ES2345246T3 - Procedimiento y dispositivo para realizar una napa fibrosa por extension de cables. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de realización de una napa fibrosa por extensión y yuxtaposición de hilos o cables, caracterizado porque, después de por lo menos una preextensión de los hilos o cables y la traída de éstos uno al lado del otro sustancialmente en un mismo plano, se barre su superficie por lo menos por un chorro de aire desplazado transversalmente con respecto a la dirección longitudinal de los hilos o cables, de manera que se obtenga una napa sustancialmente unidireccional homogénea.
Description
Procedimiento y dispositivo para realizar una
napa fibrosa por extensión de cables.
La presente invención se refiere a la
realización de napas fibrosas homogéneas por extensión de cables,
siendo dichas napas utilizadas para la fabricación de refuerzos de
piezas de material compuesto.
Para realizar unas napas fibrosas
unidireccionales de relativamente gran anchura, es muy conocido
extender varios hilos o cables y yuxtaponer los hilos o cables
extendidos. La extensión se puede realizar mediante el paso sobre
unas barras curvas (o barras "bananas") o mediante el paso
delante de un ensanchador de aire.
Unas napas unidireccionales así realizadas se
pueden superponer con unas direcciones diferentes y ligadas entre
ellas, por ejemplo por punzonado, para formar unas napas
multidireccionales. Las mismas también pueden ser ligadas, por
ejemplo asimismo por punzonado con otros tipos de texturas fibrosas,
en particular unos tejidos, para constituir unas texturas fibrosas
complejas esencialmente bidireccionales.
Con el fin de reducir los costes de realización
de napas fibrosas, es deseable, en particular cuando son de fibras
de carbono, utilizar como productos de partida unos hilos gruesos o
cables disponibles en el comercio cuyo precio por unidad de masa es
sustancialmente inferior al de los hilos más pequeños.
Sin embargo, el solicitante ha observado que la
realización de napas homogéneas por extensión de hilos gruesos o
cables y yuxtaposición de los hilos o cables extendidos es más
delicada que con unos hilos más pequeños. En efecto, unas
discontinuidades (recubrimientos o espacios) son difíciles de evitar
en las uniones entre hilos o cables extendidos.
La presente invención tiene por objetivo evitar
este inconveniente y propone con este fin un procedimiento de
realización de una napa fibrosa homogénea por extensión y
yuxtaposición de hilos o cables, procedimiento según el cual,
después de por lo menos una preextensión de los hilos o cables y la
traída de éstos uno al lado del otro sustancialmente en un mismo
plano, se barre su superficie por lo menos por un chorro de aire
desplazado transversalmente con respecto a la dirección longitudinal
de los hilos o cables, de manera que se obtenga una napa
sustancialmente unidireccional homogénea.
Ventajosamente, el chorro de aire se desplaza
alternativamente de un borde al otro del conjunto de los hilos o
cables dispuestos uno al lado del otro, mientras éstos se desplazan
en dirección longitudinal.
Preferentemente, el chorro de aire está dirigido
sustancialmente perpendicularmente al plano de los hilos o
cables.
El procedimiento de acuerdo con la invención
confiere una homogeneidad a la napa unidireccional provocando una
vibración de los filamentos constitutivos de los hilos o cables por
el barrido por chorro de aire. Una extensión suplementaria de los
hilos o cables se puede realizar cuando tiene lugar este
barrido.
Preferentemente, se realiza un mantenimiento por
lo menos temporal de la napa en el estado en el que se encuentra
después del barrido por chorro de aire. Este mantenimiento se
obtiene ventajosamente mediante el paso sobre un rodillo que, por
lo menos en su parte en contacto con la napa, es de material que
presenta un coeficiente de rozamiento tal que se opone a un
deslizamiento de los filamentos susceptible de traducirse por un
apretado de la napa o por unas discontinuidades. Dicho material es
por ejemplo un caucho o una espuma.
La invención prevé asimismo una instalación que
permite la realización del procedimiento, instalación del tipo que
comprende por lo menos un dispositivo de preextensión de los hilos o
cables, y unos medios de arrastre uno al lado del otro de los hilos
o cables corriente abajo del dispositivo de preextensión.
Según la invención, la instalación comprende
además por lo menos un dispositivo de barrido por chorro de aire
dispuesto a un lado del trayecto de los hilos o cables corriente
abajo del dispositivo de preextensión, un conducto de alimentación
del dispositivo de barrido con aire a presión, y un órgano de
arrastre del dispositivo de barrido en dirección transversal con
respecto a dicho trayecto.
La invención se pondrá más claramente de
manifiesto a partir de la lectura de la descripción siguiente, a
título indicativo pero no limitativo, haciendo referencia a los
planos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista muy esquemática de un
modo de realización de una instalación de acuerdo con la
invención;
- la figura 2 es una vista en alzado lateral a
escala ampliada del dispositivo de barrido por chorro de aire de la
instalación de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en alzado según el
plano III-III de la figura 2;
- la figura 4 es una vista parcial que muestra
una variante de realización de la instalación de la figura 1; y
- la figura 5 es una vista parcial que muestra
otra variante de realización de la instalación de la figura 1.
