СИСТЕМА И СПОСОБ УДАЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА, СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЫ В ЖИДКОСТЬ
SYSTEM AND METHOD OF METAL REMOVAL, FOAM-FORMING SYSTEM AND DEVICE FOR CONVERSION OF FOAM INTO FLUID

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам удаления материала (например, сверлению, резке или шлифованию), использующим пену. Частные варианты осуществления относятся к системам и способам, используемым для рециркуляции пены.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы удаления материала часто включают машины с режущими элементами (включая, например, пилы и сверла), в которых используется определенная форма смазки для помощи в охлаждении режущего элемента и обрабатываемой детали (т.е. объекта, с которого удаляют материал). Смазка может быть также использована для удаления остаточных частиц материала (например, частиц, образующихся во время процесса удаления материала, такого как сверление и резка) от границы резки и предотвращения засаливания режущих элементов отходами.
Обычный смазочный материал включает жидкости, такие как вода или масло. Хотя жидкости в целом эффективны для охлаждения компонентов и вымывания отходов материала, их применение может вызывать некоторые проблемы. Например, если операция резки будет выполняться в среде, которая может быть повреждена жидкостью, то будет очень сложно надлежащим образом удерживать жидкость после ее выхода из границы резки. Чрезвычайно сложным является удержание жидкости после ее просачивания через структуру обрабатываемой детали в случае, если обрабатываемая деталь является пористой или содержит отверстия или полости. Также сложно удерживать жидкость после выхода жидкости за пределы границы резки. Жидкие смазки могут вызывать большие трудности в случае, если система удаления материала используется в помещении с законченной внутренней отделкой. Количество жидкости, необходимое для надлежащего смазывания границы резки, может также создавать проблемы в отношении затрат, воздействия на окружающую среду, герметичности и т.п.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определенные варианты осуществления настоящего раскрытия включают системы и способы, использующие пену при удалении материала.
Примерные варианты осуществления включают систему удаления материала, содержащую: режущий элемент; привод, сконфигурированный для приведения в действие режущего элемента; вал, присоединенный к приводу и режущему элементу; и вакуумную систему, сконфигурированную для удаления остаточных частиц, созданных во время работы системы, где вакуумная система содержит кольцо, которое проходит вокруг вала. В конкретных вариантах осуществления остаточные частицы вымываются из системы пеной.
В характерных вариантах осуществления кольцо содержит внутреннюю полость и один или несколько всасывающих каналов, связанных с внутренней полостью для движения текучей среды. Несколько всасывающих каналов могут содержать радиальные всасывающие каналы и аксиальные всасывающие каналы. В определенных вариантах осуществления кольцо содержит внутреннюю стенку, окружающую отверстие, и несколько всасывающих каналов, проходящих от внутренней стенки. В конкретных вариантах осуществления кольцо содержит аксиальную стенку и несколько всасывающих каналов, проходящих от внутренней стенки.
Вакуумная система может содержать источник вакуума и трубку, присоединенную к кольцу. В определенных вариантах осуществления трубка присоединена к внешнему каналу кольца. Кольцо может содержать несколько всасывающих каналов, связанных с внешним каналом для движения текучей среды. В некоторых вариантах осуществления режущий элемент содержит сверло или дисковую пилу.
Примерные варианты осуществления могут включать способ использования пены в системе удаления материала. Способ может включать: обеспечение привода, режущего элемента и обрабатываемой детали; приведение в действие режущего элемента при помощи привода; обеспечение пены при помощи пенообразующей системы; введение в зацепление режущего элемента с обрабатываемой деталью на границе режущего элемента, и направление пены к границе резки. Способ может также включать применение противопенного средства к пене после направления пены к границе резки, при этом противопенное средство обращает пену в жидкость; фильтрацию жидкости для удаления остаточных частиц и получения отфильтрованной жидкости; и направление отфильтрованной жидкости в пенообразующую систему.
