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スラリタンクから粒子を除去するシステムおよびその方法 - 特開2008−30030 | j-tokkyo
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【発明の名称】 スラリタンクから粒子を除去するシステムおよびその方法
【発明者】 【氏名】マリオ ピー.ボッチエチィオ

【氏名】ゲーリー エム.タミソ

【氏名】デービット アール.スコット

【氏名】マーク エフ.バーソロミュー

【要約】 【課題】スラリタンクから粒子を除去するシステムおよびその方法を提供する。

【構成】スラリタンク14から粒子を除去するシステム10は、フィルタ装置12とコントローラ18を含む。フィルタ装置12はスラリタンク14内に溜まった粒子を収集して除去し、コントローラ18はスラリタンク14に対するフィルタ装置12の位置と動作を制御する。フィルタ装置12は、第一のロッド20a、第二のロッド20b、第三のロッド20c、上部パネル22、下部パネル24、フィルタ26、コネクタ28および収集トレイ30を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラリタンク内に溜まった粒子を収集および除去するためのフィルタ装置と、
スラリタンクに対するフィルタ装置の位置と動作を制御するコントローラと、
を含むことを特徴とするスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項2】
前記フィルタ装置が、
各々が第一の端部と第二の端部を有する、概ね互いに平行に配設された複数のロッドと、
前記ロッドの各々の前記第一の端部に取り付けられた第一のパネルと、
前記ロッドの各々の前記第二の端部に取り付けられた第二のパネルと、
前記第一のパネルと前記第二のパネルとの間に配設され、前記スラリタンク内の粒子を収集するフィルタと、
前記フィルタによって集積された粒子を収集する収集装置と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項3】
前記フィルタが、メッシュ状のスクリーンであることを特徴とする請求項2に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項4】
前記収集装置が、前記第二のパネルに取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項5】
前記ロッドが、前記第一および第二のパネルの外縁に沿って配設されることを特徴とする請求項2に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項6】
前記フィルタ装置を外部システムに取り付けるために、前記第一のパネルから延びる突起を更に含むことを特徴とする請求項2に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項7】
前記コントローラが、前記フィルタ装置を前記タンク内に入れる頻度と時間の長さを制御することを特徴とする請求項1に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項8】
フィルタ装置が、前記タンク内の粒子を収集するように前記タンク内に配置することができ、
コントローラが、前記フィルタ装置を前記タンク内に入れる頻度と時間の長さを制御する、
ことを特徴とするタンクから粒子を除去する方法。
【請求項9】
前記フィルタ装置が、
各々が第一の端部と第二の端部を有する複数のロッドと、
前記複数のロッドの各々の第一の端部に結合された第一のパネルと、
前記複数のロッドの各々の第二の端部に結合された第二のパネルと、
前記第一のパネルと第二のパネルとの間において前記複数のロッドの周囲に結合されたフィルタスクリーンと、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項10】
前記フィルタ装置の前記第一のパネルが、半円形の形状を有し、かつ前記フィルタ装置の前記第二のパネルがアーチ形状を有することを特徴とする請求項9に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項11】
前記フィルタ装置の前記複数のロッドが、前記第一および第二のパネルの外縁に沿って配設されていることを特徴とする請求項9に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項12】
前記装置が、前記フィルタスクリーンによって収集された粒子を収集する収集トレイを更に含むことを特徴とする請求項9に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項13】
