CN101934590B

CN101934590B - 用于复合材料修理的热压罐

Info

Publication number: CN101934590B
Application number: CN 201010265596
Authority: CN
Inventors: 赵伟岩; 尹允信; 王德超
Original assignee: Shandong Taikoo Aircraft Engineering Co Ltd
Current assignee: Shandong Taikoo Aircraft Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN101934590A

Abstract

本发明公开了一种复合材料修理的热压罐，其包括：罐体；真空袋，工作状态时位于所述电热毯上，用于气密性的包覆复合材料部件的待修理区域，且该真空袋引出抽真空管，而该抽真空管气密性地穿出所述罐体；以及控制装置，包括设置于罐体内的内控制面板和罐体外的与所述内控制面板对应电性连接的外控制面板，其中内控制面板连接内部受控元件，以控制电热毯的加热及温度检测和真空袋的真空检测。本发明使用方便，且能够大大节约维修成本。

Description

用于复合材料修理的热压罐

技术领域

本发明涉及一种用于复合材料修理的热压罐，尤其是用于飞机维修领域进行复合材料结构件高温固化成型修理的压力设备。

背景技术

热压罐是飞机制造领域进行复合材料结构件高温固化成型生产的关键设备，在诸如波音、空客等大型飞机制造商的复合材料部件制造中广泛地使用。同时在飞机维修领域，面积较大的复合材料结构损伤的修理，往往也需要用到热压罐进行加压固化以获得符合质量标准的修理效果，否则只能进行临时性真空袋修理，需要在后续的维护中继续进行检查监控，浪费飞机运营商大量的时间和精力。然而现有商业性热压罐大多用于复合材料部件的制造，直径尺寸比较大，且采用整体加热方式，使得热耗量较高；而加压方式采用氮气加压，需要配备大型氮气罐，并附属有相应的减压组件，结构复杂。因此如果使用此类商业性热压罐进行复合材料修理，成本很高，并且在修理过程中必须对整个部件加热，可能导致整体复合材料性能下降。

发明内容

因此，本发明为了解决目前没有专门进行复合材料维修的热压罐而导致复合材料维修成本高、程序复杂的问题，提供了一种专用的复合材料修理的热压罐，使用方便，且能够大大节约维修成本。

本发明采用以下技术方案：

该发明用于复合材料修理的热压罐，其包括：

罐体，主要由至少一个罐体模块组成，该罐体一端封接，另一端通过连接组件设有罐门，且每个罐体模块上均超压泄放阀和用于连接压缩气源的减压器；

电热毯，设置于罐体内部件上相应的修理区域；

真空袋，工作状态时位于所述电热毯上，用于气密性的包覆复合材料部件的待修理区域，且该真空袋引出抽真空管，而该抽真空管气密性地穿出所述罐体；以及

控制装置，包括设置于罐体内的内控制面板和罐体外的与所述内控制面板对应电性连接的外控制面板，其中内控制面板连接内部受控元件，以控制电热毯的加热及温度检测和真空袋的真空检测。

依据本发明技术方案首次提出了专用于复合材料修理的热压罐，尤其是采用局部加热，也就是采用电热毯进行局部加热的方式，其作用区域也就是给定位置很小，可以根据待修理件的大小确定，只要比待修理件稍大即可，比如大5-20公分，整体加热区域有限。而商业热压罐，均采用整体加热的方式，需要在罐体内安装加热器、冷却器以及风机，并且由于整体加热，出于防爆的考虑，采用惰性气体进行加压，结构复杂，控制系统也很复杂，且耗能偏高，无法移动。相比而言，本方案大大节约了能耗，且体积小，使用方便。而且可以迅速移动，尤其适合进行外场修理(需配备空气压缩机)。由于采用局部加热的方式，除了加热区域的温度较高外，罐体内其他部分的温度要远低于加热区域，只需要压缩空气进行加压即可，也节约了成本。

从实现角度来讲，按照修理手册的要求，将修理材料敷设到部件待修理区域后，根据修理区域的面积选择合适的电热毯铺设到修理区域之上，然后用真空袋包覆待整个修理区域，通过抽真空，真空袋贴敷于修理件上，然后通过加热加压就可以进行部件的修复。同时，局部加热的方式完全可以完成修理区域复合材料的固化，完全可以满足修理手册中相关的修理要求。

上述热压罐，所述罐体模块最多为3个。

上述热压罐，每个罐体模块的一端均预设有用于安装罐门的连接结构。

上述热压罐，所述连接组件包括竖直连接于罐门上的门撑、水平设置的通过竖直设置的第一转轴连接到该门撑上的第一悬臂，以及安装于罐体上侧的通过竖直设置的第二转轴与所述第一悬臂连接的第二悬臂。

