ES3069904T3 - Method of manufacturing a composite vessel assembly - Google Patents

Method of manufacturing a composite vessel assembly

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ES3069904T3
ES3069904T3 ES17830091T ES17830091T ES3069904T3 ES 3069904 T3 ES3069904 T3 ES 3069904T3 ES 17830091 T ES17830091 T ES 17830091T ES 17830091 T ES17830091 T ES 17830091T ES 3069904 T3 ES3069904 T3 ES 3069904T3
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Abstract

Un método para fabricar un conjunto de recipiente compuesto (20) incluye el paso de colocar dicho conjunto en un recipiente flexible (94) antes del curado de la resina. Una vez colocado el conjunto de recipiente compuesto (20) en el recipiente flexible (94), se aplica vacío a través de un orificio (96) en dicho recipiente para evacuar el aire y compactar el conjunto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Método para fabricar un conjunto de recipiente de material compuesto
[0003] Antecedentes
[0004] La presente divulgación se refiere a un conjunto de recipiente y más particularmente a un método de curado sin molde para fabricar el conjunto de recipiente.
[0005] Los recipientes a presión pueden servir como medios de almacenamiento (por ejemplo, de gas) para una amplia variedad de procesos comerciales, industriales y de consumo. Para almacenar suficiente masa de gas para cualquier operación dentro de un volumen determinado, el gas se almacena a alta presión. Tradicionalmente, los recipientes a presión tienen un diseño esférico o cilíndrico típico que distribuye uniformemente la tensión en el perímetro de contención. Desafortunadamente, estos tanques no utilizan el espacio asignado de manera eficiente. Por ejemplo, un recipiente esférico llena un espacio cúbico con una eficiencia de aproximadamente el cincuenta y dos por ciento, y un recipiente cilíndrico llena un volumen rectangular con una eficiencia de aproximadamente el setenta por ciento. Las mejoras más recientes en recipientes a presión que generalmente se ajustan a un volumen rectangular pueden llenar el espacio con una eficiencia de alrededor del noventa por ciento en relación con un volumen rectangular real.
[0006] Los diseños de recipientes a presión no esféricos/cilíndricos para soportar alta presión interna son complejos, incluyen superficies externas de curvatura variable y una estructura interna para transferir cargas mecánicas. El gran tamaño de un recipiente de alta adaptabilidad y las formas complicadas pueden conducir a desafíos de fabricación. Además, la fabricación debe proporcionar de forma constante construcciones fiables, de gran volumen, ligeras y de bajo coste con propiedades mecánicas de alta resistencia.
[0007] El documento GB 2421926 divulga un método para producir una estructura reforzada con fibra de metal utilizando un proceso de infusión por transferencia de resina que emplea un molde que tiene una base dura y una manta elastomérica en la que se puede formar un conjunto de panel compuesto.
[0008] Compendio
[0009] En un aspecto, la presente invención proporciona un método para fabricar un conjunto de recipiente de material compuesto que comprende colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en un recipiente flexible antes del curado de una resina del conjunto de recipiente de material compuesto; y aplicar un vacío al interior del recipiente flexible y a través de un primer orificio en el recipiente flexible para evacuar el aire y compactar el conjunto de recipiente de material compuesto.
[0010] El contenedor flexible puede estar en contacto sesgado con el conjunto de recipiente de material compuesto cuando se aplica el vacío.
[0011] El método puede incluir sellar una porción del contenedor flexible que define un segundo orificio alrededor de una boquilla del conjunto de recipiente de material compuesto; y colocar una cámara del conjunto de recipiente de material compuesto bajo una presión igual o mayor que la presión atmosférica cuando el contenedor flexible está bajo el vacío.
[0012] Un revestimiento del conjunto de recipiente de material compuesto puede definir la cámara y una capa de material compuesto del conjunto de recipiente de material compuesto rodea al menos en parte el revestimiento. El método puede incluir curar la resina del conjunto de recipiente de material compuesto cuando está bajo vacío.
[0013] El método puede incluir envolver el conjunto de recipiente de material compuesto con al menos una lámina antes de colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en el contenedor flexible; liberar el vacío después de que la resina se haya curado; retirar el conjunto de recipiente de material compuesto y la al menos una lámina del contenedor flexible; y retirar la al menos una lámina del conjunto de recipiente de material compuesto.
[0014] El método puede incluir la extracción de la resina no curada cuando está en estado fluido hacia el interior del recipiente flexible y a través de un tercer orificio en el recipiente flexible cuando está bajo vacío; e infundir el conjunto de recipiente de material compuesto con la resina no curada.
[0015] El contenedor flexible puede ser una bolsa.
[0016] El método puede incluir envolver el conjunto de recipiente de material compuesto con al menos una lámina antes de colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en el contenedor flexible; liberar el vacío; retirar el conjunto de recipiente de material compuesto y la al menos una lámina del contenedor flexible; y retirar la al menos una lámina del conjunto de recipiente de material compuesto.
