使物品结皮的装置和方法与流程

文档序号:13699853阅读:244来源:国知局
本申请根据35U.S.C.§120要求对2013年11月19日提交的美国专利申请系列No.14/083,722的优先权益,本申请依赖于该专利内容,这里并以参见方式引入其全部内容。相关申请的交互参照本申请涉及以下共同拥有和受让的共同待审的美国专利申请:2011年11月29日提交的系列号61/564,395、2012年5月3日提交的现美国专利申请No.13/463,125,其题为“ApparatusandMethodforSkinningArticles(使物品结皮的装置和方法)”、2013年5月29日提交的系列号61/828,363,其题为“MethodAndSystemForControlOfAnAxialSkinningApparatus(用于轴向结皮装置控制的方法和系统)”,以及2013年10月15日提交的系列号61/891,147,其题为“ProcessforAxialSkinningApparatus(轴向结皮装置的过程)”,本申请依赖于这些专利内容,这里并以参见方式引入其全部内容,但不要求对它们的优先权。技术领域本发明示范的实施例涉及轴向结皮装置、轴向结皮方法以及结皮的多孔陶瓷蜂窝制品。

背景技术:
从内燃机中排出的废气后处理可使用支承在高表面面积基底上的催化剂,在柴油机和某些汽油直接喷射发动机的情形中,催化剂的过滤器用于除去碳烟灰颗粒。这些应用中的过滤器和催化剂支承件可以是耐火的、抗热冲击、在pO2范围的条件下是稳定的、与催化剂系统不反应,并对废气流提供小的阻力。多孔陶瓷的流通蜂窝基底以及壁流式蜂窝过滤器(通常在这里被称作蜂窝体)可在这些应用中使用。大直径的颗粒过滤器和基底由于在制造过程中干燥和烧制收缩缘故可能难于制造达到由原始设备制造商(OEM)和供应链所设定的外部尺寸要求。因此,可使用陶瓷结合剂来形成已经加工或“轮廓达到”理想尺寸的蜂窝体的外皮。如文中所使用的,术语“蜂窝体”包括蜂窝整料和由固定在一起的多个蜂窝段形成的蜂窝体,例如,用陶瓷结合剂将多个蜂窝段固定在一起。陶瓷结合剂可以混合和涂敷到烧制、已形成轮廓或分段的蜂窝体,允许湿的表皮让其干燥。将陶瓷结合剂涂敷到蜂窝体外面的操作或过程在这里被称作蜂窝体的“结皮”。本技术背景段落中披露的上述信息只是为了提高对本发明背景技术的理解,因此,它可包含不形成现有技术的任何部分或不形成现有技术可能向本技术领域内技术人员建议的信息。

技术实现要素:
本发明的示范实施例提供轴向结皮装置。本发明的示范实施例还提供用于多孔陶瓷蜂窝制品轴向结皮的方法。本发明的示范实施例还提供结皮的多孔陶瓷蜂窝制品。本发明其他附加的特征将在以下的描述中阐述,部分地将从描述中明了,或可通过实践本发明来获知。示范的实施例披露了结皮装置。该结皮装置包括结皮集管,当多孔陶瓷体轴向地移动通过该集管时,集管将均匀的结合剂皮涂敷到多孔陶瓷体的外界表面上(文中被称作“轴向结皮”)。轴向结皮集管包括弧形的适应性管子,该管子包括一段让结合剂沿圆周方向流动的长度、在该长度第一位置处接纳结合剂的入口,以及沿着该长度内弯头以便发射结合剂的适应性开口。轴向结皮集管包括沿着适应性管子长度的内弯头设置的连接盘,该连接盘包括位于适应性开口处用来接纳结合剂的连接盘通道,其从适应性开口延伸到内圆周连接盘开口,以平衡沿着连接盘开口的结合剂压力,并以恒定速度将结合剂设置在多孔陶瓷的外界表面上。该结皮装置还包括原动力源,以便有控制地推动多孔陶瓷进入和通过该集管。示范的实施例还披露了使多孔陶瓷蜂窝制品结皮的方法。该方法包括以一定的压力将结合剂提供到轴向结皮集管的圆周弧形适应性管子的入口,让结合剂圆周地流过圆周弧形适应性管子,从入口流到远离该入口的某个位置,同时让结合剂径向地流过适应性管子内圆周壁中的适应性管子开口,并沿着连接盘通道流到轴向结皮集管的内圆周连接盘开口,以恒定速度使多孔陶瓷蜂窝制品的外界壁与结合剂相接触,从靠近入口的连接盘开口的第一位置到靠近远离入口的位置的连接盘开口的第二位置,该速度都是恒定不变的。示范的实施例还披露了多孔陶瓷蜂窝制品,该多孔陶瓷蜂窝制品包括利用使多孔陶瓷蜂窝制品结皮的方法涂敷到外界壁上的表皮。