KR20160016607A - 복합재 부품을 경화하기 위한 블래더 시스템 - Google Patents

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엠. 둘 케네스
엠. 콕스 고든
디. 존스 다렐
에이. 맥카빌 더글라스
케이. 루이스 마이클
엘. 앤더슨 로버트
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더 보잉 컴파니
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Abstract

내부 공동을 가진 복합재 장입물을 경화하는 데 사용하기 위한 방법 및 장치. 장치는 경화 시 복합재 장입물에 압력을 가하기 위해 공동 내에 배치되도록 조절되는 플렉서블 블래더를 구비한다. 엔드 피팅은 상기 플렉서블 블래더에 작동하도록 연결된다. 엔드 피팅은 볼트 구멍과 수평 구멍을 형성한다. 벤트 볼트가 엔드 피팅의 볼트 구멍에 작동하도록 연결될 때, 벤트 볼트와 수평 구멍은 블래더 내부에 외부 압력이 가해질 수 있게 하는 압력 통로를 형성한다.

Description

복합재 부품을 경화하기 위한 블래더 시스템{BLADDER SYSTEM FOR CURING COMPOSITE PARTS}
본 발명은 일반적으로 복합재 레진 부품(composite resin parts)을 제작하는 방법 및 장비에 관한 것이며, 조금 더 구체적으로 복합재 부품을 경화하는 데 사용되는 블래더 시스템(bladder system)에 관한 것이다.
복합재 레진 부품은 경화 사이클(cure cycle) 중 부품에 열과 압력을 가하는 오토클레이브(autoclave) 내에서 경화될 수 있다. 팽창식 블래더(inflatable bladder)와 같은 도구가 공동 내에 배치되지 않는 경우, 일부 부품 형상은 오토클레이브 압력으로 인해 부품이 붕괴 될 수 있는 내부 공동을 포함한다. 상기 팽창식 블래더는 부품에 가해진 오토클레이브 압력에 대응하기 위해 경화 과정 중 팽창될 수 있다. 일반적으로, 이러한 팽창식 블래더는 블래더에 통풍구를 형성함으로써 진공 백(vacuum bag)을 통해 오토클레이브 압력으로 가압된다.
앞서 언급한 통풍구가 형성된 블래더는 경화된 부품의 불일치를 야기할 수 있는 여러 문제점들이 있다. 예를 들어, 적절한 통풍구가 형성되지 못한 블래더는 가해진 오토클레이브 압력에 대응하기 위해 충분히 가압되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 충분하지 못한 블래더 가압은 외측 배출구를 갖는 블래더를 연결하는 통풍 구멍을 밀봉하는 데 사용되는 밀봉의 불량으로 이어질 수 있다. 또한 블래더 벽이 관통되거나 망가질 수 있으며, 이 경우 오토클레이브 가스는 경화 사이클 내내 부품을 압박할 수 있다. 따라서, 블래더의 누설로 인한 악영향 또는 블래더를 적절하게 가압하는 데 실패한 것으로 인한 악영향을 을 줄이거나 제거할 수 있는 블래더 시스템이 필요하다. 또한, 진공 백의 통풍 구멍 밀폐를 위한 필요성을 없애면서, 동시에, 또한 블래더 시스템에 통풍구를 형성하여, 오토클레이브 압력과 같은, 외부 압력에 활용하는 블래더 시스템 및 경화 방법이 필요하다.
내부 공동이 있는 복합재 장입물(composite charge)을 경화하는 데 사용하기 위한 방법 및 장치가 명시된다. 대표적인 장치는 오토클레이브 경화 시 복합재 장입물에 압력을 가하기 위해 공동 내에 배치된 플렉서블 블래더(flexible bladder)를 구비한다. 엔드 피팅(end fitting)은 상기 플렉서블 블래더에 작동하도록 결합된다. 엔드 피팅은 볼트 구멍과 수평 구멍을 형성한다. 벤트 볼트(vent bolt)가 엔드 피팅의 볼트 구멍에 작동하도록 연결될 때, 벤트 볼트와 수평 구멍은 블래더의 내부가 오토클레이브 압력과 동일한 외부 압력을 받을 수 있게 하는 압력 통로를 형성한다.
장치는 또한 플렉서블 블래더, 블래더 엔드 피팅, 및 벤트 볼트 위에 밀폐되는 플렉서블 백(flexible bag)을 구비할 수 있다. 장치는 또한 장치에 복합재 장입물이 배치되도록 조절되는 경화 툴(cure tool)을 구비할 수 있으며, 플렉서블 블래더는 상기 경화 툴에 배치되고, 플렉서블 백은 상기 경화 툴에 밀폐된다. 경화 툴은 금속 또는 복합재 경화 툴을 구비할 수 있다. 또한, 블래더 엔드 피팅의 볼트 구멍은 경화 툴과 엔드 피팅이 맞닿는 표면을 따라 형성된 툴 구멍(tool bore)과 정렬되도록 배치될 수 있다. 하나의 배치에서, 벤트 볼트가 블래더 엔드 피팅의 볼트 구멍으로 삽입될 때, 벤트 볼트는 벤트 볼트가 툴 구멍에 나사 결합되는 위치로 회전력을 받을 수 있다. 그렇지 않으면, 벤트 볼트는 툴 구명에 형성된 나사 삽입구에 나사 결합될 수 있다.
하나의 대안 배치에서, 블래더 엔트 피팅의 볼트 구멍은 제1 표면에서 블래더 엔드 피팅의 제2 표면으로 연장된다.
다른 배치에서, 툴은 플렉서블 백 내의 압력을 선택적으로 빼기 위해 진공 공급원에 연결된 진공 포트(port)를 구비한다.
또 다른 배치에서, 블래더 엔드 피팅의 볼트 구멍은 제1 볼트 구멍 부분과 제2 볼트 구멍 부분을 구비하며 상기 제1 볼트 구멍 부분의 지름은 제2 볼트 구멍 부분의 지름과 다르다. 제1 볼트 구멍 부분의 지름은 제2 볼트 구멍 부분의 지름보다 더 클 수 있다.
또 다른 배치에서, 벤트 볼트의 내부 볼트 구멍과 엔드 피팅의 수평 구멍은 블래더의 내부가 오토클레이브 압력과 같은 외부 압력을 받게 될 수 있도록 압력 통로를 형성한다.
