KR102071200B1

KR102071200B1 - 하이브리드 복합 플레임 셀

Info

Publication number: KR102071200B1
Application number: KR1020197009305A
Authority: KR
Inventors: 존 디. 코커햄; 제임스 마이어스
Original assignee: 에머슨 프로세스 매니지먼트 레귤레이터 테크놀로지스 툴사, 엘엘씨
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2020-01-29
Also published as: KR20190039834A; CN107789764A; CA3035098A1; US9987508B2; EP3506986A1; CN208081684U; BR112019004092A2; RU2698849C1; US20180256928A1; MX2019002397A; US20180056101A1; WO2018044668A1; EP3506986B1; CA3035098C; US11167158B2; CN107789764B

Abstract

플레임 어레스터의 플레임 셀은 제1 단, 제2 단 및 몸체 내에 형성되고 몸체의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 갖는 제1 재료의 몸체를 포함할 수 있다. 또한, 플레임 셀은 몸체에 결합되는 제2 재료의 요소를 포함할 수 있으며, 제2 재료는 제1 재료와 상이하다. 요소는 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

Description

하이브리드 복합 플레임 셀

본 개시 내용은 전반적으로 플레임 셀(flame cell)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적어도 2종의 상이한 재료로 이루어지는 플레임 셀을 제조하는 방법에 관한 것이다.

플레임 어레스터는, 인화성 증기가 화재, 폭연(deflagration) 및/또는 폭발을 일으킬 수 있는 잠재적인 착화원(예를 들면, 불꽃, 화염, 발열 화학 반응, 고장이 발생한 압축기 베어링 등)에 의해 착화되는 것을 방지하기 위해 인화성 증기를 수반하는 용도, 예를 들면, 화학, 정련(refining), 석유 화학, 상류 오일 및 가스, 쓰레기 매립, 바이오 가스 용도 등에 채용될 수 있다. 예를 들면, 연료원(예를 들면, 하나 이상의 저장 탱크) 및 착화원(예를 들면, 불꽃, 화염) 사이의 파이프 라인에 설치될 수 있는 플레임 어레스터는 그를 통한 유체 유동을 용이하게 하는 유로를 포함하지만, 동시에, 이들 유로를 통하여 유동하려고 함에 따라 화염면(flame front)(화염으로도 지칭될 수 있음)으로부터 열을 제거한다. 따라서, 플레임 어레스터는 화염면이 연료원에 도달하는 것을 방지함으로써, 연료원의 착화를 방지하고, 결과적으로, 이러한 착화로부터 기인될 수 있는 부상, 환경 문제 및/또는 장비 및/또는 설비의 손상을 방지한다.

종래의 제조 공정에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 요소 조립체의 플레임 어레스터(100)와 같은 플레임 어레스터는 하우징(108) 내에 설치(예를 들면, 용접, 용접된 링 또는 크로스 바에 의해 고정)되는 하나 이상의 플레임 셀(104)을 포함하며, 상술한 바와 같이, 플레임 어레스터를 통하여 유동하려고 하는 화염면으로부터 열을 제거하는 역할을 하는 복수의 좁은 선형 화염 경로(112)를 특징으로 한다. 도 1b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 플레임 셀(104)은 각각 코어(120) 주위에 감겨 복수의 삼각형 개구(124)를 정의하거나 생성하여 결과적으로 선형 화염 경로(112)를 정의하거나 생성하는 다층의 크림프형(crimped) 금속 리본(116)을 이용한다. 일부의 경우, 예를 들면, 도 1a 및 도 1b(4개의 플레임 셀(104)을 도시)의 경우와 같이 플레임 어레스터(100)가 복수의 플레임 셀(104)을 포함하면, 화염면이 플레임 어레스터(100)를 통하여 진행함에 따라 적절한 열 제거를 확보하는 난류의 레벨을 생성하도록, 팽창된 금속 또는 스크린의 시트(128)가 각 한 쌍의 인접한 플레임 셀(104) 사이에서 하우징(104) 내에 설치되어야 한다.

본 발명의 제1 예시적 양태에 따르면, 플레임 어레스터가 제공된다. 플레임 어레스터는 유체 통로 내에 배치되도록 구성되는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 입구, 출구 및 입구 및 출구를 연결하는 유체 유로를 가질 수 있다. 플레임 어레스터는 하우징의 유체 유로 내에 배치되는 플레임 셀을 포함할 수 있다. 플레임 셀은 제1 단, 제2 단, 외면 및 내부 코어를 갖는 제1 재료의 몸체를 포함할 수 있다. 내부 코어는 몸체의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 가질 수 있다. 플레임 셀은 몸체에 인접하게 배치되는 제2 재료의 요소를 포함할 수 있다. 제2 재료는 제1 재료와 상이할 수 있으며, 요소는 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제2 예시적 양태에 따르면, 플레임 어레스터의 플레임 셀이 제공된다. 플레임 셀은 제1 단, 제2 단 및 몸체 내에 형성되며 몸체의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 갖는 제1 재료의 몸체를 포함할 수 있다. 또한, 플레임 셀은 몸체에 결합되는 제2 재료의 요소를 포함할 수 있으며, 제2 재료는 제1 재료와 상이하다. 요소는 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제3 예시적 양태에 따르면, 플레임 어레스터를 주문 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 내면 및 외면을 갖는 하우징을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 하우징의 외면은 유체 통로 내에 끼워지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 이 방법은, 부가 제조 기법(additive manufacturing technique)을 사용하여, 하우징의 내면 상에 미리 설정된 패턴으로 제1 재료를 부착시키는 것에 의해 3차원 격자 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 격자 구조는 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 채널을 형성하는 복수의 연결 격자 부재를 포함할 수 있다. 그리고, 이 방법은 3차원 격자 구조에 인접하는 제2 재료의 요소를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 재료는 제1 재료와 상이할 수 있으며, 요소는 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제4 예시적 양태에 따르면, 플레임 어레스터의 플레임 셀을 제조하는 방법이 제공될 수 있다. 이 방법은, 부가 제조 기법을 사용하여, 제1 재료의 3차원 격자 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 3차원 격자 구조는 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 3차원 격자 구조의 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 정의하는 복수의 연결 격자 부재를 포함할 수 있다. 이 방법은 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 3차원 격자 구조의 제2 단으로 연장되는 요소를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 요소는 제1 재료와 상이한 제2 재료일 수 있다. 그리고, 이 방법은 3차원 격자 구조에 요소를 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 요소는 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

또한, 전술한 제1, 제2, 제3 및 제4 예시적 양태 중 임의의 하나 이상에 따르면, 플레임 셀, 플레임 어레스터, 플레임 어레스터를 제조하는 방법 및/또는 플레임 셀을 제조하는 방법은 후술하는 추가적인 바람직한 형태 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.

