェット４１は、任意の氷粒子１１５を撤去および除去するために、それが圧力チャンバ３４に入るときにも出るときにも、各々の個々の加圧されたローターポケットを通して、空気の流れの分割により、圧縮空気の一部を移動させる。同伴させられた氷粒子１１５は、ブラストホース１６を介して、ターゲット表面１０１の方へブラストノズル１７を通って加速させられる。ローター２１は、回転し続け、加圧されたローターポケット４２Ｂは、大気のローターポケット４２Ａになるために、その圧縮空気の積載を通気ゾーン４４へと通気させる。通気させられたローターポケット４２Ａは、氷保管ホッパー１０３内の大気の氷積載ゾーン１９まで回転し続ける。
【００２３】
動作中、ローター２１と封止ブロック２３との間の封止表面２４は、空気袋チャンバ３２内に位置する空気圧式の空気袋３１によって発生させられる、ローター２１に対する封止ブロック２３への上向きの力によって維持される。空気圧式の空気袋３１内で維持される気圧は、空気袋の空気の入口３３に接続された気圧レギュレータ４５を介して調整され得る。これは、空気圧式の空気袋３１によって発生させられる上向きの力が、ローター２１上の摩擦力を最小化するために圧力チャンバ３４によって発生させられる下向きの力と釣り合うように調整されることを可能にする。空気圧式の空気袋３１は、圧力ブロックまたはローター２１上の摩耗を伴ってでも、圧力ブロック２７上の力を一定に保つ。空気袋の圧力は、異なる手法で調節され得る。入ってくる主な気圧が相対的に一定である場合には、手動で調整可能なレギュレータが使用され得る。主な気圧が著しく変化する場合には、空気袋の気圧は、変化する主な空気供給圧力にもかかわらずローターに対する圧力ブロック２７の力を相対的に一定に保つよう、空気袋の気圧が空気の供給と比例するように、調整され得る。圧力チャンバの上側および下側のＯリングシール３５、３６は、圧力ブロックが自由に昇降することを可能にするだけではなく、それらは、空気袋の破裂の際に空気圧式の空気袋３１のための二次的な封止の働きをする。ローター２１は、どの角度でもローター上に空にされている少なくともいくつかのポケットが常に存在するように、互い違いに配置されるかまたはらせん状に配列された、複数のポケットまたはスロットを有する。空気は常に、入口２５から出口２６へとブロックを通過し、ローター２１から落ちてくる氷を同伴させることができる。どのポイントでも空気の流れはさえぎられない。各々の（加圧された）ローターポケット４２Ｂを空にするのを助けるために、空気が空気乱流と共に氷混合流路３７を通って各々のポケット４２Ａに上がるように向けられる。オリフィスプラグ４６は、参照番号３９、４０によって示されたジェットコンジットＡおよびＢを動作させるために、ジェットコンジットヘッダー３８のための差圧を作り出す。このオリフィスプラグ４６は、調整可能または交換可能であり得る。粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールは、チェーン、ベルト、またはギアシステムによって機械的に共に結合され得る。あるいは、それらは、２つのＶＦＤ（可変周波数ドライブ）と電気的に結合され得る。例示された実施形態において、両方のモジュールは、同一のスピードで共に動作させられる。たとえば、粒子サイジングモジュール１がスピードを増大させる場合、圧力供給モジュール２０は、粒子を取り除き、システムの詰まりを引き起こすであろういずれの蓄積も防止するために、比例してより速く回らなければならない。粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０のスピードは共に、近い将来のタスクのためにオペレータによって設定され得る氷粒子射出レートを制御する。スピードは、連続的に調整され得るかまたは特定の用途のために固定され得る。たとえば、スピードは、任意の適切なダイヤル、レバー、ボタン、トグル、またはハンドヘルドノズル上あるいはアイスマシンの外部ハウジング上に配設された他のユーザ入力デバイスによって制御され得る。
【００２４】
図１２〜２６は、サイジングされた氷粒子を加圧された流動化剤の流れへと供給するための手段のさらなる実施形態を示す。図１２では、水氷のような予め作られたブラスト媒体２１１が、閉鎖位置における媒体保持器２１３により、開放された媒体チャンバ２１２へと堆積される。媒体チャンバがブラスト媒体によって満たされると、チャンバ２１２は、図１３に示されるように解放される。媒体保持器２１３は開放位置に移動させられ、流動化剤２１４は、媒体の下から圧力をかけられて媒体チャンバに入り、入口弁２１５を介して制御される。流動化剤は、加圧された空気によって流動化させられた粒状の氷であることもできる。それはまた、圧力をかけられて射出された水と氷の混合物、または圧力をかけられたただの水であることもできる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２の内部で媒体と交じり合い、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へブラスト媒体混合物２９８を推進する。図１４に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、閉鎖位置における媒体保持器２１３により、開放された媒体チャンバ２１２へと堆積される。媒体チャンバがブラスト媒体によって満たされると、チャンバ２１２は、図１５に示されるように解放される。媒体保持器２１３は開放位置に移動させられ、流動化剤２１４は、媒体の上方から圧力をかけられて媒体チャンバに入り、入口弁２１５を介して制御される。流動化剤は、媒体チャンバの内部で媒体と交じり合い、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へブラスト媒体混合物２９８を推進する。
【００２５】
図１６に描かれた実施形態では、ブロックまたは細粒といった塊の媒体２３１が媒体チャンバ２１２の内部に置かれ、チャンバが解放される。ブラスト媒体２１１が続いて、塊の媒体２３１を指定された媒体サイズへと変えるためにシステム２３２によって実行される破壊方法を使用して、塊から生成される。ブラスト媒体２１１は、閉鎖位置における媒体保持器２１３によって、媒体チャンバの底部内に保持される。十分な初期媒体が媒体チャンバ２１２の内部で生成されると、媒体保持器２１３は、図１６に示される開放位置にセットされ、流動化剤２１４が媒体の下から入口弁２１５を介して媒体チャンバに入る。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で、用意された媒体と交じり合い、ブラスト媒体混合物２９８を流動化させ、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進する。このシステムは、ブラスティング手順が行われている一方で連続的に媒体を生成すること、またはブラスティングモードと媒体生成モードとを交互に繰り返すこと、のいずれもできる。
【００２６】
図１７に描かれた実施形態では、ブロックまたは細粒といった塊の媒体２３１が媒体チャンバ２１２の内部に置かれ、チャンバが解放される。ブラスト媒体２１１が続いて、塊の媒体２３１を指定された媒体サイズへと変える（すなわち、リサイズする）ためにシステム２３２によって実行される破壊方法を使用して、塊の媒体から生成される。ブラスト媒体２１１は、閉鎖位置における媒体保持器２１３によって、媒体チャンバの底部内に保持される。十分な初期媒体が媒体チャンバ２１２の内部で生成されると、媒体保持器２１３は、図１７に示される開放位置にセットされ、流動化剤２１４が媒体の上方から入口弁２１５を介して媒体チャンバに入る。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で、用意された媒体と交じり合い、ブラスト媒体混合物２９８を流動化させ、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進する。このシステムは、ブラスティング手順が行われている一方で連続的に媒体を生成すること、またはブラスティングモードと媒体生成モードとを交互に繰り返すこと、のいずれもできる。
【００２７】
図１８および図１９は、２つのチャンバがブラスティングモードとブラスト媒体補充モードとを交互に繰り返すツインチャンバブラスティングデバイスを表す。一方のチャンバがブラスティングモードにある一方で、他方はブラスト媒体補充モードにある。ブラスティングモードにおけるチャンバがそのブラスト媒体を使い尽くすと、２つのチャンバは、連続的なブラスティングおよびブラスト媒体の補充のためにモードを切り替える。以下の段落における補充モードは、個々のチャンバに媒体を分配するために中央のホッパーが使用される、自動化された補充メカニズムを描く。補充モードは、この方法に限定されるのみならず、図１２〜１５に示された手動の補充、図１６〜１７に示された媒体の精製、および図２０〜２３に示された媒体の生成といった、他の媒体補給方法もまた含む。
