[发明专利]用于量化注入树脂的流入/流出的超声波装置及使用该装置的方法

说明书

本发明涉及超声波装置，用于在树脂浸渍一个注塑模具（14）中的预制件（16）的过程中，显示该树脂流入和流出该注塑模具的流动特性。该装置包括两个超声波传感器（21、22），分别设置在该树脂流入该注塑模具（14）的一个入口端口（23）附近，和该树脂流出该模具的一个出口端口（24）附近，每个传感器向位于其附近的模具的端部发射超声波，并接收由介质反射的超声波。在一个优选实施方式中，该装置还包括一个机构，用于凭借该传感器接收的信号确定树脂流过模具（14）的流动的稳定性。本发明还包括一种实施根据本发明的装置的方法，以确定由树脂浸渍该预制件（16）的操作的完整性，该预制件位于引入该树脂的注塑模具（14）中。

技术领域

本发明涉及用树脂浸渍纤维预制件来制造复合材料结构的一般领域，特别是使用液体树脂灌注(LRI)或树脂传递成型(RTM)工艺。本发明具体涉及对用树脂适当浸渍预制件进行监测。

背景技术

本发明涉及通过LRI或RTM工艺注入纤维预制件的领域。

工业注入系统可以简化为活塞和模具。模具可以具有恒定容积(具有刚性冲头和钢模的RTM模具)或可变容积(具有刚性冲头和柔性膜的RTM-VAP或LRI模具，其具有或不具有补偿板(或“挡板”))。

涉及在模具内用树脂浸渍预制件时，监测到浸渍过程的完毕需要很好地控制给定时间实际浸渍纤维预制件的树脂量。

对浸渍液(树脂)的流动的研究需要确定作为复合结构一部分的增强材料的渗透性。

这是通过将液体以恒定流速注入待特征化的增强材料的样品，并测量由该注入产生的压力差来确定的，测量结果被存储。在该操作中，纤维增强材料随着树脂前端的前进而被液体逐渐浸透。

这种流动的基本模式由达西定律规定如下：

Q＝K×[A/μ]×[ΔP/L]

其中Q表示树脂的体积流率，A表示流动截面积，μ表示粘度，L表示流动长度。

图1所示为通常用于进行这种注入的注入系统。

从图中可以看出，这种系统包括位于模具13的入口处的树脂注入监测机构13和在模具出口处的多余树脂回收监测机构15。这里，多余的树脂是指在树脂注塑模具的过程中，无论出于何种原因未被预制件收集的树脂。

连接到安装在模具14的入口处的接头11的树脂注入监测机构13基本上包括在受控压力下注入树脂的构件131和在装置中产生给定真空值的构件132，以这种方式产生真空，特别是为了浸渍纤维预制件。

对于其部件，树脂回收监测机构15包括一个入口回路，该入口回路连接到安装在模具14的出口处的接头12，树脂回收监测机构15还包括连接到沉淀罐152的入口阀151和用于对回收的树脂进行脱气的机构，该机构特别包括真空泵153。

目前，没有有效量化树脂流入或流出模具的流动的方法。无法明确识别不正确的脱气或泄漏导致的孔隙。

在目前通常使用的系统中，流入参数(流速、压力、注入温度……) 管控树脂流动及预制件对树脂的吸收，这些流入参数仅设定了控制注入压力的点并引入到系统中，在该系统的下游没有进一步进行监测。

因此，在目前通常使用的系统中存在各种不足：

-没有考虑到存在于液体树脂中的孔隙，树脂的粘度还受到温度的影响；

-没有考虑到上游和下游树脂供给通道的影响，其引起待使用的树脂体积的巨大变化，这种变化难以量化并且从一个注入操作到另一个注入操作基本上是可变的；

-仅通过检测注入装置水平处的压力变化来检测树脂到达模具腔体内的位置；

-除了在出口通道和回收机构15中目视检测树脂的存在之外，在模具14的出口处未进行测量。