本公開總體涉及加熱部件,并且具體地,涉及加熱復合部件。更加具體地,本公開涉及用于在加熱部件的過程中動態(tài)地控制對復合部件的加熱的方法和設備。
背景技術:
部件的制造有時可包括固化部件。部件的固化可以通過向部件施加熱量、壓力或兩者來進行。作為一個實例,部件可以放置在工具上或放置在工具內并且然后使用烘箱加熱。在另一個實例中,部件可以放置在工具上或放置在工具內并且然后使用高壓釜加熱和加壓。
在部件的固化過程中,部件的幾何形狀的變化會影響傳熱率。例如,在使用高壓釜、壓力室、烘箱或其他類型的加熱系統(tǒng)時,固化具有不均勻的形狀的部件會比預期的更困難。不具有均質(homogenous)截面的部件會被認為是具有不均勻的形狀。作為一個具體實例,不均勻的部件可具有沿著從部件的一端至部件的另一端延伸的軸線變化的截面形狀和構造。這類的部件和工具的截面形狀和構造會使得改變部件和工具的溫度所需要的熱能的量變化。
例如,在高壓釜內固化部件時,根據(jù)部件的形狀和尺寸,高壓釜內部的氣流可具有相對于部件上的不同位置的不同速度。這些不同的氣流速度會造成從高壓釜內部的空氣至部件的不同的傳熱率。部件的加熱較快的部分會比部件的加熱較慢的部分更快地達到部件的最大固化溫度。
作為一個具體實例,在將飛機的水平穩(wěn)定器在高壓釜中固化時,與圍繞整體加強件(形成水平穩(wěn)定器內的通道)的氣流相比,氣流會更快地通過水平穩(wěn)定器的外表面。因此,加強件會以比部件的外表面更慢的速率固化。此外,滿足關于溫度和固化速率的固化要求會比預期的更困難。因此,期望的是,具有考慮到至少某些以上所討論的問題以及其它可能的問題的方法和設備。
技術實現(xiàn)要素:
在一個示例性實施方式中,一種設備包括工具系統(tǒng)的表面、散熱器以及可熔層。工具系統(tǒng)的表面位于部件的至少一部分的周圍。散熱器相對于部件定位,以便在加熱部件的過程中相對于部件上的一組位置控制空氣和部件之間的熱傳遞??扇蹖訉⑸崞鞲浇又帘砻?,其中可熔層被構造為在加熱部件的過程中在選定的熔化溫度下熔化。
在另一個示例性實施方式中,一種設備包括工具系統(tǒng)和散熱器系統(tǒng)。工具系統(tǒng)具有位于部件的至少一部分的周圍的表面。散熱器相對于部件定位,以便在部件的固化過程中控制空氣和部件之間的熱傳遞。散熱器系統(tǒng)包括散熱器和可熔層。散熱器相對于部件定位,以便在加熱部件的過程中相對于部件上的一組位置控制空氣和部件之間的熱傳遞。可熔層將散熱器附接至表面,其中可熔層被構造為在加熱部件的過程中在選定的熔化溫度下熔化。
在又一個示例性實施方式中,提供一種用于加熱部件的方法。通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件,同時散熱器系統(tǒng)相對于部件定位。在加熱部件的過程中改變散熱器系統(tǒng)和部件之間的熱傳導。
在又一個示例性實施方式中,提供一種用于加熱部件的方法?;谏崞飨到y(tǒng)相對于部件的定位,以相對于部件上的多個位置的多個傳熱率在加熱系統(tǒng)內加熱部件。在加熱部件的過程中,當散熱器系統(tǒng)中的至少一個可熔層達到選定的熔化溫度時,改變多個傳熱率中的至少一個。
上述特征和功能可在本公開的各個實施方式中獨立實現(xiàn),或者可結合在其他實施方式中,其中所述實施方式的更多細節(jié)可參考以下說明和附圖了解。
附圖說明
在所附權利要求中闡述了示例性實施方式的被確信為新穎性特征的特性。然而,當結合附圖閱讀時,通過參考本公開的示例性實施方式的以下詳細描述,將充分理解示例性實施方式以及使用的優(yōu)選模式、進一步的目的和特征,其中:
圖1是根據(jù)示例性實施方式的框圖形式的固化環(huán)境的示意圖;
圖2是根據(jù)示例性實施方式的高壓釜的等距視圖的示意圖;
圖3是根據(jù)示意性實施方式的支撐結構、工具系統(tǒng)和部件的端視圖的示意圖;
圖4是根據(jù)示例性實施方式的高壓釜的內部的另一個等距視圖的示意圖;
圖5是根據(jù)示意性實施方式的散熱器系統(tǒng)、工具系統(tǒng)和部件的端視圖的示意圖;
圖6是根據(jù)示例性實施方式的不均勻的部件的側視圖的示意圖;
圖7是根據(jù)示例性實施方式的流程圖形式的加熱部件的過程的示意圖;
圖8是根據(jù)示例性實施方式的流程圖形式的加熱部件的過程的示意圖;
圖9是根據(jù)示例性實施方式的流程圖形式的加熱部件的過程的示意圖;
圖10是根據(jù)示例性實施方式的流程圖形式的控制部件的加熱的過程的示意圖;
圖11是根據(jù)示例性實施方式的流程圖形式的控制部件的加熱的過程的示意圖;
圖12是根據(jù)示例性實施方式的框圖形式的飛機制造和保養(yǎng)(service)方法的示意圖;以及
圖13是根據(jù)示意性實施方式的框圖形式的飛機的示意圖。
具體實施方式
示例性實施方式認識到并考慮到不同的因素。例如,示例性實施方式認識到并考慮到期望具有用于控制部件的加熱的方法和設備。具體地,示例性實施方式認識到期望控制不均勻的部件的加熱,以使得可以滿足關于溫度和固化速率的固化要求。
因此,示例性實施方式提供一種用于動態(tài)地控制部件的加熱的方法。在一個示例性實例中,通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件。散熱器系統(tǒng)和部件之間的熱傳導在加熱部件的過程中改變。
在一個示例性實例中,基于散熱器系統(tǒng)相對于部件的定位,部件以相對于部件上的多個位置的多個傳熱率在加熱系統(tǒng)內加熱。散熱器通過可熔層附接至部件。在加熱部件的過程中,當可熔層的至少一個部分達到選定的熔化溫度時,多個傳熱率中的至少一個傳熱率改變。
在一些示例性實例中,用于將散熱器系統(tǒng)附接至部件的可熔層的熔化可以使得在加熱部件的過程中散熱器和部件之間的熱傳導增加。以這種方式,可熔層的熔化可以增加從部件至空氣的熱傳遞,這可以減慢部件的總體固化速率。在其他示例性實例中,可熔層的熔化可以減少散熱器系統(tǒng)和部件上的一組位置之間的熱傳導,從而減少在該組位置處從空氣至部件的熱傳遞。
現(xiàn)參考附圖,并且具體地參考圖1,根據(jù)示例性實施方式以框圖形式示出固化環(huán)境的示意圖。在這個示例性實例中,固化環(huán)境100可以是部件102可以使用加熱系統(tǒng)104固化的一個環(huán)境的實例。
