SE DESCRIBE UN APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA EL USO DE UN APARATO QUE APLICA CALOR Y PRESION LOCALIZADOS Y ES ACCIONADO A DISTANCIA PARA LA CONSOLIDACION Y ENDURECIMIENTO DE ELEMENTOS DE FIBRA EN ESTRUCTURAS.

EL APARATO INCLUYE MIEMBROS PARA SUJETAR LA PARTE DESEADA DE LOS ELEMENTOS DE FIBRA QUE SE DEBEN UNIR, MIEMBROS DE PRESION Y/O MIEMBROS DE CALOR. EL PROCEDIMIENTO SE DIRIGE A LA APLICACION Y USO DEL APARATO

Aparatos de presión y calor localizados.

Campo técnico

El presente invento se refiere a aparatos para la consolidación y curación y aglutinación de elementos de fibra en estructuras.

Antecedentes en la técnica anterior

Es conveniente disponer de componentes baratos, fuertes, livianos y sencillos de fabricar en una variedad de tamaños y geometrías para uso en aplicaciones aeroespaciales y aeronáuticas. Las estructuras reforzadas, o a las que se ha comunicado rigidez, de material compuesto, tales como envueltas, tanques de combustible, paneles de fuselaje, capas exteriores de ala, etc., proveen ventajas reconocidas en aplicaciones aeroespaciales sobre conjuntos metálicos convencionales, típicamente de aluminio, titanio, o combinaciones de los mismos, en cuanto a un peso relativamente menor, mayor resistencia mecánica, y rigidez para las estructuras de material compuesto. La aceptación de todas las estructuras de material compuesto se ha visto entorpecida por la carencia de metodología y aparatos de calidad manifiesta, repetibles, y de fabricación económica. En particular, cuando se desee una estructura de material compuesto reforzada y de gran tamaño como una autoclave adecuada podría no estar disponible para la curación de los elementos de fibra que formen la estructura. En términos sencillos, la estructura podría ser demasiado grande para cualquier autoclave actual conocida para curación o no podría ser capaz de transportar una autoclave adecuada para curación. Por tanto, muchas de dichas estructuras están limitadas a aplicaciones de altas prestaciones, militares, o aeroespaciales, ya que no resultan competitivas en otras aplicaciones.

Una estructura de envuelta de materiales compuestos podría requerir elementos discretos de refuerzo internos o externos o elementos que proporcionen rigidez y tabiques, a los que de ahora en adelante en la presente memoria se hará referencia como "nervios" y "tabiques", junto a una estructura de envuelta continua, para aumentar la rigidez a la estructura de envuelta en cuanto a la resistencia a la torsión y a la flexión. Cuanto mayor sea la estructura de envuelta de material compuesto y mayores las tensiones y más severo el entorno operativo, mayor será la necesidad para dicho refuerzo. Los elementos de refuerzo podrían ser discretos y estar alejados unos de otros, dispuestos en una relación mutuamente paralela, o podrían estar instalados en relación de intersección para definir el refuerzo requerido para la estructura de material compuesto. En algunos casos, los nervios y tabiques de refuerzo para la estructura podrían formarse en segmentos y subsiguientemente unirse en puntos de intersección para formar el refuerzo para la estructura de material compuesto antes de la formación de la envuelta continua con la misma. Ello resulta particularmente ventajoso cuando la estructura de material compuesto es grande requiriendo nervios y tabiques de refuerzo sustancial y que tienen formas geométricas complejas, ya sea para los nervios y tabiques o para la forma estructural total.

Los nervios y tabiques para el refuerzo de la estructura de material compuesto están formados típicamente de "elementos de fibra de material compuesto" o "elementos de fibra" que incluyen fibra de carbón impregnada o recubierta con un agente curable aglutinante. A título de ejemplo y sin carácter limitativo, las fibras de material compuesto podrían incluir filamentos alargados de vidrio, grafito, boro, o poliarimida (Kevlar^TM), según lo indiquen las especifica- ciones.

Aunque los componentes de los nervios y tabiques se podrían formar individualmente, es necesario ensamblar subsiguientemente los componentes de nervios y tabiques en una estructura de refuerzo completada para la aplicación de la envuelta continua del material compuesto a los mismos. Para ensamblar y curar los componentes individuales de nervios y tabiques con el fin de formar la estructura de refuerzo completada se requiere un aparato para la fijación y curación de los elementos de fibra de los componentes de nervios y tabiques localmente, en particular en las uniones entre nervios y tabiques adyacentes.

