ES2967028T3 - Acristalamiento de aislamiento calefactable con baja potencia y alta resistencia mecánica - Google Patents

Acristalamiento de aislamiento calefactable con baja potencia y alta resistencia mecánica Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un acristalamiento aislante formado por un primer acristalamiento laminado (1) formado por dos láminas de vidrio (11, 13) de espesor como máximo igual a 2 mm cada una, unidas entre sí mediante una capa adhesiva intermedia (12). , un segundo acristalamiento laminado estructural (2) que garantiza la resistencia mecánica requerida en las condiciones de vuelo de una aeronave, en particular la resistencia al impacto de aves y un buen control de la deformación del acristalamiento en las condiciones de diferencia de presión de un vuelo a ambos lados de el acristalamiento aislante, y una capa de gas (4) entre el primer (1) y el segundo (2) acristalamiento laminado, estando provisto el primer acristalamiento laminado (1) de un sistema de calefacción (14); la aplicación de este acristalamiento aislante como acristalamiento para un vehículo aéreo, en particular como acristalamiento lateral de cabina de avión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Acristalamiento de aislamiento calefactable con baja potencia y alta resistencia mecánica
La presente invención se refiere al campo del acristalamiento, y más específicamente a una unidad de acristalamiento aislante calefactada con baja potencia de calefacción y alta resistencia mecánica.
Las cabinas aeronáuticas están equipadas convencionalmente con dos unidades de acristalamiento centrales y cuatro o seis unidades de acristalamiento de lado laterales. Todas estas unidades de acristalamiento son potencialmente propensas a problemas de empañamiento y formación de hielo que requieren calefacción.
Por razones aerodinámicas, las caras externas de las unidades de acristalamiento frontales están expuestas al hielo, lo que requiere una alta potencia y evita de hecho el riesgo de que se forme vaho (o hielo) en las caras internas de estas unidades de acristalamiento.
Por el contrario, dado que las caras externas de las unidades de acristalamiento laterales no están expuestas usualmente al hielo, dichas unidades de acristalamiento no están provistas de calefacción para evitar la formación de hielo. Por consiguiente, se debe proporcionar un sistema de calefacción dedicado para manejar el empañamiento (o la formación de hielo) en la pared interna de la unidad de acristalamiento (lado de la cabina). Además de manejar el empañamiento (y potencialmente la formación de hielo) en la cara interna de la unidad de acristalamiento (buena visibilidad), esta calefacción proporciona una comodidad significativa al piloto al eliminar/limitar la sensación de pared fría.
Las unidades de acristalamiento laterales en las cabinas aeronáuticas están hechas de vidrio laminado orgánico o mineral. Estos paneles están hechos de dos o tres hojas y, por lo tanto, se calefactan. El término "hoja" se entiende comúnmente como que significa una lámina de vidrio mineral o de vidrio orgánico (material polimérico transparente) que forma un panel, excluidas las capas adhesivas intermedias que unen las hojas entre sí por pares.
También existen excepcionalmente paneles de plástico (materiales poliméricos orgánicos) sin sistema de calefacción debido al uso de doble acristalamiento. Esto se hace posible gracias al uso de plásticos que proporcionan un buen aislamiento térmico en comparación con los paneles de vidrio.
Por último, el aire caliente soplado también ayuda a evitar el empañamiento.
Paradójicamente, la potencia de calefacción (utilizada para evitar el empañamiento) disipada en los paneles laminados se descarga en el exterior del avión, aunque la calefacción está prevista para calefactar la piel interna del laminado. Esto es causado por el frío extremo (típicamente -50 °C) y la alta convección asociada con la velocidad del flujo del aire externo. Esto requiere la aplicación de potencias específicas de 1500 a 2000 W/m2 Por consiguiente, durante el vuelo, la pared interna está fría (aproximadamente 0 °C) y crea un ambiente incómodo para los pilotos. Este efecto de pared fría es aún más marcado si la cabina es más pequeña, donde los paneles están muy cerca de los pilotos, quienes pueden sentir que los paneles están demasiado calientes en tierra y demasiado fríos en vuelo.
Estas altas potencias requieren el uso de sistemas de calefacción basados en cables delgados, que son poco fiables (rotura por fatiga), antiestética y visualmente obstructivos (calima, difracción), o voltajes de suministro de energía que permitan la calefacción mediante capas conductoras (de mayor calidad que los cables). Para suministrar potencias específicas del orden de 1500 W/<it>P a estas capas, se requiere acceso a un voltaje de suministro de energía alto. Esta es una limitación importante, en particular en los aviones pequeños, que utilizan voltajes de 28 V, por ejemplo.