在一個示例性實例中,加熱系統(tǒng)104采用高壓釜106的形式。在其他示例性實例中,加熱系統(tǒng)104可以采用壓力室、烘箱或某些其它類型的加熱系統(tǒng)的形式。根據(jù)實施方式,加熱系統(tǒng)104可包括烘箱、高壓釜、加熱器、感應加熱器、電阻器、基座或可以用于加熱的其它類型的裝置中的至少一個。
部件102可以采用復合部件108的形式。在一個示例性實例中,復合部件108可以采用飛機部件110的形式。在其他示例性實例中,復合部件108可以采用汽車部件、航天器部件、船舶部件、結構部件或某些其它類型的部件的形式。
部件102可以使用工具系統(tǒng)112固化。工具系統(tǒng)112可以用于將部件102支撐在加熱系統(tǒng)104內。在一個示例性實例中,工具系統(tǒng)112包括工具114和袋子(bag)116。部件102可以放置在工具114上或放置在工具內,使得工具114在固化過程中支撐部件102。在一些情況下,工具114可以稱為模具。
袋子116可以用于封裝部件102并氣密密封部件102。換言之,袋子116可以用于形成部件102周圍的氣密環(huán)境。在一些示例性實例中,袋子116可以封裝部件102并且可以接觸工具114而不封裝工具114。例如但不具有限制性的,袋子116可以放置在部件102上,而部件102放置在工具114的頂部上。在其他示例性實例中,袋子116可以封裝部件102和工具114兩者。
根據(jù)實現(xiàn)方式,工具系統(tǒng)112可具有由工具114、袋子116或兩者形成的表面120。表面120可以位于部件102的至少一部分的周圍。表面120可以包括工具114的工具表面122、袋子116的袋子表面124或兩者。根據(jù)實現(xiàn)方式,表面120可以是連續(xù)表面或不連續(xù)表面。
散熱器系統(tǒng)118可以與由工具系統(tǒng)112形成的表面120相關聯(lián)。如本文中使用的,當一個組件與另一個組件“相關聯(lián)”時,在描述的實例中,該關聯(lián)是一種物理上的關聯(lián)。
例如但不具有限制性的,第一組件(諸如,散熱器系統(tǒng)118)可以被認為通過附接至第二組件、耦接至第二組件、固定至第二組件、結合至第二組件、安裝至第二組件、焊接至第二組件、緊固至第二組件或以某些其它適合的方式連接至第二組件中的至少一種方式,來與第二組件(諸如,表面120)相關聯(lián)。在一些情況下,第一組件可以使用第三組件連接至第二組件。此外,第一組件可被認為是通過形成為第二組件的一部分、第二組件的延伸部或兩者而與第二組件相關聯(lián)。
如本文中使用的,短語“至少一個”當與一系列項一起使用時,表示可以使用一個或多個所列項的不同組合,并且可以需要列出的項中的僅一個。項可以是特定對象、事物、步驟、操作、過程或種類。換言之,“至少一個”意味著項的任何組合,或者可以使用列表中的多個項,但是可以不需要列表中的所有項。
例如但不具有限制性的,“項A、項B或項C中的至少一個”或“項A、項B和項C中的至少一個”可意味著項A;項A和項B;項B;項A、項B和項C;項B和項C;或項A和項C。在一些情況下,“項A、項B或項C中的至少一個”或“項A、項B和項C中的至少一個”可意味著,但不限于,兩個項A、一個項B和十個項C;四個項目B和七個項C;或一些其它合適的組合。
在這些示例性實例中,散熱器系統(tǒng)118包括可熔層126和散熱器128。散熱器128可以與表面120直接地或間接地相關聯(lián)。例如,散熱器128可以通過可熔層126與表面120間接地相關聯(lián)。在一個示例性實例中,散熱器128可以通過附接至可熔層126(可熔層附接至表面120)來利用可熔層126與表面120相關聯(lián)。以這種方式,散熱器128可以通過可熔層126間接地附接至表面120。
可熔層126可以由可在選定的溫度下熔化的材料組成。在一個示例性實例中,可熔層126可以由焊接材料130組成。根據(jù)實現(xiàn)方式,焊接材料130可以由鋁、鋁合金、銅、銅合金、錫鉛合金、錫銀銅合金或在預期溫度下熔化的某些其他類型的材料中的至少一個組成。
根據(jù)實現(xiàn)方式,可熔層126可以形成可熔材料的連續(xù)層或可熔材料的不連續(xù)層。作為一個示例性實例,可熔層126可包括一組可熔部分132。如本文中使用的,“一組”項可以包括一個或多個項。以這種方式,一組可熔部分132可以包括一個可熔部分或多個可熔部分。
在一個示例性實例中,一組可熔部分132可以相對于部件102上的一組位置134附接至表面120。例如但不具有限制性的,一組可熔部分132中的每個可熔部分可以在部件102上的一組位置134的相應的位置處附接至表面120??扇鄄糠?36是一組可熔部分132中的一個可熔部分的實例。在這個示例性實例中,可熔部分136在部件102上的位置137處附接至表面120。
一組位置134中的每個位置可以與部件102的待控制熱傳導的一部分相對應。具體地,一組位置134中的每個位置可以與部件102的待控制部件102和散熱器128之間的熱傳導的一部分相對應。例如,可熔部分136可以相對于部件102上的位置137附接至表面120,以控制位置137處的部件102和散熱器128之間的熱傳導。
根據(jù)實現(xiàn)方式,一組可熔部分132中的每個可熔部分136可具有相同的或不同的選定熔化溫度138。在一個示例性實例中,可熔層126中的一組可熔部分132中的每個可熔部分均具有選定的熔化溫度138。在可熔層126達到選定熔化溫度138時,可熔層126可以熔化。在部件102的加熱過程中,可熔層126的熔化可以改變散熱器128和部件102之間的熱傳導。
在一個示例性實例中,散熱器128包括一組部分140。一組部分140中的每個部分可以包括多個導熱元件141。在一個示例性實例中,多個導熱元件141采用多個散熱片(fin)142的形式。
多個導熱元件141中的每個導熱元件可以由導熱材料144組成。導熱材料144可以由鋁、銅、銀、某些其它類型的金屬、金屬合金或某些其它類型的導熱材料中的至少一個組成。
根據(jù)實現(xiàn)方式,一組部分140可以包括單個部分,并且一組可熔部分132可以用于將這個單個部分附接至表面120。在其他示例性實例中,一組可熔部分132中的每個可熔部分可以用于將一組部分140中的相應的部分附接至表面120。
