СИСТЕМА СТЫКОВКИ МАГИСТРАЛИ С ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ СО СТЫКОВОЧНЫМ КОРПУСОМ
SYSTEM OF BUTT-JOINTING MAIN WITH FLOW OF LIQUID TO DOCKING UNIT

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к системе стыковки, предназначенной для стыковки жидкостной магистрали со стыковочным корпусом и расстыковки жидкостной магистрали от стыковочного корпуса. Настоящее изобретение также имеет отношение к специально сконструированному концу магистрали, предназначенному для стыковки жидкостной магистрали со стыковочным интерфейсом (со стыковочным средством сопряжения) стыковочного корпуса. Наконец, настоящее изобретение имеет отношение к способу предотвращения возможности течения жидкости при расстыковке конца жидкостной магистрали от стыковочного интерфейса стыковочного корпуса
Предпосылки к созданию изобретения
Системы стыковки для магистралей, в которых протекают жидкости, типично имеют закрывающийся автоматически концевой клапан, содержащий, например, шарик или мембрану, который автоматически закрывается, когда конец магистрали расстыковывают от стыковочного интерфейса, с которым он был соединен.
Однако такие системы стыковки только условно подходят для области изготовления компонентов из волокнистых композиционных материалов, так как закрывающиеся автоматически концевые клапаны такого рода склонны к залипанию за счет осаждения смолы (полимера), которую используют при изготовлении компонентов из волокнистых композиционных материалов. В способе изготовления компонентов из волокнистых композиционных материалов используют послойную укладку индивидуальных листов волокнистого материала, нетканого материала или текстильной ткани в форму, в которую вводят смолу после введения индивидуальных волокнистых слоев. В этом контексте, смолу подают из резервуара по магистрали в форму, в которую смолу вводят под давлением.
Что касается жидкости в контексте настоящего изобретения, то она относится к категории химически активных жидкостей, которые, в области изготовления компонентов композиционных материалов, используют для соединения индивидуальных волокнистых слоев. Такие жидкости включают в себя синтетические смолы, в частности, которые отверждаются под действием температуры, в частности, такие синтетическая смолы и полимеры, как, например, углеводородный полимер, полимочевина, алкидная смола, эпоксидная смола, меламино-фенолоформальдегидный полимер, фенолоформальдегидный полимер, сложный полиэфир, ненасыщенный сложный полиэфир, полиуретан, кетон, кумароновая смола, изоцианат, полиамид и терпен-феноло-альдегидный полимер. Более того, в контексте настоящего изобретения, упомянутые здесь выше формы, в которые могут быть введены индивидуальные волокнистые слои для их объединения вместе, а также резервуары, в которых хранят жидкости, называют стыковочными корпусами.
Кроме упомянутой здесь выше проблемы, связанной с тем, что закрывающиеся автоматически концевые клапаны, которые используют в области изготовления компонентов волокнистых композиционных материалов, склонны к залипанию за счет адгезивного действия использованных жидкостей, существует другая проблема, связанная с известными системами стыковки, которая состоит в том, что, когда жидкостную магистраль отстыковывают от стыковочного корпуса, некоторое остаточное количество жидкости продолжает протекать, вызывая загрязнение стыковочного интерфейса на стыковочном корпусе, что приводит к повышению утечки от одной операции стыковки к другой. Более того, за счет неизбежных допусков, в течение множества операций стыковки грязь неизбежно накапливается на уплотнительных поверхностях системы стыковки в области стыковочного интерфейса, что в конечном счете может приводить к отказу средства уплотнения системы стыковки.
По причине описанных здесь выше проблем, известные способы не позволяют создавать частично автоматические системы стыковки, так что до настоящего времени соединение между стыковочным корпусом и жидкостной магистралью обычно осуществляют вручную за счет зажима трубы в шланговом соединителе на стыковочном корпусе, с использованием зажима для шланга.
Сущность изобретения
Принимая во внимание указанные здесь выше проблемы, задачей настоящего изобретения является создание системы стыковки, которая позволяет, по меньшей мере, частично облегчить проблему, связанную с утечкой жидкости в области стыковочного интерфейса, а также создание конструкции конца магистрали для стыковки жидкостной магистрали со стыковочным интерфейсом стыковочного корпуса и, кроме того, способа, предназначенного для предотвращения продолжения потока (течения), когда конец жидкостной магистрали отстыкован от стыковочного интерфейса стыковочного корпуса.
