用于固化具有內(nèi)腔的復(fù)合裝料的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體涉及用于制造復(fù)合樹脂部件的方法和設(shè)備，更具體地涉及在固化復(fù)合部件中使用的氣囊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合樹脂部件可以在高壓釜內(nèi)被固化，所述高壓釜在固化循環(huán)期間向復(fù)合樹脂部件施加熱和壓力。一些部件幾何形狀包括內(nèi)腔，這些內(nèi)腔會使得所述部件在高壓釜壓力作用下塌縮，除非在內(nèi)腔中放置諸如可膨脹氣囊的工具。這樣的可膨脹氣囊會在固化處理期間膨脹，以對抗施加于部件的高壓釜壓力。典型的是，通過借助真空袋使這些可膨脹氣囊通氣至高壓釜壓力而對其加壓。
[0003]上述通氣的氣囊存在諸多問題會導(dǎo)致所固化部件不一致。例如，未能適當(dāng)?shù)厥箽饽彝鈺柚箽饽冶怀浞值丶訅阂詫顾┘拥母邏焊獕毫?。類似的，氣囊的未充分加壓可能源于用于密封將氣囊和外部通氣口?lián)接的通氣孔的密封劑的失效。氣囊壁也可能會失效或被穿透，在這種情況下，在整個固化循環(huán)期間高壓釜氣體會被迫進(jìn)入部件中。因而，需要可以減少或消除源于氣囊中的泄漏或未能適當(dāng)?shù)丶訅簹饽业牟焕Ч臍饽蚁到y(tǒng)。也需要如下的氣囊系統(tǒng)和固化方法，其利用使氣囊系統(tǒng)通氣至諸如高壓釜壓力的外部壓力，同時也能消除對真空袋通氣孔密封的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提供了用于在固化具有內(nèi)腔的復(fù)合裝料時使用的設(shè)備和方法。示例性設(shè)備包括柔性氣囊，該柔性氣囊適于被放置在所述內(nèi)腔中以在高壓釜固化期間在所述復(fù)合裝料上施加壓力。端配件操作聯(lián)接至所述柔性氣囊。該端配件限定了螺栓孔和水平孔。當(dāng)通氣螺栓操作聯(lián)接至所述端配件的所述螺栓孔時，所述通氣螺栓和所述水平孔限定了允許所述柔性氣囊的內(nèi)部經(jīng)受諸如高壓釜壓力的外部壓力的壓力通道。
[0005]所述設(shè)備還可以包括柔性袋，該柔性袋被密封在所述柔性氣囊、所述氣囊端配件和所述通氣螺栓上。所述設(shè)備還可以包括固化工具，該固化工具適于使所述復(fù)合裝料置于其上，其中所述柔性氣囊被定位在所述固化工具上，并且所述柔性袋被密封至所述固化工具。所述固化工具可以包括金屬或復(fù)合固化工具。另外，所述氣囊端配件的所述螺栓孔可以被定位成與沿著所述固化工具的匹配表面設(shè)置的工具孔對準(zhǔn)。在一個布置中，當(dāng)所述通氣螺栓被插入所述氣囊端配件的所述螺栓孔中時，所述通氣螺栓可以被扭轉(zhuǎn)就位使得所述通氣螺栓螺接至所述工具孔?？商娲氖?，所述通氣螺栓可以螺接至在所述工具孔中設(shè)置的螺紋嵌件。
[0006]在一個替代的布置中，所述氣囊端配件的所述螺栓孔從所述氣囊端配件的第一表面延伸至第二表面。
[0007]在另一布置中，所述固化工具包括真空端口，該真空端口適于與用于選擇性地釋放所述柔性袋內(nèi)的壓力的真空源聯(lián)接。
[0008]在又一布置中，所述氣囊端配件的所述螺栓孔包括第一螺栓孔段和第二螺栓孔段，其中所述第一螺栓孔段的直徑與所述第二螺栓孔段的直徑不同。所述第一螺栓孔段的直徑可以大于所述第二螺栓孔段的直徑。
