BR112017003150B1

BR112017003150B1 - Dispositivo e processo de reparação para reparar um furo.

Info

Publication number: BR112017003150B1
Application number: BR112017003150-7A
Authority: BR
Inventors: Florian Tellier; Adrien Paixao
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2021-10-19
Also published as: FR3025118B1; CA2958517C; CN106687220B; EP3186015A1; US10940652B2; EP3186015B1; RU2690466C2; CA2958517A1; RU2017109864A3; FR3025118A1; CN106687220A; WO2016030607A1; BR112017003150A2; RU2017109864A; US20180222136A1; WO2016030607A9

Abstract

a invenção se refere a um dispositivo de reparação de um furo (72) em uma parte (70), compreendendo um recipiente de resina, um encaixe de extremidade para injeção (30) conectado ao recipiente, o encaixe de extremidade (30) sendo projetado para ser inserido no furo (72), o encaixe de extremidade compreendendo pelo menos uma abertura para injeção (32) permitindo que a injeção de resina em pelo menos uma cavidade (74) localizada em torno do encaixe de extremidade (30), o encaixe de extremidade (30) sendo projetado de modo a ser extraído do furo (72) uma vez que a resina tenha endurecido. a invenção também se refere a um processo associado.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente descrição refere-se à manutenção e reparação de peças, e mais particularmente a um dispositivo e um processo para reparar um furo em uma peça, em particular em uma peça feita de material compósito.

FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS

[002] Em inúmeros campos técnicos, incluindo a fabricação de peças para a indústria aeronáutica, as peças fabricadas são frequentemente perfuradas a fim de incorporar insertos, parafusos, pinos ou elementos de fixação nas mesmas. Dependendo da finalidade do furo perfurado, suas características podem ser diferentes, por exemplo, um furo pode ser liso, com face plana, rosqueado, etc. Em particular, quando o furo deve passar e manter um elemento de fixação, um critério importante para garantir operação apropriada da peça ou do conjunto ao qual a peça pertence é que o furo tenha o formato e o tamanho adequados.

[003] No entanto, furos que são perfurados em peças podem ser danificados durante a operação de perfuração propriamente dita ou como resultado de o furo ser submetido a tensões mecânicas ou térmicas enquanto a peça está em uso. Isso se aplica em particular a peças feitas de material compósito, por exemplo, peças que compreendem uma pré-forma tecida embutida em uma matriz. Em inúmeras circunstâncias, furos perfurados apresentam defeitos tais como descamação dos estratos compósitos, delaminação ou rachadura.

[004] No momento, operações para reparar tais defeitos são manuais. Por exemplo, a reparação de um furo pode consistir em aplicar uma resina com um pincel a fim de tampar cavidades (descamação, rachadura) que apareceram na periferia do furo. No entanto, tal operação manual é difícil de realizar, dado o diâmetro às vezes pequeno do furo. Além disso, a operação pode ser arriscada para o operador (resina é poluente), sua qualidade é muito desigual, e não é possível garantir que a resina aplicada tampou de fato toda a cavidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] O objetivo da presente invenção é remediar as desvantagens mencionadas acima, pelo menos substancialmente.

[006] Para esse fim, a presente descrição provê um dispositivo de reparação para reparar um furo em uma peça, o dispositivo compreendendo um recipiente de resina, e um encaixe de extremidade para injeção conectado ao recipiente, o encaixe de extremidade sendo projetado para ser inserido no furo, o encaixe de extremidade incluindo pelo menos uma abertura para injeção permitindo que a resina seja injetada em pelo menos uma cavidade localizada em torno do encaixe de extremidade.

[007] Na presente descrição, e a menos que mencionado o contrário, o termo “resina” é usado amplamente para significar qualquer fluido endurecível, incluindo assim resinas de um ou múltiplos componentes, que opcionalmente polimeriza quimicamente, e/ou sob a influência de parâmetros externos tais como temperatura ou pressão (por exemplo, polímeros termoplásticos), adesivos, etc. A resina pode ser endurecível quando quente ou fria, e pode ser possivelmente uma resina termocurável que endurece irreversivelmente. A peça pode ser, em particular, uma peça compósita; a peça compreende então uma pré-forma (fibras curtas ou fibras longas) embutida em uma matriz, em particular uma matriz que pode ser orgânica, termoplástica ou cerâmica. A pré-forma pode ser tecida. Sob tais circunstâncias, a pré-forma pode ser uma pilha de estratos bidimensionais (2D) ou uma pré-forma tecida 3D.

[008] O furo a ser reparado pode ser um furo liso, um furo rosqueado, ou qualquer outro tipo de furo. O furo a ser reparado pode apresentar pelo menos um dos seguintes defeitos: descamação, rachadura, delaminação, ou qualquer defeito que leve à presença de uma cavidade (ausência não conforme de material) na proximidade do furo. A cavidade se abre na periferia do furo. Por exemplo, a cavidade é localizada radialmente em torno do furo. O formato do furo define um eixo geométrico que pode ser uma linha reta, uma linha curva, ou uma linha com uma flexão. Uma direção radial é uma direção perpendicular ao eixo geométrico e que intersecta o eixo geométrico.

[009] O dispositivo de reparação descrito acima provê uma técnica confiável para reparar um furo de uma maneira que é simples, reproduzível e segura para o operador, que não entra em contato com a resina.

[0010] Se o furo for um furo passante, o dispositivo pode ter um canal de entrada entre o recipiente e uma extremidade do encaixe de extremidade para injeção e um canal de saída para colocar na outra extremidade do encaixe de extremidade para injeção de modo a evacuar o excesso de resina.

