用于制造多层制品的方法

申请号 CN201280033916.6 申请日 2012-07-06 公开(公告)号 CN103732406A 公开(公告)日 2014-04-16
申请人 XTEK有限公司; 发明人 戴维·塞缪尔·汤姆森;
摘要 本 发明 公开了一种用于制造诸如层叠弹道保护装置和结构配筋的复合制品的方法和设备。所述方法包括将复合组合物放置在例如为 真空 袋的密封膜系统中,并且将真空袋放置在 压 力 容器 中以将热量和压力施加到复合组合物,从而制造复合制品。所述设备包括:压力容器;用于将隔离压力施加到真空袋的加工液体源;加工液体的加热装置、冷却装置、加压装置和循环装置;和用于控制加热装置、冷却装置和加压装置的控制系统。密封膜系统可以优选地包括:用于将复合制品与加工液体分离并将复合制品保持在低于 大气压 力下的密封膜;和用于对复合制品进行缓冲且抵抗制品粘附到其它膜的膜。加工液体优选地为 硅 油。
权利要求

1.一种复合制品固结设备,所述复合制品固结设备用于施加压和热循环以用于复合制品固结,所述设备包括:
加工液体;
复合制品加工容器,所述复合制品加工容器具有:
用于便于装卸的开口;和
至少一个加工液体端口,所述加工液体端口用于允许所述加工流体向内和向外流过,从而有助于循环;
加工液体加压系统,所述加工液体加压系统具有用于增加或减小所述加工液体的压力的装置;
加工液体循环系统;
加工液体加热系统;
加工液体冷却系统;
过程控制系统,所述过程控制系统包括:
用于控制所述加工液体加热系统和所述加工液体冷却系统的装置;和
用于控制所述加工液体加压系统的装置;和
复合制品制备系统,所述复合制品制备系统包括:
用于将所述复合制品和所述加工液体分离的密封膜;
用于在施加外部加工液体压力之前将所述复合制品保持在低于大气压力的压力下的密封膜;用于对所述复合制品进行缓冲的膜;和用于防止其它膜粘附到所述复合制品的外表面的膜。
2.根据权利要求1所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体循环系统包括用于使所述加工液体在高压下循环的循环装置。
3.根据权利要求2所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体加热系统包括用于加热所述加工液体的加热装置。
4.根据权利要求3所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体冷却系统包括用于冷却所述加工液体的冷却装置。
5.根据权利要求4所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体为油。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的复合制品固结设备,其中,所述复合制品加工容器为一端具有开口的圆柱形。
7.根据权利要求6所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体加压系统使用液压-液压送装置或空气-液压泵送装置,其中所述泵送装置不具有旋转密封件
8.根据权利要求7所述的复合制品固结设备,其中,所述加工液体循环系统使用液压-液压泵送装置或空气-液压泵送装置,其中所述泵送装置不具有旋转密封件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的复合制品固结设备,其中,将所述复合制品与所述加工液体隔离的所述密封膜为在施加外部加工液体压力之前将所述复合制品保持在低于大气的压力下的所述密封膜,并且为加热密封塑料袋。
10.根据权利要求9所述的复合制品固结设备,其中,对所述复合制品进行缓冲的所述膜为抵抗不希望有的粘附到所述复合制品的所述膜,并且为硅片或者聚四氟乙烯涂敷材料。

说明书全文

