(57)【要約】繊維を溶融材料から生産するための回転式紡績機装置、システム、および方法が開示される。ある例示的実施形態は、略ネット形単一パターン回転式紡績機鋳物を含み、略ネット形単一パターン回転式紡績機鋳物は、側壁から半径方向内向きに、かつ下側壁から上側壁に軸方向上向きに延びているガセットを含む。ディスペンサは、鋳物の中空内部を通して下側壁へと下向き方向に溶融材料を供給するように構築され得る。プレナムは、高温ガラスを鋳物の外部表面の方に向かわせるように構築され得る。
2017527704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を溶融材料から生産するための遠心紡績機装置であって、前記遠心紡績機装置は、略ネット形単一パターン鋳物を備え、前記略ネット形単一パターン鋳物は、
中心軸線の周りに延びている略円形周縁に半径方向外向きに延びている基部と、
前記基部から軸方向上向き方向に前記円形周縁の周りに延びている側壁と、前記側壁から半径方向内向きに延びている上側フランジと、
前記側壁から半径方向内向きに延び、かつ前記基部から前記上側フランジまで軸方向に延びている複数のガセットと
を含み、
前記鋳物は、前記基部の表面、前記側壁の表面、前記フランジの表面、それぞれの対の前記複数のガセットの表面、および、中心構造空隙に内向きの開口部によって境を限られている複数のポケットを画定し、複数の孔が、前記複数のポケットの境を限っている前記側壁の一部を通して形成されている、遠心紡績機装置。
【請求項２】
前記中心軸線に沿って延び、かつその周りに回転可能であるシャフトをさらに備え、前記シャフトは、前記基部と結合され、前記基部の前記中心構造空隙と反対側から延びている、請求項１に記載の遠心紡績機装置。
【請求項３】
前記シャフトは、第１および第２のクランプ締め部材によって前記基部と結合され、前記第１のクランプ締め部材は、前記基部の上側表面に接触している、請求項２に記載の遠心紡績機装置。
【請求項４】
溶融材料流を前記中心構造空隙を通して前記基部まで下向き方向に向かわせるように構築されているディスペンサをさらに備えている、請求項１−３のいずれかに記載の遠心紡績機装置。
【請求項５】
高温ガス流を前記側壁の外部表面に向かって前記側壁と略平行方向に向かわせるように構築されているプレナムをさらに備えている、請求項１−４のいずれかに記載の遠心紡績機装置。
【請求項６】
前記複数のガセットは、奇数のガセットを備えている、請求項１−５のいずれかに記載の遠心紡績機装置。
【請求項７】
前記ガセットの半径方向内向き縁は、前記基部に略垂直である、請求項１−６のいずれかに記載の遠心紡績機装置。
【請求項８】
前記鋳物は、ＦＳＸ−４１４、ＨＳ−２１、Ｘ−４５、Ｆ−７５、およびＩＮ−６２５から成る群から選択された合金から形成される、請求項１−７のいずれかに記載の遠心紡績機装置。
【請求項９】
方法であって、
ネット形鋳物を単一ワックスパターンから生産することであって、前記鋳物は、略円形円周まで半径方向に延びている下側壁と、前記下側壁から軸方向に延びている側壁と、前記側壁から半径方向内向き方向に延びている上側フランジと、前記側壁から半径方向内向き方向に延び、かつ前記下側壁から軸方向上向き方向に前記上側フランジまで延びている複数のガセットとを含む、ことと、
前記鋳物の側壁を通して複数の孔を形成することと、
前記鋳物を回転可能部材に取り付けることと、
前記溶融材料を前記複数の孔を通して流動させるために効果的な前記回転部材で前記鋳物を回転させながら、溶融材料を前記鋳物の中心空隙の中に導入し、複数の繊維を生産することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記鋳物の前記下側壁は、前記回転可能部材の一部に接触している、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記溶融材料は、前記鋳物の前記下側壁と反対側に位置付けられているディスペンサによって、前記鋳物の中心構造空隙に導入される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鋳物の前記下側壁の上側表面に接触する留め部材を用いて、前記鋳物を前記回転可能部材に取り付けることをさらに含む、請求項９−１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
