CN103085290B - 高流量边缘通气器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于真空袋处理部件的通气器，该通气器包括围绕该部件放置的弹性材料的套筒。

Description

高流量边缘通气器和方法

技术领域

本发明总的涉及用于制造复合部件的设备和供给品（supplies），特别是涉及用在复合的叠层（layup）的真空处理中的高流量边缘通气器。

背景技术

在复合部件的制造期间，边缘通气器（edge breather）可以设置在叠层部件（partlayup）的边缘，该叠层部件随后利用密封的真空袋在真空通气下进行处理。该通气器围绕叠层部件的周边提供基本均匀的通气路径，在压实和固化处理循环期间该通气路径使空气和挥发物能够从部件逃逸。除去空气和挥发物是希望的以减少孔隙并提高部件性能。

当热和压力施加于真空袋时可能降低边缘通气器除去空气和挥发物的能力，热和压力施加于真空袋趋向于压紧边缘通气器，阻止边缘通气器通气和/或将通气器与真空压力隔离。已知的边缘通气器可能没有足够的回弹力以反抗施加的压紧压力，即便在热和压力被去除之后也导致流量减少。这些边缘通气器可以包括用于特定应用的定尺寸切割的各种重量的聚酯、尼龙、非织造材料和织造的玻璃纤维织品。由于它们有限的回弹力和在处理循环之后保持压实的倾向，这些现有技术的边缘通气器在热和压力下可能遭受减少的流量，并且可能不能再使用。

因此，需要一种高流量的边缘通气器，其具有所需要的回弹力以抵抗压紧压力并且在固化循环期间能够使空气和挥发物从叠层部件高流量逃逸。还需要可以重复利用的和/或在整个多个处理循环期间使用的改进的边缘通气器。

发明内容

公开的实施例提供一种高流量边缘通气器，用于在遭受由真空袋施加的热和压力时从叠层部件除去空气和挥发物。该通气器能够减少或消除该通气器与施加的真空压力的隔离。在真空袋处理部件的装配期间该边缘通气器可以容易安装，并且能够减少通气器材料的浪费。在处理循环之后，由于其回弹力该边缘通气器保持其高流量通气特性，并且当热和压紧压力被去除之后基本上返回到以前不受压的形状。因此该边缘通气器能够用在制造特定部件所需要的多个处理循环中，和/或在连续的固化操作中用来固化多个部件。

根据一个公开的实施例，提供一种用于真空处理复合部件的边缘通气器，包括适合于围绕该部件的边缘放置的材料套筒。该套筒材料是充分地有孔的（substantiallyforaminous），并且包括当在部件上抽真空时允许空气和挥发物通过的多个缝隙（interstice）。该套筒材料可以包括热塑性的编织纤维。

根据另一个实施例，用于处理复合部件的边缘通气器包括用弹性编织纤维形成的套筒。该纤维可以包括热塑性纤维。该套筒包括沿着其相应的边缘接合的第一和第二一般地折叠的层。

根据又一个实施例，用于真空袋处理复合叠层部件的边缘通气器包括由弹性编织纤维形成的套筒，其中该套筒包括围绕该叠层部件延伸的弯曲处。该弯曲处在叠层部件的拐角处。

根据另一个实施例，提供一种使空气和挥发物能够从被柔性真空袋压实的复合部件逃逸的方法。该方法包括围绕在真空袋下面的部件放置有孔材料的套筒，并且利用该套筒作为围绕该部件的边缘使空气和挥发物能够从其通过的边缘通气器。该方法还可以包括通过将该套筒折叠在其自身上围绕该部件的角落包绕该套筒。该方法还可以包括再使用该套筒以连续地处理多个部件的每个部件。

根据再一个实施例，提供一种制造复合部件的方法。该方法包括将叠层部件（partlayup）放置在工具上并且将弹性的通气器套筒围绕该叠层部件放置在该工具上。将柔性的袋放置在该叠层部件和通气器套筒上。该柔性袋围绕该通气器套筒的周边密封于该工具，并且在袋中抽真空取以压紧该叠层部件并且从该叠层部件抽出空气和挥发物。该方法还包括利用通气器套筒使空气和挥发物从该叠层部件的边缘逃逸。利用通气器套筒包括在袋中抽真空时利用套筒的回弹力以防止通气器套筒塌陷。