하나의 바람직한 형태에서, 슬롯은 몸체의 내부 코어 내에 형성될 수 있다. 요소는 내부 코어의 슬롯 내에 배치되는 인서트일 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 몸체는 격자 구조를 정의하는 제1 재료의 복수의 층을 더 포함할 수 있다. 요소는, 복수의 층 중 하나가 제2 재료에 인접하게 배치되도록, 복수의 층 중 하나에 배치될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 요소는 몸체와 일체로 형성될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 몸체는 격자 구조를 정의하는 제1 재료의 복수의 층을 더 포함할 수 있다. 몸체의 격자 구조는 부가 제조 기법에 의해 요소와 일체로 형성될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 몸체와 하우징은 제1 재료로 일체로 형성될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 복수의 슬롯이 몸체에 형성될 수 있다. 복수의 슬롯은 각각 몸체의 내부 코어 내에 위치되는 단부를 포함할 수 있다. 요소는 복수의 인서트를 포함할 수 있으며, 각각의 인서트는 슬롯의 단부 내에 배치되는 제1 단 및 몸체의 외면 외측에 위치되는 제2 단을 갖는다.

다른 바람직한 실시예에서, 제1 재료의 층 상에 제2 재료의 층을 부착하는 것에 의해 요소가 몸체에 결합될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 슬롯이 몸체에 형성될 수 있고 요소를 수용하는 크기를 가질 수 있다. 슬롯에 요소를 삽입하는 것에 의해 요소가 몸체에 결합될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 3 차원 격자 구조 내에 공동을 형성하는 단계를 더 포함한다. 제2 재료의 요소를 제공하는 단계는 요소를 공동에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 3차원 격자 구조에 슬롯을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 제공하는 단계는 요소가 하우징의 외면을 통해 연장되도록 요소를 슬롯에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 3차원 격자 구조에 복수의 슬롯을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 제공하는 단계는 복수의 인서트를 형성하는 단계 및 복수의 인서트 각각을 복수의 슬롯 중 각각 하나에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 인서트는 하우징의 외면을 통하여 연장될 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 하우징을 제공하는 단계는 제1 재료와 상이한 제3 재료를 사용하여 부가 제조 기법에 의해 하우징을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 하우징을 제공하는 단계는 부가 제조 기법에 의해 하우징 및 제1 재료의 3차원 격자 구조를 일체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 3차원 격자 구조에 공동을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 결합하는 단계는 3차원 격자 구조의 공동에 요소를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 바람직한 형태에서, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 3차원 격자 구조에 복수의 슬롯을 형성하는 단계를 포함하며, 복수의 슬롯은 각각 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장된다. 요소를 제공하는 단계는 부가 제조 기법을 사용하여 복수의 인서트를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 요소를 결합하는 단계는 복수의 슬롯 각각에 복수의 인서트를 부착하는 단계를 포함한다.

신규한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징은 특히 첨부된 청구범위에 제시된다. 본 발명은 첨부된 도면과 함께 취해지는 후술하는 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있으며, 여러가지의 도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타낸다. 도면에서:
도 1a는 종래의 플레임 어레스터 조립체의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 종래의 플레임 어레스터 조립체 일부분의 사시도이다.
도 2는 플레임 어레스터를 제조하기 위한 본 개시 내용의 교시에 따른 공정 또는 방법의 일 예의 개략도이다.
도 3a은 도 2의 공정에 따라 제조되며 십자형 단면 형상을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 3b는 도 2의 공정에 따라 제조되며 육각형 단면 형상을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 3c는 도 2의 공정에 따라 제조되며 팔각형 단면 형상을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 3d는 도 2의 공정에 따라 제조되며 원형 단면 형상을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 3e는 도 2의 공정에 따라 제조되며 원형 단면 형상을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 다른 예의 단부 도면이다.
도 3f는 도 2의 공정에 따라 제조되며 불규칙적인 형상의 단면을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 3g는 도 2의 공정에 따라 제조되며 불규칙적인 형상의 단면을 갖는 채널을 포함하는 플레임 셀의 다른 예의 단부 도면이다.
도 3h는 도 2의 공정에 따라 제조되고 삼각형 단면 형상을 가지며 교호하는 패턴으로 배열된 채널을 포함하는 플레임 셀의 일 예의 단부 도면이다.
도 4a는 도 2의 공정에 따라 제조되며 복합 유로의 제1 예를 정의하는 플레임 셀의 사시도이다.
도 4b는 도 2의 공정에 따라 제조되며 복합 유로의 제2 예를 정의하는 플레임 셀의 사시도이다.
도 4c는 도 2의 공정에 따라 제조되며 복합 유로의 제3 예를 정의하는 플레임 셀의 사시도이다.
도 4d는 도 2의 공정에 따라 제조되며 복합 유로의 제4 예를 정의하는 플레임 셀의 사시도이다.
도 5는 도 2의 공정에 따라 제조되며 복수의 만곡형 채널을 포함하는 플레임 셀의 단면도이다.
도 6은 본 개시 내용의 교시에 따라 구성되는 플레임 어레스터의 제1 예의 단면도이다.
도 7은 도 6의 플레임 어레스터의 플레임 셀의 분해도이다.
도 8은 도 7의 플레임 셀을 포함하는 도 6의 플레임 어레스터의 사시도이다.
도 9는 본 개시 내용의 교시에 따라 제조된 플레임 셀 몸체의 격자 구조의 예시적인 배열이다.
도 10은 본 개시 내용의 교시에 따라 제조된 도 9의 격자 구조 배열을 갖는 플레임 어레스터 및 플레임 셀의 제2 예이다.
도 11은 하이브리드 복합 플레임 어레스터를 제조하는 본 개시 내용의 교시에 따른 공정 또는 방법의 일 예의 개략도이다.
도 12는 본 개시 내용의 교시에 따라 구성되는 플레임 셀의 제3 예의 정면도이다.

본 개시 내용은 전반적으로 화염면(flame front)으로부터의 열을 보다 효율적인 방식으로 제거하고 플레임 어레스터(100)와 같은 종래에 제조된 플레임 어레스터에 비하여 적은 유지 보수를 필요로 하는 플레임 어레스터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원에 설명되는 방법은 플레임 어레스터의 다양한 구성 성분(예를 들면, 하나 이상의 플레임 셀)뿐만 아니라, 플레임 어레스터의 주문 제조를 용이하게 하기 위해, 부가 제조(additive manufacturing)와 같은, 첨단(cutting edge) 제조 기법을 활용함으로써, 복수의 상이한 특유의 복합 유로, 예를 들어, 비선형 유로가 주어진 용도에 따라, 종래의 플레임 어레스터에 활용되는 표준, 선형 유로 대신, 결과적인 플레임 어레스터로 개발 및 통합될 수 있다. 특유의 복합 유로는 난류를 촉진하거나 유도하고 화염면으로부터 플레임 어레스터로 거의 연속적인(또는 적어도 증가된) 열 전달을 조성함으로써, 본원에 설명되는 제조 방법에 따라 생산되는 플레임 어레스터는 알려진 플레임 어레스터에 비해 개선을 나타낸다.

