填料注入船內的裝置和方法

2023-05-27 06:31:26

專利名稱：填料注入船內的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種不沉船的製造裝置和方法，具體地說，涉及把填料注入包括多個 獨立的船艙的船中的裝置和方法。
背景技術：
　在航海領域，通過裝入浮力儲備製成的不沉船的用途是公知的。船由連接起來的兩個殼體製成，一個在上面，一般作甲板，而另一個在下面，作為 船體，船體通常由纖維增強的樹脂製成。浮力儲備通過在形成船的兩個殼體之間的「空的」空間用填料方法得到，即不是用 於裝設線纜和船載系統的空間。填料通常由閉孔的聚氨酯泡沫製成，所述的聚氨酯泡沫的製備是通過混合預先設 定比例的不同組分(多元醇和異氰酸酯)進行反應，形成聚合物，增大它們的體積並以泡沫 的形式膨脹。最終狀態的膨脹泡沫的組分和初始狀態的液體的組分之間的體積膨脹率較大，且 隨所需要的泡沫密度而變化。通過改變反應物之間的比例，會得到不同的密度值和膨脹率。從聚氨酯泡沫在船艙的體積內的密度的一致性的觀點來看，充填操作還存在一些 問題。一般來說，船艙大體上縱向地展開，兩端有排氣口和中間有注入點。由於泡沫的自 由膨脹，適當位置上設置的排氣口能確保船艙內的空氣能被正確地排出。這使得泡沫以相 同的密度分布在船艙的內部。本方法的可能問題在於，在船的設計過程中，膨脹狀態下的泡沫不能達到預定的
也/又。不沉船製造中的一個非常嚴重的問題是製成船的玻璃纖維殼體可能會發生永久 形變。事實上，船的上下殼體降低了剛性，且由於在膨脹過程中，聚氨酯泡沫會對表面施加 壓力，故而殼體會很容易變形。為避免永久形變，在注入聚氨酯填充液的過程中，使殼體保 持在它們各自的製作鑄模中，進行剛性組裝。Boston Whaler公司的美國專利US 7332115描述了一種造船方法，即把發泡填充 料注入形成船的上下殼體之間的船艙內。通過使兩個殼體保持在各自的鑄模中，以完成發 泡填充料的注入、膨脹和固化操作。發泡填充料用作粘結劑，並隨後膨脹和固化，把兩個殼 體連成一體。此外，從現有技術中已知道具有多個獨立船艙的船的製造。具體地說，可通過位於 上下殼體之間的構件以製成船艙，再按照船體縱向展開方向排列。例如，申請人的美國專利申請US 2008/035041描述了設有多個獨立的船艙的不 沉船的製造。所述的船的製造是通過把通常作為甲板的上殼體和通常由纖維增強的樹脂製成 的下殼體連接起來。由兩個殼體組合而成的主船艙中，構件以與船體的縱向展開方向平行地設置，藉此形成多個船艙。縱向構件構成船艙的側壁。船的船艙內的空的空間填滿閉孔的高密度聚氨酯泡沫，以使船不下沉。如果在填充船的過程中，沒有施以適當的注意，可能會產生結構形變，這是因為泡沫在膨脹過程中，泡沫的壓力施加於船艙的側壁，即施加在縱向構件上而產生的。一個船艙內的泡沫相對於相鄰船艙的泡沫的不一致的膨脹可使縱向構件產生不可逆和不能預測的形變，影響結構的耐用性。縱向構件和船體的殼體以及甲板的形變可導致船報廢，並從生產線上去除。

發明內容
本發明的目的是提供一種把填料注入由多個獨立的船艙形成的船的內部的裝置和方法，以避免玻璃纖維殼體的永久形變和填料的不一致膨脹。本發明的另一個目的是填充上述類型的船，以便防止船艙的隔牆產生形變。這些以及其它的目的是通過權利要求1所要求保護的裝置和權利要求14所要求 保護的方法實現的，以把填料注入由多個獨立的船艙組成的船的內部。本發明更進一步的 具體特徵將在各自的從屬權利要求中體現。 本發明的裝置由製備和注入填料用的多個單元組成。每個單元包括至少一個第一反應物計量用的容器，至少一個計量用的且接下來使第一和第二反應物混合用的容器，以及形成船體填料的混合裝置。根據本發明的一個可能的實施例，混合裝置包括每個單元用的攪拌器，還包括多片刀片或轉片，其能從每個單元各自的混合容器中插入或取出。混合裝置可在操作位與非操作位之間移動，其中，在操作位，每片轉片都插入各自的混合容器中，而在非操作位，每片轉片從各自的混合容器中取出。裝置進一步包括把填料注入獨立的船艙的裝置，還包括流量控制裝置，例如確保把填料同時注入船體的所有獨立的船艙。注入裝置由形成船體的每個獨立船艙用的注入槽組成。每條注入槽把混合容器與船體各自的船艙連接起來，使填料通過。流量控制裝置沿著注入槽設置，當它們被同時啟動時，它們能確保把填料同時注入每個船艙中。例如，流量控制裝置包括閥，該閥包括可被驅動的滑動多孔板，類似於百葉窗，較佳的是使用驅動器驅動。具體地，由於填料同時被注入船艙，有利地避免了兩個相鄰的船艙之間的縱向構件的永久形變。事實上，按照同時注入的填料和它的自由膨脹，兩個相鄰的船艙之間的每個縱向構件受到大體上相同強度的力的作用，因此，相互抵消。根據本發明，填料的注入方法包括以下步驟首先，計量裝入分開的容器中的第一反應物和第二反應物，接著，在預設的時間內，使兩種反應物在每個單元的混合容器中混 合。混合結束後，把填料同時注入形成船的所有的獨立的船艙中。在裝置的每個單元，計量第一反應物後裝在單獨的容器中，而計量第二反應物後裝在混合容器中。反應物以預設的比例計量，以便得到所要求的密度的閉孔的填充泡沫。