用于制造多层制品的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及复合制品的制造方法。复合制品由通过压和热循环的同时施加固结的多层材料堆构造而成。复合制品可以给弹道保护装置和/或结构配筋提供所述多层堆,所述多层堆包括但不限于单片陶瓷、粘合膜以及包含加强纤维复合材料单层背景技术
[0002] 通常被称为防护具的对射弹具有弹性的制品使用不同方法由专用材料构造而成,以阻止诸如子弹和碎片的射弹射孔。
[0003] 通常被称为人体盔甲的冲击个人防护设备(PPE)制品包括头盔和防护衣,所述防护衣包括‘柔软的’柔性盔甲插入物和‘坚硬的’刚性盔甲插入物。防护具还用于保护陆地、海洋和航空器中的乘客和设备。
[0004] 被称为小型武器防护板(SAPI)的刚性防护具插入物被设计用于抵抗高速步枪射弹并与头盔和车辆防护具共享相似的使用材料和构造技术。虽然SAPI可用于许多级别的保护装置,但是存在两种基本构造。
[0005] 第一种是设计成抵抗装填有‘软’铅的全金属包覆(FMJ)射弹的100%纤维基复合SAPI(该种射弹的一个示例是为7.62x51mm的美国NIJ0101.04III-6级冲击的NATO FMJ)。第二种为包括用于抵抗含有‘硬’压头的穿甲(AP)射弹(该种射弹的一个示例是美国NIJ0101.04IV-1级冲击的30.06M2AP)。
[0006] 100%纤维基复合SAPI可以由诸如帕拉胶-芳族聚酸胺(例如凯夫拉尔 或者特沃纶 的材料制成或者在与适当的树脂基体系统相化合时由诸如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的材料制成。材料是在市场上可买到的被预浸树脂基体(例如迪尼玛 HB产品和 以使该阶段变得简单。
[0007] 传统的100%纤维基复合SAPI制造技术通常被称为‘高压轴向挤压’,该高压轴向挤压需要诸如迪尼玛 HB产品的‘预浸’材料,以便被切成期望的形状和堆。所述堆接着被定位在连接在轴向压力机内的相配对的一对金属模之间,并且在施加(来自电加热元件或者通过金属模的热油的循环的)热量同时进行压缩以符合预定压力和热循环。压缩仅在材料已经被充分冷却时停止。如果需要,则使用粘附有接触粘合剂的织物覆盖SAPI。
[0008] 众所周知的是对于这种类型的防护具,较高压力下的固结等同于较高弹道性能。迪尼玛 HB产品的制造商DSM规定他们的材料必须以至少180巴的轴向压力固结,但是优选地采用350巴的轴向压力以使性能增加大约10%。这表示制作单个10”x12”SAPI的至少需要140吨的压力,但是优选地需要270吨压力。因此,如果需要一平方米的防护具,则需要3,570吨压力以便以350巴固结材料。这种压力机很昂贵且不是普通的。由于压力机以轴向方式施加压力,因此固结为不同于平直的产生压力梯度和不一致的固结平成形的制品。平坦的形状使得该作用最小化,然而类似于头盔的物品会显著经历不均匀的固结。
[0009] 轴向推压的SAPI内的滞留空气是个问题。常见的是需要50-200个‘预浸料’层以制造符合美国NIJ0101.04III级标准的SAPI。当‘预浸料’被堆叠和挤压时,空气被限制在所述层之间并被压缩,从而在从移除压力时表现为表明层离区域的气泡。为了防止此现象,压力必须递增地斜线上升,然而这不是理想的且延长了周期时间。
[0010] 与传统挤压SAPI有关的主要成本为工具。对于要制造的所有几何结构均需要刚性金属合模组。如果压力机大到足以加工多个SAPI,则需要多个工具组。除了模具组之外,还需要冷却压板和加热压板。这种类型的SAPI的生产速度低,这是因为材料必须自始至终达到一致的温度,而不是局限于将永久损坏材料的‘热点’。典型的周期为每个美国NIJ0101.04III级标准SAPI为大约45分钟。
[0011] 传统的制造包括陶瓷冲击面的层叠SAPI的方法是将单片瓷砖粘结到轴向挤压的100%纤维基复合‘衬里’的前表面。树脂或弹性化合物通常被用作粘合剂,并且所述组合在抽成真空的袋子中固化的同时被夹紧。抽成真空的袋子提供接近大气压的均一夹持力。如果需要,则使用粘附有接触粘合剂的织物覆盖层叠SAPI。
