ES2911306T3 - Producto ignífugo y aislante térmico - Google Patents

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ES2911306T3 ES19383001T ES19383001T ES2911306T3 ES 2911306 T3 ES2911306 T3 ES 2911306T3 ES 19383001 T ES19383001 T ES 19383001T ES 19383001 T ES19383001 T ES 19383001T ES 2911306 T3 ES2911306 T3 ES 2911306T3
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Abstract

Producto ignífugo y aislante térmico (1), que comprende un núcleo (3) de panal relleno con material (2) de Silicato de Alcalinotérreo (AES).

Description

DESCRIPCIÓN
Producto ignífugo y aislante térmico
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a un producto que proporciona estructuras y sistemas asociados con protección contra las consecuencias de un evento de incendio, particularmente la penetración de llamas, y que también proporciona capacidad de aislamiento térmico. La invención es particularmente aplicable en diferentes partes de aeronaves y helicópteros.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Muchas partes de la aeronave están sujetas a eventos de incendio y, con el fin de garantizar el funcionamiento normal de la aeronave, la estructura y los sistemas asociados deben protegerse contra las consecuencias del evento de incendio.
Para estos propósitos, se han ensayado e instalado diversos materiales y soluciones para prevenir las consecuencias de los eventos de incendio. Dos efectos principales deben resolverse en función de la aplicación: la penetración de la llama y el aislamiento térmico.
El problema de la penetración de la llama debe abordarse manteniendo el fuego encerrado en el área designada. Por otro lado, la capacidad de aislamiento térmico puede permitir la utilización de una amplia gama de materiales para las aplicaciones estructurales que tienen menos requisitos de temperatura de desacoplamiento.
La solución del estado de la técnica más ampliamente utilizada son las mantas térmicas, principalmente fabricadas con laminados cerámicos o siliconados con lámina de aluminio. Son una solución eficaz para la penetración de las llamas y el aislamiento térmico, pero también son caros y pesados.
Los aislamientos de manta térmica pueden presentar algunos problemas para ser introducidos en aplicaciones estructurales debido a su falta de rigidez. Debido a esto, podrían colapsar durante el proceso de fabricación o montaje, provocando una pérdida de su eficacia.
Otra solución del estado de la técnica se basa en materiales que funcionan contra un evento de incendio al crear una capa de material carbonizado poroso, impidiendo la penetración de la llama y proporcionando aislamiento. Esta opción es relevante en muchas aplicaciones debido a su desempeño, sin embargo, estructuras sometidas a vibraciones no pueden implementar esta solución debido a la pérdida de protección bajo las condiciones de funcionamiento. La patente WO2009/040864 describe un panel ignífugo y aislante térmico, que comprende un núcleo en forma de panal relleno con polvo de materiales a base de óxido con baja conductividad térmica.
En otra solución del estado de la técnica, se añaden o utilizan materiales como titanio, acero o Inconel que muestran una mayor capacidad de resistencia al fuego/ignífugo en lugar de los materiales convencionales que se suelen utilizar para piezas estructurales tales como aluminio, compuestos (CFRP, GFRP, etc.) para superar el problema de la penetración del fuego. Como ejemplo de esto se puede apreciar en la APU de una aeronave, la cual puede estar rodeada por un cortafuegos de titanio para impedir que el aluminio (que actúa como material estructural) se dañe, y dejar que el fuego salga por el cono de cola en caso de incendio.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es proporcionar un producto que sea ignífugo y que además tenga una buena capacidad de aislamiento térmico, que permita evitar temperaturas elevadas en la estructura alrededor del foco de fuego que podrían dañar dicha estructura.
La invención proporciona un producto ignífugo y aislante térmico que comprende un núcleo de panal relleno con material de Silicato Alcalinotérreo (AES).
El producto funciona como una disposición ignífuga y de aislamiento térmico que puede servir para aplicaciones estructurales y no estructurales.
