分配机雾气管理组件
阅读说明：本技术 分配机雾气管理组件 (Distributor mist management component ) 是由 哈里森·T·吉尔 埃里克·A·索伦森 于 2018-11-27 设计创作，主要内容包括：一种用于处理机器(20)的雾气管理系统(40),包括压力分配组件,压力分配组件被配置为使用处理机器的部分与气室(50)之间的压力差将雾气从处理机器的部分排入到气室(50)中。一方面,该系统可包括雾气引导组件,该雾气引导组件被配置为使用雾气的运动和动量而有目的地将雾气朝向气室(50)引导。(A mist management system (40) for a treatment machine (20) includes a pressure distribution assembly configured to discharge mist from a portion of the treatment machine into a plenum (50) using a pressure differential between the portion of the treatment machine and the plenum (50). In one aspect, the system may include a mist directing assembly configured to purposefully direct the mist toward the plenum (50) using the motion and momentum of the mist.)
技术领域
水射流分配机器通常用于食品行业中进行切割产品，例如鸡肉、牛肉、猪肉或鱼。在约30000psi至80000psi以上的压力下，高压水流可轻松切穿肉类产品，而无需使用磨料。离开水射流喷嘴的水的射流(“水射流”)能够以约4000英尺/秒或3.5马赫的速度移动。
通过在高压下将水泵送通过孔口直径大致为0.004英寸至0.01英寸的极细金刚石或红宝石喷嘴来生成水射流。水射流中所有剩余的液体部分必须从机器中排出。但是，并非所有液体都保持为水射流的一部分。
而是，当高压水射流离开孔口时，几英寸通常是连贯的，但随着水流从孔口行进地更远，它开始“断裂”。结果是，从水射流中形成了雾气，伴有声波。此外，当水射流撞击坚硬的表面时，它将完全断裂成雾气和液滴，其中，液滴可以根据它们所冲击的坚硬表面的角度而以不同角度偏转到机器内部。
水射流分配机中的雾气不寻常，因为它可能以是空气、蒸汽和非常细小的液滴的混合物。这种混合的动力学非常复杂。高压下的水可以被加热到高温，例如150华氏度到180华氏度(150°F-180°F)。然后在水从液滴的巨大表面积快速蒸发时会消耗一些热量。非标准流体在快速运动中的同时传质传热对于排出和控制雾气提出了困难的空气处理问题。例如，来自水射流的雾气在其生成时会膨胀成非常大的体积，进入机器的出于安全原因通常被封闭的区域。由于多种原因，必须从机器的封闭区域中连续排出连续生成的这种大体积的雾气。
连续排出雾气的一个原因是，否则雾气会干扰机器的任何视觉/扫描系统。在水射流分配机器中，通常首先将产品运送通过视觉/扫描系统(其可具有光源和照相机)，然后再送入封闭的分配机壳体中，在这里通常有最多八个水射流切割机来切割产品。雾气可以转移到视觉系统运行的区域，从而通过简单地模糊视线(即，相机无法透过雾云看到产品)或者通过在保护照相机和光源的窗户上冷凝而干扰视觉系统的产品视线。
连续排出雾气的另一个原因是，雾气会严重限制操作人员在切割壳体内部观看的可视性。这使得操作人员和维修人员对生产过程中的问题进行故障排除更加困难。
另外，雾气可能在正被传送的产品上方的分配机壳体的表面上凝结，并滴落到产品上，从而导致卫生问题。
在海鲜和禽类处理中，产品与水接触并不少见。对于红肉和其他产品，更加重视保持产品干燥。红肉表面的水会由于氧化而促进肉表面的褐变。另外，与禽类或海鲜相比，对红肉所吸收的水的标记可有更严格的规定。因此，减少和控制雾气的另一个原因是它对红肉处理特别重要和有益。
至少基于前述内容，可以理解，期望用于水射流分配机等的雾气管理系统及其方法。这种雾气管理系统和方法可以提高对机器的可视性，减少凝结，最小化对扫描系统的干扰，并提高卫生和处理效率，同时仍易于清洁、检查和消毒。
发明内容
用于处理机器的雾气管理系统包括压力分配组件，该压力分配组件配置成使用处理机器的部分与气室(plenum)之间的压力差将雾气从处理机器的部分排入气室。一方面，该系统还包括雾气引导组件，该雾气引导组件配置成利用雾气的运动和动量而有目的地将雾气朝气室引导。
一种用于处理机器的雾气管理系统，包括被配置为用至少一个液体射流切割机分配工件的分配站和用于在分配站下方移动工件的传送机。雾气管理系统包括压力分配组件，该压力分配组件配置成使用分配站和气室之间的压力差将雾气从分配站排到气室中。一方面，该系统还包括雾气引导组件，该雾气引导组件配置成使用雾气的运动和动量而有目的地将分配站内的雾气朝气室引导。
一种在处理机器内管理雾气的方法，该方法包括将工件传送到分配站，激活至少一个液体射流切割机，产生通过至少一个孔口与分配站气动连通的低压室，以及将空气朝向低压室引导。
该发明内容被提供用来以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的
具体实施方式
中被进一步描述。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
当结合附图时，通过参考以下具体实施方式，本发明的前述方面和许多伴随的优点将变得更加容易理解，其中：
图1是具有根据本公开的示例性实施例形成的雾气管理系统的处理机器的等距前视图；
图2是图1的处理机器和雾气管理系统的显示机器的前门被移除的等距前视图，其中为清楚起见未示出传送带的部分；
图3是图1的处理机器和雾气管理系统的一部分的等距前视图，其中雾气管理系统的部分被分解示出；
图4是图3所示的雾气管理系统的部分的等距分解视图；
图5是图1的处理机器和雾气管理系统的等距后视图；