高温ガス流を前記鋳物の前記側壁の外部表面に向かわせることをさらに含む、請求項９−１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記高温ガス流は、前記鋳物の前記側壁と略平行方向に流動する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記鋳物の第１の部分は、前記高温ガス流および前記溶融材料のうちの少なくとも１つによって、少なくとも２０００°Ｆの温度まで加熱される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記鋳物の第１の部分は、前記側壁内に位置する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記鋳物の第１の部分は、前記側壁と前記上側フランジとの交線に位置する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記鋳物の第２の部分は、前記高温ガス流および前記溶融材料のうちの少なくとも１つによって、最大９００°Ｆの温度まで加熱される、請求項１５−１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記鋳物の第２の部分は、前記下側壁内に位置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
システムであって、
軸に沿って延び、かつその周りに回転可能であるシャフトと、
前記軸に対して外向きに延びている下側壁と、前記下側壁から上向きに延びている側壁と、前記側壁から内向きに延びている上側壁と、前記側壁から内向きに延び、かつ前記下側壁から前記上側壁まで上向きに延びている複数のガセットとを有する紡績機であって、複数の押し出し成形孔が、前記側壁内に画定され、前記下側壁は、前記シャフトと結合されており、前記下側壁の表面、前記側壁の表面、前記上側壁の表面、それぞれの対の前記複数のガセットの表面、および、中空内部に内向きの開口部によって境を限られている複数のポケットを画定する、紡績機と、
前記中空内部を通して前記下側壁まで下向き方向に溶融材料を供給するように構築されているディスペンサと、
高温ガラスを前記紡績機の外部表面の方に向かわせるように構築されているプレナムと
を備えている、システム。
【請求項２１】
前記複数のガセットは、少なくとも６つのガセットを備えている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ガセットは、前記下側壁に略垂直である、請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記紡績機は、略ネット形鋳物を備えている、請求項２０−２２のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
前記鋳物は、単一パターン鋳物である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記鋳物は、Ｃｏ系合金およびＮｉ系合金のうちの１つから本質的に成る、請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記鋳物は、ＦＳＸ−４１４、ＨＳ−２１、Ｘ−４５、Ｆ−７５、およびＩＮ−６２５から成る群から選択された合金から形成される、請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記複数の押し出し成形孔は、前記鋳物の中に穿孔することによって形成される、請求項２０−２６のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、繊維を溶融材料から生産するための回転式紡績機装置、システム、および方法に関し、より具体的には、排他的ではないが、そのためのガセット付き回転式紡績機に関する。回転式紡績機は、繊維ガラス、ガラスウール、ロックウール、鉱物ウール、またはそれらの混合物等の繊維材料を生産するために有用である。そのような材料のための生産プロセスは、溶融したガラス、岩、鉱物、スラグ、および／または他の熱可塑性組成物を回転式紡績機の中に導入することと、溶融材料を紡績機内の開口に通すことと、紡績機開口から出てゆく材料に高温ガス流を衝突させ、材料をさらに細くし繊維にすることと、結合剤組成物をガス／繊維流に追加することと、結果として生じる繊維材料を冷却し回収することとを含み得る。そのようなプロセスにおいて利用される紡績機は、機械的応力、熱応力、および熱間腐食または酸化等の腐食を含む、過酷な動作条件にさらされる。紡績機の性能およびサービス寿命は、これらの条件によって悪影響を受ける。