Система стыковки в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для стыковки жидкостной магистрали со стыковочным корпусом, содержит конец магистрали, имеющий первую форму, которая конически сужается в направлении потока, а также стыковочный интерфейс, который расположен на стыковочном корпусе и имеет вторую форму, которая конически сужается в направлении потока. Две указанные конически суженные формы подогнаны друг к другу так, что, в состоянии стыковки, они отделены друг от друга в соединительной области при помощи промежутка и расположены концентрически напротив друг друга, причем промежуток образован, например, при помощи уплотнительного кольца, расположенного между двумя конически суженными формами, концентрически по отношению к ним. В этом контексте, задачей уплотнительного кольца является предотвращение утечки жидкости через промежуток, который разделяет две расположенные напротив друг друга конически суженные формы. Для удаления жидкости, которая может накапливаться в промежутке между двумя конически суженными формами, первая конически суженная форма (форма в виде усеченного конуса) снабжена на ее периметре по меньшей мере одним элементом очистки, который идет от первой конически суженной формы в направлении второй конически суженной формы, чтобы захватывать жидкость, которая могла накопиться в промежутке. В этом контексте, элемент очистки может заходить, например, в промежуток между двумя конически суженными формами. Так как жидкость затвердевает под действием температуры, затвердевшая жидкость может быть удалена из соединительной области при расстыковке магистрали от стыковочного корпуса, когда затвердевшая жидкость из соединительной области захватывается концом магистрали и удаляется из стыковочного интерфейса, так как элемент очистки был погружен в жидкость и затем был захвачен затвердевшей жидкостью.
Температура может быть приложена, например, при помощи нагревательных проводов, установленных в соединительной области, которые нагревают и за счет этого отверждают жидкость, которая накопилась в промежутке. Альтернативно, охлаждающие трубки могут быть введены в соединительную область, чтобы производить ее временное охлаждение, что позволяет жидкости временно замерзать в промежутке, то есть также твердеть (затвердевать). Эта вторая альтернатива, связанная с охлаждением соединительной области, может оказать предпочтительной, так как она позволяет достичь только временного твердения жидкости. Альтернативно, можно также использовать созданный снаружи температурный поток в виде теплоты или холода для воздействия на соединительную область.
Отправной точкой для настоящего изобретения является изготовление компонентов из волокнистых композиционных материалов. Однако, само собой разумеется, что настоящее изобретение также подходит для использования и в других областях, в которых требуется соединение жидкостных магистралей со стыковочным корпусом и в которых может происходить описанное налипание и образование накипи в области стыковки. Таким образом, настоящее изобретение применимо также и в других областях, например, в таких как изготовление деталей при помощи литьевого формования или при обработке пищевых продуктов, то есть когда способные к твердению жидкости вводят под давлением через магистраль в форму.
В зависимости от того, вводят ли конец магистрали со скольжением в стыковочный корпус, или конец магистрали принимает стыковочный корпус при помощи его стыковочного интерфейса, первая конически суженная форма представляет собой внешний конус, а вторая конически суженная форма представляет собой внутренний конус, или, соответственно, первая конически суженная форма представляет собой внутренний конус, а вторая конически суженная форма представляет собой внешний конус.
Таким образом, в том случае, когда первая конически суженная форма может входить при плотной посадке во вторую конически суженную форму, первая форма представляет собой внешний конус, а вторая форма представляет собой внутренний конус. В этом случае, элемент очистки охватывает внешний периметр первой конически суженной формы и выходит из нее в направлении второй конически суженной формы. Однако, в том случае, когда вторая конически суженная форма может входить при плотной посадке в первую конически суженную форму, вторая конически суженная форма представляет собой внешний конус, а первая конически суженная форма представляет собой внутренний конус. В этом случае, элемент очистки охватывает (окружает) внутренний периметр первой конически суженной формы и выходит радиально в промежуток.