应该理解到,以上的一般性描述和以下的详细描述都是示范性的和解释性的,目的是提供对本发明的进一步解释。附图说明附图被包括在本说明书中以对本发明提供进一步的理解,附图纳入在本说明书中并构成本说明书的一部分,附图说明本发明的示范实施例,其与描述部分一起用来解释本发明的原理。图1示出根据本发明示范实施例的轴向结皮装置的示意图。图2A示出根据本发明示范实施例的通过轴向结皮装置的侧视剖视图,图2B示出通过轴向结皮装置的俯视剖视图。图2C和2D示出根据本发明示范实施例的通过轴向结皮装置的俯视剖视图。图3根据比较实例演示总体非均匀的表皮厚度。图4A和4B示出根据本发明示范实施例的在圆周弧形适应性管子、连接盘通道、连接盘腔室、单管通孔内结合剂流动,以便与基底相接触。图5示出从根据本发明示范实施例的结皮装置的轴向结皮集管和单管上方观看的立体图。图6示出从图5的结皮装置的轴向结皮集管和单管的上部的示范实施例的下方观看的立体图。图7示出沿着线VII-VII’剖切的适应性管子的示范实施例的立体剖视图,在图5的结皮装置其他特征之中,该适应性管子具有适应性开口、连接盘通道、连接盘开口、连接盘腔室、单管通孔以及单管内表面。图8示出沿着线VIII-VIII’剖切的适应性管子的示范实施例的立体剖视图,在图5的结皮装置其他特征之中,该适应性管子具有适应性开口、连接盘通道、连接盘开口、连接盘腔室、单管通孔以及单管内表面。图9代表满足方程y=mx-(1-n)的流变学的表皮结合剂粘度依对剪切率赖特性的曲线图。图10示出弧形适应性管子的剖视立体图,在根据本发明示范实施例的结皮装置其他特征之中,该弧形适应性管子具有入口和适应性出口,以及具有厚度、长度和连接盘出口的连接盘通道。图11示出弧形适应性管子的剖视立体图,在根据本发明示范实施例的结皮装置其他特征之中,该弧形适应性管子具有入口和适应性出口,以及具有厚度、长度和连接盘出口的连接盘通道。图12代表连接盘出口处的非均匀表皮结合剂速度分布的曲线图,该出口来自具有均匀集管连接盘长度和厚度的比较集管。图13代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度导致连接盘出口处的均匀表皮结合剂速度分布。图14代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度导致连接盘出口处的基于材料成分的幂次定律参数“n”的表皮结合剂速度分布。图15代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度导致连接盘出口处基于连接盘厚度“2B”的表皮结合剂速度分布。图16代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度导致基于表皮结合剂成分随适应性截面半径变化的表皮结合剂流动均匀性灵敏度。图17示出根据本发明示范实施例的适应性管子示意的横截面几何特性。具体实施方式下面将参照附图更加完整地描述本发明,在附图中显示了本发明的示范实施例。然而,本发明可实施为许多不同的形式,且不应认为局限于这里所阐述的示范实施例。相反,提供这些实施例使得本披露是彻底的,并向本技术领域内的技术人员传达了本发明的范围。在附图中,为清晰起见,各层和区域的尺寸和相对大小可以夸大。将会理解到,当元件或层次被说到是在另一元件或层次“之上”,“连接到”或“邻近于”该元件或层次时,则元件或层次可以直接位于其上,直接连接到或直接邻近于另一元件或层次,或者可以存在插入的元件或层次。相比之下,当元件或层次被说到是直接在另一元件或层次“之上”,“直接连接到”或“直接邻近于”另一元件或层次时,则不存在插入的元件或层次。附图中相同的附图标记表示相同的元件。将会理解到,为达到本披露的目的,“X、Y和Z中的至少一个”可被认为仅是X、仅是Y、仅是Z,或是两个或更多个物项X、Y和Z的任何组合(例如,XYZ、XYY、YZ、ZZ)。在这些示范的实施例中,披露的装置或系统以及披露的使用使陶瓷零件结皮的装置的方法,提供了一个或多个优点的特征或方面,例如,包括以下所讨论的。任何权利要求书中例举的特征或方面一般地适用于本发明的所有方面。