(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト媒体を、媒体の供給源から、輸送ガスの流れの中に輸送するように構成されたフィーダー組立体において、前記フィーダー組立体は、
ａ．周囲面を含み、回転軸を中心として回転可能である回転子と、
ｂ．少なくとも１つのキャビティ壁、およびキャビティ底部により画定され、キャビティ軸を含む、キャビティと、
ｃ．前記周囲面の少なくとも一部に隣接して配された第１の表面を含む、シールと、
ｄ．前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配され、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、底部を有する、ピストンと、
ｅ．輸送流体供給源に接続可能な注入口と、
ｆ．排出口と、
ｇ．輸送流体流路であって、前記輸送流体流路の少なくとも一部は、前記シールおよび前記ピストンにより画定され、前記輸送流体流路は、入口および出口を含み、前記入口は、前記注入口と流体連通しており、前記出口は、前記排出口と流体連通している、輸送流体流路と、
ｈ．前記ピストン、ならびに前記少なくとも１つのキャビティ壁および前記キャビティ底部の少なくともそれぞれの一部により画定された圧力チャンバであって、前記ピストンおよび前記シールは、前記圧力チャンバ内部の圧力により、どれだけの密封力で前記第１の表面が前記周囲面に押し付けられるのかが制御されるように、構成されており、
前記シールに対して前記輸送流体流路を挟んだ下方に前記ピストンが配置され、前記ピストンの下面に前記圧力チャンバが配置されている、フィーダー組立体。
【請求項２】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
前記シールおよび前記ピストンは、一体構造である、フィーダー組立体。
【請求項３】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
前記シールは、前記ピストンに対して移動可能である、フィーダー組立体。
【請求項４】
請求項３に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバ内の前記圧力が第１の圧力を超えると、前記ピストンが前記シールに接触する、フィーダー組立体。
【請求項５】
請求項３に記載のフィーダー組立体において、
保持システムを含み、
前記保持システムは、前記シールを前記ピストンに固定すると共に、前記シールと前記ピストンの相対運動を可能にする、フィーダー組立体。
【請求項６】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
ハウジングを含み、
前記ハウジングは、前記少なくとも１つのキャビティ壁、および前記キャビティ底部を含む、フィーダー組立体。
【請求項７】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバは環状であり、
前記ピストンは、環状の前記圧力チャンバに相補的に成形された環状延長部を含む、フィーダー組立体。
【請求項８】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
前記輸送流体流路を通って流れる輸送流体の圧力は、前記圧力チャンバの圧力の供給源である、フィーダー組立体。
【請求項９】
請求項１に記載のフィーダー組立体において、
注入口通路を含み、
前記注入口通路は、第１の端部および第２の端部を含み、
前記第１の端部は、前記輸送流体流路と流体連通して配され、前記第２の端部は、前記圧力チャンバと流体連通して配され、これにより、前記輸送流体流路を流れる輸送流体は、前記圧力チャンバ内部の圧力の供給源となる、フィーダー組立体。
【請求項１０】
請求項９に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバと流体連通している排出口通路を含む、フィーダー組立体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィーダー組立体において、
前記注入口通路、前記圧力チャンバ、および前記排出口通路は、前記第１の表面と前記周囲面との間の輸送流体流が、前記輸送流体流の安定状態での動作圧力が低い間に前記第１の表面と前記周囲面との間で適切な安定状態での密封を達成するのを妨げないように十分速く前記第１の表面が前記周囲面に対して密封するのに十分な、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中の力の十分速い反応時間を提供するように、構成されている、フィーダー組立体。
【請求項１２】
請求項９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の表面と前記周囲面との間にシールを形成するように、前記第１の表面と前記周囲面との間を流れる任意の輸送流体の圧力に打ち克つのに十分速く前記第１の表面を前記周囲面に押し付ける十分な圧力で輸送流体が前記輸送流体流路を通って流れた結果として、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中に前記圧力チャンバが加圧されるように、前記注入口通路が前記輸送流体流路に対してサイズ決めされ、方向づけられている、フィーダー組立体。
【請求項１３】
請求項９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の表面と前記周囲面との間にシールを形成するように、前記第１の表面と前記周囲面との間を流れる任意の輸送流体に打ち克つのに十分速く前記第１の表面を前記周囲面に押し付ける十分な圧力で前記圧力チャンバを加圧するため、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中に、前記輸送流体流路を通って流れる輸送流体の十分な量の動圧が、前記注入口通路の、前記第１の端部の下流で利用可能となるように、前記注入口通路が前記輸送流体流路に対してサイズ決めされ、方向づけられている、フィーダー組立体。
【請求項１４】
請求項９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の端部は、前記注入口と流体連通している、フィーダー組立体。
【請求項１５】
