专利名称：用于强化基底的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用于强化基底的系统和方法。本发明的特定实施例可制造具有增强的抗剪和/抗撕裂性的单层或多层螺旋强化式基底。
背景技术：
所属领域中已知多种技术可用于增加基底的强度并增强基底的抗撕裂性。例如， 基底，例如片材、平板、壳体或由平行薄板层构成的类似形状，容易沿着其平行层撕裂。因此，一种改进的基底可包括层间交替式正交层薄板(cross-ply laminates),该薄板的每层均相对于相邻层近90度旋转。尽管正交层薄板可有效抵抗基底沿着每个平行层撕裂，但是该正交层薄板仍具有正交各向异性，从而使基底的强度和硬度不足以抵抗撕裂。具体而言， 具有穿过基底的孔或孔隙的正交层薄板容易沿着孔或孔隙的边缘撕裂、剪断或裂开。因此， 一种强化基底的改进系统和方法将非常有用。
发明内容
以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。本发明的一项实施例为一种用于强化基底的系统。该系统包括旋转装置、与旋转装置连接的第一导向器以及抵靠第一导向器的成形件。加强件配置成缠绕成形件，并抵靠
第一导向器。所述成形件延伸穿过所述第一导向器。所述第一导向器可包括所述基底。所述系统进一步包括第二导向器，其中所述成形件位于所述第一导向器和所述第二导向器之间。 所述第一导向器大体平行于所述第二导向器，所述第一导向器与所述第二导向器以不超过所述加强件厚度约两倍的距离隔开，且所述成形件延伸穿过所述第二导向器。本发明的另一项实施例为一种用于强化基底的系统。该系统包括旋转装置、与旋转装置连接的多个导向器以及位于相邻导向器之间的成形件。加强件配置成缠绕相邻导向器之间的每个成形件，并抵靠至少一个导向器。所述成形件延伸穿过所述相邻导向器。所述相邻导向器以不超过所述加强件厚度约两倍的距离隔开。所述多个导向器中的每个导向器均包括所述基底。本发明还可包括一种用于强化基底的方法。该方法包括将第一导向器与旋转装置连接，并将成形件设于第一导向器的第一侧。该方法进一步包括使加强件缠绕成形件，并抵靠第一导向器的第一侧。所述方法进一步包括将所述基底连接至所述第一导向器；将所述成形件对准所述第一导向器中的孔隙；将所述成形件插入并穿过所述第一导向器；将所述成形件从所述第一导向器中移除。所述方法进一步包括将所述成形件置于所述第一导向器的第二侧，并使所述加强件缠绕所述成形件，且抵靠所述第一导向器的所述第二侧；将所述加强件从所述第一导向器中移除，并将所述加强件施加至所述基底上；在所述第一导向器和第二导向器之间缠绕所述加强件；及使所述第一导向器与所述第二导向器以不超过所述加强件厚度约两倍的距离隔开。所属领域的一般技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。
本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域一般技术人员，完整且可实现地详细披露了本发明，包括其最佳模式，其中图I为根据本发明的一项实施例的用于强化基底的系统的透视图；图2为沿线A-A截得的图I所示系统的平面图；图3为根据本发明的一项替代实施例的用于强化基底的系统的透视图；图4为根据图3所示系统制造的产品的透视图。兀件符号列表
参考标号部件参考标号部件10系统12基底14旋转装置16导向器18成形件20加强件22发动机24圆盘26方盘28孔隙303234363840系统-图3和具体实施例方式现在将详细阐述本发明的各实施例，附图中将图示本发明实施例的一个或多个实例。
具体实施方式