[0011] A presente descrição também provê um processo de reparação para reparar um furo em uma peça, o processo compreendendo:- inserir no furo um encaixe de extremidade para injeção conectado a um recipiente e incluir pelo menos uma abertura para injeção;- injetar uma resina através da abertura para injeção em pelo menos uma cavidade localizada em torno do encaixe de extremidade;- endurecer a resina enquanto o encaixe de extremidade permanece inserido no furo; e- retirar o encaixe de extremidade do furo.

[0012] Tal processo permite que um furo seja reparado de uma maneira que é confiável, simples e reproduzível.

[0013] Ao injetar resina, devido à abertura ou aberturas para injeção, a resina enche todo o espaço vazio situado no furo em torno do encaixe de extremidade, e em particular a(s) cavidade(s) a ser(em) tampada(s) que se comunica(m) com o furo. Dessa forma, quando o encaixe de extremidade é retirado, permanece na peça um furo de formato que é substancialmente complementar ao formato externo do encaixe de extremidade. Diz-se que o formato é “substancialmente complementar” a fim de abranger o fato de que a operação de retirada do encaixe de extremidade pode modificar um pouco o formato do furo de modo a dá-o um formato que é ligeiramente diferente do formato externo do encaixe de extremidade.

[0014] Pode ser entendido que ao dar ao encaixe de extremidade um formato que é substancialmente, ou de fato exatamente, complementar ao furo desejado, a injeção de resina possibilita formar ou reparar a parede do furo em torno do encaixe de extremidade de uma maneira que após a retirada do encaixe de extremidade, o furo esteja diretamente em um formato final desejado, sem necessitar de qualquer usinagem adicional. Em outras palavras, o encaixe de extremidade tem três funções: injetar resina na cavidade, impedir que o furo propriamente dito seja tampado pela resina, e conferir um formato desejado ao furo após o encaixe de extremidade ser extraído.

[0015] A invenção é aplicável à reparação tanto de furos cegos quanto de furos passantes.

[0016] O encaixe de extremidade pode ter um formato externo que é variável. Sob tais circunstâncias, o formato externo do encaixe de extremidade precisa ser substancialmente complementar ao formato do furo no momento em que o encaixe de extremidade é inserido no furo e enquanto a resina está sendo injetada.

[0017] Em certas modalidades do dispositivo de reparação descrito acima, o dispositivo de reparação inclui adicionalmente um elemento de vedação configurado para isolar hermeticamente uma zona da peça que inclui o furo quando o encaixe de extremidade estiver inserido no furo. O elemento de vedação provê vedação em cada extremidade aberta do furo (em uma extremidade de um furo cego, ou em ambas as extremidades de um furo passante), de tal maneira que a resina sendo injetada na zona que é isolada pelo encaixe de extremidade não deixa a zona isolada. O elemento de vedação pode realizar uma função de suporte. O elemento de vedação pode envolver preensão, isto é, pode incluir uma ou mais peças configuradas para manter a peça no formato desejado durante injeção. A zona isolada que inclui o furo também inclui pelo menos parte do encaixe de extremidade para injeção quando o encaixe de extremidade para injeção é inserido no furo. O elemento de vedação pode ser feito de uma pluralidade de subelementos, em particular dois subelementos arranjados em extremidades opostas do furo.

[0018] Em certas modalidades, o dispositivo de reparação inclui adicionalmente meios aquecedores configurados para aquecer a resina que vem do recipiente. Pelo menos uma das seguintes peças pode ser uma peça de aquecimento ou pode incluir um aquecedor: o recipiente, o canal de entrada, o elemento de vedação e o encaixe de extremidade. Os meios aquecedores servem para controlar a temperatura à qual a resina é injetada de modo a melhorar sua coesão com a peça, de modo a controlar as propriedades intrínsecas da resina, e de modo a controlar o momento de endurecimento.

[0019] Em certas modalidades, o dispositivo de reparação inclui adicionalmente um sistema a vácuo configurado para estabelecer um vácuo na zona isolada. Evacuar a zona isolada serve para remover ar da cavidade e dos poros entre a peça e a resina. A zona é assim isolada hermeticamente enquanto é evacuada e a resina está sendo injetada.

[0020] De maneira adicional ou alternativa, o dispositivo pode incluir meios para aplicar pressão à resina para injeção. Esses meios para aplicar pressão podem compreender um compressor ou um injetor de resina, ou mesmo uma pistola pneumática diretamente conectada ao encaixe de extremidade do aquecedor.

[0021] O encaixe de extremidade é projetado para ser extraído do furo após a resina ter endurecido (possivelmente apenas parcialmente). Em outras palavras, o encaixe de extremidade inclui meios para permitir ser extraído do furo após a resina ter endurecido (possivelmente apenas parcialmente). O encaixe de extremidade é assim configurado de tal maneira que, apesar do endurecimento da resina, sua extração não danifica a peça em torno do encaixe de extremidade. Por exemplo, em certas modalidades, o encaixe de extremidade para injeção pode ser coberto em um material antiaderente, por exemplo, Teflon, e pode ser, por exemplo, feito de alumínio revestido com Teflon. O encaixe de extremidade pode ser coberto com dito material no exterior e/ou interior (em que interior e exterior são definidos em relação a uma direção radial). Outros exemplos são dados abaixo.

[0022] Além disso, o encaixe de extremidade é de formato geralmente alongado na direção de extração do encaixe de extremidade. O encaixe de extremidade pode, em particular, ser de formato geralmente cilíndrico.