ブラスト媒体を、媒体の供給源から、輸送ガスの流れの中に輸送するように構成されたフィーダー組立体において、前記フィーダー組立体は、
ａ．周囲面を含み、回転軸を中心として回転可能である回転子と、
ｂ．少なくとも１つのキャビティ壁、およびキャビティ底部により画定され、キャビティ軸を含む、キャビティと、
ｃ．前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配され、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、第１の表面を含む、シールであって、前記第１の表面は、前記周囲面の少なくとも一部に隣接して配されている、シールと、
ｄ．輸送流体流路であって、前記輸送流体流路の少なくとも一部が、前記シールにより画定されている、輸送流体流路と、
前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配されたピストンを含み、
前記ピストンは、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、前記輸送流体流路の一部が前記ピストンにより画定され、
前記ピストンが前記回転子に向かって押されると、前記シールが、これに付随して前記回転子に向かって押されるものであり、
ｅ．前記シールと前記少なくとも１つのキャビティ壁との間のクリアランスであって、前記クリアランスは、前記ピストンの寸法と前記シールの寸法との差と関連して、前記シールが押されて前記周囲面と密封係合した際に前記輸送流体流路内部の圧力に応じて前記シールを前記周囲面の前記一部と整合させるように構成されている、クリアランスと、
を含み、
前記シールに対して前記輸送流体流路を挟んだ下方に前記ピストンが配置される、フィーダー組立体。
【請求項１６】
請求項１５に記載のフィーダー組立体において、
前記シールは、前記ピストンに対して移動可能である、フィーダー組立体。
【請求項１７】
請求項１６に記載のフィーダー組立体において、
保持システムを含み、
前記保持システムは、前記シールを前記ピストンに固定すると共に、前記シールと前記ピストンの相対運動を可能にする、フィーダー組立体。
【請求項１８】
フィーダー組立体の回転子の周囲面とシールの密封表面との間を密封する方法において、
ａ．輸送ガス流路を通る輸送流体の流れを開始させる工程であって、前記輸送ガス流路は、前記シールにより部分的に画定され、前記シールは、前記輸送ガス流路内部で輸送ガスが流れた結果として前記密封表面が押されて前記周囲面と密封係合しないように構成されている、工程と、
ｂ．前記輸送ガス流路を通って流れる前記輸送ガスの一部を圧力チャンバ内へ向ける工程であって、前記圧力チャンバは、前記圧力チャンバ内部の圧力により、どれだけの密封力で前記密封表面が前記周囲面に押し付けられるのかが制御されるように、構成されている、工程と、
ｃ．前記密封表面と前記周囲面との間の輸送流体流が、前記輸送流体流の安定状態での動作圧力が低い間に前記密封表面と前記周囲面との間で適切な安定状態での密封を達成するのを妨げないように十分速く前記密封表面が前記周囲面に押し付けられるように、前記一部により生じる前記圧力チャンバ内部の圧力を上げる工程と、
を含み、
一部を向ける工程は、前記圧力を上げる工程を実行するために、前記一部が、流れる輸送ガスの十分な量の動圧を有することを含み、
前記シールに対して前記輸送ガス流路を挟んだ下方に前記ピストンが配置され、前記ピストンの下面に前記圧力チャンバが配置されている、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記圧力を上げる工程は、前記圧力チャンバ内の静圧を適切に増大させるように、前記一部の動圧を下げることを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、
前記一部は、前記圧力チャンバを通る二次流動を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
本発明は、「Particle Feeder」のタイトルで２０１５年３月６日に出願された米国仮特許出願第６２／１２９４８３号の優先権を主張し、この仮特許出願全体を、参照により組み込むものである。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示は、概して、第１のエリアから、第１のエリアとは異なる圧力を有する第２のエリアへと、圧力差を超えて粒子を連続的に、またはほぼ連続的に運ぶことに関し、具体的には、粒子を運ぶ間に２つのエリア間を密封する器具および方法に関する。粒子の供給源から受け取った第１の圧力を有する低温粒子を、第２の圧力を有する、移動する輸送流体中に導入し、最終的に、輸送流体流中に取り込まれた粒子として、加工中の製品（workpiece）または対象へと送達し、粒子の供給源と輸送流体流との間を密封する、器具を特に開示する。
【０００３】
〔背景〕
固体二酸化炭素粒子を製造するため、粒子を輸送ガス中に取り込むため、および、取り込まれた粒子を物体の方に向けるための器具を含む、二酸化炭素システムが、周知であり、これに関連する、ノズルなどのさまざまな構成部品が、以下に示されている：米国特許第４，７４４，１８１号、４，８４３，７７０号、５，０１８，６６７号、５，０５０，８０５号、５，０７１，２８９号、５，１８８，１５１号、５，２４９，４２６号、５，２８８，０２８号、５，３０１，５０９号、５，４７３，９０３号、５，５２０，５７２号、６，０２４，３０４号、６，０４２，４５８号、６，３４６，０３５号、６，６９５，６７９号、６，７２６，５４９号、６，７３９，５２９号、６，８２４，４５０号、７，１１２，１２０号、８，１８７，０５７号、８，８６９，５５１号。これらはすべて、参照により全体として本明細書に組み込む。