总之，根据本发明的一方面提供一种用于真空处理复合部件的边缘通气器，该边缘通气器包括适合于围绕该部件放置的材料套筒。

有利的是该边缘通气器，其中该材料套筒是充分地有孔的。

有利的是该边缘通气器，其中该材料套筒包括多个缝隙，当在部件上抽真空时使空气和挥发物能够通过该多个缝隙。

有利的是该边缘通气器，其中该材料套筒由编织的纤维形成。

有利的是该边缘通气器，其中该编的织纤维包括热塑性材料。

有利的是该边缘通气器，其中该热塑性材料包括尼龙、PET、聚烯烃和PVC至少其中之一。

有利的是该边缘通气器，其中该材料套筒由弹性的、高温编织纤维形成。

根据本发明的另一方面，提供一种用于处理复合部件的通气器，该通气器包括用弹性的编织纤维形成的套筒。

有利的是该边缘通气器，其中该纤维包括热塑性材料。

有利的是该边缘通气器，其中该热塑性材料是尼龙、PET、聚烯烃和PVC至少其中之一。

有利的是该边缘通气器，其中该套筒是柔性的并且包括使空气和挥发物能够从其通过的多个缝隙。

有利的是该边缘通气器，其中该套筒包括沿着其相应的边缘接合的第一和第二一般地折叠的层。

根据本发明的再一方面，提供一种用于真空袋处理复合叠层部件的边缘通气器，该边缘通气器包括由弹性的编织纤维形成的套筒，其中该套筒包括围绕该复合叠层部件延伸的弯曲处。

有利的是该边缘通气器，其中该弯曲处在复合叠层部件的拐角处。

有利的是该边缘通气器，其中该套筒是柔性的并且包括使空气和挥发物能够从其通过的多个缝隙。

有利的是该边缘通气器，其中该套筒围绕该复合叠层部件是基本连续的并且包括沿着其相应的边缘接合的第一和第二一般地折叠的层。

根据本发明的另一方面，提供一种使空气和挥发物能够从被柔性的真空袋压实的复合部件逃逸的方法，该方法包括围绕该部件将有孔材料的套筒放置该袋的内侧，并且使空气和挥发物能够从该部件的边缘通过该套筒。

有利的是该方法还包括通过将该套筒折叠在其自身上围绕该部件的角落包绕该套筒。

有利的是该方法还包括通过在角落处将该套筒弯曲成曲线上围绕该部件的拐角包绕该套筒。

有利的是该方法还包括在再使用该套筒作为通气器以连续地处理多个部件。

根据本发明的又一方面，提供一种用于制造复合部件的方法，该方法包括将叠层部件放置在工具上；围绕叠层部件将弹性的通气器套筒安装在该工具上；将柔性的袋放置在叠层部件和通气器套筒上；围绕该通气器套筒的周边将该柔性袋密封于该工具；在该袋中抽真空以压紧该叠层部件，并且从该叠层部件抽出空气和挥发物；以及利用该通气器套筒时空气和挥发物能够从该叠层部件的边缘逃逸。

有利的是该方法，其中利用该通气器套筒包括当在该袋中抽真空时利用该通气器套筒的回弹力以防止该套筒塌陷。

有利的是该方法还包括利用该通气器套筒作为端部通气器以连续处理多个部件。

有利的是该方法还包括在用于处理部件循环的多个处理循环期间利用利用该通气器套筒作为端部通气器，其中真空被抽取并且然后在至少两个处理循环中释放。

有利的是该方法还包括将通气器设置在工具上；从其供给物切割该柔性套筒的一定长度，并且围绕该部件的边缘将该套筒的切割长度设置在工具上。

在本发明的各种实施例中，特征、功能和优点能够单独实现，或者也可以在其他实施例中可以结合，其中参考在下面的描述和附图能够看到其他的细节。

附图说明

认为是有利的实施例的特点的新颖的特征在权利要求中提出。但是，有利的实施例，及其使用的优选模式、其他目的和优点，通过当接合附图阅读时参考下面的本发明的有利的实施例的详细描述，将更好地理解。

