专利名称：连续压实系统的利记博彩app
连续压实系统技术领域这里所述的实施例总体涉及一种连续压实(debulking)系统。特 别是，这里的实施例总体介绍了用于压实织物的系统，该织物用于制 造复合结构预制品。
背景技术：
近年来，复合材料越来越普遍地用于各种航空航天用途，因为它 们具有耐久性，且重量相对较轻。尽管复合材料可以提供优良的强度 和重量特性，但是由复合材料制造的结构仍然有一些问题。例如，用于制造复合结构的织物固有大量的松散材料(bulk)。 在复合材料(该复合材料是浸渍有树脂的织物)的层合(layup)和硬 化过程中，该松散材料可能导致在最终的复合结构中形成褶皱。为了 帮助防止褶皱，复合材料的纤维可以被聚合或压缩成更接近于所希望 的最终硬化(cured)厚度的尺寸。该聚合在压实过程中产生。当前的制造方法通常涉及使用热和冷的真空袋装成型(vacuum bagging)来压实复合材料。不过，在硬化之前均匀压实复合材料不能 消除前述的褶皱形成，特别是当制造柱形形状的复合结构时。这是因 为当织物环绕柱形形状的复合结构形成工具布置时，松散织物起皱或 折叠的可能性增大，这可能在最终的复合结构中产生褶皱。此外，当制造柱形形状的复合结构时，当前的压实技术在每施加 四层至六层织物之后需要进行真空袋装成型。由于复合结构通常平均 包括至少大约六十层织物，因此这会是一个耗时的过程。另外，该过 程的非连续特性也进一步促进褶皱的形成，因为重复地开始和停止压 实可能增加在织物中产生褶皱或折叠的可能性。因此，还需要具有时间效益的、压实用于制造复合结构的织物的 系统，由此减少褶皱的形成。发明内容这里的实施例通常涉及连续压实系统，该系统包括用于提供织 物的巻轴；加热装置，用于在该织物从该巻轴上展开时加热该织物， 以便形成加热织物；复合结构形成工具，用于使得该加热织物缠绕该 复合结构形成工具；树脂施加器，用于在该加热织物缠绕该复合结构 形成工具时将树脂施加至该加热织物，以形成富含树脂的织物表面， 随后层的加热织物被施加至该富含树脂的织物表面，以形成浸渍复合 材料；以及压辊，用于同时压实并冷却该浸渍复合材料，以形成复合 结构预制品。本领域技术人员通过下面的说明将清楚这些和其它特征、方面和 优点。
尽管说明书结束于权利要求，该权利要求特别指出和清楚要求了 本发明，但是应当知道，通过下面的说明并结合附图将更好地理解这 里所述的实施例，附图中，相同参考标号表示相同元件。图l是本说明书的连续压实系统的一个实施例的示意侧视图； 图2是本说明书的复合结构形成工具的一个实施例的示意正视图；图3是本说明书的压辊的一个实施例的示意正视图；以及 图4是本说明书的压辊的另一实施例的示意正视图。
具体实施方式
这里所述的实施例总体上涉及用于连续压实织物的系统，该织物 用于制造复合结构预制品。这里使用的术语"连续"的意思是， 一旦 开始该制造过程，它就可以连续而不中断，直到制成所需的复合结构 预制品。尽管这里的实施例可以主要集中对燃气轮机的复合风扇机匣 预制品的制造，但是本领域技术人员应当知道，本发明并不局限于此。 实际上，如下面的说明书所述，这里所述的方法可以用于任何总体上 为柱形形状的复合结构。首先，如图1中所示，这里所述的系统包括提供一巻轴10的织物 12。"织物(fabric)"的意思是指可将树脂施加于其上以形成复合 材料的任何材料。尽管这里可以使用各种织物12，但是在一个实施例 中，织物12可以包括由本领域技术人员已知的任意合适增强纤维制成
的一层材料，该纤维包括但不局限于玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、 陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维例如聚对亚苯基对苯二甲酰胺(poly(p-phenylenetherephtalamide))纤维(即KEVLAR⑧)以及它们的组合。 在一个实施例中，织物12可以包括碳纤维。另外，织物12可以采取任 意各种形式，例如但不局限于多向纺织预制品(例如编织物、针织 物以及有褶或无褶的无纺物)，在该材料的每个纤维束中有大约3000 至大约24000根纤维丝。当织物12从巻轴10上展开时，它可以被加热，以便产生加热织物 18，该加热织物18可以被传送至复合结构形成工具14上，该复合结构 形成工具14可以位于巻轴10附近以便于传送。应当知道，在一个实施 例中，根据这里所述系统的连续特性，对织物12的加热和传送可以同 时进行。加热可以利用本领域技术人员已知的任何加热装置16来实现，例 如辐射加热器、强制空气(forced air)加热器、加热空气刀、加热 辊、加热压板等。