[0017] La al menos una lámina puede incluir una película de liberación porosa.
[0018] El método puede incluir llenar una cámara definida por un revestimiento del conjunto de recipiente de material compuesto con un granulado.
[0019] El método puede incluir tapar una boquilla del conjunto de recipiente de material compuesto después de llenar la cámara con el granulado y antes de aplicar el vacío.
[0020] El revestimiento puede estar al menos en parte rodeado por una capa de material compuesto expuesta al vacío y en contacto con el contenedor flexible cuando está bajo el vacío.
[0021] El conjunto de recipiente de material compuesto puede incluir una capa de material compuesto exterior, una pluralidad de recipientes y una pluralidad de uniones generalmente dispuestas entre cada recipiente adyacente de la pluralidad de recipientes, y la capa de material compuesto exterior puede rodear la pluralidad de recipientes y la pluralidad de uniones.
[0022] La capa de material compuesto externa y la pluralidad de uniones pueden estar basadas en resina y sin curar cuando se aplica el vacío.
[0023] El método puede incluir liberar el vacío antes del curado de la resina; retirar el conjunto de recipiente de material compuesto del contenedor flexible; y colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en un molde para el curado de la resina.
[0024] En un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un recipiente flexible para fabricar un conjunto de recipiente de material compuesto que tiene una boquilla para comunicación de fluido con una cámara del conjunto de recipiente de material compuesto, que comprende una primera porción que define un primer orificio construido y dispuesto para extraer un vacío desde el interior del contenedor flexible; y una segunda porción que define un segundo orificio y construida y dispuesta para sellar alrededor de la boquilla para exponer la cámara a una presión igual a o mayor que la presión atmosférica a medida que se extrae el vacío a través del primer orificio.
[0025] El contenedor flexible puede incluir una tercera porción que define un tercer orificio para que fluya una resina líquida hacia el contenedor flexible a medida que se crea el vacío.
[0026] El contenedor flexible puede ser una bolsa hecha de una película de plástico.
[0027] Las anteriores características y elementos pueden combinarse en diversas combinaciones, sin exclusividad, a menos que se indique expresamente lo contrario Estos elementos y características, así como el funcionamiento de los mismos, serán más evidentes a la luz de la descripción que sigue y los dibujos que la acompañan. Sin embargo, debería entenderse que la descripción y los dibujos que siguen tienen carácter meramente ilustrativo, no limitativo.
[0028] Breve descripción de los dibujos
[0029] Diversas características serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones divulgadas, no limitativas. Los dibujos adjuntos a la descripción detallada se pueden describir brevemente de la siguiente manera:
[0030] la FIG. 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de recipiente configurado para almacenar un fluido a presión según una realización ilustrativa de la invención;
[0031] la FIG.2 es una vista en perspectiva despiezada de los revestimientos del conjunto del recipiente;
[0032] la FIG.3 es una sección transversal de los revestimientos;
[0033] la FIG.4 es una sección transversal en perspectiva de los revestimientos con una capa interna aplicada; la FIG.5 es una sección transversal en perspectiva del conjunto del recipiente;
[0034] la FIG. 6 es una vista en planta de un contenedor flexible como una herramienta para fabricar el conjunto del recipiente;
[0035] la FIG. 7 es una vista en perspectiva parcial de un tapón, un granulado y una lámina como herramientas utilizadas para fabricar el conjunto del recipiente;
[0036] la FIG.8 es una vista en perspectiva de un molde de compresión como una herramienta para fabricar el conjunto del recipiente;
[0037] la FIG. 9 es un diagrama de flujo de un método de fabricación del conjunto de recipiente utilizando la(s) lámina(s);
[0038] la FIG.10 es un diagrama de flujo de otro método de fabricación del conjunto de recipiente que utiliza un orificio en un contenedor flexible para introducir una resina líquida hacia el recipiente;
[0039] la FIG. 11 es un diagrama de flujo de otro método de fabricación del conjunto de recipiente utilizando el tapón y granulado; y
[0040] la FIG.12 es un diagrama de flujo de otro método de fabricación del conjunto de recipiente utilizando el molde de compresión.
[0041] La descripción detallada explica las realizaciones de la invención, junto con ventajas y características, a modo de ejemplo con referencia a los dibujos.