在一個示例性實例中,部件102可具有不均勻的形狀。一組位置134可以基于部件102的在不使用散熱器128的情況下在部件102的加熱過程中與部件102的其他部分相比具有更慢的固化速率的部分來選定??扇蹖?26和散熱器128可以相對于部件102上的一組位置134定位在部件102的下面,以便在加熱系統(tǒng)104內加熱部件102的過程中增加在一組位置134處從加熱系統(tǒng)104內部的空氣至部件102的熱傳遞。
在這個示例性實例中,當可熔層126在選定的熔化溫度138下熔化時,散熱器128可以與表面120分開,從而減少部件102和散熱器128之間的熱傳導。選定的熔化溫度138可以被選定為固化部件102所需要的最小保持溫度或者在這個最小保持溫度的選定范圍內的溫度。以這種方式,一旦可熔層126達到選定的熔化溫度138,則加熱部件102的速率就會減慢。
在一些示例性實例中,抓取裝置(catching device)146可以用于在可熔層126熔化遠離表面120時抓取并保持散熱器128和至少一部分可熔層126。在一些情況下,抓取裝置146可以由支撐結構148支撐。支撐結構148可以用于支撐工具系統(tǒng)112。支撐結構148可以采用平臺、工作臺、手推車(cart)或某些其它的類型的支撐結構的形式。在一些情況下,抓取裝置146可以是連接至某些結構(未示出)和散熱器128的線纜。
在另一個示例性實例中,一組位置134可以基于部件102的在不使用散熱器128的情況下在部件102的加熱過程中與部件102的其他部分相比具有更快的固化速率的部分來選定??扇蹖?26和散熱器128可以相對于部件102上的一組位置134定位,以便在加熱系統(tǒng)104內加熱部件102的過程中控制在一組位置134處從加熱系統(tǒng)104內部的空氣至部件102的熱傳遞。根據(jù)實現(xiàn)方式,可熔層126和散熱器128可以定位在部件102上面、部件102下面、部件102側面處或其某些組合處。
在一個示例性實例中,可熔層126和散熱器128定位在部件102上面。在這個實例中,當可熔層126在選定的熔化溫度138下熔化時,可熔層126的厚度減少,并且重力致使散熱器128使可熔層126變平(flatten out),以使得可熔層126和表面120之間接觸的表面面積增加。以這種方式,部件102和散熱器128之間的熱傳導可以增加。從部件102至空氣的熱傳遞增加。選定的熔化溫度138可以被選定為固化部件102所需要的最大保持溫度或者在這個最大保持溫度的選定范圍內的溫度。
以這種方式,一旦可熔層126達到選定的熔化溫度138,則加熱部件102的速率就會改變。在部件102是具有允許部件102固化的放熱反應(exothermic reaction)的類型時,由于這些放熱反應而導致的部件102的加熱在部件102達到固化的最大保持溫度或者這個最大保持溫度的選定范圍內的溫度時會減慢。然而,在部件102是不具有放熱反應并且因此不被固化的類型時,部件102的加熱速率可以增加。
圖1中的固化環(huán)境100的圖示和圖2中的高壓釜200并不意味著暗示對可以實現(xiàn)示例性實施方式的方式進行物理的或結構上的限制??梢允褂贸境龅闹獾钠渌M件或者代替所示出的組件的其他組件。一些組件是可選的。另外,所呈現(xiàn)的框示出了一些功能組件。在示例性實施方式中實現(xiàn)時,這些框中的一個或多個可以被結合、劃分或結合并劃分為不同的框。
例如但不具有限制性的,在一些情況下,散熱器系統(tǒng)118可以包括多個散熱器。在一些示例性實例中,散熱器系統(tǒng)118可以包括多個可熔層,每個可熔層均具有不同的選定的熔化溫度。
在以下描述的示例性實例中,相同的參考標號可以用于多個附圖中。在不同的附圖中參考標號的再使用表示不同的附圖中的相同的元件。
現(xiàn)在參考圖2,根據(jù)示例性實施方式描繪高壓釜的等距視圖的示意圖。在這個示例性實例中,高壓釜200可以是圖1中的加熱系統(tǒng)104并且尤其是圖1中的高壓釜106的一個實現(xiàn)方式的實例。
如所描繪的,高壓釜200的內部202可以用于固化不同類型的部件。在這個示例性實例中,部件204在高壓釜200內固化。部件204的固化由工具系統(tǒng)205輔助。工具系統(tǒng)205可以是圖1中的工具系統(tǒng)112的一個實現(xiàn)方式的實例。
工具系統(tǒng)205包括工具206和袋子208。部件204定位在工具206上并且由工具支撐。在這個示例性實例中,部件204和工具206兩者均由袋子208封裝。部件204、工具206和袋子208可以分別是圖1中的部件102、工具114和袋子116的實現(xiàn)方式的實例。
支撐結構210用于支撐工具系統(tǒng)205和部件204。支撐結構210可以是圖1中的支撐結構148的一個實現(xiàn)方式的實例。如所描繪的,支撐結構210可以用于將工具系統(tǒng)205和部件204運輸至高壓釜200的內部202以及運輸?shù)礁邏焊膬炔恳酝狻?/p>
支撐結構210包括保持裝置212和基部結構214。保持裝置212與基部結構214相關聯(lián)。在一個示例性實例中,保持裝置212附接或物理上固定至基部結構214。保持裝置212可以用于將工具系統(tǒng)205和部件204保持在相對于基部結構214的固定位置中。
在這個示例性實例中,散熱器系統(tǒng)216附接至表面217。表面217可以是圖1中的表面120的一個實現(xiàn)方式的實例。表面217可以由工具206的一部分和袋子208的一部分形成。如所描繪的,在這個實例中,散熱器系統(tǒng)216直接附接至工具206。
散熱器系統(tǒng)216可以是圖1中的散熱器系統(tǒng)118的一個實現(xiàn)方式的實例。如所描繪的,散熱器系統(tǒng)216包括可熔層218和散熱器220??扇蹖?18和散熱器220可以分別是圖1中的可熔層126和散熱器128的實現(xiàn)方式的實例??扇蹖?18用于將散熱器220間接地附接至由袋子208形成的表面217。
在這個示例性實例中,可熔層218由在選定的熔化溫度下熔化的材料組成。在部件204的加熱過程中,當可熔層218達到這個選定的熔化溫度時,可熔層218熔化遠離工具206。當可熔層218熔化時,重力會使得可熔層218并且因此使得散熱器220與袋子208分離。