上述热压罐，所述门撑设置于罐门安装状态时的重心线上。

上述热压罐，所述罐体内预设有放置修理部件的平台。

上述热压罐，电热毯的电源线、测量修理区域温度的测温装置的引线、所述抽真空管以及检测真空袋内真空度的检测装置的引线经同一孔并配合密封装置穿出热压罐。

上述热压罐，所述密封装置包括预设于罐体上的带有梯级孔的封管，所说的梯级为两级，直径大的一级设有密封件，并配有压持在密封件周边上的带有翻边的压环，其中压环带有用于穿线的中心孔，且其翻边通过螺栓安装与所述封管上；密封件中部用于穿线。

上述热压罐，所述测温装置为热电偶，该热电偶在每个罐体模块内至少轴向地设有10个。

优选地，当罐体模块多于一个时，该热压罐还带有作为附件的封头，该封头用于单个罐体模块工作时封接。

附图说明

下面结合说明书附图详述本发明的技术方案，其中：

图1为具有两个罐体模块的用于复合材料修理的热压罐的结构示意图。

图2为具有单个罐体模块的用于复合材料修理的热压罐的结构示意图。

图3为连接组件的结构示意图。

图4为密封结构示意图。

图中：1、连接组件，2、立柱，3、外控制面板，4、减压器，5、连接部，6、超压泄放阀，7、罐体模块，8、密封结构，9、内控制面板，10、支腿，11、罐门，12、平台，13、真空袋，14、电热毯，15、封头，16、门撑，17、第一悬臂，18、第一转轴，19、第二转轴，20、第二悬臂，21、第三转轴，22、孔，23、压板，24、压环，25、密封件，26、封管，27、热电偶线，28、电热线，29、抽真空管，30、真空测试管。

具体实施方式

参照说明书附图1，其示出了一种具有两个罐体模块的用于复合材料修理的热压罐，用于复合材料修理的热压罐，其包括：

罐体，主要由两个罐体模块7相互连接而成，该罐体一端封接，另一端通过连接组件设有罐门11，且每个罐体模块上均设有超压泄放阀6和用于连接压缩气源的减压器4；

电热毯14，设置于罐体内部件上相应的修理区域；

真空袋13，工作状态时位于所述电热毯上，用于气密性的包覆复合材料部件的待修理区域，且该真空袋引出抽真空管29，而该抽真空管气密性地穿出所述罐体；以及

控制装置，包括设置于罐体内的内控制面板9和罐体外的与所述内控制面板对应电性连接的外控制面板3，其中内控制面板连接内部受控元件，以控制电热毯的加热及温度检测和真空袋的真空检测。

摒弃传统热压罐设置加热器和鼓风机进行整体加热的方式，采用电热毯进行局部加热，加热区域的温度不超过200摄氏度，通常在170摄氏度左右，而罐体表面温度只有四五十度，基本不需要额外的防护措施。

此外，本方案仅仅设计热压罐部分，目前飞机维修领域中的复合材料维修普遍采用了热补仪，本方案设计的热压罐可以直接采用热补仪进行程序控制，不需要另外设计控制系统。

目前应用于复合材料修理的真空袋也都可以应用于本方案中，且从一定程度上来讲要求还可以更低一些。

以此为基础方案，本领域的技术人员可以组合或者选择以下技术手段：

就目前来看，飞机复合材料修理中最长的复合材料部件是外侧后襟翼，其他部件可能的最小长度只有外侧后襟翼的1/2到1/3甚至更短，因此可以根据外侧后襟翼的长度确定热压罐的最大长度。当一个罐体模块能够修理的最大长度确定时，整个罐体的整体长度，或者说罐体模块的个数也就确定了，为此，本领域的技术人员据此很容易确定单个罐体模块的长度和所需要的罐体模块数量，就可以满足所有类型复合材料部件的修理。从一定程度上讲，两个罐体模块依据上述技术内容可推知是最佳的选择，但本方案所强调的是引入模块化设计，可以根据实际维修需要进行罐体模块数量的增减。当具有多个罐体模块的热压罐仅需要一个罐体模块就可以满足要求时，比如带有罐门的罐体模块，为了封接另一端，本方案引入一个附件，就是去掉其余的罐体模块，使用一个封头把该罐体模块的另一端封接，以满足使用要求。当然，其他的罐体模块也可以单独使用，但必须有独立的加热、加压、抽真空等相匹配的装置。模块化设计可以大大减少设备投资，当组合成一个时，可以进行最长部件的修理；但是当部件较短时，就可以进行拆分，可以同时进行多个部件的修理，使用灵活性大大提高。这里需要注意，如果需要使用其他的罐体模块，必然也需要安装罐门，必然，每个罐体模块的一端均预设有用于安装罐门的结构。经过推算，所述罐体模块最多为3个，就可以满足使用要求，此外，罐体模块并不要求完全一样长，为了节约能耗，可以选择长度不一的多个罐体模块，根据修理的需要选择不同的罐体模块，组配成合适的罐体类型。