[0023] Em certas modalidades, o encaixe de extremidade inclui uma bexiga de ar. Uma bexiga de ar é um elemento inflável. A bexiga de ar pode ser feita de qualquer material que é compatível com os materiais da peça, com a resina, e com as condições de reparação (em particular temperatura e pressão). Por ser inflável, a bexiga de ar pode ser enchida com um fluido (ar, água, óleo, etc.), de modo a aumentar seu volume. A bexiga de ar então forma toda ou parte da parede externa do encaixe de extremidade. Dessa forma, o formato externo do encaixe de extremidade pode ser feito para corresponder a uma ampla variedade de formatos de furo, cujos formatos podem ser complexos.

[0024] A bexiga de ar é configurada para ser colocada sob pressão enquanto se injeta resina e até a resina endurecer; é esvaziada a fim de permitir que o encaixe de extremidade seja extraído. A bexiga de ar pode incluir pelo menos uma abertura passante, formando uma abertura para injeção, através da qual a resina é injetada em pelo menos uma cavidade.

[0025] Em certas modalidades, o dispositivo de reparação inclui adicionalmente um sensor de temperatura e/ou um sensor de pressão. Tal sensor serve para acompanhar variações em temperatura e/ou pressão e para verificar que o ciclo de injeção aconteceu sob as condições necessárias, em particular a montante da zona isolada, a jusante da zona isolada, ou na zona isolada, dependendo da localização de dito sensor. Entre outras coisas, o monitoramento da temperatura serve para controlar o endurecimento da resina com precisão e para verificar que a temperatura de polimerização é apropriada. Entre outras coisas, o monitoramento da pressão possibilita controlar o enchimento da pelo menos uma cavidade. O sensor pode ser incorporado no elemento de vedação; sob tais circunstâncias, o dispositivo de reparação é compacto e fácil de usar.

[0026] Por exemplo, ao injetar uma resina orgânica com um sensor de pressão a montante da zona isolada, e quando a resina começa a fixar durante a cura, sua viscosidade varia até que a resina se torna dura nos canais do dispositivo de reparação. Nesse momento, a resina não pode mais fluir para fora do ferramental de reparação. Isso leva a um estágio de “abarrotamento”, que começa quando um aumento na pressão é medido do encaixe de extremidade. Esse estágio de abarrotamento serve para compactar a resina ao máximo na zona sendo reparada e para limitar qualquer expansão de poros na zona injetada enquanto a resina está polimerizando (emissões exotérmicas durante reticulação de resinas orgânicas).

[0027] Em certas modalidades, o encaixe de extremidade é configurado para ser desconectado do recipiente. Em outras palavras, o encaixe de extremidade é removível. Isso facilita substituir o encaixe de extremidade. Além disso, isso permite que o dispositivo de reparação seja provido com uma pluralidade de encaixes de extremidade, cada encaixe de extremidade sendo adaptado ao formato e às características internas de um tipo particular ou calibre de furo.

[0028] Em certas modalidades, o encaixe de extremidade compreende um corpo oco, a pelo menos uma abertura para injeção sendo arranjada em uma superfície externa do corpo oco. A resina pode ser injetada a partir do interior do corpo oco para o exterior do corpo oco através da(s) abertura(s) para injeção. A abertura de injeção pode ser de qualquer formato, por exemplo, um orifício circular localizado. Alternativamente, ou adicionalmente, a abertura para injeção pode se estender ao longo do comprimento e da circunferência do encaixe de extremidade (um orifício tipo helicoidal). O corpo oco pode apresentar uma pluralidade de aberturas para injeção que são distribuídas na superfície externa do corpo oco, isto é, arranjadas regular ou irregularmente sobre todo o encaixe de extremidade a fim de ser capaz de realizar injeção cobrindo substancialmente todas as direções radiais e/ou toda a profundidade do furo a ser reparado.

[0029] Em certas modalidades, a área total das aberturas para injeção é menor que 40% da área externa do encaixe de extremidade, ou do corpo oco, preferencialmente menor que 35%, mais preferencialmente menor que 30%, ainda mais preferencialmente menor que 25%. Essa porcentagem dá uma estimativa do torque que precisa ser aplicado a fim de retirar o encaixe de extremidade por ruptura da resina que endureceu nas aberturas para injeção.

[0030] Em certas modalidades, a área total das aberturas para injeção é maior que 5% da área externa do encaixe de extremidade, ou do corpo oco.

[0031] No processo de reparação descrito acima, a injeção pode ser realizada a uma pressão que é maior que a pressão atmosférica. Alternativamente, ou adicionalmente, antes da e/ou durante a injeção, o processo pode compreender uma etapa de aplicação de um vácuo a uma zona hermeticamente isolada que inclui o furo. A evacuação serve tanto para retirar ar antes da injeção, quanto para eliminar poros durante a injeção. Em certas implementações, a etapa de evacuação pode durar ao longo da injeção.

[0032] Em certas implementações, a injeção é parada quando a pressão na zona isolada para de aumentar. Durante um primeiro estágio de injeção, a pressão aumenta pouco, já que a resina injetada flui para o interior da cavidade (o defeito) na peça, meramente substituindo o ar que estava ali anteriormente. Uma vez que todas as cavidades tenham sido enchidas, a resina não pode mais acumular dentro da peça, então sua pressão aumenta mais fortemente e depois se estabelece em um valor máximo. É então vantajoso parar a injeção, já que o excesso de pressão pode levar a maior abertura das cavidades, em particular quando estão rachadas.

[0033] Em certas implementações, a injeção é realizada a uma temperatura que é regulada por meios aquecedores.

