СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКОСТИ
PROCEDURE FOR TRANSPORTATION OF LIQUID

Область техники
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к способу обработки жидкости, в частности к дозированному переносу (перемещению) жидкости, которая является вязкой при комнатной температуре, из резервуара в приемный контейнер для дальнейшей обработки вязкой жидкости.
Предпосылки к созданию изобретения
В так называемом способе формовки с переносом смолы (в RTM способе), сухой волокнистый полуфабрикат, который содержит разрезанные под размер упрочняющие волокна, помещают в состоящее из двух частей приспособление, которое содержит верхнюю оболочку и нижнюю оболочку. Приспособление затем закрывают и герметизируют. После этого, при помощи первой питательной линии, внешний резервуар, заполненный смолой, соединяют с приспособлением. Более того, при помощи второй питательной линии, вакуумный насос пневматически соединяют с приспособлением. При приложении вакуума происходит перенос (перемещение) смолы из внешнего резервуара в приспособление при помощи первой питательной линии. Указанным образом происходит пропитка смолой волокнистого полуфабриката. Факультативно, в резервуар также может быть подан сжатый воздух, чтобы принудительно вводить из него смолу в приспособление.
При приложении теплоты, которая подается от соответствующих нагревательных элементов в приспособление и, следовательно, к пропитанному смолой компоненту, смола отверждается, так что индивидуальные волокна компонента соединяются друг с другом. По завершении отверждения, полученный композитный компонент удаляют (вынимают) из приспособления. После чистки верхней оболочки и нижней оболочки, приспособление вновь готово для изготовления нового компонента.
При осуществлении этого способа возникает проблема неточного дозирования количества переносимой смолы после заполнения резервуара. Это обычно связано с тем, что смола обычно является очень вязкой жидкостью, которая образует тянущиеся нити (тянучки) во время процесса заполнения. Обычно эти тянущиеся нити не всегда разрываются немедленно после переноса желательного количества смолы в резервуар.
Кроме того, при заполнении резервуара возникает другая проблема, связанная с тем, что смола является очень липкой, так что заполнение резервуара обычно ведет к значительному разливу (утечке) смолы вне указанного резервуара.
Сущность изобретения
Существует необходимость создания способа обработки жидкости, который позволяет точно и чисто дозировать количество жидкости, подлежащей переносу в резервуар, даже если жидкость является вязкой.
Эта необходимость может быть удовлетворена при помощи способа обработки жидкости, в частности, при помощи способа дозированного переноса жидкости, которая является вязкой при комнатной температуре, из резервуара в приемный контейнер, для дальнейшей обработки вязкой жидкости. Предложенный способ предусматривает: заполнение приемного контейнера жидкостью, причем жидкость присутствует в виде множества индивидуальных порций, при этом жидкость охлаждают так, что эти индивидуальные порции присутствуют преимущественно в твердом агрегатном состоянии.
Указанный способ может быть основан на признании того факта, что в принципе любая жидкость замерзает при охлаждении до необходимой низкой температуры, то есть переходит в твердое агрегатное состояние. Необходимая температура замерзания зависит от типа переносимой жидкости. Термин "замерзание" в контексте настоящего изобретения включает в себя любой желательный тип перехода вещества из жидкого состояния в твердое агрегатное состояние. Следует иметь в виду, что, в частности, в случае вязких веществ, например, в случае термопластичных материалов, переход вещества из жидкого состояния в твердое агрегатное состояние часто называют "твердением".
Если сравнивать с переносом вязких жидкостей за счет простой заливки, то использование замороженных индивидуальных порций позволяет избежать образования тянущихся нитей жидкости. Следовательно, дозирование количеств даже очень вязких жидкостей может быть осуществлено очень точно. Более того, перенос замороженной жидкости также может быть осуществлен более просто и без разлива (разбрызгивания) снаружи от приемных контейнеров.
