CN110325353A - 树脂注射控制器、树脂注射回路以及相关方法 - Google Patents

树脂注射控制器、树脂注射回路以及相关方法 Download PDF

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尼古拉斯·卡姆比西·阿什塔里
拉乌尔·贾索德
贝诺特·巴赞
蒂里·绍文
奥利维尔·佛萨德
奈特·格拉韦勒
阿德里安·图兹
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Abstract

用于将树脂注射到模具(14)中的回路(12)的树脂注射控制器(56，58)，该模具用于制造复合部件特别是涡轮机复合部件，其特征在于，该树脂注射控制器包括连接到所述回路(12)的至少一个外壳(70)，并且可移动壁装置(72)能够以密封的方式在至少一个外壳内移动，所述可移动壁装置(72)在所述外壳中界定出第一腔(74)和第二腔(76)，第一腔形成用于积聚树脂并被构造成连接到所述回路(12)的至少一部分(26)的贮存器，第二腔被构造成连接到加压流体源(52)，所述可移动壁装置(72)被构造成由供应第二腔(76)的加压流体进行偏压，以便对包含在第一腔(74)中的树脂施加压力，同时将所述树脂与所述流体隔离。

Description

树脂注射控制器、树脂注射回路以及相关方法
技术领域
本发明涉及一种用于模制涡轮机复合部件的树脂注射回路的树脂注射控制器、包括这种控制器的注射回路、用于控制这种回路的方法、以及使用这种方法的制造方法。
背景技术
其首字母RTM指的是盎格鲁-撒克逊语中的树脂传递模制(Resin TransferMoulding)的首字母缩写的模制方法是一种用于生产由树脂浸渍纤维制成的复合材料部件的众所周知的方法，这些复合材料具有高强度特性和减小的质量。
以已知的方式，当这种方法应用于涡轮机的诸如风扇叶片的部件时，这种方法包括多个连续的操作。首先，编织纤维以获得三维的预成型件坯料，然后切割所述坯料以获得基本上为待获得的叶片形状的预成型件。然后将该预成型件安置在封闭的注射模具中。然后在通过加热使部件聚合的同时，通过保持注射的树脂上的压力而使树脂以液态形式被注射。
使用的树脂是流动性强的树脂，即使在减小的压力下注射，该树脂也能渗透预成型件的纤维。在聚合期间，在加热的作用下，注射的树脂从液态依次过渡到凝胶态，最后过渡到固态。
保持树脂上的压力是基本要求，旨在保证部件质量而无缺陷、无孔隙。实际上，由于树脂在聚合期间容易脱气，因此必须保持树脂的压力直至部件完全聚合，以防止气体释放而损害树脂的完整性。
在传统的RTM注射***中，众所周知，通过连接到回路的包含树脂的注射缸体保持注射回路中的压力并确保树脂的分配和加压。一旦注入树脂，就必须保持与注射回路连接的注射器缸体，以保持模具中的压力直到树脂完全聚合。
这种***的缺点是不能实现高的生产率，因为注射器缸体在注射回路中的固定时间(该注射器缸体不能用于另一注射回路)自然取决于树脂聚合的时间。
此外，在这种类型的***中，存在树脂在注射回路中聚合的重大风险，这使得所述回路的清洁操作复杂化。特别地，如果回路未被加热，则包含在模具与注射器缸体之间的注射回路中的树脂可以在包含在模具中的树脂之前聚合，原因是模具中的树脂的厚度更大。树脂在注射回路中的这种固化除了使注射回路的清洁复杂化之外，还不能确保由注射缸体施加到模具的压力的传递，这导致部件中存在缺陷。
为了克服这些缺点，在文献WO-2013/068666中提出了一种用于制造模具中的树脂注射回路的压力保持设备，该压力保持设备一方面包括用于使模具上游的注射器缸体与模具下游的树脂捕集器隔离的隔离阀，另一方面包括加压装置，该加压装置能够将加压气体注射到位于这些阀与模具下游的模具出口之间的注射回路管线中。为此目的，***隔离阀与模具之间的注射回路中的T形管连接到加压气体源，并且该回路包括旨在防止气体到达模具的垂直管。然后，注射器缸体可以与回路断开，同时由于加压装置，压力被保持在树脂上。
该设计的缺点在于，考虑到树脂的流动性，加压气体仍然可以穿过回路并以气泡的形式注射到模具中，因此导致在部件的表面上出现缺陷。因此，需要将气体或任何其他加压流体与待注射的树脂隔离。
此外，包括这种压力保持设备的注射回路旨在隔离注射器缸体。
当隔离注射器缸体时，注射器缸体甚至不再能够发挥树脂容量的作用，并且隔离的注射回路不能单独提供可以抵抗模具中的树脂在聚合期间收缩的树脂容量。这可能导致成品部件上存在树脂缺陷。
发明内容
在这种情况下，本发明的目的是提出一种通过避免将气体寄生地注射到注射回路的任何风险来保持注射回路中的压力的方法，并且还提出一种能够抵抗模具中的树脂在聚合期间收缩的现象的附加树脂容量。
为此，本发明提出一种树脂注射控制器，该树脂注射控制器旨在被布置在用于制造复合部件特别是涡轮机复合部件的模具中的树脂注射回路中，其特征在于，该树脂注射控制器包括连接到所述回路的至少一个外壳，并且可移动壁装置能够以密封的方式在至少一个外壳内移动，所述可移动壁装置在所述外壳中界定出第一腔和第二腔，第一腔形成用于积聚树脂并被构造成连接到所述回路的至少一部分的贮存器，第二腔被构造成连接到加压流体源，所述可移动壁装置被构造成由供应第二腔的加压流体进行偏压，以便对包含在第一腔中的树脂施加压力，同时将所述树脂与所述流体隔离。
根据控制器的其他特征：
-第二腔被构造成接纳包括氮气的加压气体，
-根据控制器的第一实施例，腔形成在所述回路的分支中，可移动壁装置包括滑动擦拭器，滑动擦拭器的直径对应于所述分支的直径，所述滑动擦拭器在所述分支中界定出第一部段和第二加压部段，第一部段形成用于积聚树脂的贮存器，第二加压部段被构造成连接到加压流体源，
-根据控制器的第二实施例，腔形成在管状衬垫中，并且可移动壁装置包括能够在所述管状衬垫中移动的滑动活塞，所述活塞在所述管状衬垫中界定出形成第一腔的第一室和形成第二腔的第二加压室，第二腔被构造成连接到加压流体源，
