Procedimiento para fabricar una brida (10) que comprende un material compuesto (5),

comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: a) aplicar un material compuesto (5) a unas superficies externas de un mandril (3) curvado que comprende una sección transversal sustancialmente triangular; b) curar el material compuesto para producir un elemento de brida (1) que comprende un elemento hueco curvado con una sección transversal sustancialmente triangular; y c) mecanizar unos orificios (17) sustancialmente pentagonales sobre la cara del elemento de brida (1) correspondiente al lado de la hipotenusa de la sección transversal sustancialmente triangular, en el que los lados de los orificios pentagonales están dispuestos para alinearse con las fibras en el material compuesto que proporciona la brida (10).

Campo

La presente invención se refiere a una brida realizada a partir de material compuesto. En particular, la invención se refiere a una brida según la reivindicación 1.

Antecedentes

Las bridas convencionales se incluyen, por ejemplo, en estructuras metálicas huecas tales como tuberías para unir dos de dichas estructuras entre sí o para unir la estructura hueca a elementos estructurales próximos. Un ejemplo de una brida convencional puede ser un reborde en forma de disco formado en el extremo de tuberías y ejes para acoplarlos entre sí.

Recientemente, los materiales compuestos se han convertido en una alternativa cada vez más atractiva al metal para muchos componentes para aeronaves debido a que los materiales compuestos ofrecen propiedades mejoradas tales como menor peso, resistencia a la fatiga/daño mejorada, resistencia a la corrosión y expansión térmica despreciable. En cuanto a la fabricación, una brida que forma un reborde en forma de disco hecha de materiales compuestos puede ser un proceso de fabricación muy complejo debido a que la uniformidad de la alineación de las fibras es importante en la brida que debe soportar cargas una vez aplicada.

Debido a las complejidades de fabricación de una brida de material compuesto, los componentes para aeronaves que requieren una configuración de este tipo normalmente se fabrican de metal.

La patente US nº 5.239.822 da a conocer una caja de torsión de material compuesto de una pieza para el conjunto de inversor del empuje de un motor de reacción. La caja de torsión está constituida por tres subconjuntos de material compuesto, un subconjunto de brida generalmente plana, un subconjunto de tubo de torsión tubular y un conjunto de tapa.

La solicitud de patente GB 2.238.363 da a conocer una junta entre un primer tubo formado de material compuesto y un segundo tubo en el que se coloca una pieza de inserción dentro del tubo de material compuesto con fibras envolviéndola. Unos pernos conectan el segundo tubo con la pieza de inserción, fijando los dos tubos entre sí.

Sumario

En las reivindicaciones adjuntas, se exponen aspectos de la presente invención.

En una forma de realización, la brida que presenta una sección transversal triangular y está realizada a partir de material compuesto proporciona una estructura que puede unirse a una estructura de material compuesto de manera que actúa como una parte integrante de la estructura. La sección transversal triangular puede proporcionar una estructura que puede resistir cargas de desplazamiento axial transmitiendo eficazmente las cargas localizadas a la estructura. La brida de forma triangular permite unir las estructuras de material compuesto entre sí o a otros elementos estructurales cercanos de manera similar a una brida en forma de un reborde en forma de disco.

La brida presenta una sección transversal que es un triángulo sustancialmente rectángulo, en la que un primer lado del triángulo está definido por una superficie curvada de la brida y puede unirse a una estructura correspondientemente curvada y un segundo lado es sustancialmente perpendicular al primer lado. El segundo lado del triángulo que es perpendicular al primer lado puede configurarse para sobresalir de la periferia de la estructura a la que está unido para proporcionar una superficie para acoplar dos estructuras entre sí.

La brida curvada puede definir parte de una figura cerrada, por ejemplo un círculo o una elipse. Dos o más elementos de brida curvados pueden unirse entre sí para formar una figura cerrada. Ejemplos de una brida según la invención pueden unirse a estructuras abiertas tales como canales o pueden unirse a estructuras cerradas tales como tuberías.