抓取(catching device)裝置222可以用于抓取散熱器220以及可熔層218的熔化遠離袋子208的任何部分。如所描繪的,抓取裝置222可以由支撐結構210支撐。抓取裝置222可以是圖1中的抓取裝置146的一個實現(xiàn)方式的實例。
現(xiàn)在參考圖3,根據(jù)示例性實施方式示出圖2的支撐結構210、工具系統(tǒng)205和部件204的端視圖的示意圖。在圖3中,示出從圖2中的線3-3的視角截取的圖2的支撐結構210、工具系統(tǒng)205和部件204的端視圖。在這個示例性實例中,可以更清晰地看見散熱器220。
如所描繪的,散熱器220包括部分300和部分302,這些部分可以是圖1中的一組部分140的一個實現(xiàn)方式的實例。部分300包括多個導熱元件304,并且部分302包括多個導熱元件306。多個導熱元件304和多個導熱元件306可以是圖1中的多個導熱元件141的實現(xiàn)方式的實例。
如所描繪的,可熔層218采用附接至表面217的連續(xù)層的形式。部分300和部分302增加在部分300和部分302通過可熔層218與表面217相關聯(lián)的位置處從高壓釜200內部的空氣至部件204的熱傳遞。在這個實例中,部分300和部分302通過附接至可熔層218(可熔層附接至表面217)而與表面217相關聯(lián)。
當可熔層218在高壓釜200的內部達到選定的熔化溫度時,可熔層218熔化遠離表面217。然后重力會使得可熔層218并且因此使得散熱器220與表面217分開,這使得部件204和散熱器220之間的熱傳導減少至基本為零。抓取裝置222抓取散熱器220。
所選擇的熔化溫度被選定為固化部件204的最小保持溫度或者在固化部件的最小保持溫度的選定的范圍內。作為一個示例性實例,所選擇的熔化溫度可以在約225華氏度和約285華氏度之間。散熱器220與表面217的關聯(lián)使得在部件204上的散熱器220相對于部件204附接的位置處部件204的加熱增加。當散熱器220與表面217分開時,在這些位置處部件204的加熱減少。
在其他示例性實例中,散熱器220可以附接至偏壓系統(tǒng)(未示出),該偏壓系統(tǒng)附接至支撐結構210、抓取裝置222或某些其它類型的結構(未示出)。偏壓系統(tǒng)(未示出)可以包括例如,但不限于,在拉緊狀態(tài)下的一個或多個彈簧。當可熔層402熔化時,偏壓系統(tǒng)可以使得散熱器404從表面217拉開。
現(xiàn)在參考圖4,根據(jù)示例性實施方式示出高壓釜200的內部202的另一個等距視圖的示意圖。在這個示例性實例中,不同類型的散熱器系統(tǒng)被用于控制高壓釜200內的部件204的加熱。
散熱器系統(tǒng)400可以是圖1中的散熱器系統(tǒng)118的一個實現(xiàn)方式的另一個實例。散熱器系統(tǒng)400包括可熔層402和散熱器404??扇蹖?02和散熱器404分別是圖1中的可熔層126和散熱器128的實現(xiàn)方式的實例。如所描繪的,散熱器404采用由多個導熱元件406組成的單個部分的形式。多個導熱元件406可以是圖1中的多個導熱元件141的一個實現(xiàn)過程的實例。
現(xiàn)在參考圖5,根據(jù)示例性實施方式示出圖4的散熱器系統(tǒng)400、工具系統(tǒng)205和部件204的端視圖的示意圖。在圖5中,示出從圖4中的線5-5的視角截取的圖4的散熱器系統(tǒng)400、工具系統(tǒng)205和部件204的端視圖。圖4的支撐結構210在這個端視圖中沒有示出。在這個示例性實例中,可以更清晰地看見散熱器404和可熔層402。
如在這個實例中所描述的,可熔層402是包括可熔部分500和可熔部分502的不連續(xù)層??扇鄄糠?00和可熔部分502可以是圖1中的一組可熔部分132的一個實現(xiàn)方式的實例。
在這個示例性實例中,可熔部分500和可熔部分502具有相同的選定熔化溫度。當可熔部分500和可熔部分502達到所選擇的熔化溫度時,可熔部分500和可熔部分502兩者均會熔化。散熱器404的重力和重量使得可熔部分500和可熔部分502的厚度減小。換言之,可熔層402變平坦,因此可熔層402和表面217之間接觸的表面面積增加。
可熔層402的所選擇的熔化溫度可以選定為固化部件204的最大保持溫度或者接近固化部件的最大保持溫度。作為一個示例性實例,所選擇的熔化溫度可以在約315華氏度和約350華氏度之間。在另一個示例性實例中,所選擇的熔化溫度可以在350華氏度以上。
在部件204的加熱過程中,散熱器404與表面217的關聯(lián)使得在部件204上的散熱器404相對于部件204附接的位置處部件204的加熱增加。在可熔層402熔化時,從部件204至空氣的熱傳遞可以增加,以確保部件204不超過固化部件204的最大保持溫度。
在其他示例性實例中,散熱器404可以附接至偏壓系統(tǒng)(未示出),該偏壓系統(tǒng)附接至某些結構(未示出)、高壓釜200的一個或多個側面、高壓釜200的頂部或它們的組合處。偏壓系統(tǒng)(未示出)可以包括例如,但不限于,在壓縮狀態(tài)下的一個或多個彈簧。在可熔層402熔化時,偏壓系統(tǒng)可以使得散熱器404推壓可熔層402,從而減小可熔層402的厚度并且增加可熔層402和部件204之間接觸的表面面積。
現(xiàn)在參考圖6,根據(jù)示例性實施方式示出不均勻的部件的側視圖。在這個示例性實例中,飛機部件600可以是圖1中的部件102的一個實現(xiàn)方式的實例。在這個示例性實例中,飛機部件600是不均勻的部件。
飛機部件600具有外表面602和多個隔壁(septa)604。多個隔壁604形成多個通道606。散熱器系統(tǒng)(諸如圖1中的散熱器系統(tǒng)118)可以用于控制固化飛機部件600的飛機部件600的加熱,以確保多個隔壁604以與加熱外表面602的速率相似的速率加熱。
圖2-圖5中的高壓釜200、圖2-圖3中的散熱器系統(tǒng)216、圖4-圖5中的散熱器系統(tǒng)400以及圖6中的飛機部件600的圖示不意味著暗指對可以實現(xiàn)示例性實施方式的方式進行物理或結構限制??梢允褂贸境龅闹獾钠渌M件或者代替所示出的組件的其他組件。一些組件是可選的。
圖2-圖6中示出的不同的組件可以是在圖1中以框圖形式示出的部件如何實現(xiàn)為物理結構的示例性實例。此外,圖2-圖6中的一些組件可以與圖1中的組件結合、與圖1中的組件一起使用或者可以是兩個圖中的組件的組合。
