技术领域
[0001] 本
发明涉及一种密封容器，所述密封容器具有入口和出口以及底表面。本发明进一步涉及一种用于在
真空辅助树脂传递成型(VARTM)工艺中对型腔进行排空的设备，以及一种包括这种设备的VARTM系统。此外，本发明涉及一种在VARTM工艺中对型腔进行排空的方法。
背景技术
[0002] 真空导入或真空辅助树脂传递成型是一种用于对
纤维复合模塑物进行成型的工艺，其中均匀分布的纤维被成层地置于第一模型部分中，该纤维为粗纱，即成
捆的纤维带、带状粗纱或席垫，所述席垫为由单根纤维制成的毛毡席垫或者由纤维粗纱制成的编织席垫。随后将通常由弹性真空袋制成的第二模型部分置于纤维材料顶上。通过在介于第一模型部分的内侧与真空袋之间的型腔中产生总真空度通常达80％-95％的真空，液体
聚合物或树脂可被吸入型腔中并用其中包含的纤维材料充注在型腔中。所谓分布层或分布管道-也被称作入口通道-被用于真空袋与纤维材料之间以使聚合物的分布尽可能合理与高效。在大多数情况下，所施加的聚合物是聚酯、乙烯基酯或环
氧，且最常用的纤维
增强材料是基于玻璃纤维或
碳纤维，但也可采用塑料纤维、
植物纤维或金属纤维。
[0003] 在充注模型的过程中，经由型腔中的真空出口产生了真空，所述真空在本文中被理解为压
力不足或
负压，由此使得液体聚合物经由入口通道被吸入型腔内，从而充注所述型腔。由于负压的存在，随着流峰朝向真空通道的移动，聚合物从入口通道沿所有方向被分散在型腔中。因此，重要的是以优化的方式对入口通道和真空通道进行
定位以便完全充满型腔。
[0004] 为了高效地对型腔进行排空，真空通道被连接至真空源，如
压缩机或真空
泵。真空通道通常经由树脂器皿或溢出桶被连接至真空源，从而使得被无意中吸入真空通道内的树脂溢出而进入树脂器皿内，而不会损伤真空源。通常情况下，在排空工艺和/或浸渍工艺中会使用多个树脂器皿，树脂器皿的数量取决于要被制造的复合结构的尺寸。
[0005] 树脂器皿可设有不同的
阀和
电子设备，如用以监控型腔的真空
水平的压力
传感器，和用于测量溢出而进入树脂器皿内的树脂量的树脂水平传送器。因此，可以紧密的方式监控排空工艺和/或浸渍工艺。阀和电子设备通常被设置在树脂器皿的顶部上，例如被设置在可移除的盖上。
[0006] 然而，技术人员已经发现，当水与聚酯树脂混合且树脂开始在树脂器皿中硬化时，会产生新鲜
流体(green fluid)。在该工艺中，水变得
沸腾且产生了气态流体，所述气态流体本身即为新鲜液体，这种流体会阻塞被设置在树脂器皿顶部上的阀和电子设备。新鲜液体包括苯乙烯和水。因此，由于苯乙烯和水阻塞了该设备，因此必须要及时更换那些通常相当昂贵的阀和电子设备。
[0007] US5141533(D1)描述了一种在终端用户家中、在商业上或类似场合中对气体物质流进行过滤的方法，在所述气体物质流中，苯并(a)芘的浓缩水平足以对健康造成明显危害。过滤器包括具有褶皱
滤纸的第一层、包括
硅胶的第二层和具有
活性炭的第三层。此外，第四层被布置在第二层与第三层之间。
[0008] US5922105(D2)描述了一种10,000级超净室。进入该超净室内的空气首先通过
预过滤器和空气调节器，随后经由HEPA过滤器去除空气中的灰尘颗粒。超净室内的空气首先经由电子除湿器而进行除湿。经过除湿的空气随后流过HC
吸附剂设备，所述设备可包括硅胶层和活性炭层。
[0009] GB2432336(D3)描述了一种用于轻型树脂传递成型(RTM)工艺中的模型系统。该模型系统包括用于捕获过多树脂的捕获罐。
[0010] US2004/157519(D4)描述了一种RTM模型系统。在一个
实施例中，使用
真空泵以便经由真空管线使袋产生起初的塌陷。在随后的加压导入工艺中，真空管线被用作用于将过多树脂泄放至罐的泄放管线。