유리하게는, 이들 특유의 복합 유로는 또한, 종래의 플레임 어레스터에서 난류를 촉진하기 위해 때때로 필요로 하지만 바람직하지 않게는 플레임 어레스터에 걸쳐 큰 압력 강하를 초래하며, 일부의 경우, 프레임 셀을 차단할 수 있는 스크린 또는 팽창된 금속의 필요성을 제거한다. 다시 말하면, 본원에 설명되는 방법은, 난류 유도 스크린 또는 팽창된 금속으로 인해 발생하는 부정적인 효과(즉, 큰 압력 강하 및 차단으로 인한 유지 보수의 증가)를 발생시키지 않고 종래의 플레임 어레스터에 비하여 큰 수준의 난류를 유도하는 플레임 어레스터를 생산할 수 있다. 일부의 경우, 본원에 설명되는 방법은 또한 주어진 플레임 어레스터에서 활용될 필요가 있는 플레임 셀의 개수를 감소시킬 수 있으므로, 더 적은 재료가 요구되며, 이에 따라, 플레임 어레스터의 중량 및/또는 제조 비용을 줄인다. 이는 또한 (적은 플레임 셀이 사용됨에 따라) 더 짧은 플레임 어레스터를 용이하게 하는 잠재적인 이익을 가지며, 이는 결국 플레임 어레스터 내의 압력 강하를 줄인다.

도 2는 본 개시 내용의 교시에 따른 방법 또는 공정(200)의 예시도이다. 도 2에 개략적으로 도시된 방법 또는 공정(200)은 플레임 어레스터(또한 본원에서 플레임 어레스터 조립체로도 지칭함)를 주문형으로 제조하는 방법 또는 공정이다. 상술한 종래의 플레임 어레스터(예를 들면, 플레임 어레스터(100))와 같이, 방법 또는 공정(200)에 따라 제조되는 플레임 어레스터는 화염면으로부터 열을 제거하도록 구성되어, 화염이 그를 통해 전파하는 것을 방지(예를 들어, 소화)하지만, 상술한 바와 같이, 보다 효율적이고 더 적은 유지 보수를 필요로 하는 방식으로 화염면으로부터 열을 제거한다.

보다 구체적으로, 방법(200)은 부가 제조 기법을 사용하여 주문형 플레임 셀을 생성하는 단계(204)를 포함한다. 부가 제조 기법은 재료 상에 연속적인 재료층을 추가함으로써 3차원 객체를 구축하는 임의의 부가 제조 기법 또는 공정일 수 있다. 부가 제조 기법은 임의의 적합한 기계 또는 기계들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 부가 제조 기법은 통상적으로 컴퓨터, 3차원 모델링 소프트웨어(예를 들어, 컴퓨터 이용 설계, 또는 CAD, 소프트웨어), 기계 장비 및 적층 재료를 수반하거나 사용할 수 있다. CAD 모델이 생성되면, 기계 장비는 CAD 파일로부터 데이터를 판독할 수 있고 3차원 객체를 제조하기 위해 (예를 들어) 층별(layer-upon-layer) 방식으로 액체, 분말, 시트 재료의 연속적인 층을 적층하거나 추가할 수 있다. 부가 제조 기법은, 예를 들어, 스테레오리소그래피("SLA") 공정, 용융 증착 모델링("FDM") 공정, 다중-제트 모델링("MJM") 공정, 선택적 레이저 소결("SLS") 공정, 전자 빔 부가 제조 공정, 및 아크 용접 부가 제조 공정과 같은 수개의 기술 또는 공정 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 부가 제조 공정은 지향성 에너지 레이저 증착 공정을 포함할 수 있다. 이러한 지향성 에너지 레이저 증착 공정은 지향성 에너지 레이저 증착 능력을 갖는 다축 컴퓨터-수치-제어("CNC") 선반에 의해 수행될 수 있다.

따라서, 주문형 플레임 셀을 생성하는 단계(204)는 전반적으로, 몸체를 형성하는 단계와, 몸체에 하나 이상의 채널을 형성하는 단계를 포함한다. 몸체는, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 다양한 합금(예를 들어, 고 니켈 합금)과 같은 하나 이상의 적합한 재료로 이루어질 수 있고, 커스터마이징이 가능하기 때문에, 임의의 수의 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 하나 이상의 채널은 전반적으로 유로를 통해 전파하는 화염면으로부터 몸체로 열을 전달하도록 구성되는 유로를 정의한다.

플레임 셀의 대향단 사이에서 전반적으로 연장되는 하나 이상의 채널은 커스터마이징이 가능하기 때문에, 임의의 수의 상이한 크기 및/또는 단면 형상을 갖고/갖거나, 임의의 수의 상이한 패턴 또는 어레이로 배열될 수 있다. 일반적으로 말하면, 하나 이상의 채널 각각은 삼각형에 한정되지 않는 횡단면 형상을 가질 것이다. 예로서, 도 3a는 십자형 단면 형상을 갖는 채널(300)을 예시하고, 도 3b는 육각형 단면 형상을 갖는 채널(300)을 예시하고, 도 3c는 팔각형 단면 형상을 갖는 채널(300)을 예시하고, 도 3d 및 도 3e 각각은 원형 단면 형상을 갖는 채널(300)을 예시하고, 도 3f 및 도 3g는 각각 불규칙적인 형상의 단면을 갖는 채널(300)을 예시한다. 대안적으로, 채널(300) 각각은 삼각형 단면 형상을 가질 수 있고, 채널(300)은 도 3h에 도시된 교호하는 패턴으로 배열될 수 있다. 다른 단면 형상이 또한 가능하다. 또한, 하나 이상의 채널은, 예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 다른 채널과 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있고, 모든 채널(300)은 단면이 원형을 갖지만, 채널(300) 중 일부는 다른 채널(300)보다 직경이 더 크다는 것이 이해될 것이다.

상술한 바와 같이, 플레임 셀을 주문 제조하기 위한 부가 제조 기법의 사용은 하나 이상의 채널이 종래의 플레임 어레스터에 활용되는 표준, 선형 유로보다는, 특유의 복합적인, 예를 들어, 비선형 또는 만곡형 유로를 정의하도록 형성되도록 한다. 이는 일반적으로 (i) 하나 이상의 채널의 특유하며 복합적인 형상, (ii) 플레임 셀의 중심선을 따라 연장되거나 이에 평행한 축을 중심으로 하나 이상의 채널을 회전시키는 것, 및/또는 (iii) 채널이 플레임 셀을 통해 연장됨에 따라 중심선에 대하여 하나 이상의 채널의 위치를 변경시키는 것에 의해 또는 이를 경유하여 달성됨으로써, 하나 이상의 채널은 채널이 플레임 셀을 통해 연장됨에 따라 중심선으로부터 멀리 이동하고/하거나 이를 향하여 이동한다.

채널의 다양한 부분은, 결과적으로, 축에 대하여 상이한 각도로 배향될 수 있다. 예로서, 채널 중 하나의 제1 부는 축에 대하여 제1 각도로 배향될 수 있는 한편, 그 채널의 제2 부는 축에 대하여 제2 각도로 배향될 수 있으며, 제2 각도는 제1 각도보다 크거나 작다. 일부의 경우, 채널의 하나 이상의 부분 또는 구성 성분은 플레임 셀의 축에 대해 실질적으로 수직 또는 정확하게 수직으로 배향될 수 있다. 더욱이, 본원에 도시되지는 않았지만, 상이한 채널은 서로에 대하여 회전되고/되거나 서로를 향해 수렴하거나 서로로부터 발산할 수 있다.

