抽吸吹塑航空器管道的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種航空器管道，所述管道包括由熱塑性塑料通過抽吸吹塑形成的中空三維幾何形狀。所述熱塑性塑料為填充或未填充的非晶態(tài)或半晶態(tài)。更具體來說，所述熱塑性塑料包括增強聚醚醚酮(PEEK)、增強聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亞胺(PEI)或尼龍。本發(fā)明還提供一種制造航空器管道的方法，所述方法包括通過抽吸吹塑形成熱塑性塑料的中空三維幾何形狀。所述熱塑性塑料為填充或未填充的非晶態(tài)或半晶態(tài)。更具體來說，熱塑性塑料包括增強PEEK、增強PPS、PEI或尼龍。
【專利說明】抽吸吹塑航空器管道

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明大體涉及管道，且更具體來說涉及通過抽吸吹塑技術(shù)制造的航空航天管道。
[0002]用于貫穿各種航空器系統(tǒng)移動流體(如空氣或液體)的航空器管道歷史上一直由彎曲管材或塑料旋轉(zhuǎn)模塑(rotomolding)制成。例如，所述管材由鋁或鋼形成。另一個選擇是使用復(fù)合物層疊(lay-up)來形成中空的三維幾何形狀。
[0003]希望以低成本快速且有效地加工低容量航空航天硬件。更具體來說，希望這樣加工出適用于航空航天工業(yè)的工程用熱塑性塑料管道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的示例性非限制性實施方案，航空器的管道包括由熱塑性塑料通過抽吸吹塑形成的中空三維幾何形狀。熱塑性塑料可為填充或未填充的非晶態(tài)或半晶態(tài)。更具體來說，熱塑性塑料包括增強聚醚醚酮(PEEK)、增強聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亞胺(PEI)或尼龍。
[0005]還根據(jù)本發(fā)明的示例性非限制性實施方案，一種制造航空器管道的方法包括通過抽吸吹塑形成熱塑性塑料的中空三維幾何形狀。熱塑性塑料可為填充或未填充的非晶態(tài)或半晶態(tài)。更具體來說，熱塑性塑料包括增強PEEK、增強PPS、PEI或尼龍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在說明書結(jié)束時的權(quán)利要求書中具體地指出并明確地要求被視為本發(fā)明的主題。通過以下結(jié)合附圖進行的詳細說明可以清楚地了解本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的抽吸吹塑熱塑性塑料航空器管道的示例性非限制性示例性實施方案的透視圖。
[0007]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一種制造圖1所示抽吸吹塑熱塑性塑料航空器管道的方法的示例性非限制性實施方案的流程圖。

【具體實施方式】
[0008]現(xiàn)在具體參照圖1，大體以10指示根據(jù)本發(fā)明的抽吸吹塑熱塑性塑料航空器或航空航天管道或管材的示例性非限制性示例性實施方案。應(yīng)了解，雖然管道10在本文中公開為針對航空器系統(tǒng)實施，但管道10可實施用于任何合適的系統(tǒng)。還應(yīng)了解，雖然管道10在本文中公開為冷卻管道10，但管道10可以是任何合適類型的管道。還應(yīng)了解，管道10可以具有任何合適的形狀、大小和結(jié)構(gòu)。還應(yīng)了解，管道10的每個結(jié)構(gòu)元件都可具有任何合適的形狀、大小和結(jié)構(gòu)并且所述結(jié)構(gòu)元件彼此之間可具有任何合適的關(guān)系。還應(yīng)了解，本發(fā)明也可通過管道10的部件實施(包括但不限于凸緣附接件、珠緣幾何形狀以及用于航空航天應(yīng)用的電鍍)。