任何一个权利要求书中任何例举的单数或多数特征或方面,都可与任何其他权利要求书中任何另一个例举的特征或方面组合或交换。“单管”是指适于接纳多孔陶瓷(诸如蜂窝体)的装置的中央结构,该装置还适于接纳来自结合剂源的流动的结合剂并将结合剂输送到单管内的陶瓷部分的表面,以生产出结皮的零件。为了便于描述,诸如蜂窝体那样的多孔陶瓷将被称作为零件。被接纳的陶瓷零件可以是未结皮的、形成轮廓的,可包括待覆盖结皮的基础表皮等。形成轮廓是指成形为特别尺寸和公差的零件,例如,通过打磨、切割或诸如此类加工来成形。为了便于描述,被接纳的零件将被称作为未结皮的。“尾管”是指单管的外边界或退出部分,且该部分承载表皮。尽管采用了诸如顶部、底部、侧面、上部、下部、垂直和水平之类的术语,但本发明不是如此地局限于这些示范的实施例。相反,空间上相对的术语,诸如“顶”、“底”、“水平”、“垂直”、“侧面”、“之下”、“下面”、“下部”、“之上”、“上部”等,为便于描述可在文中使用这些空间上相对的术语,以描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。将会理解到,除了图中所示的定向之外,空间上相对的术语旨在包括装置在使用中或操作中的不同定向。例如,如果图中的装置倒过来,则描述为在其他元件或特征“下面”或“之下”的元件定向为在其他元件或特征“之上”。因此,示范的术语“下面”可包括之上和之下的定向。该装置也可以其他方式定向(转过90度或在其他的定向上),因此来诠释文中所使用的空间上相对的描述。“包括”、“(单数)包括”或类似术语意指“包括但不限于”,即,包括的而不排他的。例如,“大约”这个词是修饰组分内的成分、浓度、体积、过程温度、过程时间、产量、流量、压力、粘度以及类似值的数量,以及它们的范围,该词用来描述本发明的实施例,“大约”这个词是指可以发生的数量的变化,例如:为了准备材料、组分、成分、浓度或使用公式,通过典型的测量和操作程序;通过这些程序中疏忽的错误;通过制造、源头或用来执行该方法的起始材料或成分的纯度中的差异;以及类似的考虑,都会发生数量的变化。术语“大约”还包括:由于具有特殊初始浓度或混合的成分或构成物的老化引起差异的数量,以及由于用特殊的初始浓度或混合来混合或处理成分或构成物引起差异的数量。如文中使用的不定冠词“一”或“一种”及其对应的定冠词“该”是指至少一个,或一个或更多个,除非另有规定。可使用为本技术领域内技术人员众所周知的缩写词(例如,“h”或“hr”用作小时,“g”或“gm”用作克,“ml”用作毫升,以及“RT”用作室温。“nm”用作纳米,以及类似的缩写词)。对于部件、成分、添加剂、时间、温度、压力和类似的方面以及它们的范围所披露的特殊的和首选的值都只是为了说明之目的;它们不排斥定义范围内的其他定义的值或其他值。本发明的装置和方法可包括任何值,或数值、特殊值、更加特殊值和文中描述的首选值的任何组合。基底和过滤器物品被用于汽油和柴油、轻载和重载车辆中,用于后处理排放物的控制,该控制满足环境管理要求。生产这些基底和过滤器的步骤之一是将结合剂基础的表皮或外壁涂敷到基底和过滤器的外界轴向表面上。诸如陶瓷过滤器物的零件上的表皮是介于零件和周围之间的交界面。表皮起作好几个有利的功能,例如,表皮增加零件的美观并被客户评价为质量的指示,在制造和使用中(诸如搬运和运输零件),保护零件的功能性过滤器部分免遭结构性的变劣,这种变劣诸如是碎削损坏和包围零件的其他危险,并添加零件的等静压强度,对于现代零件来讲,等静压强度是重要的特性度量标准。对于基底和过滤器来说,在完成过程中可涂敷表皮。传统的结皮过程是劳动强度大的工作,并具有大约为30至50%的相对低的材料利用率,这可增加零件操作和制造成本。在上述的共同拥有并受让的待审中的美国专利申请No.13/463,125中,披露了自动化或机器人的轴向结皮装置和方法。待结皮的零件可供选择地先形成轮廓或成形,然后,插入到管(单管)内或结皮腔室内,它们的直径略微大于该零件。零件和管子之间的环形凹腔(即,环腔)用可流动的结皮结合剂填充,然后,通过相对运动,零件沿着轴向方向被“推”或推动通过结皮腔室。当零件从结皮腔室的另一端露出时,该零件在其表面(表皮)上具有均匀的结合剂量。