В частных вариантах осуществления изобретения отфильтрованную жидкость объединяют с концентратом пены в пенообразующей системе для получения пены. Конкретные варианты осуществления могут также требовать удаления пены от границы резки при помощи вакуумной системы. В характерных вариантах осуществления вакуумная система содержит кольцо, расположенное вблизи границы резки. В определенных вариантах осуществления кольцо содержит внутреннюю полость и один или несколько всасывающих каналов, связанных с внутренней полостью для движения текучей среды. Несколько всасывающих каналов могут содержать радиальные всасывающие каналы и аксиальные всасывающие каналы.
Примерные варианты осуществления изобретения могут также включать: систему для образования пены. Характерные варианты осуществления могут содержать насос; резервуар жидкости, содержащий жидкость, причем насос сконфигурирован для откачивания жидкости из резервуара для жидкости; компрессор, сконфигурированный для производства сжатого воздуха; и резервуар концентрата пены, содержащий концентрат пены. Некоторые варианты осуществления могут также включать: первый клапан, сконфигурированный для управления количеством концентрата пены, которое поступает из резервуара концентрата пены; второй клапан, сконфигурированный для управления количеством жидкости, которое откачивается из резервуара жидкости; первый датчик давления, сконфигурированный для остановки работы компрессора, когда давление воздуха в напорном потоке компрессора достигнет верхнего порогового значения; и второй датчик давления, сконфигурированный для начала работы компрессора, когда давление воздуха в напорном потоке компрессора достигнет нижнего порогового значения. Частные варианты осуществления могут содержать: первую трубку, содержащую жидкость из резервуара жидкости; вторую трубку, содержащую сжатый воздух и концентрат пены; и смеситель, соединяющий первую трубку и вторую трубку, причем концентрат пены и жидкость объединяют в смесителе для получения пены.
В частных вариантах осуществления пена может направляться в систему удаления материала. В конкретных вариантах осуществления пена может быть рециркулирована из системы удаления материала в пенообразующую систему. Определенные варианты осуществления могут также включать противопенное средство, предназначенное для обращения пены в жидкость, при рециркуляции пены. Частные варианты осуществления могут включать фильтр для отфильтровывания остаточных частиц из жидкости. В конкретных вариантах осуществления система удаления материала содержит сверло. В частных вариантах осуществления верхнее пороговое значения составляет приблизительно от 5 до около 12 бар, и/или нижнее пороговое значение составляет приблизительно от около 2 до около 8 бар.
Другие преимущества и признаки изобретения станут очевидными из последующего описания, графических материалов и формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На ФИГ.1 представлена принципиальная схема системы получения пены согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.2A представлен вид в частичном разрезе системы удаления материала, содержащей систему получения пены, изображенную на ФИГ.1, согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.2B представлен вид в частичном разрезе системы удаления материала, содержащей систему получения пены, изображенную на ФИГ.1, и вакуумную систему, согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.3 представлен вид в перспективе вакуумного кольца, используемого в вакуумной системе, согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.4 представлен вид в частичном разрезе системы удаления материала, содержащей систему получения пены, изображенную на ФИГ.1 и систему рециркулирования жидкости, согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.5 представлен вид в частичном разрезе системы удаления материала, содержащей систему получения пены, изображенную на ФИГ.1 и систему рециркулирования пены, согласно одному или нескольким примерам вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.6 представлена принципиальная схема одного варианта осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.7 представлена другая принципиальная схема одного варианта осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.8 представлен вид в перспективе устройства 227 для преобразования пены в жидкость.
На ФИГ.9 представлен схематический поперечный разрез устройства 227 для преобразования пены в жидкость во время использования.
На ФИГ.10 представлен подробный вид внутренней части крышки 217.
На ФИГ.11 представлен вид в перспективе соединительного элемента 267, который сконфигурирован для присоединения трубки 237 к крышке 217.