【００２８】
図１８に描かれた実施形態において、チャンバＡおよびチャンバＢの両者は最初、媒体保持器２１３、リリーフ弁２４１、および出口弁２４２が閉鎖位置にセットされる、ブラスト媒体補充モードで開始する。まず、ブラスト媒体２１１が上部ホッパー２４３へと供給され、供給弁２４４が、そのリリーフ弁が開放位置にセットされたチャンバＡの混合チャンバ２１２へとブラスト媒体を分流させる。十分な媒体がチャンバＡの中に存在すると、図１８に示されているように、リリーフ弁２４１は閉鎖され、供給弁２４４は、ブラスト媒体を分流させてチャンバＢの混合チャンバをブラスト媒体２１１で満たし始める。チャンバＢが補充モードを開始する一方で、チャンバＡは、出口弁２４２および媒体保持器２１３が開放位置にセットされ、流動化剤２１４がマニホールド２４５および入口弁２１５を介して媒体の下からチャンバに入る、ブラスティングモードへと切り替えられる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で媒体と交じり合い、ブラスティング混合物２９８になるようにそれを流動化させ、出口弁２４２を通じてコンジット２９５およびホース２９６を通じてターゲット２９９の方へそれを推進する。十分な媒体がチャンバＢの中に存在すると、補充モードが停止させられ、リリーフ弁２４１が閉鎖され、供給弁２４４が全閉鎖位置にセットされる。チャンバＡにおけるブラスト媒体２１１が使い尽くされると、チャンバＡは、媒体保持器２１３および出口弁２４２が閉鎖位置にセットされ、ブラスト媒体の補充が始まる、ブラスト媒体補充モードに切り替わる。これが起こる一方で、チャンバＢはブラスティングモードへと移される。このプロセスは、ブラスト媒体の連続的な補充およびターゲットの方への加圧されたブラスト媒体の流れを提供するために繰り返す。
【００２９】
図１９に描かれた実施形態において、チャンバＡおよびチャンバＢの両者は最初、媒体保持器２１３、リリーフ弁２４１、および入口弁２４６が閉鎖位置にセットされる、ブラスト媒体補充モードで開始する。まず、ブラスト媒体２１１が上部ホッパー２４３へと供給され、供給弁２４４が、そのリリーフ弁２４１が開放位置にセットされたチャンバＡの混合チャンバ２１２へとブラスト媒体を分流させる。十分な媒体がチャンバＡの中に存在すると、図１９に示されているように、リリーフ弁２４１は閉鎖され、供給弁２４４は、ブラスト媒体を分流させてチャンバＢの混合チャンバをブラスト媒体２１１で満たし始める。チャンバＢが補充モードを開始する一方で、チャンバＡは、入口弁２４６および媒体保持器２１３が開放位置にセットされ、流動化剤２１４が入口弁２１５を介して媒体の上方からチャンバに入る、ブラスティングモードへと切り替えられる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で媒体と交じり合い、ブラスティング混合物２９８になるようにそれを流動化させ、コンジット２４７およびホース２９６を介してターゲット２９９の方へ出口を通じてそれを推進する。十分な媒体がチャンバＢの中に存在すると、補充モードが停止させられ、リリーフ弁２４１が閉鎖され、供給弁２４４が全閉鎖位置にセットされる。チャンバＡにおけるブラスト媒体２１１が使い尽くされると、チャンバＡは、媒体保持器２１３および入口弁２４６が閉鎖位置にセットされ、ブラスト媒体の補充が始まる、ブラスト媒体補充モードに切り替わる。これが起こる一方で、チャンバＢはブラスティングモードに移される。このプロセスは、ブラスト媒体の連続的な補充およびターゲットの方への加圧されたブラスト媒体の流れを提供するために繰り返す。
【００３０】
図２０に描かれた実施形態において、加圧されたチャンバ２６１は、貯水器２６２、回転する蒸発器ドラム２６３、および媒体収集システム２６４を収容する。貯水器２６２は、弁２６６を介して適切なレベルまで水２６５で満たされ、流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、チャンバを加圧するために圧力をかけられて追加される。蒸発器ドラム２６３が回転し始め、冷媒２６７が、ドラムの表面に沿って氷のシートを作成するためにコンジット２６８を介して蒸発器ドラム２６３を通じて供給される。冷媒２６６は続いて、さらなるプロセスのためにコンジット２６９を介して蒸発器ドラムを出る。媒体収集システム２６４が続いて、ブラスト媒体２１１を作成するために、ドラムから氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体２１１は続いて、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、コンジット２７０に入る加圧された流動化剤２１４によって流動化させられる。
【００３１】
図２１および図２２に描かれた実施形態において、チャンバ２７１は、貯水器２６２、回転する蒸発器ドラム２６３、媒体収集システム２６４、および高圧コンジット２７２を収容する。高圧コンジット２７２は封止２７３により、蒸発器ドラム２６３の上部の周りおよび媒体収集システム２６４の周りの緊密な封止を維持する。貯水器２６２は、弁２６６を介して適切なレベルまで水２６５で満たされ、流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、高い圧力をかけられて高圧コンジット２７２へと追加される。蒸発器ドラム２６３が回転し始め、冷媒２６７が、ドラムの表面に沿って氷のシートを作成するためにコンジット２６８を介して蒸発器ドラム２６３を通じて供給される。冷媒２６６は続いて、さらなるプロセスのためにコンジット２６９を介して蒸発器ドラムを出る。媒体収集システム２６４が続いて、高圧コンジット２７２内でブラスト媒体２１１を作成するために、ドラムから氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体２１１は続いて、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、高圧コンジット２７２の境界内で、加圧された流動化剤２１４によって流動化させられる。
【００３２】
図２３に描かれた実施形態において、加圧されたチャンバ２８１は、蒸発器ドラム２８２、媒体収集システム２８３、および堆積システム２８４を収容する。流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、チャンバ２８１を加圧するために圧力をかけられて追加される。蒸発器２８２が回転し始め、冷媒２６７が、チャンバ２８１の内表面を冷却するためにコンジット２８５を介しそれを通じて供給され、コンジット２８６を介してシステムを出る。水２６５が、コンジット２８７を介してシステムに入り、堆積システム２８４を使用してチャンバ２８１の表面に沿って氷のシートを作成するためにチャンバ２８１の内壁に沿って堆積される。媒体収集システム２８３が続いて、ブラスト媒体２１１を作成するために、チャンバの壁から氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体は続いて、ターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、ホッパー２８８において加圧された流動化剤によって流動化させられる。図２４は、蒸発器ドラム２８１が固定され、媒体収集システム２８３および堆積システム２８４がコンジット２８７の周りを回転している、代替のセットアップを示す。
【００３３】
図２５に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、媒体ホッパー２９１へと堆積され、媒体ホッパー２９１において媒体は、ホッパーの底部のオーガー２９２によって収集される。流動化剤２１４は、コンジット２９３を通じてオーガー２９２の端に供給される。ブラスト媒体２１１はコンジット２００へと堆積され、コンジット２００においてブラスト媒体２１１は、ブラスト媒体混合物２９８になるように混合され、流動化させられる。ブラスト媒体混合物２９８が続いて、ホース２９６および出口ノズル２９７を介してターゲット２９９の方へ推進される。
【００３４】
