CN105773995A - 单组份液态树脂的脱泡装置及脱泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单组份液态树脂的脱泡装置，包括：进料通道；加热系统，所述加热系统具有加热流道；脱泡装置；真空系统；出料通道；所述进料通道与所述加热系统的加热流道连接，所述加热系统的加热流道与所述脱泡装置连接，所述脱泡装置与所述出料通道连接，所述真空系统为所述脱泡装置提供真空环境。本发明还提供了利用上述装置进行的脱泡方法。本发明延长了液态树脂灌注的可操作时间，避免了固化风险。

Description

单组份液态树脂的脱泡装置及脱泡方法

技术领域

本发明涉及液态树脂成型领域，具体涉及单组份液态树脂的脱泡装置及脱泡方法。

背景技术

液态树脂在生产及运输过程中会有大量气体携裹进液体内部，灌注成型过程中，气体随液态树脂一起进入并留在产品区内，导致成型的产品局部树脂含量偏低，产品表面表现为白斑，影响风电叶片的质量及使用寿命。因此，需要在真空灌注前脱除树脂中气体，以保证真空灌注成型产品的质量。

目前常用的是将树脂与固化剂的液态混合物放置到真空箱中保持一定时间，使得液态混合物中的气体脱除。用真空箱脱除树脂与固化剂液态混合物气泡的方法脱泡效率较低，不能满足兆瓦级叶片的灌注速度需求，灌注成型时需要频繁关闭注胶管等待脱泡后的树脂，同样影响灌注质量，得不偿失；另外树脂与固化剂混合后再脱泡，增加了操作时间，会导致液态树脂凝胶，粘度急速升高并最终固化，不能再用于真空灌注成型。

作为对真空箱脱泡方法的改进，在发明名称：“一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡方法及装置”、专利号：201010595145.2的中国发明专利中，公开了一种真空灌注成型工艺液态树脂连续的脱泡方法，对液态树脂进行混合，并使混合后的液态树脂进入一个内置多层螺旋层流板的脱泡装置，脱泡装置为持续的真空状态，混合后的液态树脂持续从脱泡装置中的多层螺旋层流板流过，使液态树脂的表面积增大，即使液态树脂液面变为一个厚度极小的薄层，脱泡装置内的压差将混入液态树脂中的气泡体积瞬间放大，并由持续的真空迅速将这些气泡排除，经过脱泡处理的液态树脂通过液态树脂流道通道直接连接至复合材料真空灌注现场，对复合材料制品在真空状态进行灌注成型，实现液态树脂脱泡、灌注一体化。

但是，上述专利存在以下缺陷：首先，对液态树脂的混合一般仍然是树脂与固化剂混合形成的双组份液态混合物，这种双组份液态混合物在脱泡过程中需保持低温，否则液态混合物有凝胶、固化的风险，一般添加固化剂的双组份树脂在室温约25℃时，放置约40min即开始发热凝胶，无法使用,这使得树脂处于液态的时间较短，即在脱泡\灌注过程中的可操作时间较短；其次，由于树脂混合物靠自身重力流过多层螺旋层流板，低温下树脂混合物粘度较大，无法充分分散，使得液膜厚度较厚，分散的树脂液膜中的气泡张力较大，无法充分脱除，影响脱泡效果；再次，因树脂与固化剂混合后脱泡，因此进出料的管路及脱泡装置在每次使用完后需清洗，否则树脂与固化剂混合物固化后会堵塞系统，使得设备无法正常使用，而清洗系统需要用单组份的树脂，不仅浪费原材料，而且是一项非常繁琐的工作，清洗不完全同样存在风险；最后，真空脱泡系统的里连续作业通过人为判断，手动控制阀门实现，个体操作存在差异，造成最终灌注成型的产品一致性不强，质量得不到保证。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种可操作时间更长且脱泡效果更好的液态树脂的脱泡装置及脱泡方法。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种单组份液态树脂的脱泡装置，包括：进料通道；加热系统，所述加热系统具有加热流道；脱泡装置；真空系统；出料通道；所述进料通道与所述加热系统的加热流道连接，所述加热系统的加热流道与所述脱泡装置连接，所述脱泡装置与所述出料通道连接，所述真空系统为所述脱泡装置提供真空环境。