На ФИГ.12 представлен обзор системы 200 удаления материала, использующей устройство 328 для преобразования пены в жидкость.
На ФИГ.13 представлен более подробный вид устройства 328 для преобразования пены в жидкость, присоединенного к 235 и 237.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения включают системы и способы удаления материала (например, сверление, резку или шлифование), использующие пену для смазки, охлаждения и/или удаления остаточных частиц.
Рассмотрим вначале ФИГ.1, на которой представлена принципиальная схема пенообразующей системы 100, на которой изображены компрессор 110, насос 120, резервуар 130 жидкости и резервуар концентрата пены (не показан). Система 100 дополнительно содержит клапан 135, сконфигурированный для управления количеством жидкости, которое нагнетается из резервуара 130 жидкости. Вариант осуществления, изображенный на ФИГ.1, также содержит клапан 145, сконфигурированный для управления количеством концентрата пены, которое выпускается из резервуара 140 концентрата пены. В других вариантах осуществления концентрат пены может быть добавлен непосредственно в резервуар 130 жидкости, устраняя необходимость в резервуаре 140 концентрата пены. В таких вариантах осуществления клапан 145 может быть сконфигурирован для управления количеством сжатого воздуха, которое смешивается с жидкой смесью воды и концентрата пены из резервуара 130 жидкости. В конкретных иллюстративных вариантах осуществления концентрат пены может быть сконфигурирован для снижения или нейтрализации электропроводности жидкой смеси или получающейся пены при объединении жидкой смеси со сжатым воздухом.
Вариант осуществления, изображенный на ФИГ.1, включает управляющий переключатель 117, предназначенный для запуска и остановки компрессора 110, а также управляющий переключатель 127, сконфигурированный для запуска и остановки насоса 120. В некоторых вариантах осуществления фильтр 121 расположен между компрессором 110 и насосом 120, или между компрессором 110 и управляющим переключателем 127. В конкретных вариантах осуществления фильтр 121 может содержать встроенный влагоотделитель. Дополнительно система 100 содержит управляющий переключатель 137 для управления потоком пены или жидкости из выходного канала 150 системы 100. Управляющий переключатель 137 может быть присоединен к электромагнитному клапану или другому механизму регулирования потока (не показан). Система 100 дополнительно содержит управляющий переключатель 147, предназначенный для управления потоком сжатого воздуха и концентрата пены.
Далее будет описан примерный вариант осуществления одного способа работы системы 100 для образования пены. Следует понимать, что другие примерные способы находятся в объеме настоящего изобретения, и что раскрытый способ приведен только для примера. Во время работы системы 100 оператор может воспользоваться управляющим переключателем 117 для запуска компрессора 110. В частных вариантах осуществления компрессор 110 может содержать датчик 113 давления, который подает сигнал в систему управления (не показана), которая управляет давлением, производимым компрессором 110. В некоторых вариантах осуществления датчик 113 давления подает сигнал компрессору 110 прекратить работу, когда давление в напорном потоке компрессора достигает заранее определенного верхнего порогового значения. В конкретных примерных вариантах осуществления датчик 113 давления подает сигнал компрессору 110 прекратить работу, когда давление достигнет верхнего порогового значения, составляющего приблизительно от 6 до около 12 бар. Во время работы системы 100 датчик 113 давления может также посылать сигнал для повторного запуска компрессора 110 в случае, если давление в напорном потоке компрессора упало ниже нижнего порогового значения. В конкретных вариантах осуществления датчик 113 давления может посылать сигнал для повторного запуска компрессора 110 в случае, если давление упало ниже значения приблизительно от около 2 до около 8 бар. Следует понимать, что эти значения приведены в качестве примеров, и что другие варианты осуществления могут характеризоваться другими диапазонами давления работы компрессора 110.