さらに、「Method And Apparatus For Forming Carbon Dioxide Particles」として２０１１年５月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／４８７，８３７号および２０１２年５月１８日に出願された米国非仮特許出願第１３／４７５，４５４号、「Method And Apparatus For Sizing Carbon Dioxide Particles」として２０１２年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９，５５１号、「Method And Apparatus For Dispensing Carbon Dioxide Particles」として２０１２年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／５９２，３１３号、「Apparatus Including At Least An Impeller Or Diverter And For Dispensing Carbon Dioxide Particles And Method Of Use」として２０１３年１０月２４日に出願された米国非仮特許出願第１４／０６２，１１８号があり、これらはすべて、参照により全体として本明細書に組み込まれる。本特許は、本発明を説明する上で二酸化炭素に特に言及しているが、本発明は二酸化炭素に制限されず、むしろ任意の適切な低温材料に適用され得る。よって、本明細書中の二酸化炭素への言及は、二酸化炭素に制限されるものではなく、任意の適切な低温材料を含むものと解釈されるべきである。
【０００４】
先行技術の多くのブラストシステムは、粒子を輸送ガス流中に輸送するためのキャビティまたはポケットを備えた、回転子などの回転部材を含む。接触による寄生損失（parasitic loses）を最小限に抑えると共に適切な密封を得ることを目的として、シールを使用し、これを、回転子の表面に押し付けて圧力差を維持する。
【０００５】
添付の図面は、実施形態を示しており、以下の詳細な説明を含む明細書と共に、本イノベーションの原理を説明するのに役立つ。
【０００６】
〔詳細な説明〕
以下の説明では、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同様または対応の部品を示している。また、以下の説明では、前方、後方、内側、外側などといった用語は、便宜上の単語であり、限定的な用語として解釈されるものではないと理解すべきである。本特許で使用する用語は、本明細書に記載される装置、またはその一部が、他の向きで取り付けられたり使用されたりすることができる限り、限定的とすることを意図するものではない。図面をさらに詳細に参照すると、本発明の教示に従って構成された実施形態が記載されている。
【０００７】
全体的または部分的に、参照により本明細書に組み込むものとするあらゆる特許、公報、または他の開示資料は、組み込む資料が本開示に記載する既存の定義、声明、または他の開示資料と矛盾しない範囲のみにおいて、本明細書に組み込まれることを、認識されたい。したがって、必要な範囲で、本明細書に明示的に記載される開示は、参照により本明細書に組み込まれた、矛盾するあらゆる資料に取って代わるものである。参照により本明細書に組み込むとするものの、本明細書に記載する既存の定義、声明、または他の開示資料と矛盾する、あらゆる資料、またはその一部は、その組み込まれる資料と、既存の開示資料との間に矛盾が生じない範囲で、組み込まれるのみとする。
【０００８】
図１は、器具２を図式的に示したものであり、器具２は、粒子供給源４から粒子を受け取り、輸送流体供給源６から、移動する輸送流体を受け取り、移動する輸送流体中に粒子を取り込み、取り込まれた粒子流体流８を排出し、取り込まれた粒子流体流８は、加工中の製品または他の対象に向けられるなど、最終的な使用目的のために流れていく。粒子供給源４は、保持もしくは保管装置、例えばホッパー、または連続分布装置、例えば、実質的に粒子を保管することなく、粒子が生成時に直接かつ連続的に器具２まで流れる装置など、任意の適切な供給源であってよい。輸送流体供給源６からの輸送流体は、４０ｐｓｉｇ〜３００ｐｓｉｇなど任意の適切な圧力の、空気などの任意の適切な輸送流体であってよい。典型的には、粒子が供給源４から器具２により受け取られる場所において粒子を取り巻く環境の圧力は、器具２における、かつ／または器具２内部の輸送流体の圧力とは異なる。例えば、供給源４における、粒子が器具２により受け取られる場所での、粒子の圧力は、環境大気圧であってよいが、輸送流体の圧力は、４０ｐｓｉｇ以上であってよい。本開示の教示において、器具２は、輸送流体流に粒子を取り込み、異なる圧力間で密封して、圧力が高いエリアから圧力が低いエリアへの漏れを防ぐか、または最小限に抑えるように構成されている。
【０００９】
図２および図３は、フィーダー組立体１０を示しており、これは、器具２の代表的な実施形態である。フィーダー組立体１０は、基部１２と、フィーダーブロック１４と、ベアリング支持体１６ａ、１６ｂと、回転子１８と、上方シール２０と、下方シール２２と、を含む。フィーダーブロック１４は、ハウジング１４と呼ばれる場合もある。下方シール２２は、以下に記載するように、下方シール／ピストン組立体の一部であってよい。ベアリング支持体１６ａ、１６ｂは、フィーダーブロック１４に直接取り付けられ、フィーダーブロック１４から位置決めボア２４ｂ内へ延びる位置決めピン２４ａを含み得る特徴部を整合させることによって、フィーダーブロック１４に対して整合されることができる。ベアリング支持体１６ａおよび１６ｂは、ボア２８（図３を参照）を通って延び、フィーダーブロック１４にねじ係合するファスナー２６を使用することなど、任意の適切な方法で、フィーダーブロック１４に固定され得る。ベアリング支持体１６ａ、１６ｂは、分解特徴部３０を含んでよく、分解特徴部３０は、描かれた実施形態ではねじ穴であり、このねじ穴の中に、ねじ山付き部材が挿入され、回転されて、フィーダーブロック１４を押すことができ、これによって、ベアリング支持体１６ａ、１６ｂがフィーダーブロック１６から分離される。
【００１０】
各ベアリング支持体１６ａ、１６ｂは、密封されたベアリングであってよい、対応するベアリング３２ａ、３２ｂを支持する。ベアリング３２ａ、３２ｂは、回転子１８を、回転のために配置し、回転可能に支持する。回転子１８は、周知のような方法で、回転力の供給源に係合する、インターフェース１８ａを含む。スラストベアリングプレート３４および保持プレート３６が、回転子１８を、その他端部で保持する。スラストベアリングプレート３４は、ＵＨＭＷプラスチックなど、任意の適切な材料で作られてよい。ファスナー３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、スラストベアリングプレート３４および保持プレート３６を、ベアリング支持体１６ａに取り外し可能に固定しており、ベアリング３２ａを通して回転子１８を引き抜くことが可能となる。