-衬垫被构造成使得第一室能够具有能够输送一定量的树脂的最小初始体积，所输送的一定量的树脂至少等于包含在所述回路部分中的树脂在两个时刻之间的体积变化量，这两个时刻分别是将树脂注射到回路和注射模具中之后立即发生的时刻与对应于使树脂在注射模具中完全聚合的时刻。
-控制器包括用于加热至少第一室的装置和用于控制至少第一室的温度的装置，
-注射控制器包括：
·管状轴向主体，
·管状衬垫，该管状衬垫具有与主体相同的轴向长度并被接纳在所述主体中，
·活塞，该活塞的直径基本上与管状衬垫的直径相同，并且活塞包括与所述管状衬垫配合的动态密封装置，
·第一盖，该第一盖被构造成封闭所述主体的第一端部和衬垫的第一端部，并包括通向所述衬垫的第一树脂通道管，
·第二盖，该第二盖被构造成封闭所述主体的第二端部和衬垫的第二端部，并具有通向所述衬垫的第二流体通道管，以及
·***所述衬垫与第一盖之间的第一静态密封装置和***所述衬垫与第二盖之间的第二静态密封装置，
-注射控制器包括至少一个***衬垫与主体之间的加热元件、至少一个***衬垫与主体之间的用于测量衬垫的温度的装置、以及至少一个用于连接所述加热元件和所述测量装置的装置，该连接装置穿过第一盖或第二盖中的至少一个盖。
本发明还涉及一种用于制造复合部件特别是涡轮机复合部件的模具中的用于注射树脂的回路，所述模具能够接纳待浸渍树脂的预成型件。根据本发明，该回路的特征在于，该回路包括上述两种类型中的一种类型的至少一个注射控制器，该至少一个注射控制器的第一腔连接到所述回路的供应所述模具的至少一部分，并且该至少一个注射控制器的第二室连接到加压流体源。
根据注射回路的第一实施例的其他特征，
-注射回路至少包括：
·树脂注射器缸体，
·树脂预加热设备，
·注射模具，该注射模具包括至少第一部分和至少第二部分，第一部分包括适于接纳预成型件的印压部，第二部分适于封闭印压部，
·加压流体源，
·第一回路分支，该第一回路分支将树脂注射器缸体的出口连接到树脂预加热设备的入口，
·第二回路分支，该第二回路分支通过一级树脂开/关阀将树脂预加热设备的出口连接到注射模具的入口，
·第三回路分支，该第三回路分支通过二级树脂开/关阀将树脂预加热设备的出口连接到注射模具的出口，
·第四回路分支，该第四回路分支通过三级树脂开/关阀将注射模具的出口连接到树脂注射器缸体，
·至少一个第五回路分支，该至少一个第五回路分支包括注射控制器，该注射控制器一方面连接到所述回路，另一方面通过流体开/关阀连接到加压流体源。
-注射回路包括单个第五回路分支，单个第五回路分支连接到树脂预加热设备的与第一回路分支平行的入口。
根据注射回路的第二实施例的其他特征，
-注射回路至少包括：
·树脂注射器缸体，
·注射模具，该注射模具包括至少第一部分和至少第二部分，第一部分包括适于接纳预成型件的印压部，第二部分适于封闭印压部，
·由真空泵抽真空的树脂捕集器，
·第一注射回路部分，该第一注射回路部分将注射器缸体连接到注射模具，
·第二注射回路部分，该第二注射回路部分将注射模具连接到树脂捕集器，
·***第一回路部分中的树脂预加热设备，
·在第一回路部分中***树脂注射器缸体与树脂预加热设备之间的树脂吹扫器，
·树脂开/关阀，该树脂开/关阀一方面***位于预加热设备的两侧和吹扫器的上游的第一回路部分，另一方面***第二回路部分，以允许控制所述第一回路部分和所述第二回路部分的打开或关闭，
·两个注射控制器，这两个注射控制器通过这两个注射控制器的第一管分别连接到第一回路部分和第二回路部分，
·连接到注射控制器的第二管的加压流体源，以及
·流体开/关阀，该流体开/管阀被布置在加压流体源的出口处和注射控制器的第二管的入口处，以允许控制注射控制器的流体加压。
-第一注射控制器连接到预加热设备的出口阀设备与模具之间的第一回路，并且第二注射控制器连接到模具与抽真空的树脂捕集器之间的第二回路。
本发明还涉及一种用于控制上述类型的注射回路的第一实施例的方法，其特征在于，该方法依次包括至少以下步骤：
-打开一级树脂开/关阀和三级树脂开/关阀、关闭二级树脂开/关阀并操作树脂注射器缸体的步骤，
-打开二级树脂开/关阀、关闭树脂开/关阀的步骤，
-打开加压流体源的流体开/关阀的步骤，以及
-断开树脂注射器缸体的步骤。
本发明还涉及一种用于控制上述类型的注射回路的第二实施例的方法，其特征在于，该方法依次包括至少以下步骤：
·检查吹扫器的树脂开/关阀是否关闭、并打开预加热设备和抽真空的树脂捕集器的阀，直到树脂出现在抽真空的树脂捕集器中的步骤，
·关闭抽真空的树脂捕集器的树脂开/关阀的步骤，
·将压力源连接到注射控制器、激活所述控制器的加热装置的步骤，
·关闭预加热设备的出口处的树脂开/关阀、并打开供应注射控制器的流体开/关阀，然后打开加压流体源的流体开/关阀的步骤，
·断开预加热设备和树脂注射器缸体，并在树脂聚合之前清洁预加热设备和树脂注射器缸体的步骤，以及
·在预定时间内，特别是在注射模具中的树脂聚合期间，保持压力控制器中的流体压力的步骤。
最后，本发明涉及一种用于从预成型件制造复合部件特别是涡轮机复合部件的方法，该预成型件浸渍有由上述类型的树脂注射回路供应的模具中的树脂，其特征在于，该方法包括：
-将预成型件引入注射模具并封闭所述注射模具的第一步骤，
-用于实现上述任一种用于控制注射回路的方法的第二步骤，和
-从模具中取出部件的第三步骤。
附图说明
通过不受限制并参考附图阅读作为示例的以下描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点会更清晰地显现，在附图中：
-图1是根据第一现有技术的注射回路和模具的示意图，
-图2是根据本发明的第一实施例的注射回路的示意图，
-图3是根据本发明的第一实施例的树脂注射控制器的示意图，
-图4是表示用于控制根据本发明的第一实施例的注射回路的方法的步骤的框图，
-图5是根据第二现有技术的注射回路和模具的示意图，
-图6是根据本发明的第二实施例的注射回路和模具的示意图，
-图7是根据本发明的第二实施例的树脂注射控制器的示意性横截面图，
-图8是根据本发明的第二实施例的树脂注射控制器的分解透视图，
