СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ВЯЗКОЙ ВСПЕНИВАЮЩЕЙСЯ ЖИДКОЙ СМЕСИ НА ЛАМИНАТОР

1. Способ (3000) проектирования и производства распределительного элемента (210, 230, 240, 250, 260, 280, 290, 300), имеющего центральный впуск (2) для приема заданной вязкой вспенивающейся жидкой смеси при заданной скорости потока (Qtotal) и имеющего заданное четное число (Nholes) выпусков (p1-p12), соединенных по текучей среде с вышеупомянутым впуском через основной канал (5), причем данные выпуски разнесены друг от друга на равные расстояния по заданной длине (Lbar),
-4
2
причем распределительный элемент имеет такую геометрическую форму, что, когда соотношение заданной скорости потока (Qtotal), поступающего в центральный впуск, и заданной длины (Lbar) составляет, по меньшей мере, 1,00⋅10 м/с, смесь будет выходить из каждого из выпусков (p1-p12) со средней скоростью, которая является постоянной для каждого из выпусков в пределах заданного допустимого интервала, составляющего не более чем +/- 5%;
причем данный способ включает следующие стадии:
a) выбор (3001) геометрической формы для изготавливаемого распределительного элемента и определение множества параметров, соответствующих физической форме и размерам вышеупомянутого распределительного элемента;
b) присвоение (3002) значений геометрическим параметрам;
c) создание (3003) виртуальной модели вышеупомянутой геометрической формы, имеющей вышеупомянутые присвоенные значения;
d) моделирование (3005) потока жидкой смеси в вышеупомянутой виртуальной модели посредством осуществления компьютерного моделирования динамики текучей среды (CFD) с учетом (3004) в моделировании модели неньютоновской разжижающейся при сдвиге текучей среды и заданного параметра (n, m) снижения вязкости при сдвиге вышеупомянутой вязкой вспенивающейся жидкой смеси;
e) оценка (3006) того, удовлетворяет ли моделируемый поток заданному критерию, и если результат вышеупомянутой оценки является отрицательным, повтор стадий (b)-(e); а если результат вышеупомянутой оценки является положительным, повтор стадий (b)-(e) или переход к стадии (f);
f) изготовление (3007) физического распределительного элемента, имеющего геометрическую форму, которая удовлетворяет заданному критерию.
2. Способ по п. 1, в котором модель неньютоновской разжижающейся при сдвиге текучей среды выбирается из группы, состоящей из следующих моделей: Оствальда - де Виля, Кросса, Карро - Яшида, Гершеля - Балкли, Бингама, Берда - Карро и Кассона.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия (a) включает:
- выбор геометрической формы для основного канала (5), и определение первого множества параметров (Ddev, α, Lmin или Hmin), которые представляют физическую форму и физические размеры основного канала;
- выбор геометрической формы для множества выпусков (p1-p12) и определение второго множества параметров (L[i]; A[i]), которые представляют физическую форму и физические размеры множества выпусков.
4. Способ по п. 3, дополнительно включающий стадию выбора параметризованной аналитической функции, имеющей только два параметра (k, a) для определения вышеупомянутого числа второго множества параметров (L[i]; A[i]); и при этом стадия (b) включает присвоение значений вышеупомянутым параметрам (k, a) и вычисление геометрических параметров для каждого из данного числа выпусков (p1-p12) с использованием вышеупомянутой аналитической функции.
5. Способ по п. 4, в котором вышеупомянутая параметризованная аналитическая функция только двух переменных может выражаться следующей функцией или представлять собой ее эквивалент:
a
L(z)=B+k⋅(z/W),
или может выражаться следующей функцией или представлять собой ее эквивалент:
a
A(z)=B+k⋅(z/W),
где B и W представляют собой константы, z представляет собой расстояние в направлении длины распределительного элемента, L представляет собой длину выпуска, A представляет собой площадь поперечного сечения выпуска, и k и a представляют собой параметры.
6. Способ по п. 4 или 5, в котором стадия (e) повторяется для заданного числа сочетаний вышеупомянутых двух параметров (k, a).
7. Способ по любому из предшествующих пунктов,
в котором стадия (e) включает вычисление средней скорости на выпуске (v_avg[i]) для каждого выпуска и вычисление изменчивости этих средних скоростей на выпуске;
и причем заданный критерий заключается в том, что вычисляемая изменчивость средних скоростей на выпуске находится в пределах допустимого интервала, составляющего не более чем +/- 5%.
8. Способ по п. 7, в котором заданный критерий дополнительно включает проверку того, что каждая из средних скоростей на выпуске находится в интервале от 2,5 до 3,5 м/с.