다른 배치에서, 방법은 공지된 내부 공동을 갖는 복합재 부품 장입물을 오토클레이브 경화하는 방법에 대한 것이며, 다음의 오토클레이브 내에 복합재 부품 장입물을 배치하는 단계와; 복합재 부품 장입물에 블래더를 설치하는 단계; 블래더 엔드 피팅에 블래더를 연결하는 단계; 블래더 엔드 피팅을 경화 툴에 고정하기 위해 벤트 볼트를 사용하는 단계를 포함하며, 상기 벤트 볼트와 블래더 엔드 피팅은 블래더 내부에 외부 압력을 제공하기 위한 압력 통로를 형성한다. 하나의 배치에서, 상기 방법은 또한 벤트 볼트와 블래더 엔드 피팅에 의해 형성된 압력 통로에 의해 블래더 내부로 하여금 외부 압력을 받게 함으로써 블래더를 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 방법은 또한 플렉서블 블래더와, 블래더 엔드 피팅, 및 벤트 볼트를 통해 플렉서블 백을 밀폐하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 배치에서, 방법은 툴에 복합재 장입물을 배치하도록 경화 툴을 조절하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 플렉서블 블래더는 복합재 장입물의 공동 내에 배치된다.
기능, 특성, 및 장점들은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 성취될 수 있으며, 또는 다음의 설명 및 도면을 참고하여 보여질 수 있는 더욱 자세한 설명에서 또 다른 실시예와 조합될 수 있다.
예시적인 실시예의 특징이라고 여겨지는 새로운 기능들은 첨부된 청구 범위에 기재되어 있다. 그러나, 실시예와 더불어 바람직한 사용 모드(mode)와, 또한 이들의 목적과 설명은 다음의 본 발명의 실시예의 자세한 설명을 참고하여, 첨부된 도면과 함께 읽을 때 가장 쉽게 이해될 것이다:
도 1은 공지된 실시예에 따른 블래더 시스템에 대한 기능 블록 구성도이다;
도 2는 도 1에 도시된 블래더 시스템을 이용하여 경화된 복합재 레진 스트링거(stringer)의 사시도이다;
도 3은 복합재 스트링거 장입물을 경화하는 데 사용된 경화 툴의 사시도이다;
도 4는 도 3과 유사하나 툴에 배치되었던 스트링거 장입물을 보여주는 것이다;
도 5는 도 4에 도시된 툴와 사용될 수 있는 블래더 엔드 피팅에 대한 개요도이다;
도 6a 및 6b는 도 5에 도시된 블래더 엔드 피팅과 사용될 수 있는 벤트 볼트가 도시된다;
도 6c 및 6d는 도 5에 도시된 블래더 엔드 피팅과 사용될 수 있는 압력 밀폐 부재가 도시된다;
도 7은 도 4와 유사하나, 블래더 엔드 피팅(도 5)과, 벤트 볼트(도 6a, 6b) 및 스트링거 장입물의 공동 내에 배치되어있는 팽창식 블래더를 구비한 블래더 시스템을 나타낸다;
도 8은 도 7과 유사하나 스트링거 장입물에 배치되어있는 스킨(skin)을 추가로 나타낸다;
도 9는 도 8과 유사하나 스킨 장입물 위에 설치되어 있는 콜 플레이트(caul plate)가 도시된다;
도 10은 도 9와 유사하나 경화 툴의 주변부 둘레에 적용되어 있는 밀폐 테이프(sealant tape)가 도시된다;
도 11은 도 10의 선 11-11을 따라 잘려진 단면도이지만, 추가적으로 경화 툴에 밀폐되고 그 위에 설치되어 있는 진공 백이 도시된다;
도 12는 이곳에서 공지된 바와 같이 블래더 시스템을 이용하여 내부 공동을 가진 복합재 부품 장입물을 오토클레이브 경화하는 방법에 대한 흐름도를 나타낸다;
도 13은 항공기 생산 및 서비스 방법론에 대한 흐름도를 나타낸다; 및
도 14는 항공기에 대한 블록 구성도를 나타낸다.
다음의 공지된 실시예는, 공지된 실시예의 전체는 아니지만 일부분이 도시된 첨부된 도면을 참고하여 이후 조금 더 자세하게 설명될 것이다. 실제로, 여러 다른 실시예들이 제공될 수 있으며 이곳에서 제시된 실시예에 국한된 것으로 해석 되어서는 안된다. 다소, 이러한 실시예들은 본 발명이 철저하고 완전하며 당 업계의 숙련자들에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달하도록 제공된다.
본 발명은 적어도 하나의 엔드 피팅을 가진 블래더 시스템의 실시예를 위해 제공된다. 구조 및 방법의 실시예는 자동차 및 다른 유사한 구조와 같은, 항공기, 우주선, 모터 기술, 선박 및 다른 기술에 이용될 수 있다. 게다가, 구조 및 방법의 실시예는 냉각 용도, 더불어 경량 구조로부터 에너지를 저장하는 것을 위한 상업용 건축 자재와 통합되어 사용될 수 있다.
먼저 도 1을 참고로, 경화되지 않은 복합재 레진 부품(10, composite resin part)은 이후로 "장입물(charge)", "복합재 장입물", "복합재 부품 장입물" 또는 "스트링거 장입물(stringer charge)"로 나타낼 수 있다. 상기 장입물은 오토클레이브 내에 제공될 수 있다. 특히, 장입물(10)은 오토클레이브 열 및 압력이 복합재 장입물(10)에 적용되는 오토클레이브(35)에 배치된 경화 툴(15)에서 경화될 수 있다. 복합재 장입물(10)은 하나 이상의 내부 빈 공간, 갇힌 또는 밀폐된 공간, 또는 공동을 포함하며, 설명의 편의를 위해, 이후에는 총괄하여 장입물 공동(13)으로 나타낼 것이다.
블래더 엔드 피팅(200)에 사용가능하게 연결된 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)를 구비한 블래더 시스템이 또한 제공된다. 단지 하나의 실시예로서, 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)는 블래더 엔드 피팅(200)의 한 부분에 밀봉될 수 있다. 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)는 오토클레이브 경화 과정과 같은, 경화 과정 중 장입물(10)에 적용된 외부 압력에 대응하기 위해 경화 사이클 이전에 경화 툴(15)의 내부 공동(45) 내에 배치되거나 삽입될 수 있다. 상기 배치에서, 블래더 엔드 피팅(200)은 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)에 접착 또는 밀봉될 수 있다. 하나의 바람직한 배치에서, 아래에서 더 자세하게 설명될 것으로서, 블래더 엔드 피팅(200)은 일반적으로, 평평한 상부면 및 일반적으로 평평한 바닥면을 구비한, 실질적으로 직사각형 형태의 금속(예컨대, 알루미늄) 또는 복합 재료를 구비할 수 있다. 바람직하게, 블래더 엔드 피팅은 엔드 피팅의 제1면에서 제2면까지 연장되는 볼트 구멍을 형성한다. 상기 볼트 구멍은 벤트 볼트(300, venting bolt)를 수용하도록 형성될 수 있다. 상기 벤트 볼트(300)는 밴조 볼트(banjo bolt)로서 당 업계에 공지된 내부적으로 줄어든 볼트(internally relieved bolt)를 구비할 수 있다. 바람직하게, 블래더 엔드 피팅(200)은 또한 엔드 피팅의 제2 부분을 따라 연장된 수평 구멍을 형성한다. 엔드 피팅의 제2 부분은 팽창식 블래더(55) 내에 있게 될 것이다.