【００１１】
上方シール２０および下方シール２２は、ほんの一例として、ポリエチレンテレフタラートに基づく無補強で半結晶性の熱可塑性ポリエステル（ＰＥＴ−Ｐ）、例えばエルタライト（Ertalyte）（登録商標）の商品名で販売されているものなど、任意の適切な材料で作られてよい。上方シール２０は、回転子１８の周囲面１８ｃ（図４を参照）の上面の上方部分１８ｂと密封係合して、ファスナー３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂを介してベアリング支持体１６ａ、１６ｂによって支持されることができる。上方シール２０は、開口部４２を含み、開口部４２は、粒子供給源４から粒子を受け取るように構成され、粒子供給源４は、前述したように、ホッパー、または、実質的に粒子を保管することなく、保管エリアから開口部４２へと直接、粒子を開口部に通過させるか、もしくは削るなどして、粒子を計量して提供する装置など、任意の適切な供給源であってよい。
【００１２】
また、図４（回転子１８の断面がポケット４４の周方向の１列の中央面を通って得られたことを除き、フィーダー組立体１０の中央面を通って得られた断面である）を参照すると、上方シール２０は、回転子１８に対して大きな抗力（significant drag）を生じることなく、上方部分１８ｂとの適切な密封を提供する。図５でも分かるように、描かれた実施形態では、下方シール２２は、下方シール／ピストン組立体４６の一部であり、下方シール／ピストン組立体４６は、下方シール２２、ピストン４８、保持システム５０を含んでいる。保持システム５０は、ファスナー５２と、負荷分布ストラップ５４と、を含む。図５も参照すると、保持システム５０は、下方シール２２をピストン４８に固定するが、下方シール２２とピストン４８との間の相対運動を可能にする。ファスナー５２は、ショルダーボルトとして例示されるように構成されてよく、ショルダーボルトは、上面２２ｂの開口部２２ｃを通って延び、ピストン４８に係合して、ピストン４８の上面４８ａと下面５４ａとの間に寸法Ｌを作り出す。寸法Ｌは、下面２２ａから上面２２ｂまでの下方シール２２の高さである寸法Ｈより大きい。ファスナー５２はショルダーボルトとして例示されており、ショルダーボルトは、ボア４８ｃのそれぞれの段４８ｂに対して締め付けられ、それにより、負荷分布ストラップ５４を圧迫する、ファスナー５２のヘッドの下面と上面４８ａとの間の距離ができる。寸法Ｌと寸法Ｈとの間のクリアランス（差）は、開口部２２ｃとファスナー５２との間のクリアランス、および、比較的緩い嵌合（relatively loose fit）である下方シール２２とフィーダーブロック１４のキャビティ５８との間のクリアランスと関連して、下方シールが全方向に動き、傾くことを可能にし、この相対運動は、本明細書では浮遊（float）とも呼ぶ。浮遊の量により、下方シール２２は、それ自体を回転子１８に整合させることができる。この浮遊は、とりわけ、下方シール２２と周囲面１８ｃとの間に所望量の密封をもたらすため下方シール２２と回転子１８との間に必要な整合を達成するのに必要とされる精度を低減させる。例えば、図４は、周囲面１８ｃと下方シール２２との間のギャップ５６を示している。輸送流体の流れが、（以下に記載するような）内部通路を通じて始まると、流体圧力は、下方シール２２をピストン４８に対して動かし、下方シール２２が本明細書に記載するように回転子１８の周囲面１８ｃと密封係合させられた際に上面２２ｂを周囲面１８ｃと整合させる。さらに、以下に記載するように、ピストン４８は、下方シール２２を回転子１８と密封係合させるように構成され得る。
【００１３】
ストラップ５４は、下面５４ａに配されて、それぞれの開口部２２ｃを取り囲む、それぞれの溝５４ｂを含み、開口部２２ｃを通して、それぞれのファスナー５２が配される。Ｂｕｎａ−Ｎなどの任意の適切な材料で作られ得るＯリングとして例示される、それぞれのシール６０は、対応する溝５４ｂの中に配されて、注入口側チャンバ６２および排出口側チャンバ６４から漏れる圧力に逆らって開口部２２ｃを密封する。シール６０は、下方シール２２の浮遊の全範囲にわたってこのような密封を提供するように構成され得る。シール５９は、溝５８ａの中に配され、下方シール２２とキャビティ５８との間を密封する。
【００１４】
回転子１８と下方シール２２との間の、適切ではあるが過度でない密封圧力は、入ってくる輸送流体が、フィーダー組立体１０から漏れるのを防ぐために、必要である。米国特許第７，１１２，１２０号に記載されている先行技術は、下方シールパッド５８を含み、下方シールパッド５８は、キャビティ３８内部で垂直に動き、下方シールパッド５８の表面積全体にわたって作用するチャンバ７４、７８を通って流れる流体流の静圧の結果として、回転子２６に対して押し付けられる。これにより、多くの輸送流体動作圧力において、密封するのに必要であるよりも高い密封圧力が、下方シール５８によって回転子２６に対して及ぼされることになり得る。このような必要以上に高い密封圧力によって、有害抗力（parasitic drag）が回転子５８にかかり、この有害抗力に打ち克つように回転子２６を回転させるために、より多くの電力（例えば、１／２馬力など、より高い馬力モーター）が必要となり、また、回転子２６および下方シールパッド５８が速く摩耗する。低い輸送流体圧力では、チャンバ７４、７８の下方シールパッド５８の表面積全体に作用するが、密封圧力は適切でない場合がある。さらに、前述した先行技術の構成により生じる密封圧力は、輸送流体動作圧力が適切な密封圧力を生成するよう十分高い場合であっても、密封をもたらす輸送流体流の始動に対し、適切なタイミングとならない場合がある。
【００１５】
本イノベーションにより、所望の、低い輸送流体動作圧力から高い輸送流体動作圧力の範囲にわたって、適切な密封圧力を達成することができる。先に述べた浮遊により、下方シール２２は、低い圧力で回転子１８と適切に整合することができ、回転子２６と適切に整合するよう下方シールパッド５８に弾性的に適合するために必要とされる先行技術の高い圧力が回避される。
【００１６】