同時驅動填料配製單元及注入單元的組件，以致於使聚氨酯液體的製備步驟和注 入步驟在所有的單元內同時進行。在每個單元內經這樣形成的聚氨酯液體同時地注入船體 的相應的船艙中。每個單元設置了流量控制裝置，且是同時被啟動，以便把填料同時注入每 個船艙中。



通過參考以下結合附圖的實施例的描述，本發明的進一步的特徵和優點將變得更 為明顯，其中圖1所示為根據本發明的一個可能的實施例的裝置的一些組件的正視圖。圖2所示為在其中的一個操作條件下，製備並將填料注入船的各自的船艙的一個 單元的正視圖。圖3所示為圖2的單元在它的另一個操作條件下的正視圖。圖4所示為流量控制裝置的可能實施例的立體圖，其中聯通位被部分剖開。圖5所示為流量控制裝置的可能實施例的立體圖，其中斷開位被部分剖開。圖6所示為本發明的方法中的裝置的初始狀態。圖7所示為製備填料的第一個步驟。圖8所示為製備填料的第二個步驟。圖9所示為填料的注入步驟。圖10所示為本發明的方法的最終步驟。圖11所示為圖10中畫圈的部分中作用在縱向構件上的力的示意圖。
具體實施例方式圖1所示為設有3個單元(以數字及其後面結合的後綴a-c進行標識)的裝置， 其用於把填料同時注入設有3個獨立船艙的船中。每個獨立的船艙的填充方法通過填料配製和注入單元實現，該單元包括多個配製 聚氨酯填充液，接著將其注入一個單獨的船艙中所必需的部件。因此，這個裝置包括多個單 元，其數目等於待填充的船艙的數目。例如，填料由二組分型的聚氨酯液體組成，所述的二組分通過混合兩種之前是分 開的反應物而成，例如異氰酸酯和多元醇。把聚氨酯液體同時注入船艙中，因為化學反應，聚氨酯開始以泡沫的形式自由膨 脹。為了獲得浮力儲備和船的不沉性，聚氨酯泡沫最好是閉孔高密度型聚氨酯。圖2和圖3示出了配製並把填料注入一個單獨的船艙用的單元的正視圖，其中該 單元設有配製和注入聚氨酯液體用的必需的部件。所述單元包括兩個有刻度的容器1和2，例如是圓柱形的，適合於盛裝初始就分開 的配製填充液用的反應物。兩種反應物初始時都分別單獨地盛裝在單個的容器1和2中。第一個有刻度的容器1的下端呈漏鬥形，其端部接控制閥20。閥控制液體從容器 1流到出口管5。第二個有刻度的容器2最初裝有第二反應物，並設在容器1的下面，通過部分地沉 入容器2開口的上端的出口管5與容器1接通。
在第一反應物準備流經出口管5之前，通過攪拌器16在容器2中開始混合第二反 應物。通過起動器25打開控制閥20後，第一反應物通過出口管5輸送到裝有第二反應物 的容器2中。圖2隻以舉例的方式示出了閥20關閉的狀態，而圖3所示為發指令給起動器之後，閥20開啟的狀態。正如以下將結合圖4和圖5進一步進行詳細敘述的那樣，起動器25 對一塊帶孔板62起作用，以同時地打開和關閉所有的閥20。繼續在容器2中對反應物混合一段必要的時間，以便正確地混合形成聚氨酯填充 液的兩種反應物。容器2的下端也呈漏鬥形，其端部接由起動器26起動的流量控制閥21。控制閥21 的下遊是注入管8，其確保容器2中由攪拌器16混合的反應物流入船(圖2和3中未示) 的其中一個船艙。攪拌器由電動機9或類似物帶動，所述的攪拌器的芯軸上安裝有多片混合反應物 用的葉片或轉片。攪拌器16的每片葉片能以可拆裝的方式固定在芯軸上，以在拆卸之後便 於清潔。攪拌器16最好以可拆裝的方式與馬達9連接，以便進行更換或者清潔和維修作業。標有刻度的容器1和2固定在框架10上，每個攪拌器16可以從非操作位和操作 位移開，其中在非操作位，各自的葉片都從每個容器2中取出，而在操作位，各自的葉片都 浸入每個容器2中。可以給每個攪拌器設置移動裝置，例如固定在框架10上的氣動、液動、 電動裝置或類似裝置。容器1和2、各自的控制閥20和21、出口管5、注入管8、攪拌器16及其動轉裝置 18、19和80構成填料製作並注入船的一個船艙用的單元。根據形成船的單獨的船艙的數目設置框架，其上安裝有與船艙的數目相同的單 元，而填料則注入所述的船艙中。如前所述，圖1示出了本發明的裝置的一個可能的實施例，其中在框架10上並排 安裝了三個單元(後綴a-c)，以填充由三個單獨的船艙30a-30c組成的船。單元的組件是 同時進行操作的。圖4和圖5示出了容器Ia-Ic的流量控制閥20a-20c的可能的實施例的部分剖面 圖。