En la solicitud de patente japonesa JP 59-79730 se describe un ejemplo de un aparato convencional para aglutinar productos moldeados reforzados con plástico. Este documento describe un aparato para aglutinar hojas adyacentes entre sí mediante la curación de una resina termoendurecible Más particularmente, el documento JP- 59-79730 describe un aparato que incluye dos basadas de fijación 7 entre las que se podrían comprimir, por medio de unos cuerpos flexibles herméticamente cerrados, tales como unos tubos flexibles 6, unas hojas adyacentes moldeadas de plástico y reforzadas que tengan un estrato adhesivo dispuesto entre las mismas. Los tubos flexibles podrían transportar un medio caliente, y de ese modo, el estrato adhesivo dispuesto entre las hojas adyacentes moldeadas de plástico y reforzadas se podría curar por calor y a presión mediante el aparato convencional descrito por el documento JP-59-79730.

Descripción del invento

El presente invento se refiere a un aparato según se define en las reivindicaciones independientes 1 y 16 para la fabricación de estructuras reforzadas de fibra. En las reivindicaciones subordinadas 2 a 15 se reivindican realizaciones ventajosas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista isométrica de una estructura típica de refuerzo formada usando el presente invento;

La Figura 2 es una vista isométrica de una primera realización del aparato del presente invento;

La Figura 3 es una vista desde un extremo en corte transversal parcial de la primera realización del presente invento de la Figura 2 de los dibujos;

La Figura 4 es una vista isométrica de una segunda realización del aparato del presente invento;

La Figura 5 es una vista desde un extremo en corte transversal parcial de la segunda realización del presente invento de la Figura 4 de los dibujos;

La Figura 6 es una vista isométrica de una tercera realización del aparato del presente invento;

La Figura 7 es una vista de frente desde un extremo en corte transversal parcial de la tercera realización del presente invento;

La Figura 8 es una vista isométrica de una cuarta realización del aparato del presente invento;

La Figura 9 es una vista en corte transversal de la cuarta realización del aparato del presente invento;

La Figura 10 es una vista isométrica de una quinta realización del aparato del presente invento;

La Figura 11 es una vista en corte transversal parcial de la quinta realización del presente invento; y

La Figura 12 es una vista isométrica del presente invento y del aparato de control del mismo en relación a una estructura de refuerzo de nervios y tabiques.

El presente invento se comprenderá mejor cuando los dibujos se consideren en conjunción con la descripción del mismo de ahora en adelante.

Modos óptimos para llevar a cabo el invento

Refiriéndose a la Figura 1 de los dibujos, se ilustra una estructura 1000 de refuerzo para un tanque en una aplicación aeroespacial. La estructura 1000 de refuerzo, formada de elementos de fibra, incluye un primer tabique 1002, un segundo tabique 1004, y unos nervios de refuerzo 1006, 1008, 1010, 1012, y 1014 que interconectan los tabiques 1002 y 1004. Para formar las uniones entre los tabiques 1002, 1004 y los nervios 1006, 1008, 1010, 1012, 1014, se usa el aparato del presente invento para aplicar presión y calor localizados a las partes no curadas de la estructura de refuerzo con el fin de consolidar y curar los elementos de fibra que forman dicha estructura 1000. El aparato 10 del presente invento confina las diversas partes de la estructura de refuerzo no curada 1000 durante la consolidación y la curación de los elementos de fibra para producir una unión de conexión que tenga la resistencia mecánica y durabilidad deseadas.

Después de la consolidación y la curación de los elementos de fibra que forman la estructura de refuerzo 1000, el aparato 10 se retira de la misma. El aparato 10 se podría usar individualmente para formar una sola unión entre diversos miembros de la estructura de refuerzo 1000, o bien se podría usar una pluralidad para formar una pluralidad de uniones simultáneamente de la estructura de refuerzo. Bien antes o bien después de la consolidación de las uniones de la estructura de refuerzo 1000, el aparato 10 del presente invento se podría usar además para consolidar y curar...

1. Un aparato (10) que comprende una parte superior (12) y una parte inferior (14) estructurado para contactar una parte de un nervio (1014), cuya parte de un nervio (1014) incluye una sección en cruz que comprende una parte de vástago, y partes de brazos en cruz;

la parte superior incluye un miembro superior (12) y un miembro de presión (20);

la parte inferior incluye un miembro inferior (14) y un miembro de presión, y

cada uno de los miembros de presión (20) está estructurado para proveer una presión localizada a una parte definida de la parte del nervio (1014),

caracterizado porque las partes superior e inferior incluyen respectivamente al menos un miembro de extremo (18), estando montados los miembros de extremo en uno o en más extremos y en los costados del miembro superior y del miembro inferior y configurados para retener al menos a los miembros de presión (20) entre el miembro superior (12) y el miembro inferior (14).