-图9是表示用于控制根据本发明的第二实施例的注射回路的方法的步骤的框图，
-图10是表示根据本发明的用于制造涡轮机部件的方法的步骤的框图。
具体实施方式
在以下的描述中，相同的附图标记表示相同的部件或具有类似功能的部件。
图1示出了基于第一现有技术的RTM注射装置10。
众所周知，RTM注射装置10包括注射回路12和模具14，模具14用于从编织预成型件16制造诸如涡轮机风扇叶片的部件。模具14特别地包括下部部分18，下部部分18包括旨在接纳预成型件16的印压部20，预成型件16优选地通过三维地编织复合纤维(例如碳纤维)制成，并通过在下部部分18上封闭所述模具14的上部部分22而将该预成型件16困在所述模具14中，以便将聚合树脂注射到所述模具14中，从而允许预成型件16的纤维被浸渍。
将相对于回路中树脂的流动方向从上游到下游(即在图1中从右侧到左侧)描述注射回路12的元件。
以已知的方式，注射回路12包括至少一个树脂注射器缸体24，树脂注射器缸体24旨在向回路12供应树脂并使该树脂经受确定的压力，从而允许所述树脂穿过回路12被注射到模具14中。
注射回路12以常规的方式包括在树脂注射器缸体24的下游和模具14的上游的树脂预加热设备31，树脂预加热设备31***回路12中，以允许树脂在被注射到模具14中之前进行预加热。模具14还被安置在烘箱42(如图1所示)中，或者替代地被安置在加热机(未示出)下方。
为了连接这些元件，回路12包括第一回路分支130，第一回路分支130将树脂注射器缸体24的出口连接到树脂预加热设备31的入口。回路12还包括第二回路分支132、第三回路分支136和第四回路分支140，第二回路分支132通过一级树脂开/关阀134将树脂预加热设备31的出口连接到注射模具14的入口，第三回路分支136通过二级树脂开/关阀138将树脂预加热设备31的出口连接到注射模具14的出口，第四回路分支140通过三级树脂开/关阀142将注射模具14的出口连接到树脂注射器缸体24。
为了简化回路12的不同分支的连接件，第二分支132和第三分支136在加热设备31的出口处通过T形连接件144彼此连接，并且第三分支136和第四分支140在模具14的出口处通过T形连接件146彼此连接。
在该构造中，将树脂注射到模具14中依次在多个步骤中进行。在第一步骤F1中，打开一级树脂开/关阀134和三级树脂开/关阀142、关闭二级树脂开/关阀136、并操作树脂注射器缸体24。树脂穿过加热设备31和第一回路分支132、填充模具14、离开模具14并返回到树脂注射器缸体24。
然后，在步骤F2中，关闭三级树脂开/关阀142、打开二级树脂开/关阀138、并使用树脂注射器缸体24保持回路12中的压力，直到树脂在模具14中聚合。
结果，包含在模具14中的树脂保持在压力下，这原则上防止孔隙缺陷出现在最终部件中，保持压力以防止树脂脱气。
然而，研究发现，这种设计具有多个缺点。
首先，研究发现，在第一步骤F1期间，必须使大量的树脂循环穿过模具14并穿过第一分支132和第三分支140，才能去除回路12中的任何气泡。此外，因为气泡(即在第二步骤F2期间可以在模具中被驱动的气泡)仍然可以保留在第二分支136中，所以不一定能实现该目标。
回路12中的这些气泡的存在可导致气泡沉积在预成型件16的表面上，从而导致成品部件上出现缺陷。
其次，研究发现，当树脂在模具14中聚合时，树脂在模具14中受到收缩，从而在第一回路分支132和第二回路分支136中收缩。因此，包含在这些分支中的树脂可能不足以应付模具14中的树脂空缺，从而在成品部件中产生缺陷。
第三，第二步骤F2是一个持久的步骤，其缺点是固定注射器缸体24以保持树脂回路12中的压力，即使它可以用于另一RTM注射装置。
因此，重要的是提出一种注射回路12的新设计，该注射回路12的新设计一方面允许对第一回路分支132和第二回路分支136进行压力保持而无需固定注射器缸体24，另一方面允许改善树脂的供应以补偿模具14中树脂的收缩的影响。
为此，本发明提出了一种用于RTM注射装置10的注射回路12的新设计，注射回路12包括至少一个注射控制器56，以保持回路12中的树脂压力而不是注射器缸体24中的树脂压力。
这种注射控制器56的第一实施例已在图3中示出。
通常，根据本发明的注射控制器56包括至少一个外壳70，至少一个外壳70旨在连接到回路12，并且可移动壁装置72能够在至少一个外壳70中以密封的方式移动。该可移动壁装置72在外壳70中界定出第一腔74和第二腔76，第一腔74形成用于聚集树脂的贮存器，该贮存器被构造成连接到回路12的至少一部分，第二腔76被构造成连接到加压流体源52。可移动壁装置72被构造成通过由加压流体源52提供给第二腔76的加压流体而偏压，以便通过将所述树脂与所述气体隔离而对包含在第一腔中的树脂施加压力。
更特别地，在注射控制器56的该第一实施例中，外壳包括回路12的分支70。可移动壁装置72包括滑动擦拭器72，滑动擦拭器72的直径对应于所述分支70的内径，并且滑动擦拭器72被接纳在所述分支70中。
滑动擦拭器72是类似于现有技术中众所周知的擦拭器的擦拭器。本质上，擦拭器72包括中心轴71，中心轴71上安装有密封杯73，密封杯73被布置成与分支70的内壁75接触，并且在这种情况下，中心轴71确保擦拭器72在经受由加压流体源52供应的压力时仍具有牵引力。
滑动擦拭器72在分支70中界定出第一部段74和第二部段76，第一部段74构成第一腔，第一腔形成用于聚集树脂的贮存器，第二部段76构成第二腔，第二腔被构造成连接到加压流体源52。
优选地，供应第二部段76的加压流体是加压气体，尤其是加压氮气。
在本发明的优选实施例中，回路12具有单个压力控制器56，单个压力控制器56被构造成与回路的第一分支130平行布置。此外，控制器56的分支70优选地以第五回路分支70的形式实现，如图2所示，第五回路分支70一方面连接到树脂预加热设备31的与第一回路分支130平行的入口，另一方面通过流体开/关阀54连接到加压气体源52。