图6是图5的处理机器和雾气管理系统的局部等距后视图，示出了机器的后门被移除并且机器的部分被剖开；
图7是图1的处理机器和雾气管理系统的局部正视图；
图8是图1的处理机器和雾气管理系统的局部俯视图；和
图9是图1的处理机器和雾气管理系统的局部剖开的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图所阐述的描述(其中相同的附图标记指代相同的元件)旨在作为对雾气管理系统和方法的各种实施例的描述，而不旨在仅表示这些实施例。在本公开中描述的每个实施例仅被提供作为实例或示例，并且不应被解释为比其他实施例优选或有利。本文提供的示例性示例并非旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式。类似地，本文描述的任何步骤可以与其他步骤互换或是步骤的组合，以实现相同或基本相似的结果。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的示例性实施例的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有一些或所有具体细节的情况下实践本公开的许多实施例。在某些情况下，公知的处理步骤没有进行详细描述，以免不必要地使本公开的各个方面模糊。此外，将理解，本公开的实施例可以采用本文描述的特征的任何组合。
本申请可以包括对“方向”的引用，例如“向前”、“向后”、“前面”、“后面”、“前方”、“后方”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“里面”、“外面”、“延伸的”、“前进的”、“缩回的”、“近端”、“远端”等。本申请中这些引用以及其他类似引用仅用于辅助地帮助描述和理解本公开，而非旨在将本发明限制于这些方向。
本申请还可以包括修饰语，例如词语“大体上”、“大约”、“约”或“基本上”。这些术语旨在用作修饰语，以指示“尺寸”、“形状”、“温度”、“时间”或其他所讨论的物理参数不一定是精确的，但可以变化，只要可以执行要求执行的功能即可。例如，在短语“形状上大体为矩形”中，该形状不必精确地为矩形，只要可以执行所讨论的结构的要求功能即可。
此外，本公开描述了“雾气”管理系统。对“雾气”的任何引用应解释为包括雾气、液滴、排出流体、气体(例如空气)、蒸汽等以及它们的任意组合中的至少一种。此外，构成雾气的流体可以包括水、液氮或任何其他合适的液体或流体。
此外，尽管本申请中公开的并且在本权利要求中限定的系统和方法特别适用于工件或食品，但是也可以在食品领域之外使用。工件可以是食品，例如肉、禽类或鱼，或者可以是另一种类型的产品，例如，织物、橡胶、硬纸板、塑料、木材或其他类型的材料。因此，“工件”可以包括非食品。
根据本公开的示例性实施例形成的雾气管理系统和方法被示出为并入到示例性处理机器20中以进行扫描和分配工件(未示出)。参考图1，首先将简要描述示例性处理机器20。处理机器20通常包括扫描站24、分配站28、用于将工件传送到扫描站24的上游传送带32和用于在扫描站24和分配站28下方传送工件的扫描/分配传送带36(为清楚起见仅示出了扫描/分配传送带36的一部分)。
关于扫描，在扫描站24处检查工件，以确定与工件的尺寸和/或形状有关的工件的物理参数。这些参数可以包括例如长度、宽度、长宽比、厚度、厚度分布、轮廓、外轮廓构造、周长、外周构造、外周尺寸和形状和/或重量。扫描站24可以是各种不同的类型，包括用于查看由一个或多个光源(未示出)所照亮的工件的摄像机，例如申请号为62/431,374的美国专利申请、申请号为15/824,938的美国专利申请和专利号为5,585,605的美国专利所示和描述的扫描系统，这些美国专利申请和美国专利的公开内容以引用方式被全文并入本文。
分配站28可包括用于分配和/或切割工件的合适的高速液体射流切割机(液体可包括例如水或液氮)。可以在分配站28处使用各种类型的液体射流切割机来切割或分配工件或者根据需要以其他方式从工件上去除骨头和其他不需要材料(统称为“分配(portioning)”或“分成部分”)。例如，可以使用专利号为4875254、5365186、5868056和5927320的美国专利中公开的一种或多种高压水刀，其全部内容通过引用被并入本文。
在示例性的高速分配站28中，第一高速水射流切割机44a、第二高速水射流切割机44b、第三高速水射流切割机44c和第四高速水射流切割机44d沿着扫描/分配输送带36的长度定位，以实现高产量的分配/切割的工件。在其他实施例中，可以使用两个、六个或八个(或任何其他合适的数量，尽管经常以两个成对使用)水射流切割机。每个水射流切割机44a、44b、44c和44d通过相应的水射流载体组件46a、46b、46c和46d运载/移动，水射流载体组件可以是适合于相对于传送机运载切割机组件的任何合适的组件。例如，载体组件46a、46b、46c和46d可以类似于在公开号为20170108855的美国专利申请中示出和描述的载体组件，其全部公开内容通过引用被并入本文。一旦发生分配/切割，就将所得的部分从切割传送带上卸下，并放置在成品传送机上以进行进一步处理，或者也许可放置在存储箱中。
水射流切割机44a、44b、44c和44d被容纳在分配机壳体48内，该分配机壳体48包括前壁62，前壁62具有限定在第一壳体门182a和第二壳体门182b内的第一窗180a和第二窗180b，第一窗180a和第二窗180b被构造为选择性地封闭前壁62内的第一进入开口184a和第二进入开口184b。分配机壳体48还包括与前壁62相对的后壁60、从前壁62延伸的第一罩部分64、从后壁60延伸的第三罩部分66以及在第一罩部分64和第三罩部分66之间延伸的第二罩部分68。底板70被限定为与第一罩部分、第二罩部分和第三罩部分相对(见图9)，并且第一端壁72(见图2)被限定在分配站28和扫描站24之间，并且第二端壁74被限定为与第一端壁72相对。应当理解，分配机壳体48可以替代地包括任何其他适当的构造。