En sección transversal, la brida triangular es una figura cerrada. Por tanto, para facilitar la conexión de dos componentes o estructuras entre sí la brida incluye orificios de acceso en un tercer lado (un lado de hipotenusa) del triángulo de manera que el lado de montaje del triángulo que sirve para unir dos componentes o estructuras entre sí sea accesible. Los orificios de acceso son de forma pentagonal de manera que cada lado del pentágono puede alinearse con la orientación de fibra en la estructura laminada y la forma puede no presentar ningún efecto, o muy pequeño, sobre la integridad de la brida.

En una forma de realización de la invención una brida está unida a un conducto realizado de material compuesto. Por tanto, el conducto puede acoplarse a otros conductos o a otros componentes estructurales. El conducto, por ejemplo, una carcasa de motor, puede realizarse a partir del mismo material compuesto que la brida. Alternativamente, el conducto puede realizarse a partir de un material compuesto diferente al de la brida. En una forma de realización ejemplificativa, el conducto y la brida están realizados de materiales compuestos que sustancialmente son térmica y químicamente compatibles.

El conducto puede ser un canal abierto con un perímetro curvado o puede ser una figura cerrada con un perímetro curvado, por ejemplo un círculo o una elipse. Una o más bridas pueden unirse en uno o ambos extremos del conducto.

Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento para fabricar una brida que comprende un material compuesto, comprendiendo el procedimiento las etapas de aplicar material compuesto a superficies externas de un mandril curvado que comprende una sección transversal sustancialmente triangular, curar el material compuesto para producir una brida que comprende un elemento hueco curvado con una sección transversal sustancialmente triangular y mecanizar orificios sustancialmente pentagonales sobre la cara de la brida correspondiente al lado de hipotenusa de la sección transversal sustancialmente triangular, en el que los lados de los orificios pentagonales están dispuestos para alinearse con fibras en el material compuesto que proporciona la brida.

El mandril puede permanecer en el hueco de la brida o puede ser extraíble. Por ejemplo, puede utilizarse un mandril de espuma ligera que puede permanecer en el interior del hueco.

Cuando el mandril es extraíble, el procedimiento para fabricar la brida incluye una etapa adicional de retirada del mandril. Un mandril de espuma puede ser soluble. Por tanto, para retirar un mandril de espuma, éste se disuelve para retirarlo de la brida hueca.

Alternativamente, puede desmontarse un mandril adecuado para su retirada. El mandril puede comprender dos o más piezas unidas entre sí para proporcionar un cuerpo triangular sólido alrededor del cual puede aplicarse el material compuesto.

El procedimiento para fabricar la brida puede incluir unir la brida a al menos un extremo de un conducto realizado a partir de material compuesto. Una sección extrema del material que forma el conducto puede estar conformada a modo de diente de manera que se producen secciones que pueden plegarse contra el lado de la brida y unirse al lado de la brida de manera que los dos componentes se unen entre sí. El dentado del material compuesto minimiza el riesgo de daños debidos a rotura o distorsión de las fibras cuando se pliega el material para que entre en contacto con la brida.

En la unión del vértice de la sección transversal triangular proporcionada por la superficie de la brida en contacto con el conducto y la hipotenusa puede aplicarse material de relleno para eliminar cualquier vacío que pueda estar presente en la unión. El material de relleno también puede servir para reducir el daño a las fibras de material compuesto debido a un retorcido en la zona de la unión del vértice de la sección transversal triangular proporcionada por la superficie de la brida en contacto con el conducto y la hipotenusa. Para unir la brida al conducto, parte del conducto, el material de relleno y parte de la hipotenusa pueden superponerse con estratos de material compuesto.

La unión de la brida al conducto puede mejorarse adicionalmente aplicando un adhesivo adecuado al lado curvado de la sección transversal triangular, de manera que se rellene cualquier espacio presente en la superficie de contacto de la brida triangular y el conducto.

El procedimiento para fabricar la brida y el conducto comprende además la etapa de recubrir y curar toda la estructura de manera que la brida pase a ser una parte integrante del conducto.

En una estructura laminada cada capa puede incluir fibras alineadas. El plástico laminado que proporciona la brida y el conducto puede... [Seguir leyendo]

1. Brida (10) que comprende un material compuesto (5),

en la que la brida comprende un elemento hueco curvado con una sección transversal sustancialmente triangular; y

dicha sección transversal incluye un triángulo sustancialmente rectángulo, en la que

un primer lado del triángulo es sustancialmente perpendicular a un segundo lado del triángulo que sigue una curva, caracterizada porque

un tercer lado del triángulo comprende unos orificios (17) de forma sustancialmente pentagonal, de modo que los lados de los orificios se alineen con las fibras.