В этом примерном способе работы оператор переключает управляющий переключатель 117 и позволяет компрессору 110 работать до тех пор, пока необходимое давление не будет достигнуто и датчик 113 давления пошлет сигнал компрессору 110 прекратить работу. Затем оператор воспользуется управляющим переключателем 127 для запуска насоса 120. После чего насос 120 может закачивать жидкость из резервуара 130 через контрольный клапан 134 и клапан 135 в смеситель 156, который соединяет трубку 171 (которая содержит жидкость) и трубку 172 (которая содержит сжатый воздух и концентрат пены).
Затем оператор может воспользоваться управляющим переключателем 137 с тем, чтобы позволить жидкости из резервуара 130 (посредством насоса 120) выходить из выходного канала 150. Как только поток жидкости из выходного канала 150 установится, оператор может воспользоваться управляющим переключателем 147 с тем, чтобы позволить концентрату пены и сжатому воздуху течь через контрольный клапан 144 в смеситель 156 (который соединяет трубку для жидкости с трубкой для концентрата пены). После чего концентрат пены и жидкость могут смешиваться в смесителе 156, при этом из выходного канала 150 выходит пена.
Оператор может регулировать клапан 135 для увеличения или снижения количества жидкости, которая нагнетается насосом 120 в выходной канал 150. Кроме того, оператор может регулировать клапан 145 для регулировки количества концентрата пены и сжатого воздуха, которое направляется в выходной канал 150. В принципиальной схеме, изображенной на ФИГ.1, поток жидкости представлен стрелками 139, а поток концентрата пены и сжатого воздуха представлен стрелкой 149. Получаемая пена представлена стрелкой 159.
Концентраты пены включают концентраты, известные в данной области, обычно включающие различные поверхностно-активные вещества, которые, если присутствуют в небольших количествах, способствуют образованию пены или усиливают ее коллоидную стабильность путем подавления слияния пузырьков. Подходящие вспенивающие средства включают "бетаины", такие как кокамидопропилбетаины, также называемые 1-пропанаминий, 3-амино-N-(карбоксиметил)-N,N-диметил-N-кокоацильные производные, внутренние соли, 1-пропанаминий, 3-амино-N-(карбоксиметил)-N,N-диметил-, N-кокоацильные производные, гидроксиды, внутренние соли, или 1-пропанаминий, 3-амино-N-(карбоксиметил)-N,N-диметил-, N-кокоацильные производные, внутренние соли.
Рассмотрим теперь ФИГ.2, на которой представлен вид в частичном разрезе примерного варианта осуществления системы 200 удаления материала. Система 200 удаления материала использует пену из пенообразующей системы 100 для смазки компонентов и удаления остаточного материала от границы резки (например, границы взаимодействия режущего элемента и обрабатываемой детали). Следует понимать, что система удаления материала, представленная на ФИГ.2, является лишь одним примером системы удаления материала, который может использовать пену из пенообразующей системы 100, и что другие примерные системы удаления материала могут характеризоваться различными конфигурациями. Вариант осуществления, представленный на ФИГ.2, содержит приводное устройство или привод 210, сконфигурированный для вращения вала 220 и режущего элемента 225. В представленном варианте осуществления режущий элемент 225 сконфигурирован в виде сверла, а привод 210 содержит электродвигатель. В других вариантах осуществления привод 210 может включать другие формы приведения в действие, включая, кроме прочего, двигатель внутреннего сгорания, гидравлический привод или пневматический привод. Другие варианты осуществления могут также включать другие типы режущих элементов, включая, кроме прочего, дисковую пилу. Характерные примерные варианты осуществления могут включать алмазный дискообразный диск или алмазную режущую проволоку. Примерные варианты осуществления системы 200 удаления материала включают, кроме прочего, устройства, использующиеся для распиливания стен или полов. Во время работы варианта осуществления, представленного на ФИГ.2, привод 210 вращает вал 220 и режущий элемент 225. Режущий элемент 225 входит в зацепление с обрабатываемой деталью 250 и удаляет материал с обрабатываемой детали 250.