これらの困難をいっそうむごくするものとして、回転式紡績機が形成される材料は、強度と腐食抵抗との間のトレードオフに直面し、組成物がより強い強度を示すほど、より低い腐食抵抗を提供し、その逆も同じである。これらの課題に対処する従来の試みは、いくつかの短所、不利点、および欠点に悩まされる。本明細書に開示される固有の装置、システム、および方法に対する有意な必要が残されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明の例示的実施形態、それを作製および使用し、その作製および使用を実践可能にするための様式およびプロセスを明確、簡潔、かつ正確に説明する目的のために、ここで、図に図示される物を含む、ある例示的実施形態が参照され、それを説明するために、具体的言語が、使用されるであろう。但し、それによって、本発明の範囲が限定されるわけではなく、本発明は、当業者に想起されるであろうような例示的実施形態のそのような改変、修正、およびさらなる用途も含み、かつ保護することを理解されたい。
【０００３】
繊維を溶融材料から生産するための固有の回転式紡績機装置、システム、および方法が、開示される。ある例示的実施形態は、側壁から半径方向内向きに、かつ下側壁から上側壁に軸方向上向きに延びる、ガセットを含む、略ネット形単一パターン回転式紡績機鋳物を含む。さらなる実施形態、形態、目的、特徴、利点、側面、および利点は、以下の説明および図面から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、繊維を溶融材料から生産するための例示的システムを図示する。
【０００５】
【図２】図２は、例示的回転式紡績機の側面断面図を図示する。
【０００６】
【図３】図３は、別の例示的回転式紡績機の側面断面図を図示する。
【０００７】
【図４】図４は、図３の例示的紡績機の部分的側面断面図を図示する。
【０００８】
【図５】図５は、図３の例示的紡績機のハブ部材の上面図を図示する。
【０００９】
【図６】図６は、図３の紡績機の環状部材の底面図を図示する。
【００１０】
【図７】図７は、図３の例示的紡績機のスリンガプレートの底面図を図示する。
【００１１】
【図８】図８は、別の例示的紡績機の断面図を図示する。
【００１２】
【図９】図９は、図８の紡績機のスリンガバスケットの底面図を図示する。
【００１３】
【図１０】図１０は、別の例示的環状部材の斜視図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、繊維を溶融材料から生産するための例示的システム１００が、図示される。システム１００は、回転シャフト１２０と結合される、紡績機１１０を含む。図示される実施形態では、紡績機１１０は、締め付けボルト１２２によって回転シャフト１２０と結合され、締め付けボルト１２２は、リング部材１２１、紡績機１１０、および回転シャフト１２０の上側フランジ部分１２３内の開口を通過し、紡績機１１０をフランジ１２３とリング部材１２１との間に効果的にクランプ締めする。例えば、代替のファスナ配列、ねじ山付きコネクタ、スプラインコネクタ、および他のタイプの結合構造を含む、種々の他の結合構造が、紡績機１１０を回転シャフト１２０と結合するために利用され得ることを理解されたい。さらに、紡績機１１０は、いくつかの固有の構造形態で提供され得、その例示的実施形態は、図２−９に関連して以下で本明細書に開示されることを理解されたい。
【００１５】
システム１００はさらに、ある供給量の溶融熱可塑性材料１３２を含む炉１３０を含む。例えば、スラグおよび基材材料等のガラス、岩、他の鉱物組成物、またはそれらの混合物を含む、種々の溶融熱可塑性材料が、利用され得ることを理解されたい。分注デバイス１３４が、炉１３０に接続され、溶融材料流１３５を紡績機１１０に分注する。紡績機１１０が回転シャフト１２０によって回転されると、遠心力が溶融材料１３５に作用し、それを紡績機１１０の側壁に向かって外向きに、紡績機１１０の側壁内に形成された複数の開口を通して押し出す。
【００１６】