发明内容
[0011] 本发明的目的是提供一种新型且经过改进的过滤器装置，这种装置可缓解上述问题。
[0012] 根据本发明的第一方面，提供了一种树脂器皿，所述树脂器皿进一步包括过滤器装置，所述过滤器装置包括具有第一端和第二端的壳体，其中当从所述第一端朝向所述第二端进行观察时，所述过滤器装置包括：具有第一端和第二端且具有第一厚度的第一除雾层、具有第一端和第二端且具有第二厚度且包括硅石的第二层、和具有第一端和第二端且具有第三厚度且包括活性碳的第三层，所述过滤器装置的所述层被布置在所述壳体内，且其中所述过滤器装置进一步包括：被设置在所述壳体的所述第一端处的用于接收气态流体的入口，和用于在所述气态流体经过了所述过滤器装置的所述层之后排出所述气态流体的出口，所述出口被设置在所述壳体的所述第二端处，且其中所述过滤器装置的所述出口被连接至所述密封容器的所述出口，从而使得所述过滤器装置的所述入口位于与所述密封容器的所述底表面相隔一定距离的
位置处。
[0013] 因此，如果从所述第一端观察的话，所述过滤器装置首先包括所述第一除雾层，其次包括所述第二层，随后包括所述第三层。所述除雾层用于使所述流体冷凝和/或用于收集苯乙烯和水的大液滴，从而使得所述第二层和所述第三层不会过快地饱和。包括硅石的所述第二层被用于从所述流体中吸附剩余的湿气，且最后，包括活性碳的所述第三层从所述流体中吸附剩余的颗粒如苯乙烯颗粒。这种组合被证明特别适用于VARTM工艺中的树脂器皿。活性碳也被称作活性
焦炭或活性炭，且对于该名称的所有三种变型而言，“活性(activated)”有时被“活性(active)”代替。活性碳可例如以粉末形式或颗粒形式存在。
[0014] 通过将所述过滤器装置连接至所述密封容器的所述出口，从而使得所述过滤器装置的所述入口位于与所述密封容器的所述底表面相隔一定距离的位置处，使得确保了溢出进入所述密封容器内的树脂不会与所述过滤器装置的所述不同层产生
接触并使所述层产生饱和。
[0015] 有利地，所述密封容器的所述出口也位于与所述密封容器的所述底部相隔一定距离的位置处，从而使得溢出进入所述密封容器内的树脂-无论有无所述过滤器装置-不会被无意中吸入所述密封容器的所述出口内并被吸到被连接至所述出口的真空源上。所述密封容器的所述入口也有利地位于与所述密封容器的所述底部相隔一定距离的位置处，从而使得树脂可溢出进入密封容器内且不会回流进入所述入口内。
[0016] 显然，所述过滤器装置并不必须是纵向延伸的，而是可以是弯曲的，从而使得所述第一端(和所述入口)和所述第二端(和所述出口)被设置在弯曲的或曲弯的过滤器装置的相对端处。
[0017] 根据更广义的方面，本发明提供了一种用于树脂器皿的过滤器装置，其中所述过滤器装置包括具有第一端和第二端的壳体，其中当从所述第一端朝向所述第二端进行观察时，所述过滤器装置包括：具有第一端和第二端且具有第一厚度的第一除雾层、具有第一端和第二端且具有第二厚度且包括硅石的第二层、和具有第一端和第二端且具有第三厚度且包括活性碳的第三层，所述过滤器装置的所述层被布置在所述壳体内，且其中所述过滤器装置进一步包括：被设置在所述壳体的所述第一端处的用于接收气态流体的入口，和用于在所述气态流体经过了所述过滤器装置的所述层之后排出所述气态流体的出口，所述出口被设置在所述壳体的所述第二端处。
[0018] 下面将对既涉及本发明的第一方面，即所述树脂器皿，又涉及本发明的该更广义的方面，即所述过滤器装置本身，的多个实施例进行描述。
[0019] 根据一个优选实施例，所述第二层包括硅胶，即，所述第二层的所述硅石以凝胶的形式存在，这特别适于从流体中吸附湿气。
[0020] 根据一个有利的实施例，所述除雾层包括
钢丝
