ES2354621T3 - Trenza ajustable. - Google Patents

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ES2354621T3 ES05853887T ES05853887T ES2354621T3 ES 2354621 T3 ES2354621 T3 ES 2354621T3 ES 05853887 T ES05853887 T ES 05853887T ES 05853887 T ES05853887 T ES 05853887T ES 2354621 T3 ES2354621 T3 ES 2354621T3
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Abstract

Una estructura tubular trenzada ajustable (32), caracterizada porque comprende: una serie de sitios axiales (30) en relación circular entre sí, siendo dichos sitios axiales mechas no trenzadas, mechas trenzadas o varillas pultruidas; y una serie de sitios oblicuos, que comprenden fibras oblicuas que interconectan dichos sitios axiales; en la que la sección transversal de los sitios axiales es mayor que la sección transversal de los sitios oblicuos, en la que la serie de sitios oblicuos interconectan de forma holgada dichos sitios axiales (30) para formar la estructura tubular (32), de forma que por lo menos parte de los sitios axiales están adaptados para invertirse entre sí semi-libremente.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5 Campo de la Invención
La presente invención se refiere, en general, a estructuras trenzadas, y más en concreto a estructuras trenzadas ajustables que están caracterizadas por sitios axiales y sitios oblicuos, donde los sitios axiales tienen un diámetro mayor que los sitios oblicuos. Las estructuras trenzadas ajustables están diseñadas matemáticamente para adaptarse a requisitos de perímetro y de área, de 10 un área de hueco objetivo, a rellenar en una estructura.
Antecedentes de la Invención
El moldeado por transferencia de resina existe hace muchas décadas, y su utilización se ha incrementado considerablemente en los últimos años. El proceso permite la fabricación económica de compuestos de calidad elevada. El término "compuesto" ha sido utilizado principalmente para definir 15 una clase de materiales en los que un material matricial, tal como plásticos (tanto termoendurecidos como termoplásticos), metales o cerámicas están reforzados por fibras de refuerzo, en forma de preforma. Los compuestos son ventajosos puesto que la estructura final presenta propiedades que son una combinación de las propiedades de los materiales constitutivos (es decir, el refuerzo de fibra y el material matricial). 20
De acuerdo con el proceso, un sistema de resinas es transferido a viscosidades reducidas y presiones bajas a un troquel de molde cerrado que contiene una preforma de fibras secas. Las fibras secas, que pueden tener forma de preformas de fieltro de hilo continuo, unidireccional, tejido o tricotado, son colocadas en un molde cerrado, y se introduce resina al molde bajo presión o vacío externos. La resina cura bajo su propia acción exotérmica, o bien puede aplicarse calor al molde para 25 completar el proceso de curación.
El proceso de moldeo por transferencia de resina puede utilizarse para producir partes compuestas, a bajo coste, que tienen un perfil complejo. Habitualmente, estas partes proporcionan un refuerzo de fibra continua, junto con superficies controladas por la línea del molde interior y por la línea del molde exterior. Es la posición de los refuerzos de fibra continua en estructuras grandes, la que 30 distingue el moldeo por transferencia de resina de los otros procesos de moldeo con líquidos.
En el pasado, el moldeo por transferencia de resina se ha utilizado para aplicaciones adecuadas a los mercados de productos para el consumidor. Sin embargo, en los últimos años, a través del desarrollo de sistemas de resina de alta resistencia en sistemas de bombeo más avanzados, el moldeo por transferencia de resina ha avanzado a nuevos niveles. Estos desarrollos 35 recientes han fomentado la tecnología de moldeo por transferencia de resina, como una opción práctica de fabricación para diseños de compuestos de resistencia elevada, en concreto en la industria aeroespacial.
