ES2911610T3

ES2911610T3 - Panel de suelo radiante con capa de impacto

Info

Publication number: ES2911610T3
Application number: ES19184091T
Authority: ES
Inventors: Casey Slane; Nathaniel Ching; Wenping Zhao; Daniel Waina; Jin Hu; Brandon Hein; George F Owens; James A Mullen
Original assignee: Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: BR102019012660A2; US20200010169A1; US10899427B2; CA3048564A1; EP3590702B1; EP3590702A1; JP2020008274A

Abstract

Un conjunto de paneles de suelo que tiene una superficie inferior (12) y una superficie superior (14), comprendiendo el conjunto de paneles de suelo: una primera pila de capas estructurales (16) adyacentes a la superficie inferior; una primera capa central (18), adyacente a la primera pila de capas estructurales, que absorbe el esfuerzo cortante; una segunda pila de capas estructurales (20) entre la capa central y la superficie superior; una capa calefactora (22) entre la capa central y la superficie superior, donde la capa calefactora está adyacente a la capa de impacto, o donde la capa calefactora está adyacente a la capa central; y una primera capa de impacto (24) entre la capa calefactora y la superficie superior, comprendiendo la capa de impacto: una matriz de fibras; y una resina termoplástica que se infiltra en la matriz de fibras; donde la primera pila de capas estructurales, la capa central, la segunda pila de capas estructurales, la capa calefactora y la capa de impacto están unidas entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Panel de suelo radiante con capa de impacto

ANTECEDENTES

La presente solicitud se refiere generalmente a conjuntos de paneles de suelo radiante para aeronaves, y específicamente a la protección contra impactos de conjuntos de paneles de suelo radiante.

Los paneles de suelo radiante se usan a menudo en las aeronaves para mitigar los efectos de las bajas temperaturas del suelo y para ayudar a mantener una temperatura confortable en la cabina. Típicamente, los paneles de suelo se soportan por una estructura de aeronave dispuesta, por ejemplo, en un patrón en forma de cuadrícula. Los paneles de suelo tienen una integridad estructural suficiente para soportar el peso de las personas y los objetos que descansan sobre los paneles. Los paneles de suelo radiante deben ser capaces de soportar impactos de pinchazos de tacones altos, virutas de objetos caídos, raspaduras de equipaje arrastrado y/u otros peligros relacionados con el tráfico en el suelo.

Se conocen paneles de suelo radiante a partir de los documentos EP 3095690 y US 2008/210820.

RESUMEN

Se proporciona un conjunto de paneles de suelo como se define en la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama esquemático de un conjunto de paneles de suelo radiante.

La figura 2 es un diagrama esquemático de un conjunto de paneles de suelo radiante en una segunda realización.

La figura 3 es un diagrama esquemático de un conjunto de paneles de suelo radiante en una tercera realización.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un conjunto de paneles de suelo radiante en una cuarta realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención está dirigida a un panel compuesto y, más específicamente, a un conjunto de paneles de suelo radiante con mayor protección contra impactos. El panel incluye capas estructurales, al menos una capa central para absorber el esfuerzo cortante y al menos una capa de impacto para absorber una fuerza contundente, además de una capa calefactora que contiene un elemento calefactor. La capa de impacto se puede infiltrar con fibras o alambres para aumentar la resistencia al impacto contundente, o se puede impregnar con una resina elastomérica de alta tenacidad. Se pueden usar múltiples capas centrales o múltiples capas de impacto para aumentar la resistencia al impacto del conjunto. Como alternativa, la capa calefactora se puede mover adicionalmente dentro del conjunto de paneles de suelo radiante para proteger el elemento calefactor.

La figura 1 es un diagrama esquemático del conjunto de paneles de suelo radiante 10 que tiene una superficie inferior 12 y una superficie superior 14. El conjunto 10 contiene una primera pila de capa estructural 16, una capa central 18, una segunda pila de capas estructurales 20, una capa calefactora 22 y una capa de impacto 24. El conjunto 10 se puede mantener unido mediante adhesivos de película (no mostrados) según sea necesario entre los componentes.

La superficie inferior 12 del conjunto 10 está anclada a una aeronave, mientras que la superficie superior 14 mira hacia el interior de la cabina de una aeronave u otra área del suelo que necesite calentarse. Los componentes 16, 18, 20, 22 y 24 se disponen entre la superficie inferior 12 y la superficie superior 14. La primera pila de capas estructurales 16 está unida a la superficie inferior 12. La capa central 18 está unida a la primera pila de capas estructurales 16 frente a la superficie inferior 12. La segunda pila de capas estructurales 20 está unida a la capa central 18 frente a la primera pila de capas estructurales 16. La capa calefactora 22 está unida a la segunda pila de capas estructurales 20 frente a la capa central 18. La capa de impacto 24 está unida a la capa calefactora 22 frente a la segunda pila de capas estructurales 20. La capa de impacto 24 mira hacia la superficie superior 14.