図２６に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、媒体ホッパー２９１へと堆積され、媒体ホッパー２９１において媒体は、回転エアロック２９４へと堆積される。流動化剤２１４がコンジット２９３を通じて供給され、回転エアロック２９４が、ブラスト媒体混合物２９８を生成するためにブラスト媒体２１１をコンジット２９３へと循環させる。ブラスト媒体混合物２９８が続いて、ホース２９６および出口ノズル２９７を介してターゲット２９９の方へ推進される。
【００３５】
したがって、開示されたデバイスは、供給された水氷のようなブラスト媒体との使用のためのシングルホースを有する、加圧された媒体のブラスティングシステムを提供する。現在、２ホースシステムが、ターゲットにブラスト媒体を射出するために使用される。２ホースシステムは、ブラスティング出口の前に高圧流動化剤とブラスト媒体とを組み合わせるためにベンチュリノズルを使用する。冷媒の好ましい形態は液体窒素である一方で、液体ヘリウム、液体ネオン、液体アルゴン、または液体クリプトンといった他の極低温剤、または他の既知の冷媒が使用され得る。前出のシングルホースシステムは、ブラスト媒体の増大させられた出口速度およびブラスティング出口の減少させられた重さおよび複雑さの点で、２ホースシステムより優れている。シングルホースシステムは、ブラスト媒体がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト媒体の速度をさらに増大させることができるのに対し、２ホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する。シングルホースシステムによるブラスト媒体の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。
【００３６】
多数の模範的な態様および実施形態が上述されている一方で、当業者はそれらの、ある特定の変更、置換、追加、および部分的組み合わせを認識するだろう。したがって、以下の添付の請求項および今後導入される請求項は、すべてのそのような変更、置換、追加、および部分的組み合わせを、それらの真の精神および権利範囲内として含むように解釈される、ということが意図される。
【図１】
2019507022.tif 000003
【図２】
2019507022.tif 000004
【図３】
2019507022.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019507022.tif 000009
【図８】
2019507022.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019507022.tif 000013
【図１２】
2019507022.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2019507022.tif 000016
【図１５】
2019507022.tif 000017
【図１６】
2019507022.tif 000018
【図１７】
2019507022.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2019507022.tif 000021
【図２０】
2019507022.tif 000022
【図２１】
2019507022.tif 000023
【図２２】
2019507022.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2019507022.tif 000026
【図２５】
2019507022.tif 000027
【図２６】
2019507022.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月26日(2018.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、この引用によりここに組み込まれる「加圧された供給された氷のブラスティングのための方法および装置」と題する２０１６年２月１１日に出願された米国仮出願番号第６２／２９４，１６１号の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下の、恩典を主張する。
【０００２】
本発明は、アイスブラスティングの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
アイスブラスティングは、表面の一部を洗浄または除去する目的のために、その表面に対し高速および高圧で氷粒子のストリームを向けることを含む。アイスブラスティングのための装置は、米国特許第６，２７０，３９４号明細書に開示される。
【０００４】
典型的には、米国特許第６，２７０，３９４号明細書にも示されるように、アイスブラスティングシステムは、それら自身の氷の供給を生成する。搭載型の製氷機は、そのようなシステムの複雑さ、サイズ、重さ、およびコストを増し、水源への接続が要求されるがゆえにポータビリティを減じる。したがって、上述された欠点の少なくともいくつかを克服するアイスブラスティングシステムに対するニーズが存在する。
【０００５】
関連技術の前述の例およびそれらに関連する限定は、排他的でなく例示的であるように意図される。関連技術の他の限定は、明細書を読み、図面を検討すれば、当業者に明らかになるであろう。
【発明の概要】
【０００６】
以下の実施形態およびその態様は、模範的および例示的であるように意図され、かつ権利範囲を限定するものではない、システム、デバイス、機械、および方法と共に説明され、例示される。さまざまな実施形態において、上述された問題の１つ以上が減じられているかまたは解消されている一方で、他の実施形態は他の改善に向けられる。
【０００７】
本開示は、それ自身の氷の供給を生成するよりもむしろ、供給された塊の氷を使用する、アイスブラスティングのための方法およびシステムを提供する。粒子サイザーが塊の氷を、流動化剤、たとえば圧縮空気のストリームへの同伴に適した、より小さいサイズに破砕する。シングルホースシステムが、ブラスト洗浄媒体の働きをする氷の出口速度を増大させ、ブラスティング出口の重さおよび複雑さを減少させるために使用され得る。シングルホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する２ホースシステムと比較すると、ブラスト氷がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト氷の速度をさらに増大させることができる。
【０００８】
シングルホースシステムによるブラスト氷の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。上述された模範的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態が、図面を参照することにより、および以下の詳細な説明の検討により、明らかになるであろう。
【０００９】
開示の一態様は、加圧されたブラスト洗浄媒体を射出するように構成されたノズルを有するブラスト洗浄システムである。ブラスト洗浄媒体は、主要なブラスト洗浄コンポーネントとして、加圧された流体および水氷粒子を含む。システムは、外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーを含む。システムはさらに、供給された水氷が投入ホッパーへと受け入れられた後、供給された水氷から加圧されたブラスト洗浄媒体のための水氷粒子を生成するように構成された、粒子サイジングモジュールを含む。
【００１０】
開示の別の態様は、外部源から塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーを有する水氷粒子射出デバイスであり、ここで、水氷の各々の断片の体積は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満である。デバイスは、投入ホッパーに結合され、水氷粒子を作成するために塊の形態で供給された水氷を破砕するように構成された、粒子サイジングモジュールと、作成された水氷粒子を射出するように構成されたシングルホースとを有する。
【００１１】
開示の別の態様は、ブラスト洗浄の方法である。方法は、塊の形態で供給された水氷を投入ホッパーへと受け入れることと、投入ホッパーに結合された粒子サイジングモジュールによって、塊の形態で供給された水氷をサイジングすることであって、ブラスト洗浄に適したサイズの水氷粒子を結果として生じる、サイジングすることと、加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、粒子サイジングモジュールに結合された混合流路において、水氷粒子を加圧された流体と混合することと、加圧されたブラスト洗浄媒体を混合流路からホースを通じて射出することであって、水氷粒子は、主要なブラスト洗浄コンポーネントを提供する、射出することとを含む。