优选地，所述脱泡装置包括脱泡罐、旋转分料器，所述旋转分料器与所述加热系统的加热流道连接，且所述旋转分料器位于所述脱泡罐顶部。

优选地，所述旋转分料器具有分料盘，所述分料盘具有盘部和位于所述盘部上的多个齿部，所述齿部之间相互间隔形成分料通道，在所述盘部的径向方向上，所述分料通道逐渐变窄。

优选地，所述真空系统包括真空泵和缓冲罐，所述真空泵经过所述缓冲罐与所述脱泡罐连接。

优选地，上述单组份液态树脂的脱泡装置还包括控制系统，所述真空系统设有压力传感器，所述脱泡装置设有液位传感器，所述进料通道设有进料流量调节阀，所述控制系统根据来自于所述压力传感器和所述液位传感器的信号控制所述进料流量调节阀的关闭。

优选地，上述单组份液态树脂的脱泡装置还包括隔膜泵，所述隔膜泵与所述出料通道连接以允许单组份液态树脂从所述脱泡装置内单向流出，所述隔膜泵的工作频率受气动三联件的控制。

优选地，上述单组份液态树脂的脱泡装置还包括回流管路，所述回流管路连通所述出料通道和所述进料通道。

一种单组份液态树脂的脱泡方法，包括：对单组份液态树脂进行加热；使加热后的所述单组份液态树脂进入处于真空环境中的脱泡装置进行脱泡；将脱泡后的单组份液态树脂排出。

优选地，所述脱泡装置包括脱泡罐和旋转分料器，加热后的所述单组份液态树脂进入所述旋转分料器并被所述旋转分料器分散成液膜甩至所述脱泡罐的内壁，然后所述液膜在重力作用下沿所述脱泡罐的内壁下滑并进行脱泡。

优选地，当所述单组份液态树脂脱泡不完全时，采用回流管路将排出的单组份液态树脂重新导入所述脱泡装置；当需要进行不同树脂切换时，将新的树脂导入所述脱泡罐并采用回流管路进行多次循环清洗。

本发明是对单组份液态树脂进行脱泡，无需保持在低温，相反，利用加热系统对单组份液态树脂进行加热，使得树脂温度升高，保持在液态状态的时间边长，即灌注过程中可操作时间边长，同时树脂温度升高后粘度降低，降低了树脂液膜中的气泡张力，提高了脱泡效果。

进一步地，加热后的单组份液态树脂采用旋转分料器进行分料，利用旋转分料器的离心力获得液膜的厚度，比现有技术中利用多层螺旋层流板形成的液膜厚度更低。液膜在重力作用下沿罐壁下滑，下滑过程中与罐内的真空充分接触，使得气泡破裂，气体通过真空系统被脱除，在此过程中由于液膜厚度更低，因此液膜中气泡的张力也降低，进一步提高了脱泡效果。

进一步地，分料盘上的分料通道逐渐变窄，能够起到使树脂分散均匀的作用。

进一步地，真空泵与脱泡罐之间的缓冲罐能够收集脱泡罐内抽出的树脂，防止树脂进入真空泵内。

进一步地，脱泡罐内的液位传感器能够监测脱泡罐内的液位上限，当液位达到上限时控制系统能够关闭进料通道的阀门并报警，而真空系统内的压力传感器能够监控脱泡罐内的压力并通过控制系统进行调节。

进一步地，通过隔膜泵排出单组份液态树脂，能够通过气动三联件控制隔膜泵的工作频率，来控制脱泡树脂的排出量，实现树脂的连续脱泡操作。

进一步地，采用回流管路将脱泡不完全的树脂导引回脱泡装置，能够保证脱泡率进一步提高，而在切换树脂时，新的树脂能够通过回流管路进行多次循环保证清洗完全并且节约原材料保护环境。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例做进一步详细说明，其中：

