Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma que generalmente corresponde a una configuración deseada de un conducto termoplástico que define un paso,

estando el aparato caracterizado por:

una estructura de soporte (112, 212) que se extiende longitudinalmente y que al menos define parcialmente una cavidad;

un elemento alargado (150, 236) que tiene una superficie exterior correspondiente a la configuración deseada del conducto, extendiéndose dicho elemento alargado longitudinalmente en la cavidad definida por dicha estructura de soporte de modo que el elemento termoplástico puede soportarse entre dicha estructura de soporte y dicho elemento alargado; y

un calentador (30) configurado para calentar el elemento termoplástico a una temperatura de tratamiento, en el que dicha estructura de soporte está configurada para ajustarse desde una primera posición en la que dicha estructura de soporte está configurada para soportar el elemento termoplástico en una configuración plana hasta una segunda posición en la que dicha estructura de soporte se ajusta radialmente hacia dentro y de este modo dobla el elemento termoplástico contra el elemento alargado a la configuración deseada del conducto

Preformado de conductos termoplásticos.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a aparatos y métodos para preformar materiales termoplásticos y, más específicamente, a aparatos y métodos para doblar láminas termoplásticas para formar preformas para conductos.

Los conductos proporcionan pasos para el transporte para una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, se usan ampliamente conductos tubulares para el flujo de aire en sistemas de control ambiental para aviones. De manera similar, los conductos proporcionan pasos para transportar gases para calefacción y ventilación en otros vehículos y en edificios. Los sistemas de distribución de agua, sistemas hidráulicos y otras redes de distribución de fluidos también usan con frecuencia conductos para el transporte de fluidos. Además, pueden suministrarse materiales sólidos, por ejemplo, en forma particulada a través de los conductos. Los conductos para las aplicaciones anteriores y otras pueden estar formados por metales, plásticos, cerámicas, materiales compuestos y otros materiales.

Un sistema convencional de control ambiental para aviones utiliza una red de conductos para entregar aire para calefacción, refrigeración, ventilación, filtrado, control de humedad y/o control de presión de la cabina. En este sistema convencional, los conductos se forman por un material compuesto que incluye una matriz termoendurecible que impregna, y está reforzada por, un material de refuerzo tal como Kevlar®, marca comercial registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company. La matriz termoendurecible está formada normalmente de una resina epoxídica o de poliéster, que se endurece cuando se somete al calor y la presión. Los conductos formados de este material compuesto son generalmente fuertes y ligeros, como se requiere en muchas aplicaciones para aviones. Sin embargo, el proceso de fabricación puede ser complicado, largo y costoso, especialmente para conductos que incluyan contornos o características tales como nervios y manguitos. Por ejemplo, en un proceso de fabricación convencional, los conductos se realizan formando un mandril de yeso desechable, colocando en el mandril capas de tela preimpregnada con el material termoendurecible y consolidando y curando las capas para formar el conducto. Los útiles usados para moldear el mandril de yeso se dimensionan y conforman especialmente para obtener un conducto de dimensiones específicas, de modo que tienen que fabricarse y mantenerse numerosos útiles de este tipo para fabricar conductos diferentes. El mandril de yeso se forma y se destruye durante la fabricación de un conducto, lo que requiere tiempo de curado y da lugar a yeso que, normalmente tiene que eliminarse o destruirse como residuos. Además, las capas preimpregnadas cambian de forma durante el curado y la consolidación y, por tanto, normalmente, tienen que recortarse después del curado para lograr las dimensiones deseadas. Las guías necesarias para recortar y situar las posiciones apropiadas para características tales como orificios y accesorios de unión se usan, también, normalmente, para sólo un conducto de dimensiones particulares, de modo que se requieren numerosas guías si tienen que realizarse diferentes conductos. Al igual que los útiles giratorios usados para formar los mandriles, las guías requieren tiempo y gastos para su fabricación, almacenamiento y mantenimiento. Además, normalmente, los conductos hechos a partir de resinas epoxídicas termoendurecibles convencionales no tienen un buen comportamiento en ciertas pruebas de inflamabilidad, humo y toxicidad, y el uso de tales materiales puede ser inaceptable si los requisitos de comportamiento son estrictos. Además, normalmente, las características tales como nervios tienen que posformarse, o añadirse después de la formación del conducto, lo que requiere más tiempo de fabricación y mano de obra.