La invención proporciona las siguientes ventajas:
- Menor coste que las soluciones del estado de la técnica.
- Material de baja densidad utilizado en el núcleo de panal relleno, lo que permite la reducción de peso y soluciones más livianas que el estado de la técnica.
- Capacidades ignífugas y de aislamiento térmico aseguradas por ensayo.
- Respetuoso con el medio ambiente.
- Integración en paneles estructurales con potencial reducción de costes, mientras que evita el problema del colapso del material aislante durante el proceso de fabricación y/o montaje.
- Habilita la utilización de materiales estructurales en áreas designadas como zonas de incendio con capacidad limitada de resistencia a temperaturas elevadas, gracias al desacoplamiento de los requisitos térmicos y estructurales.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de varias realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra una vista esquemática de un producto ignífugo y aislante térmico, según una primera realización preferida de la invención.
La Figura 2 muestra una vista esquemática de un producto ignífugo y aislante térmico, según una segunda realización preferida de la invención.
La Figura 3 muestra una vista esquemática de un producto ignífugo y aislante térmico, según una tercera realización preferida de la invención.
La Figura 4 muestra una vista esquemática de un producto ignífugo y aislante térmico, según una cuarta realización preferida de la invención.
La Figura 5a muestra una aeronave que tiene un compartimento de la APU en su extremo posterior, en el cual al menos un cortafuegos incluye el producto ignífugo y aislante térmico de la invención. La Figura 5b muestra una vista detallada del compartimento de la APU.
Las Figuras 6a y 6b muestran respectivamente un cortafuegos frontal de un compartimento de la APU.
La Figura 7 muestra una cubierta de motor para un helicóptero que comprende el producto ignífugo y aislante térmico de la invención.
La Figura 8 muestra un compartimento de motor de helicóptero que tiene una pared central que comprende el producto ignífugo y aislante térmico de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un producto ignífugo y aislante térmico que evita que se alcancen temperaturas elevadas en los componentes estructurales del entorno del foco del fuego que podrían provocar su degradación. El producto puede servir para aplicaciones estructurales y no estructurales.
Es importante tener en cuenta que el concepto “ignífugo” está definido por normativa aeronáutica tal como:
- FAR/JAR 25.1191: Definición de cortafuegos.
- FAR/JAR 25.865: Protección contra Incendios de Controles de Vuelo, Soportes de Motor y Otras Estructuras de Vuelo.
Según la invención, el producto comprende un núcleo de panal relleno con material de Silicato Alcalinotérreo (AES). El material del núcleo de panal puede ser metálico o polimérico.
La Figura 1 muestra una primera realización preferida del producto ignífugo y aislante térmico 1 de la invención que comprende una pila de capas que incluye un núcleo 3 de panal relleno con AES 2 rodeado por un par de capas de FRP 4. Preferiblemente, la capa de FRP 4 es una capa de GFRP (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio).
La Figura 2 muestra una segunda realización preferida del producto ignífugo y aislante térmico 1 que adicionalmente comprende una capa adhesiva 6 depositada entre el núcleo 3 de panal relleno con AES 2 y la capa 4 de FRP.
El producto puede servir para aplicaciones estructurales y no estructurales.
La Figura 3 muestra una tercera realización preferida del producto ignífugo y aislante térmico 1 que se puede utilizar para aplicaciones estructurales, que comprende una pila de capas que incluye el núcleo 3 de abeja relleno con AES 2 rodeado por capas de FRP 4, al menos una capa de FRP 4 en la parte inferior y varias capas en la parte superior del producto 1.
En caso de necesidad, el núcleo 3 de panal relleno puede protegerse contra fluidos agresivos cubriendo el núcleo 3 relleno con una película 5 de barrera contra los líquidos. Esta barrera puede ser preferiblemente una película termoplástica, tal como una película de PVF (Fluoruro de Polivinilo), una película de PEEK, una película de PDVF o una película de PET. La Figura 4 muestra una realización de este caso, preferentemente utilizado para aplicaciones no estructurales.