【００１２】
模範的な実施形態が図面において例示される。ここに開示される実施形態および図面は、限定的であるよりもむしろ例示的であるとみなされるべきである、ということが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】その側部カバーパネルが除去された状態で示された、第１の実施形態に係るアイスブラスティングシステムの等角図である。
【図２】図１に示されたアイスブラスティングシステムの粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールの等角図である。
【図３】図２に示された粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールの側面図である。
【図４】閉鎖位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの側面図である。
【図５】開放位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの側面図である。
【図６】開放位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの上面図である。
【図７】閉鎖位置において示された、図２に示された粒子サイジングモジュールの底面図である。
【図８】取り付けられたホースを有する図１に示された実施形態の圧力供給モジュールを示す等角図である。
【図９】図８に示された圧力供給モジュールの縦断面図である。
【図１０】図８に示された圧力供給モジュールの軸方向断面図である。
【図１１】ジェットコンジット、クリーナージェット、および氷混合流路を通る、図８に示された圧力供給モジュールの断面図である。
【図１２】閉鎖位置における氷保持器を有する、発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１３】開放位置における氷保持器１３を有する、図１２に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１４】閉鎖位置における氷保持器を有する、発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１５】開放位置における氷保持器１３を有する、図１４に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１６】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１７】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図１８】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムの混合チャンバを示す模式図である。
【図１９】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２０】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２１】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２２】図１０の線Ａ−Ａに沿った、図２１に示されたアイスブラスティングシステムを示す断面図である。
【図２３】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２４】蒸発器ドラムが固定されており、氷収集システムおよび堆積システムが回転している、図２３に示されたアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２５】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【図２６】発明のさらなる実施形態に係るアイスブラスティングシステムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
より完全な理解を当業者に提供するために、以下の説明全体を通して特定の詳細が説明される。しかしながら、周知のエレメントは、開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細に示されておらず、説明されていない。したがって、説明および図面は、限定的であるよりもむしろ例示的な意味で考慮されるべきである。
【００１５】
一般的に、および導入および概観のために、本開示において説明される実施形態は、塊の氷が内部で生成されるよりもむしろ外部源から供給される、アイスブラスティングシステムおよび方法に関する。内部の製氷機をなくすことにより、アイスブラスティングシステムは、より小さく、より軽く、より単純で、よりポータブルである。アイスブラスティングシステムは、氷破砕歯の２つの対向させられたセットを有する顎状メカニズムを使用して塊の氷を粉砕または破砕する粒子サイザー（または破砕機）を有する。サイジングされた粒子は、圧縮空気のような加圧された流動化剤のストリームへと混合される。一実施形態では、シングルホースシステムが、ブラスト媒体の出口速度を増大させ、ブラスティング出口の重さおよび複雑さを減少させるために使用される。水氷のようなブラスト媒体との使用のためのシングルホースを有する、加圧された媒体のブラスティングシステムは、ブラスト媒体をターゲットに射出するのに従来の２ホースシステムに優る利点を付与する。２ホースシステムは、ブラスティング出口の前に高圧流動化剤とブラスト媒体とを組み合わせるためにベンチュリノズルを使用する。シングルホースシステムは、ブラスト媒体の増大させられた出口速度およびブラスティング出口の減少させられた重さおよび複雑さの点で、２ホースシステムより優れている。シングルホースシステムは、ブラスト媒体がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト媒体の速度をさらに増大させることができるのに対し、２ホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する。シングルホースシステムによるブラスト媒体の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。
【００１６】
図１は、発明の実施形態に係るアイスブラスティングシステム１００（本明細書ではアイスブラストマシンとも呼ばれる）を示す。アイスブラスティングシステム１００は、例示のために側部カバーパネルが除去された状態で示される。アイスブラスティングシステム１００は、システムの外部で作られるかまたは形成される氷の供給を受け取る。アイスブラスティングシステムは、フレーム１０６およびカバーパネル１１０（ハウジングを定義する）を含む。ホイール１０５およびハンドル１０７が、モビリティおよびポータビリティのためにフレームに取り付けられ得る。電気ボックス１１１は、電気制御および動力回路のすべてを収容する。制御パネル１０４は、オン／オフ、非常停止、および氷供給レートの選択といった、マシン制御機能のために提供される。アイスブラストマシン（すなわち、アイスブラスティングシステム）は、動力供給ケーブル１０９を介して電気動力を供給されるが、別の実施形態において、電気動力は、搭載型のジェネレータによって発生させられ得る。例示された実施形態において、圧縮空気は、オプションで着脱可能なホースであり得る圧縮空気供給ホース１５を介してマシンに供給される。別の実施形態において、マシンは空気圧縮機を含み得る。（図３に示されるように）供給されたサイジングされていない氷１１２が、アイスブラストマシンのハウジングの上表面上に配設された氷ホッパーのドアまたはハッチ１０２を介して、氷保管ホッパー１０３へと積載される。供給された氷１１２は、氷のブロックまたは立方体またはランダムなサイズと形状のまとまりの形態であることができる。たとえば、一実施形態において、供給された氷は、２ｍｌから１０，０００ｍｌまでの範囲の体積を有する。ブラストホース１６は、アイスブラストマシン１００をブラストノズル１７に接続する。ノズルは、図示されているようにハンドヘルドノズルであることができるが、他の実施形態において、ノズルは、任意の適切なプラットフォーム、ガントリー、ロボティックマニピュレータアーム、または他のユーザ制御可能な装置に据え付けられることができる。図示されたハンドヘルドノズルを使用してターゲット表面１０１に対するブラスティング動作を実行するために、オペレータは、空気圧式システム１１４およびドライブモーター１０８をアクティブにするよう、ブラストトリガ１１３を強く握る。ドライブモーター１０８は、粒子サイジングモジュール１（本明細書では「破砕機」とも呼ばれる）および圧力供給モジュール２０の両方を回転させる。粒子サイジングモジュール１（すなわち、破砕機）は、ブラスト洗浄の適用を実行するためのブラスト媒体としての使用のために、塊の氷１１２を破砕することにより、塊の氷をさまざまな源および形態（たとえば、立方体、ブロック、等）から適切なサイズを有するかまたはその範囲内である多数のより小さいサイズの氷粒子１１５へと変える。圧力供給モジュールは、空気粒子が圧縮空気のストリームに同伴させられることを可能にし、それによって、ブラストホース１６を通じブラストノズル１７へ供給される圧縮空気と氷粒子との混合物を生成し、ブラストノズル１７においてブラスト混合物は、産業用洗浄の適用を実行するためにターゲット表面１０１に対し加速させられ、推進される。
