CN104204320A - 用于制备组合结构的一件式预制件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备组合结构的一件式预制件的方法，所述预制件通过三维编织方法实现。所述方法的特征在于其包括以下涉及的步骤：-放置多捆经纱(13)，分布在至少两对吊综上；-分别按需进行：-所述每对吊综的低振幅运动，从而形成至少两个相邻并分离的层(17、19)；-所述吊综对的更高振幅的运动，从而在预制件至少一部分(23)上至少部分连接所述至少两个相邻层(17、19)。

Description

用于制备组合结构的一件式预制件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制备组合结构的一件式预制件的方法，以及实施所述制备方法的织机。本发明还涉及一种组合梁，其预制件根据本发明的方法制备。

背景技术

制备组合结构包括组合加强件和基体，所述加强件通常形成确保结构机械抗性的纤维，所述基体确保结构的聚合力。

根据已知方法，所述加强件可以通过由纬纱与经纱编织组成的二维(2D)纤维制品形成，所述纱线，例如，由碳、芳纶(Kevlar)甚至玻璃形成。

所述基体同样通过已知的方法由有机或矿物树脂组成。以树脂基体为例，制备组合件的方法将包括加强层的模塑，其通过树脂传递模塑(RTM)、液态树脂注塑(LRI)、树脂膜熔渗(RFI)或者通过任意其他在干纤维元件中树脂浸渍或渗透的方法。

目前与这种结构的机械抗性相关联的问题通常在于层之间的脱离。

已知方案包括在三维加强件(2.5D或3D)的基础上形成组合结构，与2D纤维组件相比，所述加强件纤维层之间具有更优良的机械组合力。

通常，根据所选的编织方法，此类结构可能具有不同类型的编织类型(线交叉式)。例如作为3D编织已知的编织方式，称为“交织”，根据该种编织方式，几层经纱与几层纬纱编织，其全部通过至少一个称为“加强件”的经纱连接或不连接，该经纱并入纤维制品的厚度从而将不同层连接在一起。与2D纤维组件相比，机械抗性，尤其是对层脱离的抗性更高。

一旦获得加强件，此操作所旨在的所需聚合力即可实现。在将加强件引入树脂注塑模之前，必需使加强件的形状尽可能地接近在实现聚合操作之后所希望获得的形状。例如，由于预制件某些部件的切割和折叠等，制备预制件的上述操作得以实现。因而，为了实现此制备预制件的阶段，预制件必须易于调整。

根据现有技术中已知的3D编织方法，沿着厚度的方向将纤维层连接在一起。

因而，由于层连接到一起而无法折叠，并且经纱的切割严重影响了最终组合结构的机械抗性，可以理解在上述情况下，在注塑之前制备预制件的步骤是复杂的。

这些问题的解决方案在于制备几个三维预制件，其通过例如缝制连接到一起，尤其是“簇绒”的类型，从而提供最终制品的几种厚度。由于前文提到的与2D结构相比，两个预制件之间的机械组合力不够的原因，该解决方案难以接受。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不便利，并用以获得一件式预制件，其形状与待制造的组合制品尽可能接近，并在所述聚合操作之前易于调整。

为此，本发明涉及用于制备组合结构的一件式预制件的方法，其包括形成所述结构加强件的所述预制件和基体，所述预制件通过三维编织方法用织机实现，所述织机包括至少一个簧片和至少两对吊综，每一吊综包括多条综丝，每条综丝装备有多个用于穿过经纱的综眼，所述至少两对吊综分布在织机的不同高度上，以形成多个层，所述制备方法的特征在于其按照以下步骤进行：