図４を参照すると、フィーダー組立体１０は、注入口６６から排出口６８までの内部輸送流体流路を画定しており、この内部輸送流体流路は、ピストン４８により画定された通路７０を通り、下方シール２２により画定された通路７２を通り、ポケット４４の排出ステーションにおいて下方シール２２により画定されたプレナム７４を通り、下方シール２２により画定された通路７６を通り、ピストン４８により画定された通路７８を通り、排出口６８まで延びている。下方シール２２は、通路７０および７８とそれぞれ流体連通している、チャンバ６２および６４を含む。輸送流体が内部輸送流体流路を通って流れると、その流れの静圧が、チャンバ６２および６４ならびに通路７０および７８の内表面に作用し、下方シール２２をピストン４８から離して回転子１８に押し付け、下方シールが回転子１８に向かって押し付けられたときに下方シールを回転子と整合させる。下方シール２２とピストン４８とが互いから離れる最大の相対運動は、浮遊の量により制限される。よって、いったん最大の相対運動に達した後で輸送流体動作圧力を上げた場合、この最大量を超えることはない。したがって、整合を可能にすることに加えて、浮遊も、下方シール２２の内表面に作用する輸送流体動作圧力から生じる密封圧力の量を制限するように機能する。あるいは、下方シール２２とピストン４８との間の浮遊は、制限するものではないが、回転子１８に対する密封圧力の増大を引き起こさないであろう、下方シール２２およびピストン４８が一体的な構造であった場合などには、省略されてよい。
【００１７】
回転子１８に及ぼされる密封圧力のレベルに対する輸送流体動作圧力の影響を制限する下方シール／ピストン組立体４６の構成では、所望の密封圧力は、キャビティ５８内部での下方シール／ピストン組立体４６の動きによって達成され、制御される。図４、図５、図６で分かるように、フィーダーブロック１４は、その底部に環状圧力チャンバ８０を含み、これは、内側が、中央に配された隆起部分８２により画定され、外側が、キャビティ壁５８ａにより画定されたものである。ピストン４８は、下方にぶらさがった環状延長部８４を含み、これは、凹部８４ａを取り囲むか、または画定している。シール溝８６が、環状延長部８４の内側に形成されており、これは、制限するものではないがＢｕｎａ−Ｎで作られたＯリングなどの、任意の適切な形状および材料であってよいシール８８を受容する。シール８８は、隆起部分８２と環状延長部８４との間を密封する。ピストン４８とキャビティ５８との間には、制限するものではないが１辺が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）などのクリアランスがあり、これは、輸送流体が環状圧力チャンバ８０を加圧するのに十分である。環状圧力チャンバ８０内の圧力が、下方シール／ピストン組立体４６を押して、回転子１８と密封係合させる。中央の隆起部分８２を環状圧力チャンバ８０から密封することによって、輸送流体圧力が作用するのは、ピストン４８（もしくは先行技術にあるような下方シール）の標準表面積全体より小さくなる。この表面積が減ることにより、表面積に基づく圧力の増倍効果（multiplying effect）を、１桁分以上も実質的に減らすことができ、回転子１８に対する密封圧力を、より小さい範囲の適切な密封圧力に制限したままにするのが容易になり、これにより、先行技術と比べて回転子にかかる負荷が減り、回転子１８を回すのに必要なトルクが減り、より小さいモーターを使用することが可能となり、摩耗が減る。環状圧力チャンバ８０の表面積は、所望の、低い輸送流体動作圧力から高い輸送流体動作圧力の範囲にわたって、回転子１８に対して適切な密封圧力を与えるように選択されてよく、この選択は、例えば、理論的および経験的判断に基づくものであってよい。
【００１８】
図４を参照すると、下方シール／ピストン組立体４６を上方に動かすと、ピストン４８と中央に配された隆起部分８２との間で凹部８４ａ内部に形成され、シール８８により環状圧力チャンバ８０から密封されている、キャビティの体積が増える。下方シール／ピストン組立体４６が上方に動く際に、このキャビティ内の真空による下方シール／ピストン組立体４６の自由な動きに対する抵抗を防ぐため、ポート９０が、中央に配された隆起部分８２に、基部１２の開口部９２と整合して形成されて、キャビティを周囲雰囲気（ambient）に対して通気する（vent）ことができる。ポート９０および開口部９２によって、シール８８を越えて漏れていたかもしれない任意の流体輸送流体を逃がすことができ、所望の範囲を超えて密封圧力を増大させ得る、任意の圧力または水分の蓄積を防ぐ。
【００１９】
代替的な実施形態では、制御された二次流体圧力が、起動時、または輸送流体の動作圧力が低い場合などに、密封力を補うように、キャビティに加えられることができる。当然、このような制御された二次流体圧力は、環状圧力チャンバ８０に任意の適切な改変を加えて、回転子１８に対する密封力の主要な供給源もしくは唯一の供給源として使用されてよい。さまざまな異なるデザインの回転子１８および／または下方シール／ピストン組立体４６が、ポート９０を通じて加えられる二次流体圧力によって補われ得る。
【００２０】
圧力チャンバ８０は中央の隆起部分８２周辺に配された環状形状を有するものとして描かれているが、任意の適切な形状、サイズ、場所を有し得ることが認識されるであろう。例えば、圧力チャンバ８０は、隆起部分により取り囲まれて、中央に配されることができる。
【００２１】
図４を参照すると、起動中、輸送流体がちょうど流れ始めたところであるときに、圧力が高まり始めると、輸送流体は、圧力が下方シール２２を動かし回転子１８と係合させるのに十分となり、これによりギャップ５６を閉じて回転子１８と下方シール２２との間の流体流を阻止することができるまで、回転子１８と下方シール２２との間のギャップ５６の中を流れることができる。ギャップ５６を閉じるタイミングが重要である。ギャップ５６内での流体流の体積、ひいては速度は、ギャップ５６が閉じられない限り、時間と共に増大する。体積および速度が増大すると、ギャップ５６を閉じるのに、より多くの圧力が圧力チャンバ８０内部で必要となる。その結果、流体流がギャップ５６内で起こるかなり前にギャップ５６を閉じない限り、回転子１８に対する適切な密封を低い動作圧力で達成することができない。よって、システムが加圧されたときに、ギャップ５６内の流れが、下方シール２２を押して回転子１８と密封係合させるのに必要な圧力を、対応する時間に利用可能な圧力を超えて増大させるのに十分になるより前に、ギャップ５６が閉じるよう、システムを構成すると、性能が改善される。一実施形態では、制御された二次流体圧力が、ポート９０を通じて起動時に加えられてよく、これにより、ギャップ５６を閉じるタイミングが、適切な時間に起こるように制御する。このような制御された二次流体圧力は、システムがオンの時間にわたって維持されてよく、あるいは、ギャップ５６が閉じられるとすぐに除去されてよい。