此外，关于罐体模块，可以存在一个具有固定封头的罐体模块，比如说明书附图1中的右半部分的罐体模块，只需要加装罐门即可，还可以减少一个可拆封接点，降低了漏气率和维护点。说明书附图2则是在图1左半部分的基础上所形成的具有单一罐体模块的热压罐。

当然，对于规模较小的飞机修理企业，接不到大件的维修服务请求，仅有单个罐体模块的热压罐也在情理之中。

优选地，参考说明书附图3，所述连接组件包括竖直连接于罐门上的门撑16、水平设置的通过竖直设置的第一转轴18连接到该门撑上的第一悬臂17，以及安装于罐体上侧的通过竖直设置的第二转轴19与所述第一悬臂连接的第二悬臂20。从而，这种结构可以使罐门向两边开启，使用非常方便，并且这种结构也容易保证罐体的密封，而现有侧铰链罐门，由于侧铰链结构式的罐门有一个倾覆力矩，使罐门的上部密封难以保证，本方案可以有效的规避这一缺陷。

进一步地，所述门撑设置于罐门安装状态时的重心线上，罐门处于悬垂状态也可以保证其装配面处于竖直方向，更能保证装配状态下的状态稳定性。当然，这只是最佳的选择，以中心线为基准，门撑向外一点也不影响装配的密封性能。此外，为了保证门撑安装的可靠性，可以对其进行加强设计，比如增加加强筋，或者在形成悬臂的地方设置支撑板或者支撑杆，也可以采用机械上的其他的加强结构。

为了便于操作和布置其他附件，所述罐体内预设有放置修理部件平台12。

参考说明书附图4，为了减少泄漏点和便于布线，电热毯的电源线、测量修理区域温度的测温装置的引线、所述抽真空管以及检测真空袋内真空度的检测装置的引线经同一孔22并配合密封装置穿出热压罐。

进一步地，所述密封装置包括预设于罐体上的带有梯级孔的封管26，所说的梯级为两级，直径大的一级设有密封件25，并配有压持在密封件周边上的带有翻边的压环24，其中压环带有用于穿线的中心孔，且其翻边通过螺栓安装与所述封管上；密封件中部用于穿线。这种结构便于安装，也容易形成较高的密封级别。

此外，为了便于使用，所述测温装置为热电偶，该热电偶在每个罐体模块内至少设有10个。

Claims

1.一种用于复合材料修理的热压罐，其特征在于其包括：

罐体，主要由至少一个罐体模块（7）组成，该罐体一端封接，另一端通过连接组件设有罐门（11），且每个罐体模块上均设有超压泄放阀（6）和用于连接压缩气源的减压器（4）；

电热毯（14），设置于罐体内部件上相应的修理区域；

真空袋（13），工作状态时位于所述电热毯上，用于气密性的包覆复合材料部件的待修理区域，且该真空袋引出抽真空管（29），而该抽真空管气密性地穿出所述罐体；以及

控制装置，包括设置于罐体内的内控制面板（9）和罐体外的与所述内控制面板对应电性连接的外控制面板（3），其中内控制面板连接内部受控元件，以控制电热毯的加热及温度检测和真空袋的真空检测；

其中，所述连接组件包括竖直连接于罐门上的门撑（16）、水平设置的通过竖直设置的第一转轴（18）连接到该门撑上的第一悬臂（17），以及安装于罐体上侧的通过竖直设置的第二转轴（19）与所述第一悬臂连接的第二悬臂（20）。

2.根据权利要求1所述的热压罐，其特征在于：所述罐体模块最多为3个。

3.根据权利要求2所述的热压罐，其特征在于：每个罐体模块的一端均预设有用于安装罐门的连接结构。

4.根据权利要求1所述的热压罐，其特征在于：所述门撑设置于罐门安装状态时的重心线上。

5.根据权利要求1所述的热压罐，其特征在于：所述罐体内预设有放置修理部件的平台（12）。

6.根据权利要求1所述的热压罐，其特征在于：电热毯的电源线、测量修理区域温度的测温装置的引线、所述抽真空管以及检测真空袋内真空度的检测装置的引线经同一孔（22）并配合密封装置穿出热压罐。

7.根据权利要求6所述的热压罐，其特征在于：所述密封装置包括预设于罐体上的带有梯级孔的封管（26），所说的梯级为两级，直径大的一级设有密封件（25），并配有压持在密封件周边上的带有翻边的压环（24），其中压环带有用于穿线的中心孔，且其翻边通过螺栓安装与所述封管上；密封件中部用于穿线。

8.根据权利要求7所述的热压罐，其特征在于：所述测温装置为热电偶，该热电偶在每个罐体模块内至少设有10个。

9.根据权利要求1所述的热压罐，其特征在于：当罐体模块多于一个时，该热压罐还带有作为附件的封头（15），该封头用于单个罐体模块工作时封接。