システム１００はさらに、プレナム１４０を含み、プレナム１４０は、供給部１４１から燃焼させられるべき空気およびガスの混合物を受け取り、環状出口１４２において高温ガスを出力する。プレナム１４０は、紡績機１１０の外側周縁の近くに、概して、矢印Ｇによって示される方向に、高温ガス流を向かわせるように構築される。溶融材料は、複数のプレ繊維１３６として紡績機の側壁から外に出、プレナム１４０によって提供される高温ガス流に遭遇する。プレ繊維１３６は、ガス流内に巻き込まれ、さらに、繊維１３７に細くされる。繊維１３７は、環状フィードリング１５０を通って下向き方向に進行し、環状フィードリング１５０は、概して、矢印Ｂによって示されるようにガス流の中に冷却材料を導入し、ガス流内に巻き込まれた冷却された繊維１３８を提供する。繊維／結合剤混合物１３８は、環状フィードリング１６０を通って下向き方向に進行し、環状フィードリング１６０は、概して、矢印Ｃによって示されるようなガス流の中に結合剤材料を導入し、ガス流内に巻き込まれた冷却された繊維／結合剤混合物１３９を提供する。冷却された繊維／結合剤混合物１３９は、下向きに方向に進行し続け、そこで回収され、繊維ガラス、ロックウール、または鉱物ウール材料、およびそれから成る構造等の繊維系材料を形成するためにさらに処理され得る。
【００１７】
システム１００の動作中、紡績機１１０は、かなりの熱応力を経験し得る。ある実施形態では、紡績機１１０の高温部分は、少なくとも２０００°Ｆであり得る。溶融ガラスに関連して使用されるある実施形態では、紡績機１１０の高温部分は、１７００°Ｆ〜２１００°Ｆの範囲またはその間の種々の点であり得る。溶融スラグまたは溶融基材に関連して使用されるある実施形態では、紡績機１１０の高温部分は、２０００°Ｆ〜２３００°Ｆの範囲またはその間の種々の点であり得る。溶融岩組成物に関連して使用されるある実施形態では、紡績機１１０の高温部分は、２１００°Ｆ〜２４００°Ｆの範囲またはその間の種々の点であり得。そのような高温部分は、紡績機１１０の側壁、特に、排他的ではないが、側壁と下側壁の交線もしくはその近傍、または側壁とプレナム１４０から向かわせられる高温ガス流に近い上側壁もしくはフランジの交線もしくはその近傍に存在し得る。紡績機１１０によって経験される熱勾配も、かなりなものであり得る。ある実施形態では、紡績機１１０の低温部分は、８００°Ｆ〜９００°Ｆの範囲またはその間の種々の点であり得る。これらの低温部分は、紡績機１１０の下側壁または基部、特に、排他的ではないが、シャフト１２０との結合部に隣接して存在し得る。紡績機によって経験される熱勾配は、前述の高温部分の温度のいずれかから前述の低温部分の温度のいずれかまで及び得る。本明細書に開示される例示的温度および範囲は、紡績機１１０によって経験され得る、熱条件の非限定的実施例であることを理解されたい。より高い温度、より低い温度、より大きい温度勾配、およびより小さい温度勾配を含む、種々の他の温度条件も、経験され得る。
【００１８】
図２を参照すると、図１に関連して上で説明された紡績機１１０の一例示的形態として提供され得る紡績機２００が、図示される。紡績機２００は、中心軸２０１から略円形周縁２１１まで半径方向外向きに延びている基部２１０と、円形周縁２１１の周りに軸方向上向き方向に基部２１０から延びる側壁２２０と、半径方向内向きに側壁２２０から延びている上側フランジ２３０とを含む。紡績機２００はさらに、半径方向内向きに側壁２２０から延び、かつ基部２１０から上側フランジ２２０まで軸方向に延びている複数のガセット２４０を含む。種々の実施形態では、上側フランジ２２０は、ガセット２４０を越えて半径方向内向きに延び得るか、ガセット２４０の半径方向距離の一部のみを覆って半径方向内向きに延び得るか、または紡績機２１０の上部が実質的に開放するように、側壁２２０の半径方向および円周方向範囲と実質的に同一の広がりを有し得ることを理解されたい。
【００１９】
紡績機２００の内部表面は、基部２２０、側壁２３０、フランジ２３０、およびそれぞれの対の複数のガセット２４０の表面によって境を限られる複数のポケット２５０を画定する。ポケット２５０は、紡績機２００の実質的に内部領域全体にわたり延びる、中心構造空隙に内向きに開放する。複数の開口２７０（そのうちのいくつかのみが、例証を明確かつ単純にするために描写される）が、複数のポケット２５０の境を限る側壁２２０の一部を通して延び、それらは、例えば、機械的穿孔、レーザ穿孔、または他の技法によって形成され得る。中心開口２０２および複数の通気孔２０３が、紡績機２００内に形成され、図１に関連して上で図示されるもの等の回転シャフトおよび関連付けられた接続構造を受け取るように構築される。
【００２０】
図示される実施形態では、紡績機２００は、基部２１０と、側壁２２０と、上側フランジ２３０と、ガセット２４０とを含む略ネット形単一パターン鋳物として構築される。略ネット形単一パターン鋳物は、単一鋳造パターンを利用する鋳造プロセスを通して一体型部品として形成される鋳造構造を指し、それは、例えば、後の回転のために鋳造構造のバランスをとり、粗面表面または縁等の鋳造プロセスの構造アーチファクトを除去し、開口２７０または他のタイプの押し出し成形開口およびファスナ開口等の開口を形成するためにさらに処理され得ることを理解されたい。さらに、用語「略ネット形単一パターン鋳物」は、紡績機２００の特有の構造特性を説明することを理解されたい。