Рассмотрим теперь ФИГ.2, на которой представлена система 200 удаления материала, которая может также использоваться с вакуумной системой 201, сконфигурированной для удаления пены и/или остаточных материалов от границы резки. В представленном варианте осуществления вакуумная система 201 содержит вакуумное кольцо 230, которое соединено с источником 240 вакуума через трубку 235 и резервуар 249. Более подробный вид примерного варианта осуществления вакуумного кольца 230 (показанного отдельно от системы 200 удаления материала) представлен на ФИГ.3.
Как представлено на ФИГ.3, вакуумное кольцо 230 содержит корпус 273 с внешней стенкой 234 и внутренней стенкой 233, окружающей внутреннее отверстие 232. Вакуумное кольцо 230 также содержит первую аксиальную стенку 238 и вторую аксиальную стенку 239. На ФИГ.3 кольцо 230 представлено перевернутым, следовательно, при использовании кольца 230 (как представлено на ФИГ.2) вторая аксиальная стенка 239 будет обычно направлена вниз. Трубка 235 присоединена к внешнему каналу 231 вакуумного кольца 230. Как представлено на ФИГ.2 и 3 один или несколько радиальных всасывающих каналов 236 проходят от внутренней стенки 233 и связаны с внешним каналом 231 и трубкой 235 для движения текучей среды. В представленном конкретном варианте осуществления всасывающие каналы 236 проходят к внутренней полости 241, которая связана с внешним каналом 231 для движения текучей среды. В некоторых вариантах осуществления внутренняя полость 241 является кольцеобразной полостью, которая проходит вокруг внутреннего отверстия 230. Радиальные всасывающие каналы 236 могут проходить радиально между внутренним отверстием 230 и внутренней полостью 241 подобно спицам колеса. В других примерных вариантах осуществления вакуумное кольцо 230 может содержать единственный канал, связанный с трубкой 235 вместо нескольких радиальных и аксиальных всасывающих каналов.
Дополнительно, вакуумное кольцо 230 сконфигурировано таким образом, что один или несколько аксиальных всасывающих каналов проходят от второй аксиальной стенки 239 и связаны с внутренней полостью 241 и внешним каналом 231 для движения текучей среды. Следует понимать, что вариант осуществления, представленный на ФИГ.3, является лишь иллюстративным, и что другие вакуумные кольца, попадающие в объем этого раскрытия, могут характеризоваться конфигурациями, отличными от представленной на ФИГ.3. Например, другие примерные варианты осуществления могут содержать всасывающие каналы, расположенные в отличной от показанной конфигурации, и могут включать только радиальные или аксиальные всасывающие каналы.
Во время работы остаточные частицы 245 смываются с границы контакта режущего элемента 225 и обрабатываемой детали 250 посредством пены, выходящей из выходного канала 150 пенообразующей системы 100. После чего пена вместе с остаточными частицами 245 может быть собрана вакуумной системой 201. Как используется в данном документе, термин "остаточные частицы" используется для описания частиц отходов или обрезков, создаваемых во время процесса удаления материала (например, обрезки материала, пыль, образующиеся при резке шламы и подобное).
В варианте осуществления, представленном на ФИГ.2B, пена из системы 100 направляется через вал 220 к границе контакта режущего элемента 225 и обрабатываемой детали. В других вариантах осуществления пена может быть первоначально направлена к местам, отличным от представленных на ФИГ.2. Радиальные всасывающие каналы 236 и аксиальные всасывающие каналы 229 находятся близко к границе резки и служат в качестве первоначального места входа пены (и/или остаточных частиц 245) в вакуумную систему 201. На ФИГ.2 представлен вид кольца 230 в разрезе, при этом видны внутренние элементы кольца. Пена и остаточные частицы 245 могут быть направлены во внутреннюю полость 241 кольца 230 и далее во внешний канал 231. Затем пена и остаточные частицы 245 могут течь через трубку 235 в резервуар 249 для сбора.
