[发明专利]用于在卷绕过程中将压紧压力施加于织物预制件的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2011年12月21日提交的、题为“Method and Apparatus for Applying a Compaction Pressure to a Fabric Preform During Wrapping(用于在卷绕过程中将压紧压力施加于织物预制件的方法和设备)”的美国非临时专利申请13/333,663的优先权。在此，该申请的内容就如全文引用以参见方式纳入本文。

联邦赞助研发的声明

不适用。

背景技术

本发明涉及用于复合部件的织物预制件的形成。具体地说，本申请涉及织物的处理以改进织物预制件的质量。

复合部件通常用在大的强度与重量比极为重要的应用中，例如飞行器部件中。许多结构复合部件能通过如下方式形成：将高强度织物卷绕在成形件周围以产生称为织物预制件的部件，将树脂施加于织物预制件，然后使得树脂固化以形成最终的复合部件。

在许多情形下，最终复合部件的几何形状会受到织物的限制，这是因为在复杂形状的卷绕过程中，会潜在地形成严重的瑕疵。甚至在形成圆柱形或近圆柱形管状本体(呈相对简单的几何形状)的情形下，在将织物卷绕到成形件上的过程中，一些区域会比其它区域更厚。如果任其发展，则这些不同厚度区域会导致在层叠层内以及横向于层叠层产生织物波纹(通常成为平面内和平面外褶皱)。

为了防止出现上述情形，通常需要在卷绕过程中施加一些织物层、然后停止以周期性地对所卷绕的织物去胀。根据该方法，为了实现最为有效且彻底的去胀，需要在每层放置好之后施加压力。然而，这是费时、费力且昂贵的。

因此，需要一种改进的方法来对用于复合部件的织物预制件进行卷绕和去胀。

发明内容

披露一种用于对织物预制件进行连续地去胀的方法和设备，该织物预制件能用于制造复合部件。一般而言，膜片能随着织物连续地馈送到成形件上，并且在成形件和膜片之间抽取真空，以在卷绕织物时向织物施加压力，由此对预制件去胀。在膜片卷绕到预制件的织物中之前，膜片能远离成形件行进。

根据本发明的一个方面，提供一种在织物预制件的形成过程中向织物施加压紧压力的方法。将织物的一端施加至具有中心轴线的成形件。施加有织物的成形件至少部分地被膜片所围绕。膜片沿着膜片路径延伸至成形件并且绕成形件的至少一部分延伸。将织物和膜片送到成形件上，以使得在围绕成形件馈送膜片的同时、将织物卷绕在成形件上以产生织物预制件。抽取真空以从成形件和膜片之间排出气体，由此将膜片压到织物上并将压紧压力施加于织物。该方法例如可用于形成用于风扇容纳壳体或用于风扇壳体的织物预制件。

该方法可以是连续地过程，其中，将织物馈送到成形件上以及抽取真空同时发生。这具有如下益处：并不需要周期性地停止卷绕织物来执行去胀。

可通过成形件的一部分来抽取真空。通过膜片施加于织物的压紧压力可以是大约12psi。然而，根据织物特性和所期望的去胀水平，也可使用其它压力。

可在膜片的一整圈以内将压紧压力施加于织物。在一些实施例中，膜片可覆盖卷绕在成形件上的织物表面积的至少75％。

膜片路径可进一步延伸到拾取卷轴上。中间辊子传送膜片，并使膜片改向而从围绕成形件的至少一部分至拾取卷轴。该中间辊子可具有与成形件的中心轴线平行但隔开的轴线，并且偏置成与成形件接触。

在一些形式中，膜片的侧向端部可基本上绕织物预制件密封。这可意味着，膜片基本上超出织物预制件的侧向端部密封至成形件。

在一些形式中，膜片可在织物被卷绕到成形件上之前承载织物。

为了在成形件和织物之间抽取真空，成形件要特别地构造。该成形件可包括转动部分，该转动部分联接有固定部分。转动部分和固定部分可在它们之间具有滑动密封以限定真空腔室。转动部分可包括多个开口，这些开口使得真空腔室与成形件的外表面连通。

还披露了根据该方法制造的织物预制件。该织物预制件可基本上不具有织物膨胀度和褶皱，并且与未去胀或周期性去胀的织物预制件相比能具有较大的织物与树脂密度比。通过将树脂施加于该织物预制件，还可制造复合部件。