[0042] Descripción detallada de la invención
[0043] Haciendo referencia ahora a la FIG. 1, se puede configurar un ejemplo de un conjunto de recipiente o tanque 20 configurado para almacenar un fluido a alta presión, como se ilustra. Los fluidos ilustrativos que pueden almacenarse dentro del conjunto de recipiente a presión 20 incluyen, entre otros, gas natural comprimido (GNC), hidrógeno, propano, metano, aire y fluido hidráulico, por ejemplo. El conjunto de recipiente 20 puede incluir generalmente dos recipientes de flanqueo 22, 24 y al menos un recipiente interior 26 (por ejemplo, se ilustran cinco recipientes interiores idénticos) unidos a y dispuestos entre los recipientes de flanqueo 22, 24. Cada recipiente 22, 24, 26 puede ser generalmente alargado y la configuración general del conjunto de recipiente 20 generalmente tiene una forma rectangular, pero como se apreciará a partir de la descripción, en este documento se contemplan otras formas. Se contempla y entiende además que algunas aplicaciones de la presente divulgación pueden incluir conjuntos de recipiente 20 que no están bajo presión significativa y que pueden no incluir ningún recipiente y/o revestimiento interior.
[0044] Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 3, cada recipiente 22, 24, 26 puede incluir revestimientos respectivos 28, 30, 32. Cada revestimiento 28, 30, 32 puede definir los límites de las respectivas cámaras 34, 36, 38 para el almacenamiento de fluido. Aunque no se muestra, las cámaras 34, 36, 38 pueden estar en comunicación de fluidos con cámara(s) adyacente(s). Los revestimientos de flanqueo 28, 30 pueden incluir respectivos lóbulos abiertos 46, 48 con los extremos del lóbulo 46 cerrados por tapas de extremo opuestas 50, 52, y los extremos del lóbulo 48 cerrados por tapas de extremo opuestas 54, 56. Cada lóbulo 46, 48 puede ser circunferencialmente continuo y sustancialmente cilíndrico. El revestimiento interior 32 puede incluir un lóbulo abierto 58, cuyos extremos del lóbulo 58 están cerrados por tapas opuestas 59, 61. El lóbulo 58 puede ser circunferencialmente continuo. Se contempla y entiende además que los revestimientos 28, 30, 32 pueden adoptar la forma de cualquier forma que defina los límites de una cámara interna capaz de almacenar un fluido. Los revestimientos 28, 30, 32 pueden ser una vejiga contorneada que tiene un espesor de pared mínimo. Los revestimientos 28, 30, 32 pueden estar hechos de cualquier material y espesor de pared capaz de prevenir o minimizar la permeación de gas o fluido almacenado a través de la pared, minimizando el peso, reduciendo costes y cumpliendo otros parámetros necesarios para una aplicación particular. Los ejemplos de material de revestimiento pueden incluir una composición similar a una lámina metálica, plástico (por ejemplo, termoplástico, termoendurecible y otros materiales poliméricos), material elastomérico y otros materiales de revestimiento resilientes. Los revestimientos 28, 30, 32 pueden fabricarse mediante cualquier variedad de técnicas, incluido plástico moldeado por soplado, plástico moldeado por inyección y otras. Se contempla y entiende además que los revestimientos 28, 30, 32 pueden tener la integridad estructural necesaria para mantener una forma preformada ya sea por sí solos o durante un proceso de fabricación que añade o envuelve los revestimientos con una capa adicional que puede ser un material compuesto para resistencia estructural. Con referencia a la FIG. 3, los lóbulos 46, 48 de los respectivos revestimientos de flanqueo 28, 30 pueden ser sustancialmente idénticos y están dispuestos de tal manera que el lóbulo 46 del primer revestimiento de flanqueo 28 gira alrededor de ciento ochenta (180) grados con respecto al lóbulo 48 del revestimiento de flanqueo opuesto 30 (es decir, están dispuestos como una imagen especular uno del otro). Cada lóbulo flanqueante 46, 48 puede incluir una porción o pared exterior generalmente cilíndrica 60 y una porción o pared interior 62. La pared interior 62 puede ser sustancialmente plana y puede extenderse lateralmente entre un primer extremo 64 y un segundo extremo 66 de la pared exterior cilíndrica 60. En una realización, la pared interior 62 está formada integralmente con los extremos 64, 66 de la pared exterior cilíndrica 60. Al menos una porción de la curvatura de la pared exterior cilíndrica 60 está definida por un radio R. En una realización, la porción de la pared exterior 60, opuesta a la pared interior 62, incluye una forma circular o curva generalmente de un ángulo de doscientos cuarenta (240) grados con el radio R y alrededor de una línea central C. En consecuencia, la altura total de los lóbulos extremos 46, 48 es igual al doble de la longitud del radio R de la pared exterior cilíndrica 60. La pared interior vertical 62 (es decir, dispuesta verticalmente por la perspectiva de paisaje ilustrativo de la FIG.3) es generalmente paralela y separada de un plano vertical P que incluye el origen del radio R que define la curvatura de la pared exterior 60. En una realización, la distancia entre la pared interior 62 y el plano vertical paralelo P es aproximadamente la mitad de la longitud del radio R si la junta Y es de aproximadamente ciento veinte (120) grados. Como resultado, los lóbulos flanqueantes 46, 48 generalmente tienen un ancho igual a aproximadamente una vez y media la longitud del radio de curvatura R de la pared exterior 60.