现在将参照图1至图9描述与示例性处理机器20或具有带有高速液体射流切割机的分配站的任何其他合适的机器或任何其他雾气生成技术一起使用的示例性雾气管理系统40。雾气管理系统40通常被构造为从分配机壳体48中抽出雾气、液滴，排出液体等，以提高机器内部的可视性，减少对机器其他特征件(例如扫描站)的干扰，改善卫生和机器效率，并提供其他益处。
为了更好地理解雾气管理系统40和相应的管理机器内雾气的方法的益处，首先将参考附图描述不具有雾气管理系统40的机器内雾气流动的整体概述。在没有雾气管理系统的现有技术的处理机器20中，高压水离开水射流的孔口并穿过工作产品和/或开口式金属编织带，和/或水射流偏转离开工作产品和/或金属带，和/或水射流在其离开水射流孔口时变成雾气，和/或水射流穿过带并撞击且偏转离开分配机器壳体的底板、返回带或其他结构。
如上所述，当水射流撞击坚硬的表面时，它将断裂成雾气和液滴。这样，偏转的水将在分配机壳体内产生大体积的雾气和液滴。如上所述，大体积的雾气和液滴会阻碍对机器的可视性，并可能从入口覆盖物(请参见图1中的入口覆盖物46)朝扫描站24转移，从而导致上述问题。
本公开的雾气管理系统40适当地在封闭的分配机壳体内排出大体积的雾气，以基本上消除上述问题。雾气管理系统40通常包括被构造成使用处理机器20内的压力差来帮助排出雾气的压力分配组件，被构造为利用雾气和/或水射流的运动和动量有目的地引导雾气和偏转水射流的水射流引导组件以及可视性组件，该可视性组件被配置为在操作期间改善对分配机壳体内的可视性。
首先将详细描述雾气管理系统40的压力分配组件，其通常被构造为利用机器内的压力差来帮助从分配机壳体48排出雾气。压力分配组件通常包括位于分配站28后部的负压气室50以及限定在分配机壳体48的上部前部处的第一罩进气口54a和第二罩进气口54b，负压气室50限定了用于从分配机壳体48中抽出雾气的负压或低压气室腔80，第一罩进气口54a和第二罩进气口54b用于将空气通入分配机壳体48并将雾气引向气室50。
参照图5、图6和图8，首先将详细描述气室50。如上所述，气室50限定用于从分配机壳体48抽出雾气的低压气室腔80。参照图5，气室50通常是矩形的形状，其总体尺寸与分配机壳体48的后壁60的尺寸基本相同。气室50的罩部分(未单独标记)通常是分配机壳体48的第三罩部分66的延伸部分，如图9所示。此外，该气室50具有预定的深度(即基本上横向于传送带的纵向路径延伸的尺寸)以限定气室腔80，该气室腔80被适当地加压以从分配机壳体48中抽出雾气。
气室50可包括可被门或其他覆盖物选择性覆盖的一个或多个开口，用于进入气室腔80。在所示的实施例中，气室50包括可被上部门84选择性地覆盖的上部进入开口82和可被下部门88选择性覆盖的下部进入开口86。应该理解，气室50可以替代地是任何合适的尺寸、形状和构造，以限定构造成执行功能并提供本文所述的益处的内部气室腔。
参照图6和图9，其中气室50的一部分已被切除，分配机壳体48的后壁60限定气室腔80的一部分。后壁60包括沿其长度的至少一部分限定的多个孔口，以允许雾气由于分配机壳体48和气室50之间的压力差而从分配机壳体48的内部流入到气室腔80中。通常，气室50相对于孔口是尺寸过大的，以使得沿气室的长度的压降相对于每个相对小的孔口上的大压降而言非常小。
可以在后壁60中限定任何合适的尺寸、数量或布置的孔，以允许在水射流切割机44a、44b、44c和44d的操作期间从分配机壳体48中排出适量的雾气。在所示的实施例中，第一孔口90a、第二孔口90b、第三孔口90c和第四孔口90d被限定在后壁60的底部边缘附近。第一孔口90a、第二孔口90b、第三孔口90c和第四孔口90d的尺寸和形状基本相同(在所示的实施例中为矩形)，并沿后壁60的底部间隔开，使得每个孔口与相应的水射流切割机44a、44b、44c和44d基本对准。但是，孔口可以替代地改变尺寸、形状和位置，以控制和/或基本平衡沿着气室50的长度的压降。
在这方面，每个孔口90a-90d都可调节地被孔口盖94覆盖，以增加或减小孔口的尺寸，从而增加或减少跨孔口的压降。所描绘的实施例示出了覆盖第二孔口90b、第三孔口90c和第四孔口90d的一部分的孔口盖94。孔口盖94布置在第二孔口90b、第三孔口90c和第四孔口90d中的每一个上，使得孔口的尺寸从第一孔口90a到第四孔口90d减小。第一孔口90a被示出为没有孔口盖94，使得它具有全尺寸的开口。孔口盖94可以任何合适的方式可调节地固定在后壁60上，例如通过使螺栓穿过盖94中的槽并将它们固定在后壁60中。
气室50还包括第一底板水平孔口98a、第二底板水平孔口98b和第三底板水平孔口98c，其限定在后壁60的底部边缘附近(基本上在底板70的水平处)，在第一孔口90a和第二孔口90b之间，第二孔口90b和第三孔口90c之间以及在第三孔口90c和第四孔口90d之间，或在任何其他合适的位置。当水射流断裂时，它们形成雾气，但是水射流的很大一部分仍保留为必须从机器中排出的水(或其他流体)。另外，一些雾气凝结成需要排出的水。分配机壳体48中的水通过底板水平孔口98a、98b和98c进入气室50，然后被排出。在这方面，气室50包括限定在气室50的在气室底板的倾斜端部(未示出)处的角部中的排放口104。排放口104可以与流体导管连通以将流体输送到设施排放口。
底板水平孔口98a、98b和98c可以具有基本相同的尺寸和形状(在所示实施例中为矩形)。然而，底板水平孔口可以替代地改变尺寸、形状和位置，以控制和/或基本平衡沿气室50的长度的压降。在任何情况下，底板水平开口98a、98b和98c以及其他孔口足够大以允许小碎片通过，但也足够小以充分限制进入气室的空气流来控制通过机器的空气流。
可以包括附加的孔口，特别是第一水射流载体孔口102a、第二水射流载体孔口102b、第三水射流载体孔口102c和第四水射流载体孔口102d，以允许每个水射流切割机44a、44b、44c和44d的水射流载体组件46a、46b、46c和46d突出到气室腔80中。此外，水射流载体孔口102a、102b、102c和102d有助于在分配过程期间当水射流撞击带和/或工件时迅速排出形成的雾气，与仅当雾气到达分配机壳体48的下部区域时将其排出截然相反。