应当理解的是，这种构造对本发明没有限制。特别地，如果控制器的第五分支70能够使回路12经受足够的树脂压力以允许作为压力源的注射器缸体24复位，则控制器的第五分支70可连接到回路12中的另一点。还应当理解的是，回路12可包括控制器56类型的一个以上的控制器。
在这种构造中，如上所述，可根据第一步骤F1控制具有注射控制器56的注射回路12，在第一步骤F1期间，打开一级树脂开/关阀132和三级树脂开/关阀142、关闭二级树脂开/关阀138、并操作树脂注射器缸体24以填充模具14。在该步骤L1期间，树脂注射器缸体24用液态树脂填充控制器56的第一部段74。
然后，如同现有技术中已知的方法，在第二步骤F2期间，打开二级树脂开/关阀138并关闭三级树脂开/关阀142。然后通过树脂注射器缸体24在整个回路中对树脂进行加压。
然后，该方法包括新步骤F3，在新步骤F3期间，打开加压流体源52的流体开/关阀54。结果，控制器52还对回路12中的树脂施加压力。
有利地，在最后步骤F4期间，断开树脂注射器缸体24。压力仍然由压力控制器56保持。
特别有利的特征是，控制器由第五分支70组成，第五分支70的直径对应于回路的其他分支的直径。这种构造使得可以利用擦拭器72在回路的分支中的移动性。实际上，由于树脂在回路中收缩的现象，可以使擦拭器72离开第五分支70并进入回路的其余部分，例如进入预加热设备31的上游，同时保持回路中的树脂上的压力。这确保了在任何情况下保持回路12中的树脂上的压力。
如我们所见的，根据本发明的压力控制器使得可以将树脂容量与气体隔离，然而该气体通过可移动壁使树脂经受压力而不直接干扰树脂。这种构造对改善现有技术中已知的已经装备有用于对树脂进行加压的装置的RTM模制装置10具有重要意义，但这种构造的缺点是以可完善的方式实施这种加压，气体直接对树脂进行偏压。
图5示出了根据第二现有技术的RTM注射装置10的示例，该RTM注射装置10包括注射回路12和模具14，模具14旨在从编织预成型件16制造诸如涡轮机风扇叶片的部件。如前所述，模具14包括下部部分18，下部部分18包括旨在接纳预成型件16的印压部20，预成型件16优选地通过三维地编织复合纤维(例如碳纤维)制成，并通过在下部部分18上封闭所述模具14的上部部分22而将该预成型件16困在所述模具14中，以便将聚合树脂注射到所述模具14中，从而允许预成型件16的纤维被浸渍。
将相对于回路中树脂的流动方向从上游到下游(即从图5的左侧到右侧)描述该注射回路12的元件。
以已知的方式，注射回路12包括至少一个树脂注射器缸体24，树脂注射器缸体24旨在向回路12供应树脂并使该树脂经受特定的压力，从而允许所述树脂穿过回路12被注射到模具14中。
注射回路12包括在树脂注射器缸体24的下游和模具14的上游的第一回路部分26，第一回路部分26因此将树脂注射器缸体24连接到模具14。注射回路12包括在模具14的下游的第二回路部分28，第二回路部分28将模具14连接到树脂捕集器30，树脂捕集器30旨在接纳从模具14逸出的过量的树脂。注射回路12在树脂捕集器30的下游包括真空泵32，真空泵32旨在使回路12和模具14的印压部20保持在真空状态，这消除了回路和印压部20中的任何空气痕迹，同时通过回路12抽吸树脂。因此，真空泵32使得更容易地用树脂填充回路12和印压部20。一旦回路12被充满，则真空泵32就将树脂吸引到树脂捕集器30中。
这种构造通常通过控制离开模具14的树脂中的气泡的存在与否来确保通过第一回路部分26注射到模具14中的树脂在模具14中没有气泡，通过检查由第二回路部分28输送到树脂捕集器30中的树脂来控制气泡的存在与否。
注射回路12还以传统的方式具有树脂预加热设备31，树脂预加热设备31***第一回路部分26中，以允许树脂在被注射到模具14中之前进行预加热。树脂预加热设备31可以通过布置在树脂预加热设备31的上游的第一树脂开/关阀34以及通过布置在树脂预加热设备31的下游的第二树脂开/关阀36选择性地与回路12隔离。
类似地，注射回路12包括位于树脂捕集器30的上游的第三树脂开/关阀38以及位于树脂捕集器30的下游的第四树脂开/关阀40。
如图5所示，模具14还被安置在烘箱42中，或者替代地被安置在加热机(未示出)下方。
图5中所示的注射回路12还包括位于注射模具14的两侧的两个压力保持设备44和46。设备44和46允许在第一回路部分26和第二回路部分28中的树脂上施加保持压力。
压力保持设备44和46分别被定位在注射模具14的上游的第一回路部分26上和注射模具14的下游的第二回路部分28上。根据现有技术的压力保持设备44和46位于注射模具14附近，更具体地，压力保持设备44和46尽可能靠近注射模具14的入口和出口。当RTM注射装置10装备有烘箱42时，这些压力保持设备44和46可被安置在所述烘箱42内。然而，由于压力保持设备44和46不具有固有的温度控制装置，因此这种构造是有问题的，原因是在最佳情况下温度大致由烘箱施加。
压力保持设备44和46还通过管48、50连接到加压气体源52，加压气体源能够将气体注射到管48、50中。为此目的，流体开/关阀54被布置在气体源52的出口处，以允许或中断加压气体在管48、50中的分配。
每个压力保持设备44、46由相应的第一连接T形件44A、46A和第二连接T形件44B、46B形成，两个T形件通过适于加压的管线44C、46C连接。
因此，***第一回路部分26中的压力保持设备44的第一连接T形件44A和第二连接T形件44B允许加压气体被引入第一回路部分26中，从而允许保持回路12中的树脂上的压力。
因此，第一回路部分26的第一T形件44A允许树脂被偏压在第一回路部分26中，加压气体通过管线48从气体源52输送到第一回路部分26的第一T形件44A。类似地，第二回路部分28的第一T形件46A允许树脂被偏压在第二回路部分28中，加压气体通过管线50从气体源52输送到第二回路部分28的第一T形件46A。