벤트 볼트(300)와 블래더 엔드 피팅(200)이 결합하여, 벤트 볼트(300)가 블래더 엔드 피팅의 볼트 구멍과 작동하도록 연결될 때, 벤트 볼트(300)의 내부 구멍과 엔드 피팅의 수평 구멍은 블래더의 내부에 외부 압력이 가해지게 하는 내부 통로를 형성하기 위해 함께 작동한다. 상기와 같이, 진공 백에 삽입된 경화 툴 외부의 외부 압력은 툴의 바닥 측으로부터, 벤트 볼트를 통과하고, 블래더 엔드 피팅을 통해 그리고 이후 블래더(55)로 들어갈 수 있다. 이와 같이, 공지된 블래더 시스템은 진공 백(25)에 어떤 타입의 벤트 포트가 없어도, 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)에 오토클레이브 벤트를 제공한다. 이와 같이, 블래더 엔드 피팅(200), 벤트 볼트(300), 및 팽창식 블래더(55)는 블래더(55) 내부가 오토클레이브(35)의 내부 공기에 직접 노출될 수 있는 닫힌 시스템을 형성하기 위해 함께 작동한다.
진공 백(25)과 같은. 플렉서블 백(flexible bag)은 플렉서블 블래더(55)와, 블래더 엔드 피팅(200), 벤트 볼트 위에 배치되고 밀봉될 수 있으며 이후 경화 툴(15)에 고정될 수 있다. 이와 같이, 진공 백(25)은 복합재 장입물(10)과, 팽창식 블래더(55), 블래더 엔드 피팅(200) 그리고 벤트 볼트(300)의 상부를 포함하여 진공을 제공할 것이다. 중요하게, 상기 블래더 시스템 구성에서, 팽창식 블래더(55) 내에 외부 압력을 제공하기 위해 진공 백(25) 내에 어떤 벤트 구멍도 필요하지 않다. 플렉서블 백(25)은 플렉서블 백(25)의 공기를 빼기 적합한 진공 공급원(145)과 연결된다.
다음으로 도 2를 참고하면, 공지된 블래더 시스템과 경화 방법은 하나 이상의 내부 공동을 가진 다양한 형상의 다수의 복합재 레진 부품을 경화하기 위해 채용될 수 있다. 예를 들어, 그리고 이에 한정하지 않고, 공지된 블래더 시스템과 방법은 섬유 강화 복합재 레진 스트링거(20, stringer)의 제조에 이용될 수 있다. 하나의 바람직한 배치에서, 상기 스트링거(20)는 프리프레그(prepreg, 수지 침투 가공제)의 다중-플라이 적층을 구비할 수 있다. 이러한 예시의 배치에서, 스트링거(20)는 내부 스트링거 공동(45)을 형성하는 모자형 부분(40, hat section)과, 한 쌍의 측면으로 연장된 플랜지 부분(50, flange sections), 그리고 경화시 플랜지 부분(50)과 함께 고화되는, 실질적으로 평평한 스킨 부분(52, skin section)을 구비한다. 당업자가 알고 있는 바와 같이, 대안의 스트링거 형상도 가능하다.
도 3에서 11은 각각 도 2에 도시된 스트링거(20)의 경화를 위해 도 1에 도시된 장치의 준비에서의 연속적인 단계를 도시한다. 특히 도 3을 참고하면, 경화 툴(15)은 어떤 적합한 재료를 구비한다. 예를 들어, 어떤 용도에 대해서, 적합한 경화 툴 재료는 인바(Invar)과 같은 니켈-강 합금을 구비할 수 있다. 대안으로서, 경화 툴은 복합재료로 구성될 수 있다. 경화 툴이 복합재 툴를 구비하는 경우, 나사 결합 삽입부는 벤트 볼트를 경화 툴에 나사결합으로 부착하도록 이용될 수 있다.
이러한 예시 구성에서, 경화 툴(15)은 적어도 하나의 장입물 공동(45)을 형성하며 상기 장입물 공동은 측면으로 돌출된 한쌍의 플랜지 부 툴 면(70, tool face)을 따라 모자형 부분 툴 면(65)을 형성할 수 있다. 하나의 바람직한 배치에서, 툴 면(65, 70) 각각은 도 2에 도시된 스트링거(20)의 각각 모자형 부분과 플랜지 부분(40, 50)에 일치하도록 구성된다. 경화 툴(15)은 내부 공동(45)을 둘러싸는, 실질적으로 평평한 상부 툴 면(80)을 추가로 구비한다. 툴은 공동(45)의 한쪽 단부에 벽 구조물(82)과, 상기 벽 구조물(82)에서 돌출된 실질적으로 평평한 말단부(95)를 추가로 형성한다. 실질적으로 평평한 말단부(95)는 툴 구멍(98)을 형성한다. 하나의 바람직한 배치에서, 상기 툴 구멍(98)은 말단부(95)의 상부면(100)에서 말단부(95)의 바닥면(102)까지 연장된다. 하나의 바람직한 배치에서, 상기 툴 구멍(98)은 도 1에서 설명된 벤트 볼트(300)와 같은 벤트 볼트를 수용하도록 형성될 수 있다. 게다가, 도시된 바와 같이, 내부 공동(45)의 제1 말단은 (47)에서 개방되고 상기 개방된 말단은 일반적으로 툴 구멍(98)의 위치에 인접해 있다.
아래에서 설명될 것처럼, 경화 툴(15)은 복합재 스트링거 장입물을 조립하는 데 사용될 수 있으며, 도 1에서 설명된 바와 같이 조립된 장입물을 오토클레이브(35) 내에서 경화하는 데 사용될 수 있다. 도시된 경화 툴(15)이 스트링거(20)의 기능에 맞게 조절되면서, 당업자들이 알고 있는 바와 같이, 팽창식 블래더(55)와, 블래더 엔드 피팅(300) 및 벤트 볼트(200)를 구비한 경화 툴(15)과 블래더 시스템(60)은 용도에 따라, 다양한 다른 형상 중 하나를 갖는 경화 툴과 경화되기 위한 특정 복합재 부품 장입물에 사용될 수 있다. 하나의 예시와 같이, 상기 경화 툴과 블래더 시스템은 맨드렐(mandrel)을 따라서 다수의 스트링거를 동시에 함께 경화하기 위한 시스템에서 사용될 수 있다.