Для обеспечения захвата элемента очистки желательным образом в затвердевшей жидкости, которая накопилась в промежутке между двумя конически суженными формами, он расположен в направлении потока ниже по течению от уплотнительного кольца. Под направлением потока здесь понимают общее направление потока в жидкостной магистрали, а не направление потока в промежутке между двумя конически суженными формами, которое является главным образом противоположным общему направлению потока. За счет установки элемента очистки указанным образом, он будет захвачен желательным образом в жидкости, которая накопилась в промежутке, так что, в ходе операции расстыковки, элемент очистки будет увлекать (захватывать) и удалять жидкость, которая затвердела в промежутке, из соединительной области в зоне стыковочного интерфейса.
Описанные здесь выше специфические варианты системы стыковки основаны на предположении, что жидкость, которая накопилась в промежутке, находится в ее затвердевшем состоянии, что позволяет ее удалять с использованием элемента очистки, который становится захваченным в затвердевшей жидкости. Альтернативно, элемент очистки также может быть выполнен в виде скребка, причем в этом случае первая конически суженная форма может быть изготовлена из упругого материала, который деформируется в ответ на расстыковку конца магистрали от стыковочного корпуса, таким образом, что элемент очистки с трением движется вдоль второй конически ссуженной формы и при этом соскабливает затвердевшую жидкость, которая накопилась в промежутке, со второй конически суженной формы.
Для эффективного предотвращения продолжения течения жидкости, когда конец магистрали отстыкован от стыковочного интерфейса стыковочного корпуса, соединительная область может подвергаться действию температурного потока. Так, например, нагревательные провода могут быть предусмотрены в соединительной области, например, для ее временного нагревания, чтобы в определенный момент отверждать жидкость, находящуюся в соединительной области, за счет чего прекращается течение жидкости после операции расстыковки.
Альтернативно, охлаждающие трубки могут быть введены в соединительную область, чтобы производить ее временное охлаждение, что позволяет жидкости временно замерзать в промежутке, то есть также твердеть, так что операция расстыковки может быть проведена без продолжения течения жидкости. Эта вторая альтернатива, связанная с охлаждением соединительной области, может оказать предпочтительной, так как она позволяет достичь только временного твердения жидкости.
Альтернативно, можно также использовать созданный снаружи температурный поток в виде теплоты или холода для воздействия на соединительную область.
Так как жидкость твердеет при нагревании навсегда, что не позволяет использовать конец магистрали для проведения следующих операций расстыковки, то конец магистрали может быть выполнен в виде отдельной детали магистрали, соединяемой с жидкостной магистралью, что позволяет его заменять после операции расстыковки, позднее действия теплоты в соединительной области.
Конец магистрали в соответствии с настоящим изобретением, который предназначен для стыковки магистрали с потоком жидкости со стыковочным интерфейсом стыковочного корпуса, имеющим вторую форму, которая конически сужается в направлении потока, имеет первую форму, которая конически сужается в направлении потока, и подогнан ко второй конически суженной форме так, что, в состыкованном состоянии, он расположен концентрически напротив него и отделен от него промежутком, образованным при помощи уплотнительного кольца. В этом случае, первая конически суженная форма имеет на ее периметре по меньшей мере один элемент очистки, который идет от первой конически суженной формы в направлении второй конически суженной форма. В этом контексте, элемент очистки может заходить в промежуток, чтобы захватывать жидкость, которая может накапливаться в нем.
Как уже было описано здесь выше, первая конически суженная форма может быть выполнена так, чтобы входить с плотной посадкой во вторую конически суженную форму. В этом случае, элемент очистки охватывает внешний периметр первой конически суженной формы и образует выступ в виде буртика. Альтернативно, первая конически суженная форма может быть выполнена так, чтобы принимать вторую конически суженную форму. В этом случае, элемент очистки охватывает внутренний периметр первой конически суженной формы, образует выступ в виде буртика и выходит радиально в промежуток. Для того чтобы элемент очистки был надежно захвачен желательным образом в жидкости, которая может накапливаться в промежутке, он расположен в направлении потока ниже по течению от уплотнительного кольца, причем термин направление потока понимают в соответствии с приведенными выше объяснениями.
Для того что элемент очистки мог выполнять функцию соскабливания затвердевшей жидкости, которая накопилась на второй конически суженной форме, первая конически суженная форма может быть изготовлена из упругого материала, который деформируется в ответ на отстыковку конца магистрали от стыковочного корпуса, при этом элемент очистки с трением движется вдоль второй конически суженной формы, чтобы соскабливать затвердевшую жидкость, которая накопилась на ней.