Las pocas unidades de acristalamiento plástico que forman doble acristalamiento para obviar la necesidad de calefacción dan como resultado unidades de acristalamiento de mayor espesor y masa, ya que la ausencia de laminación disocia mecánicamente las hojas, lo que reduce muy significativamente el rendimiento mecánico (impactos de aves y presión).
Además, el rendimiento del doble acristalamiento aumenta significativamente mediante el uso de una capa reflectante de infrarrojos, algo difícil de conseguir con plástico sin reducir significativamente la transmisión de luz. Las capas de plata Ag o Au se pueden aplicar al plástico con relativa facilidad sin degradar la calidad de transparencia óptica del sustrato, pero una capa de óxido de indio dopado con estaño (ITO), por ejemplo, no. Finalmente, las formas complejas de las unidades de acristalamiento requieren depósitos de capas de diferentes espesores, lo que en el caso del oro o la plata da como resultado una apariencia y unas cualidades de transmisión de luz no homogéneas.
Además, los elementos de calefacción laterales están incorporados en las hojas estructurales más espesas, lo que garantiza la seguridad del piloto. Un fallo eléctrico podría dar como resultado la rotura de una o dos hojas estructurales, lo que pondría en peligro el vuelo. Por esta razón, es una práctica común calefactar la cara que mira hacia afuera de la hoja estructural externa para evitar posicionar el sistema de calefacción entre dos hojas estructurales. La función de calefacción de la cara interna de la unidad de acristalamiento se elimina por lo tanto relativamente lejos de esta cara interna, lo que tiene un efecto desfavorable sobre la potencia de calefacción.
El documento FR 2201 265 describe un acristalamiento de aislamiento que consiste en un primer panel laminado que consiste en dos láminas de vidrio de 1,5 mm de espesor unidas entre sí por medio de una capa intermedia adhesiva, un segundo panel laminado que consiste en cinco láminas de vidrio de 10, 5, 5, 4 y 3 mm de espesor respectivamente, unidas entre sí por medio de una capa intermedia adhesiva, y un espacio intermedio lleno de aire deshidratado entre los primer y segundo paneles laminados. El segundo panel es un panel estructural con resistencia mecánica.
Esta invención está prevista para evitar todos estos inconvenientes y, en particular, está prevista para reducir considerablemente la potencia disipada en las unidades de acristalamiento laterales, manteniendo al mismo tiempo una temperatura de la pared interna más alta y la resistencia mecánica necesaria para las condiciones específicas de uso de un vuelo.
Para ello, la invención se refiere a una unidad de acristalamiento aislante que comprende un primer panel laminado que comprende dos láminas de vidrio, cada una de no más de 2 mm de espesor, que están unidas entre sí mediante una capa adhesiva intermedia, un segundo panel estructural laminado que proporciona la resistencia mecánica requerida para las condiciones de vuelo (avión, etc.), en particular resistencia al impacto de aves y control de la deformación del panel en condiciones de diferencia de presión durante un vuelo por ambos lados de la unidad de acristalamiento aislante, y una brecha de gas entre los primer y segundo paneles laminados, estando provisto el primer panel laminado de un sistema de calefacción.
La porción delgada (primer panel laminado) está provista de un sistema de calefacción diseñado para mantener la pared interior de la unidad de acristalamiento aislante a una temperatura cercana a 20 °C con una potencia de calefacción muy baja en comparación con la potencia de calefacción aplicada usualmente a las unidades de acristalamiento laterales.
Este ensamblaje disocia completamente la porción de la unidad de acristalamiento que tiene una función mecánica (porción espesa: segundo panel laminado estructural) de la porción que tiene una función térmica (primer panel laminado), reduciendo de este modo el riesgo de fallo mecánico.
El gas en la brecha de gas puede ser aire, un gas noble tal como neón, argón, criptón, etc.
Ventajosamente, el sistema de calefacción está soportado por la superficie del primer panel laminado que delimita una superficie parcial de la brecha de gas.
Preferiblemente, los primer y segundo paneles laminados se mantienen juntos mediante un espaciador, en particular un espaciador en forma de marco, tal como para formar la brecha de gas entre los primer y segundo paneles laminados.
