Herramientas y procedimiento de realización de un forro metálico.

Una herramienta de fabricación de un forro metálico especialmente para un depósito compuesto,

caracterizada por que tiene un mandril (1) configurado en al menos dos elementos de mandril (1a, 1b, 1c) conformados para ser adaptados para formar elementos de soporte de las piezas primarias (2a, 2b, 2c) que constituyen el forro metálico, y por que tiene al menos un sector anular (3a, 3b, 3c, 3d) que se posiciona en los extremos de unión de dichos elementos de soporte.

Herramientas y procedimiento de realización de un forro metálico

La presente invención se refiere a la realización de forros metálicos y de los objetos que tienen tal forro.

Los forros metálicos se usan especialmente en el campo de los depósitos compuestos bobinados.

En el caso de depósitos de alto rendimiento tales como los destinados al almacenamiento de fluidos a presión, en especial para aplicaciones espaciales o incluso para el almacenamiento a presión de fluidos criogénicos, los forros metálicos son delgados con respecto al volumen del depósito.

Se entiende por depósitos de alto rendimiento los depósitos optimizados en términos de masa, tales como los utilizados en las industrias de los transportes en general, y en especial el transporte espacial.

Los depósitos compuestos de alto rendimiento destinados al almacenamiento de fluidos a presión se diseñan generalmente separando las funciones de estanquidad y de resistencia mecánica a la presión.

El confinamiento del fluido, la estanquidad y/o la protección de la pared de material compuesto frente al fluido está asegurado por un casco en principio delgado de metal o polímero denominado "forro", y la resistencia a la presión del fluido contenido en el depósito está asegurada por un bobinado de fibras compuestas revestidas con resina.

Las fibras compuestas (fibras y resina) son depositadas por bobinado filamentoso sobre el forro.

Esta tecnología es conocida y se citará a título de ejemplo la patente de EEUU 6.41.963 de Lockheed Martin.

El casco es delgado pues no tiene una función mecánica y se pretende minimizar la masa del depósito.

Además de su función de estanquidad, el forro tiene también como función soportar los esfuerzos provocados por la deposición de las fibras de carbono, durante la cual el forro se comporta como un mandril para el bobinado, y asegurar la superficie de referencia de la estructura compuesta depositada.

Esta función secundarla de apoyo del bobinado asegurada por el forro implica una necesidad de resistencia mecánica y/o de rigidez del forro.

Esto Impone un espesor suficiente del forro que depende de las propiedades del material y de la geometría de la pieza.

Los esfuerzos de bobinado se traducen en el forro como una compresión local de ,3MPa aproximadamente y se traducen en consecuencia por una masa suplementaria al nivel del depósito terminado.

Esto puede ser especialmente molesto para los depósitos de grandes dimensiones, de varios metros, en los que la masa del forro se hace Importante o cuando el material del forro es dúctil y/o de bajo límite elástico y/o de baja resistencia mecánica; éste es el caso de un forro de aluminio de gran pureza por ejemplo o Incluso de forma general, cuando para disminuir significativamente la masa del forro se llega a unos espesores Inferiores a 1 mm para depósitos de dimensiones métricas.

La resistencia del forro es también un parámetro importante en el caso en que las fibras son colocadas por contacto de bobinado o colocación de fibra.

En efecto, estos procedimientos aplican directamente un esfuerzo sobre el soporte en el punto de deposición de la fibra mientras que en bobinado, este esfuerzo resulta de la tensión a la que está sometido el hilo.

En el caso en el que el forro no sea capaz de soportar los esfuerzos de deposición del hilo, o cuando no haya necesidad de un forro estanco, se utiliza un mandril.

Existen numerosas tecnologías de mandriles y se pueden citar los mandriles metálicos o los mandriles de un material soluble (por ejemplo arena más un alcohol polivinílico soluble en el agua).

Un problema general es el desmontaje del mandril después del bobinado y la fabricación del material compuesto debido a que no hay en general acceso al mandril más que a través del futuro orificio de llenado del depósito.