图1是利用根据公开的实施例使用高流量边缘通气器的真空袋组件的一些部件的透视图的例图。

图2是真空袋组件的剖视图的例图，示出在被真空压紧之前，稍微暴露的叠层组件的部件。

图3是类似于图2的例图，但是示出在袋中已经抽成真空并且组件的部件被示出下降在工具上。

图4是一段所公开的高流量边缘通气器的透视图的例图，示出在稍微膨胀的状态。

图5是图4中指定为图5的区域的例图。

图6是编织材料的另一种形式的透视图的例图。

图7是在稍微膨胀的状态下的图4所示编织套筒的端视图。

图8是类似于图7的例图，但是示出在完全塌陷的、压紧的状态中的编织的套筒。

图9是利用所公开的高流量边缘通气器制造复合部件的方法的流程图的例图。

图10A、10B和10C是图1中指定为图10A、10B和10C的区域的例图，分别示出用于将通气器安装在工具上的三种方法。

图11是飞机制造和维修方法的流程图的例图。

图12是飞机的方块图的例图。

具体实施方式

首先参考图1，用于制造复合部件的真空袋组件广义地包括具有叠层部件26放置在其上的工具表面24a的工具24，可以包括预浸处理层片的该叠层部件26被真空袋30压紧。真空袋30具有连接于真空源25的一个或多个口32，真空源25在该袋30中抽真空以便减小体积、压紧和/或形成叠层部件在工具表面24a上。可以包括常规的密封带的周边密封件28在该袋30和工具表面24a之间形成基本气密密封件。根据公开的实施例，高流量通气器22围绕该叠层部件26，在该叠层部件26和周边密封件28之间间隔开，安装在工具表面24a上。

正如在下面所描述的，当在袋30里面抽真空时，高流量通气器22使空气和挥发物能够从叠层部件26的边缘抽出。当在袋30里面抽真空时，叠层部件26也可以被加热。在制造叠层部件26期间利用的相同的通气器22，可以在固化叠层部件26期间再一次使用。在这里应当指出，虽然通气器22被示出应用于制造的预浸处理叠层部件，但是通气器22可以用在用于制造需要边缘通气器的复合部件其他处理中，例如而不限于，树脂浸渍（infusion）和真空浸渍处理。而且，虽然通气器22作为边缘通气器可以特别有效，但是在一些应用中它作为表面通气器也具有应用。

现在参考图2，真空袋组件20还包括在叠层26的相对两侧上的一对坯料层片（peelply）34、36，以及可选的均衡压力用覆盖板或挡板（caul plate）38和表面通气器40。该边缘通气器22被袋30的周边部分30a覆盖并且设置在叠层部件26和周边密封件28之间。正如在下面所讨论的，边缘通气器22包括在图2清楚地示出稍微膨胀的状态的细长的套筒。

参考图3，当在袋30中抽真空时，袋30将坯料薄片34、36、叠层部件26、均衡压力用覆盖板38和通气器40的组件压紧在工具表面上。边缘通气器22防止袋30在叠层部件26的边缘26a处密封在工具表面24a上，并且允许空气和挥发物从叠层部件边缘26a逃逸并且通过一个或多个出口32（图1）离开真空袋30。

现在参考图4和图5，高流量边缘通气器22包括用合适的管形的编织材料42（图5），以适合于应用的套筒宽度W，形成的有孔的、弹性的、可弯曲的套筒35。该编织材料42可以用能够经受该应用的热和压力的柔性的弹性的纤维44、46形成。例如，但不限于，该纤维44、46可以包括诸如尼龙、PET、聚烯烃和PVC的合适的热塑性材料或不同的热塑性材料的组合。其他柔性的、弹性的纤维材料是可能的。纤维44、46以在对角线纤维44、46之间形成缝隙54的方式编织。在加热和压实叠层部件26期间当套筒35被压紧时该缝隙54使空气和挥发物通过该通气器22。