En la industria aeroespacial, la ventaja más visible para los procesos de moldeo por transferencia de resina reside en la capacidad del moldeo por transferencia de resina, para combinar 40 múltiples componentes detallados en una configuración. Por ejemplo, muchos diseños tradicionales consisten en muchos detalles individuales que son combinados como un subconjunto. Estos subconjuntos requieren usualmente acuñamiento, ligado, fijación mecánica y sellado. Por consiguiente, estos subconjuntos muestran una variabilidad pieza a pieza elevada, debido a la acumulación de tolerancias. 45
El moldeo por transferencia de resina produce superficies suaves. Que sea un producto del molde, hace la calidad superficial de la pieza producida en el interior del molde comparable a la de la superficie de la herramienta. El moldeo por transferencia de resina proporciona asimismo el control de la relación fibra/resina en el producto acabado. Esta ventaja produce piezas que son ligeras y de resistencia elevada. 50
Sin embargo, cuando se combinan múltiples componentes detallados con bordes redondeados, la concavidad de los bordes provoca la formación de huecos en el punto donde los componentes se unen entre sí. Considérese las geometrías mostradas en las figuras 1A y 1B, que son típicas de los tipos de secciones transversales que a menudo es necesario rellenar con material de "relleno de huecos radiales", durante la construcción de una formación compuesta. Un método para 55 rellenar este volumen con fibra es disponer extremos de fibra individuales. Sin embargo, este método puede ser tedioso e ineficiente. Un método alternativo para rellenar este volumen es utilizar un
componente de "relleno de huecos" trenzado, que mantiene juntos múltiples extremos de la fibra en una sola pieza. Un inconveniente de esta alternativa es que el relleno de huecos es habitualmente rígido, y no es fácilmente ajustable a secciones transversales variables. Están disponibles los telares para trenzar especializados, que pueden fabricar material de una geometría específica, pero entonces la geometría es aplicable solamente a una única aplicación. Las trenzas tubulares genéricas son algo 5 ajustables a perfiles variables, pero las limitaciones geométricas del proceso de trenzado dificultan obtener tanto el volumen de fibra correcto como el perímetro correcto, para perfiles cóncavos o complejos como son los de las figuras 1A y 1B.
Por ejemplo, considérese de nuevo la geometría mostrada en la figura 1A, donde la longitud de los lados del área o hueco cóncavo 8 a rellenar se indica mediante 10 y 12, y el radio del área o 10 hueco cóncavo 8 a rellenar se indica mediante 14. En este ejemplo se asume que la longitud de los lados 10 y 12 del hueco cóncavo 8 a rellenar, es de 0,500 pulgadas cada uno. Además, se asume que el radio del hueco cóncavo 14 es de unas 0,500 pulgadas. Para que funcione como un relleno de huecos aceptable que sea ajustable a la forma del hueco, una trenza debe tener aproximadamente el mismo área en sección transversal (0,054 pulgadas cuadradas) y perímetro (1,785 pulgadas 15 cuadradas), que el hueco cóncavo 8 de la figura 1A. Las figuras 2A y 2B muestran dos posibles extremos cuando se intenta producir una trenza circular o maypole (palo de mayo) para adaptarse al criterio de área y perímetro de la figura 1A. En un caso, tal como se describe en la figura 2A donde el radio 16 de la trenza es de 0,284 pulgadas, el perímetro está fijo en 1,785 pulgadas y el área de la trenza maciza (0,253 pulgadas cuadradas) es demasiado elevada. En otro caso, que se representa en 20 la figura 2B donde el radio 16 de la trenza es de 0,131 pulgadas, el área se fija en 0,054 pulgadas cuadradas y el perímetro de la trenza (0,283 pulgadas) es demasiado bajo.
En algunos casos es posible evitar el dilema descrito anteriormente con trenzas maypole convencionales, mediante la utilización de mandriles. De hecho, las trenzas tienen la propiedad de ser ajustables a los mandriles de varias secciones transversales. Sin embargo, esta capacidad está 25 limitada puesto que el mandril debe tener una geometría no cóncava. Por lo tanto, habitualmente se ha de intentar trenzar en torno a una geometría convexa del perímetro objetivo, y a continuación deformar este perímetro al perfil cóncavo deseado, después del trenzado. Sin embargo, el área delimitada por la trenza convexa inicial antes de la deformación será siempre mayor que el área objetivo de la geometría cóncava. Esto se muestra en la figura 3, mediante la sección transversal 30 circular de una funda trenzada en torno a un alma infradimensionada 18 con un perímetro idealizado, pero que tiene asimismo un área de vacío interno 24 elevada. Frente a la trenza maciza de la figura 2A, en la que el área de la fibra es demasiado grande, la trenza de la figura 3 muestra un alma maciza de fibra 22 dimensionada apropiadamente para adecuarse al requisito de área. Cualquier intento de llenar el área vacía 24 entre el alma maciza de la fibra 22 y la funda trenzada 20 con fibras 35 unidireccionales sería inútil, puesto que el alma simplemente se “caería” de la funda.