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En la instalación de las figuras 1 a 3, varios
cables 10 extraídos de bobinas 12 son abiertos y preextendidos
mediante el paso sobre unas barras curvas 14. En el ejemplo
ilustrado, cada cable 10 pasa sobre una sucesión de barras
14a, 14b, 14c, estando en contacto con unas
generatrices de las barras, por el lado convexo.
Los cables 10 preextendidos son llevados uno al
lado del otro sobre un rodillo 16 a partir del cual siguen un
trayecto descendente sustancialmente vertical.
Sobre este trayecto, el conjunto 18 de los
cables 10 dispuestos uno al lado del otro es expuesto a un barrido
por chorro de aire en dirección transversal con respecto a la
dirección de desplazamiento D de los cables. La dirección de
barrido es ventajosamente perpendicular a la dirección D es decir,
en este caso, sustancialmente horizontal. Además, la dirección de
barrido es sustancialmente paralela al plano P formado por el
conjunto de los cables 10.
El barrido se produce por medio de una boquilla
de expulsión de aire 22 soportada por un soporte 24. Éste está
fijado en el extremo del vástago 25 de un gato 26 y está guiado en
su desplazamiento horizontal por medio de vástagos horizontales
fijos 28 (representados únicamente en las figuras 2 y 3) paralelos
al plano P y sobre los cuales el soporte 24 está acoplado. Un
conducto flexible 30 lleva aire a presión a la boquilla 22.
El gato 26 es por ejemplo un gato neumático. Es
mandado de manera que confiera a la boquilla 22 un movimiento de
traslación lineal alternativo, de un borde al otro del conjunto 18
de los cables 10.
Se podrían utilizar otros modos de realización
del arrastre de la boquilla en su movimiento horizontal alternativo.
Por ejemplo, el soporte 22 podrá ser solidario de una correa sin
fin que pasa sobre un rodillo de arrastre y un rodillo de reenvío
en los extremos de la carrera de la boquilla 22, estando el rodillo
de arrastre acoplado a un motor mandado alternativamente en un
sentido y en el otro.
Después del barrido por el chorro de aire, se
obtiene una napa homogénea 20. Ésta pasa sobre por lo menos un
rodillo 32 que, por lo menos en su parte en contacto con la napa,
está realizado en un material que presenta una característica de
rozamiento tal que se opone a un deslizamiento lateral de los
filamentos, con el fin de conservar en la napa su anchura y su
homogeneidad por lo menos de forma temporal, hasta una fijación
ulterior. Este material es por ejemplo un caucho o una espuma de
material plástico. La adherencia entre el rodillo 32 y los
filamentos de la napa debe sin embargo permanecer limitada para
evitar un arrastre de filamentos por el rodillo 32 fuera de la
napa.
Sobre su trayecto entre el rodillo 16 y el
rodillo 32, la napa 20 está libre. La tensión de la napa puede ser
definida simplemente por la tracción de ésta, corriente abajo del
rodillo 32, en contra del peso de las bobinas individuales 12.
Como muestra esquemáticamente la figura 2, el
chorro de aire producido por la boquilla 22 deforma ligeramente la
napa 20 fuera del plano P. Esta deformación se acompaña de una
vibración de los filamentos constitutivos de los cables sobre el
trayecto libre de la napa entre los rodillos 16 y 32, lo que
favorece una repartición sustancialmente homogénea de estos
filamentos sobre la anchura de la napa en combinación con el
desplazamiento lateral de la boquilla 22.
Una napa homogénea 20 sustancialmente
unidireccional se obtiene incluso cuando los cables 10 preextendidos
no están inicialmente dispuestos exactamente adyacentes en el
conjunto 18. La figura 1 muestra unos cables 10 preextendidos con
unos intervalos 11 entre cables sobre el rodillo 16. El barrido por
el chorro de aire completa la extensión de los cables. Puede
realizar asimismo un ensanchamiento de la napa 20 con respecto a la
anchura total del conjunto 18.
Evidentemente, la homogenización de la napa 20
mediante barrido por chorro de aire conserva su eficacia incluso
cuando se realizan esfuerzos para disponer los cables 10 sin
intervalos entre ellos sobre el rodillo 16.
El paso sobre el rodillo 32 contribuye al
mantenimiento de los filamentos de la napa en sus posiciones
relativas, y por tanto al mantenimiento de la napa en su
distribución homogénea.
Después del paso sobre el rodillo 32, la napa 20
puede ser llevada a un puesto de napado 36 alimentado con una napa
unidireccional 40 que es aplicada regularmente sobre la napa 20 en
paso continuo de manera que se obtiene una napa tridireccional 42.
Las diferentes capas constitutivas de la napa 42 pueden estar
ligadas entre ellas por punzonado ligero en un puesto de punzonado
44 y la napa obtenida puede ser almacenada sobre un rodillo
receptor 46. Dicha realización de napa multidireccional por napado y
punzonado de napas unidireccionales superpuestas en unas
direcciones diferentes es bien conocida.