[0009]管道10是由熱塑性塑料通過抽吸吹塑形成的中空三維幾何形狀。更具體來說，管道10是構(gòu)造用于貫穿航空器的各種系統(tǒng)移動流體(如空氣或液體)的剛性通道。管道10包括外壁12，所述外壁12攜帶冷卻氣流“F”穿過管道10、是管道10的結(jié)構(gòu)外殼并且可以(例如)是支撐底盤的表面。至少一個部件可安裝到管道10的內(nèi)壁14上。管道10包封所述部件并且為了限制或大致避免所述部件的損壞、壽命減少或退化，被構(gòu)造成至少引導(dǎo)氣流“F”朝向以及跨越部件的表面。
[0010]管道10被描繪成筆直的并且限定管道10的圓形截面。在其它示例性非限制性實施方案中，管道10可限定另一個彎曲的或多邊形的截面。要記住增加的曲率會限制氣流“F”，一些示例性非限制性實施方案甚至可能以在氣流“F”的方向上帶來變化的轉(zhuǎn)向或彎曲為特征?；蛘撸艿揽梢允呛唵蔚?、筆直的矩形管道10。
[0011]無論哪些實施方案，管道10都由熱塑性塑料通過抽吸吹塑(SBM)形成。更具體來說，構(gòu)成管道10的結(jié)構(gòu)元件(例如，外壁12和內(nèi)壁14)的任何組成都以此方式形成。
[0012]一方面，用于形成管道10的熱塑性塑料包括增強聚醚醚酮(PEEK)。SBM的增強件可以是玻璃、碳、導(dǎo)電填料等的任意組合。PEEK是無色的，是聚芳醚酮(PAEK)家族中的一種有機聚合物，并且是半晶態(tài)的，具有保持到高溫的較高的機械抵抗特性和化學(xué)抵抗特性。用于模制PEEK的加工條件可影響結(jié)晶性，并且因此可影響機械特性。PEEK的楊氏模量為3.6Gpa，并且它的抗張強度為90至100 Mpa0 PEEK進一步具有約143°C (289 0F )的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和約343°C (662 0F )的熔點。一些級別的PEEK具有高達250°C (482 0F )的有效操作溫度。對于在室溫與固相線溫度之間的溫度，PEEK的熱導(dǎo)率近似線性地增加。PEEK進一步高度抵抗熱降解以及有機環(huán)境和水相環(huán)境兩者的侵蝕、是堅固的并且與“超高真空”應(yīng)用兼容。PEEK進一步允許通過機械活化進行的形狀記憶行為。添加劑可包括碳、玻璃、礦物和導(dǎo)電添加劑。
[0013]另一方面，用于形成管道10的熱塑性塑料包括增強聚苯硫醚(PPS)。PPS是抵抗化學(xué)和熱侵蝕的一種聚合物并且可以較高公差模制、擠壓或機器加工。呈純固體形式的PPS進一步可以是不透明白色至淡褐色。PPS的最大使用溫度是218°C (424 T )并且還未被發(fā)現(xiàn)在低于約200°C (392 T )的任何溶劑中溶解。PPS進一步展現(xiàn)所希望的“高溫”特性，包括耐熱性、耐酸性、耐堿性、防霉性、抗漂白性、抗老化性、抗陽光性和耐磨性。PPS進一步僅吸收少量的溶劑并且抵抗染色。
[0014]PEEK和PPS都是具有較高的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和阻燃性以及可靠的機械特性的半晶態(tài)熱塑性塑料。這些材料在用于SBM中時，產(chǎn)生用于管道10的輕質(zhì)、薄壁、復(fù)雜的三維幾何形狀。
[0015]又一方面，用于形成管道10的熱塑性塑料包括聚醚酰亞胺(PEI)。PEI是非晶態(tài)的并且是琥珀色至透明的，其特性與PEEK的與PEI有關(guān)的那些特性類似。但是，PEI和PEEK存在彼此不同的性質(zhì)(例如，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)。另外，PEI是非晶態(tài)的，而PEEK是半晶態(tài)的。
[0016]又一方面，用于形成管道10的熱塑性塑料包括尼龍。
[0017]管道10 被構(gòu)造成可在 100 psig 下在-65 °?至 400 °F (PEEK)或-65 °?至 300 0F(PPS)的溫度范圍內(nèi)操作。管道10還定義0.020英寸至0.125英寸的“壁厚”。
[0018]現(xiàn)在具體參照圖2，大體以20指示一種制造管道10的方法的示例性非限制性實施方案。方法20包括通過SBM形成熱塑性塑料的中空三維幾何形狀的步驟22。就SBM而言，由空氣支撐熔融塑料以便形成稱為“型坯(parison)”的中空管。所述管被吸進模腔中并通過吹氣成形。