[0034] Em certas implementações, após retirar o encaixe de extremidade, o processo inclui analisar o núcleo da resina endurecida que permanece no encaixe de extremidade. Essa análise possibilita determinar as propriedades físico-químicas da resina endurecida e, assim, estimar se a resina que foi injetada na peça tem de fato as propriedades esperadas para a reparação.

[0035] Em uma outra implementação, a presente descrição também provê um processo de reparação de um furo em uma peça, o processo compreendendo:- inserir um encaixe de extremidade para injeção no furo, o encaixe de extremidade tendo um formato externo que é substancialmente complementar ao formato do furo;- fixar um elemento de vedação na peça de modo a isolar hermeticamente uma zona que inclui o furo;- injetar resina; e- retirar o elemento de vedação e o encaixe de extremidade após a resina ter endurecido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0036] A invenção e suas vantagens podem ser mais bem compreendidas mediante a leitura da descrição detalhada a seguir de modalidades da invenção dadas como exemplos não limitativos. A descrição se refere aos desenhos anexos, em que:- a Figura 1 é uma vista geral diagramática de um dispositivo de reparação em uma modalidade da invenção;- a Figura 2 é um diagrama que mostra um detalhe da Figura 1 em torno do encaixe de extremidade para injeção do dispositivo de reparação;- a Figura 3 mostra possíveis variações em função do tempo em temperatura e pressão registradas em dois pontos do dispositivo de reparação;- a Figura 4 é uma vista em seção diagramática de um encaixe de extremidade inserido na peça a ser reparada, em uma segunda modalidade da invenção;- a Figura 5 é uma vista em seção diagramática de um encaixe de extremidade inserido na peça a ser reparada, em uma terceira modalidade da invenção;- a Figura 6 é uma seção diagramática de um encaixe de extremidade inserido na peça a ser reparada, em uma quarta modalidade da invenção; e- a Figura 7A é uma vista em perspectiva diagramática de um encaixe de extremidade em uma quinta modalidade da invenção, enquanto a Figura 7B mostra um exemplo de uma ferramenta que permite que tal encaixe de extremidade seja extraído.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0037] A Figura 1 é uma vista geral diagramática de um dispositivo de reparação 10 para reparar um furo em uma peça e constituir uma modalidade da invenção. Como mencionado acima, o dispositivo de reparação 10 tem um recipiente de resina 20 e um encaixe de extremidade para injeção 30 (encaixe de extremidade 30) conectado ao recipiente 20. Na Figura 1, o encaixe de extremidade 30 é mostrado inserido em um furo em uma peça 70 que deve ser reparada. O encaixe de extremidade 30 e a peça 70 são circundados por um elemento de vedação 40, que é descrito abaixo.

[0038] Nesse exemplo, o furo na peça 70 é um furo passante. Em uma extremidade do furo, o encaixe de extremidade 30 é conectado ao recipiente 20 por meio de um canal de entrada 26. Em outra extremidade do furo, o encaixe de extremidade 30 é conectado a um dispositivo de vácuo 50 por meio de um canal de saída 28.

[0039] Uma válvula 24 é arranjada no canal de entrada 26 para permitir ou impedir injeção de resina que vem do recipiente 20. Além disso, um injetor (ou panela de pressão) 22 é conectado ao recipiente 20 a fim de injetar resina sob pressão do recipiente 20. O recipiente 20 e o injetor 22 podem fazer parte de um equipamento único. Por fim, um aquecedor 60 é arranjado ao longo do canal de entrada, nesse exemplo entre a válvula 24 e o encaixe de extremidade 30, para a finalidade de aquecer a resina que deixa o recipiente 20 antes de ser injetada pelo encaixe de extremidade 30. Em uma variante, o dispositivo pode ter uma pluralidade de aquecedores. Nesse exemplo, o aquecedor 60 é um dispositivo conhecido per se. Nessa modalidade, o aquecedor 60 está na forma de um elemento de metal que tem pelo menos uma resistência de aquecedor que é controlável e regulável em temperatura, e através da qual a resina passa. A temperatura da resina na entrada e/ou saída do aquecedor 60 pode ser medida por termopares (não mostrados). Além disso, na presente modalidade, o encaixe de extremidade 30 é um dispositivo aquecedor. Em uma variante, os canais de passagem de resina podem ser envolvidos em uma bainha de aquecimento a fim de limitar perdas de calor dos canais para o ambiente externo entre o recipiente e o encaixe de extremidade do aquecedor. Alternativamente, ou adicionalmente, o encaixe de extremidade 30 e/ou a peça 70 que deve ser reparada podem ser termicamente protegidos do ambiente externo circundante colocando-os em um forno ou envolvendo-os entre mantas térmicas.

[0040] Nesse exemplo, o elemento de vedação 40 é feito de dois subelementos 42 e 44 que são instalados em cada extremidade do furo e do encaixe de extremidade 30 a fim de prover vedação para a zona em que a resina é injetada, e que tem um vácuo aplicado à mesma pelo dispositivo de vácuo 50. Os subelementos 42 e 44 são mantidos contra a peça 70 e correspondem ao formato da peça 70; por exemplo, os subelementos 42 e 44 podem ser fixados à peça 70 por meio de ventosas. Além da vedação, os subelementos 42 e 44 também servem para manter a peça 70 de modo a evitar que seja deformada durante o processo de reparação. Por exemplo, o elemento de vedação 40 pode compreender uma correia de preensão feita de material termoplástico e conformada para se encaixar proximamente ao formato da peça 70. Em um outro exemplo, o elemento de vedação 40 pode compreender uma correia de preensão feita de material elastomérico de modo a deformar um pouco a fim de se encaixar proximamente ao formato da peça 70 sem danificar a peça 70. A fim de evitar perdas de calor na zona isolada, e como mencionado acima, o elemento de vedação 40 pode ser um elemento aquecedor, ou pode ser aquecido em sua periferia por mantas térmicas ou sendo colocado em um forno.