【００２１】
図３−７を参照すると、紡績機３００およびその一部のいくつかの図が、図示される。紡績機３００は、図１に関連して上で説明された紡績機１１０の一例示的形態である。紡績機３００は、中心軸３０１に対して半径方向外向きに延びるハブ３１０と、ハブ３１０の一部と重複し、半径方向外向きにさらに延びる環状部材３３０と、ハブ３１０の上方に位置付けられ、環状部材３３０に向かって半径方向外向きに延びるスリンガ３２０と、ハブ３１０の一部および環状部材３３０の一部の上方に位置付けられる、維持部材３４０とを含む。ハブ３１０、環状部材３３０、および維持部材３４０は、例えば、ハブ３１０の下方に位置付けられる環状部材３３０ならびにハブ３１０および環状部材３３０の下方に位置付けられる維持部材を含む他の構成で位置付けられ得ることを理解されたい。
【００２２】
環状部材３３０は、半径方向外向きに延びている下側壁３３２と、軸方向上向きに下側壁３３２から延びる側壁３３３と、半径方向内向きに側壁３３３から延びる上側壁３３４とを含む。複数の開口３７０（そのうちのいくつかのみが、例証を明確かつ単純にするために描写される）が、側壁３３３内に形成される。下側壁３３２の第１の側は、複数の接触エリア３１２においてハブ３１０に接触する。下側壁３３２は、複数の接触エリア３１２の中間の陥凹部分３１４によって提供される複数のギャップ領域３１７においてハブ３１０から間隔を置かれる。図示される実施形態では、接触エリア３１２は、ハブ３１０の陥凹部分３１４に対して上向きに延び、ハブ３１０の周縁の周りに分布される、ハブ３１０の隆起部分として構築される。対応する隆起部分および陥凹部分は、図示される実施形態の接触エリアおよび陥凹部分を提供する代替として、またはそれに加え、ハブ３１０に面する環状部材３３０の下側壁３３２の表面にも提供され得ることを理解されたい。さらに、隆起部分および陥凹部分の図示されるパターンは、１つの非限定的実施例にすぎず、複数の追加の形態が想定され、そのさらなる非限定的実施例は、ここで説明されているものとすることを理解されたい。種々の実施形態では、上側壁３３４は、図示される実施形態を上回るもしくは下回る量で半径方向内向きに延び得ること、または紡績機３１０の上部が実質的に開放するように、側壁３３３の半径方向および円周方向範囲と略同一の広がりを有し得ることを理解されたい。
【００２３】
ある追加の形態では、隆起部分および陥凹部分は、１つ以上の隆起リングエリアおよび１つ以上の陥凹リングエリアを含む同心リングパターンで提供され得る。いくつかの形態では、内側および外側同心隆起エリアは、中間陥凹エリアによって分離され得る。いくつかの形態では、隆起リングエリアは、連続であり得る。他の形態では、隆起リングエリアは、断続し得るか、または分離され得る。さらなる形態では、隆起部分は、隣接または包囲する陥凹部分の上方に延びる柱形突起であり得る。さらなる追加の実施例では、隆起部分は、隣接または包囲する陥凹部分の上方に延びるバンプに似た半球状またはローブ形状の突起であり得る。追加の実施例は、異なる数の隆起部分および陥凹部分、異なるように位置付けられるかもしくは異なるように角度付けられた隆起部分および陥凹部分、異なるように成形された隆起部分および陥凹部分、および／または異なるように分布された隆起部分および陥凹部分を使用し得る。
【００２４】
利用される特定の構造構成にかかわらず、ハブ３１０および／または環状部材３３０の隆起部分および陥凹部分は、環状部材３３０とハブ３１０との重複部分間に低減された接触表面積を提供しながら、ハブ３１０による環状部材３３０の支持を提供するように構築される。例示的実施形態では、低減された接触表面積は、環状部材３３０からハブ３１０への低減された熱伝達を提供する。
【００２５】
複数のファスナ（図示せず）が、ハブ３１０内に形成されるファスナ開口３１３および維持部材３４０内に形成される複数の開口３４３を通して挿入され、維持部材３４０とハブ３１０とを結合する。例示的形態では、ファスナは、維持部材３４０の開口３４３内に形成される嵌合ねじ山に係合するねじ山付きボルトであり得る。種々の他のファスナ構造も、利用され得る。図示される実施形態では、ファスナは、環状部材３３０の下側壁３３２の内側周縁３３５内に形成される陥凹３３７のそれぞれのものも通過する。この構成では、ファスナは、依然として、環状部材３３０がハブ３１０に対して移動すること（環状部材３３０の熱膨張の間に生じ得るような）を可能にしながら、ハブからの回転力を環状部材に加え、ハブ３１０とともに回転させ得る。