プログラムが、前記タンクの大きさおよび前記フィルタ装置の大きさに部分的に基づくことを特徴とする請求項8に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項14】
所定の時間に収集装置をタンク内に導入するように自動化システムをプログラムするステップと、
前記収集装置を前記タンク内に入れるステップと、
前記収集装置内に前記タンクから粒子を収集するステップと、
前記タンクから前記収集装置を取り出すステップと、
を含むことを特徴とするタンクから粒子を除去する方法。
【請求項15】
前記タンクが、直径約30インチ(約76cm)であり深さが約30インチ(約76cm)であることを特徴とする請求項14に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項16】
前記収集装置が、約2〜3分の間、前記タンク内に入れられることを特徴とする請求項15に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項17】
前記タンクから粒子を収集するステップが、メッシュ状のスクリーンの使用するステップを含むことを特徴とする請求項14に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項18】
前記タンクからの粒子の除去が、収集トレイの使用を含むことを特徴とする請求項14に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項19】
前記タンクが、インベストメント鋳造に使用されるスラリタンクであることを特徴とする請求項14に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項20】
前記自動化システムが、前記スラリタンクが2回から4回使用されるごとに1回、前記収集装置を前記タンク内に入れるようにプログラムされていることを特徴とする請求項14に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は一般にインベストメント鋳造の分野に関する。より詳しくは、本発明はインベストメント鋳造用スラリタンク内の粒子を収集および除去することに関する。
【背景技術】
【0002】
インベストメント鋳造業界では、射出成型されたワックスのパターンにセラミックの被覆をするために、内部をセラミックスラリが循環する大型のスラリタンクを使用する。これらのスラリタンクは環境に曝されており、1回の使用が何週間か継続するのが普通である。ワックスのパターンを組み立てて金型アセンブリとする。通常、このようなアセンブリはゲーティング(湯道)、ワックスパターンおよび鋳込みコーンを含む。次に手動または自動的な浸漬方法を使用して、このアセンブリをスラリタンク内に何度も浸漬する。ワックスパターンの上にセラミックシェルを作るのに十分なセラミックスラリとスタッコを被覆できたら、ワックスを取り除き、ワックスの後に残ったセラミックシェル内の空洞の中に金属を鋳込む。鋳造後、セラミックシェルを除去すると鋳造された金属部品が残る。
【0003】
スラリタンクは環境に曝されるので、時間の経過と共に生じる1つの問題は、スラリタンク中の水が蒸発し始めることである。するとセラミック粒子が互いに凝集し乾燥して、スラリタンクの壁面およびスラリタンクのミキサーの羽根(Zバー)の上に乾燥したセラミック凝集物の層が形成される。水分が引き続き放出されると、乾燥したセラミックが壁面に蓄積し、セラミック凝集物が支えきれないほど重くなってセラミックスラリ内に落下し、スラリタンク内でデブリとなる。スラリタンク内に蓄積した乾燥した乾燥セラミックデブリは時間と共に増大し、しかもスラリタンクがセラミックスラリを循環させるので、乾燥したデブリはセラミックスラリ内に再度分散することなくスラリタンク内で攪拌される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従って、金型が最初にセラミックスラリ内に浸漬されるときに、凝集物もワックスパターンの表面に付着して、欠陥が生じることとなる。これらの欠陥は、凝集物のためにセラミックスラリが金型の表面を滑らかに被覆しない結果である。これらの凝集物によって、限定する趣旨ではないが、過大な表面粗さ、金属ファイニング(清澄)、ポジティブメタルおよび異物の混入などの欠陥が生じる可能性がある。欠陥を無くして滑らかにするために、金型を鋳造した後の仕上げ工程で追加の処理を行うことが必要であった。そのため、最初にセラミックスラリ内に浸漬する際に、滑らかで一様な表面を得ることが重要である。
【0005】