Preferiblemente, el segundo panel laminado estructural tiene al menos una lámina de vidrio de al menos 4 mm de espesor, laminada por ambos lados a una lámina de vidrio por medio de una capa adhesiva intermedia.
Preferiblemente, cada una de las dos láminas de vidrio que forman el primer panel laminado tiene al menos 1,5 mm de espesor, y preferiblemente 1 mm de espesor, y de manera particularmente preferible 0,8 mm de espesor.
Preferiblemente, el sistema de calefacción es una capa eléctricamente conductora de óxido de indio (ITO) dopada con estaño.
Preferiblemente, las láminas de vidrio que forman la unidad de acristalamiento aislante están hechas de vidrio sodocálcico, de aluminosilicato o de borosilicato, opcionalmente templado térmica o químicamente (también denominado como endurecimiento químico), o de un material polimérico transparente tal como poli(metacrilato de metilo) (PMMA), policarbonato (PC), poliuretano o poliurea (PU).
Preferiblemente, las capas adhesivas intermedias que forman la unidad de acristalamiento aislante están hechas de polivinilbutiral (PVB), poliuretano termoplástico (TPU), etileno-acetato de vinilo (EVA), opcionalmente multicapa tal como para proporcionar amortiguación del sonido.
La flexibilidad del primer panel laminado, que es bastante delgado, permite deformar dicho panel para adaptarse a las variaciones de presión, de modo que la presión en el exterior de la unidad de acristalamiento aislante en el lado del primer panel laminado (delgado) es igual a la presión de la brecha de gas (isobara). Sin embargo, la brecha de aire está preferiblemente separada de manera hermética y estanca del volumen exterior de la unidad de acristalamiento aislante en el lado del primer panel laminado mediante una membrana inflable flexible. Este respiradero inflable significa que no hay intercambio de gases entre la atmósfera exterior de la unidad de acristalamiento aislante en el lado del primer panel laminado y la brecha de gas, y no hay condensación de humedad en la superficie del segundo panel laminado estructural que delimita una superficie parcial de la brecha de gas.
La invención también se refiere al uso de una unidad de acristalamiento aislante como se ha descrito anteriormente como una unidad de acristalamiento de aeronaves, estando orientado el primer panel laminado hacia el volumen interno de la aeronave y estando orientado el segundo panel laminado hacia la atmósfera exterior. La invención se refiere en particular a una aplicación de este tipo como la unidad de acristalamiento lateral de una cabina de avión.
A continuación, se describe una realización específica con referencia al dibujo adjunto para ilustrar mejor el objeto de la presente invención.
En este dibujo:
[La figura 1] muestra una vista en sección transversal esquemática de una unidad de acristalamiento aislante según la presente invención.
La figura 1 muestra una unidad de acristalamiento aislante según una realización de la invención.
La unidad de acristalamiento aislante se forma ensamblando un primer panel laminado 1 y un segundo panel 2 laminado estructural, separados por una cavidad 4 de 2 mm de espesor y que contiene aire.
El primer panel laminado 1 está hecho de dos láminas 11, 13 de vidrio monolíticas de 0,5 mm de espesor y que están separadas mediante una capa 12 adhesiva intermedia de 0,38 mm de espesor.
La superficie libre de la lámina 13 de vidrio que mira al segundo panel 2 laminado estructural lleva una capa conductora 14 hecha de óxido de indio dopado con estaño (ITO) de cinco ohmios por cuadrado para proporcionar funciones de calefacción y reflexión de radiación infrarroja de baja emisividad.
Desde la brecha 4 de aire hacia la superficie libre de la unidad de acristalamiento aislante, el segundo panel 2 laminado estructural está hecho de una lámina 21 de vidrio de 3 mm de espesor unida a una lámina 23 de vidrio de 8 mm de espesor mediante una capa 22 adhesiva intermedia de 2 mm de espesor, y una lámina 25 de vidrio de 3 mm de espesor unida a la lámina 23 de vidrio mediante una capa 24 adhesiva intermedia de 3 mm de espesor. Los primer y segundo paneles laminados 1, 2 se mantienen juntos con un espacio de 2 mm tal como para formar la brecha 4 de aire usando un marco espaciador 3.
Todas las láminas de vidrio son láminas de vidrio de aluminosilicato o sodocálcicas templadas química o térmicamente. Las capas adhesivas intermedias son capas de poliuretano termoplástico (TPU) o polivinilbutiral (PVB), posiblemente multicapa tal como para proporcionar amortiguación del sonido.
La altura y la anchura de la unidad de acristalamiento aislante son del orden de 60 cm.