閥包括三塊重疊的金屬板，其中的兩塊是固定的(上板60和下板61)，而中間的一塊則 在固定的兩塊板之間滑動。在上板60和下板61上固定容器Ia-Ic的每個卸料收集器6a_6c的位置均穿孔。 中間板62設有孔63，其孔距與上板和下板上的孔距相同。當關閉控制閥，並希望阻止第一反應物流入出口管5a_5c，把中間的板62放置在 使孔63不與下板61和上板60對齊的位置，且有偏離(見圖4)。中間板62使用公知的技 術來保證密封，例如插入橡膠圈，如0形密封圈(圖中未示)。圖5中可看到，中間板62按預定行程移動使孔63移動到與收集器6a_6c對齊，這 樣就決定了控制閥的同時開啟。裝在容器Ia-Ic中的第一反應物在重力作用下經出口管 5a-5c輸送，進入下面的容器2a-2c。板62的移動由連接到中間板62的一個起動器25控 制，其可以是液力或電動型的或類似型的。應該注意的是，儘管對容器Ia-Ic的控制閥20a-20c作了清楚的說明，前述的實施 例也可以適用於容器2a-2c的閥21a-21c，其用起動器26控制聚氨酯填充液同時流經注入管 8a_8c。裝置還包括控制模塊70(見圖1)，其經適當編程，以自動地控制或指令單個單元 的組件，以便確保在整個製作和填充循環，操作能正確地進行。通過一個或多個液力或電動起動器或類似器件也可以同時地移動攪拌器16，其同 時也由控制模塊70進行控制。安裝了多個單元的框架10可以固定在船的上殼體的鑄模上面，或者設置在構架 上，但構架的下面設置了殼體的鑄模。參考圖6-10，以下描述的是同時把填料注入由三個船艙30a-30c組成的船的方法 中的步驟。在圖6-10的截面圖中所示的三個船艙30a-30c由縱向構件50和51分隔開，該構 件以公知的方式設置並固定在船的上殼體200和下殼體201之間。在注入填料的必要時間 內，殼體200和201可依然封裝在各自的鑄模中。圖6所示的是方法的開始步驟，其限定了裝置的填料的製作，並檢查裝置Ia-Ic和 2a-2c的清潔程度，出口管5a_5c和注入管8a_8c的密封，控制閥20a_20c和21a_21c的啟 動系統的操作，攪拌器16的運動裝置的操作以及攪拌器的操作。根據這些檢查的結果，關閉控制閥20a-20c和21a_21c。把攪拌器16升高到非工 作位，根據容器Ia-Ic中預設的量裝入第一反應物(如異氰酸酯)。根據容器2a_2c中預設的量，裝入第二反應物(如多元醇)。裝入每個單元的容器中的兩種反應物的量取決於待填充的每個船艙的體積以及 膨脹之後所需要的填料的密度。圖7所示為所述方法的下一個步驟，其中，攪拌器16設置在工作位，即浸入容器 2a-2c中，並通過葉片混合裝在容器2a_2c中的第二反應物。預設的時間一到，起動器21同時打開容器Ia-Ic的控制閥20a-20c，第一反應物在 重力作用下經輸出管道5a_5c流入下面的容器2a_2c中。此時，兩種反應物都裝在容器2a_2c中(見圖8)，攪拌器16的葉片混合第一和第 二反應物。混合會持續一段必要的時間，以形成聚氨酯液體及使其化學激活。圖9所示為所述方法的下一個步驟，其中，把製成的聚氨酯液體注入船的船艙 30a-30c中。容器2a-2c的控制閥21a_21c由起動器26同時打開，以在重力作用下使聚氨 酯液體流過注入管8a-8c以同時地填充船艙30a-30c。攪拌器16的葉片的混合轉動持續進 行，直到容器2a_2c完全為空。圖10所示的是方法的最後一個步驟，在進行該步驟的過程中，注入船艙30a-30c 的聚氨酯液體開始以泡沫的形式聚合，填滿剩餘的空間。由於膨脹的聚氨酯泡沫會流回注入管8a-8c，故容器2a_2c的流量控制閥21a_21c 通過起動器26而關閉。關閉攪拌器16的馬達9a-9c，並定為非工作位，其中，攪拌器從容器 2a-2c中取出。如圖11的細部所示，參見縱向構件51，由於聚氨酯填充泡沫同時膨脹，作用於屬 於兩個相鄰的船艙30b和30c的相對面上的力達到平衡。通過同時地注入泡沫，每個縱向構件50和51都達到平衡，因此不會發生形變。在不脫離本發明的範圍內，本文所述的實施例可以有多種改型。例如，儘管本文描述了填充含有三個獨立船艙的 船，但是本發明也可以用來同時地填充含有任意數目的船艙 的船，只要設有相應數目的用於製作和注入填料的單元。
權利要求