在一个实施例中，编织的材料42可以包括两个纤维（或两股纤维，例如，粗纱）44、46以升降篮形或经轴篮形（over–and-under basket）编织方式对角线地编织在一起的双轴结构。每个纤维44、46具有预选的从编织轴线52测量的编织角θ，并且沿着套筒35的长度是基本上连续的。图5所示的例子是两维编织，但是根据用途如果希望的话可以用三维编织（未示出），其中纤维44、46还通过套筒35的厚度t（图7）以层（未示出）的方式编织。连续的纤维44、46的编织以螺旋线结构将它们互锁，在真空袋30将套筒35向下压在工具表面24a上时，这种结构有利地吸收和分布施加在套筒35上的压载荷，为套筒35提供弹簧一样的回弹力。

图6示出可以用来形成通气器套筒35的编织材料的另一个实施例。在这个例子中，第三轴向纤维55与对角线纤维44、46一起编织以形成三轴编织的材料42。各种其他编织设置是可能的，这些编织使弹性套筒35具有允许空气和挥发物通过该边缘通气器22的缝隙54（图5和图6）。虽然已经举例说明编织材料42，但是利用用于交织或组合纤维的其他技术制造套筒35也是可能的，这些技术得到有孔的和弹性的柔性套筒。

在图7中示出通气器22稍微膨胀的状态，以举例说明套筒35具有由沿着其边缘35a连续地连接的重叠层56、58形成的扁平管状的截面形状。编织材料42的利用提供具有抵抗可能减少通过通气器22的流量的永久压紧所需要的一定程度回弹力的编织的套筒35。图8示出在来自重叠的真空袋30（图3）的真空压力下，在部分压紧的状态中的编织的套筒。

现在将注意力集中在图9，图9示出用上面描述的高流量边缘通气器22制造复合部件的方法的步骤。在步骤60开始，将第一坯料层片（peel ply）34放置在工具表面24a上，其后，层片叠层26可以组装在该第一坯料层片上，如步骤62所示。在步骤64，将第二坯料层片36放置在叠层部件26上，并且在步骤66，如果需要，可以安装任选的均衡压力用覆盖板38。在步骤68，将表面通气器40施加在叠层部件26上，并且在步骤70，所空开的高流量边缘通气器22围绕叠层部件26的边缘26a安装在工具表面24a上。在一些实施例中，在步骤68施加表面通气器40之前，高流量边缘通气器22可以安装在工具表面24a上（步骤70）。在步骤72，边缘密封胶28或其他合适的密封件围绕边缘通气器22施加于工具表面24a。在步骤74将真空袋30放置在叠层部件26上并利用密封件28密封于该工具表面24a。在76，将真空源25与真空袋30相连接，并且在78，在袋30内抽真空以减小体积，在施加热或不施加热的情况下，形成和/或压紧叠层部件26。在步骤80，可以将真空袋组件20放置在蒸压器（未示出）中，在该蒸压器中施加热和压力以便固化该叠层部件26。在步骤82，取出（is debagged）固化的部件并根据需修整。可选地，在步骤84，可以取出边缘通气器22并且根据需要进行清洁以备再用。在86，边缘通气器22可以留在适当的位置，为了在处理一个或多个另外的部件中再用。

图10A、10B和10C分别示出如图9中的步骤70所示的用于将通气器安装在工具24上的两种方法。参考图10A，前面所述的编织的套筒35的连续的长度（图4）可以切割成分开的段22′、22″，并且在通气器22的拐角88重叠90。可选地，如图10B所示，编织的套筒35的单个连续的长度可以在每个角落88上折叠在其自身上。参考图10C，根据叠层部件26的外形形状和工具24的尺寸/几何形状，编织的套筒35的连续的长度（图4）可以在每个角落88弯曲成一个或多弯曲部分或弯曲的89，因此避免需要切割或折叠编织的套筒35。编织的套筒35可以用合适的压敏型胶带（未示出）保持在工具表面上的适当的位置。