[0012] 这类层叠SAPI制造很耗时且可能会自始至终明显具有不一致的厚度。通常,所有窑烘的陶瓷都表现出翘曲,在一些情况下翘曲多于3mm。由于100%纤维基复合‘衬里’通过精密加工的模具而成形且弯曲得最小,因此瓷砖与‘衬里’之间的几何结构的偏差被剩余的粘合胶填充。这增加了重量并降低了弹道性能。
[0013] 另一种制造层叠SAPI的传统方法为采用压热器的批量加工。工业用压热器是用于加工需要暴露到高压和高温度的部件和材料的压力容器。通常,一堆‘预浸料’材料以介入的粘膜或复合物的形式放置在瓷砖后面。所述组合接着被包裹塑料释放膜并放置在热封真空袋中。所述袋子接着被抽成真空并密封。该过程克服了轴向挤压期间遇到的滞留空气问题,并且将所述组合物夹在一起以允许不具有任何对准偏移的操作。填充的真空袋被装载在压热器内,所述压热器通常使用空气或惰性气体被加压6到20巴并被加热到符合预定压力和热循环。在升温足够时间之后,压热器在保持压力的同时被冷却。当温度已经充分降低时,压力被释放。如果需要,则使用粘附有接触粘合剂的织物覆盖层叠SAPI。
[0014] 该方法的主要缺点是低复合固结压力。压热器是气动的(充气)而不是液压(充液)装置,并且遵守严格的安全规程。压热器使用的典型工作压力基本上在6-20巴的范围内,该范围恰好低于迪尼玛 HB产品的制造商DSM建议的最小固结压力(180巴)和期望固结压力(350巴)。为了补偿该低压固结,额外的复合用于获得弹道性能;然而,这增加了成本、重量和厚度。

发明内容

[0015] 本发明的目的
[0016] 本发明的一个目的是克服或者至少基本上改善现有技术的缺点和不足。
[0017] 本发明的另外目的是减少复合制品的生产时间。
[0018] 本发明的又一个目的是通过增强的弹道性能和/或降低的重量增加复合制品功效。
[0019] 虽然实施例不应该被认为以任何方式限制本发明,但根据本发明的实施例,提供一种施加压力和热循环以用于复合制品固结的可编程系统和/或方法,所述系统(设备)包括:
[0020] 加工流体
[0021] 复合制品加工容器,所述复合制品加工容器具有:
[0022] 用于便于装卸的开口;和用于允许加工流体向内和向外流过从而有助于循环的端口;
[0023] 加工流体加压系统,所述加工流体加压系统具有用于增加或减小加工流体的压力的装置;
[0024] 加工流体循环系统;
[0025] 加工流体加热系统;
[0026] 加工流体冷却系统;
[0027] 过程控制系统,所述过程控制系统包括:
[0028] 用于控制加工流体加热系统和加工流体冷却系统的装置;和用于控制加工流体加压系统的装置;和
[0029] 复合制品制备系统,所述复合制品制备系统包括:
[0030] 将复合制品和加工流体分离的密封膜;用于在施加外部加工流体压力之前将复合制品保持在低于大气压力的压力下的密封膜;用于对复合制品进行缓冲的膜;和用于防止其它膜粘附到复合制品的外表面的膜。
[0031] 优选地,加工流体循环系统包括使加工流体在高压下循环的循环装置。
[0032] 优选地,加工流体加热系统包括用于加热加工流体的加热装置。
[0033] 优选地,加工流体冷却系统包括用于冷却加工流体的冷却装置。
[0034] 优选地,加工流体为油。
[0035] 优选地,复合制品加工容器为金属结构。
[0036] 优选地,复合制品加工容器为在一端具有开口的圆柱形。
[0037] 优选地,加工流体加压系统使用液压-液压送技术或者空气-液压泵送技术。
[0038] 优选地,加工流体循环系统使用液压-液压泵送技术或者空气-液压泵送技术。
[0039] 优选地,加工流体加热系统使用通过金属管道屏蔽高压的电阻元件。
[0040] 优选地,加工流体冷却系统为大量翅片形金属管道的组件。
[0041] 优选地,流体为液体。
[0042] 优选地,将复合制品与加工流体隔离的密封膜为在施加外部加工流体压力之前将复合制品保持在低于大气的压力下的密封膜,并且为加热密封塑料袋。
[0043] 优选地,对复合制品进行缓冲的膜为抵抗不希望有的粘附到复合制品的膜,并且为硅片或者聚四氟乙烯涂敷材料。