[0041] Além disso, um sensor 46 é colocado a jusante do encaixe de extremidade para injeção 30. Nesse exemplo, o sensor 46 é um sensor de pressão e temperatura combinado. Como pode ser visto mais claramente na Figura 2, o sensor 46 é incorporado no elemento de vedação 40, mais particularmente em seu subelemento a jusante 44.

[0042] O canal de saída 28 conecta o encaixe de extremidade 30 a um dispositivo de vácuo 50. O dispositivo de vácuo 50 é convencional e conhecido per se. O dispositivo de vácuo 50 nesse exemplo compreende um captador de vácuo 52 conectado a uma bomba de vácuo 54 e conectado ao canal de saída 28 por meio de uma válvula 58. O captador de vácuo 52 é um invólucro intermédio entre o encaixe de extremidade 30 e a bomba de vácuo 54 que serve como um tampão para coletar fluidos (em particular resina) que podem danificar a bomba de vácuo 54. Outra válvula 56 que leva ao exterior do dispositivo serve para fechar ou abrir o circuito através do captador de vácuo, de modo a estimular a eliminação de poros presentes na resina injetada. Não é essencial abrir a válvula 56; testes mostraram que tal etapa consome uma grande quantidade de resina (resina perdida). O nível de vácuo que pode ser atingido pelo dispositivo de vácuo pode apresentar uma pressão relativa de 0,7 bar, preferencialmente 0,9 bar, preferencialmente 0,99 bar, preferencialmente 0,996 bar (ou seja, respectivamente 0,3 bar, 0,1 bar, 0,01 bar e 4 milibar (mbar) em pressão absoluta).

[0043] A Figura 2 mostra a zona em torno do encaixe de extremidade 30 da Figura 1 em detalhe. Como pode ser visto, nesse exemplo, a peça 70 é uma peça feita de material compósito, para o qual a pré-forma pode ser uma pré-forma tecida tridimensional ou bidimensional. A peça 70 inclui um furo 72, um furo cilíndrico liso nesse exemplo, e enquanto o furo estava sendo formado um defeito foi criado, especificamente uma cavidade 74 (um tipo de delaminação nesse exemplo). Como mencionado acima, o defeito poderia ser criado enquanto o furo 72 estava sendo formado, ou então pelo furo 72 sendo submetido a tensões mecânicas enquanto a peça 70 está em uso.

[0044] A fim de reparar o furo 72, especificamente para tampar a cavidade 74, o encaixe de extremidade 30 é inserido no furo 72. Nesse exemplo, o encaixe de extremidade 30 compreende um corpo oco de formato cilíndrico que tem seu raio externo igual ao (ou muito ligeiramente menor que) raio interno do furo 72. Dessa forma, o encaixe de extremidade 30 corresponde ao formato do furo 72 a ser reparado. O encaixe de extremidade 30 tem uma pluralidade de aberturas para injeção 32 para injetar radialmente resina em torno do encaixe de extremidade 30, e em particular na cavidade 74. Nessa modalidade, e como mostrado na Figura 2, as aberturas para injeção 32 são distribuídas regularmente ao longo da altura do encaixe de extremidade 30 (em sua direção axial) e em torno do encaixe de extremidade 30 (isto é, em torno da circunferência do encaixe de extremidade 30), de modo a permitir que o encaixe de extremidade 30 injete resina em todas as direções. Dessa forma, quando uma abertura para injeção está em contato com um elemento de vedação ou com uma porção densa da peça 70, como por exemplo aberturas 32a como mostradas na Figura 2, então nenhuma resina pode ser injetada através dessa abertura. Inversamente, quando uma abertura para injeção está em comunicação com a cavidade 74, tal como, por exemplo, a abertura 32b como mostrada na Figura 2, então a resina pode ser injetada através da abertura de modo a encher a cavidade 74.

[0045] Como mostrado na Figura 2, o elemento de vedação pode incluir gaxetas, tais como O-RINGS 42b e 44b, arranjadas entre a peça 70 e as respectivas dos subelementos 42 e 44.

[0046] Com referência às Figuras 1 a 3, é descrito abaixo um processo de reparação que pode ser implementado com o dispositivo de reparação 10.

[0047] A Figura 3 mostra a pressão Pi (linha contínua fina) na entrada do encaixe de extremidade 30 como medida por um sensor de pressão na entrada para a zona isolada, a pressão Po (linha contínua em negrito) em uma abertura para injeção localizada na porção a jusante do encaixe de extremidade 30 (por exemplo, no terço a jusante do encaixe de extremidade, ou no quinto a jusante do encaixe de extremidade, cuja posição é referida abaixo como “na saída do encaixe de extremidade”), como medida por um sensor de pressão em dita abertura para injeção, a temperatura Ti (linha com traços uniformes) na entrada do encaixe de extremidade 30, e a temperatura To (linha pontilhada) na saída do encaixe de extremidade. Os dados mostrados na Figura 3 foram adquiridos ao longo de um intervalo de tempo de cerca de três minutos; no entanto, o tempo necessário para a reparação depende da vazão de injeção e pode variar dependendo da quantidade de resina que é injetada. Os valores de temperatura e pressão são dados apenas a título de indicação.