[0046] El lóbulo interior ilustrado 58 incluye paredes laterales interiores primera y segunda 68, 70 que pueden estar diametralmente opuestas entre sí, dispuestas sustancialmente de manera vertical (es decir, según la perspectiva ilustrativa del paisaje de la FIG. 3), y separadas entre sí por una distancia. En una realización, la anchura del lóbulo interior 58 es generalmente igual al radio de curvatura R de los lóbulos extremos 46, 48. Los espesores de la primera pared lateral interior 68 y la segunda pared lateral interior 70 son idénticos e iguales al espesor de la pared interior 62 de los lóbulos flanqueantes 46, 48. Una primera pared exterior 72 se extiende entre un primer extremo 74 de la primera pared lateral interior 68 y un primer extremo 76 de la segunda pared lateral interior 70. De manera similar, una segunda pared exterior 78 se extiende entre un segundo extremo 80 de la primera pared lateral interior 68 y un segundo extremo 82 de la segunda pared lateral interior 70.
[0048] La curvatura de la primera pared exterior 72 y la segunda pared exterior 78 puede definirse mediante una forma circular o curva generalmente de un ángulo de sesenta (60) grados por un radio R. En una realización, el radio de curvatura R del lóbulo interior 58 es sustancialmente idéntico al radio de curvatura R de los lóbulos flanqueantes 46, 48. En consecuencia, la distancia entre la primera pared curva 72 y la segunda pared curva 78 es el doble de la longitud del radio de curvatura R y, por lo tanto, es sustancialmente igual a la altura de los lóbulos extremos 46, 48.
[0050] Haciendo referencia a la FIG.4, los recipientes 22, 24, 26 pueden incluir capas internas respectivas 84, 86, 88 que cubren sustancialmente los revestimientos respectivos 28, 30, 32. Las capas internas 84, 86, 88 pueden ser un material compuesto, y pueden ser una envoltura de fibra continua o preimpregnados (es decir, fibra con resina) envueltos alrededor de los lóbulos y las tapas de los extremos de los revestimientos para brindar resistencia estructural y para distribuir la tensión interna. Alternativamente, las capas internas 84, 86, 88 pueden incluir un trenzado que envuelve los respectivos revestimientos 28, 30, 32, o pueden ser una fibra cortada impregnada de resina que puede aplicarse por pulverización. El refuerzo primario (es decir, las fibras o el trenzado) puede estar hecho de una fibra de carbono, una fibra de vidrio o una fibra de aramida. Un material de matriz o resina para unir las fibras continuas puede incluir epoxi, éster de vinilo, uretano y otros polímeros de resina que pueden ser nanomejorados. Se contempla y entiende además que las capas internas 84, 86, 88 pueden comprender otros materiales y/o procesos que incluyen la colocación automatizada de fibras, filamentos enrollados y/o una mezcla de fibras continuas y no continuas.
[0052] Cuando el conjunto de recipiente de material compuesto 20 está al menos parcialmente ensamblado, la pared interior 62 del lóbulo de flanqueo 46 está opuesta y en proximidad a la pared lateral interior 68 del lóbulo interior 58. La porción de la capa interna 84 que cubre la pared interior 62 puede estar directamente adyacente a la porción de la capa interna 88 que cubre la pared lateral 68. Además, la porción de la capa interna 84 que cubre la pared interior 62 puede estar adherida a la porción de la capa interna 88 que cubre la pared lateral 68 si, por ejemplo, se aplica preimpregnado. De manera similar, la pared interior 62 del lóbulo flanqueante 48 está opuesta y en proximidad a la pared lateral interior 70 del lóbulo interior 58. La porción de la capa interna 86 que cubre la pared interior 62 puede estar directamente adyacente y adherida a la porción de la capa interna 88 que cubre la pared lateral 70.
[0054] Haciendo referencia a la FIG. 5, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 puede incluir una capa exterior 90 que generalmente cubre y envuelve las capas internas 84, 86, 88. La capa exterior 90 se puede aplicar después de unir las capas internas 84, 86, 88. La capa exterior 90 puede ser un material compuesto y puede ser una mezcla de una fibra no continua (por ejemplo, cortada) y resina que puede aplicarse por pulverización (es decir, fibra/resina cortada por pulverización) o puede ser un compuesto de moldeo en láminas (SMC). El refuerzo primario (es decir, las fibras cortadas) puede estar hecho de una fibra de carbono, una fibra de vidrio o una fibra de aramida de aproximadamente una (1) pulgada de longitud (2,5 cm). La resina para unir las fibras cortadas puede incluir epoxi, éster de vinilo, uretano y otros sistemas de polímero/resina que pueden ser nanomejorados. Se contempla además y entiende además que la capa externa 90 puede comprender otros materiales y/o procesos que incluyen la colocación automatizada de fibras, filamentos enrollados y/o una mezcla de fibras continua y no continua.
