DE202009007118U1

DE202009007118U1 - Vorrichtung zum Tempern von Reperaturstellen und anderen lokalen Bereichen von Verbundwerkstoffen

Info

Publication number: DE202009007118U1
Application number: DE200920007118
Authority: DE
Original assignee: KIERSCH COMPOSITE GmbH
Current assignee: ALLRIGHT LICENSING GMBH, DE
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2019-05-19

Abstract

Vorrichtung zum Tempern von Reparaturstellen und anderen lokalen Bereichen von Verbundwerkstoffen mit einem flexiblen gasundurchlässigen flächigen Element, das auf den Verbundwerkstoff an der zu tempernden Stelle, dieselbe überragend, auflegbar ist, mit einer Saugeinrichtung, mit der ein Unterdruck zwischen dem flächigen Element und dem Verbundwerkstoff erzeugbar ist, so dass das flächige Elemente gegen die zu tempernde Stelle gedrückt wird, und mit einer Heizeinrichtung, mit der die zu tempernde Stelle durch das flächige Element hindurch erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gehäuse (3) mit einer Öffnung, die durch das flächige Element (4) fest verschlossen ist, und eine Heizeinrichtung (8) für ein im Gehäuse befindliches Fluid (9) aufweist, und dass das flächige Element (4) über den Rand des Gehäuses (3) nach allen Seiten übersteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tempern von Reparaturstellen und anderen lokalen Bereichen von Verbundwerkstoffen mit einem flexiblen gasundurchlässigen flächigen Element, das auf den Verbundwerkstoff an der zu tempernden Stelle, dieselbe überragend, auflegbar ist, mit einer Saugeinrichtung, mit der ein Unterdruck zwischen dem flächigen Element und dem Verbundwerkstoff erzeugbar ist, so dass das flächige Element gegen die zu tempernde Stelle gedrückt wird, und mit einer Heizeinrichtung, mit der die zu tempernde Stelle durch das flächige Element hindurch erwärmbar ist.
Es ist häufig erforderlich, Verbundwerkstoffe nach ihrer Fertigstellung noch zu behandeln. Einerseits können Reparaturen erforderlich sein. In diesem Falle ist es bekannt, so genann te Prepregs mit Epoxy oder einer anderen Matrix zu verwenden, die in den zu reparierenden Bereich verbracht werden, dort angedrückt werden und dabei erwärmt werden, so dass sie aushärten. Ein ähnlicher Vorgang ist die nachträgliche Ausrüstung mit z. B. Befestigungselementen. Auch hier wird das Befestigungselement, das mit kalthärtendem Polyester- oder Vinylester-Harzen in entsprechende Halterungen eingesetzt wird, gegen das Material des Verbundwerkstoffes gedrückt und erwärmt.
Es ist bekannt, die entsprechenden Temperverfahren mit Hilfe eines gasdichten, flexiblen flächigen Elements durchzuführen, dass auf die zu tempernde Stelle, dieselbe überragend, aufgelegt wird. Durch eine Saugeinrichtung wird dann zwischen der zu tempernden Stelle und den sie umgebenden Bereichen des Verbundwerkstoffes und dem flächigen Element ein Unterdruck durch eine Saugeinrichtung erzeugt, so dass das flächige Element gegen die zu tempernde Stelle drückt und dadurch den notwendigen Druck ausübt. Die Stelle wird dann dadurch erwärmt, dass durch über der zu tempernden Stelle und dem flächigen Element Heizstrahler angeordnet werden, die das flächige Element und damit dem darunter liegenden Bereich mit der zu tempernden Stelle und dem zu tempernden Material erwärmen.
Der Nachteil dieser Heizstrahler besteht darin, dass die Temperatur schwer zu regeln ist. Es besteht die Gefahr, dass die Folie und möglicherweise auch die zu tempernde Stelle zu heiß wird oder nicht genügend heiß wird. Bekanntlich ist es bei Strahlern schwierig, eine genau definierte Temperatur zu erreichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, mit der die Temperatur exakt geregelt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Öffnung, die durch das flächige Element fest verschlossen ist, und eine Heizeinrichtung für ein im Gehäuse befindliches Fluid aufweist, und dass das flächige Element über den Rand des Gehäuses nach allen Seiten übersteht.