棉材料，这特别适于从流体中收集液滴并使气态流体冷凝。
[0021] 根据另一有利的实施例，所述密封容器包括具有开口的容器部分和被密封到所述开口上的可拆卸盖。所述盖可例如经由密封环和紧固夹具被密封到所述容器部分上。因此，所述盖可从所述容器上被移除，且已被收集在所述容器部分中的所述树脂可随后被倒出而被丢弃。
[0022] 根据又一有利实施例，所述密封容器的所述入口和/或所述出口通过所述盖被连接至所述密封容器。由此，被连接至所述树脂器皿、入口和出口的所有传感器可一起从所述容器部分上被移除，由此使得更易于从所述容器部分中倒空所述树脂。此外，这使得易于接近所述过滤器装置，从而使其易于被更换。
[0023] 根据一个有利实施例，所述过滤器装置的所述入口面向所述密封容器的所述底表面。这提供了一种简单的设计以便收集从溢出进入所述密封容器内的树脂中排出的气态流体。
[0024] 根据第一实施例，所述第一厚度介于10毫米与60毫米之间，或介于15毫米与55毫米之间，或介于25毫米与50毫米之间，例如为10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60毫米。根据另一实施例，所述第二厚度和/或所述第三厚度介于10毫米与50毫米之间、或介于15毫米与45毫米之间，或介于20毫米与40毫米之间，例如为10、15、20、25、30、35、40、45或50毫米。这些层厚已被证明特别适于在VARTM工艺中使用的树脂器皿且确保了过滤器装置可使用数月再被更换。
[0025] 根据另一可选实施例，所述第一厚度、所述第二厚度和所述第三厚度的总和等于总厚度，所述第一厚度介于所述总厚度的30％与50％之间，所述第二厚度介于所述总厚度的20％与40％之间，且所述第三厚度介于所述总厚度的20％与40％之间。
[0026] 在根据本发明的一个实施例中，所述层具有相同的剖面，例如，因而使得不同层的侧部彼此是齐平的。然而，情况并不必须如此，且也可预想这样的实施例，其中所述壳体从所述第一端向着所述第二端渐细，或者其中所述壳体的所述剖面在所述层之间是减少和/或增加的。
[0027] 在根据本发明的第一实施例中，第一板被设置在所述除雾层的所述第一端处，所述第一板优选是可移除的，所述第一板具有第一孔，所述孔具有最大的内部尺寸。所述板可以是穿孔的板，或设有圆形孔。因此，可防止尺寸大于所述第一孔的所述最大内部尺寸的多个液滴进入所述过滤器装置内，且这些液滴可能返回而落入所述树脂器皿内，而不会使所述过滤器装置的任何其它层产生饱和。
[0028] 所述第一孔的所述最大内部尺寸可介于1毫米与10毫米之间，或介于2毫米与8毫米之间，或介于3毫米与7毫米之间。在一个实施例中，所述最大内部尺寸为约5毫米。
[0029] 在另一实施例中，第二板被设置在所述除雾层的所述第二端与所述第二层的所述第一端之间，所述第二板优选是可移除的，所述第二板具有第二孔，所述第二孔具有最大的内部尺寸。在又一实施例中，第三板被设置在所述第三层的所述第二端处，所述第三板优选是可移除的，所述第三板具有第三孔，所述第三孔具有最大的内部尺寸。这些穿孔的板还可防止给定尺寸的液滴经过这些板进入其它层内或通过所述过滤器装置的出口。将这种孔板设置在所述第二层的所述第二端与所述第三层的所述第一端之间也是可能的。
[0030] 所述第二孔和/或所述第三孔的所述最大内部尺寸可介于0.5毫米与5毫米之间，或介于0.8毫米与4毫米之间，或介于1毫米与3毫米之间。在一个实施例中，所述最大内部尺寸为约2毫米。
[0031] 根据一个有利的实施例，所述壳体设有连接件，所述连接件例如从所述第二端伸出。由此，所述过滤器装置可易于被安装在例如树脂器皿上或从例如树脂器皿上被移除。
[0032] 根据另一有利实施例，所述连接件设有内