다음으로 도 4를 참고하면, 복합재 스트링거 장입물(10)은 경화 툴(15)에 적층되거나 배치됨으로써 오토클레이브 내에 제공될 수 있다. 상기 도시된 배치에서, 스트링거 장입물(10)은 공동(45)을 채우고 툴 면(65, 도 3)과 맞물리는 모자형부(12)와, 각각 툴 면(65)에 맞물리는 한 쌍의 측면으로 돌출된 플랜지(14)를 구비한다. 하나의 바람직한 배치에서, 스트링거 장입물(10)은 독립 적층 툴(도시되지 않음)에 적층될 수 있고 이후 경화 툴(15)로 이송될 수 있다. 대안의 바람직한 배치에서, 부품 장입물(10)의 형상 및/또는 복잡성에 따라, 경화 툴(15)에 직접 스트링거를 적층하는 것이 가능할 수 있다.
스트링거 장입물(10)이 경화 툴(15)에 배치된 이후, 플렉서블 블래더(55)와, 블래더 엔드 피팅(200), 및 벤트 볼트를 구비한 블래더 시스템(60)은 경화 툴(15)에 사용가능하게 연결될 수 있다. 하나의 바람직한 구성에서, 그리고 여기서 더욱 자세하게 설명될 것처럼, 플렉서블 블래더(55)는 툴 구멍(98) 위에 배치된 블래더 엔드 피팅(200)과 그리고 공동(45)의 개방 말단(47)으로 삽입된 블래더 엔드 피팅(200)을 가진 툴의 공동(45)으로 삽입될 수 있다. 이러한 위치에서, 엔드 피팅(200)은 플렉서블 블래더(55) 내에 부분적으로 위치할 것이다.
예를 들어, 도 5는 블래더 시스템(60, 예컨대, 도 7에 도시된)에 이용될 수 있는 블래더 엔드 피팅(200)의 하나의 배치를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 하나의 바람직한 배치에서, 블래더 엔드 피팅(200)은 제1 모따기된 표면 부분(210)과 제2 직사각형 부분(220)을 구비한다. 제1 부분(210)은 엔드 피팅의 제2 부분 또는 상부 표면(250)을 향해 엔드 피팅의 제1 부분 또는 바닥 부분(230)에서 돌출된 모따기된 표면(212)을 구비할 수 있다. 또한, 이러한 제1 부분(210)은 제1 표면(230)과 제2 표면(250) 사이에서 연장된 볼트 구멍(260)을 형성한다. 이러한 도시된 배치에서, 볼트 구멍(260)은 상부 표면(250) 근처 제1 구멍 부(262)와 제1 구멍 부(262) 아래에 있는 제2 구멍 부(264)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 제1 볼트 구멍부의 지름은 제2 볼트 구멍부의 지름과 다르다. 특히, 제1 볼트 구멍부의 지름은 제2 볼트 구멍부의 지름보다 더 크다. 상기 볼트 구멍 구성의 하나의 장점은 반조 피팅(banjo fitting) 또는 볼트와 같은 내부적으로 줄어든 볼트와 같은 벤트 볼트의 사용을 허용한다는 것이다. 현재 공지된 블래더 시스템을 가진 볼트를 사용하는 하나의 장점은 복합재 장입물이 경화 단계시 오토클레이브 내에서 지지될 때 보통 겪게 되는 높은 압력처럼, 높은 압력 적용을 견뎌내는 능력이다.
게다가, 스팟페이스(spotface) 또는 매끄럽고 평평한 표면을 제공하는 가공된 형상(266)은 또한 볼트 구멍(260)의 바닥 표면(230)을 따라 제공될 수 있다. 이러한 가동된 특징(266)은 엔드 피팅(200)이 도 3-4의 경화 툴(15)의 실질적으로 평평한 표면부(95)에 장착될 때와 같은, 엔드 피팅(200)이 경화 툴에 장착될 때, 제1 압력 밀봉 부재(예컨대, 도 6c의 제1 밀봉 부재(150))를 수용하도록 구성될 수 있다. 유사한 방식으로, 제1 구멍부(262)의 바닥 표면(261)은 또한 제2 압력 밀봉 부재(160)(예컨대, 도 6d의 밀봉 부재(160))를 수용하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 6c는 제1 압력 밀봉 부재(150)를 나타내고, 도 6d는 제2 밀봉 부재(160)를 나타낸다. 하나의 바람직한 배치에서, 압력 밀봉 부재(150)는 탄성 부재의 밀봉 링(ring) 또는 압축 가능한 오-링(O-ring)의 형태를 취할 수 있다. 다른 바람직한 배치에서, 압축 밀봉 부재(150)는 켈리포니아, 롱비치의 러버크레프트(Rubbercraft of Long Beach, California)에 의해 제공된 듀오-실 가스켓(Duo-Seal gaskets)과 같은 가스켓으로서 내부에 오-링이 배치된 금속 와셔(washer)의 형태일 수 있다. 설치할 때, 상기 압력 밀봉 부재는 압력 통로(390)(도 11 참고) 내에 외부 압력을 밀봉하고 그 결과 이를 적절히 보유하고 있기 위해 벤트 볼트(300)와 엔드 피팅(200) 그리고 툴(15)의 엔드 피팅과 평평한 부분(95) 사이에서 압축될 수 있다.
하나의 바람직한 배치에서, 가공된 형상(261)으로 제공된 제1 압력 밀봉 부재(160)는 도 6d에 도시된 바와 같이, 금속 와셔의 내부 원주(161)에 보유된 오-링을 가진 금속 와셔(washer)를 구비한다. 하나의 바람직한 배치에서, 제1 구멍 부분(262)의 바닥 표면(261)에 제공된 제2 압축 밀봉 부재는 탄성중합체의 밀봉 링을 구비한다. 대안의 압축 밀봉 부재 형태가 또한 사용될 수 있다.
블래더 엔드 피팅(200)은 또한 수평 구멍(280)을 형성한다. 도시된 바와 같이, 수평 구멍(280)은 엔드 피팅(200)의 제2 부분(220)을 따라 제2 구멍부분(264)에서 제2 부분(220)의 벽 부분(290)을 향해 수평으로 연장된다. 이와 같이, 볼트 구멍(264)(즉, 제2 구멍 부분)과 수평 구멍(280)은 서로 유체 연통하게 형성된다. 또한 도시된 바와 같이, 엔드 피팅(200)의 제2 단부(220)는 일반적으로 전체 높이 HSP(272)가 엔드 피팅의 제1 단부의 전체 높이 HFP(270)보다 약간 낮은 직사각형 형상을 구비한다. 제2 부분(220)의 높이가 더 작은 하나의 이유는 블래더의 내부를 위해 외부 표면(275)을 상기 직사각형 단부(220)에 작동 가능하게 연결 또는 부착할 수 있게 하기 위해서이다. 당업자들이 알고 있는 바와 같이, 다른 높이 HSP(272), HFP(270) 형상이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 대안 배치에서, 높이 HSP(272)가 높이 HFP(270)과 같거나 더 클 수 있다.