Более того, за счет использования предложенного способа может быть достигнута точность дозирования, которую ранее было невозможно обеспечить в случае особо вязких жидкостей. Такие особо вязкие жидкости ранее требовали нагрева для снижения вязкости жидкости, чтобы сделать возможным всего только неточное дозирование. Однако, так как в ходе переноса невозможно точно задать постоянную температуру, нельзя избежать флуктуации вязкости в процессе переноса. Это приводит к тому, что обычные процессы переноса всегда связаны с некоторой неточностью дозирования, за счет флуктуации температуры. В отличие от этого, точность дозирования предложенного здесь способа преимущественно является независимой от температуры, так как при переносе используют не вязкую жидкость, а скорее используют материал, состоящий из твердых индивидуальных фрагментов. Поэтому флуктуации температуры не оказывают влияния или оказывают незначительное влияние на точность дозирования.
В зависимости от вида применения, замороженная жидкость, которую перенесли в приемный контейнер, может быть дополнительно обработана в замороженном состоянии, или же указанная замороженная жидкость сначала может быть нагрета для ее перевода в жидкое или вязкое состояние. Описанный во введении RTM способ является одним из примеров дополнительной обработки вязкой жидкости.
Следует иметь в виду, что описанный способ обработки жидкости ни в коей мере не ограничен использованием в RTM способе. Кроме использования смолы, предложенный способ может быть с успехом использован для других вязких жидкостей. В качестве примеров (но без ограничения) можно привести дозированный перенос связующих материалов (клеев) при изготовлении склеенных изделий, или точный дозированный перенос вязкой паяльной пасты при изготовлении электронных модулей. Более того, следует иметь в виду, что термин "жидкость" в контексте описания настоящего изобретения относится, в частности, к материалу, который является жидким при комнатной температуре, в то время как термин "замороженная жидкость" или "застывшая жидкость" может, в частности, относиться к этому же материалу в диапазоне температур, в котором материал является твердым. В частности, в контексте описания настоящего изобретения термин "жидкость" может относиться к вязкой жидкости, то есть к материалу, который при комнатной температуре является жидким, но имеет относительно высокую вязкость. Термин "текучая жидкости" может, в частности, относиться к состоянию, в котором материал является текучим, в частности, при более высоких температурах, при которых материал имеет низкую вязкость.
В соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, происходит заполнение приемного контейнера жидкостью, которая присутствует в виде замороженного гранулята. Так как гранулят обычно содержит множество небольших индивидуальных порций замороженной жидкости, может быть обеспечено особо точное дозирование переносимого полного количества жидкости. В этом контексте необходимо подчеркнуть, что желательный способ обработки жидкости включает в себя способ переноса, в котором жидкость перемещают в приемный контейнер не непрерывно, а дискретными порциями. Следовательно, точность дозирования может быть тем выше, чем меньше гранулы замороженной жидкости.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, заполнение приемного контейнера производят при помощи дозирующего устройства, которое выполнено так, что точно заданное количество замороженной жидкости переносится в приемный контейнер. В такой схеме построения, дозирование может происходить, например, за счет подсчета числа переносимых индивидуальных порций, так что когда размеры или объемы индивидуальных порций точно известны, количество заполнения может быть точно определено. Аналогично, если средний размер индивидуальных порций точно известен, может иметь место точное дозирование, при условии переноса множества индивидуальных порций и при усреднении больших и меньших индивидуальных порций. Аналогично, точное дозирование может иметь место, если, в случае относительно малого размера индивидуальных порций, проходит заданный период времени, в течение которого, в соответствии с принципом таймера для варки яиц, множество небольших индивидуальных порций покидают дозирующее устройство.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, заполнение приемного контейнера происходит в холодной среде. За счет этого, конденсация атмосферной влаги на холодных индивидуальных порциях в значительной степени может быть предотвращена. В этом случае можно исключить любое нежелательное поступление воды в приемный контейнер.