然后可让湿的表皮干燥而获得功能性的表皮。图1示出根据本发明示范实施例的轴向结皮装置的示意图。在图1中,圆周方向用箭头“C”表示,径向方向用箭头“r”表示,而轴向方向用箭头“A”表示。这些方向可用来描述各个元件和诸元件之间的关系,而不用考虑元件的形状。轴向结皮装置100可包括原动力源102、104、单管106以及集管108。原动力源102、104可提供零件和结皮装置之间的相对运动,其可以是机械的、液压的、机器人的、手动的或类似形式,用来移动待要结皮的零件110轴向地通过单管106。单管106包括用来圆周地包围零件110外周界的侧壁112以及用来接纳待要结皮的零件110的开口114。侧壁112的内表面可导向零件110穿过该结皮装置,并以预定的附着压力将可流动的结合剂提供到零件110的外周界。单管106具有尾管116,具有均匀设置在零件上的结合剂的零件110在尾管处退出该单管106。零件110的一部分可支承有均匀表皮118退出尾管116,同时,零件110的一部分仍然轴向地涂敷有可流动的结合剂。待要结皮的零件110显示为具有圆形或椭圆形的横截面,即,显示为圆柱形;然而,本发明不局限于如此。待要结皮的零件110可具有其他横截面的形状,而单管106可具有与零件110相同的横截面形状,但横截面面积较大些,以便均匀地容纳零件110外周界和单管106内表面之间的表皮118。集管108包括用来以预定压力接纳结合剂的入口120。结合剂流入单管106的内部并均匀地接触零件110的外周界。如图1中所示,待要结皮的零件110从顶部进入单管106,并承载表皮118在单管106的底部处退出,然而,本发明不局限于如此。即,在替代的示范实施例中,待要结皮的零件110可从下面进入单管106并承载表皮118在顶部处退出单管106。图2A和2B示出根据这些示范实施例的结皮装置100的示意的剖视图。结皮结合剂122通过馈送管124从维持在预定压力设定点的压力储罐126馈送到集管108内。结皮结合剂122在入口120处进入集管。该入口120可以是通向集管108的适应性管子128的入口。替代地,集管入口120可与适应性管子入口130间距开。适应性管子128沿圆周方向“C”可以是弯曲的。该弯曲的适应性管子128可包括管道、通道、管子等,具有如图2C所示的直段132和弯头134。直段132可具有某些逐渐变化量的周向曲率,而弯头134可具有诸如15°至90°弯肘那样的各种更加显著的曲率。正如因进一步描述而将会变得清晰那样,适应性管道128的外周形状依赖于待要结皮的零件110的形状。例如,当待要结皮的零件具有圆形横截面时,适应性管道128可延伸为具有两个入口130的椭圆形(图2B)或是仅具有一个入口130的偏置圆(图2D),当待要结皮的零件具有方形的横截面时,适应性管道128可延伸为具有两个入口130的矩形外周路径(图2C)。适应性管道128包括沿着内侧壁的适应性开口136。该内侧壁可以沿着适应性管道136的内弯头。适应性开口136可以是面向待要结皮的零件110的适应性管道128内侧壁的全长延伸的狭槽或开口。适应性管道128和适应性开口136适应结合剂122从馈送管124到待要结皮的零件110周界周围的流动。结皮结合剂122在入口130处进入适应性管道128,并周向地流过适应性管道128。同时,结皮结合剂122沿着用箭头“r”所示的负方向径向地流动通过适应性管道开口136。集管108包括周向地设置在适应性管道128内的连接盘138。该连接盘138将在下文中详细地进行描述,连接盘138包括连接盘通道140,以将结皮结合剂122从适应性管道开口136传输到单管106的内部。如图2A、2B、2C和2D中所示,连接盘138在长度上可变化,从靠近适应性管道入口130处的最大变化到最远离适应性管道入口130处的最小。连接盘通道140可包括连接盘开口142,以便以恒定的速度将结皮结合剂122发射到零件110的外周界表面上。可使用压盘102来推动待要结皮的零件110通过单管106,该推力器102可以电动的、液压的、手动等的方式致动。可使用压盘104来接纳承载表皮118的零件110并传送结皮的零件。