В отличие от ранее описанного известного способа стыковки, в котором используют зажим для шланга, позволяющий предотвращать течение жидкости в ходе операции расстыковки, за счет сдавливания вручную трубы, что не позволяет жидкости протекать, когда конец жидкостной магистрали отстыковывают от стыковочного интерфейса стыковочного корпуса, в способе в соответствии с настоящим изобретением используют температурный поток в виде теплоты или холода, который прикладывают к соединительной области между стыковочным интерфейсом и концом магистрали, что вызывает твердение жидкости в стыковочном интерфейсе и в конце магистрали, по меньшей мере временно. Это позволяет предотвращать течение жидкости в ходе операции расстыковки и, за счет этого, предотвращать любое загрязнение стыковочного интерфейса.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показано поперечное сечение первого специфического варианта системы стыковки.
На фиг.2 схематично показано поперечное сечение другого специфического варианта системы стыковки.
На фиг.3 схематично показано поперечное сечение еще одного специфического варианта системы стыковки в соответствии с настоящим изобретением, имеющего отдельно сконструированный конец магистрали.
На всех чертежах аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.
Подробное описание изобретения
Сначала будет описан первый специфический вариант системы 1 стыковки в соответствии с настоящим изобретением, в котором конец 2 магистрали введен с плотной посадкой в стыковочный интерфейс 5, со ссылкой на поперечное сечение, показанное на фиг.1, и на изометрию, показанную на фиг.3. В этом контексте, стыковочный интерфейс 5 является частью стыковочного корпуса 4, как это можно понять при рассмотрении фиг.3. Задачей стыковочного корпуса 4 является размещение множества волокнистых слоев в полости 9, чтобы соединять их с использованием жидкости, которую под давлением вводят через конец 2 магистрали в стыковочный корпус.
Как это показано на фиг.1, стыковочный интерфейс 5, который расположен в стыковочном корпусе 4, имеет форму, которая конически сужается в направлении потока. Соответственно, конец 2 магистрали также имеет форму, которая конически сужается в направлении потока, так что конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5 позволяет принимать конусную форму 3 конца 2 магистрали. Конически суженная форма 3 конца 2 магистрали охвачена уплотнительным кольцом 7, которое используют для уплотнения стыковочного интерфейса 5, так что в процессе введения жидкости в форму 4, жидкость не может проникать наружу. Для достижения наиболее оптимального уплотняющего действия, конусная форма 3 конца магистрали 2 имеет сужение в направлении потока в большей степени, чем конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5, за счет чего, когда конец 2 магистрали со скольжением вводят за счет его конусной формы 3 в стыковочный интерфейс 5, средство 7 уплотнения входит в контакт, с одной стороны, с конусной формой 6 и, с другой стороны, с конусной формой 3, и, при дальнейшем движении (проталкивании) вперед конца 2 магистрали, средство 7 уплотнения катится по конусной форме 3 и сжимается, что позволяет улучшить уплотняющее действие средства 7 уплотнения.
Как это показано на фиг.1, конусная форма 3 конца магистрали 2 и конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5 подогнаны друг к другу таким образом, что, в состыкованном состоянии, они расположены концентрически напротив друг друга и разделены промежутком, образованным при помощи уплотнительного кольца. Так как жидкость вводят в стыковочный корпус под давлением, что может приводить к обратному ходу жидкости в стыковочный интерфейс 5, то жидкость может поступать назад в промежуток, вплоть до средства 7 уплотнения и накапливаться там. Для облегчения удаления жидкости, накопленной указанным образом, конусная форма 3 конца магистрали 2 имеет на конце периферийной боковой стенки элемент 8 очистки, который охватывает конец 2 магистрали у конца конусной формы 3 и образует выступ в виде буртика. В этом контексте, элемент очистки 8 идет от конусной формы 3 в направлении конусной формы 6 для того, чтобы погружаться в жидкость, которая накопилась в промежутке.