螺纹或
外螺纹，优选设有外螺纹。由此，提供了一种简单的更换所述过滤器装置的方式，这是因为，所述树脂器皿仅需要设置具有相应螺纹，即优选具有
内螺纹，的连接件即可。因此，所述密封容器的所述出口可例如被设置成具有内螺纹以便连接所述过滤器装置的管道。然而，所述过滤器装置还可被设置在所述出口内部或者要不然作为所述树脂器皿本身的一部分。
[0033] 根据第二方面，本发明提供了一种用于在VARTM工艺中对型腔进行排空的设备，所述设备包括根据上述实施例中任何实施例的树脂器皿，其中所述密封容器的所述出口被连接至真空源。
[0034] 所述设备还可包含附加的入口，由此使得在VARTM工艺过程中能够被连接至附加的真空出口。所述设备还可包含附加的出口。此外，单个真空源，例如压缩机或真空泵，可被连接至一个以上的设备。
[0035] 根据第三方面，本发明提供了一种真空辅助树脂传递成型系统，所述系统包括具有型腔的模型和根据本发明的第二方面的设备，其中所述密封容器的所述入口被连接至所述型腔。所述模型可包括刚性的模型部分、用于密封靠在所述刚性模型部分上的柔性模型部分、和多个根据本发明的第二方面的设备。
[0036] 根据第四方面，本发明提供了一种在真空辅助树脂传递系统中对型腔进行排空的方法，其中被排空的气态流体通过以下方式被过滤：a)首先使所述气态流体通过除雾层，随后b)使所述气态流体通过包括硅石材料如硅胶的层，且随后c)使所述气态流体通过包括活性碳的层。
[0037] 此外，所述方法还可包括使所述流体通过如前文所述的多个穿孔板。
附图说明
[0038] 下面将结合图中所示的实施例对本发明进行详细说明，其中
[0039] 图1示出了用于制造
风轮机
叶片罩壳部分的模型；
[0040] 图2示出了用于制造叶片罩壳部分的模型的剖视图；
[0041] 图3示出了根据本发明的用于VARTM工艺中的密封容器；
[0042] 图4示出了根据本发明的树脂器皿的剖视图；
[0043] 图5示出了根据本发明的过滤器的部分剖切视图；
[0044] 图6示出了穿孔板的第一实施例的示意图；和
[0045] 图7示出了穿孔板的第二实施例的示意图。
具体实施方式
[0046] 图1示出了从上方观察到的实心模型部分1。模型部分1具有成型表面，所述成型表面是叶片罩壳部分2的外表面的相反形式(negative)。叶片罩壳部分2具有前缘3和
后缘4。模型部分1包括第一侧缘边5和第二侧缘边6。叶片罩壳半件2是经由VARTM工艺制成的，其中纤维插入件或另一纤维材料被布置在型腔中。通过多个设备30对所述型腔进行排空，每个设备包括第一入口14、第一出口16、根据本发明的具有密封容器31的树脂器皿和真空源18。通过将设备30均匀地分布在型腔周围，每个设备都可对整个型腔的独立部分进行有效地排空。因此，所述型腔被分成多个独立的型腔部分8至13，所述型腔部分可被单独地监控。
[0047] 图2示出了穿过用于通过真空导入制造用于风轮机叶片的叶片罩壳部分的模型的剖视图，且图中示出了实心或刚性的模型部分1，所述模型部分具有配合到完成的叶片罩壳半件的外部顶侧上的顶侧。例如由玻璃纤维或
碳纤维制成的纤维插入件24被置于实心模型部分1的内部顶侧上。该层还可以是包括芯体材料的三明治型结构，例如
泡沫聚合物或轻质木材，所述泡沫聚合物或轻质木材被纤维层
覆盖。且该层还可包括纵向延伸的增强部段，所述增强部段被称作主
层压件，例如本
申请人的申请WO06/058540中描述地那样。
[0048] 在纤维插入件24的顶部上，放置了撕裂层25或皮层，所述撕裂层或皮层可以是网或穿孔的膜，且在所述撕裂层25的顶上放置了分布网或流层26。在分布网/流层26上，放置了多个Ω形的入口异形本体21、22、27，所述本体包括面向分布网26的纵向沟槽，在其顶上，放置了气密性真空袋23。在模型的凸缘处，设置了以穿孔真空管道20的形式存在的真空通道。