-放置多捆经纱，分布在所述至少两对吊综上；

-分别按需进行：

o所述至少两对吊综中每一对以经纱预先确定的长度低振幅运动，使得在引入纬纱时，在所述预制件至少一部分上分别形成至少两个相邻层；

o所述至少两对吊综相对于所述低振幅运动，以经纱预先确定的长度更高振幅的运动，使得在引入纬纱时，在所述预制件至少一部分上至少部分连接所述至少两个相邻层。

因而，通过相连层的部分不连接，在用以向所述预制件提供聚合力的步骤之前，可手动调节所形成的预制件。

根据任选的特征，根据本发明的制备方法，包括用以在织机上放置用于分离预制件相邻层的装置的额外步骤。

因而，避免了在两个相邻层之间形成连接。

更特别地，分离层的装置包括至少一个柄，其如所需地在编织过程中，一方面位于簧片和吊综对之间，且另一方面位于相邻层之间。

根据所述制备方法的特征，一捆经纱的至少一部分位于吊综对的至少一个层上，从而在引入纬纱时，形成预制件通用部分，并且至少一捆经纱位于同一吊综的不同高度，从而在引入纬纱时至少形成该层额外的厚度。

因而，所述制品的厚度如期变化从而沿经纱的方向形成隆起。

根据本发明制备方法的另一任选特征，在纬纱的两层之间放置几条经纱。

这有利地在预制件的一个层中易于形成槽。

此外，制备方法包括用以留出至少一个纬纱自由端的步骤，从而无需按压而确定加工区域。

根据本发明的制备方法还包括用以切割和/或折叠预制件的额外步骤，使其接近于所需要提供的组合结构的形状。

根据本发明，根据交织类型的编织方法编织所述经纱和所述纬纱。

本发明还涉及实施本发明制备方法的织机，其特征在于其包括多对吊综，所述吊综沿着纬纱的方向并排放置，从而实现对每个所述吊综的独立控制。

因而，通过沿着预制件的宽度方向放置几个独立的吊综，可实现不同厚度的预制件的调控。每个吊综的宽度对应待提供预制件的额外厚度的宽度。

本发明还涉及组合梁，其用以支持涡轮发动机机舱的推力反向器的至少一个机罩的滑动，所述梁包括至少一个三维预制件和聚结基体，其特征在于所述预制件根据本发明的方法制备。

附图说明

本发明的其他特征、目的和优势将在阅读了以下详尽说明之后，根据非限制性实施例提供的实施方式，参照所附图示得以明晰，附图中：

-图1图解了待制备的组合梁的立体图；

-图2表示希望通过三维编织制备的预制件的平面图；

-图3示意地表示了编织品的编织织法，即经纱和纬纱的交织模式；

-图4表示经纱和纬纱的另一交织模式；

-图5图解了其中一边折叠的图2所示预制件；

-图6图解了预制件两层之间的连接；

-图7与图6类似，根据预制件另一连接各层的模式；

-图8表示通过如图7所示的连接各层的模式获得的形状；

-图9表示预制件的两层，其间放置分离层的装置；

-图10图解了预制件的经纱方向C上隆起的形成；

-图11表示聚焦于轨道的待制造预制件的视图；

-图12图解了在预制件编织中槽的形成；

-图13至15表示了由编织方法实现的预制件折叠和切割的步骤；

-图16图解了制备方法的一个步骤，根据该步骤实现经纱的非垂直不连接；

-图17表示梁类型的预制件，根据该图所述加强件并不垂直于梁壁；

-图18详细展示了无需按压预制件而形成的加工区域。

在该组附图中，相同或近似的引用标志表示相同或近似的元件或元件的组件。

具体实施方式

飞机通过几个涡轮机移动，每个涡轮机置于机舱中，所述机舱还容纳一组附加的驱动装置，与其操作件相连并当涡轮发动机在运行中或停止时确保各种功能。这些附加的驱动装置具体包括用于驱动推力反向器的机械系统，其作用在于飞机降落时协助刹车。