图1为本发明的实施例的单组份液态树脂的脱泡装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例的单组份液态树脂的脱泡装置的工作原理图；

图3为图2中的旋转分料器的立体图；

图4为图3中的旋转分料器的剖视图；

图5为图4中的分料盘的立体图；

图6为图5中的分料盘的俯视图。

具体实施方式

结合图1、图2，本实施例中的单组份液态树脂的脱泡装置作为一个整体安装在机架1上，包括进料通道2；加热系统3，该加热系统3能够是具有加热流道31的常用PTC加热器、利用流体介质进行加热的板式换热器等；脱泡装置4，该脱泡装置4安装有旋转分料器5；真空系统7；出料通道6；控制系统8；隔膜泵9等。进料通道2与加热系统3的加热流道31连接，加热系统3的加热流道31再与脱泡装置4连接，脱泡装置4再与出料通道6连接，真空系统7为脱泡装置4提供真空环境。回流管路12连通出料通道6和进料通道2，并且在正常情况下回流阀11关闭阻止进料通道2与出料通道6之间的导通。

由图2更清晰可见，脱泡装置4包括脱泡罐41和旋转分料器5，该旋转分料器5与加热系统3的加热流道31通过进料通道2连接，并且旋转分料器5位于脱泡罐41的顶部，旋转分料器5的分料盘51伸入脱泡罐41的内部。在电机或者气动马达等外部动力源的驱动下，旋转分料器5能够高速旋转，进而分料盘51在脱泡罐41内部高速旋转。在本实施例中，真空系统7包括真空泵72和缓冲罐71，真空泵72经过缓冲罐71后再与脱泡罐41连接。这样，在工作时，真空泵72与脱泡罐41之间的缓冲罐71能够收集脱泡罐41内抽出的树脂，防止树脂进入真空泵72内。真空系统7设有压力传感器(未示出)，脱泡装置4设有液位传感器13，进料通道设有进料流量调节阀10(气动阀)，控制系统8根据来自于压力传感器和液位传感器13的信号控制进料流量调节阀10的关闭。脱泡罐41内的液位传感器13能够监测脱泡罐内41的液位上限，当液位达到上限时控制系统8能够关闭进料通道2的阀门并报警，而真空系统7内的压力传感器能够监控脱泡罐41内的压力并通过控制系统8进行调节。隔膜泵9与出料通道6连接以允许脱泡后的单组份液态树脂从脱泡装置4内单向流出，并且隔膜泵6的工作频率受气动三联件的控制，实现树脂的连续脱泡。气动三联件为本领域常用气动元器件，其具体结构本文不再详述。回流管路12连通出料通道6和进料通道2。

结合图3至图6可见，旋转分料器5具有分料盘51，当电机53旋转时，在转轴52的带动下分料盘51能够高速旋转。分料盘51具有盘部510和位于盘部510上的多个齿部511。每两个相邻的齿部511之间相互间隔形成分料通道512，并且在盘部510的径向方向上，分料通道512逐渐变窄，即分料通道512越远离盘部510的中心宽度越小。当然,旋转分料器5的旋转还能够通过气动马达驱动,此时通过气动三联件即能够控制转速。

回到图2，在图2中以带箭头的实线指示单组份液态树脂的流向，以带箭头的虚线指示气体流向。单组份液态树脂经进料通道2进入加热系统3的加热流道31。在加热流道31内，单组份液态树脂与板式换热器内流动的热流体进行热交换，从而使单组份液态树脂被加热；加热后的单组份液态树脂通过进料通道2进入旋转分料器5的分料盘51,在高速旋转的分料盘51中，在离心力的作用下单组份液态树脂分散成液膜甩至脱泡罐41的内壁，然后液膜在脱泡罐41中的真空环境中在重力作用下沿脱泡罐41的内壁下滑并进行脱泡，此时由于加热后的单组份液态树脂的粘度显著降低，因此液膜的表面张力降低，再加上分料盘51所分散形成的液膜更薄，因此脱泡效果更好；最后，利用隔膜泵9将脱泡后的单组份液态树脂从出料通道6排出。而单组份液态树脂由于不存在固化风险，因此不受操作时间限制，能够获得更长的可操作时间,并且单组分液态树脂能够被加热从而获得较低的黏度提高脱泡效果。在此过程中，一旦脱泡罐41内的液位传感器13监测到脱泡罐41内的液位达到上限时，控制系统8能够关闭进料通道2的阀门10并报警，从而实现脱泡装置的自动控制。而分料盘51上的分料通道512逐渐变窄，能够起到使单组份液态树脂树脂分散更均匀、所成液膜厚度更薄的作用。