应当理解，可以包括孔口和/或附加孔口的任何其他合适的构造，以控制沿气室50的长度的压降以及流入气室50的雾气。孔口的尺寸和样式将取决于气室的形状和大小、水射流切割机的数量(例如，四个切割机对比八个切割机)、任何抽吸源的容量和/或位置以及其他因素。例如，在使用少于四个的水射流切割机(例如两个)或多于四个的水射流切割机(例如八个)的处理机器中，孔口可以被重新构造成使得沿着气室50的长度的压降基本上是水平的，即使在气室一端处限定了抽吸力。以这种方式，雾气管理系统40可以仅与单个抽吸源一起使用，并然后被构造为实现最佳的雾气排放。带有合适孔口构造的气室50有助于沿着分配机壳体48的长度分布压力差和气流量，以管理空气和雾气流。
气室50与诸如大容量的排气鼓风机或风扇(未示出)之类的抽吸源气动连通。气室50可通过合适的空气管道106与排气风扇气动连通，该空气管道106具有适于被放置成与风扇连通的第一排气口108，用于将空气通入气室50的第二通风口110和用于从气室50排出雾气和空气的第三抽吸口116。如图5和图8所见，第三抽吸口116可以包括倾斜的或成其他轮廓的内表面，以将空气/雾气从气室50向上引导到空气管道106中并且引导出排气口108。另外，第三抽吸口116的倾斜内表面可包括用于将抽吸口116放置成与排气口110气动连通的一个或多个开口。
当然，可以将气室50替代地放置成与排气风扇气动连通，而无需使用空气管道，或以任何其他合适的方式放置。排气风扇可以位于处理机器20附近，位于处理设施的其他区域中(例如，位于处理设施的屋顶上的排气管道的输出端)，或者位于使用本领域公知的管道的另一位置处。
排气风扇在气室50中产生负压，以使雾气流入气室50(但不从气室流入分配机壳体48)。换句话说，雾气将自然地从较高压力的区域(即分配机壳体48)流向较低压力的区域(即气室50)，从而将雾气从分配机壳体48中排出。排气风扇具有合适的容量以通过气室50从分配机壳体48连续抽出雾气。本领域普通技术人员可以根据水射流切割机的压力、所使用的水射流切割机的数量、排出的雾气/空气密度以及其他因素中的至少一个来选择合适的排气风扇。
例如，根据分配站28的预期应用，水射流切割机的压力可在45000PSI-85000PSI之间。此外，如上所述，分配站28可以仅使用两个水射流切割机(相比于使用四个水射流切割机，使得生成较少的雾气和/或限定较小的排出区域)、八个水射流切割机(相比于使用四个水射流切割机，生成较多的雾气和/或限定较大的排出区域)或其他数量的水射流切割机。
静压或排气风扇必须推动和拉动以使空气/雾气通过管道系统的压力大小将根据用于排出空气/雾气的管道而变化。作为特定示例，可以由用于气动连接气室和排气风扇和/或气动连接排气风扇和设施出口的管道的尺寸、形状、材料、长度、路径等来计算静压。静压还将取决于所排出的雾气/空气的密度，所排出的雾气/空气的密度将取决于水射流切割机的压力、所使用的水射流切割机的数量、空气/雾气的温度等。
在为雾气管理系统40选择合适的排气风扇时，可以考虑上述因素中的至少一些。例如，如果使用一定的水射流压力(PSI)，则可以根据实验确定具有一定气流(CFM)(假定最大静压)的风扇对于适当地从分配站28排出雾气是必要的。作为一个特定示例，在分配站中使用四个与图中所示相似的水射流切割机，每个水射流切割机都具有约55000PSI的水射流压力，具有约2000CFM气流的风扇，将足以从分配站排出雾气(假设静压小于约1inWG)。此外，使用可用于特定排气风扇模型的标准风扇曲线，可以确定如果静压小于一定量，则可以使用具有第一预定功率和输出的排气风扇，其中如果静压大于一定量，则可以使用具有第二、更高的预定功率和输出的排气扇。
在一个实施例中，如本领域所公知的，排气风扇由变频驱动器(VFD)控制，从而可以针对增加的控制和效率改变风扇速度。在这样的实施例中，可以改变风扇速度以控制CFM以考虑水射流压力，所使用的水射流的数量、静压、空气密度等。考虑一个或多个上述因素可能需要产生更高的输出CFM范围的更高容量的风扇。通常，使用容量稍高于所需容量的排气风扇将适当地从分配站28排出雾气。在图中所示的四个水射流切割机的实施例中，发明人已发现从罗里达州布雷登顿市的Plastec Ventilation Inc.购买的PLA30ST4P型风扇适合在大多数情况下排出雾气。下面的“实验”部分对此进行了举例说明。
排气扇速度具有选择的最小速度以连续地从分配机壳体48抽出雾气，并且具有最大速度以基本上防止工件在带上的任何移动。如果气流太低，则雾气可能无法完全排出，和/或通过罩进气口54a和54b的气流可能不足以引导雾气和水花远离窗180a和180b。
如果气流过大，可能会在某些区域(例如分配机壳体48的入口和出口)产生高速空气，从而导致工件移动和切割不准确。使机器内的空气流最小化以使在排出分配室48时使用的经过滤的、经调节的工厂空气的量最小化也是有益的。可以根据需要调节风扇速度和/或孔口，以平衡通过机器20的空气流。
如果水射流切割机170a、170b、170c和/或170d中的一个或多个以一定压力水平、一定尺寸的水射流孔口等运行，则风扇速度和/或孔口也可以被构造成对气流进行平衡。例如，每个水射流切割机产生的雾气体积可以不同，并且可以调节气室50中的相应孔口的大小，以容纳更大或更小体积的雾气。然而，还可以理解，雾气管理系统40被构造为以许多不同的水射流构造从分配机壳体48充分地抽出雾气，而无需调节风扇速度和/或孔口。
空气进入分配机壳体48以平衡由排气风扇引起的通过分配机壳体48中的一个或多个通风口或开口的压力差。在所示的实施例中，空气通过第一罩进气口54a和第二罩进气口54b以及一个或多个可选的通气口(例如第一通气口112a、第二通气口112b、第三通气口112c和第四通气口112d)进入分配机壳体48。在所示的实施例中，第一罩进气口54a和第二罩进气口54b位于第一窗180a和第二窗180b上方的第一罩部分64上。第一罩进气口54a和第二罩进气口54b被构造成将进入的空气向下引导向第一窗180a和第二窗180b的内部，以帮助清除窗内部上的任何液滴、喷雾和/或冷凝物以及帮助将雾气向下引导向水射流引导组件的一部分，如将在下面描述的。