每个第二T形件44B、46B具有相关联的压力传感器44D、46D，压力传感器44D、46D检测第二T形件44B、46B中的树脂是否开始聚合，从而检测模具14中的树脂是否开始聚合。
当注射回路12通过均由气体源52供应的设备44、46加压时，加压气体到达T形件44A、46A的上部部分，以便将压力传递给预成型件16。注射器缸体24还通过第一树脂开/关阀34和第二树脂开/关阀36与第一回路26隔离。
结果，包含在模具14中的树脂保持在压力下，这原则上防止孔隙缺陷出现在最终部件中。
然而，研究发现，这种设计具有多个缺点。
首先，由于供应到压力保持设备44、46的气体与在第一回路部分26和第二回路部分28中流动的树脂之间的直接接触，导致存在气泡穿过第一回路部分26和第二回路部分28并进入模具14中的重大风险，这会导致气泡沉积在预成型件16的表面上，结果在成品部件上出现缺陷。
其次，研究发现，当树脂在模具14中聚合时，树脂经受已知的在模具14中以及在第一回路部分26和第二回路部分28中收缩的现象，因此，包含在所述第一回路部分26和所述第二回路部分28中的树脂可能不足以应付模具14中的树脂空缺，从而在成品部件中产生缺陷。
在这种类型的构造中，本发明还提出一种注射回路12的新设计，该注射回路12的新设计一方面通过消除任何气体引入的风险而允许使第一树脂回路部分26和第二树脂回路部分28保持在压力作用下，另一方面允许改善树脂的供应以补偿模具14中树脂的收缩的影响。
为此，本发明提出一种具有树脂注射控制器56、58的压力保持设备44、46的新设计。
类似于本发明的第一实施例，每个树脂注射控制器56、58也通过避免将任何气体引入所述回路26、28中来保持包含在与每个树脂注射控制器56、58连接的第一回路部分26或第二回路部分28中的树脂上的压力。此外，每个树脂注射控制器56、58形成树脂容量，树脂容量能够在树脂的聚合期间补偿相应的回路部分26、28中的树脂的收缩。
图6示出了根据本发明的第二实施例执行的RTM注射装置10。与先前参考现有技术描述的装置类似，该RTM注射装置10包括注射回路12和用于制造诸如涡轮机风扇叶片的部件的模具14。模具14包括下部部分18和上部部分22，下部部分18包括旨在接纳预成型件的印压部(未示出)，上部部分22旨在封闭在下部部分18上。这些部件例如被布置在加热机21的下部部分19与上部部分23之间。
注射回路12包括树脂注射器缸体24，树脂注射器缸体旨在向回路12供应树脂并使该树脂经受特定的压力，从而允许所述树脂穿过回路12被注射到模具14中。
注射回路12包括在树脂注射器缸体24的下游和模具14的上游的第一回路部分26，第一回路部分26因此将树脂注射器缸体24连接到模具14。注射回路12包括在模具14的下游的第二回路部分28，第二回路部分28将模具14连接到树脂捕集器30，树脂捕集器30旨在接纳从模具14逸出的过量的树脂。树脂捕集器30是真空的，即树脂捕集器30具有内部真空泵(未示出)，该内部真空泵被设计成通过回路12抽吸树脂以将树脂吸引到树脂捕集器30中。
注射回路12还包括树脂预加热设备31，树脂预加热设备31***第一回路部分26中，以允许树脂在被注射到模具14中之前进行预加热，并且树脂预加热设备31可以通过布置在树脂预加热设备31的上游的第一树脂开/关阀34以及通过布置在树脂预加热设备31的下游的第二树脂开/关阀36选择性地与回路12隔离。
注射回路12包括位于树脂捕集器30的上游的第三树脂开/关阀38。
图6中所示的注射回路12还包括位于注射模具14的两侧的两个压力保持设备44和46。如前所述，设备44和46允许在第一回路部分26和第二回路部分28中的树脂上施加保持压力。
压力保持设备44和46分别被定位在注射模具14的上游的第一回路部分26上和注射模具14的下游的第二回路部分28上。压力保持设备44和46位于注射模具14附近，更具体地，压力保持设备44和46尽可能靠近注射模具14的入口和出口。
与先前已知的现有技术的实现不同，这些压力保持设备44和46包括注射控制器56和58，注射控制器56和58通过管48、50连接到加压流体源52，在这种情况下连接到加压气体源52。
优选地，第一注射控制器56在预加热设备31的第二出口阀36与模具14之间连接到第一回路部分26，第二注射控制器58在模具14与通过真空泵32抽真空的树脂捕集器30之间连接到第二回路部分28。
在本发明的优选实施例中，示出了气体源52，但是应当理解的是，注射控制器56、58可以通过另一种类型的加压流体源(特别是液压源)进行加压。在这种情况下使用的气体优选地为氮气。
类似于先前的构造，流体开/关阀54被布置在气体源52的出口处，以允许或中断加压气体在管线48、50中的分配。诸如压力计的压力测量设备53测量气体源52的出口处的压力。
每个压力保持设备44、46具有第一连接T形件44A、46A，第一连接T形件44A、46A***相应的第一回路部分26或第二回路部分28，并连接到相应的注射控制器56、58。
流体开/关阀60、62也被设置在注射控制器56、58的入口处，以控制所述注射控制器56、58的气体加压。
注射回路12还包括树脂吹扫器64，树脂吹扫器64***树脂注射器缸体24与第一回路部分26中的树脂预加热设备31之间。树脂吹扫器64通过阀66连接到第一回路部分26。如果需要，树脂吹扫器64允许一旦激活树脂注射器缸体24就可以看到树脂到达第一回路部分26。
在此描述了根据本发明制造的回路12的两个树脂注射控制器56、58中的一个树脂注射控制器。
如图7和图8所示，每个注射控制器56、58包括由管状衬垫70形成的至少一个外壳，可移动壁装置能够在管状衬垫70内移动，该可移动壁装置包括滑动活塞72，如图7所示，滑动活塞72在衬垫70中界定出由第一树脂聚集室74形成的第一腔和由第二压力室76形成的第二腔，第一树脂聚集室74被构造成连接到回路部分26、28中的一个回路部分，第二压力室76被构造成连接到加压流体源，在这种情况下被构造成连接到先前参考图6描述的气体源52。
活塞72被构造成受到第二室76中的加压气体的作用，并通过在包含在第一室74中的树脂上施加压力来传递该致动。