【００２２】
低い動作圧力、例えば４０ｐｓｉｇ、で起動する間、下方シール２２と回転子１８との間で適切な安定状態の密封を達成することを防ぐようにギャップ５６を通る下方シール２２と回転子１８との間の十分な流体流ができる前に、下方シール２２と回転子１８との間に十分な密封を達成することが重要である。下方シール／ピストン組立体４６の質量、および下方シール／ピストン組立体４６とキャビティ壁５８aとの間の摩擦は、起動時には変化しない。ギャップ５６を通る流体流がギャップ５６を閉じるのを妨げるのに十分多くなる前にギャップ５６を閉じるよう、起動時に下方シール２２と回転子１８との間で十分な密封を達成するのに必要な力のレベルは同じままであるが、ピストン４８に作用するよう利用可能な圧力は、低い動作圧力のため、より少ない。
【００２３】
図７を参照すると、代替的な実施形態が例示されており、これは、初期起動中の所望の時間に回転子１１８とシール１２２との間に所望の密封を提供するのに十分な環状圧力チャンバ内圧力に達する際の反応時間を改善し、また、２０ＰＳＩＧと低い圧力を含む、広い輸送流体動作圧力範囲にわたって、シール１２２により回転子１１８に対する過度な、ひいては有害な力を生じることなく、安定状態での動作中に回転子１１８とシール１２２との間に適切な密封をもたらす。フィーダー組立体１１０はフィーダー組立体１０と同じであるが、フィーダーブロック１１４は、環状圧力チャンバ１８０が中を通じて注入口１６６と直接流体連通させられる注入口通路１９４と、環状圧力キャビティ１８０が中を通じて排出口１６８と直接流体連通させられる排出口通路１９６と、を備えて構成されている。注入口１６６では、輸送流体の一次流動が、内部通路１７０、内部通路１７２を通り、プレナム１７４を通り、通路１７６を通り、通路１７８を通り、排出口１６８へと流れる。注入口通路１９４を通り、環状圧力チャンバ１８０を通り排出口通路１９６に達する二次流動があり、二次流動は、排出口通路１９６で一次流動に再び合流する。ピストン１４８は、注入口通路１９４および排出口通路１９６と整合している両端部に、描かれたスロットなどの任意の適切な構成のものであってよい、通路１４８ｄを含む。注入口通路１９４および排出口通路１９６は、環状圧力チャンバ１８０内部に十分な圧力を提供して、所望の、低い輸送流体動作圧力から高い輸送流体動作圧力の範囲にわたって、下方シール１２２と回転子１１８との間に適切な密封力を生じ、かつ、所望の反応時間を有して、下方シール１２２と回転子１１８との間に十分な密封力を常に生じ、ギャップ１５６を通る輸送流体の流れがギャップ１５６の閉鎖を防ぐほど十分多くなる前にギャップ１５６を閉じるように、サイズ決めされ、角度が付けられ、位置している。単に非限定的な実施例として、注入口通路１９４は、直径が６．３５ｍｍ（０．２５インチ）であってよく、注入口１６６の軸に対して３０°の角度で形成されてよく、また、排出口通路１９６は、直径が３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）であってよく、排出口１６８の軸に対して３０°の角度で形成されてよい。
【００２４】
注入口通路１９４は、動圧と静圧との合計として全圧の関係を利用し、環状圧力チャンバ１８０内に所望の圧力を提供する。図８を参照すると、動圧は、流体の密度および速度の関数である、移動する輸送流体の単位体積当たり運動エネルギーの尺度であるので、注入口に入る全圧は、全圧の対応する注入口での速度の大きさおよび方向を示すベクトル１９８として表すことができる。動的速度（Dynamic velocity）もベクトル２００で表すことができる。
【００２５】
注入口通路１９４の角度を含む向きと、サイズは、注入口通路１９４における輸送流体の全圧に対して選択され、注入口通路１９４における静圧および動圧のレベルは、少なくとも一部には、通路の整合角度αから生じる。注入口通路１９４の角度αおよびサイズは、環状圧力チャンバ１８０を加圧することにより十分速い反応時間で所望の密封をもたらすため、注入口通路１９４を通って環状圧力チャンバ１８０に入る二次流動において起動時に十分な量の動圧が利用可能となるよう選択される。排出口通路１９６および環状圧力チャンバ１８０は、動作圧力範囲のうち最も低い動作圧力でピストン１４８に加わる、結果として生じる力が下方シール１２２と回転子１１８との間に適切な密封圧力を生じるような、サイズになっている。注入口通路１９４、環状圧力チャンバ１８０、および排出口通路１９６はまた、起動中のギャップ１５６における下方シール１２２と回転子１１８との間の輸送流体流が、安定状態の低動作圧力で下方シール１２２と回転子１１８との間に適切な安定状態での密封を達成するのを妨げないように十分速く、下方シール１２２が回転子１１８に対して密封するのに十分な力の十分速い反応時間を提供するように構成されている。二次流動が経験する有効流動面積は、二次流動が注入口通路１９４から環状圧力チャンバ１８０内へ移動すると共に増大する。結果として生じる、二次流動の速度低下は、動圧を下げ、相関する静圧の増加を生じる。環状圧力チャンバ１８０の境界を形成するピストン１４８の表面積は、ピストン１４８に作用する環状圧力チャンバ１８０内の静圧により生じる、所望の反応時間および安定状態での密封力を提供するようなサイズである。描かれた実施形態では注入口通路１９４、環状圧力チャンバ１８０、および排出口通路１９６を含む、二次流動のための二次流路は、任意の適切な構成および構造であってよい。例えば、環状圧力チャンバ１８０は、回転子１１８とシール１２２との間に密封を生じる所望の密封およびタイミングを生じるように機能する、任意の形状および体積を有し得る。注入口通路１９４は、注入口１６６の上流の輸送流体と流体連通するように構成されてよく、例えば、密封の所望の機能性および密封のタイミングを達成するのに十分な二次流動に十分なレベルの全圧を提供するために十分な向きで配された上流の輸送流体通路と連通して形成されたタップもしくはポートとして構成されてよい。排出口通路１９６は、環状圧力チャンバ１８０内部の二次流動の速度に適切かつ望ましい減少をもたらして動圧を下げ、排出口通路１９６において二次流動に所望の抵抗を与えることにより静圧を適切に増大させるよう、機能する。排出口通路１９６の代替的な実施形態は、流量制御弁を含み、流量制御弁は、環状圧力チャンバ１８０内部に所望の静圧を生じるように、任意の適切な形で（手動で、もしくは電気制御で）動作し得る。このような流量制御弁によりもたらされる制約の量は、例えば、輸送流体動作圧力に応じて変化することができる。環状圧力チャンバ１８０内部の静圧が作用するピストン１４８の表面積のサイズは、少なくとも部分的には環状圧力チャンバ１８０内部の静圧に基づいている。例示から明らかであるように、描かれ��実施形態では、中央に配された隆起部分１８２のサイズは、環状圧力チャンバ１８０内部の静圧の基となるピストン１４８の表面積のサイズを補完する。
