专利名称：填料注入船内的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种不沉船的制造装置和方法，具体地说，涉及把填料注入包括多个 独立的船舱的船中的装置和方法。
背景技术：
在航海领域，通过装入浮力储备制成的不沉船的用途是公知的。船由连接起来的两个壳体制成，一个在上面，一般作甲板，而另一个在下面，作为 船体，船体通常由纤维增强的树脂制成。浮力储备通过在形成船的两个壳体之间的“空的”空间用填料方法得到，即不是用 于装设线缆和船载系统的空间。填料通常由闭孔的聚氨酯泡沫制成，所述的聚氨酯泡沫的制备是通过混合预先设 定比例的不同组分(多元醇和异氰酸酯)进行反应，形成聚合物，增大它们的体积并以泡沫 的形式膨胀。最终状态的膨胀泡沫的组分和初始状态的液体的组分之间的体积膨胀率较大，且 随所需要的泡沫密度而变化。通过改变反应物之间的比例，会得到不同的密度值和膨胀率。从聚氨酯泡沫在船舱的体积内的密度的一致性的观点来看，充填操作还存在一些 问题。一般来说，船舱大体上纵向地展开，两端有排气口和中间有注入点。由于泡沫的自 由膨胀，适当位置上设置的排气口能确保船舱内的空气能被正确地排出。这使得泡沫以相 同的密度分布在船舱的内部。本方法的可能问题在于，在船的设计过程中，膨胀状态下的泡沫不能达到预定的
也/又。不沉船制造中的一个非常严重的问题是制成船的玻璃纤维壳体可能会发生永久 形变。事实上，船的上下壳体降低了刚性，且由于在膨胀过程中，聚氨酯泡沫会对表面施加 压力，故而壳体会很容易变形。为避免永久形变，在注入聚氨酯填充液的过程中，使壳体保 持在它们各自的制作铸模中，进行刚性组装。Boston Whaler公司的美国专利US 7332115描述了一种造船方法，即把发泡填充 料注入形成船的上下壳体之间的船舱内。通过使两个壳体保持在各自的铸模中，以完成发 泡填充料的注入、膨胀和固化操作。发泡填充料用作粘结剂，并随后膨胀和固化，把两个壳 体连成一体。此外，从现有技术中已知道具有多个独立船舱的船的制造。具体地说，可通过位于 上下壳体之间的构件以制成船舱，再按照船体纵向展开方向排列。例如，申请人的美国专利申请US 2008/035041描述了设有多个独立的船舱的不 沉船的制造。所述的船的制造是通过把通常作为甲板的上壳体和通常由纤维增强的树脂制成 的下壳体连接起来。由两个壳体组合而成的主船舱中，构件以与船体的纵向展开方向平行地设置，藉此形成多个船舱。纵向构件构成船舱的侧壁。船的船舱内的空的空间填满闭孔的高密度聚氨酯泡沫，以使船不下沉。如果在填充船的过程中，没有施以适当的注意，可能会产生结构形变，这是因为泡沫在膨胀过程中，泡沫的压力施加于船舱的侧壁，即施加在纵向构件上而产生的。一个船舱内的泡沫相对于相邻船舱的泡沫的不一致的膨胀可使纵向构件产生不可逆和不能预测的形变，影响结构的耐用性。纵向构件和船体的壳体以及甲板的形变可导致船报废，并从生产线上去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种把填料注入由多个独立的船舱形成的船的内部的装置和方法，以避免玻璃纤维壳体的永久形变和填料的不一致膨胀。本发明的另一个目的是填充上述类型的船，以便防止船舱的隔墙产生形变。这些以及其它的目的是通过权利要求1所要求保护的装置和权利要求14所要求 保护的方法实现的，以把填料注入由多个独立的船舱组成的船的内部。本发明更进一步的 具体特征将在各自的从属权利要求中体现。 本发明的装置由制备和注入填料用的多个单元组成。每个单元包括至少一个第一反应物计量用的容器，至少一个计量用的且接下来使第一和第二反应物混合用的容器，以及形成船体填料的混合装置。根据本发明的一个可能的实施例，混合装置包括每个单元用的搅拌器，还包括多片刀片或转片，其能从每个单元各自的混合容器中插入或取出。混合装置可在操作位与非操作位之间移动，其中，在操作位，每片转片都插入各自的混合容器中，而在非操作位，每片转片从各自的混合容器中取出。装置进一步包括把填料注入独立的船舱的装置，还包括流量控制装置，例如确保把填料同时注入船体的所有独立的船舱。注入装置由形成船体的每个独立船舱用的注入槽组成。每条注入槽把混合容器与船体各自的船舱连接起来，使填料通过。流量控制装置沿着注入槽设置，当它们被同时启动时，它们能确保把填料同时注入每个船舱中。例如，流量控制装置包括阀，该阀包括可被驱动的滑动多孔板，类似于百叶窗，较佳的是使用驱动器驱动。具体地，由于填料同时被注入船舱，有利地避免了两个相邻的船舱之间的纵向构件的永久形变。事实上，按照同时注入的填料和它的自由膨胀，两个相邻的船舱之间的每个纵向构件受到大体上相同强度的力的作用，因此，相互抵消。根据本发明，填料的注入方法包括以下步骤首先，计量装入分开的容器中的第一反应物和第二反应物，接着，在预设的时间内，使两种反应物在每个单元的混合容器中混 合。混合结束后，把填料同时注入形成船的所有的独立的船舱中。在装置的每个单元，计量第一反应物后装在单独的容器中，而计量第二反应物后装在混合容器中。反应物以预设的比例计量，以便得到所要求的密度的闭孔的填充泡沫。