도 4a는 도 3a에 도시된 십자형 단면 형상을 갖는 하나 이상의 채널(408) (이 경우, 하나의 채널(408))에 의해 정의되거나 형성되는 특유하거나 복합적인 유로(404)를 갖는 플레임 셀(400)의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 채널(408)은 플레임 셀(400)의 제1 단(412)과 제1 단(408)에 대향하는 플레임 셀(400)의 제2 단(416) 사이에 연장된다.

도 4b는 플레임 셀(420)의 중심축(432)을 중심으로 하나 이상의 채널(428)(이 경우, 하나의 채널(428))을 회전시키는 것에 의해 형성되는 비선형 또는 만곡형 유로(424)를 갖는 플레임 셀(420)의 일 예를 도시한다. 도 4b에 도시된 채널(428)은 원형의 단면을 갖는다. 도시된 바와 같이, 채널(428)은 플레임 셀(420)의 대향단(436)에서 축(432) 상에 또는 그 주위에서 중심 위치되지만, 단부(436) 사이에서 축(432)을 중심으로 회전(예를 들면, 나선화, 감김)됨으로써, 비선형 유로(400)는 나선형 형태를 취한다.

도 4c는 플레임 셀(440)의 중심축(452)을 중심으로 하나 이상의 채널(448)(이 경우, 하나의 채널(448))을 회전시키는 것에 의해 형성되는 비선형 또는 만곡형 유로(444)를 갖는 플레임 셀(440)의 다른 예를 도시한다. 도 4c에 도시된 채널(448)은 십자형의 단면을 갖는다. 도시된 바와 같이, 채널(448)은 플레임 셀(440)의 대향단(456)에서 축(452) 상에 또는 그 주위에서 중심 위치되지만, 단부(456) 사이에서 축 (452)을 중심으로 회전된다.

도 4d는 플레임 셀(480)의 중심축(492)을 중심으로 하나 이상의 채널(488)(이 경우, 하나의 채널(488))의 위치를 변화시키는 것에 의해 형성되는 비선형 또는 만곡형 유로(484)를 갖는 플레임 셀(480)의 일 예를 도시한다. 도 4d에 도시된 채널(488)은 실질적으로 직사각형의 단면을 갖는다. 도시된 바와 같이, 채널(488)은 플레임 셀(480)의 대향단(496)에서 중심축(492) 상에 또는 그 주위에서 중심 위치되지만, 점차적으로 중심축(492)으로부터 멀리 연장되는 2개의 부분(498A) 및 점차적으로 중심축(492)을 향하여 연장되는 2개의 부분(498B)을 가짐으로써, 유로(484)는 플레임 셀(480)을 통하여 지그재그로 형성된다.

플레임 셀이 주어진 용도에 따라 다른 특유의 복합 유로를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부의 경우에서, 특유의 복합 유로는 선형 또는 직선 부분을 부분적으로 포함할 수 있으며, 나머지 부분은 만곡형 또는 비선형이다.

일부 경우에서, 주문형 플레임 셀을 생성하는 단계(204)는 플레임 셀의 몸체에 보이드(void)를 형성하는 단계, 및 보이드 내에 센서를 배열하는 단계를 선택적으로 포함한다. 센서는 예를 들어, 온도, 광, 적외선, 압력, 또는 다른 유형의 센서일 수 있다. 센서는, 결국, (유선 연결 또는 무선 연결을 통해) 컨트롤러에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 그것에 의해 컨트롤러 및/또는 사용자가 플레임 셀을 이용하는 시스템을 정지시키지 않고 플레임 셀을 원격으로 모니터링하는 것을 허용한다. 이는, 예를 들어, 컨트롤러 및/또는 사용자가 플레임 셀 내의 온도 또는 압력(예를 들어, 몸체의 온도, 화염면의 온도)뿐만 아니라, 다른 파라미터 및 데이터를 원하는 바와 같이 원격으로 모니터링하거나 감지하는 것을 허용한다.

방법 또는 공정(200)은 또한 플레임 셀을 위한 하우징을 제공하는 단계(208)를 포함한다. 하우징은 일반적으로 플레임 어레스터가 이용되는 파이프 라인의 상류 구성 성분에 결합되도록 배열되는 유입구와, 파이프 라인의 하류 구성 성분에 결합되도록 배열되는 유출구를 포함한다. 또한, 하우징은 플레임 셀을 수용할 수 있는 크기를 갖는 챔버 또는 공동뿐만 아니라, 하우징 내에 플레임 셀을 단단히 유지시키기 위한 추가 구성 성분을 포함한다.

일부 경우에서, 플레임 셀을 위한 하우징을 제공하는 단계(208)는 단계 (204)가 수행되기 전, 후, 또는 동시에 종래의 제조 기술을 사용하여 하우징을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 경우에서, 플레임 셀을 위한 하우징을 제공하는 단계 (208)는 상술한 부가 제조 기법 중 하나를 사용하여 하우징을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 하우징은 플레임 셀과 상이한 부가 제조 기법을 사용하거나 플레임 셀과 동일한 부가 제조 기법을 사용하여 생성될 수 있다. 두 경우 모두에서, 하우징은 플레임 셀이 생성되기 전, 후, 또는 동시에 생성될 수 있다.

방법 또는 공정(200)은 생성된 플레임 셀을 제공된 하우징 내에 단단히 배열하여 플레임 어레스터를 형성하는 단계(212)를 더 포함한다. 일부의 경우, 예를 들어, 하우징이 종래의 기술을 사용하여 제조되는 경우, 생성된 플레임 셀은 나사형 볼트 또는 임의의 다른 공지된 적절한 수단을 사용하여 하우징 내에 고정될 수 있다. 다른 경우에서, 예를 들어, 하우징이 플레임 셀을 제조하기 위해 사용되는 동일한 부가 제조 기법을 사용하여 제조되는 경우, 플레임 셀은 (부가 제조를 사용하여) 하우징 상으로 플레임 셀을 인쇄하는 것에 의해 하우징 내에 고정되어, 이에 의해 통합형, 일체형 플레임 어레스터를 형성한다.

단계(204, 208 및/또는 212)는 임의의 상이한 횟수로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 경우에서, 단계(204)는 단일 하우징에서 사용하기 위한 복수의(예를 들어, 2개, 3개, 4개 등) 플레임 셀을 생성하기 위해 복수의 횟수로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 플레임 셀이 종래의 플레임 어레스터에 비하여 더 큰 레벨의 난류를 촉진하기 때문에, 플레임 셀은 일부 종래의 플레임 어레스터와 같이, 그 사이에 스크린 또는 팽창된 금속을 배치하지 않고, 서로 인접하여, 하우징 내에 배열될 수 있다. 다른 경우에서, 단계(204)는 복수의(예를 들어, 2, 3, 4 등) 횟수로 수행될 수 있으며, 단계(208 및 212)도 복수의 횟수로 수행됨으로써, 단일 플레임 셀을 각각 갖는 복수의 플레임 어레스터를 생성한다.