現(xiàn)在參考圖7,根據(jù)示例性實施方式以流程圖的形式示出加熱部件的過程的示意圖。圖7中示出的過程可以用于加熱部件,諸如但不限于,圖1中的部件102。
通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件,該過程可開始,同時散熱器系統(tǒng)相對于部件定位(操作700)。在加熱部件的過程中改變散熱器系統(tǒng)和部件之間的熱傳導(操作702),該過程在此后終止。
現(xiàn)在參考圖8,根據(jù)示例性實施方式以流程圖的形式示出加熱部件的過程的示意圖。圖8中示出的過程可以用于加熱部件,諸如但不限于,圖1中的部件102。
通過基于散熱器系統(tǒng)相對于部件的定位,以相對于部件上的多個位置的多個傳熱率,而在加熱系統(tǒng)內加熱部件,該過程可以開始(操作800)。在加熱部件的過程中,當散熱器系統(tǒng)中的可熔層的至少一部分達到選定的熔化溫度時,改變多個傳熱率中的至少一個(操作802),該過程此后終止。
現(xiàn)在參考圖9,根據(jù)示例性實施方式以流程圖的形式示出加熱部件的過程的示意圖。圖9中示出的過程可以用于加熱部件,諸如但不限于,圖1中的部件102。
通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件,該過程開始(操作900)。下面,在使用散熱器加熱部件的過程中,相對于部件上的一組位置改變空氣的流動,該散熱器通過構造成在加熱部件的過程中在選定的熔化溫度下熔化的可熔層附接至表面(操作902)。此外,在操作902中,散熱器增加與空氣接觸的導熱的表面面積。此后,在加熱部件的過程中,當可熔層熔化時,改變散熱器和部件之間的熱傳導(操作904),該過程此后終止。
現(xiàn)在參考圖10,根據(jù)示例性實施方式以流程圖的形式示出控制部件的加熱的過程的示意圖。圖10中示出的過程可以用于控制部件的加熱,該部件諸如但不限于,圖1中的部件102。
通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件,該過程開始(操作1000)。下面,在使用散熱器固化部件的過程中,相對于部件上的一組位置改變空氣的流動,該散熱器通過將散熱器附接至表面的可熔層相對于部件上的一組位置定位(操作1002)。
此后,一旦可熔層達到已經選擇的選定熔化溫度,則可熔層就熔化,使得在可熔層達到所選擇的熔化溫度時,部件比空氣熱(操作1004)。在操作1004中,因為部件的固化是放熱的化學反應,所以部件可以比空氣更熱。部件具有使得部件比空氣更熱的放熱反應。
響應于可熔層熔化,減小散熱器和表面之間的分離距離,從而增加散熱器和部件之間的熱傳導(操作1006)。響應于可熔層熔化,增加從部件至空氣的熱傳遞(操作1008),該過程此后終止。
現(xiàn)在參考圖11,根據(jù)示例性實施方式以流程圖的形式示出控制部件的加熱的過程的示意圖。圖11中示出的過程可以用于控制部件的加熱,該部件諸如但不限于,圖1中的部件102。
通過由工具系統(tǒng)的表面至少部分地圍繞部件來加熱部件,該過程開始(操作1100)。下面,在使用散熱器加熱部件的過程中,相對于部件上的一組位置改變空氣的流動,該散熱器通過將散熱器附接至表面的可熔層相對于一組位置定位(操作1102)。
此后,一旦可熔層達到選定的熔化溫度,則可熔層就熔化(操作1104)。響應于可熔層熔化,使可熔層和散熱器與表面分開,從而減少散熱器和部件之間的熱傳導(操作1106)。響應于可熔層熔化,減少從空氣至部件上的一組位置的熱傳遞(操作1108),該過程此后終止。
在不同的所描繪實施方式中的流程圖和框圖示出了在示例性實施方式中的設備和方法的一些可能的實現(xiàn)方式的架構、功能和操作。有鑒于此,流程圖或者框圖中的各個方框可以表示模塊、片段、功能和/或操作或步驟的一部分。
在示例性實施方式的某些替換的實現(xiàn)方式中,框中指出的一個或多個功能可以不以附圖中指出的順序發(fā)生。例如,在一些情況下,可以基本同時執(zhí)行連續(xù)示出的兩個框、或者可以依據(jù)所涉及的功能以相反順序執(zhí)行框。此外,除流程圖或者框圖中的示出框之外,可以添加其他框。
本公開的示例性實施方式可以在圖12中所示的飛機制造和保養(yǎng)方法1200以及圖13中所示的飛機1300的背景下描述。首先轉向圖12,根據(jù)示例性實施方式示出飛機制造和保養(yǎng)方法的示圖。在預生產過程中,飛機制造和保養(yǎng)方法1200可包括圖13中的飛機1300的規(guī)格和設計1202以及材料采購1204。
在生產過程中,進行圖13中的飛機1300的部件和子組件制造1206以及系統(tǒng)集成1208。此后,圖13中的飛機1300可通過認證和交付1210,以便投入使用1212。當用戶使用1212時,圖13中的飛機1300定期進行日常維修和保養(yǎng)1214,其可以包含改進、重新配置、翻新和其它維修或保養(yǎng)。
飛機制造和保養(yǎng)方法1200的每個處理可以由系統(tǒng)集成商、第三方和/或運營商進行或執(zhí)行。在這些實例中,運營商可以是用戶。為了這個描述的目的,系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任意數(shù)量的飛機制造商和主系統(tǒng)分包商;第三方可以包括但不限于任意數(shù)量的供貨商、分包商和供應商;并且運營商可以是航空公司、租賃公司、軍用實體、服務組織等。
現(xiàn)在參考圖13,描述了可以實現(xiàn)示例性實施方式的飛機的示意圖。在這個實例中,飛機1300通過圖12中的飛機制造和保養(yǎng)方法1200生產,并且可包括具有多個系統(tǒng)1304的機身1302和內部1306。系統(tǒng)1304的實例包括一個或多個推進系統(tǒng)1308、電氣系統(tǒng)1310、液壓系統(tǒng)1312以及環(huán)境系統(tǒng)1314。還可以包括任意數(shù)量的其他系統(tǒng)。盡管示出了航空航天的實例,但不同的示例性實施方式可應用于諸如汽車工業(yè)的其他工業(yè)。