Las pilas de capas estructurales 16 y 20 proporcionan refuerzo al conjunto 10. Las pilas de capas estructurales 16 y 20 pueden ser de un polímero reforzado, tal como fibra de carbono o fibra de vidrio impregnadas con un sistema de resina tal como un termoplástico (polieteretercetona, policarbonato, sulfuro de polifenileno, polieterimida) o termoendurecible (epoxi, fenólico, bismaleimida, benzoxazina). Cada una de las pilas de capas estructurales 16 y 20 puede incluir una sola capa, o una pila de capas, dependiendo, por ejemplo, del material elegido para formar las capas estructurales, o de la necesidad particular de refuerzo. También se pueden añadir capas estructurales adicionales y/o alternativas en otras realizaciones.

La capa central 18 soporta cargas de corte para endurecer el conjunto de paneles de suelo 10. La capa central 18 puede, en una realización de ejemplo, estar formada por un material metálico de alta densidad, tal como una aleación de aluminio, acero inoxidable o titanio, y puede disponerse además en una estructura de panal. Como alternativa, la capa central 18 puede estar formada por un polímero de panal expandido, tal como aramidas infundidas con resina (por ejemplo, Kevlar® o Nomex®), fibra de carbono o fibra de vidrio infundida con resina, tubos termoplásticos, así como una espuma polimérica de celda abierta o de celda cerrada. Las resinas de infusión pueden ser epoxi, fenólicas o cianato éster. Generalmente, una capa central metálica tiene mayor conductividad térmica que una capa central polimérica.

La capa calefactora 22 puede incluir un elemento calefactor eléctrico (no mostrado). El elemento calefactor puede ser un elemento calefactor resistivo formado, por ejemplo, por un material metálico, cerámica de control positivo de temperatura (PTC), polímero PTC o material alótropo de carbono, tal como un calentador de nanotubos de carbono (CNT). El elemento calefactor puede disponerse como una lámina grabada, un alambre o un elemento de tinta impresa. En esta invención se contemplan otros elementos calefactores adecuados. La capa calefactora 22 se puede usar para controlar la temperatura de la superficie superior 14 del conjunto 10, que se puede instalar, por ejemplo, en la cabina o puesto de pilotaje de una aeronave. En determinadas realizaciones, el elemento calefactor puede extenderse por toda el área de la capa calefactora 22. En otras realizaciones, el elemento calefactor puede insertarse a determinada distancia de los bordes de la capa calefactora 22 para proteger el elemento de derrames de fluido o daños en los bordes del conjunto 10.

En realizaciones de la técnica anterior, una capa de impacto es típicamente un material monolítico, tal como un metal monolítico o un polímero monolítico. En el conjunto 10, la capa de impacto 24 es un metal impregnado de resina o un tejido polimérico. Por ejemplo, la capa de impacto 24 puede contener tanto una matriz de fibras como una resina. La matriz de fibras de la capa de impacto 24 puede estar hecha de materiales de fibra de vidrio o fibra de carbono, una fibra termoplástica o una fibra metálica. La resina de la capa de impacto 24 puede ser termoplástica o termoendurecible, preferentemente una resina con una alta tenacidad. Además, la capa de impacto 24 se puede reforzar con otras fibras. En esta invención se contemplan otros materiales adecuados de alta resistencia y baja densidad.

La resina termoplástica o elastomérica de la capa de impacto 24 es una resina de alta tenacidad, tal como termoendurecible o termoplástica. Estos tipos de resinas tienen la capacidad de estirarse para permitir la deformación mientras mantienen el núcleo sellado del medio ambiente. La capa de impacto 24 está preimpregnada, lo que significa que la matriz de fibras de la capa de impacto 24 se llena con la resina de alta tenacidad antes del ensamblaje del panel de suelo 10. Los materiales de la capa de impacto 24 no pueden sufrir una degradación permanente en el intervalo completo de temperaturas experimentadas en el interior de una aeronave, que típicamente está entre -55 °C y 85 °C.

Los ejemplos de resinas termoplásticas o elastoméricas de alta tenacidad apropiadas incluyen termoplásticas tales como polieteretercetona, poliariletercetonas, policarbonato, sulfuro de polifenileno, polieterimida, poliimida, polimetilmetacrilato (acrílico), cloruro de polivinilo, poliuretano y poliamidaimida; o termoendurecibles tales como epoxi, fenólica, BMI, benzoxazina o poliuretano. La resina debe permitir tanto la ductilidad como la resistencia mecánica. El alargamiento típico a la rotura es del 30 % al 150 % y la resistencia a la rotura es de 30 MPa a 120 MPa. La densidad de la resina es típicamente de 0,9 a 1,7 gramos por centímetro cúbico.