为此目的，活塞72具有与管状衬垫70的内壁配合的动态密封装置，例如被接纳在凹槽79中的O形环78。
衬垫70被构造成使得第一室74具有最小初始体积，以输送一定量的树脂，所输送的一定量的树脂至少等于包含在相关回路部分26、28中的树脂在两个时刻之间的体积变化量，这两个时刻分别是将树脂注射到回路12和注射模具14中之后立即发生的时刻与对应于使树脂在注射模具14中完全聚合的时刻。
该构造旨在确保每个注射控制器56、58的衬垫70连同另一注射控制器的衬垫70一起甚至能够提供最小的树脂容量以参与应付包含在模具14中的树脂在其聚合期间的收缩。
主要地，这种构造由衬垫70的尺寸决定，衬垫70的尺寸一方面允许建议第一室74具有与第二室76的初始体积相匹配的最小树脂存储容量，从而能够以足够的效率在活塞72上施加气体压力。因此应当理解的是，这种构造使衬垫70具有与衬垫70的内径D和长度H相关的足够的尺寸。实际上，当衬垫70被加压时，第一室74具有对应于衬垫70的内部容积和活塞72的容积的树脂存储容量，活塞72被布置在衬垫70的上端部，并且第二室72的容积最小。
在本发明的优选实施例中，每个注射控制器56、58包括用于加热至少第一室74的装置以及用于控制所述第一室74的温度的装置。
该加热装置可以以紧凑的方式布置在衬垫70周围，如参考图10中所示的注射控制器56、58的特别紧凑的布置所示的那样。
如图7和图8所示，每个注射控制器56、58优选地包括管状主体80，衬垫70被接纳在管状主体80中。在图4中，示出了六边形的管状主体80，但是应当理解的是，这种构造对本发明没有限制。应当注意的是，优选地，衬垫70在管状主体80中以旋转的方式被固定。衬垫70接纳活塞72。
管状衬垫70具有与管状主体80相同的轴向长度H。结果，衬垫70的端部82、96的表面在与管状主体80的相应端部84、92的表面在相同的平面中对齐。
管状主体80在第一端部92处由第一盖94封闭，因此第一盖94也封闭管状衬垫70的第一端部96。
类似地，管状主体80在第二端部84处由第二盖88封闭，因此第二盖88也封闭管状衬垫70的第二端部82。
类似地，第二盖88通过具有轴线B的螺钉(未示出)固定到主体80，该螺钉穿过第二盖88的孔98并被接纳在主体80的螺纹结构100中。
在不限制本发明的情况下，第一盖94通过钩102固定到主体80，钩102在第一盖94的两侧上延伸并由在主体80的两侧上延伸的悬挂设备104保持。应当理解的是，现有技术中任何其他已知的固定装置可适合于将第一盖84正确地固定到主体80。
第一静态密封装置110，特别是O形环110***衬垫70与第一盖94之间。例如，该O形环108被接纳在形成于第一盖94中的凹槽112中。
第二静态密封装置106，特别是O形环106***衬垫70与第二盖88之间。
例如，该O形环106被接纳在形成于衬垫70的第二端部90处的凹槽108中。
为了加热至少第一室，注射控制器56、58包括如图7所示的至少一个加热元件114，至少一个加热元件114***衬垫70与主体80之间。
有利地，可以利用主体80的六边形形状来使加热元件114容纳在主体80与衬垫70之间。应当理解的是，如果在所述主体80与衬垫70之间形成足够的径向间隙，则主体80的不同形状还允许***加热元件114。
加热元件114包括例如加热条或加热筒，加热条或加热筒被容置在衬垫70与主体80之间形成的腔116中。
每个注射控制器56、58包括至少一个测量第一室74的温度的装置。该测量仪器在图7中表示为探测器118，探测器118被容置在腔116中，但是应当理解的是，这种构造对本发明没有限制。探测器118可以包括热电偶。
有利地，用于连接加热元件114和测量装置118的装置穿过第二盖88。这些连接装置可以包括电缆120和122。这些连接装置也可以穿过第一盖94而不改变本发明的性质。
第一盖94包括通向衬垫70的第一室74的第一树脂通道管124。类似地，
第二盖88包括通向衬垫70的第二室76的第二流体通道管126。
在这种构造中，每个注射控制器56、58可以通过经由每个注射控制器56、58的第一管124将每个注射控制器56、58的第一室74连接到相应的回路部分26或28，并经由每个注射控制器56、58的第二管126将每个注射控制器56、58的第二室76连接到加压气体源52而在树脂注射回路12中实现。
在这种构造中，如图9所示，注射回路12可以通过包括下文描述的步骤的方法来控制。
用于控制注射回路12的方法可以首先包括第一吹扫步骤I1，在第一吹扫步骤I1期间，打开吹扫器64的树脂开/关阀66，直到来自注射器缸体24的树脂出现在吹扫器64中。然而，该步骤不是必要的。
然后，在该方法的第二步骤I2期间，关闭吹扫器64的树脂开/关阀66或检查树脂开/关阀66是否关闭、并打开预加热设备31的第一树脂开/关阀34和第二树脂开/关阀36、且检查树脂捕集器30的第三树脂开/关阀38是否打开，直到由真空泵32抽吸的树脂出现在树脂捕集器30中。
然后，在该方法的第三步骤I3中，关闭树脂捕集器30的第三树脂开/关阀38。随着回路12和印压部填充有树脂，树脂压力增加。
然后，在该方法的第四步骤I4中，将气体源52连接到注射控制器56、58，并激活控制器56、58的加热装置，即上述加热元件114。
然后，在第五步骤I5中，关闭预加热设备31的第二树脂开/关阀36，打开被布置在加压气体源52的出口处和注射控制器56、58的入口处的流体开/关阀60、62，然后打开加压气体源52的流体开/关阀54。此时，压力控制器56、58对包含在第一回路部分26和第二回路部分28中的树脂施加压力并保持压力。由于预先关闭预加热设备31的第二树脂开/关阀36，控制器56、56不对包含在预加热设备31中的树脂施加压力，也不对注射器24施加压力。
在第六步骤I6中，在通过压力控制器56、58保持注射回路12中的树脂压力的情况下，断开预加热设备31和树脂注射器缸体24以在预加热设备31和树脂注射器缸体24所包含的树脂聚合之前清洁预加热设备31和树脂注射器缸体24。