同时驱动填料配制单元及注入单元的组件，以致于使聚氨酯液体的制备步骤和注 入步骤在所有的单元内同时进行。在每个单元内经这样形成的聚氨酯液体同时地注入船体 的相应的船舱中。每个单元设置了流量控制装置，且是同时被启动，以便把填料同时注入每 个船舱中。
通过参考以下结合附图的实施例的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更 为明显，其中图1所示为根据本发明的一个可能的实施例的装置的一些组件的正视图。图2所示为在其中的一个操作条件下，制备并将填料注入船的各自的船舱的一个 单元的正视图。图3所示为图2的单元在它的另一个操作条件下的正视图。图4所示为流量控制装置的可能实施例的立体图，其中联通位被部分剖开。图5所示为流量控制装置的可能实施例的立体图，其中断开位被部分剖开。图6所示为本发明的方法中的装置的初始状态。图7所示为制备填料的第一个步骤。图8所示为制备填料的第二个步骤。图9所示为填料的注入步骤。图10所示为本发明的方法的最终步骤。图11所示为图10中画圈的部分中作用在纵向构件上的力的示意图。
具体实施例方式图1所示为设有3个单元(以数字及其后面结合的后缀a-c进行标识)的装置， 其用于把填料同时注入设有3个独立船舱的船中。每个独立的船舱的填充方法通过填料配制和注入单元实现，该单元包括多个配制 聚氨酯填充液，接着将其注入一个单独的船舱中所必需的部件。因此，这个装置包括多个单 元，其数目等于待填充的船舱的数目。例如，填料由二组分型的聚氨酯液体组成，所述的二组分通过混合两种之前是分 开的反应物而成，例如异氰酸酯和多元醇。把聚氨酯液体同时注入船舱中，因为化学反应，聚氨酯开始以泡沫的形式自由膨 胀。为了获得浮力储备和船的不沉性，聚氨酯泡沫最好是闭孔高密度型聚氨酯。图2和图3示出了配制并把填料注入一个单独的船舱用的单元的正视图，其中该 单元设有配制和注入聚氨酯液体用的必需的部件。所述单元包括两个有刻度的容器1和2，例如是圆柱形的，适合于盛装初始就分开 的配制填充液用的反应物。两种反应物初始时都分别单独地盛装在单个的容器1和2中。第一个有刻度的容器1的下端呈漏斗形，其端部接控制阀20。阀控制液体从容器 1流到出口管5。第二个有刻度的容器2最初装有第二反应物，并设在容器1的下面，通过部分地沉 入容器2开口的上端的出口管5与容器1接通。
在第一反应物准备流经出口管5之前，通过搅拌器16在容器2中开始混合第二反 应物。通过起动器25打开控制阀20后，第一反应物通过出口管5输送到装有第二反应物 的容器2中。图2只以举例的方式示出了阀20关闭的状态，而图3所示为发指令给起动器之后，阀20开启的状态。正如以下将结合图4和图5进一步进行详细叙述的那样，起动器25 对一块带孔板62起作用，以同时地打开和关闭所有的阀20。继续在容器2中对反应物混合一段必要的时间，以便正确地混合形成聚氨酯填充 液的两种反应物。容器2的下端也呈漏斗形，其端部接由起动器26起动的流量控制阀21。控制阀21 的下游是注入管8，其确保容器2中由搅拌器16混合的反应物流入船(图2和3中未示) 的其中一个船舱。搅拌器由电动机9或类似物带动，所述的搅拌器的芯轴上安装有多片混合反应物 用的叶片或转片。搅拌器16的每片叶片能以可拆装的方式固定在芯轴上，以在拆卸之后便 于清洁。搅拌器16最好以可拆装的方式与马达9连接，以便进行更换或者清洁和维修作业。标有刻度的容器1和2固定在框架10上，每个搅拌器16可以从非操作位和操作 位移开，其中在非操作位，各自的叶片都从每个容器2中取出，而在操作位，各自的叶片都 浸入每个容器2中。可以给每个搅拌器设置移动装置，例如固定在框架10上的气动、液动、 电动装置或类似装置。容器1和2、各自的控制阀20和21、出口管5、注入管8、搅拌器16及其动转装置 18、19和80构成填料制作并注入船的一个船舱用的单元。根据形成船的单独的船舱的数目设置框架，其上安装有与船舱的数目相同的单 元，而填料则注入所述的船舱中。如前所述，图1示出了本发明的装置的一个可能的实施例，其中在框架10上并排 安装了三个单元(后缀a-c)，以填充由三个单独的船舱30a-30c组成的船。单元的组件是 同时进行操作的。图4和图5示出了容器Ia-Ic的流量控制阀20a-20c的可能的实施例的部分剖面 图。