スラリタンクからセラミックデブリを収集しかつ除去するための現在の方法は、小さなスクリーンを手で持って、セラミックスラリからセラミックデブリを人手で掬い取ることである。凝集物が大量に蓄積するために、セラミックスラリを捨てて新しいセラミックスラリに交換するまでの、スラリタンク内のセラミックスラリの寿命は3ヶ月ほどである。スラリタンクからセラミックスラリを抜き取らなければならなくなるたびに、スラリタンクを清掃しなければならず、時間と労働コストがかさむ。
【課題を解決するための手段】
【0006】
スラリタンクから粒子を取り除くシステムは、フィルタ装置とコントローラを含む。フィルタ装置はスラリタンク内にたまった粒子を収集して除去し、コントローラはフィルタ装置のスラリタンクに対する位置と運動を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
粒子除去システムは、スラリタンクからセラミックデブリを収集して除去する。セラミックスラリの寿命を延ばすために、コントローラによって制御されたフィルタ装置により、セラミックデブリはセラミックスラリ中から除去される。コントローラは、フィルタ装置をスラリタンクに対して上下に移動させる浸漬装置に接続される。スラリタンクを清掃する必要が無いときは、フィルタ装置はスラリタンクの外に置かれる。スラリタンクを清掃する必要があるときは、コントローラは浸漬装置に信号を送り、一定期間フィルタ装置をスラリタンク内に降ろさせる。フィルタ装置はセラミックスラリ中に浮遊するデブリを集め、スラリタンクから引き上げられたときにデブリを排出する。コントローラは、限定する趣旨ではないが、スラリタンクの大きさ、フィルタ装置の大きさ、スラリタンクがセラミックスラリを循環させる速度、およびスラリタンクが使用される頻度などの様々なパラメータに基づいて、フィルタ装置をスラリタンクに対して上下に移動するようにプログラムされている。
【0008】
図1Aは、タンク14から粒子を収集して除去するフィルタ装置12を有する粒子除去システム10の模式図である。システム10は一般にフィルタ装置12、タンク14、浸漬装置16およびコントローラ18を含む。フィルタ装置12は浸漬装置16によってコントローラ18に動作可能に接続される。コントローラ18は、フィルタ装置12がタンク14内に置かれる頻度と時間の長さを制御する。システム10は、金型を作成するための仕上げ工程に要する作業量を軽減し、セラミックスラリの寿命を延ばし、かつセラミックスラリの品質を向上する。システム10をインベストメント鋳造用スラリタンクとの関連で説明するが、システム10はタンクから粒子を収集して除去することが望まれるあらゆる場所で使用することができる。
【0009】
フィルタ装置12はタンク14の上方に位置し、タンク14の外(すなわち上方、側方、など)の上昇位置とタンク14内の下降位置との間において、いつでも移動できる。タンク14はインベストメント鋳造に使用されるセラミックスラリを収容し、セラミックスラリを常時循環させる。一実施形態においては、タンク14はセラミックスラリを毎分約30回転の速さで循環させる。浸漬装置16はフィルタ装置12をコントローラ18に動作可能に接続し、フィルタ装置12のタンク14に対する運動を制御する。フィルタ装置12がタンク14からセラミックデブリを集めて除去するために使用されていないときは、図1Aに示すようにフィルタ装置12をタンク14の上方に位置させて置けばよい。
【0010】
コントローラ18は、浸漬装置16がフィルタ装置12を上昇位置にするかまたは下降位置にするかを制御するようにプログラムすることができる。運転に際しては、タンク14の必要に応じてコントローラ18が浸漬装置16に信号を送る。タンク14を清掃する必要が無いときは、コントローラ18は浸漬装置16に信号を送ってフィルタ装置12をタンク14の外の上昇位置に保持させる。タンク14を清掃する必要があるときは、コントローラ18は浸漬装置16に信号を送ってフィルタ装置12をタンク14内に降ろさせる。図1Aではタンク14を清掃する必要が無いときにフィルタ装置12がタンク14の真上に位置するように示しているが、フィルタ12はタンク14内のセラミックスラリ中に浸漬される以外の、タンク14に関する任意の位置に置くことができる。
【0011】
図1Bはフィルタ装置12がタンク14内の下降位置にある状態のシステム10を模式的に示す。タンク14に所定の量のセラミックデブリがたまると、フィルタ装置12を使用してタンク14からセラミックデブリが収集され除去される。コントローラ18が浸漬装置16にフィルタ装置12を下降させるための信号を送ると、フィルタ装置12はタンク14内に下げられる。フィルタ装置12は、コントローラ18にプログラムされた設定時間の間、タンク14内に留まる。タンク14内のセラミックスラリからセラミックデブリを取り除くことにより、セラミックスラリの寿命が延ばされる。一実施形態においては、セラミックスラリの寿命が約3週間から約6週間長くなる。
【0012】