当单组份液态树脂仅经过一个脱泡循环使脱泡不完全时，打开回流阀11，采用回流管路12将从脱泡罐41排出至出料通道6的单组份液态树脂重新经进料通道2导入脱泡装置，这能够保证脱泡率的进一步提高。当需要进行不同树脂切换时，将新的树脂经进料通道2导入脱泡装置，然后经回流管路12实现多次循环对各管路及脱泡装置4进行清洗，保证清洗完全并且节约原材料保护环境。

虽然本发明是通过上述实施例进行描述的，但本发明的保护范围并不能被限定在上述实施例中，而仅受权利要求的限定，本领域技术人员对上述实施例所做的等效修改、替换均不能被认为是离开本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，包括：

进料通道；

加热系统，所述加热系统具有加热流道；

脱泡装置；

真空系统；

出料通道；

所述进料通道与所述加热系统的加热流道连接，所述加热系统的加热流道与所述脱泡装置连接，所述脱泡装置与所述出料通道连接，所述真空系统为所述脱泡装置提供真空环境。

2.根据权利要求1所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，所述脱泡装置包括脱泡罐、旋转分料器，所述旋转分料器与所述加热系统的加热流道连接，且所述旋转分料器位于所述脱泡罐顶部。

3.根据权利要求2所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，所述旋转分料器具有分料盘，所述分料盘具有盘部和位于所述盘部上的多个齿部，所述齿部之间相互间隔形成分料通道，在所述盘部的径向方向上，所述分料通道逐渐变窄。

4.根据权利要求2所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，所述真空系统包括真空泵和缓冲罐，所述真空泵经过所述缓冲罐与所述脱泡罐连接。

5.根据权利要求1所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，还包括控制系统，所述真空系统设有压力传感器，所述脱泡装置设有液位传感器，所述进料通道设有进料流量调节阀，所述控制系统根据来自于所述压力传感器和所述液位传感器的信号控制所述进料流量调节阀的关闭。

6.根据权利要求5所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，还包括隔膜泵，所述隔膜泵与所述出料通道连接以允许单组份液态树脂从所述脱泡装置内单向流出，所述隔膜泵的工作频率受气动三联件的控制。

7.根据权利要求1所述的单组份液态树脂的脱泡装置，其特征在于，还包括回流管路，所述回流管路连通所述出料通道和所述进料通道。

8.一种单组份液态树脂的脱泡方法，其特征在于，包括：

对单组份液态树脂进行加热；

使加热后的所述单组份液态树脂进入处于真空环境中的脱泡装置进行脱泡；

将脱泡后的单组份液态树脂排出。

9.根据权利要求8所述的单组份液态树脂的脱泡方法，其特征在于，所述脱泡装置包括脱泡罐和旋转分料器，加热后的所述单组份液态树脂进入所述旋转分料器并被所述旋转分料器分散成液膜甩至所述脱泡罐的内壁，然后所述液膜在重力作用下沿所述脱泡罐的内壁下滑并进行脱泡。

10.根据权利要求8所述的单组份液态树脂的脱泡方法，其特征在于，当所述单组份液态树脂脱泡不完全时，采用回流管路将排出的单组份液态树脂重新导入所述脱泡装置；当需要进行不同树脂切换时，将新的树脂导入所述脱泡罐并采用回流管路进行多次循环清洗。