[0048] Além disso, caso não seja possível colocar sensores a montante e a jusante do encaixe de extremidade, é desejável ter pelo menos um sensor, em particular um sensor de pressão, na saída do encaixe de extremidade. Quando posicionado desse modo, o sinal retornado pelo sensor serve para garantir que a cavidade 74 foi de fato tampada.

[0049] Uma vez que o dispositivo é instalado, como mostrado na Figura 1, a válvula 56 é fechada e a válvula 58 é aberta a fim de estabelecer um vácuo na zona isolada 76. Uma vez estabelecido um vácuo nessa zona (isto é, uma vez que se atingiu um vácuo de mais de 0,9 bar em relação à pressão atmosférica na zona isolada 76), a válvula 24 é aberta de modo a permitir que a resina seja injetada na zona isolada 76 que foi evacuada anteriormente, cuja resina é preaquecida no aquecedor 60. O instante inicial mostrado na Figura 3 corresponde a um instante após a evacuação da zona isolada 76. Especificamente, o instante inicial na Figura 3 também corresponde à resina começando a ser transferida do recipiente.

[0050] Em um instante t1, a resina entra na zona isolada e começa a encher o encaixe de extremidade. A pressão de injeção controlada pela panela de pressão 22 é superior à pressão atmosférica e, na presente modalidade, é de cerca de 3 bar em relação à pressão atmosférica. Dessa forma, em combinação com o vácuo, pode haver uma diferença de pressão de cerca de 3,99 bar entre a panela de pressão 22 e o sistema a vácuo 50. A temperatura medida diminui como resultado da injeção de resina preaquecida a uma temperatura que é inferior à temperatura do encaixe de extremidade do aquecedor 30. Como pode ser visto na Figura 3, a temperatura To na saída do encaixe de extremidade começa a diminuir em um instante t2 após a temperatura Ti na entrada para o encaixe de extremidade diminuir. A duração t2t1 representa o tempo levado pela resina para ir do ponto de medição na entrada até o ponto de medição na saída do encaixe de extremidade. Além disso, a temperatura To diminui menos que a temperatura Ti uma vez que a resina que atinge a saída do encaixe de extremidade é menos fria porque passou através do encaixe de extremidade do aquecedor. Durante a injeção, a resina difunde para dentro da peça 70 através do encaixe de extremidade 30 que tem as aberturas para injeção 32.

[0051] Um aumento súbito de pressão na saída do encaixe de extremidade 30, isto é, no instante t3 na Figura 3, representa o fato de a cavidade 74 estar completamente cheia. Esse aumento súbito é representado por uma mudança súbita nas inclinações das curvas de pressão na Figura 3 no instante t3.

[0052] Em um instante t4, a válvula 56 é aberta de modo a eliminar os poros que podem ter permanecido na resina injetada. Uma vez que a resina aparece no captador de vácuo 52, a válvula 56 pode ser fechada. Em seguida, a resina continua a ser injetada através do canal de entrada 24. Quando a pressão estabiliza a um nível máximo (instante t5), a injeção é parada.

[0053] O dispositivo é então deixado como está enquanto a resina endurece (não mostrado na Figura 3). Uma vez endurecida a resina, o elemento de vedação 40 e depois o encaixe de extremidade 30 podem ser removidos da peça 70. A peça 70 tem então um furo 72 de formato complementar ao formato do encaixe de extremidade 30. Se o encaixe de extremidade for selecionado para corresponder ao furo original 72, então a peça 70 tem um furo reparado 72 que é diretamente do formato apropriado, sem exigir qualquer usinagem adicional.

[0054] Por fim, o processo de reparação da invenção pode incluir a análise do núcleo de resina endurecida que permanece no corpo oco do encaixe de extremidade. A análise das propriedades desse núcleo serve para caracterizar a resina que foi injetada na cavidade 74 e, consequentemente, para estimar a qualidade da reparação que foi feita (em particular o grau de polimerização da resina).

[0055] Alternativamente, ou adicionalmente, a qualidade da reparação que foi feita pode ser inspecionada por inspeção não destrutiva, nomeadamente por ultrassom, antes e/ou depois da injeção na zona de reparação, a fim de verificar se as zonas defeituosas foram enchidas. Alternativamente, ou adicionalmente, é possível usar uma câmara térmica para acompanhar o trajeto seguido pela resina dentro do material sendo reparado, cuja resina está quente durante a injeção.

[0056] Uma vez que o dispositivo tenha sido instalado, o processo descrito acima pode opcionalmente ser realizado por um computador que atua com base nos sinais retornados pelos sensores de temperatura e pressão, na medida em que os vários instantes para iniciar/parar a injeção ou mesmo as válvulas de abertura/fechamento são caracterizados por mudanças notáveis de pressão e/ou temperatura que podem ser detectadas por um programa de computador.

[0057] Podem ser previstos vários recursos para facilitar a extração do encaixe de extremidade para injeção 30 sem danificar o furo 72 que acaba de ser reparado. Em um exemplo, o encaixe de extremidade para injeção 30 pode ser feito de alumínio revestido de Teflon (isto é, alumínio coberto com uma camada de material antiaderente tal como Teflon). As propriedades antiaderentes do exterior do encaixe de extremidade 30 permitem que o encaixe de extremidade 30 seja extraído da peça 70, enquanto as propriedades antiaderentes do interior do encaixe de extremidade 30 permitem que o núcleo de resina polimerizada seja extraído do encaixe de extremidade 30.