【００１７】
図２は、以下においてさらに詳細に説明される、側部プレートが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０の等角図を示す。図３は、以下においてさらに詳細に説明される、側部プレートが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０の立面図を示す。図２および図３において示されているように、粒子サイジングモジュール（破砕機）は、氷破砕歯の２つの傾斜したセットで形成されたＶ字型の顎を有する。側部パネルが例示のために除去されている粒子サイジングモジュール１が、図４から図７にさらに示される。図４は、その「閉鎖」運動状態における粒子サイジングモジュール１を示す。粒子サイジングモジュール１は供給されたサイジングされていない氷１１２を、さまざまな源および形態（立方体、ブロック、等）から、ブラスト洗浄の適用を実行するためのブラスト媒体としての使用のための最適なサイズを有する多数の氷粒子１１５へと変える。粒子サイジングモジュール１は、氷保管ホッパー１０３の下方側部を形成する２つの側部プレート２を含む。モジュールは、互いに対向させられて向き合い、その間でブロックまたは立方体の氷が氷保管ホッパー１０３へと堆積される、２つの対向させられた破砕歯アセンブリ３および５を含む。第１のアセンブリは、サイザーベアリング１１内で回転し、それが今度は偏心シャフト９を回転させる、サイザードライブシャフト１０によってドライブされる歯プレート３のアレイで構成される。偏心シャフト９は、歯プレート３に遊星運動を伝える。歯プレート３の底部は、遊星運動に直動成分を追加するために歯プレートガイド７内をスライドする歯プレートカム８に取り付けられる。２つの運動は共に、歯プレート３にスライダー−クランク運動を誘導する。歯プレート３の歯は、メカニズムの目詰まりを防止するために歯３の間から残留氷を除去する働きをする、穴の開いたクリーナープレート４内をスライドする。
【００１８】
第２の歯アセンブリ５は同様であるが、第１のアセンブリ３と向きが反対であり、歯一つ分オフセットされ、第２のアセンブリ５は、歯プレート５のアレイおよびその対応するクリーナープレート６を含む。クリーナープレート４および６は、それらのそれぞれの歯のサイズおよび配列が異なる。各々の歯プレート３、５上の歯のピッチは、発振する歯のアレイの間で氷に力が加えられる際に氷に対する破砕力を生成するように配列される。結果として生じる氷媒体のサイズは、各々の歯プレート３、５上の歯のピッチ、ならびに各々のアレイ上の個々の歯プレート間の間隔によって決定される。「破砕力」によって理解されるのは、対向する歯が、氷に対し圧縮力を及ぼし、氷の圧縮破断を引き起こし、それによりブラスティングに適したより小さい氷の粒子を生成する、ということである。
【００１９】
図５は、その「開放」運動状態（すなわち、開放位置）における粒子サイジングモジュール１の立面図を示し、図４は、その「閉鎖」運動状態（すなわち、閉鎖位置）における粒子サイジングモジュール１の立面図を示す。「開放」運動状態から「閉鎖」運動状態への連続的で循環的な移行によって、塊の氷は、ブラスト洗浄の適用に適したサイズの氷粒子が生成されるまで、塊の氷が歯のアレイの間を落下するにつれてますます小さい塊のサイズへと破砕される。たとえば、一実施形態において、氷粒子は２ｍｌ未満の体積である。歯のアレイの運動は、粒子サイジングモジュール１の底部の方へ移動するよう氷を誘導し、粒子サイジングモジュール１の底部で氷が各々のアレイの底部の歯１３に遭遇するよう、上から下への運動を引き起こす。各々のアレイの底部の歯はまた、圧力供給モジュール２０の上方に位置する氷積載ゾーン１９の中に氷を押し込める。図６は、その「開放」運動状態における粒子サイジングモジュール１の上面図を示す。図７は、その「閉鎖」運動状態における粒子サイジングモジュールの底面図を示す。
【００２０】
一実施形態に係る圧力供給モジュール２０が、図８から図１１に示される。図８は、取り付けられたホースを有する単独の圧力供給モジュール２０を示す。図９は、圧力供給モジュール２０を通る縦断面を示す。図１０は、圧力供給モジュールを通る軸方向断面を示す。図１１は、ジェットコンジット３９、クリーナージェット４１、および氷混合流路３７を通る圧力供給モジュールの縦断面を示す。圧力供給モジュール２０は、粒子サイザーモジュールにおいて生成された氷粒子１１５を、ブラスト洗浄の適用を実行するために大気圧の状態から圧縮空気の高圧ストリームへと移す。圧力供給モジュール２０は、ローター２１を備え、ローターの表面は、ローターポケット４２の配列を有する。このローターは、ベアリングブロック２９に据え付けられたベアリング３０によってローターの各端で支持される、ロータードライブシャフト２２によって支持される。ベアリングブロック２９は、封止ブロック２３をローターの下に位置付ける圧力ブロック２７の各端に据え付けられる。ゴムのまたは複合材料の空気圧式の空気袋３１が、圧力ブロック２７とベースプレート２８との間に据え付けられる。圧縮空気供給ホース１５は、圧縮空気源を提供するために空気の入口２５に接続される。ブラストノズル１７は、ブラストホース１６を介して氷ブラスト出口２６に接続される。
【００２１】
動作中、圧縮空気は、圧縮空気供給ホースを介して空気の入口２５へと供給され、氷混合流路３７、ジェットコンジットヘッダー３８、ジェットコンジット３９、ジェットコンジット４０、クリーナージェット４１、および氷ブラスト出口２６を加圧する。これらのセクションは、圧力チャンバ３４を備える。圧縮空気は、ジェットコンジットヘッダー３８間を流れ、氷混合流路３７は、自動調整式フローレギュレータ４６によって制御される。このレギュレータは、ジェットコンジットヘッダー３８から圧力チャンバ３４への空気の流れを直接的に制限することにより、低圧ブラスティング動作中に適切な空気の流れがクリーナージェット４１を通して維持されることを保証する。圧力チャンバ３４は、封止ブロック２３がローター２１と空気圧式の空気袋３１との間の垂直経路において移動することを可能にするために、圧力チャンバの上側の封止３５と圧力チャンバの下側の封止３６との間で維持される。圧縮空気は、圧力チャンバ３４を通り、ブラストホース１６を介してブラストノズル１７を通って流れる。
【００２２】
動作中、氷粒子１１５は重力の下、氷保管ホッパー１０３内の、大気圧に維持された、大気の氷積載ゾーン１９において、ローターポケット４２Ａへと沈降する。ローター２１は、ロータードライブシャフト２２によって連続的に回転させられ、氷フェンス４３を通り過ぎて圧力チャンバ３４へと、氷粒子１１５を含むローターポケット４２Ｂを移動させる。さまざまなローターポケットパターン配列が、ノズルへのブラスト媒体供給特性を変化させるために使用され得る。氷フェンス４３は、大気のローターポケット４２Ａを圧力チャンバ３４の方へ搬送するために大気のローターポケット４２Ａ内に氷粒子１１５を保持する。ローター２１が圧力チャンバ３４へと回転するにつれ、個々のローターポケット（加圧された）４２Ｂは圧縮空気によって加圧されるようになる。氷粒子１１５は、重力と、氷混合流路３７およびクリーナージェット４１を通る空気の流れにより、氷混合流路３７へと堆積される。クリーナージェット４１は、任意の氷粒子１１５を撤去および除去するために、それが圧力チャンバ３４に入るときにも出るときにも、各々の個々の加圧されたローターポケットを通して、空気の流れの分割により、圧縮空気の一部を移動させる。同伴させられた氷粒子１１５は、ブラストホース１６を介して、ターゲット表面１０１の方へブラストノズル１７を通って加速させられる。ローター２１は、回転し続け、加圧されたローターポケット４２Ｂは、大気のローターポケット４２Ａになるために、その圧縮空気の積載を通気ゾーン４４へと通気させる。通気させられたローターポケット４２Ａは、氷保管ホッパー１０３内の大気の氷積載ゾーン１９まで回転し続ける。