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, заполнение приемного контейнера происходит в сухой среде. За счет этого также можно предотвратить нежелательную конденсацию атмосферной влаги на холодных индивидуальных порциях. Сухая среда может быть получена за счет осушенного воздуха и других газов, например азота, которые находятся в том пространстве, где имеет место заполнение. В этом случае, процесс переноса может происходить, например, в камере, так что область переноса жидкости отделена от внешней окружающей среды. Однако перенос жидкости может протекать в открытом наружу пространстве, причем в этом случае, за счет соответствующего потока, сухой воздух или сухой газ гарантированно поступает в область переноса жидкости и в приемный контейнер.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, используют дополнительную операцию, в которой указанное дозирующее устройство заполняют газом тяжелее воздуха. Заполнение резервуара тяжелым газом может предотвращать конденсацию атмосферной влаги на холодных индивидуальных порциях, уже ранее их переноса в приемный контейнер. Поэтому газ действует как защитный газ, который может надежно предотвращать конденсацию атмосферной влаги. Если дозирующее устройство расположено над приемным контейнером в ходе процедуры заполнения, тяжелый газ может вытекать автоматически вместе с замороженными индивидуальными порциями и может поступать в приемный контейнер, вместе с замороженными индивидуальными порциями. Таким образом, индивидуальные порции могут быть защищены от конденсации влаги не только в дозирующем устройстве, но также в ходе заполнения, а также в приемном контейнере.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, предусмотрена операция, в которой создают множество индивидуальных порций замороженной жидкости. В этом контексте неважно, следует ли сначала охладить жидкость и только затем разделить замороженную жидкость на гранулы, или же следует жидкость сначала разделить на небольшие индивидуальные порции, и только затем охладить индивидуальные порции. Аналогично, как охлаждение, так и разделение могут протекать в объединенной (общей) операции.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, для получения множества индивидуальных порций замороженной жидкости, сначала вводят текучую жидкость в индивидуальные пресс-формы, после чего производят охлаждение порций жидкости, заполняющих индивидуальные пресс-формы. Этот тип получения замороженных и разделенных порций жидкости похож на способ получения кубиков льда, которые используют для охлаждения напитков.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, для получения множества индивидуальных порций замороженной жидкости, сначала охлаждают специфическое количество жидкости. Охлаждение продолжают до тех пор, пока не будет получен замороженный материал. После этого осуществляют механическое разделение замороженного материала, пока не будут получены индивидуальные порции заданного размера. Этот тип получения индивидуальных порций замороженной жидкости похож на механическое измельчение. Следует иметь в виду, что в процессе механического измельчения часто получают индивидуальные фрагменты различных размеров. В этом случае характеристику, в соответствии с которой индивидуальные порции имеют заданный размер, следует понимать в том смысле, что индивидуальные порции имеют заданный средний размер.
В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, для получения множества индивидуальных порций замороженной жидкости, сначала производят распыление жидкости, так что образуются множество небольших капель жидкости. После этого, небольшие капли жидкости охлаждают, так что эти капли жидкости замерзают. За счет распыления жидкости в холодной атмосфере, жидкость может быть преобразована в очень малые или мелкие индивидуальные порции. В этом случае может быть обеспечена особо высокая точность дозирования.
Следует иметь в виду, что особо малые капли жидкости и, следовательно, особо малые порции замороженной жидкости могут быть получены в том случае, когда распыляемую жидкость нагревают ранее процедуры распыления, так что вязкость указанной жидкости может быть снижена. В результате, точность дозирования особо малых индивидуальных порций замороженных капель жидкости может быть дополнительно повышена.
Указанные ранее и другие преимущества и характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения с добавлением первой цифры.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показано заполнение приемного контейнера гранулятом замороженной жидкости, который содержится в дозирующем устройстве.
На фиг.2 показано заполнение приемного контейнера гранулятом замороженной жидкости в холодной среде.
На фиг.3 показано заполнение приемного контейнера гранулятом замороженной жидкости в сухой среде.