После сбора пены в резервуаре 249 она может быть или утилизирована, или рециркулирована. В варианте осуществления, представленном на ФИГ.2, противопенное средство 260 может быть введено в резервуар 249 для обращения пены в жидкость и обеспечения утилизации жидкости.
В других вариантах осуществления пена с остаточными частицами 245 может быть обращена в жидкость, которая фильтруется и рециркулируется в пенообразующей системе 100. Рассмотрим теперь ФИГ.4, на которой противопенное средство 260 добавляется в резервуар 249 для обращения пены в жидкость. Затем жидкость может отфильтровываться фильтром 258, при этом остаточные частицы 245 удаляются из жидкости и направляются в контейнер для отходов 261. После этого отфильтрованная жидкость может быть направлена обратно в систему 100 (например, в резервуар 130 жидкости) для рециркулирования в пенообразующей системе 100. Это может снизить количество жидкости, потребляемой пенообразующей системой 100, а также снизить затраты. Вариант осуществления, представленный и отображенный на ФИГ.4, также раскрывает систему с замкнутым контуром, которая минимизирует воздействие пены на окружающую среду. Следует понимать, что расположение компонентов, представленное на ФИГ.5, является всего лишь одним из множества примерных вариантов осуществления. Например, в других вариантах осуществления пена может фильтроваться для удаления остаточных частиц 245 перед добавлением противопенного средства.
Противопенные вещества известны в данной области и включают кремнийорганические соединения, такие как оксид кремния, диспергированный в полидиметилсилоксане, жирные амиды, углеводородные воски, жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, жирные спирты, мыла жирных кислот, этоксилаты, минеральные масла, сложные эфиры полиэтиленгликоля, водные солевые растворы, алкилфосфатные сложные эфиры, такие как моностеарилфосфат и т.п., а также ацетиленовые диолы, такие как FOAM BLAST™, или алифатические полиоксиэтиленовые эфиры, полученные из этоксилата жирного спирта с эпихлоргидрином и сформированные в полимерную звездообразную конфигурацию, коммерчески доступную под товарным знаком DEHYDRAN™. Обсуждение подходящих средств может быть найдено, например, в патенте США №3,048,548, Martin et al., патенте США №3,334,147, Brunelle et al, и патенте США №3,442,242, Rue et al., раскрытия которых включены в данный документ ссылкой.
Рассмотрим теперь ФИГ.5, в этом варианте осуществления пена рециркулируется, а не утилизируется. Пена может отфильтровываться посредством фильтра 248 для удаления остаточных частиц 245 из пены. Остаточные частицы 245, отфильтрованные из пены, могут быть направлены в контейнер 261 для отходов. Отфильтрованная пена может быть рециркулирована (через трубку 247 рециркуляции) в выходной канал 150. На этом этапе отфильтрованная пена может быть объединена с пеной, образуемой системой 100. Это может снизить общее количество пены, которое необходимо образовать системой 100, и снизить стоимость выполнения работы и количество образуемых отходов. Как раскрыто в данном документе указанная рециркуляция пены создает систему с закрытым контуром для использования пены. Система с закрытым контуром может снизить вероятность того, что пена будет воздействовать на окружающую среду. Это может быть очень важным в случае, если система 200 удаления материала используется в помещениях, где является желательным минимизировать или устранить воздействие пены (например, помещение с законченной внутренней отделкой). В таких помещениях жидкость может негативно влиять на такие объекты, как фурнитура, сухая штукатурка, покрытие пола и подобное. Использование пены вместо жидкости минимизирует потенциальные негативные воздействия благодаря улучшению заключения пены в ограниченной области. Примерные варианты осуществления могут быть использованы с пенообразующей системой, описанной в данном документе, с вакуумными системами, представленными и описанными в этом раскрытии, или без них.