第一罩进气口54a和第二罩进气口54b基本相同；因此，将仅详细描述第一罩进气口54a。参考至少图1、图6和图9可以看出，第一罩进气口54a包括外部进气口主体188和与外部进气口主体188连通的内部进气口主体190，外部进气口主体188被构造成将空气引入分配机壳体48，内部进气口主体190在分配机壳体48中引导所引入的空气。
外部进气口主体188的整体形状通常是矩形的(或任何其他合适的形状)，并且其相对于第一罩部分64的外部表面在其朝着分配机壳体48的前壁62延伸时在高度上呈锥形。外部进气口主体188的上部、较小锥形(less tapered)端部包括限定在向下或向内翻转的边缘194和分配机壳体48的第一罩部分64之间的外部进气口入口192。向下或向内翻转的边缘194的构造可以被优化以减小外部进气口入口192的尺寸，以控制进入分配机壳体48的气流，并帮助将水射流切割机的声波重新引导返回到分配机壳体48。此外，可选的第一内部挡板196从第一罩部分64朝向向内翻转的边缘194向上延伸，以进一步减小外部进气口入口192的尺寸和/或将水射流切割机的声音重新引导返回到分配机壳体48中。
外部进气口出口204被限定在更靠近在第一罩部分64中的开口处的外部进气口主体188的下部锥形端部。外部进气口出口204还限定了内部进气口主体190的入口开口，其包括与分配机壳体48的内部气动连通的在其相对端处的内部进气口出口208。内部进气口主体190的整体形状大致是矩形的(或任何其他合适的形状)，并且在其远离分配机壳体48的前壁62延伸时，其相对于第一罩部分64在高度上相对于内表面呈锥形。这样，内部进气口主体190向下引导空气穿过窗180a以帮助清除任何雾气、冷凝、喷雾等，以及向下引导向朝水射流引导组件的一部分(并最后引向气室50)。
可以包括附加的内部挡板，以控制罩进气口54a内的空气流和/或将水射流切割机44a-44d的声波重引导返回到分配机壳体48中。可以使用任何合适的内部挡板，例如多个交错的相对挡板。例如，在所示的实施例中，第二内部挡板198可以在第一内部挡板196和外部进气口主体188的锥形端部之间的位置处从外部进气口主体188的表面向下延伸，并且第三内部挡板200可以在第二内部挡板198和外部进气口主体188的锥形端部之间的位置处从外部进气口主体188的表面向下延伸。第四内部挡板202可以在第二内部挡板198和第三内部挡板200之间的位置处从内部进气口主体190的表面向上延伸。因此，空气必须以蛇形的方式(如第一流动路径212和第二流动路径214所示)流经罩进气口54a。
内部挡板有助于控制流入分配机壳体48的空气量和流量，以适当地从窗180a去除雾气、喷雾、冷凝物等，以及使雾气朝气室50移动。此外，交错的相对挡板有助于将水射流切割机44a-44d的声波重新引导返回到分配机壳体48中。在这方面，可以根据需要调整内部挡板、入口开口尺寸，出口开口尺寸和罩进气口54a的形状，以适应控制进入分配机壳体48的空气流并最小化水射流切割机的噪音。
外部气口主体188和/或内部进气口主体190可以可移除地附接到分配机壳体48以进行清洁、调节等。任何合适的结构可以用于将外部进气口主体188和/或内部进气口主体190可移除地附接到分配机壳体48。例如，进气口主体可以在一端铰接地固定到分配机壳体48，并且可以在另一端使用凸轮状锁定机构等选择性地固定至分配机壳体48。
如上所述，空气还可以通过可选的第一通气口112a、第二通气口112b、第三通气口112c和第四通气口112d进入分配机壳体48。所示的通气口112a-112d位于第二罩部分68上，并沿其长度基本相等地间隔。应当理解，可以根据需要使用任何合适的附加通风来控制通过分配机壳体48的空气流。
现在将详细描述构造成利用雾气的运动和动量而有目的地将雾气朝气室50引导的水射流引导组件。水射流引导组件通常包括可拆卸地容纳在每个水射流切割机44a-44d下方的托盘138中的声音挡板组件130和偏转面板组件134、用于在不使用时的每个水射流切割机的至少一个音管170a-170d、用于将雾气和冷凝物引向气室50的分配机壳体48的特定倾斜的底板70、以及扫描/分配机传送带36的特定定位的返回带组件174。
参照图3、图4、图9和图10，每个声音挡板组件130通常被构造成将来自相应的水射流切割机44a-44d的水射流和雾气引向偏转面板组件134、倾斜底板70和气室50中的至少一个。在这方面，每个声音挡板组件130位于扫描/分配传送带36的支撑着被相应的水射流切割机44a-44d分配的工件的部分的下方，并且声音挡板组件130的尺寸大致等于或略大于水射流切割包络(即，水射流切割机在其中可被移动以切割带上的产品的区域)。
每个声音挡板组件130包括多个声音挡板142，该声音挡板142容纳在基本上跨越扫描/分配传送带36的宽度纵向延伸的挡板框架146中。挡板框架146以任何合适的方式固定在托盘138的相对的第一侧壁140和第二侧壁144内(参见图8)，例如通过与托盘138内部的一个或多个滑轨、销或其他突起滑动接合。
声音挡板142的形状大致为矩形，长度大致等于挡板框架146的宽度。声音挡板142横向地布置在框架146内，使得每个声音挡板的长度基本平行于扫描/分配传送带36的纵向轴线。声音挡板142还以一角度布置在框架146内(即，从水平方向偏移)，以使水射流的部分将在分配过程中撞击一个或多个声音挡板142，并且水射流的部分将穿过声音挡板组件130。在一个实施例中，声音挡板142可移除地容纳在框架146中(例如在槽内)，使得声音挡板142可以在需要时更换，例如在磨损或针对某些应用需要定制时。