La patente de EE.UU. número 6 231 941 da a conocer un relleno de hueco o radial, para rellenar áreas cóncavas, como el que se describe en las figuras 1A y 1B. Tal como se da a conocer, un manguito trenzado rodea una serie de mechas unidireccionales (filamentos no trenzados). El alma de las mechas unidireccionales puede ser de sección transversal uniforme, o puede ser de sección 40 transversal variada a lo largo de su longitud para adecuarse a un hueco concreto. El relleno radial se forma sobre un mandril que incluye una superficie conformada que tiene sustancialmente la misma forma que la representada en la figura 1A o en la figura 1B. El manguito trenzado, es trenzado en torno a las mechas unidireccionales, y a continuación mojado con un adherente. A continuación, el manguito trenzado con las mechas unidireccionales es situado en la superficie del mandril y es 45 embolsado en vacío bajo una cámara. Después, el relleno radial embolsado se coloca en un autoclave, y se aplica calor mientras se aplica un vacío a la cámara. El relleno radial embolsado se calienta de hasta que el adherente en el manguito trenzado es pre-curado o semi-endurecido. Puesto que el adherente está solamente semi-endurecido, actúa como un agente ligante para mantener la consolidación y la configuración del manguito trenzado hasta que se lleva a cabo el moldeo final por 50 transferencia, del componente a rellenar. Sin embargo, este proceso requiere mandriles diseñados especialmente para construir el relleno de huecos específico requerido, lo cual es un proceso prolongado, laborioso y costoso.
El documento EP 0 113 196 describe una estructura tubular tejida que comprende hilos axiales dispuestos en una serie de anillos concéntricos, e hilos trenzados entrelazados entre sí y con 55 los hilos axiales, para proporcionar la integridad estructural del tubo. Los hilos trenzados están entrelazados entre hilos axiales adyacentes. Un primer hilo trenzado pasa a lo largo del exterior de un primer hilo y del interior de un segundo hilo adyacente al primer hilo. Un segundo hilo trenzado pasa sobre el interior del primer hilo axial, atraviesa y se apoya contra, el primer hilo trenzado en el espacio entre los hilos axiales primero y segundo, y pasa al exterior del segundo hilo axial. Por lo tanto, los 60 hilos axiales primero y segundo están fijos uno en relación con el otro, lo que limita la ajustabilidad de la estructura tubular propuesta.
El documento EP 0 809 726 describe un manguito protector con separadores de urdimbre rodeados por un hilo de tensionado, que limita asimismo la ajustabilidad de dicho manguito.
El documento EP 0 249 333 da a conocer un manguito trenzado fabricado a partir de una tela para trenzar, circular, convencional. Dicha clase de manguito trenzado comprende hilos oblicuos entrelazados, entretejidos uniformemente entre sí, de nuevo estando muy limitada la ajustabilidad del 5 producto.
Por consiguiente, existe la necesidad de un relleno de huecos trenzado que pueda diseñarse de manera que sea ajustable a huecos con secciones transversales variables, que pueda ser construido utilizando técnicas de trenzado convencionales.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN 10
El objetivo de la presente invención es dar a conocer una estructura tubular que sea ajustable a huecos cóncavos o perfiles complejos.
La presente invención está dirigida a una estructura tubular acorde con la reivindicación 1, que incluye una serie de sitios axiales en relación circular entre sí, y una serie de sitios oblicuos que interconectan los sitios axiales para formar la estructura tubular. Los sitios axiales de la estructura 15 tubular tienen un diámetro mayor que los sitios oblicuos de la estructura.
Se da a conocer asimismo un método para fabricar la trenza ajustable. El método incluye calcular el perímetro y el área del hueco que ha de ser rellenado por la trenza. A continuación, en función del perímetro y del área del hueco, se calculan el número de transportadores en un telar para trenzar, y el diámetro de las mechas circulares. Una vez que se han completado los cálculos, la trenza 20 ajustable se fabrica con una serie de mechas axiales que forman la funda de la trenza. Puesto que la funda resultante de la trenza se diseñó en función de los requisitos del perímetro y del área del hueco a rellenar, tras ser conformada, se rellena el hueco por medio de la trenza.