【００２３】
動作中、ローター２１と封止ブロック２３との間の封止表面２４は、空気袋チャンバ３２内に位置する空気圧式の空気袋３１によって発生させられる、ローター２１に対する封止ブロック２３への上向きの力によって維持される。空気圧式の空気袋３１内で維持される気圧は、空気袋の空気の入口３３に接続された気圧レギュレータ４５を介して調整され得る。これは、空気圧式の空気袋３１によって発生させられる上向きの力が、ローター２１上の摩擦力を最小化するために圧力チャンバ３４によって発生させられる下向きの力と釣り合うように調整されることを可能にする。空気圧式の空気袋３１は、圧力ブロックまたはローター２１上の摩耗を伴ってでも、圧力ブロック２７上の力を一定に保つ。空気袋の圧力は、異なる手法で調節され得る。入ってくる主な気圧が相対的に一定である場合には、手動で調整可能なレギュレータが使用され得る。主な気圧が著しく変化する場合には、空気袋の気圧は、変化する主な空気供給圧力にもかかわらずローターに対する圧力ブロック２７の力を相対的に一定に保つよう、空気袋の気圧が空気の供給と比例するように、調整され得る。圧力チャンバの上側および下側のＯリングシール３５、３６は、圧力ブロックが自由に昇降することを可能にするだけではなく、それらは、空気袋の破裂の際に空気圧式の空気袋３１のための二次的な封止の働きをする。ローター２１は、どの角度でもローター上に空にされている少なくともいくつかのポケットが常に存在するように、互い違いに配置されるかまたはらせん状に配列された、複数のポケットまたはスロットを有する。空気は常に、入口２５から出口２６へとブロックを通過し、ローター２１から落ちてくる氷を同伴させることができる。どのポイントでも空気の流れはさえぎられない。各々の（加圧された）ローターポケット４２Ｂを空にするのを助けるために、空気が空気乱流と共に氷混合流路３７を通って各々のポケット４２Ａに上がるように向けられる。オリフィスプラグ４６は、参照番号３９、４０によって示されたジェットコンジットＡおよびＢを動作させるために、ジェットコンジットヘッダー３８のための差圧を作り出す。このオリフィスプラグ４６は、調整可能または交換可能であり得る。粒子サイジングモジュールおよび圧力供給モジュールは、チェーン、ベルト、またはギアシステムによって機械的に共に結合され得る。あるいは、それらは、２つのＶＦＤ（可変周波数ドライブ）と電気的に結合され得る。例示された実施形態において、両方のモジュールは、同一のスピードで共に動作させられる。たとえば、粒子サイジングモジュール１がスピードを増大させる場合、圧力供給モジュール２０は、粒子を取り除き、システムの詰まりを引き起こすであろういずれの蓄積も防止するために、比例してより速く回らなければならない。粒子サイジングモジュール１および圧力供給モジュール２０のスピードは共に、近い将来のタスクのためにオペレータによって設定され得る氷粒子射出レートを制御する。スピードは、連続的に調整され得るかまたは特定の用途のために固定され得る。たとえば、スピードは、任意の適切なダイヤル、レバー、ボタン、トグル、またはハンドヘルドノズル上あるいはアイスマシンの外部ハウジング上に配設された他のユーザ入力デバイスによって制御され得る。
【００２４】
図１２〜２６は、サイジングされた氷粒子を加圧された流動化剤の流れへと供給するための手段のさらなる実施形態を示す。図１２では、水氷のような予め作られたブラスト媒体２１１が、閉鎖位置における媒体保持器２１３により、開放された媒体チャンバ２１２へと堆積される。媒体チャンバがブラスト媒体によって満たされると、チャンバ２１２は、図１３に示されるように解放される。媒体保持器２１３は開放位置に移動させられ、流動化剤２１４は、媒体の下から圧力をかけられて媒体チャンバに入り、入口弁２１５を介して制御される。流動化剤は、加圧された空気によって流動化させられた粒状の氷であることもできる。それはまた、圧力をかけられて射出された水と氷の混合物、または圧力をかけられたただの水であることもできる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２の内部で媒体と交じり合い、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へブラスト媒体混合物２９８を推進する。図１４に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、閉鎖位置における媒体保持器２１３により、開放された媒体チャンバ２１２へと堆積される。媒体チャンバがブラスト媒体によって満たされると、チャンバ２１２は、図１５に示されるように解放される。媒体保持器２１３は開放位置に移動させられ、流動化剤２１４は、媒体の上方から圧力をかけられて媒体チャンバに入り、入口弁２１５を介して制御される。流動化剤は、媒体チャンバの内部で媒体と交じり合い、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へブラスト媒体混合物２９８を推進する。
【００２５】
図１６に描かれた実施形態では、ブロックまたは細粒といった塊の媒体２３１が媒体チャンバ２１２の内部に置かれ、チャンバが解放される。ブラスト媒体２１１が続いて、塊の媒体２３１を指定された媒体サイズへと変えるためにシステム２３２によって実行される破壊方法を使用して、塊から生成される。ブラスト媒体２１１は、閉鎖位置における媒体保持器２１３によって、媒体チャンバの底部内に保持される。十分な初期媒体が媒体チャンバ２１２の内部で生成されると、媒体保持器２１３は、図１６に示される開放位置にセットされ、流動化剤２１４が媒体の下から入口弁２１５を介して媒体チャンバに入る。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で、用意された媒体と交じり合い、ブラスト媒体混合物２９８を流動化させ、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進する。このシステムは、ブラスティング手順が行われている一方で連続的に媒体を生成すること、またはブラスティングモードと媒体生成モードとを交互に繰り返すこと、のいずれもできる。
【００２６】
図１７に描かれた実施形態では、ブロックまたは細粒といった塊の媒体２３１が媒体チャンバ２１２の内部に置かれ、チャンバが解放される。ブラスト媒体２１１が続いて、塊の媒体２３１を指定された媒体サイズへと変える（すなわち、リサイズする）ためにシステム２３２によって実行される破壊方法を使用して、塊の媒体から生成される。ブラスト媒体２１１は、閉鎖位置における媒体保持器２１３によって、媒体チャンバの底部内に保持される。十分な初期媒体が媒体チャンバ２１２の内部で生成されると、媒体保持器２１３は、図１７に示される開放位置にセットされ、流動化剤２１４が媒体の上方から入口弁２１５を介して媒体チャンバに入る。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で、用意された媒体と交じり合い、ブラスト媒体混合物２９８を流動化させ、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進する。このシステムは、ブラスティング手順が行われている一方で連続的に媒体を生成すること、またはブラスティングモードと媒体生成モードとを交互に繰り返すこと、のいずれもできる。
【００２７】
図１８および図１９は、２つのチャンバがブラスティングモードとブラスト媒体補充モードとを交互に繰り返すツインチャンバブラスティングデバイスを表す。一方のチャンバがブラスティングモードにある一方で、他方はブラスト媒体補充モードにある。ブラスティングモードにおけるチャンバがそのブラスト媒体を使い尽くすと、２つのチャンバは、連続的なブラスティングおよびブラスト媒体の補充のためにモードを切り替える。以下の段落における補充モードは、個々のチャンバに媒体を分配するために中央のホッパーが使用される、自動化された補充メカニズムを描く。補充モードは、この方法に限定されるのみならず、図１２〜１５に示された手動の補充、図１６〜１７に示された媒体の精製、および図２０〜２３に示された媒体の生成といった、他の媒体補給方法もまた含む。
【００２８】
