微丝控制的高压釜和方法技术

提供改进的处理装置（１２０、１５２），其用于处理（例如，模制、加热和／或固化）诸如零件或零件前体（１４８、１７０）之类的物体，包括在物体处理过程中无线探测与物体相关的温度参数。物体包括相关联的微丝型的传感器（１５０、１７４），其在施加的交变磁场的影响下具有特有的再磁化响应。该装置（１２０、１５２）具有大小可容纳待处理物体的处理腔室（１２２、１５３），一个或多个天线（１３２、１２４、１６６）靠近这样的物体，且可工作以产生询问的交变磁场并探测传感器（１５０、１７４）的响应。探测到的温度参数信息被装置的控制器（１４６）使用，以在处理腔室（１２２、１５３）内保持所要求的环境条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广义地涉及磁性元件温度传感器、使用这种传感器的探测器、利用 传感器和探测器来无线地确定与正在处理的物体相关的温度参数的闭环物体 处理系统，以及相应的方法。具体来说，本专利技术涉及闭环的这样一种类型的模 制/加热/固化系统，其用于制作诸如飞机和汽车部件的复合零件，并包括无线 温度参数传感器/探测器装置。这种系统包括加压的高压釜、非加压的加热炉型 系统，以及树脂模制系统。
技术介绍
高压釜模制法是已知的压力袋和真空袋模制技术的改进。由于零件固化采 用更均匀和有控制的加热以及更加均匀和有控制的压力条件，先进的高压釜复 合过程得以产生致密的无空隙的模制件。该过程广泛地应用于航天工业中，从 预浸渍的高强度纤维中制造出强度/重量比高的零件，诸如用于飞机、航天器和 导弹中的零件。高压釜实质上是加热的压力容器，其通常装备有真空系统，并设计成接受放在内部模具上或模具内的复合的叠层。然后加热这种叠层并在高 压釜中固化形成最终成品。固化压力范围一般在50至150psi内，固化循环时 间通常包括许多个小时。高压釜方法适应诸如环氧树脂那样较高温度的基体树 脂，与常规树脂相比，其具有较高的强度特性。树脂转移模制法(RTM)是用于中等产量的低压、低排放的闭模模制过程， 填补了缓慢、接触式模制过程和需要较高加工成本的较快的压縮式模制过程之 间的空白。在RTM中，连续的绞股垫子和编织的加强材料干燥地层叠在下半 部模具上。预成形的玻璃加强材料常用于复杂的模具形状。然后，模具关闭并 夹紧，将低粘度的树脂和催化剂混合物泵送到模具内，通过策略地布置的排气 孔排出空气。使用计量的混合设备来控制树脂/催化剂比例，使用不运动的/静 止的混合器来混合树脂和催化剂，然后，将混合物注入到模具端口内。普通的 基体树脂包括聚酯、乙烯基酯、环氧树脂以及酚醛树脂。RTM模制件有均匀 的厚度并呈现两个光滑侧面。为了优化零件表面光洁度，可在模制之前将凝胶 涂层涂敷到模具表面上。由RTM生产出的高质量零件包括汽车车身零件、浴 缸和容器。其它类型的加热炉也可用来实施"压力袋"或"真空袋"的模制过程。这 些加热炉用热空气来固化复合零件，这些零件通常放置在塑料袋内或在与相邻 的加工表面密封的薄塑料片下方。这允许由塑料袋或塑料片以及加工表面形成 的腔室被抽成真空。此外，对封闭在由薄塑料片形成的腔室内的未固化复合材料部分(相邻于 先前已固化的复合材料)，常常还需实施修理过程。还有，在由零件和其封装 的塑料"护罩"或"袋"形成的腔室内，通常需抽取真空，以除去会造成最后 固化的修理品中的空隙的空气。可通过许多种方法将热量施加到未固化的复合 材料上，这样的方法诸如电阻加热毯、热空气、高强度光照、微波以及树脂内 碳纤维或碳颗粒的感应加热等。所有上述技术中一直存在的问题是，在加热、模制和/或固化循环过程中需 要精确地监测零件的温度。在大多数的固化过程的生产中，只有空气和/或工具 的温度在固化过程中得到监测，而固化过程遵循着一个由固化试验零件预确定 的时间和空气/工具温度的"处方"，所述固化试验零件已经在零件内嵌入了传8感器，以使零件的温度与空气/工具温度以及驻留时间相互关联起来。如果在特 殊情况下采用温度传感器来监测当下生产零件的固化过程中的零件温度(通常 用于非常厚零件的固化)，则温度传感器是施加在策略上考虑的表面部位上的表面热电偶或是嵌入在非主要的溢料内的常规热电偶。在任一种情形中，如果 仅温度监测是其目标，则这些热电偶必须实体地连接到监测系统，或为了固化控制目的，这些热电偶必须实体地连接到高压釜、加热炉或RTM控制系统。将热电偶施加到零件上并将它们连接到监测和/或控制系统是一个复杂和费时 的过程，还可损害到真空袋和/或高压釜的压力完整性。不管是用于高压釜、加 热炉，还是用于修理过程，"压力袋"或"真空袋"的模制过程常利用热电偶 的引线，这些引线延伸穿过真空袋装置延伸到外部监测的电子器件。穿透真空 袋或片的引线通常会造成真空泄漏，这不仅干扰理想真空水平的维持，而且会 让潮气进入真空袋或片，导致不良的固化后果。因此，本