Es wird also wie beim Stand der Technik ein flächiges Element verwendet, das an die zu tempernde Stelle durch Unterdruck herangedrückt wird. Die Erwärmung erfolgt aber nicht durch Heizstrahler, sondern dadurch, dass im Gehäuse ein Fluid erwärmt wird. Dessen Temperatur lässt sich sehr genau regeln, so dass die Temperatur, die an der zu tempernden Stelle vorherrscht, genau bekannt ist und gut geregelt werden kann. Das flächige Element ist am Rand der Öffnung des Gehäuses angebracht. Dabei besteht die Gefahr, dass das Gehäuse und damit das flächige Element am Rand nicht überall fest auf dem Verbundwerkstoff-Bauteil aufliegt. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das flächige Element über den Rand des Gehäuses vorsteht, so dass selbst dann, wenn das Gehäuse nicht überall dicht auf dem Verbundwerkstoff-Werkstück aufliegt, trotzdem ein sehr guter Unterdruck bzw. ein Vakuum und damit entsprechender Anpressdruck zwischen der Folie und dem Verbundwerkstoff-Bauteil an der zu tempernden Stelle erreicht wird.
Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse mit wärmeisolierten Wänden versehen, da so eine verhältnismäßig geringe Energiemenge erforderlich ist, um das Fluid zu erwärmen. Eine Energieeinsparung ist auch bei der Bearbeitung mehrerer Werkstücke mög lich. Wird die Vorrichtung von einem Werkstück auf ein anderes aufgesetzt, so geht die Wärme, die im Gehäuse gespeichert ist, nicht verloren.
Das Fluid im Gehäuse ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein Gas, insbesondere Luft. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Ein Gas hat den Vorteil, dass seine Temperatur schnell zu ändern ist. Eine Flüssigkeit hat den Vorteil größerer Wärmekapazität, so dass auch beim Aufsetzen auf ein weiteres Werkstück, das noch kalt ist, sich die Temperatur im Gehäuse und damit am flächigen Element nur wenig ändert.
Zweckmäßigerweise ist eine Regelung für die Temperatur des Fluids vorgesehen. Entscheidend kommt es natürlich auf die Temperatur der zu tempernden Stelle an. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist daher eine Regelung für die Temperatur der zu tempernden Stelle vorgesehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform breitet sich durch eine Sicherungsschaltung, nämlich eine Temperatur-Begrenzungsschaltung aus.
Beim Tempern sind häufig besondere Temperaturverläufe zu beachten; es genügt nicht, einfach auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Finden beim Tempern exotherme Vorgänge statt, so kann sogar eine gewisse Kühlung erforderlich sein. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Temperungsverlauf an einem Regler oder an einem PC als Kurve mit frei wählbaren An- und Abfahrrampen und Haltezeiten vorgewählt und gespeichert werden kann. Über eine USB Schnittstelle und eine geeignete Bedienoberfläche kann die Eingabe der Temperparameter, eine Protokollierung und ein Ausdruck des Temperprotokolls mit au tomatischer Chargennummernvergabe, Bedienername, Datum usw. erfolgen. Je nachdem, ob man schnelle zeitliche Änderungen wünscht oder nicht, wird man sich dabei als Fluid für ein Gas oder eine Flüssigkeit entscheiden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse quaderförmig ist. Auch ein zylinderförmiges Gehäuse kann sehr zweckmäßig sein. Insbesondere besteht das Gehäuse aus vorzugsweise 30 bis 50 Millimeter dicken starkem Recycling-Wabensandwich-Material. Dieses ist sehr kostengünstig, kann vor Ort geschnitten und zu den Gehäusen zusammengesetzt werden und kann auch ohne große Probleme entsorgt werden.
Um sicherzustellen, dass eine genügende Erwärmung der zu tempernden Stelle erreicht wird, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass das Gehäuse Umwälzeinrichtungen für das Fluid aufweist. Die Temperaturanforderungen sind unterschiedlich. Es gibt im Wesentlichen zwei Produktbereiche:

1. Epoxy-Prepegs mit einer Temperaturanforderung für Niedertemperaturprepegs von ca. 85°C sowie für Prepegs zu Reparatur von Luftfahrtbauteilen von ca. 130°C.
2. Kalthärtende Polyester- oder Vinylester-Harze zum Einsetzen von Halterungen Befestigungselementen sowie zu Herstellung von entsprechenden Bauteilen mit Poly- oder Vinylester-Matrix mit einer Temperaturanforderung von ca. 80°C.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden die folgenden Vorteile erreicht:

1. gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche/im Bauteil.
2. keine Überhitzung auf der Bauteiloberfläche/im Bauteil
3. Protokollierter Temperaturverlauf in Umluft oder auf dem Bauteil
4. anpassungsfähige Anschlussfläche
5. geringer Energieverlust/gute Isolierung
6. leichtes Handling.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.
In der Figur ist ein Werkstück 1 aus Verbundwerkstoff gezeigt, in das ein Prepreg 2 aus Epoxy eingesetzt ist, um hier eine Beschädigung zu reparieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse 3 auf und ist an seiner Unterseite mit einem flächigen, flexiblen und gasdichten Element 4 verschlossen. An eine Öffnung des flächigen Elementes 4 ist ein Schlauch 5 angeschlossen, durch den Luft zwischen Werkstück 1 und flächigen Element 4 in Richtung des Pfeils 6 aus der Öffnung 7 herausgesaugt werden kann, so dass das flächige Element 4 fest gegen das Werkstück und die Reparaturstelle 2 gedrückt wird. Im Gehäuse 3 befin det sich ein Fluid 9 in Form von Luft, die mit einer Heizeinrichtung 8 erwärmt werden kann, wobei noch eine Umwälzeinrichtung 10 vorgesehen ist, um das Fluid 9 im Gehäuse 3 umzuwälzen.
Das Gehäuse 3 ist bei 11 dicht mit dem flächenförmigen Element 4 verbunden.

Claims

Vorrichtung zum Tempern von Reparaturstellen und anderen lokalen Bereichen von Verbundwerkstoffen mit einem flexiblen gasundurchlässigen flächigen Element, das auf den Verbundwerkstoff an der zu tempernden Stelle, dieselbe überragend, auflegbar ist, mit einer Saugeinrichtung, mit der ein Unterdruck zwischen dem flächigen Element und dem Verbundwerkstoff erzeugbar ist, so dass das flächige Elemente gegen die zu tempernde Stelle gedrückt wird, und mit einer Heizeinrichtung, mit der die zu tempernde Stelle durch das flächige Element hindurch erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gehäuse (3) mit einer Öffnung, die durch das flächige Element (4) fest verschlossen ist, und eine Heizeinrichtung (8) für ein im Gehäuse befindliches Fluid (9) aufweist, und dass das flächige Element (4) über den Rand des Gehäuses (3) nach allen Seiten übersteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mit wärmeisolierten Wänden versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (9) ein Gas, insbesondere Luft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (9) eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Wärmeträgeröl ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Regelung für die Temperatur des Fluids (9) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Regelung für die Temperatur der zu tempernden Stelle (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Temperatur-Begrenzungsschaltung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) quaderförmig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) zylinderförmig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) aus 30 bis 50 mm starkem Recycling-Wabensandwich besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) Umwälzeinrichtungen (10) für das Fluid (9) aufweist.