推力反相器包括一种或几种移动机罩，一方面，展开位置，在该位置上，机舱中开通一个转向流体通道，另一方面，收起位置，在该位置上，其关闭上述通道。

所述一个或多个移动机罩沿着一个或几个包括轨道的梁滑动，使得其在打开阶段反向运动时，不覆盖位于机舱厚度上喷气阀门的栅格，穿过机舱的冷空气流因而从机舱的上游流出。

说明书中的某些段落，在描述本发明的制备方法时，直接引用了上述梁，但是该方法并不限于该种梁，相反，其允许形成任意类型的组合结构编织预制件，根据上述假设，简单采用梁作为待制造的结构以更容易理解本发明。

图1图解了待制备的组合材料中的梁。

如上所述，按已知方式，组合结构包括称为“加强件”的部件和基体，所述“加强件”向最终结构提供机械组合力，所述基体通常是基于树脂的，其确保了结构的聚合力。

根据本发明的方法实现加强结构，根据本发明，通过织机织造一件式3D预制件。

图2是平面图，图解了待由3D编织制备的预制件。

所述预制件1包括舌片3，在其底部位叠盖有中间墙5，以及通用部分7。

通用部分7包括在其顶面9上的两个平行六面体舌片11，形成通用部分7的额外厚度。所述舌片3、中间墙5、通用部分7和舌片11形成预制件的子组件，需要按统一方式形成，即不需要将一个子组件与另一个子组件组合。如上所述，所述一件式预制件的形成向最终组合结构提供了高于多个预制件组合形成的加强件所获得的机械抗性。

通过三维编织法制备所述预制件1，其包括沿长度方向的经纱(按方向C)，和沿宽度方向的纬纱(按方向T)。

编织的织法，即经纱和纬纱的交叉模式，如图3所示。

图3表示通过3D编织制备的预制件纵切面(沿经纱)的区域。

经纱13在预制件所示区域的整个长度上具有锯齿形。纬纱15垂直于经纱设定，从而与经纱连接到一起。

上述预制件1的经纱13和纬纱15的交叉类型称作交叉编织。

本说明书以交织支架作为实施例，但是，不言而喻，预制件也可以通过任意其他类型的支架，例如“平织”、“斜织”、“缎织”等类型实现。

根据图4所示的另一个交叉编织的类型，经纱13和纬纱15没有交织到一起，但是引入了称为加强线16的经纱，其贯穿预制件的宽度从而将纬纱和经纱连接。根据形成的结构类型可变化加强经纱16的密度。