【００２６】
安定状態での動作中に、異物の蓄積または二次流動の経路の汚染の可能性を減じるようなサイズであってよい、注入口通路１９４、環状圧力チャンバ１８０、排出口通路１９６を通る連続した二次流動が存在する。例えば、注入口通路１９４を通って入る、水、または砂もしくは土などの二次汚染物質粒子は、二次流動によって、チャンバ１８０を通って運ばれ、閉塞することなく、排出口通路１９６から出る。
【００２７】
本発明の実施形態の前記説明は、例示および描写の目的で提示されたものである。網羅的なものとすること、または、発明を、開示した厳密な形態に制限することは意図していない。前記の教示を鑑みれば、明らかな改変もしくは変形が可能である。実施形態は、発明の原理とその実際的適用を最もよく例示し、それにより、当業者が、企図される特定の用途に適するよう本発明を、さまざまな実施形態において、またさまざまな改変を加えて、最もうまく利用することができるように、選択され説明されている。限られた数の実施形態のみを詳細に説明したが、本発明は、前記の説明で記載するか、もしくは図面に例示した構造および構成要素の配置の詳細に、範囲を制限するものではないことが、理解される。本イノベーションは、他の実施形態が可能であり、また、さまざまな方法で実行もしくは実践されることができる。また、明確さのため、特定の用語を使用した。特定の用語はそれぞれ、同様の目的を達成するために同じように動作する全ての技術的等価物を含むことが、理解される。本発明の範囲は請求項によって定められることを意図している。
【００２８】
〔実施の態様〕
（１）  ブラスト媒体を、媒体の供給源から、輸送ガスの流れの中に輸送するように構成されたフィーダー組立体において、前記フィーダーは、
ａ．周囲面を含み、回転軸を中心として回転可能である回転子と、
ｂ．少なくとも１つのキャビティ壁、およびキャビティ底部により画定され、キャビティ軸を含む、キャビティと、
ｃ．前記周囲面の少なくとも一部に隣接して配された第１の表面を含む、シールと、
ｄ．前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配され、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、底部を有する、ピストンと、
ｅ．輸送流体供給源に接続可能な注入口と、
ｆ．排出口と、
ｇ．輸送流体流路であって、前記輸送流体流路の少なくとも一部は、前記シールおよび前記ピストンにより画定され、前記輸送流体流路は、入口および出口を含み、前記入口は、前記注入口と流体連通しており、前記出口は、前記排出口と流体連通している、輸送流体流路と、
ｈ．前記ピストン、ならびに前記少なくとも１つのキャビティ壁および前記キャビティ底部の少なくともそれぞれの一部により画定された圧力チャンバであって、前記ピストンおよび前記シールは、前記圧力チャンバ内部の圧力により、どれだけの密封力で前記第１の表面が前記周囲面に押し付けられるのかが制御されるように、構成されている、フィーダー組立体。
（２）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
前記シールおよび前記ピストンは、一体構造である、フィーダー組立体。
（３）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
前記シールは、前記ピストンに対して移動可能である、フィーダー組立体。
（４）  実施態様３に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバ内の前記圧力が第１の圧力を超えると、前記ピストンが前記シールに接触する、フィーダー組立体。
（５）  実施態様３に記載のフィーダー組立体において、
保持システムを含み、
前記保持システムは、前記シールを前記ピストンに固定すると共に、前記シールと前記ピストンの相対運動を可能にする、フィーダー組立体。
【００２９】
（６）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
ハウジングを含み、
前記ハウジングは、前記少なくとも１つのキャビティ壁、および前記キャビティ底部を含む、フィーダー組立体。
（７）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバは環状であり、
前記ピストンは、環状の前記圧力チャンバに相補的に成形された環状延長部を含む、フィーダー組立体。
（８）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
前記輸送流体流路を通って流れる輸送流体の圧力は、前記圧力チャンバの圧力の供給源である、フィーダー組立体。
（９）  実施態様１に記載のフィーダー組立体において、
注入口通路を含み、
前記注入口通路は、第１の端部および第２の端部を含み、
前記第１の端部は、前記輸送流体流路と流体連通して配され、前記第２の端部は、前記第１の圧力チャンバと流体連通して配され、これにより、前記輸送流体流路を流れる輸送流体は、前記圧力チャンバ内部の圧力の供給源となる、フィーダー組立体。
（１０）  実施態様９に記載のフィーダー組立体において、
前記圧力チャンバと流体連通している排出口通路を含む、フィーダー組立体。
【００３０】
（１１）  実施態様１０に記載のフィーダー組立体において、