На фиг.4 показано заполнение приемного контейнера гранулятом замороженной жидкости, который окружен защитным газом.
На фиг.5 показано заполнение индивидуальных пресс-форм текучей жидкостью, для дальнейшего получения индивидуальных порций замороженной жидкости.
На фиг.6 показано механическое разделение замороженного материала замороженной жидкости для получения гранулята из замороженной жидкости.
На фиг.7 показано распыление текучей жидкости в холодной среде для получения мелкого гранулята из замороженной жидкости.
Подробное описание примерных вариантов изобретения
На фиг.1 схематично показано заполнение приемного контейнера 120 жидкостью, которая является вязкой при комнатной температуре. Жидкость присутствует в виде замороженного гранулята 100, так что в процессе заполнения приемного контейнера 120 не образуется нитей жидкости. Для точного дозирования гранулята, переносимого в приемный контейнер 120, предусмотрено дозирующее устройство 110. С одной стороны, дозирующее устройств 110 позволяет точно дозировать количество переносимого гранулята и, с другой стороны, позволяет точно заполнять приемный контейнер 120 жидкостью, которая является вязкой при комнатной температуре. Таким образом, заполнение приемного контейнера 120 представляет собой дискретный перенос множества малых индивидуальных порций замороженной жидкости. Так как в этом процессе не образуются нити жидкости, можно очень просто исключить нежелательный разлив жидкости снаружи от приемного контейнера 120.
На фиг.2 показан предпочтительный вариант заполнения приемного контейнера 220 гранулятом 200 замороженной жидкости. Заполнение производят при точном дозировании при помощи дозирующего устройства 210. В отличие от варианта, показанного на фиг.1, заполнение имеет место в передаточной камере 230, которая содержит граничную стенку. Граничная стенка преимущественно создает теплоизоляцию, так что внутри камеры 230 при помощи охлаждающего комплекта 240 может быть создана и может поддерживаться низкая температура. Заполнение приемного контейнера 220 в холодной среде имеет преимущество, связанное с тем, что в ходе процесса заполнения атмосферная влага не осаждается на замороженных гранулах 200. За счет этого исключается ситуация, в которой, в дополнение к желательному переносу замороженной жидкости, вода в виде конденсата, который образовал осадок на замороженных гранулах 200, также переносится в приемный контейнер 220.
На фиг.3 показан еще один предпочтительный вариант заполнения приемного контейнера 320 гранулятом 300 замороженной жидкости. Как и в других ранее описанных примерных вариантах, в этом варианте заполнение также производят с использованием дозирующего устройства 310. В отличие от способа заполнения в холодной атмосфере, показанного на фиг.2, в соответствии с этим примерным вариантом заполнение производят в сухой атмосфере, так что, аналогично, исключено осаждение сконденсированной влаги на замороженных гранулах 300. Сухую атмосферу создают в передаточной камере 330, которая содержит газонепроницаемую граничную стенку. Сухую атмосферу создают с использованием осушителя 350 воздуха, который отбирает атмосферную влагу из передаточной камеры 330 и направляет ее во внешнюю среду снаружи от передаточной камеры 330. Следует иметь в виду, что вместо сухого воздуха, передаточная камера 330 может содержать некоторый другой газ, например азот.
На фиг.4 показан еще один предпочтительный вариант заполнения приемного контейнера 420 гранулятом 400 замороженной жидкости. В соответствии с примерным вариантом, показанным на фиг.4, конденсация атмосферной влаги на замороженных гранулах 400 предотвращена за счет использования защитного газа 460, который вводят в дозирующее устройство 410 уже ранее фактического заполнения приемного контейнера 420. Следует иметь в виду, что используют защитный газ 460 тяжелее воздуха. Таким образом, во время заполнения приемного контейнера 420, который расположен непосредственно под дозирующим устройством 410, указанный защитный газ 460 автоматически втекает в приемный контейнер 420. Это гарантирует, что замороженные гранулы 400 всегда будут окружены защитным газом 460. Таким образом, защитный газ также может предотвращать любое осаждение сконденсированной влаги на гранулах 400. В соответствии с этим примерным вариантом, эту защиту обеспечивают не только во время заполнения. Защита от конденсации влаги также существует в дозирующем устройстве 410 и в приемном контейнере 420.