도 5는 방법 또는 공정(200)를 사용하여 주문 제조된 플레임 셀(500)의 다른 예를 예시한다. 플레임 셀(500)은 실질적으로 원통형 몸체(504) 및 몸체(504)에 형성 또는 정의되는 복수의 채널(508)을 갖는다. 채널(508)은 각각 원형의 단면을 갖고 플레임 셀(500)의 제1 단부(512)와 제1 단부(512)에 대향하는 플레임 셀(500)의 제2 단부(516) 사이에서 연장된다. 도시된 바와 같이, 채널(508)은 각각 제1 및 제2 단부(512, 516) 사이에서 만곡됨으로써, 채널(508)은 만곡형, 비선형 유로를 정의한다. 상술한 바와 같이, 이러한 만곡형, 비선형 유로는 유리하게는 유체가 플레임 셀(500)을 통하여 유동함에 따라 화염면으로부터 플레임 셀(500)로 적절한 열 전달을 보장하기 위해 난류를 촉진하거나 유도한다. 또한, 플레임 셀(500)은, 제조 중, 몸체(504)에 형성되거나 정의되고 센서(524)(예를 들어, 온도, 광, 적외선, 압력 또는 다른 유형의 센서)를 수용하는 크기를 갖는 보이드(520)를 포함한다. 본원에 도시되지 않지만, 센서(524)는 (유선 연결 또는 무선 연결을 통해) 컨트롤러에 통신 가능하게 접속될 수 있으며, 이에 따라, 컨트롤러 및/또는 사용자가 플레임 셀(500)을 채용하는 시스템을 정지시키지 않고 플레임 셀(500)을 원격으로 감시하는 것을 허용한다.

부가 제조 기법을 사용하여 플레임 셀 및 플레임 어레스터를 제조하는 것과 연관되어 상술한 이익에 더하여, 본원에 설명된 방법은 또한 하이브리드 복합 플레임 셀 및 하이브리드 복합 플레임 어레스터의 제조를 허용하여, 개선된 효율을 가질 수 있고 기존의 플레임 셀 및 플레임 어레스터에 비하여 보다 비용-효과적일 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 복합 플레임 셀은, 상술한 바와 같이, 제1 재료의 몸체를 가질 수 있으며, 제2 재료의 요소는 플레임 셀의 몸체를 형성하는 데에 사용되는 재료에 비하여 보다 양호한(즉, 증가된) 열 전도성 특성을 갖는다. 후술하는 바와 같이, 제2 재료의 요소는 유체 유동으로부터의 열을 플레임 셀의 몸체의 내부 코어로부터 플레임 셀의 외측의 장소로 전달할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 요소의 제2 재료는 제1 재료에 비하여 개선된 내부식성 및 내화학성을 갖는 것에 의해 플레임 셀 수명을 증가시킬 수 있다.

도 6은, 어레스터(100)가 도 1a에 도시된 것과 유사하게 파이프 라인에 놓인 요소 조립체(602)의 하이브리드 복합 플레임 어레스터(600)의 일 예이다. 요소 조립체(602)는 하우징(608) 내에 배치되는 하이브리드 복합 플레임 셀(604)을 포함하는 플레임 어레스터(600)를 포함한다. 하우징(608)은 파이프 라인과 같은 유체 통로 내에 배치되도록 구성되며 크로스 바(606)에 의해 통로에 부착된다. 하우징(608)은 유체 유로(620)에 의해 연결되는 입구(612) 및 출구(616)를 포함한다. 플레임 셀(604)은 하우징(608)의 유체 유로(620) 내에 배치되며, 이는 플레임 셀(604)을 하우징(608) 내에 설치하는(예를 들면, 용접하는) 것에 의해 또는 상술한 부가 제조 기법 중 임의의 기법에 의해 그리고 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 플레임 셀(604)을 하우징(608)과 일체로 형성하는 것에 의해 달성될 수 있다. 하우징(608)은 요소 조립체(602)의 제1 요소단(621) 및 제2 요소단(622) 사이에 배치된다.

도 6 내지 도 8에 도시된 예에서, 플레임 셀(604)은 제1 재료의 몸체(624) 및 제2 재료의 요소(628)를 포함한다. 플레임 셀(604)의 몸체(624)는 대향하는 제1 및 제2 단(632, 636), 외면(640) 및 내부 코어(644)를 포함한다. 외면(640)에 의해 둘러싸인 내부 코어(644)는 몸체(624)의 제1 단(632)으로부터 제2 단(636)으로 연장되는 복수의 채널(648)을 갖는다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 채널(648)은 선형이며, 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 채널은 원형 단면(650) 또는 부분적으로 원형 단면(652)을 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 외면(640)은 복수의 채널(648)에 벽으로 둘러싸인 인클로저를 제공하는 매끄러운 외층일 수 있다. 다른 예에서, 외면(640)은 벽으로 둘러싸인 인클로저 없이 고르지 않을 수 있으며, 이에 따라, 채널(648) 중 일부를 노출시킬 수 있다. 플레임 셀(604)의 다른 예에서, 예를 들면, 도 3a 내지 도 3h에 도시된 바와 같이, 복수의 채널(648)은 임의의 개수의 상이한 크기 및/또는 단면 형상을 가질 수 있고/있거나 임의의 개수의 상이한 패턴 또는 어레이로 배열될 수 있다. 복수의 채널(648)은 도 4a 및 도 5에 도시된 특유의 복합(예를 들면, 비선형) 유로 중 임의의 유로를 정의할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 요소(628)의 제2 재료가 몸체(624)의 제1 재료에 인접하게 배치되도록, 요소(628)는 계면(656)에서 몸체(624)에 결합된다. 요소(628)의 제2 재료는 몸체(624)의 제1 재료와 상이하며 복수의 채널(648)을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출한다. 하이브리드 복합 플레임 셀(604)에 구성된 바와 같이, 몸체(624)의 제1 재료가 화염면에 접촉하는 한편, 요소(628)의 제2 재료가 제1 재료에 직접적으로 인접한다. 제1 재료에 비하여 높은 열 전도성 특성을 가질 수 있는 제2 재료는 몸체(624)의 내부 코어(644)로부터의 대기 또는 다른 안전한 장소로의 열 전달을 향상시킬 수 있다. 플레임 어레스터의 연소 등급(burn ratings)을 향상시키고, 중량을 저감하며, 압력 강하를 저감하기 위해, 제2 재료는 추가적으로 또는 대안적으로 열 전도성, 내부식성, 내화학성 등과 연관된 상이한 특성을 가질 수 있다. 예로서, 제2 재료는 제1 재료보다 내부식성이 더 클 수 있다. 제1 재료는, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 다양한 합금(예를 들면, 고니켈 합금) 및/또는 하나 이상의 다른 적합한 재료일 수 있다. 제2 재료는 제1 재료와 상이하며, 예를 들면, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 오스테나이트계 스테인리스 스틸, 고니켈 합금 및 다른 신종 합금(예를 들면, 높은 열전도성 값을 갖는 다른 재료와 합금된 베릴륨, 이리듐, 텅스텐 원소)일 수 있다.