[0009]在再一布置中，所述通氣螺栓的內(nèi)螺栓孔和所述端配件的所述水平孔限定了允許所述柔性氣囊的內(nèi)部經(jīng)受諸如高壓釜壓力的外部壓力的所述壓力通道。
[0010]在另一布置中，公開了一種用于高壓釜固化具有內(nèi)腔的復(fù)合部件裝料的方法，該方法包括以下步驟:將所述復(fù)合部件裝料支撐在所述高壓釜內(nèi)；將氣囊安裝在所述復(fù)合部件裝料中；將所述氣囊聯(lián)接至氣囊端配件；利用通氣螺栓將所述氣囊端配件固定至固化工具，其中，所述通氣螺栓和所述氣囊端配件限定了壓力通道以向所述氣囊的內(nèi)部提供外部壓力。在一個布置中，該方法還可以包括以下步驟:借助由所述通氣螺栓和所述氣囊端配件限定的所述壓力通道使所述氣囊的內(nèi)部經(jīng)受外部壓力，以此對所述氣囊加壓。此外，該方法還可以包括以下步驟:將柔性袋密封在所述柔性氣囊、所述氣囊端配件和所述通氣螺栓上。
[0011]在另一布置中，該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟:使固化工具適于使所述復(fù)合裝料置于其上，并且其中，將所述柔性氣囊定位在所述復(fù)合裝料的腔內(nèi)。
[0012]這些特征、功能和優(yōu)點可以在本公開的各種實施方式中獨立實現(xiàn)或者可在其它實施方式中組合，其中參考以下描述和附圖可以看到進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
【附圖說明】
[0013]在隨附權(quán)利要求書中闡述了認(rèn)為是示例性實施方式的特點的新穎特征。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，將參考本公開的示例性實施方式的以下詳細(xì)描述來最佳地理解示例性實施方式以及其優(yōu)選的使用方式、進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)點，其中:
[0014]圖1是根據(jù)所公開實施方式的氣囊系統(tǒng)的功能性框圖的圖示；
[0015]圖2是使用圖1所示的氣囊系統(tǒng)固化的復(fù)合樹脂縱梁的立體圖的圖示；
[0016]圖3是在固化復(fù)合樹脂縱梁中使用的固化工具的立體圖的圖示；
[0017]圖4是類似于圖3的圖示，但示出了已被放置在工具上的縱梁裝料；
[0018]圖5是可以與圖4中所示的工具一起使用的氣囊端配件的圖示；
[0019]圖6A和6B示出了可以與圖5中所示的氣囊端配件一起使用的通氣螺栓；
[0020]圖6C和6D示出了可以與圖5中所示的氣囊端配件一起使用的壓力密封構(gòu)件；
[0021]圖7是類似于圖4的圖示，但示出了包括氣囊端配件(圖5)、通氣螺栓(圖6A和6B)和可膨脹氣囊的氣囊系統(tǒng)，其中可膨脹氣囊已被放置在縱梁裝料的腔室內(nèi)；
[0022]圖8是類似于圖7的圖示，但額外示出了已被放置在縱梁裝料上的蒙皮裝料；
[0023]圖9是類似于圖8的圖示，但示出了已被安裝在蒙皮裝料之上的墊板；
[0024]圖10是類似于圖9的圖示，但示出了已圍繞固化工具的周邊被施加的密封帶；
[0025]圖11是沿著圖10中的線30-30剖取的剖視圖的圖示，但額外示出了已安裝并密封至固化工具的真空袋；
[0026]圖12是使用這里所公開的氣囊系統(tǒng)來高壓釜固化具有內(nèi)腔室的復(fù)合部件的方法的流程圖的圖不;
[0027]圖13是飛行器生產(chǎn)及維修方法的流程圖的圖示；以及
[0028]圖14是飛行器的框圖的圖示。