El documento US 27/2521 A1 describe la utilización de semimandrlles de bobinado para el bobinado y la utilización de mandriles solubles para el depósito de pliegues compuestos.

El documento US 3.321.347 describe un procedimiento de realización de un forro metálico de bobinado por electrodeposición sobre un mandril soluble.

La invención trata de una nueva herramienta y un nuevo procedimiento de fabricación de un forro metálico muy delgado y muy preciso para un depósito compuesto de alto rendimiento, eventualmente de grandes dimensiones.

La invención tiene especialmente como objeto poder utilizar unos materiales de muy baja resistencia mecánica, bien por el hecho de sus propiedades intrínsecas como en el caso de un aluminio puro de tipo 15, o simplemente porque el espesor del forro es muy delgado.

La herramienta adaptada a este procedimiento y que comprende un mandril soluble como soporte del forro metálico, el mandril soluble que tiene como objeto:

- asegurar la función de soporte para el forro metálico;

- asegurar la función de soporte mecánico para el bobinado posterior, tanto desde el punto de vista mecánico como desde el punto de vista de la geometría;

- asegurar la función de la herramienta de fabricación del forro metálico.

Más precisamente, la presente invención prevé una herramienta de fabricación de un forro metálico especialmente para un depósito compuesto, que tiene un mandril configurado en varios elementos de mandril que forman unos elementos de soporte de unas piezas primarias que constituyen el forro metálico, de acuerdo con la reivindicación 1.

Según un modo de realización particular de la invención, el forro que es un forro de un depósito cilindrico con unos extremos redondeados, los elementos de soporte comprenden al menos un fondo delantero, un fondo trasero y al menos un cuerpo cilindrico Intermedio.

La herramienta comprende ventajosamente unos sectores anulares adaptados a colocarse sobre los extremos de unión de dichos fondo delantero, fondo trasero y cuerpo cilindrico intermedio, estos sectores refuerzan los elementos del mandril al nivel de sus uniones.

Según un modo de realización particular, dichos sectores anulares son unos sectores de acero.

Los sectores anulares tienen ventajosamente un rebaje anular periférico adaptado para formar una garganta anular con el rebaje anular periférico de un sector contiguo.

Los sectores anulares son preferiblemente unos sectores desmontables.

Según un modo de realización ventajoso, los elementos del mandril son unas piezas de material soluble.

Las piezas de material soluble están preferiblemente recubiertas por una película tapaporos.

Según un primer modo de realización, al menos algunos de los elementos del mandril son unas piezas de revolución montadas sobre un eje portador del mandril.

Alternativamente, al menos algunos de los elementos del mandril están montados en los tubos de recepción de un eje portador del mandril.

La invención se refiere además a un procedimiento de realización de un objeto que tiene un forro tal como un depósito compuesto, que tiene una etapa de colocación de partes de un forro sobre los elementos de mandril, una etapa de montaje de los elementos del mandril que llevan las partes del forro y una etapa de soldadura de las partes del forro sobre los elementos del mandril montados.

Según un modo de realización aplicable en especial a los depósitos compuestos bobinados, el procedimiento tiene una etapa de bobinado de fibras sobre el forro terminado sobre el mandril.

Según un modo de realización preferido de la invención, la etapa de montaje de los elementos del mandril se realiza sobre un eje de Impulsión en rotación del mandril.

En el caso en el que el mandril sea un mandril soluble, el procedimiento tiene ventajosamente después de la etapa de bobinado o la etapa de soldadura una etapa de reabsorción del mandril.

El procedimiento tiene ventajosamente una etapa de posicionamiento de los sectores anulares sobre los extremos de unión de los elementos de mandril antes de la etapa de posicionamiento de las partes del forro sobre los elementos de mandril.

La etapa de soldadura de las partes del forro montado sobre los elementos del mandril se realiza preferiblemente por soldadura de los bordes enfrente de las partes del forro encima de la garganta al nivel de los sectores anulares.

La etapa de colocación de las partes del forro comprende ventajosamente una etapa de calentamiento de las partes de forro, una etapa de posicionamiento de las partes de forro sobre los elementos del mandril y una etapa de enfriamiento de las partes de forro que realizan un zunchado de las partes del forro sobre los elementos de mandril.