コントローラ18は、フィルタ装置12をタンク14内に置かれる頻度および時間の長さを制御するようにプログラムされている。フィルタ装置12がタンク14内に置かれる頻度および時間の長さを決定する要因には、タンク14の寸法および容量、タンク14内でセラミックスラリが循環する速度、フィルタ装置12の寸法およびタンク14が使用される頻度を含むが、これらに限定されない。例えば直径約30インチ、深さ約30インチで毎週約2〜4回の範囲で使用されるタンクの場合、フィルタ装置12を1週間に約2〜3分間、タンク14内に入れればよい。一実施形態において、フィルタ装置12は、ワックスパターンをセラミックスラリ内に浸漬してセラミックモールドを形成するために使用されるゲーティングアセンブリである。すなわち、フィルタ装置12は、ワックスパターンをタンク14内に浸漬するゲーティングアセンブリとして、ならびにタンク14からデブリを収集して除去するためのフィルタ装置として、機能するように、浸漬装置16およびコントローラ18と共に使用される。
【0013】
図2および図3は、システム10と共に使用されるフィルタ装置12の非限定的な一実施形態における正面図および背面図であり、互いの関係は以下に記載する。フィルタ装置12は一般に第一のロッド20a、第二のロッド20b、第三のロッド20c、上部パネル22、下部パネル24、フィルタ26、コネクタ28および収集トレイ30を含む。ロッド20a〜20cは実質的に互いに平行に配設すればよく、またロッド20a〜20cは各々第一の端部32および第二の端部34を有する。ロッド20a〜20cの第一の端部32は上部パネル22に結合され、ロッド20a〜20cの第二の端部34は下部パネル24に結合される。上部パネル22は第一の端部36、中間点38、第二の端部40および外縁42を有する半円形とすることができる。下部パネル24は第一の端部44、中間点46、第二の端部48、外縁50および内縁52を有する尖った形状とすることができる。上部パネル22の外縁42と下部パネル24の外縁40は実質的に同じ曲率を持っていてよい。上部パネル22は半円の形状を有し、下部パネル24は尖った形状を有するとして説明するが、上部パネル22と下部パネル24は本発明の所期の範囲から逸脱することなく、その他の形状とすることもできる。例えば上部パネル22と下部パネル24はくさび形としてもよい。
【0014】
ロッド20a〜20cは上部パネル22と下部パネル24との間に結合される。ロッド20a〜20cの第一の端部32は、上部パネル22の外縁42に沿って等間隔に配置され、第一のロッド20aは上部パネル22の第一の端部36で結合され、第二のロッド20bは上部パネル22の中間点38で結合され、第三のロッド20cは上部パネル22の第二の端部40で結合される。同様に、ロッド20a〜20cの第二の端部34は下部パネル24の外縁50に沿って等間隔に配置され、第一のロッド20aは下部パネル24の第一の端部44で結合され、第二のロッド20bは下部パネル24の中間点46で結合され、第三のロッド20cは下部パネル24の第二の端部48で結合される。ロッド20a〜20cは、限定する趣旨ではないが、溶接、ボルトなどの当該技術で周知の任意の手段で、上部パネル22と下部パネル24に結合することができる。
【0015】
フィルタ26は上部パネル22の外縁42および下部パネル24の外縁50に沿って、それぞれ上部パネル22および下部パネル24の間に配設される。フィルタ26は第一の端部54と第二の端部56を有し、上部パネル22の第一の端部36および下部パネル24の第一の端部44の側から、それぞれ上部パネル22の第二の端部40および下部パネル24の第二の端部48の側まで延びる。フィルタ26の第一の端部54は第一のロッド20aの周囲に巻きつけ、かつ任意の適切な固定具(ボルト58)によって所定の位置に保持することができる。フィルタ26の第二の端部56は、第二のロッド20bを回り込んで第三のロッド20cまで強く張られ、かつ第二の端部56は第三のロッド20cの周囲に巻きつけることができる。フィルタ26の第二の端部56は、任意の適切な固定具(ボルト58)によって第三のロッド20cに結合することができる。さらに、フィルタ26が第二のロッド20bと接するところで、任意の適切な固定具(ボルト58)によってフィルタ26を第二のロッド20bに結合してもよい。フィルタ26が第一および第三のロッド20a,20cの周囲に巻きつけることによりロッド20a〜20cに結合され、かつロッド20a〜20cにボルト結合されると述べたが、フィルタ26は当該技術で知られている任意の手段でロッド20a〜20cに結合することができる。一実施形態において、フィルタ26はセラミックスラリを通過させるがセラミックデブリを捕捉するメッシュ状のスクリーンである。
【0016】