每个声音挡板142具有最佳的长度、厚度、宽度、材料等，并且在挡板框架146内具有最佳角度和间距，以使通过带32向气室50行进的水射流和雾气适当偏转。例如，在一个示例中，使用在大约45000psi和85000psi之间的水射流、声音挡板组件130布置成包括大约2英寸×10英寸×0.25英寸厚的声音挡板，其以大约40和50度之间的角度(例如45度的角度)放置在挡板框架146内，并且间隔开大约1.25英寸。可以调节间距以减少水射流的飞溅，同时仍允许水射流在水射流开始断裂之前碰撞声音挡板。在这样的示例中，声音挡板142由对食品安全的合适的硬质材料制成，使得声音挡板142可以承受水射流的力。使用挡板框架146内的声音挡板142的这些最佳尺寸、材料和取向，行进通过带36的水射流和雾气当其撞击或穿过声音挡板142时(如图9所示的第一流动路径212所示)朝偏转面板组件134、倾斜底板70和气室50中的至少一个偏转。
声音挡板组件130还提供了额外的益处，即最小化分配过程中由水射流引起的声波。水射流断裂产生的声音水平可能会超过100dB，因此需要操作员进行听力保护。声音挡板142在水射流产生大量噪声之前使其断裂。
偏转面板组件134设置在声音挡板组件130的下方，以进一步偏转和引导行进通过带36和声音挡板组件130的水射流和雾气。偏转面板组件134包括设置在声音挡板组件130下方的至少一个细长面板，声音挡板组件130基本上跨越带36的宽度延伸，并以预定角度(从水平方向偏移)固定在托盘138内。在所示的实施例中，偏转面板组件134包括固定在声音挡板组件130下方的托盘138内的第一偏转面板150a、第二偏转面板150b、第三偏转面板150c和第四偏转面板150d。每个偏转面板150a-150d基本相似，因此，将仅详细描述第一偏转面板150a。
第一偏转面板150a包括细长的面板主体152，该面板主体152具有基本横向地跨越传送带36的至少一部分延伸的适当长度以及基本等于或略大于声音挡板组件130的宽度的宽度。可以在主体152的第一端部(与气室50相对)处限定手柄154，并且可以在主体152的相对第二端部处限定偏转面板唇部156，其从细长面板主体152以一角度向下延伸预定距离。第一偏转面板150a还可以包括沿着其侧边缘的一个或多个凹口158或其他腔或开口，其被构造成容纳托盘138中的相应特征，以将偏转面板可移除地固定在托盘138内。在这方面，第一偏转面板150a可以可移除地固定在托盘138内，例如通过放置在销上等，从而在需要时可以将其更换。第一偏转面板150a由合适的材料制成以承受水射流的力，例如对食品安全的硬质金属。
如图9所示，第一偏转面板150a、第二偏转面板150b、第三偏转面板150c和第四偏转面板150d固定在托盘138内，以使每个偏转面板均处于最佳倾斜度(相对于水平方向向下朝向气室50倾斜)，以将雾气和水射流重新引导到气室，而不会消耗分配机壳体48中的宝贵竖直空间。通过计算和实验，发明人发现偏转面板150a、150b、150c和150d的斜度应大于约10度(10°)，以防止水射流朝向带36反射回去并有效地将水射流引向气室50。同时，偏转面板150a、150b、150c和150d的斜度应小于约20度(20°)，以限制分配机壳体48的竖直下落(即带36与底板70之间的竖直距离)，其通常针对被有效设计成以人类操作员高度处的分配带立在加工车间底板上的处理机器而被限制。在所示的实施例中，第一偏转面板150a、第二偏转面板150b，第三偏转面板150c和第四偏转面板150d固定在托盘138内，以使每个偏转面板相对于水平方向成大致15度(15°)角(朝气室50向下倾斜)。
第一偏转面板150a、第二偏转面板150b、第三偏转面板150c和第四偏转面板150d也以某种级联方式布置。在这方面，第一偏转面板150a具有第一预定长度、第二偏转面板150b具有比第一预定长度长的第二预定长度，并且设置在第一偏转面板150a下方，第三偏转面板150c具有比第二预定长度长的第三预定长度并且设置在第二偏转面板150b的下方，第四偏转面板150d具有比第三预定长度长的第四预定长度，并且设置在第三偏转面板150c的下方。使用以这种方式布置的偏转面板，穿过带36和声音挡板组件130的水射流和雾气被引导向气室50。
此外，每个偏转面板组件134的第四偏转面板150d还被布置成将任何雾气、冷凝物、水等通过相应的第一孔口90a、第二孔口90b和第三孔口90c引导入气室50。在这方面，每个偏转面板组件134的第四偏转面板150d的宽度与每个相应的孔口90a、90b和90c基本相同，并且第四偏转面板150d的端部(例如唇部)可以搁置在每个辅助孔口90a、90b和90c的底边缘上和/或部分延伸入气室腔80中，如图9所示。气室50中的雾气、冷凝物、水等从限定在气室50的角部中的排放口104流出。
在替代实施例中，偏转面板组件134仅包括第四偏转面板150d。在其他替代实施例中，从雾气管理系统40中去除了偏转面板组件134。因此，本文中提供的描述和示例不应视为限制性的。
如上所述，声音挡板组件130和偏转面板组件134可以以任何合适的方式可移除地固定在托盘138的相对侧壁140和144之间，例如通过托盘138内部的一个或多个滑轨、销或其他突起与在声音挡板组件130和偏转面板组件134上的一个或多个凹口、开口等的滑动接合(反之亦然)。托盘138以任何合适的方式固定在扫描/分配传送机36下方的分配机壳体48内，例如通过将相对的侧壁140和144通过框架、支架等将相对的侧壁140和144固定(可移除地或不可移除地)到分配机壳体48的底板70。
托盘138还包括水射流引导特征，以帮助将从声音挡板142和/或偏转面板150a-150d反射的任何喷雾引导向气室50。当水射流撞击一个或多个偏转面板150a-150d时，水射流喷雾将向下和向侧面(沿着带的长度)扩散。在这方面，托盘138包括在相对的侧壁140和144的上部细长边缘上限定的第一对侧向托盘唇部160和第二对侧向托盘唇部161。侧向托盘唇部160和161从上边缘向内并稍微向下朝向声音挡板组件130延伸。以这种方式，通过允许喷雾沿托盘138的壁140和144向上行进，然后通过侧向托盘唇部160和161的向下成角度的内(下)表面而向下返回，基本上可以抑制任何“向侧面的”喷雾偏转。侧向托盘唇部160和161的向下成角度的外表面(上表面)也可以有益地帮助将水射流和雾气朝向声音挡板组件130和偏转面板组件134向下引导。