可以通过任意类型的3D纤维支架等同地实现预制件1的子组件，如果本领域技术人员认为该结构特别有用，每个子组件都可能基于不同的支架形成。

参照图2和5，其分别表示了通过编制方法制备的预制件，以及在制备过程中，树脂注入之前部分调整的同一预制件。

如图5所示，需要将舌片3折叠使其基本垂直于中间墙5。

应理解，如果需要获得一个一件式的预制件，舌片3和墙5必须仅部分相连，从而能够在不连接的部分分别适应每一子组件。

图6以纵剖形式图示，其中，较低的相邻层17形成舌片3，较高的19形成墙5，其根据本发明的方法编织。

层17和19包括多个经纱13和纬纱15。层17和19在部分21a和21b上各自独立并且在部分23上连接在一起。

实现了上述部分连接类型的织机包括多对吊综，其位于织机的不同高度，形成多个层。

更具体地，吊综通常包括两个相连并通过综丝分开的框。每个综丝包括多个可引入经纱的综眼。

可视为织机包括两层的吊综，即一对较低的吊综和一对较高的吊综。

在编织方法初始阶段，将经纱13插入较低吊综和较高吊综(吊综对)的综眼中。

移动所述较低和较高的吊综，使其在引入纬纱15时，通过吊综的有限振幅运动，形成互相独立的相邻的较低层17和较高层19。

通过临时将吊综的振幅相对于实现不同层的振幅提高，实现将两个相邻层临时连接。纬纱也在部分23上预制件的整个厚度上设定。

因而，相邻层17和19各自在部分21a和21b上制备并在部分23上连接到一起，从而能够例如通过手动或使用特定的外部机械实现将舌片3相对于墙5的折叠。

在编织中，吊综运动的振幅可以变化，以实现不同厚度的中空形状。

例如，根据图7所示的另一实施例，吊综运动的振幅在部分25减小，其中不再设置纬纱，从而形成中空区域27。本领域技术人员对称完成，从而获得图8所示的部件。

如图8所示，相邻层的厚度相同并且固定。但是，根据本发明的制备方法，完全有可能实现不同且渐变的厚度。

上述放置有利地使预制件可以在此中空区域装备一个工件，能够在最终组合结构中形成开口。当需要向最终组合结构融入泡沫或蜂巢类型的核心时，例如，有利改善最终制品的机械抗性，特别是压缩性时，所述中空区域是有意义的。

根据本发明方法的另一可选实施方案，如图9所示，设置了分离层17和19的装置。

所述分离装置包括，如图9所示，柄28，其位于织机簧片(未表示出)和吊综(未表示出)之间，并且位于两个独立的相邻层17或19。因而，保证了层17或19之一的经纱不会非刻意地连接层17或19中另一个的纬纱。

现在参照图10，其图解了沿着预制件的经纱方向C的隆起的形成。

首先提供经纱13的吊综，其放置方式使得在引入纬纱15时，确定对应于预制件通用部分的层17。

放置纬纱29的吊综，将其放置于与经纱13不同的高度。

在编织纬纱30时，通过沿着经纱方向C临时设定区别于确定通用部分的层17的厚度31确定所述隆起。

所述织机包括多对沿着纬纱方向并排设置的吊综，以实现所述各吊综的独立控制。

这使得引入纬纱不会在预制件的整个宽度上界定出通用部分的额外厚度。

因而，吊综对的宽度对应待提供给预制件的额外厚度的宽度。因而，有可能引入纬纱，其仅在预制件预先确定的宽度上连接结构，从而在预先确定的厚度上实现额外的厚度。

例如，再参照图2，对于每个对应一对吊综的额外厚度11，其一对吊综的厚度基本等于额外厚度的宽度L。

对于所考虑的层，织机包括所需数量的吊综对，每一对对应层宽。

因而，按需实现通用部分的额外厚度，其宽度按需变化。

在所考虑的实施例中，通用部分7的额外厚度11用于保证梁的轨道32的功能，如图11所示，推力反向器的机罩沿着所述梁滑动。

轨道32在机罩滑动的过程中经受重要的机械力，本发明的方法，能够制备一个单独部件形式的预制件，特别有利于提供具有所需机械组合力的部件。

应理解上述机械性能水平不能通过现有的制备预制件的方法实现，因为根据现有的方法，轨道难以避免地通过加入主要预制件中的预制件组成。

最后，根据本发明的制备方法的另一步，如图12所示，在两层纬纱15之间布置几条经纱13。

经纱13由纬纱15所包裹，从而形成槽。

在制备某些部件的过程中，绝对有可能，甚至基本上需要组合几种前述的编织方法，一方面为了限制精加工预制件的额外步骤，另一方面为了避免多个预制件的组合，影响最终组合结构的机械特性。

现在参照图13至15，其图解了为了获得所需形状而进行的步骤。

通过沿着线33折叠预制件通用部分7的步骤形成如图14所示的预制件的形状。

之后，为了形成加强件34，首先沿着线35a、35b、35c、35d进行中间墙5的切割操作。之后，将沿线35a、35b、35c、35d切割形成的每两个部件折叠。从而获得加强件34。

有利地，这些加强件基于预制件1获得，而无需加入额外的部件，从而能够获得最终组合结构的良好的机械特性。

之后，切割加强件34从而使其最终成型，如图15所示。

之后，在根据本发明的制备方法的这些切割和折叠预制件1各部分的步骤之后，获得形状接近于最终组合结构的一件式三维预制件。

在编制方法之后，切断未与纬纱组合的经纱。

现在参照图16，其图解了实现经纱的非垂直不连接的制备方法的步骤。

将所述柄28在沿着平行于经纱方向的移动中可动安装在织机上，并且在编织时滑动。这避免了在设置柄的整个纤维制品宽度上两个相邻层17、19的连接。

根据任选的实施方式(未表示在图中)，为了获得连接或平行不连接，提供两个柄，分别设置在预制件连接部分的末端。所述柄在沿着平行于经纱的方向的反方向移动中可动安装在织机上。