[0058] Alternativamente, ou adicionalmente, as aberturas para injeção 32 podem ter bordas afinadas, de modo a serem afiadas e capazes de cortar através da resina endurecida nas aberturas 32 quando se faz com que o encaixe de extremidade 30 gire no furo 72. O diâmetro dos furos pode ser projetado para garantir que o corte através da resina endurecida não exija torque excessivo e não danifique o furo 72. Por exemplo, os furos podem ter um diâmetro na faixa de 0,5 milímetro (mm) a 2 mm, e preferencialmente cerca de 1 mm. O diâmetro dos furos pode ser otimizado pelo versado na técnica dependendo da viscosidade da resina injetada. De maneira geral, o encaixe de extremidade extraível pode seguir um certo trajeto (por exemplo, desaparafusamento) a fim de permitir que seja retirado do furo reparado sem danificá-lo.

[0059] Alternativamente, ou adicionalmente, para garantir boa preparação da superfície e boa limpeza da zona a ser enchida, é possível desengordurar a peça 70 antes de engatar o dispositivo 10. O desengorduramento pode ser seguido por colocação da peça no forno.

[0060] As Figura 4 a 7A mostram outras modalidades do encaixe de extremidade para injeção.

[0061] A Figura 4 mostra um encaixe de extremidade 130 feito de duas porções 134 e 136 sendo inseridas em um furo liso 172 em uma peça 170. Cada porção 134, 136 do encaixe de extremidade 130 é um corpo oco que tem aberturas para injeção 132 que são opcionalmente similares às aberturas 32 do encaixe de extremidade 30 da primeira modalidade. A porção 134 inclui uma porção protuberante rosqueada 134a que deve cooperar com o rosqueamento complementar 136a provido na porção 136. Além disso, as porções 134 e 136 têm O-RINGS respectivos 134b e 136b para prover vedação entre as duas porções 134 e 136 do encaixe de extremidade. O encaixe de extremidade 130 é montado por aparafusamento das duas porções 134 e 136. O encaixe de extremidade 130 é retirado por desaparafusamento das duas porções 134 e 136 uma em relação à outra, com giro de cada porção 134, 136 tendo o efeito de corte da resina endurecida nas aberturas para injeção 132. As porções 134 e 136 podem possuir cabeças com soquetes de formato compatível com uma ferramenta de aperto/desaperto, tal como uma chave cruciforme ou de torque, por exemplo.

[0062] Em uma outra modalidade, a Figura 5 mostra um encaixe de extremidade 230 que inclui uma bexiga de ar 234 localizada na periferia externa do encaixe de extremidade 230. A bexiga de 234 é um elemento inflável que é mostrado em seu estado esvaziado nessa figura. Um interstício 280 permanece assim entre a bexiga de ar 234 e o furo 272. Quando a bexiga de ar 234 é inflada, enche o interstício 280 e assume o formato do furo 272 em que é inserida. Nesse exemplo, o furo 272 é um furo liso cilíndrico, mas pode-se ver claramente que essa modalidade é vantajosa para furos que são de formato irregular. A bexiga de ar 234 tem aberturas para injeção 232, por exemplo, microporos, para injetar resina em uma cavidade radialmente para o exterior do encaixe de extremidade 230. A fim de retirar o encaixe de extremidade 230 do furo 272 após o endurecimento da resina, basta esvaziar a bexiga de ar. As aberturas 232 na bexiga de ar 234 são suficientemente pequenas para que os filamentos de resina endurecida nas aberturas 232 sejam rompidos facilmente.

[0063] Mais geralmente, a bexiga de ar pode ser substituída por qualquer corpo de geometria variável, por exemplo, um corpo com um grande coeficiente de expansão térmica.

[0064] Em uma outra modalidade, como mostrado na Figura 6, um encaixe de extremidade 330 é configurado para formar um furo rosqueado 372. Como mostrado no detalhe da Figura 6, o encaixe de extremidade 330 tem uma pluralidade de pernos perfurados 332, cada um compreendendo uma projeção 334, especificamente de formato troncocônico, que é perfurada por um furo 336 que forma uma abertura para injeção. Os pernos 332 são arranjados na superfície externa do encaixe de extremidade 330 de maneira a reproduzir o sulco de uma rosca. Desse modo, os pernos 332 podem cooperar com o rosqueamento 378 no furo 372 a ser reparado, ambos para inserir o encaixe de extremidade 330 no furo 372 e para extraí-lo (essas duas operações sendo realizadas por aparafusamento ou desaparafusamento do encaixe de extremidade 330 no furo 372). Além disso, o encaixe de extremidade 330 inclui outras aberturas para injeção 338 que não se projetam.

[0065] Dessa forma, nessa modalidade, o formato externo do encaixe de extremidade 330 não coopera (não corresponde) exatamente com o formato do furo 372 que deve ser reparado, já que o encaixe de extremidade 330 não tem uma rosca contínua exatamente complementar ao rosqueamento 378. Em outras palavras, o formato externo do encaixe de extremidade 330 é substancialmente complementar ao furo 372. É por isso que, enquanto a resina está sendo injetada, é possível que a resina encha em peça o rosqueamento 378. Sob tais circunstâncias, a extração do encaixe de extremidade 330 por desaparafusamento do encaixe de extremidade 330 do furo 372 possibilita, devido ao formato dos pernos 332, reconstituir o rosqueamento 378 no furo. Dessa forma, após a extração do encaixe de extremidade 330, o furo 372 é diretamente do formato desejado sem exigir uma operação de usinagem adicional. Além disso, o encaixe de extremidade 330 pode incluir meios para cooperar com uma ferramenta para exercer torque de giro no encaixe de extremidade 330 preso na resina endurecida. Por exemplo, uma extremidade do encaixe de extremidade 330 pode ser conformada para receber tal ferramenta.