阀包括三块重叠的金属板，其中的两块是固定的(上板60和下板61)，而中间的一块则 在固定的两块板之间滑动。在上板60和下板61上固定容器Ia-Ic的每个卸料收集器6a_6c的位置均穿孔。 中间板62设有孔63，其孔距与上板和下板上的孔距相同。当关闭控制阀，并希望阻止第一反应物流入出口管5a_5c，把中间的板62放置在 使孔63不与下板61和上板60对齐的位置，且有偏离(见图4)。中间板62使用公知的技 术来保证密封，例如插入橡胶圈，如0形密封圈(图中未示)。图5中可看到，中间板62按预定行程移动使孔63移动到与收集器6a_6c对齐，这 样就决定了控制阀的同时开启。装在容器Ia-Ic中的第一反应物在重力作用下经出口管 5a-5c输送，进入下面的容器2a-2c。板62的移动由连接到中间板62的一个起动器25控 制，其可以是液力或电动型的或类似型的。应该注意的是，尽管对容器Ia-Ic的控制阀20a-20c作了清楚的说明，前述的实施 例也可以适用于容器2a-2c的阀21a-21c，其用起动器26控制聚氨酯填充液同时流经注入管 8a_8c。装置还包括控制模块70(见图1)，其经适当编程，以自动地控制或指令单个单元 的组件，以便确保在整个制作和填充循环，操作能正确地进行。通过一个或多个液力或电动起动器或类似器件也可以同时地移动搅拌器16，其同 时也由控制模块70进行控制。安装了多个单元的框架10可以固定在船的上壳体的铸模上面，或者设置在构架 上，但构架的下面设置了壳体的铸模。参考图6-10，以下描述的是同时把填料注入由三个船舱30a-30c组成的船的方法 中的步骤。在图6-10的截面图中所示的三个船舱30a-30c由纵向构件50和51分隔开，该构 件以公知的方式设置并固定在船的上壳体200和下壳体201之间。在注入填料的必要时间 内，壳体200和201可依然封装在各自的铸模中。图6所示的是方法的开始步骤，其限定了装置的填料的制作，并检查装置Ia-Ic和 2a-2c的清洁程度，出口管5a_5c和注入管8a_8c的密封，控制阀20a_20c和21a_21c的启 动系统的操作，搅拌器16的运动装置的操作以及搅拌器的操作。根据这些检查的结果，关闭控制阀20a-20c和21a_21c。把搅拌器16升高到非工 作位，根据容器Ia-Ic中预设的量装入第一反应物(如异氰酸酯)。根据容器2a_2c中预设的量，装入第二反应物(如多元醇)。装入每个单元的容器中的两种反应物的量取决于待填充的每个船舱的体积以及 膨胀之后所需要的填料的密度。图7所示为所述方法的下一个步骤，其中，搅拌器16设置在工作位，即浸入容器 2a-2c中，并通过叶片混合装在容器2a_2c中的第二反应物。预设的时间一到，起动器21同时打开容器Ia-Ic的控制阀20a-20c，第一反应物在 重力作用下经输出管道5a_5c流入下面的容器2a_2c中。此时，两种反应物都装在容器2a_2c中(见图8)，搅拌器16的叶片混合第一和第 二反应物。混合会持续一段必要的时间，以形成聚氨酯液体及使其化学激活。图9所示为所述方法的下一个步骤，其中，把制成的聚氨酯液体注入船的船舱 30a-30c中。容器2a-2c的控制阀21a_21c由起动器26同时打开，以在重力作用下使聚氨 酯液体流过注入管8a-8c以同时地填充船舱30a-30c。搅拌器16的叶片的混合转动持续进 行，直到容器2a_2c完全为空。图10所示的是方法的最后一个步骤，在进行该步骤的过程中，注入船舱30a-30c 的聚氨酯液体开始以泡沫的形式聚合，填满剩余的空间。由于膨胀的聚氨酯泡沫会流回注入管8a-8c，故容器2a_2c的流量控制阀21a_21c 通过起动器26而关闭。关闭搅拌器16的马达9a-9c，并定为非工作位，其中，搅拌器从容器 2a-2c中取出。如图11的细部所示，参见纵向构件51，由于聚氨酯填充泡沫同时膨胀，作用于属 于两个相邻的船舱30b和30c的相对面上的力达到平衡。通过同时地注入泡沫，每个纵向构件50和51都达到平衡，因此不会发生形变。在不脱离本发明的范围内，本文所述的实施例可以有多种改型。例如，尽管本文描述了填充含有三个独立船舱的 船，但是本发明也可以用来同时地填充含有任意数目的船舱 的船，只要设有相应数目的用于制作和注入填料的单元。
权利要求