[0044] 本发明还可以用于由混合物或料浆固结完成的复合制品或者料坯复合制品。制成品通过用于在加压和热循环之后粘结诸如颗粒、纤维和纳米管的加强部的结合剂粘结。料坯复合制品在加压和热循环之后通过具有足够强度的结合料粘结以允许诸如高温烧结的额外处理。附图说明
[0045] 并入且构成本说明书的一部分的附图与本发明的说明书一起说明一个或多个实施例,用于说明本发明的原理和实施。在附图中:
[0046] 图1是本发明的复合制品制造系统的基本方框图
[0047] 图2显示组装用于制造小型武器防护板(SAPI)的原料的组合物;
[0048] 图3显示制备用于制造小型武器防护板(SAPI)的原料的组合物;
[0049] 图4显示复合制品加工容器;
[0050] 图5显示加工液体加热系统;
[0051] 图6显示加工液体冷却系统;
[0052] 图7显示加工液体加压系统;
[0053] 图8显示加工液体循环系统;
[0054] 图9显示过程控制系统;
[0055] 图10显示典型的预定压力循环;以及
[0056] 图11显示典型的预定热循环。

具体实施方式

[0057] 在此在用于制造复合制品的过程的上下文中说明实施例。本领域的技术人员将会认识到以下详细说明仅是说明性的,而不是意指以任何方式限制。对于本领域技术人员很容易想到具有公开益处的本发明的其它实施例。以下将详细参考附图中所示的本发明的实施例的实施。相同的附图标记在附图和以下详细说明中自始至终用于表示相同或相似的部件。
[0058] 本发明的系统和方法的概述
[0059] 图1显示整体为数字100的本发明的复合制品制造系统的基本方框图,所述制造系统包括复合制品加工容器(volume)101、加工液体储存箱102、加工液体输送泵系统103、加工液体加压系统104、加工液体循环系统105、加工液体加热系统106、加工液冷却系统107、加工液体108和过程控制系统109。
[0060] 为了制造小型武器防护板(SAPI),原料组合物如图2中整体为数字200所示组成。原料200的组合可以通常包括但不限于单片瓷砖201、定位在单片瓷砖201的前方的一层或多层预浸树脂(预浸料)的纤维202、定位在陶瓷201的后面和大堆的预浸纤维的衬里层204的前面的一层或多层预浸纤维或粘性膜203。材料层通过胶带205或热熔性粘合剂暂时刚性连接。拉伸的彩色多孔覆盖织物206的膜包围连接材料连接成的堆。一层密封膜
207包围覆盖织物206。
[0061] 在SAPI内,坚硬的易碎单片瓷砖201用于在撞击时击碎和侵蚀射弹。典型的陶瓷材料包括化硅、碳化。定位在陶瓷前方的一层或多层预浸纤维202用作用于在射弹撞击期间和之后支撑和保持单片瓷砖201的散裂面。典型的散裂面材料包括环氧树脂树脂加强的帕拉胶-芳香族聚酰胺或玻璃纤维。
[0062] 称为加强膜的一层或多层预浸纤维203或者定位在单片瓷砖201后面的粘性膜203用于将大堆衬里204充分粘结到单片瓷砖201。典型的薄膜粘合剂包括聚酯和聚烯,典型的加强膜包括环氧树脂或酚醛树脂加强的帕拉胶-芳香族聚酰胺、玻璃或碳纤维
[0063] 拉伸的彩色多孔覆盖织物206的膜用作SAPI罩。所述拉伸的彩色多孔覆盖织物膜可以通过环绕SAPI的圆周拉伸、夹紧和热熔合前膜和后膜来涂敷。拉伸罩206在涂敷期间使重量最小化并确保几何结构的一致性。用于罩206的典型材料包括由尼龙(90%)和弹性纤维(10%)组成的织物。成层的粘性膜207用于将覆盖织物206粘结和密封到通过胶带205暂时刚性连接的材料层。密封膜207选择成与过程的特定的同时存在的压力和热循环相容并向SAPI提供期望的环境保护。典型的密封膜包括聚氨酯和聚烯烃。
[0064] 在加工SAPI之前,原料组合200如图3所示被准备好。原料组合200被放置在填塞有硅酮膜301的塑料袋302内。硅酮膜301用于相对于原料组合200对塑料袋302进行缓冲并进行保护,并且防止粘性膜层207粘附到塑料袋302。塑料袋302接着被放置在容纳热密封杆303的真空室304内。室304被抽成真空,并且经过一段时间以后,塑料袋302通过热密封杆303被密封。