[0066] Em uma variante, o encaixe de extremidade 330 pode incluir uma rosca completamente formada com furos não protuberantes formados na mesma, similares aos furos 132 na Figura 4.

[0067] Em uma outra modalidade, como mostrado na Figura 7A, um encaixe de extremidade 430 compreende um corpo oco 434 e uma película 436 para uso único (a película sendo descartável). A película 436 é colocada em torno do corpo oco 434. O corpo oco 434 e a película 436 têm aberturas em alinhamento a fim de formar as aberturas para injeção 432. Após a injeção e endurecimento da resina, o encaixe de extremidade 430 pode ser extraído do furo por destruição da película 436 pelo menos em peça, por exemplo, usando uma serra de furo 480, como mostrado na Figura 7B. Ao destruir apenas a película 436, a serra de furo 480 deixa o furo exatamente do mesmo formato dado ao mesmo durante injeção pela película 436 definindo a superfície externa do encaixe de extremidade 430.

[0068] Em uma outra modalidade, o encaixe de extremidade pode ter um corpo oco similar ao corpo oco 434, e um filtro ou tela porosa circundando o encaixe de extremidade. O filtro ou tela porosa (por exemplo, tendo microporos) serve tanto para difundir a resina de maneira uniforme quanto para facilitar extração do encaixe de extremidade.

[0069] Em uma variante das modalidades descritas acima, como se possível dada a natureza da resina, a injeção pode ser realizada a frio.

[0070] O dispositivo 10 é mostrado como tendo um encaixe de extremidade único, mas poderia naturalmente ter uma pluralidade, com injeção de resina e/ou aplicação de vácuo sendo compartilhada ou realizada individualmente.

[0071] Embora a presente invenção seja descrita com referência a modalidades específicas, podem ser aplicadas modificações a essas modalidades sem ir além do âmbito geral da invenção como definido pelas reivindicações. Em particular, os recursos individuais das várias modalidades mostradas e/ou mencionadas podem ser combinados em modalidades adicionais. Consequentemente, a descrição e os desenhos devem ser considerados em um sentido que seja ilustrativo e não restritivo.

Claims

1. Dispositivo de reparação (10) para reparar um furo (72) em uma peça (70), o dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende um recipiente de resina (20), e um encaixe de extremidade para injeção (30) conectado ao recipiente (20), o encaixe de extremidade (30) sendo projetado para ser inserido no furo (72), o encaixe de extremidade incluindo pelo menos uma abertura para injeção (32) permitindo que a resina seja injetada em pelo menos uma cavidade (74) localizada em torno do encaixe de extremidade (30), o encaixe de extremidade (30) sendo configurado para ser extraído do furo (72) após a resina ter endurecido, em que os meios para extrair o encaixe de extremidade (30) do furo (72) após a resina ter endurecido compreendem pelo menos um dos seguintes recursos:- uma superfície externa do encaixe de extremidade é revestida com um material antiaderente;- o encaixe de extremidade inclui uma bexiga de ar, em que a bexiga de ar inclui pelo menos um orifício de injeção;- a área total do referido pelo menos um orifício de injeção é inferior a 40% da área externa da extremidade de encaixe;- o pelo menos um orifício de injeção tem pelo menos uma borda afinada;- o pelo menos um orifício de injeção tem um diâmetro na faixa 0,5 milímetros (mm) e 2 mm;- o encaixe de extremidade compreende um corpo oco e uma película para uso único, colocados ao redor do corpo oco;- o encaixe de extremidade compreende um corpo oco e um filtro ou tela porosa circundando o encaixe de extremidade.

2. Dispositivo de reparação (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um elemento de vedação (40) configurado para isolar hermeticamente uma zona (76) da peça (70) que inclui o furo (72) quando o encaixe de extremidade (30) estiver inserido no furo.

3. Dispositivo de reparação (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um sistema a vácuo (50) configurado para estabelecer um vácuo na zona isolada (76).

4. Dispositivo de reparação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente meios aquecedores (60) configurados para aquecer a resina que vem do recipiente.

5. Dispositivo de reparação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente pelo menos um sensor de temperatura e/ou um sensor de pressão.

6. Dispositivo de reparação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o encaixe de extremidade (330) é configurado para formar um furo rosqueado (372) enquanto estiver sendo retirado da peça (70).

7. Dispositivo de reparação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o encaixe de extremidade (30) é configurado para ser desconectado do recipiente.

8. Dispositivo de reparação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o encaixe de extremidade (30) compreende um corpo oco, a pelo menos uma abertura para injeção (32) sendo arranjada em uma superfície externa do corpo oco.

9. Processo de reparação para reparar um furo (72) em uma peça (70), o processo caracterizado pelo fato de que compreende:- inserir no furo um encaixe de extremidade para injeção (30) conectado a um recipiente (20) e incluir pelo menos uma abertura para injeção (32); - injetar uma resina através da abertura para injeção (32) em pelo menos uma cavidade (74) localizada em torno do encaixe de extremidade (30);- endurecer a resina enquanto o encaixe de extremidade permanece inserido no furo; e- retirar o encaixe de extremidade (30) do furo.

10. Processo de reparação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende, antes e/ou durante a injeção, uma etapa de aplicação de um vácuo a uma zona hermeticamente isolada (76) incluindo o furo (72).

11. Processo de reparação de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que compreende, após a resina injetada ter endurecido, analisar o núcleo da resina endurecida que permaneceu no encaixe de extremidade.