[0049] 真空管道20与设备30连通，且入口异形本体21、22、27与具有液体聚合物的聚合物源连通。真空通道20中的真空在形成于实心模型部分1与真空袋23之间的型腔中产生了真空，且因此聚合物被抽吸或吸抽通过入口异形本体21、22、27并向下进入分布网26内且沿所述分布网26通过撕裂层25，所述聚合物随之散布并浸渍该纤维插入件24。在完成
固化之后，真空袋23、入口异形本体和分布网26通过撕裂层25被移除。
[0050] 图3示出了根据本发明的设备30的一部分的透视示意图。设备30包括具有密封容器31的树脂器皿，所述密封容器进一步包括容器部分32和盖34，所述盖被密封到容器部分32上。图4示出了根据本发明的树脂器皿的剖视图，其中-为清晰起见-图3所示的一些零部件已被移除。盖34可例如经由密封环54和紧固夹具被密封到容器部分32上。
[0051] 第一入口管道36被连接而穿过盖34，从而使得入口管道36可与密封容器31的内部58连通。此外，第一出口管道40被连接而穿过盖34，从而使得出口管道40可与密封容器31的内部58连通。入口管道36被连接至型腔且出口管道40被连接至真空源或压缩机18。第一传感器38，例如
压力传感器被连接至出口管道40，以便例如测量容器31的内部58中的压力。由此，使得可能监控密封容器31的内部58中的真空水平并因此监控型腔或单独的型腔部段8-13中的真空水平。
[0052] 此外，盖34可包括用于测量树脂56的物位且由此测量容器部分32内部的树脂56的体积的物位换能器44，所述树脂是被无意中吸入真空通道内并溢出进入树脂器皿内的树脂。由此，操作者可易于通过从被供应至型腔的树脂量中减去密封容器31的内部58中的树脂量的方式来计算浸渍复合物结构的树脂的数量或重量。由此，使得更易于控制完成的复合物结构的重量并确定复合物结构固化之前何时停止充注工艺。
[0053] 第一传感器38和物位换能器44经由配线46、50被连接至连接器52，所述连接器例如可被连接至计算机以便监控VARTM工艺的多个参数。传感器或换能器可例如为4-20mA的
电路。
[0054] 然而，技术人员已经发现，当水与聚酯树脂56混合且树脂56开始在树脂器皿中硬化时，会产生新鲜流体。在该工艺中，水变得沸腾且产生了气态流体，所述气态流体本身即为新鲜液体，包括苯乙烯和水，这种流体会阻塞被设置在树脂器皿顶部上的阀和电子设备，尤其是沿树脂器皿的出口管道40被布置的设备。因此，由于新鲜流体产生的效应，因此将必须及时更换那些通常相当昂贵的阀和电子设备。因此，根据本发明的过滤器装置被设置在出口管道40上以便过滤气态流体并保护沿出口管道40被布置的设备。
[0055] 如图5所示，过滤器装置60包括壳体61，所述壳体具有被设置在该壳体60的第一端62处的入口84和被设置在壳体64的第二端64处的出口86。过滤器装置进一步包括第一除雾层66、硅胶的第二层72和活性碳的第三层78，所述第一除雾层包括
钢丝棉且具有第一端68和第二端70，所述第二层具有第一端74和第二端76，所述第三层具有第一端80和第二端82。过滤器装置60被连接至密封容器31的出口40，从而使得过滤器装置62的第一端62和入口84位于与密封容器31的底表面33相隔一定距离的位置处且面向所述底表面。由此，确保了已经溢出而进入密封容器内的树脂56不会与过滤器装置60的不同层接触并使所述层饱和。