[0065] 室304接着被平衡到大气压力并移除密封的塑料袋302。制备用于加工的原料组合200的该方法除去塑料袋302内的大气,并且使原料组合200不会压缩到塑料袋302的外表面,塑料袋302的外表面的压缩会限制大气移除的效率。从塑料袋302内移除大气是加工期间获得有效固结所必不可少的。塑料袋302被密封以将原料组合200与加工液体108相隔离并保持从塑料袋302内移除大气。
[0066] 加工SAPI在整体为数字100的本发明的复合制造系统中进行。封闭的塑料袋302被定位在随后密封的加工容器101内。加工液体108通过加工液体输送泵系统103被从加工液体储存箱102输送,以填充复合制品加工容器101、加工液体加热系统106、加工液体冷却系统107、加工液体加压系统104、加工液体循环系统105和所有相关管道。
[0067] 加工液体储存箱102和加工液体输送泵系统103接着被隔离,以允许由过程控制系统109控制的加工液体加压系统104增加加工液体108的环境压力,通常增加到100巴。加工液体循环系统105接着被启动以使已加压的加工液体108循环通过复合制品加工容器
101和加工液体加热系统106。加工液体加热系统106接着被启动并由过程控制系统109控制以获得和保持期望的加工液体108温度,通常为125℃。加工液体加压系统104计算加工液体108的热膨胀。在加热和暂停加压阶段之后,过程控制系统109切换加工液体108循环以纳入加工液体冷却系统107和与加工液体加热系统106隔绝。
[0068] 加工液体加压系统104计算加工液体108的热收缩。过程控制系统109在加工液体108已经降低到通常为45℃的期望温度时使加工液体循环系统105停止,并借着控制加工液体加压系统104使加工液体108的环境压力减小到大气压力。加工液体储存箱102和加工液体输送泵系统103连接,加工液体输送泵系统103用于将所有加工液体108输送到加工液体储存箱102。加工容器101打开并移除密封塑料袋302,并且移除容纳物。硅酮膜301与原料组合200分离,通过同时发生的加压和热循环固结成最终的SAPI。
[0069] 加工液体108是具有最小压缩率、最小毒性和活性、高沸点、应用粘性和高导热性的介质。整体为数字100的复合制品制造系统采用无活性的聚二甲硅氧烷(硅油)作为加工液体108,例如来自德国Wacker Chemie AG的2
是对于室温具有大约100mm/s粘性和超过275℃的燃点的清澈、无味
且无色的液体(ISO2592)。澳大利亚制造商MSDS规定材料作为非危险物质(根据NOHSC标准)和不危险物品(根据ADG Code)。已经发现 几乎没有润滑性且在
高温下粘性大幅度减小。
[0070] 图4所示的复合制品加工容器101为在高温下能够承受内部压力的压力容器,所述压力容器实际上成形有开口以便于装卸。整体为数字100的复合制品制造系统采用金属焊接结构的复合制品加工容器101,所述复合制品加工容器被设计成以100巴的最大安全操作内部压力和150℃的最高操作温度进行工作。复合制品加工容器101必须被涉及成符合澳大利亚AS1210中的相关标准。优选地,复合制品加工容器101为管状长度比直径基本上更长的圆柱形,被定向成使管状长度为水平且物理上由结构支撑件408约束。
[0071] 复合制品加工容器101在圆柱形部分的一端具有开口401,所述开口由人工操作且在打开时提供不受限制地通向整个内径。这种开口在工业中称为‘快开封闭’并适用于标准构造。复合制品加工容器101具有热绝缘外层407以使热损失最小化并使加工效率最大化。复合制品加工容器101具有用于加工液体108的外端口、循环入口402、循环出口403、传感器馈入装置404、用于填充和排空的开孔405和应急压力释放开孔406。