Далее со ссылкой на фиг.5, 6 и 7 описаны три возможных варианта введения жидкости, которая является вязкой при комнатной температуре, позволяющие упростить обработку жидкости, когда присутствуют множество индивидуальных порций замороженной жидкости.
Как это показано на фиг.5, индивидуальные порции замороженной жидкости 500 могут быть получены в процессе, в котором реальную жидкость 502 сначала заливают из резервуара 504 в пресс-форму 570, которая содержит множество углублений или выемок, позволяющих вместить заданное количество жидкости 502. После заполнения пресс-формы 570, указанную пресс-форму 570 вместе с содержащейся в ней жидкостью охлаждают, так что жидкость замерзает. Указанным образом получают множество индивидуальных порций замороженной жидкости 500. Этот процесс получения множества замороженных индивидуальных порций аналогичен всем известному способу получения обычных кубиков льда, которые используют, например, для охлаждения напитков.
Как это показано на фиг.6, гранулят 600 замороженной жидкости может быть получен за счет использования процесса механического разделения. Этот тип получения гранулята соответствует обычному измельчению. В этой схеме построения, значительное количество замороженной жидкости 680, которое образует один кусок (глыбу) замороженного материала, помещают в контейнер 682 измельчителя. В контейнере 682 измельчителя находится измельчающее зубчатое зацепление 684, которое имеет привод от двигателя 688 с использованием приводного вала 686 и которое производит постепенное измельчение замороженной жидкости 680. За счет этого получают замороженный гранулят 600, в котором средний размер индивидуальных гранул 600, среди прочего, зависит от геометрии измельчающего зубчатого зацепления 684, от скорости вращения измельчающего зубчатого зацепления 684, а также, в частности, от длительности процесса измельчения. Для того чтобы исключить нагревание или нежелательное плавление гранул 600, контейнер 682 измельчителя может быть расположен в холодильнике, так чтобы во время всего процесса измельчения поддерживалась однородно низкая температура внутри контейнера 682 измельчителя.
Как это показано на фиг.7, гранулят 700, содержащий замороженную жидкость, также может быть получен за счет распыления вначале текучей жидкости 702 в холодной атмосфере. Для этого жидкость 702 принудительно направляют (проталкивают) под высоким давлением через распылитель 790 или жидкостной диффузор. При выходе через выпускное отверстие 792 или через множество небольших выпускных отверстий 792, жидкость в виде небольших капель 700 жидкости распыляется в морозильной камере 792. В морозильной камере 792 имеется охлаждающий комплект 794, создающий низкую температуру в морозильной камере 792. За счет низкой температуры в морозильной камере 792, капли 700 жидкости быстро охлаждаются, так что они образуют множество небольших замороженных гранул 700. Гранулы 700 собирают в лотке 796, в котором они накапливаются. После получения заданного количества гранулята 700, лоток 796 с гранулятом просто переносят в дозирующее устройство, которое показано на фиг.1-4.
Следует иметь в виду, что особенно малые капли жидкости и, следовательно, особенно мелкий гранулят может быть получен в том случае, когда распыляемую жидкость подогревают ранее процесса распыления, чтобы снизить вязкость указанной жидкости. Повышение температуры капель жидкости не оказывает отрицательного влияния на процесс замерзания. В случае особенно малых капель жидкости, отношение поверхности к объему капель жидкости является особенно высоким, так что в результате охлаждение подогретых и поэтому небольших капель жидкости происходит по меньшей мере так же быстро, как охлаждение неподогретых и поэтому несколько больших капель жидкости.