9. Способ по п. 7 или 8, в котором допустимый интервал составляет не более чем +/- 4%, или не более чем +/- 3%, или не более чем +/- 2%.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором вязкая вспенивающаяся жидкая смесь содержит исходные материалы для образования полиуретана (PUR) или полиизоцианурата (PIR).
n-1
11. Способ по любому из пп. 1-9, в котором вязкая вспенивающаяся жидкая смесь содержит исходные материалы для образования полиуретана (PUR) или полиизоцианурата (PIR), и в причем модель неньютоновской разжижающейся при сдвиге текучей среды представляет формула: μ=mγ', где m представляет собой значение в интервале от 0,80 до 1,40 и n представляет собой значение в интервале от 0,50 до 0,90.
n-1
0,424
0
0-
0
0
12. Способ по любому из пп. 1-9, в котором вязкая вспенивающаяся жидкая смесь содержит исходные материалы для образования полиуретана (PUR) в присутствии вводимого воздуха или полиизоцианурат (PIR) в присутствии вводимого воздуха, и в причем модель неньютоновской разжижающейся при сдвиге текучей среды представляет формула: μ=mγ', где m=m/(1-1,16⋅φ), и n=n0,59⋅φ), m представляет собой значение в интервале от 0,80 до 1,40 и n представляет собой значение в интервале от 0,50 до 0,90, и φ представляет собой объемную долю вводимого воздуха.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия (b) включает присвоение таких значений, что оценочное значение средней продолжительности пребывания (tdev) вязкой вспенивающейся текучей смеси в основном канале составляет менее чем 150 мс, и в котором стадия (e) дополнительно включает вычисление средней продолжительности пребывания (tdev) вязкой вспенивающейся текучей смеси в основном канале и подтверждение того, что вычисленная средняя продолжительность пребывания (tdev) составляет менее чем 150 мс.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия (a) включает выбор геометрической формы для основного канала как трубчатой и сужающейся по направлению к наружным концам.
15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором стадия (a) включает:
- выбор основного канала (5), имеющего форму поперечного сечения, выбранную из группы, которую составляют: круг, эллипс, треугольник, треугольник с закругленными сторонами, квадрат, квадрат с закругленными сторонами, прямоугольник, прямоугольник с закругленными сторонами, пятиугольник, пятиугольник с закругленными сторонами, шестиугольник, шестиугольник с закругленными сторонами, восьмиугольник, восьмиугольник с закругленными сторонами, многоугольник, многоугольник с закругленными сторонами, и в котором площадь поперечного сечения основного канала (5) изменяется непрерывно с расстоянием от центра.
16. Способ по любому из пп. 1-14, в котором стадия (a) включает:
- выбор основного канала (5), имеющего круглое поперечное сечение с первым внутренним диаметром (Ddev) в середине распределительного элемента и вторым внутренним диаметром (α⋅Ddev) у его наружных концов, причем диаметр уменьшается непрерывным образом между центром и наружными концам, причем соотношение (α) второго диаметра и первого диаметра представляет собой значение в интервале от 50% до 95%.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором:
- геометрическая форма основного канала (5) выбирается таким образом, что имеется прямая центральная линия (6); и
- геометрическая форма выпусков (p1-p12) выбирается таким образом, что они представляют собой цилиндрические трубы, имеющие постоянный внутренний диаметр (Dhole), причем данные трубы имеют переменную длину (L[i]).
18. Способ по любому из пп. 1-16, в котором:
- геометрическая форма основного канала (5) выбирается таким образом, что имеется изогнутая центральная линия (6);
- геометрическая форма выпусков (p1-p12) выбирается таким образом, что они представляют собой цилиндрические трубы, имеющие постоянный внутренний диаметр (Dhole), причем выпускные отверстия каждой из труб (p1-p12) располагаются в одной плоскости.
19. Способ по любому из пп. 1-16, в котором:
- геометрическая форма основного канала (5) выбирается таким образом, что имеется прямая центральная линия (6); и
- геометрическая форма выпусков (p1-p12) выбирается таким образом, что они представляют собой выпускные щели, имеющие постоянное поперечное сечение (Bslot, Wslot) на протяжении своей длины, причем данное поперечное сечение представляет собой прямоугольник или прямоугольник с закругленными сторонами, и они имеют переменную длину (L[i]).
20. Способ по любому из пп. 1-16, в котором:
- геометрическая форма основного канала (5) выбирается таким образом, что имеется прямая центральная линия (6); и
- геометрическая форма выпусков (p1-p12) выбирается таким образом, что они представляют собой воронки, имеющие одинаковое выпускное отверстие (Dhole), причем данные воронки имеют различные площади поперечного сечения (A[i]) на своей поверхности соприкосновения с основным каналом (5).
21. Способ по любому из пп. 1-20, в котором изготовление на стадии (f) включает инжекционное формование с использованием таких материалов, как полиамид 6 (PA6) или акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS).
22. Способ по любому из пп. 1-20, в котором изготовление на стадии (f) включает стереолитографическое аддитивное производство с использованием таких материалов, как Tusk XC2700.
23. Способ по любому из пп. 1-20, в котором изготовление на стадии (f) включает аддитивное производство с моделированием методом наплавления с использованием таких материалов, как акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS).