En el procedimiento aplicado a la... [Seguir leyendo]

1. Una herramienta de fabricación de un forro metálico especialmente para un depósito compuesto, caracterizada por que tiene un mandril (1) configurado en al menos dos elementos de mandril (1a, 1b, 1c) conformados para ser adaptados para formar elementos de soporte de las piezas primarias (2a, 2b, 2c) que constituyen el forro metálico, y por que tiene al menos un sector anular (3a, 3b, 3c, 3d) que se posiciona en los extremos de unión de dichos elementos de soporte.

2. Herramienta según la reivindicación 1, caracterizada por que, el forro, que es un forro de depósito cilindrico con unos extremos redondeados, los elementos de soporte tienen al menos un fondo delantero (1a), un fondo trasero (1c) y al menos un cuerpo cilindrico intermedio (1b), unos cuerpos anulares (3a, 3b, 3c, 3d) se posicionan sobre los extremos de unión de dichos fondo delantero, fondo trasero y cuerpo cilindrico intermedio.

3. Herramienta según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que dichos sectores anulares (3a, 3b, 3c, 3d) son unos sectores de acero.

4. Herramienta según la reivindicación 1, 2 o 3 caracterizada por que los sectores anulares tienen un rebaje anular periférico (4a) adaptado para formar una garganta anular (4) con el rebaje anular periférico (4b) de un sector contiguo.

5. Herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada por que los sectores anulares (3a, 3b, 3c, 3d) son unos sectores desmontables.

6. Herramienta según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizada por que los elementos de mandril son unas piezas de un material soluble.

7. Herramienta según la reivindicación 6 caracterizada por que las piezas de material soluble están recubiertas por una película tapaporos (5).

8. Herramienta según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizada por que al menos algunos de los elementos de mandril son unas piezas de revolución montadas en un eje (6) portador del mandril.

9. Herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada por que al menos algunos de los elementos de mandril están montados en tubos (7a, 7b, 7c) de recepción de un eje (6) portador del mandril.

1. Procedimiento de realización de un objeto que tiene un forro metálico, caracterizado por que tiene una etapa (1) de montaje de las partes (2a, 2b, 2c) de un forro en los elementos de mandril, una etapa (11) de montaje de los elementos del mandril que llevan las partes del forro y una etapa (111) de soldadura de las partes del forro en los elementos del mandril montados.

11. Procedimiento según la reivindicación 1 aplicado a un depósito compuesto, caracterizado por que tiene una etapa (12) de bobinado de fibras (8) sobre el forro terminado sobre el mandril.

12. Procedimiento según la reivindicación 1 u 11, caracterizado por que la etapa (11) de montaje de los elementos del mandril se realiza sobre un eje de impulsión en rotación del mandril.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, 11 o 12, caracterizado porque el mandril, que es un mandril soluble, tiene una etapa (13) de reabsorción del mandril tras la soldadura o el bobinado.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que tiene una etapa (9) de posicionamiento de sectores anulares (3a, 3b, 3c, 3d) sobre los extremos de unión de dichos elementos de mandril con la etapa (1) de colocación de las partes de forro en los elementos de mandril.

15. Procedimiento según la reivindicación 14 caracterizado por que la etapa (111) de soldadura de las partes del forro montado sobre los elementos del mandril se realiza por soldadura de los bordes enfrente de las partes del forro por encima de la garganta (4) al nivel de los sectores anulares.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que la etapa (1) de colocación de dichas partes comprende una etapa (11) de calentamiento de las partes de forro, una etapa (12) de posicionamiento de las partes de forro en los elementos de mandril y una etapa (13) de enfriamiento de las partes de forro que realizan un zunchado de las partes de forro sobre los elementos de mandril.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 aplicado a la realización de un depósito compuesto con un forro metálico, caracterizado por que los elementos de mandril son conformados en un fondo delantero (1a), un fondo trasero (1c) y al menos un cuerpo cilindrico intermedio (1b).