Al ser el producto de la invención más rígido que la solución del estado de la técnica con mantas térmicas, se supera la limitación de su integración estructural en piezas compuestas. Por ejemplo, el colapso del material aislante durante el curado en autoclave debido a la alta presión ejercida.
La nueva solución que consiste en núcleos de panal rellenos con AES se ha probado cumpliendo con las normas FAR/JAR 25 sobre cortafuegos, FAR/JAR25.1191 y FAR/JAR25.865, es decir:
- Impacto directo de la llama durante 15 min.
- Llama Calibrada de 1100°C a una distancia de 100mm de la muestra.
- Flujo de calor calibrado.
- Muestra bajo vibración de 50 Hz (reducida a 16,6 Hz después de 5 min.).
- Sin carga aplicada.
- Protección contra fluidos de GFRP y PVF que cubren el núcleo relleno.
Según otro aspecto, la invención también se refiere a una pieza compuesta que comprende el producto ignífugo y aislante térmico de la invención.
El producto se puede unir a la pieza por medio de sujetadores, y preferiblemente por medio de arandelas montadas creando una cámara de aire entre la pieza y el producto. Alternativamente, el producto se une a la pieza por medio de una película adhesiva, un adhesivo en pasta o una unión por fiador. Y alternativamente, el producto se integra en la pieza por medio de curado conjunto, unión conjunta o unión secundaria.
A continuación, una lista de posibles realizaciones de la invención propuesta:
• Cortafuegos del extremo posterior de una aeronave:
- Restricción de tamaño: Protección ignífuga y térmica
- Modificación: Sustituir el cortafuegos de Titanio actual por una nueva protección basada en la solución propuesta. El núcleo de panal podría doblarse para adaptarse a las esquinas y a los paneles curvados. - Beneficios: Mejora de la seguridad, reducción de RC, en caso de incendio, ni la llama ni el calor afectarán la estructura del extremo posterior de la aeronave, por lo que no habrá necesidad de sustituirla después del evento de incendio.
Según otro aspecto, la invención también se refiere a un extremo posterior de una aeronave 6, que comprende un compartimento 7 de la APU aislado por al menos un cortafuegos 8, 9, 10, 11 que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1. La Figura 5a muestra una aeronave 6 que tiene un compartimento 7 de la APU en su extremo posterior. La Figura 5b muestra una vista en detalle del compartimiento 7 de la APU y la mayoría de sus paredes: el cortafuegos frontal 8, el cortafuegos lateral 9, el cortafuegos posterior 10 y el cortafuegos superior 11, en donde al menos una de sus paredes incluye el producto ignífugo y aislante térmico 1.
• Cortafuegos frontal del extremo posterior de una aeronave:
- Restricción de tamaño: Protección ignífugo y térmica
- Modificación: Sustituir el cortafuegos de Titanio actual y los largueros de aluminio por una nueva protección basada en las soluciones propuestas.
- Beneficios: Mejora de la seguridad, reducción de RC, en caso de incendio, ni la llama ni el calor afectarán la estructura del cortafuegos, por lo que no será necesario sustituirlo después del incendio.
Según otro aspecto, la invención también se refiere a un cortafuegos frontal 8 que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1. Las Figuras 6a y 6b muestran un cortafuegos frontal 8 de un compartimento de la APU. La Figura 6b muestra los largueros 13 que pueden ser reemplazados por la invención propuesta.
• Conducto ignífugo compuesto:
- Restricción de tamaño: Protección térmica
- Modificación: Sustituir los conductos de titanio, acero o Inconel actuales por otros compuestos en base a la solución propuesta.
- Beneficios: Mejora de la seguridad, reducción de RC.
Según otro aspecto, la invención también se refiere a un conducto que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1.