24. Способ по любому из пп. 1-20, в котором изготовление на стадии (f) включает фрезерование с числовым программным управлением (CNC) с использованием металлических материалов или металлических сплавов.
25. Способ по п. 24, в котором материал выбирается из группы, которую составляют алюминий, сталь, алюминиевые сплавы, легированная сталь, нержавеющая сталь.
-4
2
26. Способ проектирования и производства распределительного элемента для использования на производственной линии для изготовления практически однородного пеноматериала, причем данная производственная линия имеет одну или более смесительных головок, выполненных с возможностью подачи неньютоновской разжижающейся при сдвиге вязкой вспенивающейся жидкой смеси при заданной скорости потока (Qtotal), и ламинатор, имеющий заданную ширину и выполненный с возможностью работы при линейной скорости (Vline), составляющей, по меньшей мере, 15 м/мин, причем соотношение заданной скорости потока (Qtotal) и заданной ширины ламинатора составляет, по меньшей мере, 1,00⋅10 м/с, причем данный способ включает следующие стадии:
i) оценка или определение четного числа (Nholes) выпусков распределительного элемента или оценка или определение расстояния (d) между двумя соседними выпусками с учетом линейной скорости и реакционной способности смеси;
ii) вычисление длины (Lbar) распределительного элемента на основании вышеупомянутого числа (Nholes) или вышеупомянутого расстояния (d);
iii) вычисление и производство распределительного элемента с определенным четным число выпусков (Nholes) и вычисленной длиной (Lbar) и вышеупомянутой заданной скоростью потока (Qtotal) для распределения вышеупомянутой вязкой вспенивающейся жидкой смеси с использованием способа по любому из пп. 1-25.
27. Распределительный элемент (210, 230, 240, 250, 260, 280, 290, 300), имеющий центральный впуск (2) для приема заданной вязкой вспенивающейся жидкой смеси при заданной скорости потока (Qtotal) и имеющий заданное четное число (Nholes) выпусков (p1-p12), соединенных по текучей среде с вышеупомянутым впуском через основной канал (5), причем данные выпуски разнесены друг от друга на равные расстояния по заданной длине (Lbar),
-4
2
отличающийся тем, что данный распределительный элемент имеет такую геометрическую форму, при которой, когда соотношение заданной скорости потока (Qtotal), поступающего в центральный впуск, и заданной длины (Lbar) составляет, по меньшей мере, 1,00⋅10 м/с, смесь будет выходить из каждого из выпусков (p1-p12) со средней скоростью, которая является постоянной для каждого из выпусков в пределах заданного допустимого интервала, составляющего не более чем +/- 5%.
28. Производственная линия, включающая:
- одну или более смесительных головок, выполненных с возможностью подачи неньютоновской разжижающейся при сдвиге вязкой вспенивающейся жидкой смеси при заданной скорости потока (Qtotal);
- ламинатор, имеющий заданную ширину (Wpanel) и выполненный с возможностью работы при линейной скорости (Vline), составляющей, по меньшей мере, 15 м/мин;
- распределительный элемент, спроектированный и изготовленный по любому из пп. 1-25, причем данный распределительный элемент присоединен через свой впуск (2) к одной или более смесительным головкам для приема вышеупомянутой вязкой вспенивающейся жидкой смеси и установлен над вышеупомянутым ламинатором для нанесения вышеупомянутой вязкой вспенивающейся жидкой смеси на вышеупомянутый ламинатор через свои выпуски (p1-p12);
-4
2
причем соотношение заданной скорости потока (Qtotal) и ширины ламинатора составляет, по меньшей мере, 1,00⋅10 м/с.
29. Производственная линия по п. 28, в которой ламинатор выполнен с возможностью работы при линейной скорости, составляющей, по меньшей мере, 20 м/мин, или, по меньшей мере, 25 м/мин, или, по меньшей мере, 30 м/мин, или, по меньшей мере, 35 м/мин, или, по меньшей мере, 40 м/мин, или, по меньшей мере, 45 м/мин, или, по меньшей мере, 50 м/мин.
30. Компьютерный программный продукт для проектирования и производства распределительного элемента по любому из пп. 1-25, который при исполнении на компьютерной системе, включающей компьютерное устройство и управляемое компьютером производственное устройство, отличается тем, что:
- компьютерное устройство включает программное обеспечение для компьютерного моделирования динамики текучей среды (CFD) и программный драйвер для управления вышеупомянутым производственным устройством;
- и фрагменты программного кода для осуществления, по меньшей мере, стадии (d), (e) и (f) способа.
31. Компьютерный программный продукт по п. 30, в котором устройство для управляемого компьютером производства выбирается из группы, которую составляют устройство для управляемого компьютером инжекционного формования, устройство для управляемого компьютером стереолитографического аддитивного производства, устройство для управляемого компьютером аддитивного производства с моделированием методом наплавления и устройство для фрезерования с числовым программным управлением (CNC).