도 6a는 도 5에 도시된 엔드 피팅(200)과 사용될 수 있는 벤트 볼트(300)를 나타낸다. 도 6b는 도 6a에 도시된 벤트 볼트(300)를 위에서 본 형상을 나타낸다. 하나의 바람직한 배치에서, 상기 벤트 볼트는 밴조 볼트를 구비한다.
다음으로 도 6a 및 6b를 참고하면, 벤트 볼트(300)는 확대된 헤드 개구부(310, head opening)를 형성하는 확대된 벤트 볼트 헤드(305)를 구비한다. 도 6b에서 볼 수 있는 것처럼, 벤트 볼트가 엔드 피팅(200, 도 5참조)의 상부 표면(250) 위로 돌출되지 않도록 블래더 엔드 피팅(200)의 구멍으로 배치될 때, 확대된 헤드 개구부(310)는 경화 툴의 상부 표면의 위치로 벤트 볼트를 밀어 넣거나 및/또는 나사 체결하기 위한 유사한 형상의 드라이빙 공구(driving tool)를 허용하기 위해 6각형 개구부를 구비할 수 있다.
벤트 볼트(300)는 확대된 헤드(305)에서 돌출된 볼트 축(340)을 추가로 구비한다. 중요하게, 상기 볼트 축(340)은 적어도 볼트 축(340)의 일부분을 따라 돌출된 내부 볼트 구멍(355)을 형성한다. 상기 축(340)은 확대된 헤드(305) 바로 아래 돌출된 제1 목 부분(315)을 추가로 구비한다. 제2 목 부분(320)은 제1 목 부분(315)에서 돌출되며 제3 목 부분(330)은 상기 제2 목부분(320)에서 돌출된다. 제3 목부분(330)은 환상 홈(370) 인근에 위치한다. 볼트 축(340)은 나사산(360)을 구비하는 연결 말단(350)을 추가로 구비한다. 상기 배치에서, 나사산(350)은 수나사로 구성된다. 중요하게, 상기 도시된 배치에서, 축(340)의 내부 구멍(355)은 볼트 축(340)의 바닥 볼트 표면(380)에서 제2 목부분(320)으로 돌출된다. 볼트 볼트는 축방향으로 벤트 포트(325, vent port)를 구비한다. 상기 벤트 포트(325)는 또한 제2 목부분(320)에 제공되며 내부 볼트 구멍(355)과 유체 정렬된다.
다음 과정 단계에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 블래더 시스템(60)은 경화 툴(15)에 설치된다. 특히, 블래더 시스템(60)의 팽창식 블래더(55)는 경화 사이클 중 적용되는 외부 압력에 대응하기 위해 스트링거 장입물(10)의 내부 공동(45) 내에 배치된다. 블래더(55)는 예를 들어, 이에 한정하지 않고 탄성중합체(elastomer)와 같은 어떤 적합한 재료의 형태가 될 수 있다. 박리제 또는 박리 필름(A release agent or a release film)은 경화 다음으로 공동(45)에서 블래더의 추후 제거를 용이하게 하도록, 설치되기 전에 블래더(55)에 적용될 수 있다. 하나의 바람직한 배치에서, 블래더(55)는 도 5에 도시된 블래더 엔드 피팅(200)의 제2 부분(220, 즉, 직사각형 부분)에 연결되도록 적용된다. 이러한 예시에서, 블래더(55)는 실질적으로 내부 공동(45)의 형상에 일치하도록 형성되며 경화 툴(15)의 평평한 툴 표면(80)과 실질적으로 같은 높이에 위치한 실질적으로 평평한 상부 표면(57)을 구비한다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 블래더 엔드 피팅(200)이 툴(15)의 말단부(95)를 따라 배치된다. 이렇게 설치된 위치에서, 블래더 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)은 경화 툴(15)의 상부 표면을 따라 제공된 볼트 구멍(98)과 정렬되도록 배치된다. 또한, 블래더(55)는 블래더 엔드 피팅(200)에 영구적으로 부착되고 밀봉될 수 있으며, 이로 인해 블래더(55)를 블래더 엔드 유닛(200)에 매번 재연결할 필요 없게 하고, 블래더(55)는 경화 과정을 위한 준비로서 복합재 장입물(10)에 설치된다.
다음으로, 벤트 볼트(300)는 블래더 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)에 사용 가능하게 삽입될 수 있다. 상기 벤트 볼트가 볼트 구멍(260)에 삽입되기 때문에, 벤트 볼트(300)의 연결 단부(350)를 툴(15, 도 4 참고)의 볼트 구멍(98)에 나사연결하는 위치로 추가로 회전력을 받을 수 있다. 제대로 삽입되면, 벤트 볼트(300)는 벤트 볼트(300)의 벤트 포트(325)가 블래더 엔드 피팅의 수평 구멍(280)과 정렬되도록 블래더 엔드 피팅 내에 배치된다. 벤트 볼트(300)가 제자리에서 회전력을 받게 됨으로써, 압축 통로(390, 도 11 참고) 내에 외부 압력을 밀봉하고 그 결과 이를 제대로 보유하도록, 벤트 볼트(300)와 엔드 피팅(200) 사이에서 제1 압축 밀봉 부재를 압축시키고, 엔드 피팅과 툴(15)의 평평한 부분(95) 사이에서 제2 압축 밀봉 부재를 압축시킨다.