[0056] El conjunto de recipiente de material compuesto 20 puede incluir además una pluralidad de uniones 92, con cada unión ubicada donde los extremos respectivos de las paredes exteriores 60, 72, 78, los extremos de las paredes laterales 68, 70 y los extremos de las paredes interiores 62 generalmente se encuentran (véase también la FIG. 3). Cada unión 92 puede ser generalmente triangular en sección transversal, y puede estar generalmente ubicada en el centro de una costura en forma de Y (es decir, donde las capas interna y externa se adhieren entre sí). La unión 92 puede estar hecha del mismo material que la capa exterior 90. Cuando los recipientes 22, 24, 26 están bajo presión interna, las áreas próximas a y/o en las uniones 92 están diseñadas para soportar una tensión de tracción significativa a través del espesor que de otro modo desafiaría las estructuras de material compuesto en capas.
[0058] En una realización donde se utiliza fibra continua para las capas internas 84, 86, 88 y se utiliza fibra cortada para la capa externa 90, el conjunto de recipiente 20 puede ser mucho más ligero que si todo el conjunto estuviera hecho con una fibra cortada. Sin embargo, las paredes laterales estructurales internas 68, 70 y las paredes internas 62 pueden tener espesores diferentes (por ejemplo, aproximadamente la mitad del espesor) que las paredes externas 60, 72, 78 con el híbrido de fibra continua y fibra cortada. Para esta realización de construcción de pared compuesta híbrida, las paredes laterales estructurales internas 68, 70 y las paredes internas 62 pueden tener una rigidez efectiva mayor o menor que las paredes externas híbridas 60, 72, 78 y, por lo tanto, las uniones 92 requerirán un ángulo optimizado que es diferente de aproximadamente ciento veinte (120) grados que normalmente se derivarían de materiales homogéneos. El ángulo de unión de 92 y el espesor de la pared interna se pueden optimizar en función de las propiedades específicas del material y la construcción de la pared híbrida.
[0060] Haciendo referencia a la FIG. 6, se ilustra un contenedor flexible 94 como una herramienta para fabricar el conjunto de recipiente 20. El contenedor flexible 94 puede ser una bolsa sellable que puede ser elásticamente flexible, puede estar hecha de una película de plástico y es lo suficientemente grande para contener el conjunto de recipiente 20. El contenedor flexible 94 puede incluir un orificio o abertura 96 que puede estar definido por una boquilla del contenedor (no se muestra), y está construido y dispuesto para conectar una manguera de vacío, o suministro de vacío, para generar un vacío sobre el contenedor 94. El contenedor 94 puede incluir otro orificio o abertura 98 que está colocado estratégicamente de manera que una porción del contenedor 94 que define el orificio 98 puede sellarse alrededor de una boquilla 100 del conjunto de recipiente 20 que está en comunicación de fluidos con las cámaras 34, 36, 38 del conjunto de recipiente 20. De esta manera, las cámaras 34, 36, 38 pueden estar expuestas a presión atmosférica, o presión positiva, mientras que los materiales compuestos del conjunto de recipiente 20 están generalmente expuestos a un vacío durante un proceso de fabricación. En una realización, el contenedor 94 puede incluir otro orificio o abertura 102 que puede colocarse en un extremo opuesto del contenedor al orificio de extracción de vacío 96. En un ejemplo, y en funcionamiento, mientras se crea un vacío a través del orificio 96, una resina sin curar puede fluir a través del orificio 102 hacia el contenedor 94 e infundir partes (por ejemplo, capas, uniones, etc.) del recipiente de material compuesto 20.
[0061] Haciendo referencia a la FIG.7, las herramientas adicionales para fabricar el conjunto de recipiente 20 pueden incluir al menos una lámina 104 que puede ser al menos parcialmente flexible, granulados 106 y un tapón 108. La lámina 104 se aplica a una superficie exterior 110 del conjunto de recipiente 20 y puede ser lo suficientemente rígida para ayudar a formar la superficie antes de que la resina se cure para reducir o eliminar el mecanizado de la superficie después de que la resina se cure, y/o reducir o eliminar la necesidad de un molde para formar la superficie exterior 110. En una realización, se puede aplicar una película de liberación porosa a la lámina 104, o puede ser parte de ella, de modo que la película de liberación porosa esté dispuesta entre la lámina 104 y el material compuesto. La película porosa está construida y dispuesta para facilitar la liberación de aire de los materiales compuestos del recipiente a presión durante la aplicación del vacío. En otra realización, el granulado 106 puede tener un tamaño que le permita fluir fácilmente a través de la boquilla 100, y el tapón 108 puede tener un tamaño que le permita tapar de manera liberable la boquilla después de que los granulados 106 estén dentro de las cámaras 34, 36, 38.