可以将织物12加热至任意所需温度，以便形成该加 热织物18。应当知道，术语"加热织物"可以指围绕工具14布置的初 始层的加热织物以及在复合结构预制品的制造过程中布置在该初始层 顶部上的任何随后层。在一个实施例中，织物12可以加热成这样，即， 当随后将树脂施加至该加热织物18时，来自加热织物18的热量可以帮 助熔化该树脂，如下文所解释的那样。通过只加入足以帮助熔化树脂 的热量，则在以后步骤中需要除去的热量就减少了。这会有利于实现 一种连续系统。本领域技术人员应当知道，所需的加热温度可以根据所使用的织 物和树脂而变化。不过，通常可能希望加热织物18具有从大约65t:至 大约1201C的温度；在另一实施例中为从大约80X:至大约1051C，用于 施加环氧树脂；从大约651C至大约1601C，且在另一实施例中为从大约 80X:至1351C，用于施加BMI树脂；以及从大约2401C至大约275TC ，且 在另一实施例中为从大约250*0至大约270TC ，用于施加聚酰亚胺树 脂。应当知道，当加热织物18缠绕在工具14上时，加热织物18的温度 可能会稍微降低。不过，加热织物18通常将仍然保持在前述温度范围 内，直到施加树脂。不管被加热到的温度是多少，加热织物18都可以 连续缠绕到复合结构形成工具14上。 复合结构形成工具14可以具有与要制造的复合结构相对应的任意 合适几何形状。在一个实施例中，工具14可以用于制造燃气轮机的风 扇机匣预制品，因此可以沿周向成形为具有总体上为柱形形状的芯20 以及可拆卸地安装在该芯20上的端板22，基本上如图1和2中所示。例 如，见授予Blanton等人的美国专利申请No. 2006/0134251。织物12可 以首先在开始点X接触工具14。可以使用树脂来使织物12的该端部有粘 性，以便当其缠绕到工具14的芯20上时将其保持就位，该芯20可以通 过人工或机械装置而连续轴向旋转。当加热织物18缠绕工具14的芯20时，可以利用本领域技术人员已 知的任何树脂施加器26 (例如热熔胶施加器)来施加树脂，以便制造 富含树脂的织物表面28。所使用的树脂可以变化，不过，在一个实施 例中，该树脂可以是热熔树脂。这里可以使用的热熔树脂可以包括但 不局限于环氧树脂、BMI树脂、聚酰亚胺树脂以及它们的组合。在一 个实施例中，可能希望恰好在工具14转一整圏返回到开始点X之前向该 加热织物18施加树脂。这样，所形成的富含树脂的织物表面28可以立 即由随后层的加热织物18覆盖(随着织物从巻轴10上展开并传送至工 具14)。因为树脂有朝着加热织物18的热量流动的趋势，因此，树脂 可以从富含树脂的织物表面28渗入到该随后层的加热织物18，从而将 这些层粘在一起，以便形成一种浸渍复合材料30。然后，该浸渍复合材料30可以利用压辊24来压实。压实有助于将 多层浸渍复合材料30压在一起。也可选择，在一个实施例中，压辊24 可以压力释放，以便周期性緩减在连续缠绕和压实处理过程中积累的 压力。更具体地说，如图3中所示，安装在压辊24上的气缸36可以用于 向辊24施加压力，在一个实施例中，该辊24可以有变化的直径。当辊 24旋转时，较大直径的区域的行程比较小直径的区域更远，从而在它 们之间产生至少一个应力积累区域38，该应力积累区域38会导致该浸 渍复合材料起皱和/或折叠。为了帮助防止产生该变形，该压力可以周 期性地緩减或为脉冲形式，以允许该浸渍复合材料在发生不可逆损坏 之前弹回至松弛的无变形状态。在图4所示的另一实施例中，压辊124 可以分段成两个或更多较小的辊，以便产生至少两个较小的应力积累 区域138，并降低压力需要緩减的频率。除了被压实，该浸渍复合材料30还可以冷却以便使树脂固化 (solidify)，并使多层浸渍复合材料30保持在形成复合结构预制品 32所需的希望压缩状态。这里使用的"复合结构预制品"是指包括固 化但尚未硬化的树脂在内的压实的多层浸渍复合材料。冷却可以利用 任意各种冷却装置来实现，例如空调系统。在可选实施例中，冷却可 以通过利用压辊24作为冷却装置而与压实同时进行，如图1中所示。更 具体地说，在该实施例中，冷却流体可以循环通过压辊24，以便冷却 该压辊的外表面34。本领域技术人员应当知道，合适的冷却温度将根据织物和树脂以 及该织物的初始加热温度而变化。不过，通常可以希望将该浸渍复合 材料30冷却至从大约181C至大约27TC的温度，在一个实施例中为从大 约201C至大约25TC (当使用环氧树脂时)；从大约60X:至大约80t:， 在另一实施例中为从大约65TC至大约70TC (当使用BMI树脂时)；以及 从大约1501C至大约225 TC，且在另一实施例中为从大约1901C至大约 210"C (当使用聚酰亚胺树脂时)。