다음으로 도 8을 참고하면, 블래더 시스템(60)이 도 7에 도시된 바와 같이 설치된 이후, 실질적으로 평평한 복합재 스킨 장입물(115)은 경화 툴(15)에 배치되고, 팽창식 블래더(55) 위를 덮으며, 스트링거 장입물(20)의 플랜지(14, 도 7)와 평평한 툴 표면(80)에 맞닿아 연결된다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 코올 플레이트(120, caul plate)는 경화 과정 중 스킨 장입물(115) 위에 실질적으로 고른 압력을 적용하기 위해 평평한 복합재 스킨 장입물(115) 위에 설치될 수 있다. 또한, 도 7에 도시되지 않았더라도, 필 플라이(peel plies), 박리 필름 및/또는 브리더(breathers) 또는 다른 구성요소가 용도에 따라 코올 플레이트(120)를 따라 설치될 수 있다. 다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 적합한 밀봉 테이프(125, sealant tape) 또는 다른 적합한 밀봉재가 툴(15)를 진공 백(vacuum bag)에 담기 위한 목적으로 경화 툴(15)의 주위에 적용될 수 있다. 이러한 관점에서, 진공 탐지 베이스(130, vacuum probe base)는 설치된 블래더 엔드 피팅(200) 근처의, 경화 툴(15)의 평평한 말단부(95)에 적용될 수 있다. 다음으로, 진공 탐지기(135, vacuum probe)는 진공 탐지 베이스(130)에 장착될 수 있다. 이러한 진공 탐지기는 경화 사이클 중 진공 백(25) 내에 압력을 빼내거나 선택적으로 압력을 해제하기 위한 진공 공급원(145, 도시되지 않음)에 연결되도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 바람직한 블래더 시스템 연결의 하나의 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 도 11은 다음 과정 단계를 나타낸다. 제1 및 제2 압력 밀봉 부재(150, 160)의 설치 다음으로, 도 10에 도시된 벤트 볼트(300), 폴리에스터(polyester) 또는 나일론(nylon)과 같은 적합한 재료로 형성된, 때때로 진공 백(25)으로 나타내는 플렉서블 백(25)은 블래더 엔드 피팅(200), 벤트 볼트 확대 헤드(305), 스트링거 장입물(10) 및 블래더(55)를 덮고, 툴(15) 위에 설치된다. 진공 백(25)은 밀봉 테이프(125) 또는 다른 적합한 밀봉제를 이용하여, 경화 툴(15) 둘레에 그리고 진공 탐지기(130)를 둘러 밀봉된다.
진공 백(25)의 배출은 진공 백(25)을 블래더 엔드 피팅(200), 벤트 볼트(300)의 상부, 블래더(55), 및 툴(15)의 상부 표면 아래쪽으로 뽑아내진다. 오토클레이브 내에서 수행된 경화 단계 중, 오토클레이브 압력(Pa)은 경화 툴(15)에 대해 진공 백(25)에 힘을 가하며, 이로 인해 복합재 장입물(10)을 압축한다. 게다가, 오토클레이브 압력 (Pa)이 벤트 볼트(300)의 바닥에 전해지기 때문에, 오토클레이브 압력(Pa)은 또한 블래더(55)의 내부에 적용된다. 특히, 툴(15)의 바닥부는 오토클레이브 압력을 수용하기 위한 관이 뚫려 있을 수 있으며 상기 압력은 벤트 통로의 방식으로 블래더(55)의 내부에 전해지게 된다. 압력 밀봉 부재(150, 160)는, 압력 통로(390) 내에 외부 압력을 밀봉하고 그 결과 이를 보유하도록, 벤트 볼트(300)과 엔드 피팅(200) 사이에서 압축되며 엔드 피팅과 툴(15)의 평평한 부분(95) 사이에서 압축될 것이다.
여기에서 설명된 블래더 시스템(60)이 많은 수의 스트링거를 동시에 함께 경화하는 데 사용되는 경우, 스트링거 각각에 대해 각각 분리된 블래더는 또한 동일한 오토클레이브 압력으로 가해질 수 있다. 블래더(55)의 내부(75)에 도달하기 위한 상기 오토클레이브 압력(Pa)을 위해, 오토클레이브 압력(Pa)은 압력 통로(390)을 따라갈 것이다. 상기 압력 통로(390)는 벤트 볼트(300)의 축 포트(325) 방식으로 블래더 엔드 피팅(200)의 수평 구멍(280)으로 연결되며, 이로 인해 오토클레이브 압력(Pa)으로 블래더(55)의 내부를 안쪽에서 가압하는 벤트 볼트(300)의 내부 구멍(355)을 구비할 것이다. 이러한 블래더(55)의 내부 가압은 복합재 장입물(10)에 적용되는 힘 (Pa)를 야기한다. 그 결과, 성형된(molded) 복합재 장입물은 블래더(55)가 팽창된 상태를 유지하면서 오토클레이브에서 경화될 수 있다. 이는 경화 및 성형 간격 동안, 복합재 장입물의 외부 표면이 툴(15)와 코올 시트(115, caul sheet) 각각에 대해 힘을 받을 수 있게 한다. 경화가 완성되면, 오토클레이브 압력(Pa)은 진공 백(25)에서 제거되고, 그 결과 또한 블래더(55)의 내부에서 제거된다.
다음으로는 앞서 명시된 블래더 시스템(6)을 이용한 오토클레이브 경화를 위한 방법(400)의 단계가 대략적으로 도시된 도 12에 관한 것이다. 예를 들어, 단계(402)에서 시작되어, 복합재 레진 장입물(10)은, 여기에서 설명되고 도시된 바와 같이 경화 툴(15)과 같은 적합한 툴에 배치됨으로써 오토클레이브 내에서 지지된다. 단계(404)에서 블래더(55)는 장입물 공동에 설치된다. 그 다음, 단계(406)에서, 앞서 명시된 블래더 시스템을 생성하기 위해, 블래더(55)는 블래더 엔드 피팅(200)과 벤트 볼트(300)에 연결될 수 있다. 하나의 바람직한 배치에서, 블래더 엔드 피팅(200)은 경화 툴(15)의 일반적으로 평평한 상부면에 제거 가능하게 연결되고, 플렉서블한, 팽창식 블래더(55)는 장입물(10)의 내부 공동(45)에 설치된다. 벤트 볼트(300)의 내부 볼트 구멍(355)은 오토클레이브 압력(Pa)이 블래더(55)의 내부(75)로 허용되도록 오토클레이브와 블래더(55) 사이의 압력 통로를 형성하기 위해 블래더 엔드 피팅(200)의 수평 구멍(280)에 유동적으로 연결된다. 단계(408)에서, 블래더(55)에 따른 복합재 장입물(20)과, 블래더 엔드 피팅(200), 및 벤트 볼트(300)의 상부는 이후 경화 툴(15)로 밀봉되는 진공 백과 같은 플렉서블 백(25)으로 덮여진다.
단계(410)에서, 오토클레이브 압력(Pa)은 복합재 장입물을 압축하기 위해 백(25)에 적용된다. 게다가, 오토클레이브 압력(Pa)은, 또한 오토클레이브 압력에 의해 복합재 장입물(15)에 가해진 힘에 대응하기 위해 블래더(55)를 압축하는 압력 통로(390)의 방식으로, 블래더(55)의 내부(75)에 적용된다.