Рассмотрим теперь ФИГ.6-11, на которых представлен примерный вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления, представленному на ФИГ.2. Однако, вместо противопенного средства этот примерный вариант осуществления содержит уменьшающее пену устройство или устройство 227 для преобразования пены в жидкость, связанное с вакуумным кольцом 230 для движения текучей среды через трубку 235. Устройство 227 для преобразования пены в жидкость также связано с резервуаром 249 для движения текучей среды через трубку 237. В представленном частном варианте осуществления устройство 227 для преобразования пены в жидкость содержит съемную крышку 217, к которой присоединены трубки 235 и 237. На ФИГ.6 и 7 представлены общие принципиальные схемы, а на ФИГ.8 представлен вид в перспективе устройства 227 для преобразования пены в жидкость. На ФИГ.9 представлен схематический поперечный разрез устройства 227 для преобразования пены в жидкость во время работы, и на ФИГ.10 представлен подробный вид внутренней части крышки 217. На ФИГ.11 представлен вид в перспективе соединительного элемента 267, который сконфигурирован для присоединения трубки 237 к крышке 217.
Во время работы источник вакуума 240 может всасывать пену 270 (и остаточные частицы 245) из кольца 230 через трубку 235 в устройство 227 для преобразования пены в жидкость. В представленном варианте осуществления трубки 235 и 237 присоединены к крышке 217 устройства 227 для преобразования пены в жидкость посредством соединительных элементов 265 и 267, соответственно. Как представлено на ФИГ.9 пена 270 входит в верхнюю часть 257 устройства 227 для преобразования пены в жидкость через трубку 235 и собирается в устройстве 227 для преобразования пены в жидкость до тех пор, пока пена 270 не достигнет соединительного элемента 267 и трубок 215.
Поскольку источник вакуума 240 всасывает пену 270 через соединительный элемент 267, пена 270 направляется через несколько трубок 215, каждая из которых имеет диаметр меньше диаметра трубки 235 и 237. В примерных вариантах осуществления сумма площадей поперечных сечений трубок 215 меньше, чем площадь поперечного сечения трубки 237.
Рассмотрим в частности ФИГ.11, в этом примерном варианте осуществления соединительный элемент 267 содержит фланцевую часть 290, удлинение 291 и трубки 215. Фланцевая часть 290 обеспечивает монтажную поверхность, которая позволяет выполнить соединение соединительного элемента 267 с крышкой 217, а удлинение 291 позволяет выполнить соединение соединительного элемента 267 с трубкой 237. Трубки 215 проходят через фланцевую часть 290 (хотя удлинение 291 не проходит через нее) таким образом, что текучие среды или пена 270, которая проходит через соединительный элемент 267, принудительно прокачиваются через трубки 215.
Поскольку пена 270 всасывается через трубки 215, диаметр каждой трубки имеет размер, достаточно малый для того, чтобы выполнить преобразование пены в жидкость. Во время работы пузырьки в пене 270 прижимаются друг к другу (и к стенкам каждой трубки 215), в результате чего повышается давление, действующее на пузырьки в пене 270. Когда давление повысится достаточно, пузырьки лопаются и объем пены 270 уменьшается, в результате чего получается смесь пены и жидкости. Это уменьшение объема пены 270 позволяет системе 200 удаления материала работать в течение продолжительных периодов времени (по сравнению с системами удаления материала, в которых не происходит уменьшения объема пены 270). Если объем пены 270 не уменьшить, емкость резервуара 249 может быть лимитирующим фактором для максимального времени работы системы 200 удаления материала. Когда резервуар 249 заполнится пеной, работу системы 200 удаления материала необходимо остановить для удаления пены и/или жидкости из резервуара 249. Посредством уменьшения объема пены 270 перед ее попаданием в резервуар 249 может быть увеличено максимальное время работы системы удаления материала 200.