[0019]在步驟24，熱塑性塑料為填充或未填充的半晶態(tài)。一方面，在步驟26，熱塑性塑料包括增強PEEK。另一方面，在步驟28，熱塑性塑料包括增強PPS。在步驟30，熱塑性塑料為填充或未填充的非晶態(tài)。一方面，在步驟32，熱塑性塑料包括PEI。又一方面，在步驟34，熱塑性塑料包括尼龍。在步驟36，熱塑性塑料通過玻璃、碳、導(dǎo)電填料等的任意組合來增強。在步驟38，中空三維幾何形狀限定外壁12和/或內(nèi)壁14。
[0020]方法20允許快速、低成本、有效地模制復(fù)雜的、三維的、熱塑性塑料幾何形狀，如管道10。通過方法20生產(chǎn)的管道10是熱穩(wěn)定的、耐化學(xué)的、阻燃的、輕質(zhì)的、薄壁的并且具有可靠的機械特性。此外，管道10可在100 psig下在-65 °?至400 0F (PEEK)或-65 °卩至300 0F (PPS)的溫度范圍內(nèi)操作。此外，管道10定義0.020英寸至0.125英寸的“壁厚”。
[0021]雖然本發(fā)明已僅結(jié)合有限數(shù)量的實施方案進行了詳細說明，但應(yīng)容易理解，本發(fā)明不限于這些公開的實施方案。相反，本發(fā)明可通過修改來涵蓋之前并未描述、但與本發(fā)明的精神和范圍相符合的任意數(shù)量的變化、更改、替代或等效布置。另外，雖然已描述本發(fā)明的各種示例性非限制性實施方案，但應(yīng)理解，本發(fā)明的各方面可僅包括所述實施方案中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為受前面描述的限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種航空器管道，其包括: 由熱塑性塑料通過抽吸吹塑形成的中空三維幾何形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的管道，其中所述熱塑性塑料為填充或未填充的半晶態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的管道，其中所述熱塑性塑料包括增強聚醚醚酮(PEEK)。
4.如權(quán)利要求2所述的管道，其中所述熱塑性塑料包括增強聚苯硫醚(PPS)。
5.如權(quán)利要求1所述的管道，其中所述熱塑性塑料為填充或未填充的非晶態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的管道，其中所述熱塑性塑料包括聚醚酰亞胺(PEI)。
7.如權(quán)利要求1所述的管道，其中所述熱塑性塑料包括尼龍。
8.如權(quán)利要求1所述的管道，其中所述熱塑性塑料用玻璃、碳和導(dǎo)電填料的任意組合來增強。
9.一種制造航空器管道的方法，其包括以下步驟: 通過抽吸吹塑形成熱塑性塑料的中空三維幾何形狀。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述熱塑性塑料為填充或未填充的半晶態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述熱塑性塑料包括增強聚醚醚酮(PEEK)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述熱塑性塑料包括增強聚苯硫醚(PPS)。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述熱塑性塑料為填充或未填充的非晶態(tài)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述熱塑性塑料包括聚醚酰亞胺(PEI)。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述熱塑性塑料包括尼龍。
【文檔編號】F16L9/12GK104235523SQ201410284474
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】R. 威索基 G., O. 布朗 R. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司