図１８に描かれた実施形態において、チャンバＡおよびチャンバＢの両者は最初、媒体保持器２１３、リリーフ弁２４１、および出口弁２４２が閉鎖位置にセットされる、ブラスト媒体補充モードで開始する。まず、ブラスト媒体２１１が上部ホッパー２４３へと供給され、供給弁２４４が、そのリリーフ弁が開放位置にセットされたチャンバＡの混合チャンバ２１２へとブラスト媒体を分流させる。十分な媒体がチャンバＡの中に存在すると、図１８に示されているように、リリーフ弁２４１は閉鎖され、供給弁２４４は、ブラスト媒体を分流させてチャンバＢの混合チャンバをブラスト媒体２１１で満たし始める。チャンバＢが補充モードを開始する一方で、チャンバＡは、出口弁２４２および媒体保持器２１３が開放位置にセットされ、流動化剤２１４がマニホールド２４５および入口弁２１５を介して媒体の下からチャンバに入る、ブラスティングモードへと切り替えられる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で媒体と交じり合い、ブラスティング混合物２９８になるようにそれを流動化させ、出口弁２４２を通じてコンジット２９５およびホース２９６を通じてターゲット２９９の方へそれを推進する。十分な媒体がチャンバＢの中に存在すると、補充モードが停止させられ、リリーフ弁２４１が閉鎖され、供給弁２４４が全閉鎖位置にセットされる。チャンバＡにおけるブラスト媒体２１１が使い尽くされると、チャンバＡは、媒体保持器２１３および出口弁２４２が閉鎖位置にセットされ、ブラスト媒体の補充が始まる、ブラスト媒体補充モードに切り替わる。これが起こる一方で、チャンバＢはブラスティングモードへと移される。このプロセスは、ブラスト媒体の連続的な補充およびターゲットの方への加圧されたブラスト媒体の流れを提供するために繰り返す。
【００２９】
図１９に描かれた実施形態において、チャンバＡおよびチャンバＢの両者は最初、媒体保持器２１３、リリーフ弁２４１、および入口弁２４６が閉鎖位置にセットされる、ブラスト媒体補充モードで開始する。まず、ブラスト媒体２１１が上部ホッパー２４３へと供給され、供給弁２４４が、そのリリーフ弁２４１が開放位置にセットされたチャンバＡの混合チャンバ２１２へとブラスト媒体を分流させる。十分な媒体がチャンバＡの中に存在すると、図１９に示されているように、リリーフ弁２４１は閉鎖され、供給弁２４４は、ブラスト媒体を分流させてチャンバＢの混合チャンバをブラスト媒体２１１で満たし始める。チャンバＢが補充モードを開始する一方で、チャンバＡは、入口弁２４６および媒体保持器２１３が開放位置にセットされ、流動化剤２１４が入口弁２１５を介して媒体の上方からチャンバに入る、ブラスティングモードへと切り替えられる。流動化剤は、媒体チャンバ２１２内で媒体と交じり合い、ブラスティング混合物２９８になるようにそれを流動化させ、コンジット２４７およびホース２９６を介してターゲット２９９の方へ出口を通じてそれを推進する。十分な媒体がチャンバＢの中に存在すると、補充モードが停止させられ、リリーフ弁２４１が閉鎖され、供給弁２４４が全閉鎖位置にセットされる。チャンバＡにおけるブラスト媒体２１１が使い尽くされると、チャンバＡは、媒体保持器２１３および入口弁２４６が閉鎖位置にセットされ、ブラスト媒体の補充が始まる、ブラスト媒体補充モードに切り替わる。これが起こる一方で、チャンバＢはブラスティングモードに移される。このプロセスは、ブラスト媒体の連続的な補充およびターゲットの方への加圧されたブラスト媒体の流れを提供するために繰り返す。
【００３０】
図２０に描かれた実施形態において、加圧されたチャンバ２６１は、貯水器２６２、回転する蒸発器ドラム２６３、および媒体収集システム２６４を収容する。貯水器２６２は、弁２６６を介して適切なレベルまで水２６５で満たされ、流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、チャンバを加圧するために圧力をかけられて追加される。蒸発器ドラム２６３が回転し始め、冷媒２６７が、ドラムの表面に沿って氷のシートを作成するためにコンジット２６８を介して蒸発器ドラム２６３を通じて供給される。冷媒２６６は続いて、さらなるプロセスのためにコンジット２６９を介して蒸発器ドラムを出る。媒体収集システム２６４が続いて、ブラスト媒体２１１を作成するために、ドラムから氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体２１１は続いて、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、コンジット２７０に入る加圧された流動化剤２１４によって流動化させられる。
【００３１】
図２１および図２２に描かれた実施形態において、チャンバ２７１は、貯水器２６２、回転する蒸発器ドラム２６３、媒体収集システム２６４、および高圧コンジット２７２を収容する。高圧コンジット２７２は封止２７３により、蒸発器ドラム２６３の上部の周りおよび媒体収集システム２６４の周りの緊密な封止を維持する。貯水器２６２は、弁２６６を介して適切なレベルまで水２６５で満たされ、流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、高い圧力をかけられて高圧コンジット２７２へと追加される。蒸発器ドラム２６３が回転し始め、冷媒２６７が、ドラムの表面に沿って氷のシートを作成するためにコンジット２６８を介して蒸発器ドラム２６３を通じて供給される。冷媒２６６は続いて、さらなるプロセスのためにコンジット２６９を介して蒸発器ドラムを出る。媒体収集システム２６４が続いて、高圧コンジット２７２内でブラスト媒体２１１を作成するために、ドラムから氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体２１１は続いて、ホース２９６を通じてターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、高圧コンジット２７２の境界内で、加圧された流動化剤２１４によって流動化させられる。
【００３２】
図２３に描かれた実施形態において、加圧されたチャンバ２８１は、蒸発器ドラム２８２、媒体収集システム２８３、および堆積システム２８４を収容する。流動化剤２１４は入口弁２１５を介し、チャンバ２８１を加圧するために圧力をかけられて追加される。蒸発器２８２が回転し始め、冷媒２６７が、チャンバ２８１の内表面を冷却するためにコンジット２８５を介しそれを通じて供給され、コンジット２８６を介してシステムを出る。水２６５が、コンジット２８７を介してシステムに入り、堆積システム２８４を使用してチャンバ２８１の表面に沿って氷のシートを作成するためにチャンバ２８１の内壁に沿って堆積される。媒体収集システム２８３が続いて、ブラスト媒体２１１を作成するために、チャンバの壁から氷を収集し、それを適宜にサイジングするために使用される。ブラスト媒体は続いて、ターゲット２９９の方へ推進されるブラスティング混合物２９８を作成するために、ホッパー２８８において加圧された流動化剤によって流動化させられる。図２４は、蒸発器ドラム２８１が固定され、媒体収集システム２８３および堆積システム２８４がコンジット２８７の周りを回転している、代替のセットアップを示す。
【００３３】
図２５に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、媒体ホッパー２９１へと堆積され、媒体ホッパー２９１において媒体は、ホッパーの底部のオーガー２９２によって収集される。流動化剤２１４は、コンジット２９３を通じてオーガー２９２の端に供給される。ブラスト媒体２１１はコンジット２００へと堆積され、コンジット２００においてブラスト媒体２１１は、ブラスト媒体混合物２９８になるように混合され、流動化させられる。ブラスト媒体混合物２９８が続いて、ホース２９６および出口ノズル２９７を介してターゲット２９９の方へ推進される。
【００３４】
図２６に描かれた実施形態では、予め作られたブラスト媒体２１１が、媒体ホッパー２９１へと堆積され、媒体ホッパー２９１において媒体は、回転エアロック２９４へと堆積される。流動化剤２１４がコンジット２９３を通じて供給され、回転エアロック２９４が、ブラスト媒体混合物２９８を生成するためにブラスト媒体２１１をコンジット２９３へと循環させる。ブラスト媒体混合物２９８が続いて、ホース２９６および出口ノズル２９７を介してターゲット２９９の方へ推進される。
【００３５】
したがって、開示されたデバイスは、供給された水氷のようなブラスト媒体との使用のためのシングルホースを有する、加圧された媒体のブラスティングシステムを提供する。現在、２ホースシステムが、ターゲットにブラスト媒体を射出するために使用される。２ホースシステムは、ブラスティング出口の前に高圧流動化剤とブラスト媒体とを組み合わせるためにベンチュリノズルを使用する。冷媒の好ましい形態は液体窒素である一方で、液体ヘリウム、液体ネオン、液体アルゴン、または液体クリプトンといった他の極低温剤、または他の既知の冷媒が使用され得る。前出のシングルホースシステムは、ブラスト媒体の増大させられた出口速度およびブラスティング出口の減少させられた重さおよび複雑さの点で、２ホースシステムより優れている。シングルホースシステムは、ブラスト媒体がコンバージング−ダイバージングノズルの前に流動化剤と混合されるので、ブラスト媒体の速度をさらに増大させることができるのに対し、２ホースシステムは、ベンチュリ効果を生み出すために２つのストリームがコンバージング−ダイバージングノズルの後に組み合わせられることを要求する。シングルホースシステムによるブラスト媒体の速度の増大は、運動エネルギーの増大ゆえに、より効果的なブラスティングを可能にする。