【具體實施方式】
[0029]下面將參照附圖更充分地描述所公開的實施方式，在附圖中示出了一些但并非全部的所公開的實施方式。事實上，可以提供數(shù)個不同的實施方式而不應(yīng)理解為限于這里所闡述的實施方式。相反，提供這些實施方式以使本公開更全面和完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員更充分地傳達(dá)本公開的范圍。
[0030]本公開提供了具有至少一個端配件的氣囊系統(tǒng)的實施方式。結(jié)構(gòu)及方法的實施方式可以用于航空器、航天器、機動艇、船只和其它飛行器、以及車輛和其它類似結(jié)構(gòu)中。另夕卜，結(jié)構(gòu)及方法的實施方式可以與用于冷卻設(shè)備以及從輕量結(jié)構(gòu)收集能量的集成商業(yè)建筑材料一起使用。
[0031]首先參照圖1，以下可以將未固化的復(fù)合樹脂部件10稱為“裝料”、“復(fù)合裝料”、“復(fù)合部件裝料”或“縱梁裝料”。這樣的裝料可以被支撐在高壓釜內(nèi)。具體地，裝料10可以在放置于高壓釜35中的固化工具15上被固化，在高壓釜35中向復(fù)合裝料10施加熱和壓力。復(fù)合裝料10包括一個或多個內(nèi)部空隙、捕獲或封裝區(qū)域或者腔(為了便于描述，以下將它們統(tǒng)稱為裝料腔13)。
[0032]也提供了氣囊系統(tǒng)，該氣囊系統(tǒng)包括操作聯(lián)接至氣囊端配件200的柔性可膨脹氣囊55。僅作為一個實施例，柔性可膨脹氣囊55可以被密封至氣囊端配件200的一部分上?？梢栽诠袒h(huán)之前將柔性可膨脹氣囊55放在固化工具15的內(nèi)腔45內(nèi)或者可以插入固化工具15的內(nèi)腔45中，以在固化處理期間(例如在高壓釜固化處理期間)對抗施加于裝料10的外部壓力。在該布置中的氣囊端配件200可以被結(jié)合或密封至柔性可膨脹氣囊55。在一個優(yōu)選布置中并且如下面將更詳細(xì)地說明的，氣囊端配件200可以包括具有大致矩形構(gòu)造(包括基本平坦的頂面和基本平坦的底面)的金屬(例如鋁)或復(fù)合材料。優(yōu)選地，氣囊端配件限定了從該氣囊端配件的第一表面延伸至第二表面的螺栓孔。該螺栓孔可以被構(gòu)造成接收通氣螺栓300。該通氣螺栓300可以包括空心螺栓(internally relieved bolt),在本領(lǐng)域中也稱為班卓螺栓。優(yōu)選地，氣囊端配件200也限定了沿著該氣囊端配件的第二表面延伸的水平孔。正是氣囊端配件的該第二部分將駐留于柔性可膨脹氣囊55內(nèi)。
[0033]與通氣螺栓300組合的氣囊端配件200被構(gòu)造成使得，當(dāng)通氣螺栓300操作聯(lián)接至氣囊端配件的螺栓孔時，通氣螺栓300的內(nèi)孔與氣囊端配件的水平孔一起工作以限定允許外部壓力施加于氣囊內(nèi)部的內(nèi)部通道。這樣，允許存在于帶有真空袋的固化工具外部的外部壓力從固化工具的底側(cè)通過通氣螺栓的孔、通過氣囊端配件然后進(jìn)入氣囊55。這樣，所公開的氣囊系統(tǒng)提供了至柔性可膨脹氣囊55的高壓釜通氣，而不必在真空袋25中提供任何類型的通氣端口。這樣，氣囊端配件200、通氣螺栓300和柔性可膨脹氣囊55 —起工作而形成封閉系統(tǒng)，使得氣囊55的內(nèi)部可以直接暴露于高壓釜35的內(nèi)部環(huán)境。
[0034]諸如真空袋25的柔性袋可以被放在并密封在柔性可膨脹氣囊55、氣囊端配件20