这是根据本发明的设计的优点，该优点允许保持注射回路12中的压力，同时允许断开预加热设备31和树脂注射器缸体24以允许在树脂聚合之前进行清洁。此外，这种设计允许预加热设备31和树脂注射器缸体24甚至在先前注射的条件下在树脂在模具14中聚合之前在另一注射回路中重复使用。
在第七步骤I7中，保持控制器56、58中的气体压力，从而保持控制器56、58施加在注射回路12上的压力，保持的持续时间对应于树脂的聚合持续时间。
因此无论怎样选择本发明的实施例，如图10所示，都可以以非常简单的方式实施在上述类型的模具14中从树脂浸渍的预成型件制造涡轮机的复合部件的方法。该制造方法包括：将预成型件16引入注射模具14中并封闭模具14的第一步骤R1、实施上述用于控制注射回路12的方法的步骤F1至F4或步骤I1至I7的第二步骤R2、以及从模具14中取出成品部件的第三步骤R3。
因此，本发明使得可以在提高生产率的同时提高涡轮机复合部件的制造质量。

Claims (16)

1.一种用于模具(14)中的树脂注射回路(12)的树脂注射控制器(56，58)，所述模具用于制造复合部件特别是涡轮机复合部件，其特征在于，所述树脂注射控制器包括连接到所述回路(12)的至少一个外壳(70)，并且可移动壁装置(72)能够以密封的方式在所述至少一个外壳内移动，所述可移动壁装置(72)在所述外壳中界定出第一腔(74)和第二腔(76)，所述第一腔形成用于积聚树脂并被构造成连接到所述回路(12)的至少一部分(26)的贮存器，所述第二腔被构造成连接到加压流体源(52)，所述可移动壁装置(72)被构造成由供应所述第二腔(76)的加压流体进行偏压，以便对包含在所述第一腔(74)中的树脂施加压力，同时将所述树脂与所述流体隔离。
2.根据前一项权利要求所述的树脂注射控制器(56，58)，其特征在于，所述第二腔(76)被构造成接纳加压气体，特别是氮气。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的注射控制器，其特征在于，所述外壳包括所述回路的分支(70)，所述可移动壁装置包括滑动擦拭器(72)，所述滑动擦拭器的直径对应于所述分支(70)的直径，所述滑动擦拭器(72)在所述分支(70)中界定出由所述分支的第一部段(74)构成的第一腔和由第二部段(76)构成的第二腔，所述第一部段形成用于积聚树脂的贮存器，所述第二腔用于使所述分支(70)加压，所述第二部段被构造成连接到所述加压流体源(52)。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的控制器(56，58)，其特征在于，所述腔形成在管状衬垫(70)中，并且所述可移动壁装置包括能够在所述管状衬垫中移动的滑动活塞(72)，所述活塞(72)在所述管状衬垫中界定出形成所述第一腔的第一室(74)和形成所述第二腔的第二加压室(76)，所述第二腔被构造成连接到加所述压流体源(52)。
5.根据权利要求4所述的注射控制器(56，58)，其特征在于，所述衬垫(70)被构造成使得所述第一室(74)能够具有能够输送一定量的树脂的最小初始体积，所输送的一定量的树脂至少等于包含在所述回路部分(26，28)中的树脂在两个时刻之间的体积变化量，这两个时刻分别是将树脂注射到所述回路(12)和所述注射模具(14)中之后立即发生的时刻与对应于使树脂在所述注射模具(14)中完全聚合的时刻。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的注射控制器(56，58)，其特征在于，所述注射控制器包括用于加热至少所述第一室(74)的装置和用于控制至少所述第一室(74)的温度的装置。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的注射控制器(56，58)，其特征在于，所述注射控制器包括：
-管状轴向主体(80)，
-衬垫(70)，所述衬垫具有与所述主体(80)相同的轴向长度(H)并被接纳在所述主体(80)中，
-活塞(72)，所述活塞的直径与所述管状衬垫(70)的直径相同，并且所述活塞包括与所述管状衬垫(70)配合的动态密封装置，
-第一盖(94)，所述第一盖被构造成封闭所述主体(80)的第一端部(92)和所述衬垫(70)的第一端部(96)，并包括通向所述衬垫(70)的第一树脂通道管(124)，
-第二盖(88)，所述第二盖被构造成封闭所述主体的第二端部(84)和所述衬垫(70)的第二端部(82)，并包括通向所述衬垫(70)的第二流体通道管(126)，
-***所述衬垫(70)与所述第一盖(94)之间的第一静态密封装置(106)和***所述衬垫(70)与所述第二盖(88)之间的第二静态密封装置(110)。
8.根据前一项权利要求并结合权利要求6所述的注射控制器(56，58)，其特征在于，所述注射控制器包括至少一个***所述衬垫(70)与所述主体(80)之间的加热元件(116)、至少一个***所述衬垫(70)与所述主体(80)之间的用于测量所述衬垫(70)的温度的装置(118)、以及至少一个用于连接所述加热元件(114)和所述测量装置(118)的装置(120，122)，所述连接装置穿过所述第一盖(94)或第二盖(88)中的至少一个盖。
9.一种用于制造复合部件特别是涡轮机复合部件的模具(14)中的树脂注射回路(12)，所述模具(14)能够接纳待浸渍有树脂的预成型件(16)，其特征在于，所述注射回路包括至少一个根据权利要求1所述的注射控制器(56，58)，所述至少一个注射控制器的第一腔(74)连接到所述回路的供应所述模具(14)的至少一部分，并且所述至少一个注射控制器的第二腔(76)连接到加压流体源(52)。
10.根据前一项权利要求并结合权利要求1至3中任一项所述的注射回路(12)，其特征在于，所述注射回路至少包括：
-树脂注射器缸体(24)，
-树脂预加热设备(31)，