[0063] Haciendo referencia a la FIG.8, se ilustra un molde rígido 112 como otra herramienta para fabricar el conjunto de recipiente 20. En una realización y después de que el conjunto de recipiente 20 se expone al vacío, el conjunto puede colocarse en el molde 112. Una vez en su lugar, las cámaras 34, 36, 38 definidas por los respectivos revestimientos 28, 30, 32 pueden presurizarse y las resinas de las capas interna y externa 84, 86, 88, 90 pueden dejarse curar bajo calor.
[0065] Haciendo referencia a la FIG.9, se ilustra una realización no limitante de un proceso de fabricación del conjunto de recipiente 20. En el bloque 200, la superficie exterior 110 del conjunto de recipiente 20 puede estar envuelta con al menos una de las láminas 104. En el bloque 202, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 y las láminas 104 se colocan en el contenedor flexible 94. En el bloque 204, una porción de sellado del contenedor flexible 94, que define el orificio 98, está sellada alrededor de la boquilla 100 del recipiente de presión 20. Esta disposición puede proporcionar comunicación de fluidos entre las cámaras 34, 36, 38 del conjunto de recipiente 20 con la atmósfera. En una realización alternativa, esta disposición puede exponer las cámaras 34, 36, 38 a una presión positiva (por ejemplo, aproximadamente 25 psi a 100 psi (0,17 a 0,69 MPa)) aplicada a las cámaras mientras se aplica un vacío (por ejemplo, aproximadamente 20 a 30 pulgadas de mercurio (Hg) (68 a 100 KPa)) al material compuesto que lleva la superficie exterior 110 del conjunto de recipientes 20.
[0067] En el bloque 206, se aplica un vacío al interior del contenedor flexible 94 a través del orificio 96 en el contenedor.
[0068] De esta manera, generalmente se evacua el aire del contenedor flexible 94 provocando que el contenedor haga contacto sesgado con las láminas 104 y/o la superficie externa 110 del conjunto de recipientes 20. Con un vacío sostenido, las paredes compuestas del conjunto de recipientes 20 se compactan a medida que las paredes liberan aire. En el bloque 208, se puede aplicar una presión positiva a las cámaras 34, 36, 38 a través del orificio 98 y la boquilla 100. Esta presión positiva puede ayudar a los revestimientos 28, 30, 32 a resistir la fuerza de polarización producida por el contacto del contenedor flexible con la superficie externa 110. Generalmente, las fuerzas dirigidas hacia afuera producidas dentro del conjunto de recipientes 20 se equilibran sustancialmente con las fuerzas dirigidas hacia adentro producidas en el exterior del conjunto de recipiente. Si las fuerzas dirigidas hacia adentro son mayores que las fuerzas dirigidas hacia afuera, es posible que sea necesario que la pared lateral interior o el revestimiento sean lo suficientemente rígidos o, de lo contrario, estén sostenidos por un material granular compactado para evitar el colapso del recipiente.
[0070] En el bloque 210 y mientras se aplica el vacío, una resina no curada que puede aplicarse previamente a las paredes o capas del conjunto de recipiente 20 puede curarse a continuación. En el bloque 212, una vez curada la resina, se libera el vacío. En el bloque 214, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 y las láminas 104 se colocan en el contenedor flexible 94. En el bloque 216, las láminas 104 se retiran del conjunto de recipiente de material compuesto, proporcionando una superficie exterior 110 relativamente lisa y contorneada que requiere un mecanizado mínimo o nulo.
[0072] Haciendo referencia a la FIG. 10, se ilustra una realización no limitante de un proceso de fabricación del conjunto de recipiente 20. En el bloque 300, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 se coloca en el contenedor flexible 94. En el bloque 302, se aplica un vacío al interior del contenedor flexible 94 a través del orificio 96 en el contenedor. De esta manera, generalmente se evacua el aire del contenedor flexible 94 provocando que el contenedor haga contacto sesgado con las láminas 104 y/o la superficie externa 110 del conjunto de recipientes 20. En el bloque 304, una resina sin curar, en forma líquida, fluye a través del orificio 102 (es decir, se aspira a través del vacío) y hacia el contenedor flexible 94. En el bloque 306, la resina sin curar generalmente fluye hacia el orificio 96 y, de ese modo, impregna las diversas capas de fibra del conjunto de recipiente 20. Con un vacío sostenido, las paredes compuestas del conjunto de recipientes 20 se compactan a medida que las paredes liberan aire.
[0074] En el bloque 308, la resina se puede curar mientras está bajo vacío. En el bloque 310, se libera el vacío. En el bloque 312, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 se coloca en el contenedor flexible.