[0072] 图5所示的加工液体加热系统106为电加热器元件501和压力容器502的组件,所述压力容器在高温下能够承受内部压力,这与复合制品加工容器101设计得相似。加工液体加热系统106与工业中称为‘法兰浸入式加热器’的物品相似。压力容器502为管状长度比直径基本上更长的圆柱形,定向成管状长度水平且物理上由结构支撑件508约束。压力容器502具有开口法兰形端部503和封闭端504,并且具有用于加工液体108的外端口,所述外端口由循环入口505和循环出口506组成。加工液体加热系统106具有热绝缘外层507以使热损失最小化且使加工效率最大化。
[0073] 电加热器元件501的组件包括容纳在金属管509内的许多电阻加热元件501,所述金属管连接到凸缘511,所述凸缘连接到压力容器502。金属管509用于将电阻加热元件501屏蔽压力并与导热介质510热结合。本发明的系统使用市场上可买到的金属液压管道以将电阻加热元件501屏蔽压力,并且使用高温防粘化合物和石墨粉的独特复合物作为导热介质510。金属管509使用多个O形环512与凸缘511形成密封并通过固定板513固定。
[0074] 电加热器元件组件501另外通过沿着组件的长度分隔隔板514对准并支撑,并且通过经过压力容器502的中心的杆515固定且锚固到凸缘511。隔板514被定向成在操作中扰动加工液体108的循环。诸如本发明的加工液体加热系统106的工业的‘法兰浸入式加热器’由于高工作压力不是常用的。
[0075] 图6所示的加工液体冷却系统107为容纳在支撑冷却空气流动装置603的管道602内的翅片形管道601的组件。翅片形管道601的组件可以被分成多组,每一组用铅垂平行设置,从而在循环期间减小加工液体冷却系统107的回压大小。翅片形管道601由市场上可买到的金属液压管制造而成且制造有额外的外突起以增加表面积。这些外突起可以为焊接到管道的薄片式金属盘或线材形式以使热传递最大化。在操作期间,安装在翅片形管道601组件的一侧的冷却空气流动装置603造成压力梯度,所述压力梯度迫使空气通过加工液体冷却系统107并交换热能量。诸如本发明的加工液体冷却系统107的工业辐射器由于高操作压力不是常用的。
[0076] 图7所示的加工液体加压系统104为液压动力系统701、液压驱动缸702、液压传动缸703、压力释放闸704和各种门组的组件。在操作中,加工液体加压系统104由过程控制系统109控制,以增加或减小周围的加工液体108的系统压力。在用于减小周围的加工液体108的系统压力时,释放闸门704被打开,并且加工液体108返回到加工液体储存箱102。还可以包括节流孔口以延缓加工液体108的流动速率。在用于增加周围的加工液体108的系统压力时,液压动力系统701通过磁力开关的控制为液压驱动缸702提供动力,使得液压驱动缸沿着其整个冲程往复摆动。
[0077] 液压驱动缸702的推杆连接到液压传动缸703的推杆且动作相似。液压传动缸703在两个缸端处具有入口和出口,每一个口都由单向阀控制。入口通过单向阀705连接到加工液体储存箱102,从而在液压传动缸703的推杆的运动产生低压力时仅允许加工液体108从加工液体储存箱102流出。
[0078] 单向阀705不允许加工液体108返回到加工液体储存箱102。出口通过单向阀706连接到复合制品加工容器101,从而在液压传动缸703的推杆的运动产生超过加工液体108的周围系统压力时仅允许加工液体108流动到复合制品加工容器101。单向阀706不允许加工液体108从复合制品加工容器101流出。
[0079] 本发明的加工液体加压系统104将加工液体108与液压动力系统701隔离并通过‘正排量’泵送技术产生加工液体108的压力;即,为了增加压力而添加的流体与气缸排量成正比且不会产生由于粘性改变的压差。加工液体加压系统104没有接触加工液体108的部分使用旋转轴密封件或金属-金属支承面。这消除了较差润滑造成的不可避免的磨损和密封故障问题,并且消除了在加工液体108的高温下以及高压下粘性的大幅度减小。诸如本发明的加工液体加压系统104的工业流体加压系统由于特定的要求不是常用的。