Se da a conocer asimismo un método de refuerzo de una estructura tejida. El método incluye proporcionar una estructura tubular con una serie de sitios axiales en relación circular entre sí, y una 25 serie de sitios oblicuos que interconectan los sitios axiales para formar la estructura tubular. Los sitios axiales de la estructura tubular tienen un diámetro que es mayor que el diámetro de los sitios oblicuos. Una vez proporcionada, la estructura tubular es insertada y conformada, por lo menos, con una superficie de la estructura tejida a reforzar. Finalmente, la combinación de la estructura tejida y la estructura tubular es impregnada con un material de resina. 30
Las diversas características de novedad que caracterizan la invención, se señalan particularmente en las reivindicaciones anexas a esta descripción y que forman parte de la misma. Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y los objetivos específicos obtenidos mediante sus utilizaciones, se hace referencia a la materia descriptiva anexa en la que se ilustran realizaciones preferidas de la invención en los dibujos anexos, en los cuales se identifican los 35 componentes correspondientes mediante los mismos números de referencia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La siguiente descripción detallada, proporcionada a modo de ejemplo y la cual no pretende limitar la presente invención solamente a ésta, se apreciará mejor junto con los dibujos anexos, en los que los mismos números de referencia designan partes y elementos iguales, en los cuales: 40
la figura 1A describe un hueco cóncavo que ha de rellenarse con fibras;
la figura 1B describe un hueco complejo que ha de rellenarse con fibras, que se forma cuando se unen estructuras curvas;
la figura 2A describe una trenza circular sólida conocida, con un perímetro igual al perímetro del hueco a rellenar en la figura 1A; 45
la figura 2B describe una trenza circular sólida conocida, con un área igual al área del hueco a rellenar en la figura 1A;
la figura 3 describe una funda trenzada con un alma maciza infradimensionada, que satisface las necesidades tanto de área como de perímetro del hueco a rellenar en la figura 1A;
la figura 4 describe un aspecto de la presente invención con sitios axiales 50 sobredimensionados;
la figura 5 describe una trenza ajustable, de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 6 describe un diseño triaxial estándar, acorde con la técnica anterior;
la figura 7 describe mechas o sitios axiales no trenzados, durante una inversión, de acuerdo 55
con una realización de la presente invención; y
la figura 8 describe mechas o sitios axiales trenzados, durante una inversión, de acuerdo con una realización de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
Tal como previamente se ha descrito e ilustrado en las figuras 2A y 2B, es difícil y casi 5 imposible diseñar una estructura tubular trenzada convencional que satisfaga los requisitos tanto de área como de perímetro, de los huecos cóncavos o perfiles complejos descritos en las figuras 1A y 1B. Previamente, para satisfacer los requisitos tanto de área como de perímetro de una estructura compleja, se construiría una estructura 18 consistente en una funda trenzada 20 que rodea un alma de la fibra maciza 22 infradimensionada, según se describe en la figura 3. Para satisfacer los requisitos 10 de área y perímetro de la figura 1A, el radio 26 de la funda trenzada 20 sería de 0,284 pulgadas y el radio 28 del alma 22 de la fibra sería de 0,093 pulgadas. El área del alma de fibra maciza 22 satisface el requisito de área de la figura 1A, y el perímetro de la funda trenzada 20 satisface el requisito de perímetro de la figura 1A. Sin embargo, tal como se describe en la figura 3, se crea un área vacía 24 entre el alma de fibra maciza 22 y la funda trenzada 20. Cualquier intento de llenar el área vacía 22 15 sería inútil puesto que el alma de fibra maciza 22 simplemente se "caería" de la funda 20. Esto podría conducir a la deslaminación de la estructura compuesta acabada.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a una estructura tubular 32 compuesta de sitios 30 o mechas axiales circulares largas, no trenzadas, que se describen en la figura 4. Las mechas axiales están fabricadas del material del alma utilizada para el alma de fibra sólida 22 en la figura 3. 20 Desplazando el material del alma de fibra 22 a los sitios axiales 30 de la trenza, tal como se describe en la figura 4, la trenza ajustable 32 consiste ahora en una funda 34 sin alma. El área de fibra de los sitios axiales o mechas 30, satisface en solitario todo el requisito de área del hueco a rellenar descrito en la figura 1A. Además, el diámetro de estos sitios axiales 30 ha sido controlado de tal forma que el perímetro de la trenza puede predecirse con precisión. El radio 36 de la trenza 32 es de 0,284 25 pulgadas. Tal como se ha demostrado mediante la figura 3, tanto el área de fibra axial como el perímetro de la trenza ajustable 32 en la figura 4, son conformes con los objetivos definidos por la figura 1A. Por lo tanto, la trenza ajustable puede ser utilizada para llenar una forma compleja o un hueco objetivo, y reforzar una estructura.