본 발명의 실시예는 다양한 가능성 있는 분야에서의 활용을 발견할 수 있으며, 특히 운송 산업에서, 예를 들어, 항공기, 선박, 자동차 분야 및 복합재 부품의 오토클레이브가 사용될 수 있는 다른 분야를 포함하는 산업에서 찾아볼 수 있다. 그러므로, 다음의 도 13 및 14에 나타난, 발명의 실시예는 도 13에 도시된 항공기 제조 및 서비스 방법(500)과 도 14에 도시된 항공기(550)에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예의 항공기 분야는 예를 들어, 이에 한정하지 않고, 빔(beam), 날개보(spars), 스트링거 등과 같은(이에 한정하지 않고) 보강 부재의 경화하는 것을 포함할 수 있다. 사전 제작 시, 대표적인 방법(500)은 항공기(550)의 사양 및 설계(502)와 자재 조달(502)을 포함할 수 있다. 제작 시, 항공기(550)의 구성요소 및 서브어셈블리 제작(506)과 시스템 통합(508)이 수행된다. 이후, 항공기(550)는 서비스 중(512)으로 배치되기 위해 인증 및 인도(510)로 이어질 수 있다. 서비스 중 소비자에 의해, 항공기(550)는 규칙적인 유지보수 및 점검(514)이 계획되며, 이는 또한 수정, 재구성, 재정비 등과 같은 것들이 포함될 수 있다.
방법(500)의 각각의 과정은 시스템 인테그레이터(system integrator), 제3자, 및/또는 운영자(예, 고객) 등에 의해 실행되거나 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적을 위해, 시스템 인테그레이터에는 많은 항공기 제조사와 주요 시스템 하청업체가, 제한 없이, 포함될 수 있으며; 제3자에는 많은 판매업체와 하청업체 및 공급자가, 제한 없이, 포함될 수 있고; 그리고 운영자에는 항공사, 임대차 회사, 군사 기업, 서비스 기관 등이 포함될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 대표적인 방법(500)에 의해 생산된 항공기(550)는 다수의 시스템(554)을 구비한 기체(552)와 내부(556)를 구비할 수 있다. 고수준 시스템(554)의 예시는 하나 이상의 추진 시스템(518), 전기 시스템(520), 유압 시스템(522) 및 환경 시스템(524)이 포함된다. 다수의 다른 시스템이 또한 포함될 수 있다. 비록 항공우주 산업의 예시로 표현되었지만, 본 발명의 원리는 자동차 산업과 같은 다른 사업에 적용될 수 있다.
이곳에 명시된 장치 및 방법은 생산 및 서비스 방법(500) 단계 중 어느 하나 이상에 채용될 수 있다. 예를 들어, 생산 과정(502)에 상응하는 구성요소 또는 하위조립체는 항공기(550)가 서비스 중일 때, 구성요소 또는 생산된 하위조립체에 유사한 방식으로 제조 또는 제작될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치의 실시예, 방법의 실시예, 또는 장치와 방법의 조합은 생산 단계(502, 504), 예를 들어, 실질적으로 항공기(550)의 신속한 조립 또는 비용 절감에 활용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 장치의 실시예, 방법의 실시예, 또는 장치와 방법의 조합은 항공기(550)가 운영중에, 예를 들어, 제한 없이, 유지보수 및 점검(510) 중에 활용될 수 있다. 또한, 본 발명은 다음의 조항들에 따른 실시예를 포함한다:
조항 1. 오토클레이브 경화 중 복합재 장입물에 압력을 가하기 위해, 공동 내에 배치된 플렉서블 블래더와;
상기 플렉서블 블래더에 작동하도록 연결되고, 볼트 구멍과 수평 구멍이 형성되어 있는 엔드 피팅으로 구성되며;
상기 엔드 피팅의 볼트 구멍에 벤트 볼트가 작동하도록 연결될 때;
상기 벤트 볼트와 수평 구멍은 블래더의 내부에 외부 압력이 가해지게 하는 압력 통로를 형성하는,
내부 공동을 가진 복합재 장입물을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
조항 2. 조항 1에 있어서, 상기 플렉서블 블래더, 엔드 피팅, 및 벤트 볼트 위에 밀봉되는 플렉서블 백을 추가로 구비하는, 장치.
조항 3. 조항 2에 있어서, 상기 복합재 장입물이 배치되도록 조절되는 경화 툴을 추가로 구비하며, 상기 플렉서블 블래더가 복합재 장입물에 배치되고 상기 플렉서블 백이 상기 경화 툴에 밀봉되는, 장치.
조항 4. 조항 3에 있어서, 상기 경화 장치는 복합재 경화 툴을 포함하는, 장치.
조항 5. 조항 4에 있어서, 상기 엔드 피팅의 볼트 구멍은 상기 경화 툴의 일치 표면을 따라 형성된 툴 구멍과 정렬되도록 배치되는, 장치.
조항 6. 조항 4에 있어서, 상기 벤트 볼트는 상기 엔드 피팅의 볼트 구멍으로 삽입되고,
상기 벤트 볼트는 볼트가 툴 구멍에 나사 결합되는 위치에서 회전력을 받는, 장치.
조항 7. 조항 5에 있어서, 상기 벤트 볼트는 엔드 피팅의 볼트 구멍으로 삽입되고,
상기 벤트 볼트는 벤트 볼트가 툴 구멍에 제공된 나사 삽입구로 나사 결합되는 위치에서 회전력을 받는, 장치.
조항 8. 조항 1에 있어서, 상기 엔드 피팅의 볼트 구멍은 상기 엔드 피팅의 제1 면에서 제2 면까지 연장되는, 장치.
조항 9. 조항 3에 있어서, 상기 툴는 플렉서블 백 내에 압력을 선택적으로 빼기 위한 진공 공급원에 연결된 진공 포트를 구비하는, 장치
조항 10. 조항 1에 있어서, 상기 엔드 피팅의 볼트 구멍은,
제1 볼트 구멍 부분과 제2 볼트 구멍 부분을 구비하며,
상기 제1 볼트 구멍 부분의 지름이 상기 제2 볼트 구멍 부분의 지름과 다른, 장치.
조항 11. 조항 10에 있어서, 상기 제1 볼트 구멍 부분의 지름은 제2 볼트 구멍 부분의 지름보다 더 큰, 장치.
조항 12. 조항 1에 있어서, 상기 벤트 볼트의 내부 볼트 구멍과 엔드 피팅의 수평 구멍은 상기 블래더의 내부에 외부 압력이 가해질 수 있게 하는 압력 통로를 형성하는, 장치.
조항 13. 조항 3에 있어서, 상기 벤트 볼트와 엔드 피팅 사이에 배치되는 제1 압력 밀봉 부재를 추가로 구비하며,
상기 제1 밀봉 부재는 압력 통로 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 장치.
조항 14. 조항 13에 있어서, 상기 엔드 피팅과 툴 사이에 배치되는 제2 압력 밀봉 부재를 추가로 구비하며,
상기 제2 밀봉 부재는 압력 통로 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 장치.
조항 15.