【００２６】
図示される実施形態では、維持部材３４０、ハブ３１０、およびこれらの２つの構造を接続するファスナは、実質的にゼロクランプ締め力を環状部材３３０に加えながら、環状部材３３０の重複部分に接触するように構成される。この構成は、ハブ３１０およびクランプ締め部材３４０に対する環状部材の移動に対応し、ハブ３１０およびクランプ締め部材３４０は、ある範囲の膨張にわたって実質的にゼロであるこれらの構造間に所定の応力伝達特性有し、環状部材３３０は、ハブ３１０に対して半径方向に自由に移動する。他の実施形態では、維持部材３４０、ハブ３１０、およびこれらの２つの構造を接続するファスナは、非ゼロの正のクランプ締め力を環状部材３３０に加えるように構成され得る。クランプ締め力は、異なる用途の要件に応じたこれらの構造間のさまざまな所定の応力伝達特性で、さまざまな所定の移動度に対応するように選択され得る。さらなる実施形態では、維持部材３４０は、環状部材３３０から間隔を置かれているが、依然として、ハブ３１０と固定して結合され、ハブ３１０および維持部材３３０に対する環状部材３３０のより大きな移動にすら対応し得る。
【００２７】
スリンガ３２０は、複数の接触エリア３２２においてハブ３１０に接触し、複数の接触エリア３２２の中間の陥凹部分３２４によって提供される複数のギャップ領域３２７においてハブ３１０から間隔を置かれる。複数のファスナ（図示せず）は、ハブ３１０のファスナ開口３０５およびスリンガ３２０のファスナ開口３２３を通して導入され得る。例示的形態では、ファスナは、開口３２３内に形成される嵌合ねじ山に係合する、ねじ山付きボルトであり得る。種々の他のファスナ構造も、利用され得る。
【００２８】
図示される実施形態では、接触エリア３２２は、スリンガ３２０の陥凹部分３２４に対して外向きに延び、図示されるパターンでスリンガ３２０の周りに分布されるスリンガ３２０の隆起部分として構築される。対応する隆起部分および陥凹部分は、図示される実施形態の接触エリアおよび陥凹部分を提供する代替として、またはそれに加え、スリンガ３２０に面する表面ハブ３１０にも提供され得ることを理解されたい。さらに、隆起部分および陥凹部分の図示されるパターンは、１つの非限定的実施例にすぎず、複数の追加の形態が想定されることを理解されたい。これらの追加の形態は、ハブ３１０と環状部材３３０との間の界面の隆起および陥凹部分と関連して上で説明されたさらなる非限定的実施例と同一または類似した構造を含み得る。
【００２９】
図８および９を参照すると、紡績機４００およびその一部のいくつかの図が、図示される。紡績機４００は、図１に関連して上で説明された紡績機１１０の一例示的形態である。紡績機４００は、中心軸３０１に対して半径方向外向きに延びるハブ３１０と、ハブ３１０の一部と重複し、半径方向外向きにさらに延びる環状部材３３０と、ハブ３１０の一部および環状部材３３０の一部の上方に位置付けられる維持部材３４０とを含む。これらの構造のさらなる詳細は、図３−７に図示されるスリンガ３００に関連して前述されている。紡績機４００はさらに、ハブ３１０の上方に位置付けられ、環状部材３３０に向かって半径方向外向きに延びる、その側壁内に複数の孔４２１を含むカップ形のスリンガ４２０を含む。
【００３０】
スリンガ４２０は、複数の接触エリア４２２においてハブ３１０に接触し、複数の接触エリア４２２の中間の陥凹部分４２４によって提供される複数のギャップ領域においてハブ３１０から間隔を置かれる。図示される実施形態では、接触エリア４２２は、スリンガ４２０の陥凹部分４２４に対して外向きに延び、図示されるパターンでスリンガ４２０の周りに分布される、スリンガ４２０の隆起部分として構築される。対応する隆起部分および陥凹部分は、図示される実施形態の接触エリアおよび陥凹部分を提供する代替として、またはそれに加え、スリンガ４２０に面するハブ３１０の表面にも提供され得ることを理解されたい。さらに、隆起部分および陥凹部分の図示されるパターンは、１つの非限定的実施例にすぎず、複数の追加の形態が想定されることを理解されたい。これらの追加の形態は、ハブ３１０とスリンガ３００の環状部材３３０との間の界面の隆起および陥凹部分と関連して上で説明されたさらなる非限定的実施例と同一または類似した構造を含み得る。
【００３１】