• Cubierta de motor de helicóptero:
- Restricción de tamaño: estructura principal, protección térmica
- Modificación: Sustituir el revestimiento y los largueros de Titanio actuales por un sándwich compuesto con protección contra incendios y térmica integrada.
- Beneficios: Ahorro de peso al permitir un diseño de cubierta de motor compuesto de CFRP, sin discrepancias en el coeficiente de expansión térmica entre la cubierta del motor y el fuselaje compuesto de CFRP
Según otro aspecto, la invención también se refiere a una cubierta 15 de motor de helicóptero que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1. La Figura 7 muestra una cubierta 15 de motor que incluye un revestimiento de titanio, largueros, clips y ráfagas, sobre un armazón 16 generalmente hecho de aluminio.
• Cortafuegos central del compartimiento de motor de helicóptero:
- Restricción de tamaño: panel endurecido, Protección térmica
- Modificación: Sustituir el revestimiento de Titanio endurecido actual por un sándwich compuesto con protección contra incendios y térmica integrada.
- Beneficios: menos mantenimiento y reparación, mayor valor para el cliente
Según otro aspecto, la invención también se refiere a un helicóptero que tiene un compartimento de motor que tiene un cortafuegos central 17 que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1. La Figura 8 muestra un compartimento de motor de helicóptero que tiene una pared central 17 que comprende el producto ignífugo y aislante térmico 1.
Aunque la presente invención se ha descrito completamente en relación con las realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir modificaciones dentro del alcance de la misma, no considerándose limitado por estas realizaciones, sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Producto ignífugo y aislante térmico (1), que comprende un núcleo (3) de panal relleno con material (2) de Silicato de Alcalinotérreo (AES).
2. Producto ignífugo y aislante térmico (1), según la reivindicación 1, que comprende además una capa (4) de FRP apilada sobre el núcleo (3) de panal relleno con material (2) de AES, siendo la capa (4) de FRP preferiblemente una capa de GFRP (Plástico de Refuerzo de Fibra de Vidrio).
3. Producto ignífugo y aislante térmico (1), según la reivindicación 2, que comprende además una capa adhesiva (6) depositada entre el núcleo (3) de panal relleno con AES (2) y la capa (4) de FRP.
4. Producto ignífugo y aislante térmico (1), según la reivindicación 1, que comprende además una película (5) de barrera contra los líquidos, siendo preferiblemente una película termoplástica, tal como una película de PVF (Fluoruro de Polivinilo), una película de PEEK, una película de PDVF, o una película de PET.
5. Producto ignífugo y aislante térmico (1), según las reivindicaciones 2 o 3 y la reivindicación 4, en el que la película (5) de barrera contra los líquidos se deposita sobre la capa (4) de FRP, en contacto con dicha capa (4) de FRP para proteger el producto (1) de los fluidos.
6. Una pieza compuesta que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el producto (1) se fija a la pieza por medio de fijaciones, y preferiblemente mediante arandelas montadas creando una cámara de aire entre la pieza y el producto (1).
7. Una pieza compuesta que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que el producto (1) se une a la pieza por medio de una película adhesiva, un adhesivo en pasta o una unión por fiador.
8. Una pieza compuesta que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, en la que el producto (1) se integra en la pieza mediante curado conjunto, unión conjunta o unión secundaria.
9. Un extremo posterior de una aeronave (6), que comprende un compartimento (7) de la APU aislado por al menos un cortafuegos (8, 9, 10, 11) que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1- 5.
10. Un extremo posterior de una aeronave (6), que comprende un compartimento (7) de la APU que tiene al menos un cortafuegos frontal (8) que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
11. Un conducto que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
12. Un helicóptero que tiene una cubierta (15) de motor que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
13. Un helicóptero que tiene un compartimento de motor que incluye un cortafuegos central (17) que comprende el producto ignífugo y aislante térmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19383001.5A EP3822073B1 (en) 2019-11-14 2019-11-14 Fireproof and thermal insulator product

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Publication Number Publication Date
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