Alternativamente, los conductos pueden formarse, también, de materiales termoplásticos. Un conducto termoplástico puede realizarse formando una lámina de material termoplástico, cortando la lámina con un tamaño y una configuración que correspondan a la conformación deseada para el conducto, doblando la lámina con la configuración deseada para el conducto y uniendo los bordes longitudinales de la lámina para formar una unión o costura longitudinal. Por ejemplo, aparatos y métodos para formar conductos termoplásticos y unir por consolidación conductos termoplásticos se prevén en los solicitudes estadounidenses n.º^s US20020216110 y US2007107832, tituladas "Thermoplastic Laminate Duct" y "Consolidation Joining of Thermoplastic Laminate Ducts", ambas presentadas de forma concurrente con el presente documento y cuyo contenido se incorpora en el presente documento como referencia. Tales conductos termoplásticos pueden formarse manteniendo la lámina termoplástica con la configuración doblada hasta que los extremos se unan, y, luego, retirando el conducto de modo que la unión resultante siga manteniendo el conducto con la configuración doblada. Pero las tensiones provocadas en el material termoplástico durante el doblado pueden hacer que el conducto se deforme o retuerza, después de la unión, en relación con la configuración deseada, por ejemplo, cuando se retira del aparato de unión.

Por tanto, existe la necesidad de aparatos y métodos mejorados para el preformado de conductos, es decir, que proporcionen una preforma configurada de manera que corresponda, en general, a la configuración deseada para el conducto en una condición sustancialmente exenta de tensiones. El método no debería requerir la colocación de capas individuales en un mandril de yeso desechable. Preferiblemente, el método debería ser compatible con conductos termoplásticos, incluyendo conductos termoplásticos reforzados formados a partir de láminas planas que proporcionen razones entre resistencia y peso elevadas y cumplan normas estrictas de inflamabilidad, humo y toxicidad.

El documento D1 US-A-3.499072 da a conocer el preformado de un elemento termoplástico para formar una preforma en general correspondiente a una configuración deseada de un conducto termoplástico que define un paso.

Un objetivo de la presente invención es mejorar la técnica anterior, especialmente con respecto a formar un elemento termoplástico con un elemento alargado.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un aparato según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 7 para preformar láminas para formar preformas para el formado de conductos. Las preformas pueden formarse a partir de materiales termoplásticos, tales como láminas planas de estratificado termoplástico reforzado. De ese modo, no es necesario colocar capas individuales en un mandril de yeso desechable. El material termoplástico puede ser ligero, fuerte y comportarse bien en pruebas de inflamabilidad, humo y toxicidad. Además, el método es compatible con conductos formados mediante unión por consolidación de estratificados termoplásticos. En condición exenta de tensión, las preformas corresponden, en general, a la configuración deseada de los conductos. Así, los bordes longitudinales de las preformas pueden unirse para formar el conducto, y el conducto no se deforma cuando se retira del aparato de unión.

De acuerdo con una realización, la presente invención proporciona un aparato para preformar un elemento termoplástico con el fin de formar una preforma que, en general, corresponda a la configuración deseada para el conducto, que define un paso. El aparato incluye un primero y un segundo rodillos giratorios, que son sustancialmente paralelos y definen una distancia de agarre, y un calentador configurado para calentar el elemento termoplástico a una temperatura de tratamiento, por ejemplo, inferior a la temperatura de transición vítrea del elemento termoplástico y en un margen de, aproximadamente, 20ºC de la temperatura de transición vítrea. En una realización ventajosa, la temperatura de tratamiento se sitúa entre, aproximadamente, -20ºC y 20ºC inferior a la temperatura de transición vítrea. Al menos uno de los rodillos se calienta y al menos uno de los rodillos está configurado para hacer girar y, por tanto, mover el elemento termoplástico a lo largo de la distancia de agarre, de modo que el elemento termoplástico sea calentado, comprimido y doblado, en general, con la configuración deseada para el conducto. Puede haber un actuador rotacional configurado para hacer rotar uno de los rodillos, y el primer rodillo puede calentarse por el calentador situado en él. Puede haber, también, un actuador configurado para ajustar, transversalmente, al menos uno de...

1. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma que generalmente corresponde a una configuración deseada de un conducto termoplástico que define un paso, estando el aparato caracterizado por:

una estructura de soporte (112, 212) que se extiende longitudinalmente y que al menos define parcialmente una cavidad;

un elemento alargado (150, 236) que tiene una superficie exterior correspondiente a la configuración deseada del conducto, extendiéndose dicho elemento alargado longitudinalmente en la cavidad definida por dicha estructura de soporte de modo que el elemento termoplástico puede soportarse entre dicha estructura de soporte y dicho elemento alargado; y

un calentador (30) configurado para calentar el elemento termoplástico a una temperatura de tratamiento, en el que dicha estructura de soporte está configurada para ajustarse desde una primera posición en la que dicha estructura de soporte está configurada para soportar el elemento termoplástico en una configuración plana hasta una segunda posición en la que dicha estructura de soporte se ajusta radialmente hacia dentro y de este modo dobla el elemento termoplástico contra el elemento alargado a la configuración deseada del conducto.

2. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 1, en el que dicha estructura de soporte comprende una pluralidad de vástagos (14, 114, 214) que se extienden longitudinalmente en la primera posición y que pueden ajustarse a una configuración angularmente creciente alrededor del elemento alargado en la segunda posición.

3. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha estructura de soporte comprende dos tubos parcialmente huecos, pudiendo ajustarse cada tubo de manera giratoria entre dichas posiciones primera y segunda y definiendo una superficie interior correspondiente a la superficie exterior de dicho elemento alargado.

4. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 1, 2 ó 3 que comprende además al menos un actuador (20) configurado para ajustar dicha estructura de soporte entre las posiciones primera y segunda.

5. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además una cabeza de unión por consolidación (60) configurada para ajustarse radialmente contra una superficie de contacto formada al solapar bordes del elemento termoplástico y calentar la superficie de contacto del elemento termoplástico por encima de una temperatura de transición vítrea para de este modo unir por consolidación los bordes.

6. Aparato para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 5, en el que dicha cabeza comprende un bloque elastomérico y un calentador.

7. Método para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma (70) que generalmente corresponde a una configuración deseada de un conducto termoplástico (71) que define un paso, caracterizado por las etapas de:

calentar el elemento termoplástico a una temperatura de tratamiento;

soportar el elemento termoplástico con una estructura de soporte que se extiende longitudinalmente en una primera posición de modo que el elemento termoplástico se encuentra en una configuración generalmente plana entre la estructura de soporte y un elemento alargado;

ajustar la estructura de soporte radialmente hacia dentro con respecto al elemento alargado a una segunda posición y doblando de este modo el elemento termoplástico contra una superficie exterior del elemento alargado a la configuración deseada del conducto.

8. Método para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 7, en el que dicha etapa de soporte comprende soportar el elemento termoplástico con al menos una de una pluralidad de vástagos que se extienden longitudinalmente y dicha etapa de ajuste comprende ajustar los vástagos a una configuración angularmente creciente alrededor del elemento alargado.

9. Método para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 7 u 8, en el que dicha etapa de soporte comprende soportar el elemento termoplástico con dos tubos huecos parciales en una configuración abierta y dicha etapa de ajuste comprende ajustar de manera giratoria los tubos hacia el elemento alargado de modo que una superficie interior de los tubos correspondientes a la superficie exterior del elemento alargado aprieta el elemento termoplástico contra el elemento alargado.

10. Método para preformar un elemento termoplástico para formar una preforma según la reivindicación 7, 8 ó 9, en el que dicha etapa de ajuste comprende accionar un actuador configurado para ajustar la estructura de soporte desde la primera posición hasta la segunda posición.