[0076] Haciendo referencia a la FIG.11, se ilustra una realización no limitante, tercera, de un proceso de fabricación del conjunto de recipiente 20. En el bloque 400, las cámaras 34, 36, 38 del conjunto de recipientes 20 pueden llenarse con el granulado 106. En el bloque 402, el tapón 108 puede sellarse de manera liberable a la boquilla 100, conteniendo así el granulado 106 y la presión atmosférica dentro de las cámaras. En el bloque 404, el conjunto de recipiente de material compuesto con tapón se coloca en el contenedor flexible 94. En el bloque 406, se aplica un vacío al interior del contenedor flexible 94 a través del orificio 96 en el contenedor. De esta manera, generalmente se evacua el aire del contenedor flexible 94 provocando que el contenedor haga contacto sesgado con las láminas 104 y/o la superficie externa 110 del conjunto de recipientes 20. El granulado 106 y/o la presión atmosférica contenida en el mismo, pueden ayudar a los revestimientos 28, 30, 32 a resistir las fuerzas internas producidas por el contacto sesgado del contenedor flexible 94. Con un vacío sostenido, las paredes compuestas del conjunto de recipientes 20 se compactan a medida que las paredes liberan aire. Se contempla y entiende que las paredes interiores o revestimiento(s) pueden estar completamente sellados para evitar fugas de aire hacia los materiales compuestos exteriores.
[0078] En el bloque 408, la resina se puede curar mientras está bajo vacío. En el bloque 410, se libera el vacío. En el bloque 412, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 se coloca en el contenedor flexible. En el bloque 414, el recipiente de material compuesto 20 se puede destapar y se puede retirar el granulado 106. En una realización, el granulado 106 puede ser parte del conjunto de recipiente 20. Por ejemplo, el granulado 106 puede construirse y disponerse para absorber gases.
[0080] Haciendo referencia a la FIG. 12, se ilustra una realización no limitante de un proceso de fabricación del conjunto de recipiente 20. En el bloque 500, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 se coloca en el contenedor flexible 94. En el bloque 502, una porción de sellado del contenedor flexible 94, que define el orificio 98, está sellada alrededor de la boquilla 100 del recipiente de presión 20. Esta disposición puede proporcionar comunicación de fluidos entre las cámaras 34, 36, 38 del conjunto de recipiente 20 con la atmósfera. En una realización alternativa, esta disposición puede exponer las cámaras 34, 36, 38 a una presión positiva aplicada a las cámaras mientras se aplica un vacío a la superficie exterior 110 (es decir, material(es) compuesto(s)) del conjunto de recipientes 20.
[0082] En el bloque 504, se aplica un vacío al interior del contenedor flexible 94 a través del orificio 96 en el contenedor. De esta manera, generalmente se evacua el aire del contenedor flexible 94 provocando que el contenedor haga contacto sesgado con las láminas 104 y/o la superficie externa 110 del conjunto de recipientes 20. Con un vacío sostenido, las paredes compuestas del conjunto de recipientes 20 se compactan a medida que las paredes liberan aire. En el bloque 506, se puede aplicar una presión positiva a las cámaras 34, 36, 38 a través del orificio 98 y la boquilla 100. Esta presión positiva puede ayudar a los revestimientos 28, 30, 32 a resistir la fuerza hacia dentro producida por el contacto de sesgo del contenedor flexible con la superficie externa 110. En el bloque 508 y antes de que la resina se cure, se puede liberar el vacío. En el bloque 510, el conjunto de recipiente de material compuesto 20 se coloca en el contenedor flexible 94. En el bloque 512, el conjunto de recipiente 20 se puede colocar en el molde 112 para moldear o formar la superficie externa 110 y curar la resina. Se entiende y se contempla que diversas etapas de los cuatro métodos de fabricación del conjunto de recipientes como se describe en este documento pueden añadirse o intercambiarse con otras etapas del método, y/o proporcionarse en diferentes órdenes.
[0083] Las ventajas y beneficios de la presente divulgación incluyen un tanque de almacenamiento liviano con una alta densidad de almacenamiento de energía. El(los) método(s) puede(n) reducir significativamente las herramientas de fabricación de material compuesto que de otro modo serían necesarias. Además, una presión y temperatura uniformes en todo el compuesto del recipiente durante el curado pueden ayudar a mantener la forma geométrica del conjunto. Además, el aspirado reduce el aire residual en los materiales compuestos antes del curado, reduciendo así la porosidad en los materiales compuestos curados y dando como resultado propiedades mecánicas sustancialmente más fuertes.
[0084] Aunque la invención se ha descrito con referencia a realizaciones ilustrativas, los expertos en la materia entenderán que se pueden realizar varios cambios y se pueden sustituir elementos equivalentes por elementos de la misma sin apartarse del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Además, pueden hacerse diversas modificaciones para adaptar las enseñanzas de la presente divulgación a situaciones, aplicaciones y/o materiales particulares, sin apartarse del alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anejas. Por lo tanto, la presente divulgación no se limita a los ejemplos particulares divulgados en el presente documento, sino que incluye todas las realizaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES
1. Un método para fabricar un conjunto de recipiente de material compuesto (20) que comprende: colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en un contenedor flexible (94) antes del curado de una resina del conjunto de recipiente de material compuesto; y
aplicar un vacío al interior del recipiente flexible y a través de un primer orificio (96) en el contenedor flexible para evacuar el aire y compactar el conjunto de recipiente de material compuesto.