托盘138还包括一个托盘门162，其可用于将声音挡板组件130和偏转面板组件134选择性地封闭在托盘138内。托盘门162被限定在托盘138的前面(靠近分配站28的窗)并可以任何合适的方式铰接固定至托盘138的主体。当相对于托盘138的主体处于关闭位置时，托盘门162的前面板164基本上封闭托盘138的前开口端。托盘门唇部166被限定沿着前面板164的上边缘并且当托盘门162处于封闭位置时朝着声音挡板组件130向内并稍微向下延伸。类似于侧向托盘唇部160和161，托盘门唇部166的内(下)表面有助于重新引导并抑制沿前面板164的内表面向上行进的任何偏转的水射流喷雾。托盘门唇部166的向下成角度的外(上)表面还可有益地帮助将水射流和雾气向下引导向声音挡板组件130和偏转面板组件134。
从前述内容可以理解，声音挡板组件130、偏转面板组件134和托盘138将相应的水射流切割机44a-44d的水射流共同地引导向气室50。此外，声音挡板组件130、偏转面板组件134和托盘138共同充当通过分配机壳体48流向低压气室腔80的空气和雾气的管道。此外，声音挡板组件130、偏转面板组件134和托盘138允许水射流引导组件的模块化设计。如果从分配站28添加或移除水射流切割机(例如，当使用两个水射流切割机或八个水射流切割机时)，则可以添加或移除相应数量的托盘138/声音挡板组件130/偏转面板组件134。
参照图7-图9，水射流引导组件还包括第一声管170a、第二声管170b、第三声管170c和第四声管170d，其被配置为在闲置时(即，当它不用于分配时)接收其相应的水射流切割机44a-44d的水射流。在这方面，声管170a-170d各自被定位在带36的边缘后面的分配机壳体48的后壁60附近。当不使用水射流切割机来分配工件时，沿其相应的滑架组件46a-46d移动出带36，直到切割机的水射流与声管中的开口基本对准为止。
每个声管170a-170d基本竖直地放置，以捕获并引导来自水射流切割机44a-44d的水射流基本上笔直地向下朝向分配机壳体48的底板70。在图9所示的实施例中，声管170a-170d定位在偏转面板组件134的上方，以使得来自水射流切割机的水射流和/或雾气穿过声管并撞击偏转面板组件134的一个或多个偏转面板。
声管170a-170d捕获水射流并允许它们保持完整而不会被空气打断。然后，通过偏转面板组件134和/或水射流引导组件的另一部分可控制地打断完整的水射流。如本领域所公知的，声管170a-170d还提供了使闲置时从水射流发出的声波最小化的附加益处。
可以使用当前可用或以后开发的任何合适的声管，例如在专利号为5831224的美国专利中示出和描述的声管，该美国专利的全部公开内容通过引用被并入本文。在一个实施例中，每个声管的长度约为9英寸(9”)，直径约为四分之三英寸(3/4”)。每个声管从分配机壳体48的后壁60偏移最小量，使得来自切割机的水射流被导向相应的孔口90a-90c。在这方面，每个声管的底端位于距托盘138的底部约3英寸(3”)处(或在第四偏转面板150d上方约2”处)。声管优选地由硬质的、食品安全的材料制成。而且，声管可以替代地位于在带36的边缘的前面的分配机壳体48的前壁64附近，使得水射流然后被倾斜的底板70可控地打断。
在这方面，水射流引导组件还由分配机壳体48的倾斜底板70限定。在现有技术的处理机器中，底板的截面大致是V形的(V的顶点基本上沿着传送带的中心纵向轴线延伸)，这是水射流的偏转增加，并从而增加分配机壳体48内雾气的产生。更具体地说，水射流会撞击底板的第一向下倾斜部分，至少部分向上朝向第二向下倾斜的底板部分向上偏转，并然后至少部分朝向带或门向上偏转。向上偏转的水会在分配机壳体内产生大体积的雾气和液滴。
发明人已经发现，从前壁在大约5度到大约25度的范围内倾斜至后壁的底板有助于将在分配机壳体48的底部的雾气朝向气室50引导。在图9所示的实施例中，分配机壳体48的底板70从前壁62以相对于水平方向成大致二十度的角度向下倾斜到后壁60。
水射流引导组件的另一个方面包括将扫描/分配带36的返回部分定位在分配机壳体48的底板70下方。如图9可见，带36的返回带组件174设置在底板下方70下方。在现有技术的组件中，返回带组件通常位于带36下方的分配机壳体内。在这种配置下，返回带组件使通过带36和工件的附加雾气和水射流偏转。因此，在图9所示的配置中，返回带组件174不会干扰或以其他方式使来自水射流组件的任何雾气或水射流偏转，从而减少了分配机组件48内的雾气的总体产生。
参照图7和图9，现在将描述雾气管理系统40的可视性组件。可视性组件大体上由布置在分配机壳体48内的合适的照明组件以及限定在分配机壳体48的前部上的第一窗180a和第二窗180b限定，以允许对机器的可视性。照明组件包括可以承受在分配机壳体48内部的湿气、声波压力波动、高压喷雾、化学品等的任何合适的灯，例如LED灯条等。而且，这些灯可有效地照亮带的各个部分、水射流切割机、高压线等，而不会反射雾气。因此，与雾气管理系统40相结合的照明可以增加分配器壳体48内的可视性。
在所描绘的实施例中，照明组件可以包括固定到分配机壳体48的内部的至少一个灯210，该灯被配置为照亮一个或多个高压阀、头、连接线等，例如高压阀206。如在图7和图9中可以看出，多个高压阀206位于窗180a和180b的上端附近的分配机壳体48的内部上。至少一个灯210被固定到第三罩部分66的内部，并且被配置为朝高压阀206照射光。以这种方式，高压阀160被至少一个灯210背光照明，使得用户可以通过窗180a和180b容易地看到任何泄漏、滴落等。发明人发现，至少一盏灯210的背光效果适当地通过雾气照亮高压阀160。应当理解，可以使用附加的光来适当地照亮分配站28的任何其他期望的区域或部件。
如上所述，可视性组件还包括限定在第一壳体门182a和第二壳体门182b内的第一窗180a和第二窗180b。每个窗180a和180b的尺寸都足以使站在窗前面的一般体型的人可以看到阀160、高压连接管线以及分配机壳体48内的经常需要维护的其他结构。此外，窗180a和180b位于每个相应的罩进气口54a和54b的下方，以使空气流入罩进气口并向下流过窗，以去除窗上的任何雾气、冷凝物等。窗180a和180b由能承受分配机壳体48中的水分和压力波动的合适的材料制成，例如钢化玻璃。