前記注入口通路、前記圧力チャンバ、および前記排出口通路は、前記第１の表面と前記周囲面との間の輸送流体流が、前記輸送流体流の安定状態での動作圧力が低い間に前記第１の表面と前記周囲面との間で適切な代理状態での密封を達成するのを妨げないように十分速く前記第１の表面が前記周囲面に対して密封するのに十分な、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中の力の十分速い反応時間を提供するように、構成されている、フィーダー組立体。
（１２）  実施態様９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の表面と前記周囲面との間にシールを形成するように、前記第１の表面と前記周囲面との間を流れる任意の輸送流体の圧力に打ち克つのに十分速く前記第１の表面を前記周囲面に押し付ける十分な圧力で輸送流体が前記輸送流体流路を通って流れた結果として、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中に前記圧力チャンバが加圧されるように、前記注入口通路が前記輸送流体流路に対してサイズ決めされ、方向づけられている、フィーダー組立体。
（１３）  実施態様９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の表面と前記周囲面との間にシールを形成するように、前記第１の表面と前記周囲面との間を流れる任意の輸送流体に打ち克つのに十分速く前記第１の表面を前記周囲面に押し付ける十分な圧力で前記圧力チャンバを加圧するため、前記輸送流体流路を通る輸送流体流の起動中に、前記輸送流体流路を通って流れる輸送流体の十分な量の動圧が、前記注入口通路の、前記第１の端部の下流で利用可能となるように、前記注入口通路が前記輸送流体流路に対してサイズ決めされ、方向づけられている、フィーダー組立体。
（１４）  実施態様９に記載のフィーダー組立体において、
前記第１の端部は、前記注入口と流体連通している、フィーダー組立体。
（１５）  ブラスト媒体を、媒体の供給源から、輸送ガスの流れの中に輸送するように構成されたフィーダー組立体において、前記フィーダーは、
ａ．周囲面を含み、回転軸を中心として回転可能である回転子と、
ｂ．少なくとも１つのキャビティ壁、およびキャビティ底部により画定され、キャビティ軸を含む、キャビティと、
ｃ．前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配され、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、第１の表面を含む、シールであって、前記シール前記第１の表面は、前記周囲面の少なくとも一部に隣接して配されている、シールと、
ｄ．輸送流体流路であって、前記輸送流体流路の少なくとも一部が、前記シールにより画定されている、輸送流体流路と、
ｅ．前記シールと前記少なくとも１つのキャビティ壁との間のクリアランスであって、前記クリアランスは、前記シールが押されて前記周囲面と密封係合した際に前記輸送流体流路内部の圧力に応じて前記第１のシールを前記周囲面の前記一部と整合させるように構成されている、クリアランスと、
を含む、フィーダー組立体。
【００３１】
（１６）  実施態様１５に記載のフィーダー組立体において、
前記キャビティ内に少なくとも部分的に移動可能に配されたピストンを含み、
前記ピストンは、前記キャビティ軸に沿って移動可能であり、前記輸送流体流路の一部が前記ピストンにより画定され、
前記ピストンが前記回転子に向かって押されると、前記シールが、これに付随して前記回転子に向かって押される、フィーダー組立体。
（１７）  実施態様１６に記載のフィーダー組立体において、
前記シールは、前記ピストンに対して移動可能である、フィーダー組立体。
（１８）  実施態様１７に記載のフィーダー組立体において、
保持システムを含み、
前記保持システムは、前記シールを前記ピストンに固定すると共に、前記シールと前記ピストンの相対運動を可能にする、フィーダー組立体。
（１９）  フィーダー組立体の回転子の周囲面とシールの密封表面との間を密封する方法において、
ａ．輸送ガス流路を通る輸送流体の流れを開始させる工程であって、前記輸送ガス流路は、前記シールにより部分的に画定され、前記シールは、前記輸送ガス流路内部で輸送ガスが流れた結果として前記密封表面が押されて前記周囲面と密封係合しないように構成されている、工程と、
ｂ．前記輸送ガス流路を通って流れる前記輸送ガスの一部を圧力チャンバ内へ向ける工程であって、前記圧力チャンバは、前記圧力チャンバ内部の圧力により、どれだけの密封力で前記密封表面が前記周囲面に押し付けられるのかが制御されるように、構成されている、工程と、
ｃ．前記密封表面と前記周囲面との間の輸送流体流が、前記輸送流体流の安定状態での動作圧力が低い間に前記密封表面と前記周囲面との間で適切な代理状態での密封を達成するのを妨げないように十分速く前記密封表面が前記周囲面に押し付けられるように、前記一部により生じる前記圧力チャンバ内部の圧力を上げる工程と、
を含む、方法。
（２０）  実施態様１９に記載の方法において、
一部を向ける工程は、前記圧力を上げる工程を実行するために、前記一部が、流れる輸送ガスの十分な量の動圧を有することを含む、方法。
【００３２】
（２１）  実施態様１９に記載の方法において、
前記圧力を上げる工程は、前記圧力チャンバ内の静圧を適切に増大させるように、前記一部の動圧を下げることを含む、方法。
（２２）  実施態様１９に記載の方法において、
前記一部は、前記圧力チャンバを通る二次流動を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】粒子を輸送流体流に取り込み、異なる圧力間で密封するため、本開示の教示に従って構成された器具を図式で示している。
【図２】粒子フィーダーとして図示された器具２のある実施形態の等角図である。
【図３】図２のフィーダーの分解組立図である。
【図４】図２のフィーダーの側面断面図である。
【図５】図２のフィーダーのピストンに対して下方シールパッドを保持するファスナーの拡大部分断面側面図である。
【図６】図２のフィーダーのフィーダーブロックの切り取り図である。
【図７】図２のフィーダーの代替的な実施形態の側面断面図である。
【図８】図７のフィーダーブロックの注入口エリアの拡大部分図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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