-注射模具(14)，所述注射模具包括至少第一部分(18)和至少第二部分(22)，所述第一部分包括适于接纳所述预成型件(16)的印压部，所述第二部分(22)适于封闭所述印压部，
-所述加压流体源(52)，
-第一回路分支(130)，所述第一回路分支将所述树脂注射器缸体(24)的出口连接到所述树脂预加热设备(31)的入口，
-第二回路分支(132)，所述第二回路分支通过一级树脂开/关阀(134)将所述树脂预加热设备(31)的出口连接到所述注射模具(14)的入口，
-第三回路分支(136)，所述第三回路分支通过二级树脂开/关阀(138)将所述树脂预加热设备(31)的出口连接到所述注射模具(14)的出口，
-第四回路分支(140)，所述第四回路分支通过三级树脂开/关阀(142)将所述注射模具(14)的出口连接到所述树脂注射器缸体(24)，
-至少一个第五回路分支(70)，所述至少一个第五回路分支包括注射控制器(56)，所述注射控制器一方面连接到所述回路，另一方面通过流体开/关阀(54)连接到所述加压流体源(52)。
11.根据前一项权利要求所述的注射回路(12)，其特征在于，所述注射回路包括单个第五回路分支(70)，所述单个第五回路分支连接到所述树脂预加热设备(31)的与所述第一回路分支(130)平行的入口。
12.根据权利要求9并结合权利要求4至8中任一项所述的注射回路(12)，其特征在于，所述注射回路至少包括：
-树脂注射器缸体(24)，
-注射模具(14)，所述注射模具包括至少第一部分(18)和至少第二部分(22)，所述第一部分(18)包括适于接纳所述预成型件(16)的印压部，所述第二部分(22)适于封闭所述印压部，
-由真空泵(32)抽真空的树脂捕集器(30)，
-第一注射回路部分(26)，所述第一注射回路部分将所述注射器缸体(24)连接到所述注射模具(14)，
-第二注射回路部分(28)，所述第二注射回路部分将所述注射模具(14)连接到所述树脂捕集器(30)，
-***所述第一回路部分(26)中的树脂预加热设备(31)，
-在所述第一回路部分(26)中***所述树脂注射器缸体(24)与所述树脂预加热设备(31)之间的树脂吹扫器(64)，
-树脂开/关阀(34，36，66)，所述树脂开/关阀一方面***位于所述预加热设备(31)的两侧和所述吹扫器(64)的上游的所述第一回路部分(26)，另一方面***所述第二回路部分(28)，以允许控制所述第一回路部分(26)和所述第二回路部分(28)的打开或关闭，
-两个注射控制器(56，58)，所述两个注射控制器通过所述两个注射控制器的第一管(124)分别连接到所述第一回路部分(26)和所述第二回路部分(28)，
-连接到所述注射控制器(56，58)的第二管(126)的加压流体源(52)，
-流体开/关阀(60，62)，所述流体开/关阀被布置在所述加压流体源的出口处和所述注射控制器(56，58)的第二管(126)的入口处，以允许控制所述注射控制器(56，58)的流体加压。
13.根据前一项权利要求所述的注射回路(12)，其特征在于，所述第一注射控制器(56)连接到所述预加热设备(31)的第二出口阀(36)与所述模具(14)之间的所述第一回路部分(26)，并且所述第二注射控制器(58)连接到所述模具(14)与所述抽真空的树脂捕集器(30)之间的所述第二回路部分(28)。
14.一种用于控制根据权利要求11所述的注射回路(12)的方法，其特征在于，所述方法依次包括至少以下步骤：
-步骤(F1)，在所述步骤(F1)期间，打开所述一级树脂开/关阀(134)和所述三级树脂开/关阀(142)、关闭所述二级树脂开/关阀(138)、并操作所述树脂注射器缸体(24)，
-步骤(F2)，在所述步骤(F2)期间，打开所述二级树脂开/关阀(138)、关闭所述三级树脂开/关阀(142)，
-步骤(F3)，在所述步骤(F3)期间，打开所述加压流体源(52)的所述流体开/关阀(54)，
-步骤(F4)，在所述步骤(F4)期间，断开所述树脂注射器缸体(24)。
15.一种用于控制根据权利要求13所述的注射回路(12)的方法，其特征在于，所述方法依次包括至少以下步骤：
-步骤(I2)，在所述步骤(I2)期间，检查所述吹扫器(64)的树脂开/关阀(66)是否关闭、并打开所述预加热设备(31)和所述抽真空的树脂捕集器(30)的树脂开/关阀(34，36，38)，直到树脂出现在所述抽真空的树脂捕集器(30)中，
-步骤(I3)，在所述步骤(I3)期间，关闭所述抽真空的树脂捕集器(30)的所述树脂开/关阀(38)，
-步骤(I4)，在所述步骤(I4)期间，所述压力源(24)连接到所述注射控制器(56，58)、激活所述控制器(56，58)的加热装置，
-步骤(I5)，在所述步骤(I5)期间，关闭所述预加热设备(31)的出口(36)处的所述树脂开/关阀(36)、并打开供应所述注射控制器(56)的所述流体开/关阀(60，62)，然后在所述步骤(I5)期间，打开所述加压流体源(52)的所述流体开/关阀(54)，
-步骤(I6)，在所述步骤(I6)期间，断开所述预加热设备(31)和所述树脂注射器缸体(24)，并且在所述步骤(I6)期间，在树脂聚合之前清洁所述预加热设备(31)和所述树脂注射器缸体(24)，
-步骤(I7)，在所述步骤(I7)期间，在预定的时间内，特别是在所述注射模具(14)中的树脂聚合期间，保持所述压力控制器(56，58)中的流体压力。
16.一种用于从预成型件(16)制造复合部件特别是涡轮机复合部件的方法，所述预成型件(16)浸渍有由根据权利要求14或15所述的树脂注射回路(12)供应的模具(14)中的树脂，其特征在于，所述方法包括：
-将所述预成型件(16)引入注射模具(14)并封闭所述注射模具(14)的第一步骤(R1)，
-用于实现根据权利要求14或15中任一项所述的用于控制注射回路(12)的方法的第二步骤(R2)，
-从所述模具(14)中取出所述部件的第三步骤(R3)。
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