いくつかの実施形態では、フィルタ装置12の上部パネル22において、コネクタ28によってフィルタ装置12を浸漬装置16(図1Aおよび1Bに図示)に結合することができる。コネクタ28はシャフト60とピン62を含み、上部パネル22の中央の点64において上部パネル22に取り付けられる。シャフト60は上部パネル22の平面から垂直に延び、ピン62はシャフト60を垂直に貫通するように位置する。次に、フィルタ装置12をピン62によって浸漬装置14に結合することができる。図2は、シャフト60およびピン62からなる構造としてコネクタ28を示すが、コネクタ28は、限定する趣旨ではないが溶接などの当該技術で周知の任意の手段で浸漬装置16に結合することができる。
【0017】
図4はフィルタ装置12の収集トレイ30の拡大した上面図である。図4に示す実施形態からわかるように、収集トレイ30は半円形の形状を有し、下部パネル24の内縁52に結合される。収集トレイ30は一般に基部シート66および壁68を含む。壁68は底部縁70と上部縁72を有する。基部シート66は壁68の底部縁70に沿って壁68に結合される。壁68の寸法は、上部縁72の外縁74が下部パネル24の内縁52とほぼ同じ曲率を有するように、設定できる。これにより収集トレイ30は、壁68の外縁74において下部パネル24の内縁52に結合される。一実施形態においては、基部シート66は、セラミックスラリは収集トレイ30を通すが、セラミックデブリは通さないメッシュ状のスクリーンである。収集トレイ30は、限定する趣旨ではないが、溶接またはボルト締めなどの任意の既知の手段で、下部パネル24に結合することができる。
【0018】
図5はタンク14内に置かれたフィルタ装置12を示す。運転に際しては、タンク14からセラミックデブリを収集して除去する必要があるとき、セラミックスラリを常時循環させているタンク14の中にフィルタ装置12が降ろされる。フィルタ装置12は、収集トレイ30がタンク14の底部と接触しないように、またフィルタ装置12の下部パネル24の内縁52(図2および図3に示す)および収集トレイ30がタンク14内のセラミックスラリの流れに対向するように、タンク14の中に降ろされる。フィルタ装置12がタンク14内に沈められると、浸漬装置16(図1Aおよび1Bに示す)はフィルタ装置12をタンク14の中心点76からタンクの外壁78まで移動し、次に再度タンク14の中心点76まで戻すことができる。タンク14から最大量のセラミックデブリを収集するために、フィルタ装置12がタンク14内にある間、浸漬装置16はタンク14の中心点76と外壁78との間において前後にフィルタ装置12を絶えず動かすことができる。セラミックスラリがタンク14内で回転し、またタンク14の中心点76と外壁78との間において、フィルタ装置12が移動すると、セラミックスラリ内で浮遊するセラミックデブリがフィルタ装置12のフィルタ26に捕捉される。フィルタ装置12がタンク14から引き上げられると、フィルタ26に捕捉されたセラミックデブリは収集トレイ30内に落下して、収集除去される。セラミックデブリが収集トレイ30から排出された後、フィルタ装置12は次の使用が可能となる。
【0019】
フィルタ装置12は、少なくともタンク14の高さにわたって延びる高さを有するが、タンク14の底には接触しないように設計すればよい。フィルタタンク14がほとんどタンク14の高さにわたって延びる場合に、フィルタ装置12はタンク14内に浸漬されたときに最大量のセラミックデブリを収集する。一実施形態において、フィルタ装置12は高さが35インチで幅が12インチであり、タンクは直径が約36インチであり高さが約36インチである。図2〜図5を参照してフィルタ装置12の実施形態を説明してきたが、フィルタ装置12はタンク14からデブリを効率的に収集して除去することができる限り、本発明の範囲から逸脱することなく任意の形状および寸法を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1A】タンクから粒子を除去するためのフィルタ装置を有するシステムの模式図。
【図1B】前記フィルタ装置がタンク内に位置する状態の前記システムの模式図。
【図2】前記フィルタ装置の1実施形態の正面図。
【図3】前記フィルタ装置の背面図。
【図4】前記フィルタ装置の収集トレイの上面図。
【図5】前記タンク内に位置する状態の前記フィルタ装置の上面図。
【出願人】 【識別番号】590005449
【氏名又は名称】ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION
【出願日】 平成19年6月29日(2007.6.29)
【代理人】 【識別番号】100096459
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 剛

【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔


【公開番号】 特開2008−30030(P2008−30030A)
【公開日】 平成20年2月14日(2008.2.14)
【出願番号】 特願2007−171469(P2007−171469)