2. El método según la reivindicación 1, en donde el contenedor flexible (94) está en contacto sesgado con el conjunto de recipiente de material compuesto (20) cuando se aplica el vacío.
3. El procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, que comprende además:
sellar una porción del contenedor flexible (94) que define un segundo orificio (98) alrededor de una boquilla (100) del conjunto de recipiente de material compuesto (20); y
colocar una cámara (34, 36, 38) del conjunto de recipiente de material compuesto bajo una presión igual o mayor que la presión atmosférica cuando el contenedor flexible está bajo vacío.
4. El método según la reivindicación 3, en donde un revestimiento (28, 30, 32) del conjunto de recipiente de material compuesto (20) define la cámara (34, 36, 38) y una capa de material compuesto del conjunto de recipiente de material compuesto rodea al menos en parte el revestimiento.
5. El método según cualquier reivindicación precedente, que comprende además:
curar la resina del conjunto de recipiente de material compuesto (20) cuando está bajo vacío.
6. El método según la reivindicación 5, que comprende además:
envolver el conjunto de recipiente de material compuesto (20) con al menos una lámina antes de colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en el contenedor flexible (94);
liberar el vacío después de que la resina se haya curado;
retirar el conjunto de recipiente de material compuesto y la al menos una lámina del contenedor flexible; y retirar la al menos una lámina del conjunto de recipiente de material compuesto.
7. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
extraer la resina no curada cuando está en estado fluido hacia el contenedor flexible (94) y a través de un tercer orificio (102) en el contenedor flexible cuando está bajo vacío; y
infundir el conjunto del recipiente de material compuesto con la resina sin curar.
8. El método según cualquier reivindicación anterior, en donde el contenedor flexible (94) es una bolsa.
9. El método según la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
envolver el conjunto de recipiente de material compuesto (20) con al menos una lámina antes de colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en el contenedor flexible (94);
liberar el vacío;
retirar el conjunto de recipiente de material compuesto y la al menos una lámina del contenedor flexible; y retirar la al menos una lámina del conjunto de recipiente de material compuesto; y opcionalmente en donde la al menos una lámina puede incluir una película de liberación porosa.
10. El método según las reivindicaciones 1 o 2, que comprende además:
llenar una cámara (34, 36, 38) definida por un revestimiento del conjunto de recipiente de material compuesto con un granulado (106); y opcionalmente
el método comprende además:
tapar una boquilla (100) del conjunto de recipiente de material compuesto (20) después de llenar la cámara con el granulado y antes de aplicar el vacío.
11. El método según la reivindicación 10, en donde el revestimiento está al menos en parte rodeado por una capa de material compuesto expuesta al vacío y en contacto con el contenedor flexible (94) cuando está bajo el vacío.
12. El método según cualquier reivindicación precedente, en donde el conjunto de recipiente de material compuesto (20) incluye una capa de material compuesto (90) exterior, una pluralidad de recipientes (22, 24, 26) y una pluralidad de uniones (92) generalmente dispuestas entre cada recipiente adyacente de la pluralidad de recipientes, y en donde la capa de material compuesto exterior rodea la pluralidad de recipientes y la pluralidad de uniones; y opcionalmente
en donde la capa de material compuesto externa y la pluralidad de uniones están basadas en resina y sin curar cuando se aplica el vacío.
13. El método según la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
liberar el vacío antes del curado de la resina;
retirar el conjunto de recipiente de material compuesto (20) y la al menos una lámina del contenedor flexible (94); y
colocar el conjunto de recipiente de material compuesto en un molde (112) para el curado de la resina.
14. Un contenedor flexible (94) para fabricar un conjunto de recipiente de material compuesto (20) que tiene una boquilla (100) para comunicación de fluidos con una cámara (34, 36, 38) del conjunto de recipiente de material compuesto, comprendiendo el contenedor flexible:
una primera porción que define un primer orificio (96) construido y dispuesto para extraer un vacío desde el interior del contenedor flexible;
una segunda porción que define un segundo orificio (98) y construida y dispuesta para sellar alrededor de la boquilla para exponer la cámara a una presión igual o mayor que la presión atmosférica a medida que se crea el vacío a través del primer orificio; y opcionalmente
que comprende además:
una tercera porción que define un tercer orificio (102) para que fluya una resina líquida hacia el contenedor flexible a medida que se crea el vacío.
15. El contenedor flexible (94) establecido en la reivindicación 14, en donde el contenedor flexible es una bolsa hecha de una película de plástico.
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