도 6 내지 도 8의 예에서, 요소(628)는 플레임 셀(604)의 제1 단(632)으로부터 제2 단(636)으로 연장되는 복수의 직사각형 인서트(660)를 포함하거나 그 형태를 취한다. 복수의 인서트(660)는 각각 몸체(624)에 형성되는 복수의 슬롯(664)의 각각의 하나에 삽입될 수 있다. 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 슬롯(664)은 각각 몸체(624)의 내부 코어(644) 내에 위치되는 단부(666)를 포함하고 내부 코어(644)를 통하여 연장되며, 몸체(624)의 외면(640)에서 종단한다. 인서트(660)는 각각 슬롯(664)의 단부(666)에 배치되는 제1 단(670)과, 몸체(624)의 외면(640) 외측에 위치되는 제2 단(674)을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이 슬롯(664) 내에 위치되면, 인서트(660)는 플레임 셀(604)의 내부 코어(644)로부터 플레임 셀(604) 외측의 장소(예를 들면, 대기)로 열을 방출하는 공정을 향상시킬 수 있다. 플레임 셀(604)의 다른 예에서, 몸체(624)는 단일 요소(628)를 수용하는 크기를 갖는 단일 슬롯(664)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 몸체(624)는 요소를 수용하는 크기를 갖는 가변 형상의 복수의 슬롯(664) 또는 가변 형상의 요소(628)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 몸체(624)는 플레임 어레스터(600)가 설치되는 환경에 따른 특유의 형상을 가질 수 있다. 요소(628)의 인서트(660)는 각각 도 6 내지 도 8에 도시된 인서트(660)의 직사각형 단면과 상이한, 예를 들면, 삼각형, 원형 또는 불규칙적인 형상의 단면과 같은, 단면을 가질 수 있다.

도 7에서, 인서트(660) 각각을, 화살표(678)로 도시된 방향으로, 몸체(624)에 형성된 복수의 슬롯(664)의 각각의 하나에 삽입하는 것에 의해, 요소(628)가 플레임 셀(604)의 몸체(624)에 결합된다. 이 예에서, 인서트(660) 및 몸체(624)는 종래의 수단, 임의의 부가 제조 기법 및/또는 이 두 가지 모두에 의해 별개로 제조된 다음, 플레임 셀(604)을 형성하도록 구성 성분이 결합(예를 들면, 조립)된다. 후술하는 다른 예에서, 요소(628)는 임의의 부가 제조 기법에 의해 몸체(624)에 결합(예를 들면, 일체로 형성)될 수 있다. 요소(628)는 몸체(624)의 외면(640)에 결합될 수 있거나, 후술하는 바와 같이, 몸체(624)의 외면(640) 내에 전체적으로 배치될 수 있다. 다른 예에서, 요소(628)를 몸체(624)의 외면(640)에 직접적으로 부착하는 것에 의해, 요소(628)가 몸체(624)에 결합될 수 있다.

도 8은 플레임 셀(604)의 몸체(624)에 결합될 때의 하우징(608)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 인서트(660)는 하우징(608) 및 몸체(624)의 외면(640)을 횡단하며, 인서트(660) 각각의 적어도 일부는 계면(656)에서 내부 코어(644) 내에 배치된다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 인서트(660)는 플레임 셀(604)의 대향하는 제1 및 제2 단(632, 636) 사이에서 플레임 셀(604)의 종축에 평행한 방향으로 전반적으로 연장된다. 하우징(608)은 종래의 방법(예를 들면, 용접)에 의해 몸체(624)에 결합될 수 있거나, 하우징(608)은 임의의 부가 제조 기법에 의해 플레임 셀(604)의 몸체(624)와 일체로 형성되는 것에 의해 결합될 수 있다.

임의의 부가 제조 기법을 포함하고/포함하거나 각각 별개로 제조된 이후의 요소(628), 몸체(624) 및 하우징(608)를 조립하는 상이한 방법 또는 공정을 사용하여 도 8에 도시된 플레임 어레스터(600)가 생성될 수 있다. 플레임 어레스터(600)의 구성 성분 중 하나 이상은 임의의 부가 제조 기법을 사용하여 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1 내지 도 5와 연관되어 상술한 바와 같이, 제1 재료의 복수의 층을 연결 격자 부재로 이루어진 격자 구조를 형성하기 위한 패턴으로 부착하는 것에 의해, 플레임 셀(604)의 몸체(624)가 부가 제조 기법을 사용하여 형성될 수 있다. 제1 재료가 계면에서 요소(628)의 제2 재료에 인접하도록, 요소(628)는 제1 재료의 하나 이상의 층에 유사한 방식으로 배치될 수 있다.

도 9는 부가 제조 기법을 사용하여 형성될 수 있는 플레임 셀 몸체의 어레이(900)의 정면도의 예를 도시한다. 어레이(900)는 제1 재료의 복수의 연결 격자 부재(902)를 포함한다. 어레이(900)는 각각 이 경우 정사각형 클로버 구성인 패터닝된 배치로 부착될 수 있다. 연결 격자 부재(902)는 복수의 개구(908)를 정의하며, 또한 공동(912)으로부터 개구(908)를 분리한다. 예를 들면, 부가 제조 기법을 사용하여 복수의 층을 부착하여 어레이(900)를 압출함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 격자 부재(902)에 의해 정의된 개구(908)가 플레임 셀 몸체의 복수의 채널을 정의하는 3차원 격자 구조가 형성된다.

도 10은 본원에서 3차원 격자 구조로도 지칭되는 몸체(1006)를 갖는 플레임 셀(1004)과, 몸체(1006)에 연결된 요소(1010)를 갖는 플레임 어레스터(1000)를 도시한다. 몸체(1006)는 복수의 채널(1008)을 형성하는, 상술한 격자 부재(902)와 유사한, 복수의 연결 격자 부재(1002)를 포함한다. 이 예에서 코어의 형태를 취하지만 대안적으로 복수의 구성 성분 및/또는 상이한 구조를 포함할 수 있는 제2 재료의 요소(1010)는 연결 격자 부재(1002)에 의해 3차원 격자 구조(1006)에 형성된 복수의 공동(1012) 내에 배치된다. 몸체(1006)의 격자 부재(1002)는 복수의 채널(1008) 및 요소(1010) 사이의 계면으로서의 역할을 한다. 예를 들면, 제1 재료에 인접하게 제2 재료를 부착시키는 것에 의해, 요소(1010)는 플레임 셀(1004)을 형성하기 위한 임의의 부가 제조 기법을 사용하여 몸체(1006)와 일체로 형성될 수 있다. 다른 예에서, 요소 (1010)는 격자 부재(1002)에 의해 형성된 공동(1012)에 주입되거나, 부착되거나, 그렇지 않으면 배치될 수 있다.

도 10에도 도시된 바와 같이, 플레임 셀(1004)은 하우징(1016) 내에 배치된다. 하우징(1016)은 플레임 셀(1004) 상에 부착된 제1 재료(즉, 몸체(1006)와 동일한 재료)의 층일 수 있거나 또는 요소(1010)와 동일한 재료일 수 있다. 대안적으로, 하우징(1016)은 몸체(1006)의 제1 재료 및 요소(1010)의 제2 재료와 상이한 제 3 재료일 수 있다. 하우징(1016)은 임의의 부가 제조 기법을 사용하여 플레임 셀(1004)의 3차원 격자 구조(1006) 및/또는 요소(1010)와 일체로 형성될 수 있다. 하나의 방법에서, 3차원 격자 구조(1006)를 한정하는 복수의 층은 하우징(1016)의 내부에 직접 부착되거나 배치될 수 있다. 다른 방법에서, 하우징(1016)은 플레임 셀(1004)과 별개로 형성되어 종래의 방법으로 플레임 셀에 부착될 수 있다. 본원에 사용된 "층"이라는 용어는 단일 평면 내에서의 재료의 단일 부착물 또는 재료의 복수의 부착물을 포함할 수 있다.