如上所述,在一替代的示范实施例中,压盘104可用作为推力器来推动零件110通过单管106,并可使用压盘102来接纳承载表皮118的零件110并传送结皮的零件。集管108可瞬时地保持住单管并将表皮结合剂均匀地分配在单管内部的周围,以确保正在结皮的捕获零件110的外表面之前的均匀流动。图2A是垂直立面的剖视图(在图2B的a-a处),而图2B是水平的剖视图(在图2A的b-b处)。图3演示根据比较实例的总体非均匀表皮厚度。在轴向结皮中,结合剂122向待要结皮的零件110的周界外面的输送应在方位角的方向(周向)上是均匀的。当集管设计尚未合适地优化时,可导致表皮结合剂122向基底外周界表面总体非均匀的供应,导致非均匀的表皮厚度。如果结合剂122通过两个集管入口130供应,那么,对于非优化的设计来说(比较实例),更多的材料(结合剂122)和因此较厚的表皮118将沿着0°(靠近第一入口130)和180°(靠近第二入口130)设置,且远离入口130将有较厚的表皮118沿着90°和270°设置。图3中示意地显示的比较实例呈现:围绕外周界表面,表皮厚度从90°至0°依次为c<d<e<f<g。例如,c可以是1mm,d可以是1.2mm,e可以是1.3mm,f可以是1.5mm,以及g可以是1.6mm。在如此的总体非均匀表皮厚度之下,会形成干裂和非均匀应力,在运行中导致过早失效,和/或在包装中需要附加的过程步骤。图4A和4B根据本发明的示范实施例示出结合剂在周向弯曲适应性管道128、连接盘通道140、连接盘腔室144和单管通孔146内的流动,以使基底外周界表面110与结皮结合剂122相接触。通向适应性管道128的入口130显示为在适应性管道高度之上,但入口130可以是从下面或在某一高度处径向地设置,这不脱离示范的实施例。适应性管道128横截面显示为带有倒圆角的矩形,但横截面可以是各种形状,这不脱离示范的实施例。适应性管道128包括沿着内侧壁的适应性开口136。连接盘138从适应性管道128向内周向地设置。表皮结合剂122周向地流动通过适应性管道128,并径向地沿负的径向方向“r”流动通过适应性管道开口136而流入连接盘通道140内。连接盘通道140具有轴向方向上的厚度“T”和径向方向上的长度“l”。从靠近入口130的位置148到远离入口130的位置150,通过控制厚度“T”和/或长度“l”,从连接盘通道140喷射出的结皮结合剂122可沿着整个连接盘开口142具有相同的流动速度,以接触零件110的外周界表面,将均匀表皮118沉淀在其上。在结皮结合剂122接触零件110的外周界表面之前,连接盘开口142可通过通孔146将结皮结合剂122发射到连接盘腔室144内并发射到单管106的内部,将均匀表皮118沉淀在其上。零件110可轴向地移动通过连接盘开口142,该开口142接纳通过预定压力附着在外周界表面上的结皮结合剂122。表皮118在方位角方向上可以是均匀的,因为表皮118以均匀速度在连接盘开口142处发射。同样地,表皮118在轴向方向上可以是均匀的,因为零件110和集管108之间的相对轴向速度是恒定的。图5示出从上面观看的根据本发明示范实施例的结皮装置的轴向结皮集管和单管的立体图。单管106包括侧壁112、开口114和用来将结皮结合剂122接纳到单管内部的通孔146。单管106的内表面152接纳结皮结合剂122,并将结皮结合剂122压迫到单管106内的待要结皮的零件110的外周界表面上。连接到单管106的集管108包括上部154和下部156,上部154具有适应性管道入口130,而下部156连接到上部154。上部154和下部156可以机加工、铸造和机加工、铸造板,分开或一体地模制,分开地或一体地3D打印以及诸如此类方式进行制造。上部154和下部156可以是一体的,或包括附加的部分,并且不局限于这里所描述的示范实施例。单管106和集管108可参照图6、7和8有更详细的描述。图6示出图5的结皮装置100从下面观看的单管106和轴向结皮集管108的上部154的示范实施例的立体图。单管106可在尾管116的出口处具有精加工的边缘158,以赋予零件110上的表皮118有光滑的加工面。