La relación matemática del área y el perímetro del hueco o forma compleja a rellenar, se 30 muestran a continuación para el caso simplificado de una mecha axial con una sección transversal circular:
donde: 35
A = área deseada del relleno de huecos
P = perímetro deseado del relleno de huecos
n = número de transportadoras (parte de una máquina de trenzado, que transporta el grupo de hilos o un solo hilo, a través de la trenza hasta que está fabricada) en el telar para trenzar
n/2 = número de sitios axiales en el telar para trenzar 40
(obsérvese que los telares para trenzar estándar, contienen un sitio axial para cada 2 transportadoras)
d = diámetro de la mecha axial
Para un área y un perímetro datos, las ecuaciones (1) y (2) definen el tamaño del telar para trenzar y la mecha axial requeridos. 45
Utilizando un ejemplo, si se sustituyen los requisitos mostrados en la figura 1A en las ecuaciones anteriores (1) y (2), entonces los valores calculados de "n/2" y "d" son 46,3 pulgadas y 0,0385 pulgadas, respectivamente. Puesto que los telares para trazar vienen en tamaños discretos, se fija el valor de "n/2" a 48, que corresponde a un telar para trazar de 96 transportadores (un tamaño común). A continuación utilizando la ecuación 2 anterior y con "n/2" igual a 48, se recalcula que “d” 31 50 vale 0,037 pulgadas. La figura 5 muestra la sección transversal axial de la trenza ajustable 32 de 96 transportadoras, definida por este ejemplo. El tamaño de las mechas axiales 30 resulta representativo de lo que se conseguiría utilizando un solo extremo de carbono 12K disponible comercialmente.
La figura 6 describe un diseño de la técnica anterior que utiliza el telar de trenzar del mismo
tamaño y una construcción triaxial estándar. Por simplicidad, se muestran solamente las secciones transversales axiales 30 de la mecha. Para hacer sitio para fibras oblicuas dimensionadas similarmente, que deben desplazarse por encima o por debajo, o si no en torno a las mechas axiales 30 en la figura 6, debe existir una separación 38 entre las mechas axiales 30, tal como se muestra. Por consiguiente, para que la circunferencia de la trenza esté cerca del valor objetivo, el tamaño de las 5 mechas axiales 30 de la figura 6 debe ser menor que el de las mostradas en la figura 5. Por lo tanto, se ha demostrado que un trenzado estándar equivalente a la trenza ajustable no satisface el criterio de tener la mayor parte de su fibra en la dirección axial. La figura 6 describe la sección transversal de una fibra maciza 22 que seguiría necesitándose en el alma de la trenza para satisfacer el requisito de área de la figura 1A. Tal como con la figura 3, puede verse que el volumen vacío 24 en el interior de esta 10 sección transversal es significativamente mayor que el tamaño del alma, de manera que es improbable que el alma y la funda se comporten como un solo componente, tal como es el caso con la estructura de trenza ajustable. Esto representa un problema tanto en términos de manejabilidad, como en la probabilidad de que se produzca la deslaminación entre el alma y la profunda en el compuesto.
Es posible formar una estructura similar a la de la figura 3, utilizando una trenza triaxial 15 convencional. Sin embargo, la singularidad del concepto de trenza ajustable es que casi todo el volumen de fibra requerido está en forma de fibras o mechas axiales. Por lo tanto, la fibra oblicua que mantiene unida la trenza ajustable es extremadamente pequeña en sección transversal, en relación con la fibra axial. En este caso, la función de la fibra oblicua es mantener las mechas axiales juntas de forma holgada, de manera que la trenza ajustable siga teniendo la ventaja de ser una sola pieza fácil 20 de manejar, pero tenga al mismo tiempo un porcentaje alto de fibras axiales con la capacidad de invertirse entre sí semi-libremente, permitiendo de ese modo una buena ajustabilidad en sección transversal del perfil complejo o del hueco final. Por lo tanto, en la presente invención, las fibras oblicuas no se utilizan para impartir resistencia a la trenza ajustable, sino simplemente para mantener juntas las fibras axiales hasta que la trenza es insertada en la forma compleja o hueco objetivo, y la 25 estructura es impregnada de resina.