本发明的实施例在各种潜在的用途中得到应用，特别是在运输行业中，包括例如，航空航天、船只、汽车应用以及可以利用使叠层设备自动化的其他应用。因此，现在参考图11和12，本发明的实施例可以用于图11所示的飞机制造和维修方法100和图12所示的飞机102的范围。所公开的实施例的飞机的应用可以包括，例如，而不限于，叠层、任何宽范围的复合部件和部件的压实和固化，例如包括梁、桁梁、纵梁的刚性部件，仅列出少数几种。在预生产期间，示范性的方法100可以包括飞机102的规格和设计104以及材料采购106。在生产期间，进行飞机102的部件和子组件制造108和系统集成110。其后，飞机102可以通过验收和交付112以便投入使用114。在由用户的使用时，飞机102按照规定进行维护和维修116，这也可以包括修改、重新布局、重新刷新以及其他维护和维修。

方法100的每个过程可以由系统集成者、第三方和/或操作者（例如，用户）执行或进行。在这些例子中，操作者可以是用户。为了这种所述的目的，系统集成者可以包括但不限于任何数目的飞机制造商和主系统子承包商；第三方可以包括但不限于任何数目的卖主、子承包商和供应商；而操作者可以包括航空公司、租赁公司、军事实体、维修机构等。

如图12所示，用示范性的方法100生产的飞机102可以包括具有多个系统120和内部122的机身118。示范性的多个系统120包括推进系统124、电力系统126、液压系统128和环境系统130其中的一个或多个。可以包括任何数目的其他系统。虽然示出航空航天的例子，但是本发明的原理可以用于诸如船只和汽车工业的其他行业。

这里实施的系统和方法可以在飞机制造和维修方法100的各阶段的任何一个或多个阶段期间使用。例如，对应于生产过程108的部件和子组件可以以类似于在飞机102的使用中时生产的部件和子组件的方式生产或制造。而且，一个或多个设备实施例、方法实施例或其组合可以在生产阶段108和110期间使用，例如，大大加快飞机200的装配和/或减少飞机200的成本。同样，在在飞机102处在使用中时，许多设备实施例、方法实施例或其组合的一个或多个可以用于，例如而不限于，维护和维修116。

为了说明和描述的的目的，而不是为了排他或将实施例限制在所公开的形式，已经提供了不同的有利实施例的描述。对于本领域的技术人员来说，许多修改和变化是很显然的。而且，不同的有利的实施例与其他有利的实施例相比可以提供不同的优点。选择并且描述所选的实施例或多个实施例以便最好地说明该实施例的原理、实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员，对于适合于预期的特定用途的具有各种修改的各种实施例，能够理解本发明。

Claims (9)

1.一种用于真空处理复合部件(26)的边缘通气器(22)，包括：

具有管状形式且被定位在所述复合部件(26)与密封件之间的材料套筒(35)，其中

所述材料套筒(35)是有孔的、弹性的和柔性的，并且包括至少两股热塑性材料纤维(44，46)的编织物，并且所述纤维中的每一个沿着所述材料套筒(35)的长度是连续的。

2.根据权利要求1所述的边缘通气器，其中该材料套筒(35)具有缝隙(54)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的边缘通气器，其中该材料套筒(35)包括多个缝隙(54)，当在该复合部件(26)上抽真空时，所述多个缝隙(54)允许空气和挥发物通过。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的边缘通气器，其中该热塑性材料包括尼龙、PET、聚烯烃和PVC的至少其中之一。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的边缘通气器，其中该材料套筒(35)由高温编织纤维(44、46)形成。

6.一种使空气和挥发物从被柔性真空袋(30)压紧到工具表面上的复合部件(26)逃逸的方法，包括：

围绕该复合部件(26)将根据权利要求1-5中的任一项所述的边缘通气器(22)放置在该柔性真空袋(30)的内侧的所述工具表面上，并且

使所述空气和挥发物能够从该复合部件(26)的边缘通过该材料套筒(35)。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

通过将该材料套筒(35)折叠在其自身上，围绕该复合部件(26)的拐角包绕该材料套筒(35)。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

通过在该复合部件(26)的拐角处将该材料套筒(35)弯曲成弯曲部分，围绕该复合部件(26)的拐角包绕该材料套筒(35)。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：

再使用该材料套筒(35)作为通气器(22)以连续地处理多个部件。