一种把填料注入船的多个独立的船舱中的装置，该装置包括至少一个所述填料的制备和注入单元，所述的每个单元包括至少一个第一反应物计量用的有刻度的容器，以及至少一个第二反应物计量用的和使所述的第一反应物和第二反应物混合用的有刻度的混合容器，所述的至少一个混合容器设有使第一反应物和第二反应物混合以形成填料的装置，以及把所述的填料注入所述的至少两个独立的船舱中的注入装置，其特征在于，所述的装置还包括所述每个船舱填料的制备和注入单元，以及同时把所述的填料注入所述独立的船舱中的控制装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的控制装置包括为所述的所有单元共 有的阀，以同时地控制所述填料从所述的每个单元到各自的船舱的流量。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的共有阀包括通过一个起动器而滑动 的带孔的板。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括可编程的控制模块。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的可编程的控制模块包括至少一个定 时器，以对所述的混合装置和所述的注入控制装置进行定时操作。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的注入装置包括注入管，其从所述的每 个单元的混合容器弓I出，以把填料注入每个所述的独立的船舱中。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合装置包括每个单元的至少一个旋 转搅拌器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的混合装置从操作位移到非操作位，其 中，在所述的操作位，旋转搅拌器插入每个单元的混合容器中，而在所述的非操作位，所述 的旋转搅拌器从所述的每个混合容器中取出。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的每个搅拌器是可拆装的。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的每个搅拌器包括以可拆装的方式固 定在旋转驱动芯轴上的多片搅拌叶片或转片。
11.如前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述的单元安装在共用的框架上。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的框架包括其在船上的构架或船桥 上的固定装置。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的框架包括将它固定在所述船的铸 模上的装置。
14.一种把填料注入包括多个独立的船舱的船的方法，所述的方法包括以下步骤i.计量装入分开的容器中的第一反应物和第二反应物； .在至少一个混合容器中使所述第一和第二反应物在预设的时间内混合，以得到所 述的填料；其特征在于，所述的填料在多个不同的制备和注入单元中制备，所述的单元与待填充 的船舱的数目一致，并且所述的填料同时注入所述的船舱中。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的第一反应物和第二反应物定计量 地装入所述的每个单元中，反应物的量根据每个船舱的体积而定，这样在每个船舱中都得 到具有相同密度的闭孔型的填充泡沫。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，提供一步骤，其中在与所述的第一反应物 混合之前，在预设的时间内使所述的第二反应物搅拌。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在重力作用下，同时将所述的填料注入所 述的单独的船舱中。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的第二反应物被计量后装入每个单 元的混合容器中。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的第一反应物被计量后装入与所述 单元的所述混合容器不同的容器中。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的第一反应物由异氰酸酯组成，所述 的第二反应物由多元醇组成。
全文摘要
本发明揭示了一种把填料注入包括多个独立的船舱的船中的装置和方法。填料在多个不同的制备和注入单元制备，所述的制备和注入单元的数目对应于待填充的船舱的数目，接着，同时把填料注入船舱中。
文档编号B63B9/06GK101797955SQ20091015983
公开日2010年8月11日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年2月6日
发明者F·布齐 申请人:Fb设计有限公司