本文中包含的設備和方法可以在圖12中的飛機制造和保養(yǎng)方法1200中的至少一個階段的過程中采用。具體地,圖1的散熱器系統(tǒng)118可以用于在飛機制造和保養(yǎng)方法1200的任意一個階段的過程中控制飛機1300的任意數(shù)量的部件的加熱。例如但不具有限制性的,圖1的散熱器系統(tǒng)118可以用于在材料采購1204、部件和子組件制造1206、系統(tǒng)集成1208、維修和保養(yǎng)1214或飛機制造和保養(yǎng)方法1200的某些其它階段中的至少一個的過程中控制一個或多個飛機部件的加熱,并在大多數(shù)情況下還控制固化。此外,使用散熱器系統(tǒng)118加熱的飛機部件可以用于形成飛機1300的機身1302、飛機1300的內部1306或飛機1300的某些其它部分中的至少一個。
在一個示例性實例中,在圖12中的部件和子組件制造1206中生產的部件或子組件可以以與飛機1300在圖12中的使用1212時生產的部件或子組件的相似方式進行制備或制造。作為又一個實例,一個或更多設備實施方式、方法實施方式或它們的組合可以在生產階段過程中使用,諸如圖12中的部件和子組件制造1206和系統(tǒng)集成1208。一個或多個設備實施方式、方法實施方式或它們的組合可以在圖12中的飛機1300使用1212時和/或維修和保養(yǎng)1214的過程中使用。多個不同示例性實施方式的使用可以顯著加快飛機1300的裝配和/或降低飛機的成本。
因此,概括地說,根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了:
A1.一種設備,包括:
工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217),位于部件(102,204)的至少一部分周圍;
散熱器(128,220,404),相對于部件(102,204)定位,以便在加熱部件(102,204)的過程中相對于部件(102,204)上的一組位置(134)控制空氣和部件(102,204)之間的熱傳遞;以及
可熔層(126,218,402),將散熱器(128,220,404)附接至表面(120,217),其中可熔層(126,218,402)被構造為在加熱部件(102,204)的過程中在選定的熔化溫度(138)下熔化。
A2.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,選定的熔化溫度(138)被選定為使得在可熔層(126,402)達到選定的熔化溫度(138)時,部件(102,204)比空氣熱。
A3.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,402)的熔化減小散熱器(128,404)和工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)之間的分離距離,從而增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導,以允許熱量從部件(102,204)傳遞至空氣。
A4.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,402)的熔化增加可熔層(126,402)和表面(120,217)之間以及可熔層(126,402)和散熱器(128,404)之間接觸的表面(120,217)面積,從而增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導,以允許熱量從部件(102,204)傳遞至空氣。
A5.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,在加熱部件(102,204)的過程中,可熔層(126,218)的熔化使得可熔層(126,218),并且因此使得散熱器(128,220)與工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)分開。
A6.還提供了,根據(jù)段落A5所述的設備,其中,散熱器(128,220)和部件(102,204)之間的熱傳導在可熔層(126,218)和散熱器(128,220)與工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)分離時減少。
A7.還提供了,根據(jù)段落A6所述的設備,該設備進一步包括:
抓取裝置(146,222),在部件(102,204)的固化過程中,當散熱器(128,220)與表面(120,217)分離時抓取散熱器(128,220)。
A8.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,218,402)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的每個可熔部分(136)相對于部件(102,204)上的一組位置(134)中的對應的位置(137)附接至表面(120,217)。
A9.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,散熱器(128,220,404)包括:
一組部分(140),其中一組部分(140)中的每個部分包括多個導熱元件(141,304,306,406)并且相對于部件(102,204)上的一組位置(134)中的對應的位置(137)定位。
A10.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,該設備進一步包括:
工具系統(tǒng)(112,205)。
A11.還提供了,根據(jù)段落A10所述的設備,其中,工具系統(tǒng)(112,205)包括:
工具(114,206),在部件(102,204)的固化過程中支撐部件(102,204),其中表面(120,217)由工具(114,206)的至少一部分形成。
A12.還提供了,根據(jù)段落A10所述的設備,其中,工具系統(tǒng)(112,205)包括:
袋子(116,208),形成部件(102,204)周圍的氣密環(huán)境,其中表面(120,217)由袋子(116,208)的至少一部分形成。
A13.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,部件(102,204)是復合部件(108)。
A14.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,該設備進一步包括:
加熱系統(tǒng)(104),用于加熱部件(102,204)。
A15.還提供了,根據(jù)段落A14所述的設備,其中,加熱系統(tǒng)(104)包括烘箱、高壓釜(106,200)、加熱器、感應加熱器(induction heater)、電阻器或基座(susceptor,感受器)中的至少一個。
A16.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,218)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的至少一個可熔部分(136)的選定的熔化溫度(138)在225華氏度與285華氏度之間。
A17.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,402)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的至少一個可熔部分(136)的選定的熔化溫度(138)在315華氏度與350華氏度之間。
A18.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,402)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的至少一個可熔部分(136)的選定的熔化溫度(138)在350華氏度以上。
A19.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,散熱器(128,220,404)包括:
多個導熱元件(141,304,306,406)。
A20.還提供了,根據(jù)段落A19所述的設備,其中,多個導熱元件(141,304,306,406)中的導熱元件包括鋁、銅、銀、金屬或金屬合金中的至少一個。
A21.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,可熔層(126,218,402)包括焊接材料(130)。
A22.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,選定的熔化溫度(138)被選定為使得在可熔層(126,402)達到選定的熔化溫度(138)時,部件(102,204)比空氣熱;其中可熔層(126,402)的熔化減小散熱器(128,404)和工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)之間的分離距離,從而增加散熱器(128,404)與部件(102,204)之間的熱傳導,以允許熱量從部件(102,204)傳遞至空氣;并且
其中可熔層(126,402)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的每個可熔部分(136)相對于部件(102,204)上的一組位置(134)中的對應的位置(137)附接至表面(120,217),并且其中一組可熔部分(132)中的至少一個可熔部分(136)的選定的熔化溫度(138)在315華氏度與350華氏度之間。
A23.還提供了,根據(jù)段落A1所述的設備,其中,在加熱部件(102,204)的過程中,可熔層(126,218)的熔化使得可熔層(126,218),并且因此使得散熱器(128,220)與工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)分離;其中散熱器(128,220)和部件(102,204)之間的熱傳導在可熔層(126,218)和散熱器(128,220)與工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)分離時減少;
其中散熱器(128,220)包括:
一組部分(140),其中一組部分(140)中的每個部分包括多個導熱元件(141,304,306)并且相對于一組位置(134)中的對應的位置(137)定位;并且
其中可熔層(126,402)包括:
一組可熔部分(132),其中一組可熔部分(132)中的每個可熔部分(136)相對于部件(102,204)上的一組位置(134)中的對應的位置(137)附接至表面(120,217),并且其中一組可熔部分(132)中的至少一個可熔部分(136)的選定的熔化溫度(138)在225華氏度與285華氏度之間。
A24.一種設備,包括:
工具系統(tǒng)(112,205),具有位于部件(102,204)的至少一部分周圍的表面(120,217);
散熱器系統(tǒng)(118,216,400),相對于部件(102,204)定位,以便在部件(102,204)的固化過程中控制空氣和部件(102,204)之間的熱傳遞,其中散熱器系統(tǒng)(118,216,400)包括:
散熱器(128,220,404),相對于部件(102,204)定位,以便在加熱部件(102,204)的過程中相對于部件(102,204)上的一組位置(134)控制空氣和部件(102,204)之間的熱傳遞;以及
可熔層(126,218,402),將散熱器(128,220,404)附接至表面(120,217),其中可熔層(126,218,402)被構造為在加熱部件(102,204)的過程中在選定的熔化溫度(138)下熔化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了:
B1.一種用于加熱部件(102,204)的方法,該方法包括:
通過由工具系統(tǒng)(112,205)的表面(120,217)至少部分地圍繞部件(102,204)來加熱(700)部件(102,204),同時散熱器系統(tǒng)(118,216,400)相對于部件(102,204)定位;以及
在加熱部件(102,204)的過程中,改變(702)散熱器系統(tǒng)(118,216,400)和部件(102,204)之間的熱傳導。
B2.根據(jù)段落B1所述的方法,進一步包括:
在使用散熱器系統(tǒng)(118,216,400)的散熱器(128,220,404)加熱部件(102,204)的過程中,相對于部件(102,204)上的一組位置(134)改變(902)空氣的流動,該散熱器通過散熱器系統(tǒng)(118,216,400)的可熔層(126,218,402)附接至表面(120,217),其中可熔層(126,218,402)被構造為在加熱部件(102,204)過程中在選定的熔化溫度(138)下熔化。