Cuando la unidad de acristalamiento aislante se ensambla como una unidad de acristalamiento lateral de una cabina de avión, el primer panel laminado 1 está orientado hacia la cabina y el segundo panel laminado 2 está en contacto con la atmósfera exterior.
En las siguientes condiciones: convección interna de 7 W/m2/°C y aire a 20 °C, convección externa de 110 W/m2/°C y aire -50 °C, la solución propuesta permite una temperatura interna de la piel (superficie libre de la lámina 11 de vidrio = cara interna de la unidad de acristalamiento aislante) de 11 °C que se debe mantener con una potencia de 500 W/t 2, mientras que se requieren 2300 W en ausencia de doble acristalamiento (aislante) con calefacción en la cara externa del vidrio del medio en los paneles laminados convencionales (es decir, la segunda lámina de vidrio desde el exterior).
La potencia inferior es compatible con un suministro de energía de 28 V (estándar).
La baja potencia puede obviar la necesidad de sensores de control (causa de fallo).
Este sistema mejora la reparabilidad de la porción de calefacción de la unidad de acristalamiento.
Las hojas mecánicas también están protegidas de rayones que podrían causar la rotura de la unidad de acristalamiento. Al reflejar la radiación infrarroja, la función de bajas emisiones de la capa 14 de calefacción de ITO mantiene la calefacción dentro del avión.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Una unidad de acristalamiento aislante que comprende un primer panel laminado (1) que comprende dos láminas (11, 13) de vidrio, cada una de no más de 2 mm de espesor, que están unidas entre sí mediante una capa (12) adhesiva intermedia, un segundo panel (2) laminado estructural que proporciona la resistencia mecánica requerida para las condiciones de vuelo, en particular resistencia al impacto de aves y control de la deformación de la unidad de acristalamiento en condiciones de diferencia de presión durante un vuelo por ambos lados de la unidad de acristalamiento aislante, y una brecha (4) de gas entre los primer y segundo paneles laminados (1, 2), estando provisto el primer panel laminado (1) de un sistema (14) de calefacción.
  2. 2. La unidad de acristalamiento aislante según la reivindicación 1,caracterizada por quelos primer y segundo paneles laminados (1, 2) se mantienen juntos mediante un espaciador (3), en particular un espaciador en forma de marco, tal como para formar la brecha (4) de gas entre los primer y segundo paneles laminados (1, 2).
  3. 3. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel segundo panel (2) laminado estructural tiene al menos una lámina (23) de vidrio de al menos 4 mm de espesor, laminada por ambos lados a una lámina (21) de vidrio por medio de una capa (22) adhesiva intermedia y a una lámina (25) de vidrio por medio de una capa (24) adhesiva intermedia.
  4. 4. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quecada una de las dos láminas (11, 13) de vidrio que forman el primer panel laminado (1) tiene al menos 1,5 mm de espesor, y preferiblemente 1 mm de espesor, y de manera particularmente preferible 0,8 mm de espesor.
  5. 5. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel sistema (14) de calefacción es una capa eléctricamente conductora de óxido de indio (ITO) dopada con estaño.
  6. 6. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelas láminas (11, 13, 21, 23, 25) de vidrio que forman dicha unidad de acristalamiento están hechas de vidrio sodocálcico, de aluminosilicato o de borosilicato, opcionalmente templado térmica o químicamente, o de un material polimérico transparente tal como poli(metacrilato de metilo) (PMMA), policarbonato (PC), poliuretano o poliurea (PU).
  7. 7. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelas capas (12, 22, 24) adhesivas intermedias que forman dicha unidad de acristalamiento están hechas de polivinilbutiral (PVB), poliuretano termoplástico (TPU), etileno-acetato de vinilo (EVA), opcionalmente multicapa tal como para proporcionar amortiguación del sonido.
  8. 8. La unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela brecha (4) de aire está separada de manera hermética y estanca del volumen exterior de la unidad de acristalamiento aislante en el lado del primer panel laminado (1) mediante una membrana inflable flexible.
  9. 9. El uso de una unidad de acristalamiento aislante según una de las reivindicaciones anteriores como una unidad de acristalamiento de aeronave, estando orientado el primer panel laminado (1) hacia el volumen interno de la aeronave y estando orientado el segundo panel laminado (2) hacia la atmósfera exterior.
  10. 10. El uso según la reivindicación 9 como una unidad de acristalamiento lateral de cabina de avión.
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