集管的上部154可包括适应性管道128的上部、沿着适应性管道128内周的适应性开口136处的侧壁160,以及从适应性开口136延伸到单管106通孔146的连接盘通道上表面162。如图6中可见,连接盘通道的上表面162,在靠近入口130,即位置148附近,较之于远离入口130,即位置150附近,延伸更大的距离。连接盘通道144可具有由上部154形成的上表面164。可进一步包括紧固件166、导向销168和O形环以及开口、槽、孔等以便接纳它们,从而连接上部和下部154、156以及单管106。图7示出图5的结皮装置沿着线VII-VII’剖切的适应性管道示范实施例的剖视立体图,在结皮装置的其他特征中,该适应性管道具有适应性开口、连接盘通道、连接盘开口、连接盘腔室、单管通孔以及单管内表面。图7示出连接到集管108的单管106。集管108可具有支承构件172,以相对于动力源102、104、馈送管道14等设置集管108和单管106。集管108的上部154和下部156形成适应性管道128、适应性管道入口130、连接盘138和设置在适应性管道128内圆周处的连接盘腔室144。适应性管道128可进一步包括用来关闭入口130的塞子174。连接到集管108的单管106图示为具有两排均匀间距开的圆通孔146,然而,本发明不局限于如此,通孔可以是任何形状和分布的开口、孔口、狭槽等,以将结皮结合剂122均匀地分布到待要结皮的零件110的外周界表面。图8示出图5的结皮装置沿着线VIII-VIII’剖切的适应性管道示范实施例的剖视立体图,在结皮装置的其他特征中,该适应性管道具有适应性开口、连接盘通道、连接盘开口、连接盘腔室、单管通孔以及单管内表面。根据这里披露的示范实施例,集管108的元件较详细地显示在图8中。除了在内圆周处靠近适应性开口136之外,适应性管道128显示为具有大致圆形的横截面。靠近适应性开口136的适应性管道侧壁160可朝向适应性开口136呈锥度,如图8所示。连接盘通道140可以是在连接盘138的内圆周处从适应性开口136延伸到连接盘开口142的开口或狭槽。连接盘通道140可由上部154的连接盘通道上表面162和下部156的连接盘通道下表面176之间的间隙形成。如图8所示,连接盘开口142通向连接盘腔室144。连接盘腔室144可由上部154的连接盘腔室上表面164和下部156的连接盘腔室下表面178之间的间隙形成。连接盘腔室144可通向如图所示的单管106的通孔146。实例图9代表满足方程y=mx-(1-n)的流变学的表皮结合剂粘度依对剪切率赖特性的曲线图180。如图9所示,作为剪切率函数的表皮结合剂粘度可表达为幂次定律180。因此,应力和剪切率之间的关系可(在柱坐标中)写作所示的方程(1)。τrz=m|∂Vz∂r|n-1∂Vz∂r---(1)]]>其中,τrz是剪应力,Vz是沿z方向的速度且是径向位置(r)的函数,m和n是两个流变学常数,分别被称作一致性因子和幂次定律指数。通过匹配实验数据可获得这些值。对于所用的表皮结合剂而言,可获得m=355.15和n=0.228。n<1的值意指流体是剪切减薄。设计集管所提出的方法可应用于任何剪切减薄行为的悬浮流体。图10示出弯曲适应性管子的剖视立体图,在根据本发明示范实施例的结皮装置其他特征之中,该曲线适应性管子具有入口和适应性出口,以及具有厚度、长度和连接盘出口的连接盘通道。假定在过程中有两个入口端口130来馈送轴向结皮结合剂122,集管108的四分之一几何形显示在图10中。这里根据笛卡尔坐标来描述流动方程,其中,x方向是沿着集管出口连接盘开口142的圆周,并从0变化到“L”。采用以下的命名法:在该实例中,“R”是呈圆形适应性截面的管子横截面的半径;“m”和“n”是幂次定律参数;“L”是集管出口圆周的长度,“2B”是集管连接盘通道140的厚度“T”;“l(x)”是集管连接盘通道140的长度并可随x变化;“l(0)”是靠近结合剂入口130的集管连接盘通道140的长度。开发出分析和计算流体动力学(CFD)模型来获得连接盘138长度的优化尺寸。方程(2)给出流量“Qc”,该流量是压降ΔP之下通过半径为“R”的圆形管道的流过距离“L”的幂次定律流体的流量。