В частных вариантах осуществления диаметр одной или нескольких трубок 215 может составлять от 4 до 8 миллиметров, или более конкретно от 5 до 7 миллиметров. В частном варианте осуществления диаметр одной или большего числа трубок из нескольких трубок 215 составляет приблизительно 6 миллиметров. В некоторых частных вариантах осуществления длина одной или большего числа трубок из нескольких трубок 215 может составлять от 50 до 500 миллиметров, или от 60 до 400 миллиметров, или от 70 до 300 миллиметров, или от 80 до 200 миллиметров, или от 90 до 100 миллиметров. В частном варианте осуществления длина одной или нескольких трубок из нескольких трубок 215 составляет приблизительно 100 миллиметров.
После накопления смеси жидкости и пены в резервуаре 249, она может быть или утилизирована, или отфильтрована и рециркулирована для использования. В конкретных вариантах осуществления жидкость, которая образовалась при разрушении пены, может быть обратно преобразована в пену посредством пенообразующей системы 100 перед повторным использованием.
Рассмотрим теперь ФИГ.12 и 13, в некоторых вариантах осуществления устройство 328 для преобразования пены в жидкость может не содержать резервуара, кроме трубок 235 и 237. На ФИГ.12 представлен обзор системы 200 удаления материала, использующей устройство 227 для преобразования пены в жидкость, а на ФИГ.13 представлен более подробный вид устройства 328 для преобразования пены в жидкость, присоединенного к 235 и 237.
Устройство 328 для преобразования пены в жидкость может быть сконфигурировано в целом аналогично соединительному элементу 267, например, устройство 328 для преобразования пены в жидкость содержит фланцевую часть 390, удлинение 391 и несколько трубок 315. Кроме того, устройство 328 для преобразования пены в жидкость может также содержать дополнительную удлиняющую часть 392 таким образом, чтобы оно могло быть соединено с обеими трубками 235 и 237. Когда устройство 328 для преобразования пены в жидкость соединено с трубками 235 и 237, трубки 315 связаны с трубками 235 и 237 для движения текучей среды. В конкретных вариантах осуществления трубки 315 расположены на одной линии (например, на одной прямой) с трубками 235 и 237 таким образом, чтобы внешний периметр трубок 235 и 237 ограничивал трубки 315. Во время работы трубки 315 действуют на пузырьки пены, проходящие через них, в целом аналогично описанному выше в отношении трубок 215, и преобразуют пену в жидкость.
Хотя различные характерные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше с определенной степенью точности, специалисты в данной области техники могут внести различные изменения в раскрытые варианты осуществления без отступления от сущности и объема предмета изобретения, раскрытого в описании и формуле изобретения. Например, система удаления материала, проиллюстрированная и описанная в данном документе, оснащена валом и вращающимся режущим элементом. Кроме того, другие варианты осуществления могут использовать центрифугу, циклонный фильтр или пресс для отделения остаточных частиц от пены или жидкости для рециркуляции. Однако, другие системы удаления материала, которые используют системы образования/рециркулирования пены, описанные в данном документе, могут использовать другой тип режущего элемента. Другие варианты осуществления могут содержать компоненты с конфигурациями, отличными от конфигураций, представленных на прилагаемых фигурах.
Ссылки на соединения (например, присоединен, связан, соединен) толкуются широко и могут включать промежуточные элементы между соединением элементов и относительное перемещение между элементами. По этой причине ссылки на соединения не обязательно означают, что два элемента прямо соединены и находятся в жестком соединении друг с другом. В некоторых примерах, в методологиях, прямо или косвенно изложенных в данном документе, различные этапы и операции описаны в одном возможном порядке работы, однако специалистам в данной области техники будет понятно, что этапы и операции могут быть перегруппированы, переставлены или исключены без обязательного отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Предполагается, что весь материал, содержащийся в приведенном выше описании или представленный на прилагаемых графических материалах, должен толковаться как приведенный лишь в целях иллюстрации, а не ограничения. Изменения в деталях или структуре могут быть выполнены без отступления от сущности настоящего изобретения, определенной в приложенной формуле.