Una preextensión o preapertura de los cables 10,
antes de la homogenización y de la extensión mediante barrido por
chorro de aire, puede no ser necesaria, pero muy a menudo es
preferible para separar los filamentos de los cables unos de los
otros, pudiendo éstos estar más o menos pegados mutuamente por la
presencia de un ensimado.
La figura 4 ilustra una variante de realización
según la cual la preextensión de los cables 10 se realiza mediante
el paso sobre un tubo hendido.
En el ejemplo ilustrado, los cables 10 son
separados inicialmente en dos grupos. Un cable de cada dos pasa por
encima de un primer tubo 50, corriente arriba del rodillo 16,
mientras que los otros cables pasan por encima de un segundo tubo
52 también corriente arriba del rodillo 16.
Cada tubo 50, 52 está provisto de hendiduras
50a, 52a formadas a través de su pared y que se extienden sobre una
longitud limitada paralelamente al eje del tubo.
Las hendiduras se pueden realizar por corte
láser.
Los tubos 50, 52 está obturados por un extremo y
alimentados por su otro extremo con aire a presión por medio de
conductos 54, 56.
Cada cable 10 pasa frente a una hendidura
50a, 52a, estando los tubos 50, 52 orientados
perpendicularmente a los trayectos de los cables 10.
El chorro de aire emitido a través de cada
hendidura provoca un ensanchamiento del cable situado enfrente.
Es posible hacer pasar los cables sobre un tubo
hendido común pero las hendiduras, y, por consiguiente, los cables
preextendidos, deben estar suficientemente separados para que el
chorro de aire de ensanchamiento de un cable no perturbe el
ensanchamiento de un cable próximo.
La figura 5 ilustra otra variante de realización
según la cual la napa 20, después del paso entre los rodillos 32,
34, es superpuesta a una textura fibrosa 60 alimentada
separadamente, por ejemplo una banda de tejido. El complejo 62
formado por la napa 20 y el tejido 60 se bobina sobre un mandril 64
con el fin de formar una preforma fibrosa cilíndrica anular. Las
capas fibrosas superpuestas sobre el mandril 64 pueden estar ligadas
entre sí por punzonado por medio de una plancha de agujas 66 que se
extiende a lo largo de una generatriz del mandril y que está
animada con movimiento alternativo en dirección radial.
La invención se destaca porque permite, mediante
unos medios simples y poco costosos, obtener una napa homogénea a
partir de varios cables extendidos. El procedimiento se realiza
preferentemente con unos cables de título elevado. Por ejemplo,
unas napas homogéneas unidireccionales de fibras de carbono de
anchura comprendida entre 30 y 50 cm se han realizado con éxito a
partir de cables de carbono de 48 K (48.000 filamentos)
comercializados bajo la referencia "Panex
35-48K" por la compañía de los Estados Unidos de
América "ZOLTEK".
Claims (8)
1. Procedimiento de realización de una napa
fibrosa por extensión y yuxtaposición de hilos o cables,
caracterizado porque, después de por lo menos una
preextensión de los hilos o cables y la traída de éstos uno al lado
del otro sustancialmente en un mismo plano, se barre su superficie
por lo menos por un chorro de aire desplazado transversalmente con
respecto a la dirección longitudinal de los hilos o cables, de
manera que se obtenga una napa sustancialmente unidireccional
homogénea.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el chorro de aire se desplaza
alternativamente de un borde al otro del conjunto de los hilos o
cables dispuestos uno al lado del otro, mientras éstos se desplazan
en dirección longitudinal.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el chorro de
aire está dirigido de manera sustancialmente perpendicular al plano
de los hilos o cables.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se realiza una
extensión suplementaria de los hilos o cables mediante el barrido
por chorro de aire.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, después del
barrido por chorro de aire, la napa obtenida pasa sobre un rodillo
que, por lo menos en su parte en contacto con la napa, es de un
material que presenta un coeficiente de rozamiento tal que se opone
a un deslizamiento de los filamentos constitutivos de la napa con
el fin de mantenerla en forma extendida.
6. Instalación para la realización de una napa
fibrosa que comprende por lo menos un dispositivo de preextensión
de los hilos o cables, y unos medios de arrastre uno al lado del
otro de los hilos o cables corriente abajo del dispositivo de
preextensión, caracterizada porque comprende además por lo
menos un dispositivo de barrido por chorro de aire dispuesto a un
lado del trayecto de los hilos o cables corriente abajo del
dispositivo de preextensión, un conducto de alimentación del
dispositivo de barrido con aire a presión, y un órgano de arrastre
del dispositivo de barrido en dirección transversal con respecto a
dicho trayecto.
7. Instalación según la reivindicación 6,
caracterizada porque el dispositivo de preextensión comprende
por lo menos un tubo con por lo menos una hendidura formada en
dirección sustancialmente longitudinal en la pared del tubo, y unos
medios de alimentación del tubo con aire a presión.
8. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 6 y 7, caracterizada porque comprende
además, corriente abajo del dispositivo de barrido, por lo menos un
rodillo dispuesto sobre el trayecto de la napa y constituido, por
lo menos en su parte en contacto con la napa, por un material
seleccionado de entre una espuma y un caucho.
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