2. El aparato (10) según la reivindicación 1, en el que:

la parte superior (12) incluye además un miembro de calor (22) dimensionado y configurado para calentar la parte del nervio (1014);

la parte inferior (14) incluye además un miembro de calor (22) dimensionado y configurado para calentar la parte del nervio (1014); y

los miembros de presión (20) y los miembros de calor (22) de la parte superior (12) y de la parte inferior (14), respectivamente, están dimensionados y configurados para proveer, en combinación, durante el funcionamiento, presión y calor suficientes para consolidar, curar y aglutinar la parte del nervio (1014).

3. El aparato (10) según la reivindicación 1, en el que:

la parte superior (12) incluye una pluralidad de miembros superiores (12); y

la parte inferior (14) incluye una pluralidad de miembros inferiores (14).

4. El aparato (10) según la reivindicación 3, en el que:

los miembros superiores (12) de la pluralidad de miembros superiores (12) están separados entre sí por un espaciador (16); y

los miembros inferiores (14) de la pluralidad de miembros inferiores (14) están separados entre sí por un espaciador (16).

5. El aparato (10) según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que:

cada miembro superior (12) de la pluralidad de miembros superiores (12) está acoplado de forma operable a un miembro de presión (20) y

cada miembro inferior (14) de la pluralidad de miembros inferiores (14) está acoplado de forma operable a un miembro de presión (20).

6. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que:

cada miembro superior (12) de la pluralidad de miembros superiores (12) está acoplado de forma operable a una pluralidad de miembros de calor (22); y

cada miembro inferior (14) de la pluralidad de miembros inferiores (14) está acoplado de forma operable a una pluralidad de miembros de calor (22).

7. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una abrazadera (150) fija el miembro superior (12) al miembro inferior (14).

8. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una pluralidad de abrazaderas (150) fijan el miembro superior (12) al miembro inferior (14).

9. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que como mínimo un elemento de sujeción (24) fija el miembro superior (12) al miembro inferior (14).

10. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que uno del miembro superior (12) y uno del miembro inferior (14) se fijan a la parte del nervio (1014).

11. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 ó 6 a 10, en el que el miembro de presión (20) comprende un miembro inflable.

12. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 ó 6 a 10, en el que el miembro de extremo del miembro superior (12) es movible con respecto al miembro superior (12).

13. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 ó 6 a 10, en el que el miembro de extremo del miembro inferior (14) es movible con respecto al miembro inferior (14).

14. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 ó 6 a 10, en el que el miembro de extremo (18) de la parte superior (12) está cargado elásticamente sobre el miembro superior (12).

15. El aparato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además:

una válvula de control de presión (700) acoplada de forma operable al miembro de presión (20) de al menos una de la parte superior (12) y de la parte inferior (14), cuya válvula de control de presión (700) está configurada para controlar una presión comunicada al miembro de presión (20) de al menos una de la parte superior (12) y de la parte inferior (14); y

un aparato de ordenador (500, 600) configurado para controlar a la válvula de control de presión (700) y configurado para controlar una temperatura del miembro de calor (22) de al menos una de la parte superior (12) y de la parte inferior (14).

16. Un aparato (10) que comprende una parte superior (12) y una parte inferior (14), cada una de ellas estructurada para contactar una parte de un nervio (1014) y una parte de un tabique (1004),

la parte superior incluye un miembro superior (12) y un miembro de presión (20);

la parte inferior incluye un miembro inferior (14) y un miembro de presión, y

cada uno de los miembros de presión (20) está estructurado para proveer una presión localizada a una parte definida de la parte del nervio (1014),

caracterizado porque las partes superior e inferior incluyen respectivamente como mínimo un miembro de extremo (18) y un miembro de calor (22).

estando montados los miembros de extremo sobre uno o sobre más extremos y los costados del miembro superior y del miembro inferior y configurados para retener al menos a los miembros de presión (20) entre el miembro superior (12) y el miembro infe- rior (14),

los miembros de presión (20) y los miembros de calor (22) de las partes superior e inferior, respectivamente, están dimensionados y configurados para proveer, en combinación, durante el funcionamiento, presión y calor a partes definidas de la parte del nervio y de la parte del tabique (1004) suficientes para formar una unión entre los mismos.