En una realización específica de la presente invención, se utilizan mechas trenzadas en el interior de los sitios axiales 30 de la propia trenza ajustable. Tómense por ejemplo dos mechas adyacentes 40 tal como se describe en la figura 4. Tradicionalmente, las trenzas triaxiales incorporan extremos múltiples o individuales de fibra. Estos extremos tienden a adoptar secciones transversales 30 elípticas, y la forma de estas secciones transversales es difícil de predecir y de controlar, tal como se representa en la figura 7. Utilizando trenzas macizas en los sitios axiales de la trenza ajustable, tal como se representa en la figura 8, se puede estar seguro de que la forma de la sección transversal de las mechas axiales es circular. A continuación, las ecuaciones (1) y (2) resultan mucho más precisas, y por lo tanto resulta más fiable la capacidad de diseñar la trenza ajustable con una combinación dada 35 de perímetro y área. Además, una propiedad clave de la trenza ajustable es la capacidad de que los sitios axiales se inviertan entre sí cuando se conforman a una geometría dada, tal como se describe en las figuras 7 y 8. La geometría circular de las mechas axiales trenzadas que se representan en la figura 8, se prestaría por si misma a este efecto mejor que la geometría ovalada de una mecha axial no trenzada como la representada en la figura 7, debido a que la geometría ovalada de las mechas no 40 trenzadas conduce a fuerzas de fricción superiores cuando las mechas se invierten entre sí. Estando la fibra del sitio axial en forma trenzada, las fuerzas de fricción entre los filamentos individuales deberían minimizarse, puesto que la relación del área superficial frente a la masa, del sitio axial, es mucho menor para la configuración trenzada, tal como se muestra en la figura 8.
El concepto de utilizar trenzas en los sitios axiales es aplicable a otros materiales que, 45 análogamente a las trenzas, tienen secciones transversales circulares bastante rígidas. La alternativa más evidente a esto pueden ser las varillas pultruidas.
Por consiguiente, se ha mostrado que puede ser diseñada una trenza ajustable donde el material del alma de fibra es desplazado a los sitios axiales, para satisfacer los requisitos tanto de área como de perímetro de un hueco cóncavo o complejo que es necesario rellenar antes de la 50 introducción de un material matricial.
Se si bien en el presente documento se ha descrito en detalle una realización preferida de la presente invención y modificaciones de la misma, debe entenderse que esta invención no se limita a esta realización precisa y sus modificaciones, y que un experto en la materia puede realizar otras modificaciones y variaciones, sin apartarse del alcance de la invención, tal como se define mediante 55 las reivindicaciones anexas.
REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto. 5
Documentos de patentes citados en la descripción:
 US 6 231 941 B [0011]
 EP 0 113 196 A [0012]
 EP 0 809 726 A [0013]
 EP 0 249 333 A [0014] 10

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Una estructura tubular trenzada ajustable (32), caracterizada porque comprende:
    una serie de sitios axiales (30) en relación circular entre sí, siendo dichos sitios axiales mechas no trenzadas, mechas trenzadas o varillas pultruidas; y
    una serie de sitios oblicuos, que comprenden fibras oblicuas que interconectan 5 dichos sitios axiales;
    en la que la sección transversal de los sitios axiales es mayor que la sección transversal de los sitios oblicuos,
    en la que la serie de sitios oblicuos interconectan de forma holgada dichos sitios axiales (30) para formar la estructura tubular (32), de forma que por lo menos parte de los sitios axiales 10 están adaptados para invertirse entre sí semi-libremente.
  2. 2.- La estructura tubular de la reivindicación 1, en la que los sitios axiales (30) son mechas no trenzadas.
  3. 3.- La estructura tubular de la reivindicación 1, en la que los sitios axiales (30) son mechas trenzadas. 15
  4. 4.- La estructura tubular de la reivindicación 1, en la que los sitios axiales (30) son varillas pultruidas.