Además, la capa de impacto 24 puede reforzarse con otras fibras tales como fibras de aramida (Kevlar®, Nomex®), fibra de vidrio, fibras de basalto, fibra de carbono, nanotubos de carbono, nanofibras de acero o alambres como titanio o alambres de acero. Dichas fibras (o alambres) pueden proporcionar soporte mecánico a la capa de impacto 24, distribuir las fuerzas de impacto y evitar daños por impacto contundente.

La figura 2 es un diagrama esquemático del conjunto de paneles de suelo radiante 26. El conjunto 26 tiene muchos de los mismos componentes que el conjunto 10 en la figura 1, pero se dispone en una configuración diferente.

Aquí, como en el conjunto 10, la superficie inferior 12 del conjunto 10 está anclada a una aeronave, mientras que la superficie superior 14 mira hacia el interior de la cabina de una aeronave u otra área del suelo que necesite calentarse. Los componentes 16-24 se disponen entre la superficie inferior 12 y la superficie superior 14. La primera pila de capas estructurales 16 está unida a la superficie inferior 12. La capa central 18 está unida a la primera pila de capas estructurales 16 frente a la superficie inferior 12.

Sin embargo, la capa calefactora 22 está unida a la capa central 18 frente a la primera pila de capas estructurales 16. Debido a esto, la segunda pila de capas estructurales 20 se une a la capa calefactora 22 frente a la capa central 18, y la capa de impacto 24 se une directamente a la segunda pila de capas estructurales 20. La capa de impacto 24 mira hacia la superficie superior 14. La ubicación de la capa calefactora 22 adyacente a la capa central 18, debajo de la pila de capas estructurales 20, proporciona protección adicional para el elemento calefactor en la capa calefactora 22.

La figura 3 es un diagrama esquemático del conjunto de paneles de suelo radiante 28. El conjunto 28 tiene muchos de los mismos componentes que el conjunto 10 en la figura 1, pero se dispone en una configuración diferente. El conjunto 28 contiene además una segunda capa central 30.

Aquí, la capa calefactora 22 se intercala entre la primera capa central 18 y la segunda capa central 30. Esto permite una mayor amortiguación de la capa calefactora 22. Las capas centrales 18 y 30 pueden soportar esfuerzos e impactos, de modo que la capa calefactora 22 dura más que las capas calefactoras protegidas ubicadas más cerca de una capa de impacto. Al igual que con el conjunto 10, las capas centrales 18 y 30 proporcionan resistencia al impacto al conjunto 10 y soportan cargas de corte para endurecer el conjunto de paneles de suelo 10.

La segunda capa central 30 puede, en una realización de ejemplo, estar formada por un material metálico de alta densidad, tal como una aleación de aluminio, acero inoxidable o titanio, y puede disponerse además en una estructura de panal. La primera capa central 18 puede estar formada por un polímero de panal expandido, tal como aramidas infundidas con resina (por ejemplo, Kevlar® o Nomex®), fibra de carbono o fibra de vidrio infundida con resina, así como una espuma polimérica de celda abierta o de celda cerrada. Las resinas de infusión pueden ser epoxi, fenólicas o cianato éster. En este caso, la segunda capa central metálica 30 tiene mayor conductividad térmica que la primera capa central polimérica 18, lo que mejora las propiedades de transferencia térmica del conjunto 10 en la dirección de la superficie superior 14, donde se desea el calentamiento. En otra realización, sin embargo, ambas capas centrales 18 y 30 pueden estar formadas por el mismo material (por ejemplo, metal o polímero), y dicha disposición dependerá de factores tales como las limitaciones de peso y los requisitos de calentamiento o aislamiento del panel.

La figura 4 es un diagrama esquemático del conjunto de paneles de suelo radiante 32. El conjunto 32 tiene muchos de los mismos componentes que el conjunto 28 en la figura 3, pero además contiene una segunda capa de impacto 34. Aquí, la primera pila de capas estructurales 20 está unida entre la primera capa de impacto 24 y la segunda capa de impacto 34. La primera pila de capas estructurales 20 soporta la segunda capa de impacto 34, unida al conjunto 10 en la superficie superior 14. Mientras tanto, la primera capa de impacto 24 está incrustada dentro del conjunto 32 adyacente a la capa central 30.

Al igual que la primera capa de impacto 24, la segunda capa de impacto 34 contiene tanto una matriz de fibras como una resina. Los materiales para las capas de impacto 24 y 34 se analizan con más profundidad con respecto a la capa de impacto 24. La matriz de fibras de la capa de impacto 34 puede estar hecha de fibra de vidrio o fibra de carbono. En esta invención se contemplan otros materiales adecuados de alta resistencia, alta rigidez y baja densidad. La resina de la capa de impacto 34 puede ser termoendurecible o termoplástica, al igual que en la capa de impacto 24.