参照图9，现在将描述通过具有根据本公开形成的雾气管理系统40的处理机器20的空气、雾气等的流动路径。使用与诸如VFD排气风扇之类的抽吸源气动连通的气室50，空气通过第一罩进气口54a和第二罩进气口54b以及通过可选的第一通气口112a、第二通气口112b、第三通气口112c和第四通气口112d被吸入分配机壳体48中。第一罩进气口54a和第二罩进气口54b将进入的空气向下引导向第一窗180a和第二窗180b的内部，以帮助清除窗内部的任何液滴、喷雾和/或冷凝物，如第一流动路径212所示。第一流动路径212示出了空气/雾气在经过第一窗180a和第二窗180b之后可以向下流向倾斜底板70，然后流向气室50。
第一罩进气口54a和第二罩进气口54b还将进入的空气和雾气向下引导向声音挡板组件130和偏转面板组件134。声音挡板组件130和偏转面板组件134帮助将空气和雾气引导向气室50。当水射流切割机44a-44d闲置时，声管170a 170d还将雾气朝着倾斜底板70向下引导，并然后朝气室50引导。
空气、雾气、水、冷凝物等通过限定在分配机壳体48的后壁60中的多个孔口流入气室50的腔80。更具体地，空气和雾气流经限定在后壁60的底边缘附近的第一孔口90a、第二孔口90b、第三孔口90c和第四孔口90d，限定在后壁60的底边缘附近的第一底板排出孔口98a、第二底板排出孔口98b和第三底板排出孔口98c，以及第一水射流载体孔口102a、第二水射流载体孔口102b、第三水射流载体孔口102c和第四水射流载体孔口102d。同时，来自水射流的水和冷凝物撞击每个偏转面板组件134的第四偏转面板150d，以将雾气、冷凝物、水等通过第一孔口90a、第二孔口90b、第三孔口90c引导到气室50中。
气室80内的空气/雾气朝向排气口108流出抽吸口116。此外，任何水、冷凝物等都会从气室50的底角部处的排放口104中排出。
实验
进行实验以观察在具有根据本公开的示例性实施例形成的雾气管理系统的处理机器内的雾气排出水平。
该处理机器具有带有四个水射流切割机的分配站，与附图中所示的分配站28基本相似。所使用的排气风扇是可从佛罗里达州布雷登顿的Plastec Ventilation Inc.可购得的PLA30ST4P型风扇。假定静压小于约0.9英寸水表(inWG)。空气/雾气的密度没有被考虑，但是通常可以根据需要进行计算，以为机器配置选择合适的排气风扇(例如，通过使用给定温度下的饱和空气密度并针对误差增加10％，和/或使用周围空气的密度(例如在给定温度下相对湿度为50％)，并然后将高压泵的水流量的50％添加到正被排出的空气体积的重量)。
使用不同的高压流体水平或对水射流(“泵PSI”)的流体压力(以磅/平方英寸(PSI))并通过改变其速度(RPM)使用排气风扇的不同测量的气流输出容量来观察雾气排出。测量的气流输出容量被显示为每分钟立方英尺的近似百分比(％CFM)，最低CFM为100％。
该测试使用四种不同的雾气管理系统配置进行：(1)不使用声音挡板或分流面板；(2)仅使用声音挡板；(3)仅使用分流面板；(4)使用声音挡板和分流面板。期望使用声音挡板和/或分流面板来帮助降低使用期间机器的噪音水平。使用每种配置记录观察结果，并在下面的表A-D中列出。
观察到的雾气排出的等级如下：
1：所有保持清晰。
2：一些雾气在带上方升起1/2，迅速清除。
3：雾气可以暂时到达分配机壳体的顶部，但很快清除。
4：空气中始终弥漫着雾气，对壳体后部的可视性尚可，高压连接/阀均保持清晰。
5：壳体中的雾气很浓，难以看到壳体的后部，高压连接/阀保持足够清晰可见。
可以理解的是，下面显示的表格数据是针对在某些条件下(即，静压、空气/雾气密度、水射流压力等)下的特定分配机配置的。可以进行类似的实验来为不同的分配机配置和/或不同的条件选择风扇容量。在这方面，下面表中的结果为风扇的选择和容量提供了基线建议。基于分配机配置和/或其他条件(例如，静压、空气/雾气密度、水射流压力等)的差异，可以选择初始风扇容量并针对雾气排放进行测试。如上所述，每个等级的标准可用于识别一种或多种配置的最佳风扇容量。
示例A.无声音挡板或分流面板
泵PSI
100％CFM
135％CFM
170％CFM
220％CFM
45000PSI
2
1
55000PSI
2
1
65000PSI
3
2
75000PSI
3
1
85000PSI
3
2-3
示例B.仅声音挡板
泵PSI
100％CFM
135％CFM
170％CFM
220％CFM
45000PSI
2
2
55000PSI
3
2
65000PSI
3
3
2
75000PSI
3
2-3
2
85000PSI
3
3
示例C.仅分流面板
泵PSI
100％CFM
135％CFM
170％CFM
220％CFM
45000PSI
1
1
55000PSI
2
65000PSI
2
1-2
75000PSI
4
3
85000PSI
4-5
4
3
示例D.声音挡板和分流面板
从上面的表中可以理解，所选择的排气风扇(可从佛罗里达州布雷登顿市的Plastec Ventilation Inc.购得的PLA30ST4P型风扇)适用于在各种不同的水压水平下使用适当的风扇速度在上述分配站配置中排出雾气(例如，使用四个水射流切割机、声音挡板和/或分流面板)来创建测量的CFM输出。
关于一些特定的观察，在使用较低泵压(例如45000-65000PSI)的配置中，分流面板的使用对雾气的排出影响最小。但是，所有配置都产生了可接受的可视性和雾气排出水平(例如，窗基本保持清晰，对高压流体连接和水射流的可视性保持良好，等)。在较高的泵压下(例如75000-85000PSI)，分流面板实际上似乎限制了切割壳体中的雾气清除，如果可能的话，这可以使用更高的风扇速度来克服。声音挡板的使用有助于降低噪音水平(为简单起见未列出在表格中)，同时在较低和较高的风扇速度下都不会显著不利地影响雾气排出。
尽管已经示出和描述了示例性实施例，但是应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变。