B3.根據(jù)段落B1所述的方法,其中,改變(702)散熱器系統(tǒng)(118,216,400)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在加熱部件(102,204)的過程中響應于散熱器系統(tǒng)(118,216,400)的可熔層(126,218,402)在選定的熔化溫度(138)下熔化來改變散熱器系統(tǒng)(118,216,400)和部件(102,204)之間的熱傳導。
B4.根據(jù)段落B3所述的方法,其中,響應于散熱器系統(tǒng)(118,216)的可熔層(126,218)熔化來改變散熱器系統(tǒng)(118,216)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在加熱部件(102,204)的過程中當可熔層(126,218)熔化時,使散熱器系統(tǒng)(118,216)的散熱器(128,220)與部件(102,204)分開,從而減少散熱器(128,220)和部件(102,204)上的一組位置(134)之間的熱傳導。
B5.根據(jù)段落B4所述的方法,其中,響應于散熱器系統(tǒng)(118,216)的可熔層(126,218)熔化來改變散熱器系統(tǒng)(118,216)和部件(102,204)之間的熱傳導進一步包括:
響應于散熱器(128,220)與部件(102,204)分離,減少從空氣至部件(102,204)上的一組位置(134)的熱傳遞。
B6.根據(jù)段落B3所述的方法,其中,響應于散熱器系統(tǒng)(118,400)的可熔層(126,402)熔化來改變散熱器系統(tǒng)(118,400)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在可熔層(126,402)熔化時增加散熱器系統(tǒng)(118,400)的散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導。
B7.根據(jù)段落B6所述的方法,其中,增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在可熔層(126,402)熔化時減小(1006)散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的分離距離,從而增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導。
B8.根據(jù)段落B7所述的方法,其中,增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導進一步包括:
響應于散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的分離距離減小,增加(1008)從部件(102,204)至空氣的熱傳遞。
B9.根據(jù)段落B1所述的方法,其中,改變(702)散熱器系統(tǒng)(118,216)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在加熱部件(102,204)的過程中當可熔層(126,218)達到選定的熔化溫度(138)時,熔化(1104)散熱器系統(tǒng)(118,216)的可熔層(126,218);
在加熱部件(102,204)的過程中當可熔層(126,218)熔化時,使散熱器系統(tǒng)(118,216)的散熱器(128,220)與部件(102,204)分開(1106),從而減少散熱器(128,220)和部件(102,204)上的一組位置(134)之間的熱傳導;以及
響應于散熱器(128,220)與部件(102,204)分離,減少(1108)從空氣至部件(102,204)上的一組位置(134)的熱傳遞。
B10.根據(jù)段落B1所述的方法,其中,改變(702)散熱器系統(tǒng)(118,400)和部件(102,204)之間的熱傳導包括:
在加熱部件(102,204)的過程中當可熔層(126,402)達到選定的熔化溫度(138)時,熔化(1004)散熱器系統(tǒng)(118,400)的可熔層(126,402);
在可熔層(126,402)熔化時,增加可熔層(126,402)和表面(120,217)之間以及可熔層(126,402)和散熱器(128,404)之間接觸的表面(120,217)面積;
在可熔層(126,402)熔化時,響應于可熔層(126,402)和表面(120,217)之間以及可熔層(126,402)和散熱器(128,404)之間接觸的表面(120,217)面積增加,增加散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導;以及
響應于散熱器(128,404)和部件(102,204)之間的熱傳導增加,增加(1008)從部件(102,204)至空氣的熱傳遞。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了:
C1.一種用于加熱部件(102,204)的方法,該方法包括:
基于散熱器系統(tǒng)(118,216,404)相對于部件(102,204)的定位,以相對于部件(102,204)上的多個位置的多個傳熱率在加熱系統(tǒng)(104)內加熱(800)部件(102,204);以及
在加熱部件(102,204)的過程中,當散熱器系統(tǒng)(118,216,404)中的至少一個可熔層(126,218,402)達到選定的熔化溫度(138)時,改變(802)多個傳熱率中的至少一個。
為了示出和描述的目的,已經呈現(xiàn)了不同的示例性實施方式的描述,并且不旨在窮舉或局限于所公開形式的實施方式。對于本領域的技術人員而言,多種變形和改變是顯而易見的。此外,與其他期望的實施方式相比較,不同示例性實施方式可提供不同的特征。選擇并描述選定的一個或多個實施方式是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用,并且使本領域的普通技術人員能夠理解所公開的具有各個修改的各種實施方式適合于預期的特定用途。