도 11은 본 개시 내용의 교시에 따른 방법 또는 공정(1100)의 예의 다이어그램이다. 도 11에 개략적으로 도시된 방법 또는 공정(1100)은 도 6 및 도 8에 도시된 플레임 어레스터(600) 및 도 10에 도시된 플레임 어레스터(1000)와 같은 플레임 어레스터를 주문 제조하는 방법 또는 공정이다. 방법(1100)은 상술한 임의의 부가 제조 기법 또는 공정과 같은 부가적인 제조 기법을 사용하여 3차원 격자 구조를 형성하는 단계(1104)를 포함한다. 3차원 격자 구조는, 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 3차원 격자 구조의 제2 단으로 연장되며, 도 6, 도 7 및 도 10의 채널(648, 1008)과 같은 복수의 채널을 각각 정의하는 복수의 연결 격자 부재를 포함한다. 방법 또는 공정(1100)은 또한 3차원 격자 구조와 상이한 재료의 요소(예를 들면, 인서트, 코어)를 제공하는 단계(1108)를 포함하며, 요소의 재료는 격자 구조의 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성된다.

방법 또는 공정(1100)은 내면 및 외면을 갖는 하우징을 제공하는 단계(1112)를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 플레임 셀을 위한 하우징을 제공하는 단계(1112)는 단계(1104) 또는 단계(1108)가 수행되기 전, 후 또는 동시에 종래의 제조 기법을 사용하여 하우징을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 경우에서, 플레임 셀을 위한 하우징을 제공하는 단계(1112)는 상술한 부가 제조 기법 중 임의의 하나를 사용하여 하우징을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 하우징은 플레임 셀과 상이한 부가 제조 기법을 사용하거나 플레임 셀과 동일한 부가 제조 기법을 사용하여 생성될 수 있다. 두 경우 모두에서, 하우징은 플레임 셀이 생성되기 전, 후, 또는 동시에 생성될 수 있다.

3차원 격자 구조를 형성하는 단계(1104)는 요소를 수용하기 위해 공동을 형성하는 단계 또는 요소를 수용하기 위해 하나 이상의 슬롯을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 공동, 슬롯 또는 복수의 슬롯을 형성하는 단계(1104)는 3차원 격자 구조가 만들어진 후에 3차원 격자 구조를 밀링 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 3차원 격자 구조를 형성하는 단계(1104)는 임의의 부가 제조 기법을 사용하여 하우징 및 3차원 격자 구조를 일체로 형성하는 단계 및/또는 임의의 부가 제조 기법을 사용하여 3차원 격자 구조를 요소와 일체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

요소를 제공하는 단계(1108)는 요소를 플레임 셀의 몸체에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 제공하는 단계(1108)는, 예를 들면, 임의의 부가 제조 기법을 사용하여, 제2 재료의 층을 3차원 격자 구조 또는 몸체 상에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 요소를 제공하는 단계(1108)는 몸체와는 별개로 복수의 인서트를 형성한 다음, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체에 형성된 슬롯에 인서트를 위치시킴으로써 인서트를 몸체에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 제공하는 단계(1108)는 또한 몸체에 형성된 슬롯에 복수의 인서트를 부분적으로 위치시키는 단계를 포함할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 인서트는 몸체의 외측에 부분적으로 위치된다. 요소를 제공하는 단계(1108)는 또한, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 몸체에 형성된 복수의 채널 각각 사이에 제2 재료를 부가 제조 기법을 사용하여 주입 또는 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 요소를 제공하는 단계(1108)는 요소가 격자 구조의 외측에 배치되지만 몸체의 제1 재료에 인접하도록 몸체의 외면에 요소를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이제 도 12를 참조하면, 플레임 셀(1200)의 다른 예는 제1 재료의 몸체(1204) 및 몸체(1204)에 인접하게 배치되는 제2 재료의 요소(1208)를 포함한다. 플레임 셀(1200)은 복수의 채널(1216)을 포함하는 내부 코어(1212)를 포함하며, 채널(1216) 각각은 원형 단면을 갖는다. 기능적으로 플레임 어레스터의 하우징으로서의 역할을 할 수 있는 요소(1208)는, 몸체(1204)의 외면(1224)에서 또는 몸체(1204)의 외면(1224)를 따라 몸체(1204)에 결합되는(예를 들어, 둘러싸는) 원통형 외피 부분(1220)과, 요소(1208)의 외피 부분(1220)으로부터 외측으로 연장되는 복수의 핀을 포함하는 핀(fin) 부분(1228)을 포함한다. 각각의 핀(1228)은 몸체(1204)의 외면(1224)으로부터 이격된 단부(1232)를 포함하며, 이와 일치하도록, 각각의 핀(1228)은 몸체(1204)로부터 복수의 채널(1216)로부터 떨어진 위치로 열을 방출하도록 구성된다. 상술한 바와 같이, 플레임 셀(1200)은 임의의 부가 제조 기법, 종래의 방법 또는 종래의 방법 및 부가 제조 방법의 조합에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자에게 공지된 최선의 모드 또는 모드들을 포함하여 본원에 설명된다. 복수의 실시예가 본원에 도시되고 설명되지만, 당업자는 다양한 실시예의 상세가 상호 배타적일 필요가 없다는 점을 용이하게 이해할 것이다. 그 대신, 당업자는 본원의 교시를 판독 시에 하나의 실시예의 하나 이상의 특징을 나머지 실시예의 하나 이상의 특징과 조합할 수 있어야 한다. 또한, 그것은 또한 예시된 실시예가 단지 예시적이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 본원에 설명되는 모든 방법은 본원에서 달리 지적되지 않거나 맥락에 의해 달리 명확히 부정되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공되는 임의의 및 모든 예들, 또는 예시적인 언어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명의 예시적인 실시예 또는 실시예들의 양태를 보다 잘 예시하도록 의도되고, 본 발명의 범위에 제한을 부과하도록 의도되지 않는다. 명세서의 어떠한 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 것으로서 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims

플레임 어레스터로서,
입구, 출구 및 상기 입구 및 상기 출구를 연결하는 유체 유로를 가지며 유체 통로 내에 배치되도록 구성되는 하우징;
상기 하우징의 상기 유체 유로 내에 배치되는 플레임 셀을 포함하고, 상기 플레임 셀은,
제1 단, 제2 단, 외면 및 내부 코어를 갖는 제1 재료의 몸체로서, 상기 내부 코어는 상기 몸체의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 갖는, 몸체, 및
상기 몸체에 인접하여 배치되는 제2 재료의 요소로서, 상기 제2 재료는 상기 제1 재료와 상이하며, 상기 요소는 상기 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성되는, 제2 재료의 요소를 포함하고,
상기 요소의 제1 부는 상기 몸체의 상기 외면의 외측에 배치되고, 상기 요소의 제2 부는 상기 몸체의 상기 내부 코어 내에 배치되는, 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 몸체의 상기 내부 코어에 형성되는 슬롯을 더 포함하며, 상기 요소는 상기 내부 코어의 상기 슬롯 내에 배치되는 인서트인, 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 격자 구조를 정의하는 상기 제1 재료의 복수의 층을 더 포함하며, 상기 복수의 층 중 하나가 상기 제2 재료에 인접하게 배치되도록, 상기 요소가 상기 복수의 층 중 하나에 배치되는, 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 요소는 상기 몸체와 일체로 형성되는, 플레임 어레스터.
제4항에 있어서,
상기 몸체는 격자 구조를 정의하는 상기 제1 재료의 복수의 층을 더 포함하고, 상기 몸체의 상기 격자 구조는 부가(additive) 제조 기법에 의해 상기 요소와 일체로 형성되는, 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 몸체 및 상기 하우징은 상기 제 1 재료로 일체로 형성되는 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 몸체에 형성되는 복수의 슬롯을 더 포함하며, 상기 복수의 슬롯은 각각 상기 몸체의 상기 내부 코어 내에 위치되는 단부를 포함하고,
상기 요소는 복수의 인서트를 포함하고, 각 인서트는 상기 슬롯의 단부에 배치되는 제1 단 및 상기 몸체의 상기 외면의 외측에 위치되는 제2 단을 갖는, 플레임 어레스터.
플레임 어레스터의 플레임 셀로서,
제1 단, 제2 단, 외면 및 몸체에 형성되며 몸체의 상기 제1 단으로부터 상기 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 갖는 제1 재료의 몸체로서, 상기 외면은 상기 복수의 채널에 벽으로 둘러싸인 인클로저를 제공하는, 몸체; 및
상기 몸체에 결합되는 제2 재료의 요소로서, 상기 제2 재료는 상기 제1 재료와 상이하고, 상기 요소는 상기 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성되는, 제2 재료의 요소를 포함하며,
상기 요소는 상기 몸체의 상기 외면으로부터 외측으로 연장되는, 플레임 셀.
제8항에 있어서,
상기 제1 재료의 층에 상기 제2 재료의 층을 부착하는 것에 의해 상기 요소가 상기 몸체에 결합되는, 플레임 셀.
제8항에 있어서,
상기 몸체에 형성되고 상기 요소를 수용하는 크기를 갖는 슬롯을 더 포함하고, 상기 요소를 상기 슬롯에 삽입하는 것에 의해 상기 요소가 상기 몸체에 결합되는, 플레임 셀.
제8항에 있어서,
상기 몸체에 형성되는 복수의 슬롯을 더 포함하고,
상기 요소는 상기 복수의 슬롯 내에 배치되는 복수의 인서트를 포함하며, 상기 인서트는 각각 상기 몸체 내에 배치되는 제1 단 및 상기 몸체의 외측에 위치되는 자유단을 갖는, 플레임 셀.
플레임 어레스터를 주문 제조하는 방법으로서,
내면 및 외면을 갖는 하우징을 제공하는 단계로서, 상기 하우징의 외면은 유체 통로 내에 끼워지도록 형성되는, 단계;
부가 제조 기법을 사용하여, 제1 재료를 미리 설정된 패턴으로 상기 하우징의 내면 상에 부착하는 것에 의해 3차원 격자 구조를 포함하는 외면 및 내부 코어를 가지는 몸체를 형성하는 단계로서, 상기 격자 구조는 상기 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 제2 단으로 연장되는 채널을 형성하는 복수의 연결 격자 부재를 포함하는, 단계;
상기 3차원 격자 구조에 인접하게 제2 재료의 요소를 제공하는 단계로서, 상기 제2 재료는 상기 제1 재료와 상이하고, 상기 요소는 상기 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성되고, 상기 요소의 제1 부는 상기 몸체의 상기 외면의 외측에 배치되며, 상기 요소의 제2 부는 상기 몸체의 상기 내부 코어 내에 배치되는, 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 상기 3차원 격자 구조 내에 공동을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 재료의 상기 요소를 제공하는 단계는 상기 공동에 상기 요소를 삽입하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 상기 3차원 격자 구조에 슬롯을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 요소를 제공하는 단계는 상기 슬롯 내에 상기 요소를 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 요소는 상기 하우징의 외면을 통하여 연장되는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 상기 3차원 격자 구조에 복수의 슬롯을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 요소를 제공하는 단계는 복수의 인서트를 형성하는 단계 및 상기 복수의 인서트 각각을 상기 복수의 슬롯 중 각각의 하나에 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 인서트는 각각 상기 하우징의 상기 외면을 통하여 연장되는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 하우징을 제공하는 단계는 상기 제1 재료와 상이한 제3 재료를 사용하는 부가 제조 기법에 의해 상기 하우징을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 하우징을 제공하는 단계는 상기 부가 제조 기법에 의해 상기 하우징 및 상기 제1 재료의 상기 3차원 격자 구조를 일체로 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
플레임 어레스터의 플레임 셀을 제조하는 방법으로서,
부가 제조 기법을 사용하여, 제1 재료의 3차원 격자 구조를 형성하는 단계로서, 상기 3차원 격자 구조는 상기 3차원 격자 구조의 제1 단으로부터 상기 3차원 격자 구조의 제2 단으로 연장되는 복수의 채널을 정의하는 복수의 연결 격자 부재를 포함하고, 벽으로 둘러싸인 인클로저를 상기 복수의 채널에 제공하는 외면을 포함하고, 요소를 제공하는, 단계;
상기 3차원 격자 구조의 상기 제1 단으로부터 상기 3차원 격자 구조의 상기 제2 단으로 연장되는 단계로서, 상기 요소는 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료인, 단계; 및
상기 요소를 상기 3차원 격자 구조에 결합하는 단계로서, 상기 요소는 상기 복수의 채널을 통하여 유동하는 유체로부터 열을 방출하도록 구성되며, 상기 요소는 상기 3차원 격자 구조의 상기 외면으로부터 외측으로 연장되는, 단계를 포함하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 상기 3차원 격자 구조 내에서 공동을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 요소를 결합하는 단계는 상기 3차원 격자 구조의 상기 공동에 상기 요소를 삽입하는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 3차원 격자 구조를 형성하는 단계는 상기 3차원 격자 구조에 복수의 슬롯을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 슬롯 중 각각의 하나는 상기 3차원 격자 구조의 상기 제1 단으로부터 상기 제2 단으로 연장되며,
상기 요소를 제공하는 단계는 상기 부가 제조 기법을 사용하여 복수의 인서트를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 요소를 결합하는 단계는 상기 복수의 인서트를 상기 복수의 슬롯 중 각각의 하나에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 요소는 상기 몸체의 상기 제1 단으로부터 상기 몸체의 상기 제2 단으로 연장되는, 플레임 어레스터.
제1항에 있어서,
상기 몸체의 상기 외면은 벽으로 둘러싸인 인클로저를 상기 복수의 채널에 제공하는, 플레임 어레스터.