Qc=πR3(1n)+3(ΔPR2mL)1/n---(2)]]>方程(3)给出流量“Qs”,该流量是压降ΔP之下通过距离为“l”的幂次定律流体的流量,该流量通过厚度为“2B”宽度为“W”的狭槽或连接盘通道140的截面。Qs=2WB2(1n)+2(ΔPBml)1/n---(3)]]>联立求解方程(2)和(3),可对特别一组的集管尺寸和材料数据给出集管108出口处的速度。替代地,可以一起解这些方程,以提供可在出口处递送均匀流动的最佳集管尺寸。开发CFD模型来对非圆形横截面获得流量对压降的方程。可使用类似的方法来确定集管出口处的速度或最佳的集管尺寸。图11示出根据本发明示范实施例的弯曲适应性管道128和连接盘通道140的剖视立体图,在去皮装置100的其他特征之中,弧形的适应性管道128具有入口130和适应性出口136,而连接盘通道140具有厚度、长度和连接盘出口142。图11的连接盘通道140具有均匀的长度。带有两个入口端口130和均匀连接盘长度的集管108的四分之一几何形显示在图11中。从入口130到相对端150的适应性管道128内存在着压降,在这里,来自另一入口(未示出)的表皮结合剂122将遇到从所示入口130流出的表皮结合剂122。由于该压降,推动表皮结合剂122通过连接盘通道140的压力将沿着适应性管道128远离入口130而减小,并导致入口侧148附近的表皮结合剂流量增高,且远离该入口朝向相对端150连续地减小流量。图12代表连接盘出口142处的非均匀表皮结合剂速度分布的曲线图,该出口来自具有均匀集管连接盘长度和厚度的图11的比较集管108。图12在标准化距离图上示出具有均匀连接盘长度的集管(142)的出口处的合成速度分布,“0”是入口侧148,“1”是相对侧150。虚线代表连接盘138长度,而实线代表连接盘开口142处的表皮结合剂速度。当方程(2)和(3)一起求解时,根据本发明的示范实施例,可获得最佳非均匀连接盘长度尺寸,该尺寸可提供集管出口处的均匀流动。采用上述的命名法,方程(4)给出圆形适应性截面的非均匀连接盘长度。l(x)=(1+3nπR3(1+2n))n(B(2LB2)nR)(nx2-2Lx)+l(0)---(4)]]>回头参照图10,根据本发明示范的实施例,带有非均匀连接盘138长度的具有两个入口端口130的集管108的四分之一几何形显示在图中。如在比较实例中那样,从入口130到相对侧150的适应性管道128内存在着压降,来自下一入口(未示出)的表皮结合剂122在这里相遇。由于该压降,随着远离入口的距离增大,推动表皮结合剂122通过连接盘通道140的压力将减小。为了补偿适应性管道128内的该压降,连接盘138的长度可减小,移离入口130,使得表皮结合剂122以均匀的流量流出连接盘开口142外。图13代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度导致连接盘出口142处的均匀表皮结合剂速度分布。虚线代表连接盘138长度,而实线代表连接盘开口142处的表皮结合剂速度。具有优化连接盘长度的集管出口处的合成速度分布显示在图13的标准化距离图上,其中,“0”对应于入口侧148,“1”对应于另一侧150。现将描述集管108的特性,表现在流量、材料成分和连接盘厚度的变化。图14代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度138的曲线图,该长度基于材料成分的幂次定律参数“n”导致连接盘出口142处的表皮结合剂速度分布。在图14中,(x)代表n=0.228,(■)代表n=0.1,(○)代表n=0.2,(Δ)代表n=0.3,(□)代表n=0.4,以及(◇)代表n=0.5。集管特性独立于总的结合剂流量,这可从以下事实中明了:在以上的非均匀连接盘长度方程(4)的计算中,并不出现流量。集管的特性还独立于幂次定律参数“m”,但依赖于参数“n”。从图14中可以看到,由于幂次定律参数“n”从0.1变化到0.5,集管出口处的速度分布发生变化,因为集管最初的设计是针对n=0.28的幂次定律参数值。图15代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度基于连接盘通道厚度“2B”导致连接盘出口处的表皮结合剂速度分布。