図１０を参照すると、環状部材３３０の代わりに、紡績機３００または紡績機４００との関連で使用され得る、追加の環状部材４３０が、図示される。環状部材４３０は、半径方向外向きに延びている下側壁４３２と、軸方向上向きに下側壁４３２から延びる側壁４３３と、半径方向内向きに側壁４３３から延びる上側壁４３４とを含む。環状部材４３０の内部表面は、下側壁４３２、側壁４３３、上側壁４３４、およびそれぞれの対の複数のガセット４４０の表面によって境を限られる複数のポケット４５０を画定する。ポケット４５０は、内向きに開放する。複数の開口４７７（そのうちのいくつかのみが、例証を明確かつ単純にするために描写される）が、複数のポケット５５０の境を限る側壁４３３の一部を通して延び、それらは、例えば、機械的穿孔、レーザ穿孔、または他の技法によって形成され得る。環状部材４３０はまた、紡績機３００に関連して上で説明された陥凹３１３と同様に構築され、機能し得る、複数の陥凹４１３を含む。種々の実施形態では、上側壁４３４は、図示される実施形態を上回るもしくは下回る量で半径方向内向きに延びるか、または紡績機４１０の上部が実質的に開放するように、側壁４３３の半径方向および円周方向範囲と略同一の広がりを有し得ることを理解されたい。
【００３２】
図示される実施形態では、紡績機２００は、下側壁４３２と、側壁４３３と、上側壁４３４と、ガセット４４０とを含む略ネット形単一パターン鋳物として構築される。前述のように、略ネット形単一パターン鋳物は、単一鋳造パターンを利用する鋳造プロセスを通して一体型部品として形成され、例えば、後の回転のために鋳造構造のバランスをとり、粗面表面または縁等の鋳造プロセスの構造アーチファクトを除去し、押し出し成形開口およびファスナ開口等の開口を形成するためにさらに処理され得る鋳造構造を指すことを理解されたい。さらに、用語「略ネット形単一パターン鋳物」は、環状部材４３０の特有の構造特性を説明することを理解されたい。
【００３３】
本明細書に開示される装置、システム、および方法は、本明細書に開示されるもの等のある動作条件下で不適正な性能および／または不適正な耐久性をもたらすことが以前に見出されている既存の合金からの回転式紡績機構造の形成を可能にすることを理解されたい。そのような例示的合金材料として、いくつかの鋼鉄合金ならびにＣｏ系、Ｆｅ系、Ｃｒ系、およびＮｉ系超合金が挙げられ、例えば、ＦＳＸ−４１４、ＨＳ−２１、Ｘ−４５、Ｆ−７５、およびＩＮ−６２５を含む。そのような合金は、他の構造の中でもとりわけ、紡績機２００、環状部材３３０、環状部材４３０、スリンガ３２０、およびスリンガ４２０等の構造を形成するために利用され得る。前述および同様の材料は、約２０００°Ｆを上回る温度動作のためにそれらを望ましくないまたは好適ではないものにするクリープもしくは高引張強度を示すことを理解されたい。
【００３４】
いくつかの非限定的例示的実施形態および形態が、ここでさらに説明される。ある例示的実施形態は、中心軸線の周りに延びている略円形周縁に半径方向外向きに延びている基部と、軸方向上向き方向に基部から円形周縁の周りに延びている側壁と、半径方向内向きに側壁から延びている上側フランジと、半径方向内向きに側壁から延び、かつ軸方向に基部から上側フランジまで延びている複数のガセットとを含む略ネット形単一パターン鋳物を備え、鋳物は、基部、側壁、フランジ、およびそれぞれの対の複数のガセットの表面と、中心構造空隙に内向きの開口部とによって境を限られる複数のポケットを画定し、複数の孔が、複数のポケットの境を限る側壁の一部を通して形成される、繊維を溶融材料から生産するための遠心紡績機装置を含む。
【００３５】
遠心紡績機装置を含む例示的実施形態は、複数の形態で提供され得る。ある形態はさらに、中心軸線に沿って延び、かつその周りに回転可能であるシャフトを備え、シャフトは、基部と結合され、中心構造空隙と反対の基部側から延びる。ある形態では、シャフトは、第１および第２のクランプ締め部材によって基部と結合され、第１のクランプ締め部材は、基部の上側表面に接触する。ある形態はさらに、溶融材料流を中心構造空隙を通して基部まで下向き方向に向かわせるように構築されているディスペンサを備えている。ある形態はさらに、高温ガス流を側壁の外部表面に向かって側壁と略平行方向に向かわせるように構築されるプレナムを備えている。ある形態では、複数のガセットは、奇数のガセットを備えている。ある形態では、ガセットの半径方向内向き縁は、基部に略垂直である。ある形態では、鋳物は、ＦＳＸ−４１４、ＨＳ−２１、Ｘ−４５、Ｆ−７５、およびＩＮ−６２５から成る群から選択された合金から形成される。
【００３６】