在图17所示的制备梁类型预制件的实施例中，加强件34不应垂直于梁的墙5。为此，由于柄的存在，交叉连接不再成角度。

根据本发明制备方法的另一方面，还可将所述预制件机械加工以获得冲孔36，具体如图15所示。

根据本发明的一方面，在预制件中提供了仅由纬纱提供的部分。

参照图18，根据本发明的方法无需按压37实现了加工区域，该加工区域对应层中经纱未编制的部分，能够在穿孔操作中不影响经纱13的顶部39。

根据本发明的方法，有可能制造一件式三维编织预制件，其在经纱方向上部分未连接，可以将其有利调节，从而形成组合结构的加强件。

因而，不是必须获得多个其中各连接不具备良好机械组合力的预制件。

值得注意的是，本发明所述的预制件可以通过用纬纱替代经纱，和通过用经纱替代纬纱等同获得。上述替代能够节约预制件的制造时间或减少材料的浪费。

根据织机的特性或根据与待造制品的几何特征相关联的技术约束颠倒纬纱和经纱，也有可能是有意义的。

不言而喻，所述制备方法并不限于制备推力反向器的梁的预制件，相反地，其可应用于任意三维编织方法，所述的上述实施例只用于解释说明所述方法的实施。

Claims (9)

1.一种用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其包括形成所述结构加强件的所述预制件和基体，所述预制件通过三维编织方法用织机实现，所述织机包括至少一个簧片和至少两对吊综，每一吊综包括多条综丝，每条综丝装备有多个用于经纱(13)穿过的综眼，所述至少两对吊综分布在织机的不同高度上，以形成多个层，所述制备方法的特征在于其按照以下步骤进行：

-放置多捆经纱(13)，分布在所述至少两对吊综上；

-分别按需进行：

o所述至少两对吊综中每一对以所述经纱预先确定的长度低振幅运动，使得在引入纬纱(15)时，在所述预制件至少一部分(21a)上分别形成至少两个相邻层(17、19)；

o所述至少两对吊综相对于所述低振幅运动，以所述经纱预先确定的长度更高振幅的运动，使得在引入纬纱(15)时，在所述预制件至少一部分(23)上至少部分连接所述至少两个相邻层(17、19)。

2.根据权利要求1所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于其包括用以在织机上放置用于分离所述预制件相邻层(17、19)的装置的额外步骤。

3.根据权利要求2所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于所述分离层的装置包括至少一个柄(28)，其如所需地在编织过程中，一方面位于簧片和吊综对之间，且另一方面位于相邻层(17、19)之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于一捆经纱(13)的至少一部分位于吊综对的至少一层上，从而在引入纬纱(15)时，形成所述预制件(1)的通用部分(7)，并且至少一捆经纱(29)位于同一吊综的不同高度，从而在引入纬纱(30)时至少形成该层(17)额外的厚度(31)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于在纬纱(15)的两层之间放置几条经纱(13)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于包括用以留出至少一个纬纱(15)自由端的步骤，从而无需按压而确定加工区域。

7.根据权利要求1至6任一项所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于包括用以切割和/或折叠预制件(1)的额外步骤，以提供接近于所需要提供的组合结构的形状。

8.根据权利要求1至7任一项所述的用于制备组合结构的一件式预制件(1)的方法，其特征在于根据交织类型的编织方法编织所述经纱(13)和所述纬纱(15)。

9.一种用于实施根据权利要求1至8任一项所述的制备方法的织机，其特征在于其包括多对吊综，所述吊综沿着纬纱的方向并排放置，从而实现对每个所述吊综的独立控制。