【００３６】
多数の模範的な態様および実施形態が上述されている一方で、当業者はそれらの、ある特定の変更、置換、追加、および部分的組み合わせを認識するだろう。したがって、以下の添付の請求項および今後導入される請求項は、すべてのそのような変更、置換、追加、および部分的組み合わせを、それらの真の精神および権利範囲内として含むように解釈される、ということが意図される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト洗浄システムであって、
加圧されたブラスト洗浄媒体を射出するように構成されたノズルであって、前記ブラスト洗浄媒体は、主要なブラスト洗浄コンポーネントとして、加圧された流体および水氷粒子を含む、ノズルと、
ハウジングの内部の投入ホッパーであって、前記ブラスト洗浄システムの外部の外部源から前記ハウジングの上方から出入り可能な前記ハウジングにおけるハッチを通じて塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーと、
前記ホッパー内の粒子サイジングモジュールであって、前記供給された水氷が前記投入ホッパーへと受け入れられた後、前記供給された水氷から前記加圧されたブラスト洗浄媒体のための前記水氷粒子を生成するように構成された、粒子サイジングモジュールと、
前記加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、前記水氷粒子を前記加圧された流体と混合するように構成された圧力供給モジュールであって、前記圧力供給モジュールは、大気圧の前記粒子サイジングモジュールから前記加圧された流体を含む混合流路へと前記水氷粒子を移動させ、前記圧力供給モジュール、粒子サイジングモジュール、および投入ホッパーはすべて前記ハウジング内である、圧力供給モジュールと、
前記混合流路を前記ノズルに結合するシングルホースであって、前記混合流路は、前記加圧された流体を受け取るように構成された入口と、前記加圧されたブラスト洗浄媒体を前記シングルホースへと射出するように構成された出口とを含み、前記ノズルは、前記シングルホースからのみ前記加圧された流体を受け取る、シングルホースと、を備える、ブラスト洗浄システム。
【請求項２】
個々の水氷粒子は、２ｍｌ未満の体積を有する、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項３】
前記供給された水氷は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満の体積を各々が有する氷の部分を含む、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項４】
前記粒子サイジングモジュールは、前記水氷粒子を形成するために前記供給された水氷を破砕し、前記粒子サイジングモジュールは、氷破砕歯の２つのセットで形成されたＶ字型の顎を備える、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項５】
前記ノズルは、コンバージング−ダイバージングノズルである、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項６】
前記加圧された流体は、圧縮空気である、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項７】
前記ブラスト洗浄システムがポータブルであるように前記ハウジングの底部に結合されたホイールを備える、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項８】
前記圧力供給モジュールは、ローターの外表面に沿って分布させられた複数のローターポケットを有するローターを含み、前記ローターは、前記複数のローターポケットにおける前記水氷粒子を前記粒子サイジングモジュールから前記混合流路へと移動させるために連続的に回転するように構成される、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項９】
前記加圧されたブラスト洗浄媒体は、水蒸気、液体水、および水氷粒子を含む、請求項１に記載のブラスト洗浄システム。
【請求項１０】
水氷粒子射出デバイスであって、
ハウジング内に配設され、前記水氷粒子射出デバイスの外部の外部源から前記ハウジングの上方から出入り可能な前記ハウジングにおけるハッチを介して塊の形態で供給された水氷を受け入れるように構成された投入ホッパーであって、水氷の各々の断片の体積は、２ｍｌより大きく、１０，０００ｍｌ未満である、投入ホッパーと、
前記投入ホッパー内の粒子サイジングモジュールであって、水氷粒子を作成するために塊の形態で供給された前記水氷を破砕するように構成された、粒子サイジングモジュールと、
加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、前記水氷粒子を加圧された流体と混合するように構成された圧力供給モジュールであって、前記圧力供給モジュールは、大気圧の前記粒子サイジングモジュールから前記加圧された流体を含む混合流路へと前記水氷粒子を移動させ、前記圧力供給モジュール、粒子サイジングモジュール、および投入ホッパーはすべて前記ハウジング内である、圧力供給モジュールと、
前記作成された水氷粒子をノズルへと射出するように構成されたシングルホースであって、前記ノズルは、前記シングルホースからのみ前記加圧された流体を受け取る、シングルホースと、を備えるデバイス。
【請求項１１】
前記水氷粒子の各々は、２ｍｌ未満の体積を有する、請求項１０に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１２】
前記加圧された流体は圧縮空気である、請求項１０に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１３】
前記粒子サイジングモジュールは、可動の破砕歯アセンブリの２つのセットで形成されたＶ字型の顎を含む、請求項１０に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１４】
前記可動の破砕歯アセンブリは、前記水氷を破砕し、移動させるために、連動して動作するように構成される、請求項１３に記載の水氷粒子射出デバイス。
【請求項１５】
ブラスト洗浄の方法であって、
２ｍｌから最大１０，０００ｍｌまでの範囲にわたる任意のサイズの塊の形態で供給された水氷を、投入ホッパーを収容するハウジングにおけるハッチを介して外部源から前記投入ホッパーへと受け入れることであって、前記ハッチは前記ハウジングの上方から出入り可能である、受け入れることと、
前記投入ホッパー内の粒子サイジングモジュールによって、塊の形態で供給された前記水氷をサイジングすることであって、ブラスト洗浄のためのサイズの水氷粒子を結果として生じる、サイジングすることと、
加圧されたブラスト洗浄媒体を形成するために、前記粒子サイジングモジュールに結合された混合流路において、前記水氷粒子を加圧された流体と混合することであって、圧力供給モジュール、前記粒子サイジングモジュール、および前記投入ホッパーはすべて前記ハウジング内である、混合することと、
前記加圧されたブラスト洗浄媒体を前記混合流路からシングルホースを通じてノズルへと射出することであって、前記水氷粒子は、主要なブラスト洗浄コンポーネントを提供し、前記ノズルは、前記シングルホースからのみ前記加圧された流体を受け取る、射出することとを備える方法。
【請求項１６】
前記水氷粒子の各々は、２ｍｌ未満の体積を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記水氷をサイジングすることは、氷破砕歯の２つのセットで形成されたＶ字型の顎を使用して前記水氷を破砕することを備える、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2019507022.tif 000029
2019507022.tif 000030
2019507022.tif 000031