如前所述，通过只将织物加热至帮 助熔化树脂所需的最小温度，可以使得在用于固化树脂和获得复合结 构预制品的冷却过程中所必须除去的热量最少。一旦获得合适的厚度，复合结构预制品32则为最终的硬化处理做 好了准备。本领域技术人员应当知道，该最终硬化工具和过程可以根 据诸如所使用的树脂、部件几何形状和设备能力等因素而变化。这里所写的说明利用示例来说明本发明，包括最佳模式，且使得 本领域任何技术人员能够制造和使用本发明。本发明的专利范围由权 利要求来确定，并可以包括本领域技术人员知道的其它示例。当这些 其它示例的结构元件与权利要求的文字语言没有区别时，或者它们包 括与权利要求的文字语言没有实质区别的等效结构元件时，它们也将 在本发明的范围内。
权利要求
1.一种连续压实系统，包括用于提供织物(12)的卷轴(10)；加热装置(16)，用于在该织物(12)从该卷轴(10)上展开时加热该织物(12)，以便形成加热织物(18)；复合结构形成工具(14)，用于使得该加热织物(18)缠绕该复合结构形成工具(14)；树脂施加器(26)，用于在该加热织物(18)缠绕该复合结构形成工具(14)时将树脂施加至该加热织物(18)，以形成富含树脂的织物表面(28)，随后层的加热织物(18)被施加至该富含树脂的织物表面(28)，以形成浸渍复合材料(30)；以及压辊(24)，用于同时压实并冷却该浸渍复合材料(30)，以形成复合结构预制品(32)。
2. 根据权利要求l所述的系统，其中，该巻轴(IO)包括织物(12 )， 该织物(12)选自玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、芳族 聚酰胺纤维以及它们的组合。
3. 根据权利要求1或2所述的系统，其中，该树脂施加器(26)施 加树脂，该树脂选自环氧树脂、BMI树脂、聚酰亚胺树脂以及它们的 组合。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的系统，其中，该加热装置(16) 将该织物加热至从大约65"C至大约1201C，用于施加环氧树脂；从大 约651C至大约160X:，用于施加BMI树脂；以及从大约2401C至大约275 t:，用于施加聚酰亚胺树脂。
5. 根据权利要求l、 2、 3或4所述的系统，其中，该加热装置(16) 包括辐射加热器。
6. 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的系统，其中，该压辊(24) 包括冷却外表面(34)，用于冷却该浸渍复合材料(30)。
7. 根据权利要求6所述的系统，其中，该冷却外表面(34)将该 浸渍复合材料(30)冷却至从大约18X:至大约27X:，用于环氧树脂； 从大约601C至大约80X:，用于BMI树脂；以及从大约15 OX:至大约225 1C，用于聚酰亚胺树脂。
8. 根据权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6或7所述的系统，其中，该压 辊(24)包括变化的直径。
9. 根据权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的系统，其中，该 压辊(24)被释放压力。
10. 根据权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8或9所述的系统，其中， 该复合结构预制品(32)包括燃气轮机的风扇机匣。
全文摘要
一种连续压实系统，包括用于提供织物(12)的卷轴(10)；加热装置(16)，用于在该织物(12)从该卷轴(10)上展开时加热该织物(12)，以便形成加热织物(18)；复合结构形成工具(14)，用于使得该加热织物(18)缠绕该复合结构形成工具(14)；树脂施加器(26)，用于在该加热织物(18)缠绕该复合结构形成工具(14)时将树脂施加至该加热织物(18)，以形成富含树脂的织物表面(28)，随后层的加热织物(18)被施加至该富含树脂的织物表面(28)，以形成浸渍复合材料(30)；以及压辊(24)，用于同时压实并冷却该浸渍复合材料(30)，以形成复合结构预制品(32)。
文档编号B29C70/34GK101209591SQ20071030594
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者C·B·库尔蒂斯, D·S·米勒, L·A·布兰顿, R·P·费尔班克斯 申请人:通用电气公司