El uso de una capa de impacto compuesta con una matriz de fibras impregnada de resina es una capa de impacto más liviana y eficiente para la protección del conjunto de paneles de suelo radiante. El uso de fibras o alambres de refuerzo protege aún más el conjunto de paneles de suelo radiante contra impactos o fuerzas contundentes. En algunas realizaciones, capas adicionales estructurales, centrales o de impacto protegen aún más el elemento calefactor sin añadir un peso significativo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de paneles de suelo que tiene una superficie inferior (12) y una superficie superior (14), comprendiendo el conjunto de paneles de suelo:

una primera pila de capas estructurales (16) adyacentes a la superficie inferior;

una primera capa central (18), adyacente a la primera pila de capas estructurales, que absorbe el esfuerzo cortante; una segunda pila de capas estructurales (20) entre la capa central y la superficie superior; una capa calefactora (22) entre la capa central y la superficie superior, donde la capa calefactora está adyacente a la capa de impacto, o donde la capa calefactora está adyacente a la capa central; y

una primera capa de impacto (24) entre la capa calefactora y la superficie superior, comprendiendo la capa de impacto:

una matriz de fibras; y

una resina termoplástica que se infiltra en la matriz de fibras;

donde la primera pila de capas estructurales, la capa central, la segunda pila de capas estructurales, la capa calefactora y la capa de impacto están unidas entre sí.

2. El conjunto de paneles de suelo de la reivindicación 1, donde la primera y segunda pilas de capas estructurales comprenden una matriz polimérica reforzada que comprende una matriz de fibra estructural impregnada con una resina estructural.

3. El panel de suelo de la reivindicación 2, donde la matriz de fibra estructural es fibra de carbono o fibra de vidrio.

4. El panel de suelo de la reivindicación 2 o 3, donde la resina estructural es polieteretercetona, policarbonato, sulfuro de polifenileno, polieterimida, epoxi, fenólica, bismaleimida, benzoxazina o combinaciones de las mismas.

5. El conjunto de paneles de suelo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera capa central comprende un material metálico de alta densidad en una estructura de panal seleccionado del grupo que consiste en aleaciones de aluminio, acero inoxidable y titanio, o donde la primera capa central comprende un polímero de panal expandido, una espuma de polímero de celda abierta o una espuma de polímero de celda cerrada.

6. El conjunto de paneles de suelo de cualquier reivindicación anterior, donde la capa calefactora comprende un material metálico, cerámica de control positivo de temperatura (PTC), polímero de PTC o material alótropo de carbono.

7. El conjunto de paneles de suelo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la matriz de fibra de la capa de impacto comprende fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra termoplástica o fibra metálica.

8. El conjunto de paneles de suelo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la resina termoplástica se selecciona del grupo que consiste en polieteretercetona, poliariletercetonas, policarbonato, sulfuro de polifenileno, polieterimida, poliimida, polimetilmetacrilato (acrílico), cloruro de polivinilo, poliuretano y poliamidaimida, epoxi, fenólica, BMI, benzoxazina y poliuretano.

9. El conjunto de paneles de suelo de cualquier reivindicación anterior, donde la resina termoplástica tiene un alargamiento hasta la rotura del 30 % al 150 %, y/o donde la resina termoplástica tiene una resistencia a la rotura de 30 MPa a 120 MPa; y/o donde la resina termoplástica tiene una densidad de 0,9 g/cm3 a 1,7 g/cm3.

10. El conjunto de paneles de suelo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la capa de impacto comprende además refuerzos seleccionados del grupo que consiste en fibras de aramida, fibra de vidrio, basalto, fibra de carbono, nanotubos de carbono, nanoacero, alambre de acero, alambre de titanio y combinaciones de los mismos.

11. El conjunto de paneles de suelo de cualquier reivindicación anterior, donde la capa de impacto no presenta degradación debido a la temperatura entre -55 °C y 85 °C.

12. El conjunto de paneles de suelo de cualquier reivindicación anterior, que comprende además una segunda capa central (30), donde la capa calefactora está intercalada por la primera capa central y la segunda capa central.

13. El conjunto de paneles de suelo de la reivindicación 12, donde la segunda capa central comprende un material metálico de alta densidad en una estructura de panal, un polímero de panal expandido, una espuma polimérica de celda abierta o una espuma polimérica de celda cerrada y, preferentemente, donde la primera capa central comprende un material diferente al de la segunda capa central.

14. El conjunto de paneles de suelo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una segunda capa de impacto (34) entre la primera pila de capas estructurales y la capa central.