경화 툴에 복합재 부품 장입물을 지지하는 단계;
복합재 부품 장입물에 블래더를 설치하는 단계;
블래더 엔드 피팅에 상기 블래더를 연결하는 단계; 및
상기 블래더 엔드 피팅을 경화 툴에 고정하기 위해 벤트 볼트를 사용하는 단계를 포함하며,
상기 벤트 볼트와 블래더 엔드 피팅은 블래더 내부에 외부 압력을 제공하기 위한 압력 통로를 형성하는,
내부 공동을 가진 복합재 부품 장입물을 경화하는 방법.
조항 16. 조항 15에 있어서,
상기 벤트 볼트와 블래더 엔드 피팅에 의해 형성된 압력 통로를 이용하여 상기 블래더의 내부에 외부 압력을 가함으로써 블래더를 가압하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
조항 17. 조항 15에 있어서, 상기 블래더 엔드 피팅은 블래더의 내부에 밀봉되는, 방법.
조항 18. 조항 17에 있어서, 상기 블래더와, 블래더 엔드 피팅, 및 벤트 볼트 헤드 위에 플렉서블 백을 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
조항 19. 조항 18에 있어서, 복합재 장입물이 툴에 배치되도록 경화 툴을 조절하는 단계를 추가로 포함하며,
상기 블래더는 복합재 장입물의 공동 내에 배치되는, 방법.
조항 20. 조항 19에 있어서, 상기 플렉서블 백을 경화 툴에 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
조항 21. 조항 20에 있어서, 상기 벤트 볼트와 엔드 피팅 사이에 제1 압력 밀봉 부재를 배치하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 제1 밀봉 부재는 압력 통로 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 방법.
조항 22. 조항 21에 있어서,
상기 엔드 피팅과 툴 사이에 제2 압력 밀봉 부재를 배치하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제2 밀봉 부재는 압력 통로 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 방법.
다른 바람직한 실시예들의 설명은 예시 및 성명의 목적으로 제시되었으며, 개시된 형태의 실시예로서 완전하거나 이에 한정하려는 의도는 아니다. 많은 수정과 변형은 당업자에게 있어서 명백할 것이다. 또한, 다른 바람직한 실시예는 다른 바람직한 실시예와 비교하여 다양한 장점을 제공할 것이다. 실시예의 원리와 실질적 응용을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 다른 당업자들이 특히 의도된 용도에 적합한 것으로서 다양하게 수정된 다양한 실시예에 대한 발명을 이해할 수 있게 하기 위해 실시예 또는 선택된 실시예는 선정되고 설명된다.

Claims (16)

  1. 오토클레이브(autoclave) 경화 중 복합재 장입물(10, composite charge)에 압력을 가하기 위해 공동(45) 내부에 배치된 플렉서블 블래더(55, flexible bladder)와;
    상기 플렉서블 블래더(55)에 작동하도록 연결되고, 볼트 구멍(260)과 수평 구멍(280)이 형성되어 있는 엔드 피팅(200, end fitting)으로 구성되며;
    상기 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍에 벤트 볼트(300, vent bolt)가 작동하도록 연결될 때;
    상기 벤트 볼트(300)와 수평 구멍(280)은 상기 블래더(55)의 내부에 외부 압력이 가해지게 하는 압력 통로(390)를 형성하는,
    내부 공동(45)을 가진 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 블래더(55), 엔드 피팅(200), 및 벤트 볼트(300) 위에 밀봉되는 플렉서블 백(25, flexible bag)을 추가로 구비하는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복합재 장입물(10)이 배치되도록 되어 있는 경화 툴(15, cure tool)을 추가로 구비하며, 상기 플렉서블 블래더(55)가 복합재 장입물(10) 위에 배치되고 상기 플렉서블 백(25)이 상기 경화 툴(15)에 밀봉되는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)은 상기 경화 툴(15)의 매칭 표면을 따라 형성된 툴 구멍(98)과 정렬되도록 배치되는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 벤트 볼트(300)는 상기 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)으로 삽입되고,
    상기 벤트 볼트(300)는 볼트가 툴 구멍(98)에 나사 결합되도록 정해진 위치에서 회전력을 받는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 벤트 볼트(300)는 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)으로 삽입되고,
    상기 벤트 볼트(300)는 벤트 볼트가 툴 구멍(98)에 형성된 나사 삽입구로 나사 결합되도록 정해진 위치에서 회전력을 받는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔드 피팅(200)의 볼트 구멍(260)은 상기 엔드 피팅(200)의 제1 면에서 제2 면까지 연장되는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벤트 볼트(300)의 내부 볼트 구멍(355)과 엔드 피팅(200)의 수평 구멍(280)은 상기 블래더(55)의 내부에 외부 압력이 가해지게 하는 압력 통로(390)를 형성하는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 벤트 볼트(300)와 엔드 피팅(200) 사이에 배치된 제1 압력 밀봉 부재(150)를 추가로 구비하며,
    상기 제1 밀봉 부재(150)는 상기 압력 통로(390) 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 엔드 피팅(200)과 툴(15) 사이에 배치된 제2 압력 밀봉 부재(160)를 추가로 구비하며,
    상기 제2 밀봉 부재(160)는 상기 압력 통로(390) 내에 외부 압력을 보유하게 하는, 복합재 장입물(10)을 경화하는 데 사용하기 위한 장치.
  11. 경화 툴(15)에 복합재 부품 장입물(10)을 지지하는 단계(402);
    상기 복합재 부품 장입물(10)에 블래더(55)를 설치하는 단계(404);
    블래더 엔드 피팅(200)에 상기 블래더(55)를 결합하는 단계(406); 및
    상기 블래더 엔드 피팅(200)을 경화 툴(15)에 고정하기 위해 벤트 볼트(300)를 사용하는 단계를 포함하며,
    상기 벤트 볼트(300)와 블래더 엔드 피팅(200)은 블래더 내부에 외부 압력을 제공하기 위한 압력 통로(390)를 형성하는,
    내부 공동(45)을 가진 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법(400).
  12. 제11항에 있어서, 상기 벤트 볼트(300)와 블래더 엔드 피팅(200)에 의해 형성된 압력 통로(390)를 이용하여 상기 블래더의 내부에 외부 압력을 가함으로써 블래더(55)를 가압하는 단계(410)를 추가로 포함하는, 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 블래더 엔드 피팅(200)은 블래더(55)의 내부에 밀봉되는, 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 블래더(55)와, 블래더 엔드 피팅(200), 및 벤트 볼트(300) 헤드 위에 플렉서블 백(25)을 밀봉하는 단계(408)를 추가로 포함하는, 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 복합재 장입물(10)이 툴에 배치되도록 경화 툴(15)을 조정하는 단계를 추가로 포함하며,
    상기 블래더(55)는 복합재 장입물(10)의 공동(45) 내에 배치되는, 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 플렉서블 백(25)을 경화 툴(15)에 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 부품 장입물(10)을 경화하는 방법.
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