Если в этот момент теплый или холодный поток поступает в соединительную область между стыковочным интерфейсом 5 и концом 2 магистрали, то это будет приводить по меньшей мере частично к твердению жидкости, которая накопилась в промежутке. Если затем конец 2 магистрали извлечь из стыковочного интерфейса 5, то это будет приводить к тому, что элемент 8 очистки, который стал захваченным в затвердевшей жидкости, будет извлекать эту жидкость из соединительной области, так что конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5 освобождается от всех загрязнений. Следовательно, совершенно не требуется дополнительная очистка или требуется только минимальная ручная очистка стыковочного интерфейса перед проведением следующей стыковки конца 2 магистрали со стыковочным интерфейсом 5.
Другой специфический вариант системы стыковки описан со ссылкой на фиг.2. В этом случае, первая конически суженная форма принимает вторую конически суженную форму. Как это показано на фиг.2, стыковочный интерфейс 5 имеет форму, которая конически сужается в направлении потока. Соответственно, конец 2 магистрали также имеет форму, которая конически сужается в направлении потока, так что конусная форма 3 конца 2 магистрали позволяет принимать стыковочный интерфейс 5 стыковочного корпуса 5. Уплотнительное кольцо 7, которое используют для уплотнения стыковочного интерфейса 5, установлено в конически суженной форме (3) конца магистрали и служит для предотвращения проникновения жидкости наружу. Для достижения наиболее оптимального уплотняющего действия, конусная форма 3 конца магистрали 2 имеет сужение в направлении потока на меньшую степень, чем конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5, за счет чего, когда конец 2 магистрали со скольжением вводят за счет его конусной формы 3 в стыковочный интерфейс 5, средство 7 уплотнения входит в контакт, с одной стороны, с конусной формой 6 и, с другой стороны, с конусной формой 3, и, при дальнейшем движении вперед конца 2 магистрали, средство 7 уплотнения катится по конусной форме 6, что позволяет улучшить качество уплотнения, создаваемого за счет средства 7 уплотнения.
Как это показано на фиг.2, конусная форма 3 конца магистрали 2 и конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5 подогнаны друг к другу таким образом, что, в состыкованном состоянии, они расположены концентрически напротив друг друга и разделены промежутком, образованным при помощи уплотнительного кольца. Так как жидкость вводят в стыковочный корпус под давлением, что может приводить к обратному ходу жидкости в область стыковочного интерфейса 5, то жидкость может поступать назад в промежуток, вплоть до средства 7 уплотнения, и накапливаться там. Для облегчения удаления жидкости, накопленной указанным образом, конусная форма 3 конца магистрали 2 имеет на ее внутреннем периметре элемент 8 очистки, который охватывает конец 2 магистрали и образует выступ в виде буртика. В этом контексте, элемент очистки 8 идет от конусной формы 3 в направлении конусной формы 6, для того, чтобы погружаться в жидкость, которая накопилась в промежутке.
Если в этот момент теплый или холодный поток поступает в соединительную область между стыковочным интерфейсом 5 и концом 2 магистрали, то это будет приводить по меньшей мере частично к твердению жидкости, которая накопилась в промежутке. Если затем конец 2 магистрали извлечь из стыковочного интерфейса 5, то это будет приводить к тому, что элемент 8 очистки, который стал захваченным в затвердевшей жидкости, будет извлекать эту жидкость из соединительной области, так что конусная форма 6 стыковочного интерфейса 5 освобождается от всех загрязнений. Следовательно, совершенно не требуется дополнительная очистка или требуется только минимальная ручная очистка стыковочного интерфейса 5 перед проведением следующей стыковки конца 2 магистрали со стыковочным интерфейсом 5.
Наконец, как это показано на фиг.3, конец магистрали 2 может быть выполнен как отдельная деталь магистрали, соединяемая с жидкостной магистралью 10. Этот тип отдельной конструкции конца 2 магистрали может быть полезен, так как он позволяет конструировать конец 2 магистрали как сменный, одноразовый компонент, который может быть просто выброшен после проведения операции стыковки и расстыковки. Это исключает необходимость удаления остатков жидкости, прилипших к конусной форме 3 конца 2 магистрали, которые захватываются, когда конец 2 магистрали расстыковывают от стыковочного интерфейса 5. Вместо этого, конец 2 магистрали просто заменяют, что позволяет вновь произвести стыковку жидкостной магистрали 10, вместе с новым концом 2 магистрали, со стыковочным корпусом 4.