[0056] 具有圆形孔的第一可移除板88被设置在除雾层66的第一端68处，所述圆形孔具有第一直径。具有圆形孔的第二可移除板90被设置在除雾层66的第二端70与第二层72的第一端74之间，所述圆形孔具有第二直径。具有圆形孔的第三可移除板92被设置在第三层78的第二端82处，所述圆形孔具有第三直径。第二层72的第二端76与第三层78的第一端80邻接。图7示出了从上方观察到的第一板88，且图6示出了从上方观察到的第二板90。
[0057] 具有外螺纹的连接件94被设置在壳体61的第二端64处。因此，连接管道40设有内螺纹以使得过滤器装置60可被连接至连接管道40。
[0058] 当包括苯乙烯和水的气态流体被吸入出口管道40内时，气态流体必须首先通过过滤器装置60的层。包括钢丝棉的除雾层66使气态流体冷凝并吸附水和苯乙烯的大液滴，所述大液滴由此可落回树脂器皿的内部58内。因此，除雾层防止了硅胶和活性碳过快地饱和。硅胶的第二层72从气态流体中吸附了大多数的剩余湿气，而活性碳的第三层78则从气态流体中吸附了剩余的苯乙烯和可能的其它颗粒。该可移除板88、90、92防止了给定尺寸的液滴通过孔。
[0059] 过滤器装置60防止了被布置在树脂器皿的出口40处的昂贵的设备电子设备和阀被阻塞且大大延长了这种设备的寿命。过滤器装置60的制造成本可被降低且易于更换。根据以下实例的过滤器装置60在必须更换前可大约被使用五十次，例如以便生产五十个风轮机叶片罩壳部分。
[0060] 实例
[0061] 根据一个实例，第一层的厚度是40毫米，硅胶层的厚度是30毫米，且活性碳层的厚度是30毫米，而可移除板的第一直径是5毫米，且可移除板的第二直径和第三直径是2毫米。
[0062] 上面已经结合优选实施例对本发明进行了描述。然而，本发明的范围并不限于所示实施例，且可在不偏离本发明范围的情况下做出多种改变和变型。例如，孔板可有细长的穿孔。此外，过滤器装置的不同层可被设置在出口管道本身中。此外，可在树脂器皿中设置附加的过滤器装置。
[0063] 附图标记列表
[0064] 1 模型部分
[0065] 2 风轮机叶片罩壳部分
[0066] 3 前缘
[0067] 4 后缘
[0068] 5 第一缘边
[0069] 6 第二缘边
[0070] 8-13 型腔部分
[0071] 14 第一入口
[0072] 16 第一出口
[0073] 18 真空源/压缩机
[0074] 20 真空通道
[0075] 21 树脂入口通道/真空通道
[0076] 22 树脂入口通道/真空通道
[0077] 23 真空袋
[0078] 24 纤维材料
[0079] 25 撕裂层/皮层
[0080] 26 分布网
[0081] 27 树脂入口通道/真空通道
[0082] 28 实心模型部分
[0083] 30 设备
[0084] 31 密封容器
[0085] 32 容器部分
[0086] 33 底表面
[0087] 34 盖
[0088] 36 入口管道
[0090] 40 出口管道
[0091] 42 压力换能器
[0092] 44 树脂物位传感器/换能器
[0093] 46、48、50 配线
[0094] 52 输出/连接器
[0095] 54 密封环
[0096] 56 树脂
[0097] 58 内部
[0098] 60 过滤器装置
[0099] 61 壳体
[0100] 62 第一端
[0101] 64 第二端
[0102] 66 除雾层
[0103] 68 除雾层的第一端
[0104] 70 除雾层的第二端
[0105] 72 第二层
[0106] 74 第二层的第一端
[0107] 76 第二层的第二端
[0108] 78 第三层
[0109] 80 第三层的第一端
[0110] 82 第三层的第二端
[0111] 84 入口
[0112] 86 出口
[0113] 88 第一板
[0114] 90 第二板
[0115] 92 第三板
[0116] 94 连接件