2. Brida (10) según la reivindicación 1, en la que el elemento hueco curvado define una sección de una figura cerrada con un perímetro curvado.

3. Brida (10) según la reivindicación 2, en la que la sección es de un cuarto a un tercio de una figura cerrada con un perímetro curvado.

4. Brida (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que una pluralidad de los elementos huecos curvados están combinados para formar una figura cerrada con un perímetro curvado.

5. Brida (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende material compuesto reforzado con fibra y en la que el refuerzo de fibra es fibra de carbono laminada.

6. Conducto que comprende un material compuesto (5) que incluye una brida (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

7. Conducto según la reivindicación 6, en el que la forma de sección transversal del conducto es una figura cerrada con un perímetro curvado.

8. Conducto según la reivindicación 6, en el que el conducto es un canal abierto con un perímetro curvado.

9. Conducto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el material del conducto y el material de la brida son químicamente compatibles y térmicamente compatibles y/o en el que el material del conducto y el material de la brida (10) son el mismo material.

10. Aeronave que comprende el conducto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9.

11. Procedimiento para fabricar una brida (10) que comprende un material compuesto (5), comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

a) aplicar un material compuesto (5) a unas superficies externas de un mandril (3) curvado que comprende una sección transversal sustancialmente triangular;

b) curar el material compuesto para producir un elemento de brida (1) que comprende un elemento hueco curvado con una sección transversal sustancialmente triangular; y

c) mecanizar unos orificios (17) sustancialmente pentagonales sobre la cara del elemento de brida (1) correspondiente al lado de la hipotenusa de la sección transversal sustancialmente triangular, en el que los lados de los orificios pentagonales están dispuestos para alinearse con las fibras en el material compuesto que proporciona la brida (10).

12. Procedimiento según la reivindicación 11, que comprende además la siguiente etapa: d) retirar el mandril (3) del elemento hueco,

comprendiendo el mandril (3) dos o más piezas (3A, 3B) que están ensambladas para formar una sección transversal sustancialmente triangular y dos o más piezas están desmontadas para su retirada del elemento hueco,

comprendiendo además dicho mandril opcionalmente dos o más segmentos que se desmontan deslizando los segmentos unos respecto a otros, o una pluralidad de secciones a modo de mosaico que se unen entre sí para proporcionar el mandril de sección transversal sustancialmente triangular cuando están ensamblados y separados para su retirada del elemento hueco, o en el que el mandril está realizado a partir de material soluble que se disuelve para retirar el mandril del elemento hueco formado.

13. Procedimiento para fabricar una estructura que comprende un material compuesto (5), en el que el procedimiento comprende proporcionar un conducto (11) de material compuesto con una brida (10) de material compuesto, en el que el procedimiento incluye el procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, comprendiendo además la etapa de fijar el elemento de brida (1) al menos a un extremo del conducto, en el que una sección extrema del material del 5 conducto está conformada a modo de diente para permitir que el material se pliegue entrando en contacto con un lado del elemento de brida (1); aplicar el elemento de brida (1) a la superficie del conducto en la proximidad del dentado; plegar la sección a modo de diente (11B) del material compuesto haciendo que el conducto entre en contacto con el lado del elemento de brida (1) para fijar el elemento de brida (1) al conducto, comprendiendo además dicho procedimiento las etapas siguientes: aplicar un relleno en la unión de un vértice de la sección 10 transversal triangular proporcionada por una superficie del elemento de brida (1) en contacto con el conducto y un lado de hipotenusa de la sección transversal triangular; y añadir capas de material compuesto para que recubran el conducto, el relleno y al menos parte del lado de hipotenusa de la sección transversal triangular y mecanizar unos orificios de fijación y unos orificios de acceso sobre unas caras expuestas del elemento de brida (1), en el que los orificios de acceso son orificios de forma pentagonal que están mecanizados sobre la cara del elemento de brida (1) proporcionada por la hipotenusa de la sección transversal triangular, en el que los lados del pentágono están dispuestos para alinearse con fibras en el material compuesto que proporciona la brida (10).