一種把填料注入船的多個獨立的船艙中的裝置，該裝置包括至少一個所述填料的製備和注入單元，所述的每個單元包括至少一個第一反應物計量用的有刻度的容器，以及至少一個第二反應物計量用的和使所述的第一反應物和第二反應物混合用的有刻度的混合容器，所述的至少一個混合容器設有使第一反應物和第二反應物混合以形成填料的裝置，以及把所述的填料注入所述的至少兩個獨立的船艙中的注入裝置，其特徵在於，所述的裝置還包括所述每個船艙填料的製備和注入單元，以及同時把所述的填料注入所述獨立的船艙中的控制裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述的控制裝置包括為所述的所有單元共 有的閥，以同時地控制所述填料從所述的每個單元到各自的船艙的流量。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述的共有閥包括通過一個起動器而滑動 的帶孔的板。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述的裝置還包括可編程的控制模塊。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述的可編程的控制模塊包括至少一個定 時器，以對所述的混合裝置和所述的注入控制裝置進行定時操作。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述的注入裝置包括注入管，其從所述的每 個單元的混合容器弓I出，以把填料注入每個所述的獨立的船艙中。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述混合裝置包括每個單元的至少一個旋 轉攪拌器。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述的混合裝置從操作位移到非操作位，其 中，在所述的操作位，旋轉攪拌器插入每個單元的混合容器中，而在所述的非操作位，所述 的旋轉攪拌器從所述的每個混合容器中取出。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述的每個攪拌器是可拆裝的。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述的每個攪拌器包括以可拆裝的方式固 定在旋轉驅動芯軸上的多片攪拌葉片或轉片。
11.如前述任意一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述的單元安裝在共用的框架上。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述的框架包括其在船上的構架或船橋 上的固定裝置。
13.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述的框架包括將它固定在所述船的鑄 模上的裝置。
14.一種把填料注入包括多個獨立的船艙的船的方法，所述的方法包括以下步驟i.計量裝入分開的容器中的第一反應物和第二反應物； .在至少一個混合容器中使所述第一和第二反應物在預設的時間內混合，以得到所 述的填料；其特徵在於，所述的填料在多個不同的製備和注入單元中製備，所述的單元與待填充 的船艙的數目一致，並且所述的填料同時注入所述的船艙中。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述的第一反應物和第二反應物定計量 地裝入所述的每個單元中，反應物的量根據每個船艙的體積而定，這樣在每個船艙中都得 到具有相同密度的閉孔型的填充泡沫。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，提供一步驟，其中在與所述的第一反應物 混合之前，在預設的時間內使所述的第二反應物攪拌。
17.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，在重力作用下，同時將所述的填料注入所 述的單獨的船艙中。
18.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述的第二反應物被計量後裝入每個單 元的混合容器中。
19.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述的第一反應物被計量後裝入與所述 單元的所述混合容器不同的容器中。
20.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述的第一反應物由異氰酸酯組成，所述 的第二反應物由多元醇組成。
全文摘要
本發明揭示了一種把填料注入包括多個獨立的船艙的船中的裝置和方法。填料在多個不同的製備和注入單元製備，所述的製備和注入單元的數目對應於待填充的船艙的數目，接著，同時把填料注入船艙中。
文檔編號B63B9/06GK101797955SQ20091015983
公開日2010年8月11日 申請日期2009年7月8日 優先權日2009年2月6日
發明者F·布齊 申請人:Fb設計有限公司