ある例示的実施形態は、ネット形鋳物を単一ワックスパターンから生産することであって、鋳物は、略円形円周まで半径方向に延びている下側壁と、軸方向に下側壁から延びる側壁と、半径方向内向き方向に側壁から延びている上側フランジと、半径方向内向き方向に側壁から延び、かつ軸方向上向き方向に下側壁から上側フランジまで延びている複数のガセットとを含む、ことと、鋳物の側壁を通して複数の孔を形成するステップと、鋳物を回転可能部材に取り付けることと、溶融材料を複数の孔を通して流動させるために効果的な回転部材で鋳物を回転させながら、溶融材料を鋳物の中心空隙の中に導入し、複数の繊維を生産することとを含む方法を含む。
【００３７】
方法を含む例示的実施形態は、複数の形態で提供され得る。ある形態では、鋳物の下側壁は、回転可能部材の一部に接触する。ある形態では、溶融材料は、鋳物の下側壁と反対側に位置付けられているディスペンサによって、鋳物の中心構造空隙に導入される。ある形態はさらに、鋳物の下側壁の上側表面に接触する留め部材を用いて、鋳物を回転可能部材に取り付けることを含む。ある形態はさらに、高温ガス流を鋳物の側壁の外部表面に向かわせることを含む。ある形態では、高温ガス流は、鋳物の側壁と略平行方向に流動する。ある形態では、鋳物の第１の部分は、高温ガス流および溶融材料のうちの少なくとも１つによって、少なくとも２０００°Ｆの温度まで加熱される。ある形態では、鋳物の第１の部分は、側壁内に位置する。ある形態では、鋳物の第１の部分は、側壁と上側フランジとの交線に位置する。ある形態では、鋳物の第２の部分は、高温ガス流および溶融材料のうちの少なくとも１つによって、最大９００°Ｆの温度まで加熱される。ある形態では、鋳物の第２の部分は、下側壁内に位置する。
【００３８】
ある例示的実施形態は、軸に沿って延び、かつその周りに回転可能であるシャフトと、軸に対して外向きに延びている下側壁と、上向きに下側壁から延びる側壁と、内向きに側壁から延びる上側壁と、内向きに側壁から延び、かつ上向きに下側壁から上側壁まで延びている複数のガセットとを有する紡績機であって、複数の押し出し成形孔が、側壁内に画定され、下側壁は、シャフトと結合され、紡績機は、下側壁、側壁、上側壁、およびそれぞれの対の複数のガセットの表面、および中空内部に内向きの開口部によって境を限られる複数のポケットを画定する、紡績機と、下向き方向に中空内部を通して下側壁まで溶融材料を供給するように構築されるディスペンサと、高温ガラスを紡績機の外部表面の方に向かわせるように構築されるプレナムとを備えている、システムを含む。
【００３９】
システムを含む例示的実施形態は、複数の形態で提供され得る。ある形態では、複数のガセットは、少なくとも６つのガセットを備えている。ある形態では、ガセットは、下側壁に略垂直である。ある形態では、紡績機は、略ネット形鋳物を備えている。ある形態では、鋳物は、単一パターン鋳物である。ある形態では、鋳物は、本質的に、Ｃｏ系合金およびＮｉ系合金のうちの１つから成る。ある形態では、鋳物は、ＦＳＸ−４１４、ＨＳ−２１、Ｘ−４５、Ｆ−７５、およびＩＮ−６２５から成る群から選択された合金から形成される。ある形態では、複数の押し出し成形孔が、鋳物の中に穿孔することによって形成される。
【００４０】
本発明は、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されたが、性質上、例証であって、制限と見なされないものであり、ある例示的実施形態のみ図示および説明され、本発明の精神内にある、あらゆる変更および修正は、保護されることが所望されることを理解されたい。前述の説明において利用される「好ましい」、「好ましくは」、「好まれる」、または「より好まれる」等の単語の使用は、そのように説明される特徴が、より望ましくあり得ることを示すが、但し、必要でない場合もあり、それを欠いた実施形態も、本発明の範囲内として想定され得、その範囲は、以下の請求項によって定義されることを理解されたい。請求項を熟読する上で、「ａ」、「ａｎ」、「少なくとも１つ」、または「少なくとも１つの部分」等の単語が使用されるとき、請求項内でそうではない旨が具体的に述べられない限り、請求項を１つのみのアイテムに限定することを意図するものではないことが意図される。用語「少なくとも一部」および／または「一部」が使用されるとき、アイテムは、そうではない旨が具体的に述べられない限り、アイテムの一部および／または全体を含むことができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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