[0080] 图8所示的加工液体循环系统105为液压动力系统701、液压驱动缸802、液压传动缸803和各种阀门组的组件。在操作中,加工液体循环系统105由过程控制系统109控制以使已加压的加工液体108循环。当用于使已加压的加工液体108循环时,液压动力系统701由磁力开关控制给液压驱动缸802提供动力,从而使液压驱动缸沿着其整个冲程往复摆动。液压驱动缸802的推杆连接到液压传动缸803的推杆且动作相似。液压驱动缸802具有从其另一端突出的另外的推杆806,以平衡静压载荷并将液压驱动缸802所需的力限制到足以刚刚克服加工液体108的循环回压和摩擦密封载荷的大小。这使得相对于液压驱动缸802有利地增加液压传动缸803的直径。
[0081] 液压传动缸803在两个缸端处具有入口和出口,每一个口都由单向阀804控制。入口通过单向阀804连接到复合制品加工容器101,从而在液压传动缸803的推杆的运动产生低压力时仅允许加工液体108从复合制品加工容器101流出。单向阀804不允许加工液体108返回到复合制品加工容器101。出口通过单向阀804连接到加工液体加热系统106或者加工液体冷却系统107,从而在液压传动缸803的推杆的运动产生超过加工液体108的周围系统压力时仅允许加工液体108流动到加工液体加热系统106或加工液体冷却系统107。
[0082] 单向阀804不允许加工液体108从加工液体加热系统106或加工液体冷却系统107流动。液压传动缸803内的所有密封件都由诸如维东氟橡胶的高温材料构造而成,以确保升高的过程温度和压力下的使用。本发明的加工液体循环系统105将加工液体108与液压动力系统701隔离,并且通过‘正排量’泵送技术产生加工液体108;即,流体循环与气缸排量成正比,并且不会产生由于粘性改变的压差。
[0083] 加工液体循环系统105的没有接触加工液体108的部分使用旋转轴密封件或金属-金属支承面。这消除了较差润滑造成的不可避免的磨损和密封失效问题,并且消除了在加工液体108的高温以及高压下粘性的大幅度减小。诸如本发明的加工液体循环系统105工业流体循环系统由于独特的要求不是常用的。
[0084] 图9所示的过程控制系统109为热传感装置903、压力传感装置904、电流传感装置905、电压传感装置906、液面传感装置907、阀门组908、电动操作开关909、手动开关910、控制硬件901和软件902的组件。在操作中,过程控制系统109采用闭合回路压力和温度控制以操纵预定压力和热循环。典型的预定压力循环显示在图10中,垂直或y轴线上为压力刻度,水平或x轴线上为经过的时间。
[0085] 图11显示典型的预定热循环,其中垂直或者y轴线上具有温度刻度,水平或者x轴线上为经过的时间。在操作中,热传感装置903用于准确地测量加工液体108的温度、环境气温以及本发明的整体为数字100的复合制品制造系统中关心区域内的温度。适当的热传感装置903包括热电偶和被称为RTD传感器的铂阻温度计
[0086] 在操作中,压力传感装置904用于准确地测量加工液体108的压力。适当的压力传感装置904输出在高温下以已知方式偏移的模拟信号。在操作中,电流传感装置905和电压传感装置906用于测量电动机和加工液体加热系统106的电力载荷。这能够实现能量消耗监控和缺陷检验。在操作中,液面传感装置907用于准确地测量加工液体储存箱102内的加工液体108的量。
[0087] 这能够进行流体丧失监控和泄漏检查。在操作中,阀门组908用于控制加工液体108在本发明的整体为数字100的复合制品制造系统中的通过。阀门组908优选地被电致动或气动致动,并且必须能够在加工液体108的最大温度下工作。
[0088] 在操作中,电动操作的开关909由控制硬件901启动以开关阀门组908、加工液体输送泵系统103、加工液体加压系统104、加工液体循环系统105、加工液体加热系统106和加工液体冷却系统107。手动开关910被设置用于在需要时取代控制硬件901。
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