    Siguen cinco hojas de dibujos.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8551591B2 (en) 2004-12-20 2013-10-08 Albany Engineered Composites, Inc. Conformable braid
ES2510675T3 (es) * 2006-12-18 2014-10-21 C.R. Bard, Inc. Globo con capas de tela divisorias y método para trenzar sobre formas tridimensionales
FR2964062B1 (fr) * 2010-08-31 2012-08-24 Messier Dowty Sa Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue
EP2714380B1 (en) * 2011-06-03 2015-08-12 Cytec Technology Corp. Resin coated radius fillers and system and method of making the same
US9447529B2 (en) 2013-11-26 2016-09-20 A-Z Chuteworks L.L.C. Cord material and methods of using same
US9827710B2 (en) 2014-02-04 2017-11-28 The Boeing Company Radius filler and method of manufacturing same
RU2568725C1 (ru) * 2014-06-18 2015-11-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ изготовления объемно армированного композиционного материала
CN107090660B (zh) * 2017-03-15 2019-02-22 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种复合材料编织填充方法
CN109487412B (zh) * 2018-11-13 2020-10-02 李典森 一种大型机械自动化三维整体圆型编织设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113196A1 (en) 1982-12-01 1984-07-11 Cambridge Consultants Limited Woven tubular structure
US4719837A (en) * 1986-04-17 1988-01-19 E. I. Dupont De Nemours And Company Complex shaped braided structures
US4754685A (en) 1986-05-12 1988-07-05 Raychem Corporation Abrasion resistant braided sleeve
CA2104669A1 (en) * 1991-03-04 1992-09-05 George A. Earle, Iii Asymmetric braiding of improved fiber reinforced products
FR2704898B1 (fr) * 1993-05-03 1995-08-04 Drillflex Structure tubulaire de preforme ou de matrice pour le tubage d'un puits.
US5712010A (en) * 1994-04-06 1998-01-27 Vitrica, S.A. De C.V. Braided sleeving with rib strands
US5619903A (en) * 1994-11-30 1997-04-15 Bell Helicopter Textron Inc. Braided preform for composite bodies
JP3549271B2 (ja) * 1994-12-16 2004-08-04 三菱重工業株式会社 空隙部充填用繊維構造体
US5538045A (en) 1995-02-14 1996-07-23 Bentley-Harris Inc. Protective sleeve with warp spacers
US5700533A (en) * 1995-10-05 1997-12-23 You; Chin-San Fiber Braid Material
US6148865A (en) * 1996-12-02 2000-11-21 A & P Technology, Inc. Braided sleeve, tubular article and method of manufacturing the tubular article
US6250193B1 (en) * 1996-12-02 2001-06-26 A & P Technology, Inc. Braided structure with elastic bias strands
JPH10168699A (ja) * 1996-12-06 1998-06-23 Toshiba Corp 繊維複合材料およびその製造方法
JPH10251984A (ja) * 1997-03-07 1998-09-22 Nippon Glass Fiber Co Ltd 中空状連続補強材及びアンカーボルト
US5899134A (en) * 1997-09-15 1999-05-04 Auburn University Braided fabric and method of forming
GB9808287D0 (en) 1998-04-18 1998-06-17 T & N Technology Ltd Protective sleeve
US6128998A (en) * 1998-06-12 2000-10-10 Foster Miller, Inc. Continuous intersecting braided composite structure and method of making same
US6231941B1 (en) * 1998-07-14 2001-05-15 The Boeing Company Radius fillers for a resin transfer molding process
JP2000146031A (ja) * 1998-11-11 2000-05-26 Tokai Rubber Ind Ltd 非透過型複合ホース
DE102004017467A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Berger Gmbh & Co. Holding Kg Verfahren zur Herstellung eines textilen Schlauches
US8551591B2 (en) * 2004-12-20 2013-10-08 Albany Engineered Composites, Inc. Conformable braid
FR2964062B1 (fr) * 2010-08-31 2012-08-24 Messier Dowty Sa Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006068886A1 (en) 2006-06-29
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ZA200705698B (en) 2009-01-28
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US20140311324A1 (en) 2014-10-23
NO20073537L (no) 2007-09-19
PT1834018E (pt) 2010-11-26
BRPI0517491B1 (pt) 2016-04-19
DE602005024615D1 (de) 2010-12-16
US20060130642A1 (en) 2006-06-22
US8551591B2 (en) 2013-10-08
CA2591556C (en) 2015-04-28
CN101084335A (zh) 2007-12-05
AU2005319504B2 (en) 2011-03-31
US20140014258A1 (en) 2014-01-16
KR101283492B1 (ko) 2013-07-12

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