由于连接盘厚度“2B”从0.75mm变化到2.5mm,引起集管出口处速度分布的变化显示在图15中。在图15中,(◇)代表2B=0.75mm,(□)代表2B=1mm,(Δ)代表2B=1.25mm,(x)代表2B=1.524mm,(○)代表2B=1.75mm,(◆)代表2B=2mm,以及(■)代表2B=2.5mm。通过具有调整螺钉或在连接盘区域内添加垫片,而在设备上提供改变连接盘通道厚度“2B”的能力,便可对连接盘通道厚度“2B”作出调整,这样,当表皮结合剂材料成分改变时,可提高出口142处的结合剂流动的均匀性。随材料成分改变引入的非均匀量依赖于适应性区域(适应性管道128)的横截面面积(例如,半径)。适应性区域的横截面面积较大时,该敏感性较高,并随横截面面积的减小而降低。该敏感性出现而达到一平台,并在~25的半径以下保持恒定。图16代表根据本发明示范实施例的非均匀集管连接盘长度的曲线图,该长度基于表皮结合剂成分导致随适应性截面半径变化的表皮结合剂流动均匀性灵敏度。在图16中,幂次定律参数“n”在x轴上,流动非均匀性(在集管出口处,最大速度减去最小速度)在y轴上。对于n=0.228设计的初始集管,示出集管适应性截面的不同半径,通过将“n”的值从0.1变化到0.5引起的集管出口142处流动均匀性的变化。在图16中,(◇)表示R=12mm,(□)表示R=18mm,(Δ)表示R=21mm,(x)表示R=25mm,且(○)表示R=29mm。图17示出根据本发明示范实施例的适应性管子示意的横截面几何特性。在不脱离本发明示范实施例的前提下,可对适应性截面(适应性管道128)作出替代的设计,用上述的方法来确定连接盘通道长度和厚度的最佳尺寸。例如,作为非限制性的实例和如图17所示,圆形适应性截面(a)可用替代的设计代替,诸如是(b)半圆形形状,(c)矩形形状,(d)椭圆形形状,(e)带有相切于连接盘通道切线的上述形状,或甚至适应性区域本身可在方位角方向上具有非均匀的横截面—代表性的实例显示为均匀的圆形。因此,本发明示范的实施例提供了具有重新分布结皮结合剂的集管的结皮装置,对于轴向结皮过程来说,其中,结合剂沿着基底的周部径向均匀地递送,导致在基底上整体均匀的表皮厚度,该集管沿着基底圆周从管子到基底外周界表面重新分布结皮结合剂。结皮装置的示范实施例提供了连接盘通道厚度调整,例如,在结合剂材料成分变化时,这可重新分布结合剂并在出口处改变流动均匀性,以提高表皮在零件(基底)上的均匀性。结皮装置的示范实施例提供了不复杂的集管,该集管具有减少的死区和容易清洗的构造。结皮装置的示范实施例提供了一种零件结皮的工艺过程,其减少干裂,减小因表皮非均匀性引起的应力,减少结皮零件在运行中因表皮非均匀性引起的过早失效,并可减少包装处理步骤。全部本说明书中对示范实施例的参照,以及全部本说明书中类似的语言,可以但不是必要地涉及相同的实施例。此外,文中参照示范实施例描述主题的所述特征、结构或特性,可以在一个或多个示范实施例中以任何合适方式进行组合。在描述中,提供了许多具体的细节,例如,材料、涂层、通道和过滤器几何形等,以对主题的实施例提供彻底的理解。然而,本技术领域内的技术人员将会认识到,主题可以没有一个或多个具体的细节进行实践,或者用其他的方法、部件、材料等来实践。在其他的实例中,众所周知的结构、材料或操作未示出或详细描述,目的是避免模糊所披露主题的各个方面。以上描述的方法一般按照逻辑流程进行阐述。这样,所示的顺序和标明的步骤是指明代表性的实施例。可以想象其他的步骤和方法,它们在功能、逻辑,或对于一个或多个步骤的效果,或步骤的各个部分、示意图中所示方法的步骤都是等价的。此外,所使用的格式和符号是用来解释示意图的逻辑步骤,不是理解为限制示意图所示的方法的范围。此外,特别方法出现的顺序可以符合也可不严格符合所示对应步骤的顺序。本技术领域内技术人员将会认识到,在所示的示范实施例中可作出各种修改和变化,这不会脱离本发明的精神或范围。因此,只要这些修改和变化落入附后权利要求书及其等价物的范围之内,本发明就意欲涵盖这些修改和变化。
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