[发明专利]用于固化复合材料部件的非通气的囊系统

说明书

技术领域

本公开通常涉及制造复合材料树脂部件的方法和设备，和更具体地涉及用于在高压釜内固化复合材料部件的囊系统。

背景技术

复合材料树脂部件可在固化周期期间施加热和压力至该部件的高压釜内被固化。一些部件的几何结构包括内腔，其可使该部件在高压釜压力下塌缩(collapse)，除非工具诸如可膨胀的囊被放置在腔内，以对抗施加至该部件的高压釜压力。例如，在飞行器工业中，可膨胀的囊可被插入在心轴样的固化工具上被高压釜固化的复合材料纵梁铺叠(stringer layup)的腔内。通过将这些囊与高压釜压力通气(vent)，对它们进行加压。

上述通气囊(开口囊，vented bladder)具有几个可导致固化部件中的不一致性的问题。例如，不能恰当地使囊通气可阻止囊被充分加压以对抗施加的高压釜压力。类似地，不充分的囊增压可源自用于密封将囊与外部通气口相连接的通气孔的密封带的破裂。囊壁也有可能破裂或被穿透，在该事件中，高压釜气体在整个固化周期中可能被迫进入该部件。当相对大量的纵梁同时与其他部件一起被共固化时，这些问题可能是特别成问题的。例如，当许多纵梁与机身蒙皮进行共固化时，被放置在纵梁中的囊的每一个都是泄漏入共固化的结构的潜在来源，其可使整个结构被废弃或大规模返工。

因此，需要非通气的囊系统，其可降低或消除由囊中的泄漏或不能恰当加压该囊引起的不利影响。同样需要不要求与高压釜压力通气并且可消除囊通气孔密封件需要的囊系统和固化方法。

发明内容

公开的实施方式提供了非通气的囊系统，其可大量降低或基本上消除由于囊泄漏、密封泄漏和/或囊不能恰当地与高压釜压力通气造成的固化部件中的不一致性。公开的系统可降低产品废弃和/或返工的需要。另外，公开的方法和非通气的囊系统可降低劳动成本并改善生产流程。该实施方式消除在囊中的通气孔周围使用密封带的需要。流体储器被永久附接至囊通气孔，并密封在真空袋下方，由此消除在囊通气口周围的泄漏途径。当高压釜被加压时，储器向囊腔加压。在囊泄漏的事件中，仅囊的体积量被泄漏进该部件。

根据一个公开的实施方式，提供了用于高压釜固化具有内腔的复合材料部件填料的装置。该装置包括柔性囊，其适于被放置在腔中，用于在固化期间在复合材料部件填料上施加压力；和流体储器，用于加压囊，储器和囊以封闭系统的方式连接在一起。该装置可进一步包括密封在柔性囊和流体储器(储液器)上的柔性袋，其中柔性袋处于与流体储器面对面的接触中，并从高压釜传导压力至流体储器。该装置也可包括固化工具，其适于使复合材料部件填料放置于其上，和其中流体储器位于固化工具上，和柔性袋被密封至固化的工具。流体储器是柔性的。该囊包括通气孔，和流体储器的一部分被附接至囊并包括与囊中的通气孔相连接的流体出口。流体储器可包括密封在柔性袋下方的真空口，其适于与真空源相连接，用于在复合材料填料已经被固化后选择性释放流体储器内的压力。囊包括在囊内形成内室的隔板，和填充内室的填充材料，当囊被来自流体储器的流体加压时，其具有足以使囊绷紧(stiffen)的密度。隔板包括柔性侧，其暴露于来自流体储器的流体。当流体储器加压囊时，柔性侧弯曲以施加压力至填充材料。

根据另一个公开的实施方式，提供了用于高压釜固化复合材料部件填料的非通气的囊系统。非通气的囊系统包括囊，其适于施加压力至复合材料部件填料；和柔性流体储器，其适于包含一定量的流体，并且通过高压釜施加的压力可压缩，用于供应流体压力至囊，其中流体储器以不与高压釜通气的封闭流体系统的方式与囊相连接。流体储器被附接至囊。流体储器包括流体出口，和囊包括与流体出口相连接的通气孔。囊包括柔性隔板，其暴露于来自流体储器的流体，在囊内形成内室，和内室内的填充材料，用于使囊绷紧。

在另一个实施方式中，提供了在具有内腔的未固化的部件上施加基本均匀的外部空气压力的装置。该装置包括工具，其适于使该部件放置于其上；囊，其适于被放置在内腔内并与该部件相接触，该囊适于用流体加压；与囊相连接的流体储器；和柔性袋，其被密封至工具并覆盖该部件、囊和储器。储器被附接至囊，以形成可被安装在内腔中和从内腔中移出的单一组件。储器包括柔性壁，其与柔性袋面对面接触，允许外部压力通过柔性袋施加至储器。囊包括填充材料，用于使囊绷紧；和隔板，其将填充材料与储器流体分开。储器和囊形成封闭的流体系统，其不与外部压力通气。