内需要有改进的物体处理装置和方法，其包括无线的温 度参数感测，这种感测允许实时地非接触地监测腔室内诸如零件和零件前体之 类的物体，以便确定物体处理(例如，加热、模制，和/或固化)过程中的温度 参数，由此允许使用闭环的反馈无需任何类型的传感器引线来控制处理装置。 此外，如果这些传感器可深入地放置在厚零件内且无线探测器(读取器)可远 离零件以便不干扰固化过程，则会是有利的。最后，如果固化之后传感器可在 零件寿命期间内一直保持在生产零件内而不造成零件任何的结构损坏，则就会 很有利。
技术实现思路
本专利技术克服上述诸问题，并提供用于处理物体的改进装置，其包括物体处 理过程中无线探测与物体相关的温度参数。广义上说，本专利技术装置包括一腔室， 其构造成容纳一待处理的物体，其中该物体具有相关联的磁性敏感的微丝传感 器元件，该微丝传感器元件在物体处理过程中可工作以感测与物体温度相关的 参数。该装置还具有探测器，其包括靠近腔室的天线组件，该天线组件可工作 以在物体传感器区域内产生交变磁场，并探测传感器的磁性响应作为对温度相 关参数的测量。该传感器(或多个传感器)嵌入在复合部分的内部，较佳的是嵌入在CFRP复合结构内层的树脂层内，因为这些传感器可被读取器穿过碳层 无线地读取。传感器可在固化或修理过程中手工地放置在复合部分内，或可在 制造过程中较早地(诸如在预孕材料制造过程中)放置在复合层内。在各种优选形式中，本专利技术的装置是从以下装置组中选出的一个或多个 高压釜腔室、树脂转移模具、非加压的加热炉以及压力袋或真空袋组件。在高 压釜的情形中，腔室呈厚壁可加压的腔室形式，而采用可以放置也可不放置在 加热炉或高压釜内的袋子组件(为了修理，袋子组件常通过热空气鼓风机、放 置成抵靠在袋子组件上的热毯内的电阻元件、高强度的灯以及许多其它的热源 进行加热)，该腔室利用柔性袋、片或盖子以及通常一相邻的基底来形成。天 线组件可以部分地或全部地位于腔室内，或可位于腔室外面。然而，在所有这 些情形中，天线组件(一个天线或多个天线)相对于物体传感器定向在一个位 置内，以便通过产生的交变磁场允许传感器进行询问，并探测传感器的特有磁 性响应。在处理循环过程中，装置控制器使用感测到的温度相关的参数，这些参数 由与天线组件相关联的解码电子器件(合起来形成"读取器"的解码电子器件、 电源、发送和接收电气器件以及天线组件)进行探测和/或计算，以便为物体建 立和维持合适的处理条件。读取器通常使用微处理器来解码由接收天线收集的 再磁化信号信息。解码算法可以是最佳拟合公式也可以是查找表信息，前者使 传感器得到的再磁化信息与传感器经受的实际温度关联起来，而后者已经从所 述最佳拟合公式中预先计算出或已用经验方法加以确定。解码算法可简单地利 用这样的事实当传感器温度超过居里温度时，每个磁性元件传感器的居里温 度致使再磁化响应消失，或者也可利用这样的事实该再磁化响应的参数(诸 如探测到的电压值、电压脉冲形状、脉冲持续时间等)以非常可预见的和容易 辨别的方式变化，且传感器温度在低于传感器的居里温度的温度小范围之内。 在任一种情形中本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理物体的装置，所述装置包括：　腔室，所述腔室构造成容纳待处理的物体，其中设有磁性敏感的微丝传感器元件，所述微丝传感器元件与所述物体相关联，且在所述物体处理过程中可工作以感测与所述物体的温度相关的参数；以及　探测器，所述探测器包括靠 近所述腔室的天线组件，所述天线组件可工作以在所述传感器区域内产生交变磁场，并探测所述传感器的磁性响应作为对所述参数的测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BL克洛希尔，
申请(专利权)人：热溶体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]