中使用数字和字母标识来指代附图中的特征。附图和说明中类似或相同的标识用于指代本发明的类似或相同的部分。各个实例用以解释本发明而非限定本发明。事实上，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，所属领域的一般技术人员可对本发明作各种修改和变化。例如，作为一项实施例一部分的特征可用于其他实施例中，从而得到另一项实施例。因此，本发明应涵盖所有基于所附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。本发明的多项实施例包括用于强化基底的系统和方法。基底可包括需要进行强化的任何材料或材料组合。例如，基底可包括均质或整块材料、正交层(cross-plies)复合材料，及/或均质和复合材料的叠层组合。在特定实施例中，加强件可直接施加至基底的一侧或两侧。在其他实施例中，加强件可单独构建，并随后移至基底上需要进行强化的特定位置。例如，加强件可与穿过基底的现有或预设孔或空隙对齐，从而增强该孔或孔隙边缘的抗剪和/或抗撕裂性。图I为根据本发明的一项实施例的用于强化基底12的系统10的透视图，图2为沿线A-A截得的图I所示系统10的平面图。系统10 —般包括旋转装置14、一个或多个导向器16、一个或多个成形件18以及加强件20。旋转装置14可包括所属领域的一般技术人员已知的任何手动或自动装置，用于使一个部件相对于另一个部件旋转。例如，如图I所示， 旋转装置14可包括手动曲柄、棘轮和棘爪组件、滑轮组件或者气动、液压或电动式电机22。一个或多个导向器16连接至旋转装置14，并控制加强件20的分布和/或方向。 导向器16几乎可包括任何大小或形状的任何材料。例如，如图I所示，导向器16可包括圆盘24或方盘26。在特定实施例中，导向器16甚至可包括需要进行强化的特定基底12。或者(此外)，基底12可被施加至或固定在一个或多个导向器16的表面上。无论是哪种情况，导向器16—般可大体相互平行，并可根据加强件20所需的厚度彼此隔开设置。例如， 相邻导向器16可通过不超过加强件20的厚度约两倍的距离彼此隔开。这样，导向器16可使加强件20的单个厚度或单层适应于相邻导向器16之间的距离，从而限制用于基底12的加强件20的最终厚度。所属领域的一般技术人员将容易了解，相邻导向器16之间的距离可按照需要根据特定实施例而不同，且相邻导向器16之间的距离并非限定本发明，除非在权利要求书中具体叙述。成形件18可抵靠一个或多个导向器16放置，从而提供一个表面，加强件20会围绕该表面进行构建。例如，如图I所示，成形件18可邻接一个或多个导向器16的表面，或者成形件18可对准和/或延伸穿过一个或多个导向器16的孔隙28或孔。在特定实施例中，成形件18可设于相邻导向器之间，从而也提供相邻导向器16之间所需的间距。尽管在每个实施例中，成形件18所示为大体的圆柱形，但实际上其可包括任何大小或形状，具体取决加强件20所需的最终大小和形状。加强件20配置成缠绕成形件18，并抵靠导向器16。加强件20可包括所属领域的一般技术人员已知的任何合适的材料，用于对基底进行强化。例如，如图I和2所示， 加强件20可包括适用于其下方基底12的连续、纺粘或编织纤维或者绳股。加强件20的直径和硬度将取决于加强件20所需的大小和强度。例如，在特定实施例中，加强件20中的单根纤维或绳股的直径可约为6至10毫米(mils)，硬度可为每4英寸无支撑长度约有 I英寸下垂。此外，加强件20可浸有或涂有树脂浆，例如由聚乙烯醇缩丁醛聚合物粘合剂 (polyvinylbutyral polymer)构成的树脂楽；。在加强件20缠绕成形件18之前或被施加至基底12上之后，树脂浆，如果使用，可涂在加强件20上。该树脂浆可包括胶粘剂能将加强件20与其自身、导向器16和/或基底12粘合。如果需要，树脂浆可在受热时挥发，例如融烧或固化过程中施加给加强件20的热量。图3为根据本发明的一项替代实施例的用于强化基底12的系统40的透视图，图4 为根据图3所示系统40制造的强化基底12的透视图。如图3所示，系统40也包括之前图 I和2所示实施例中所述的旋转装置14、导向器16、成形件18和加强件20。具体而言，导向器16与旋转装置14连接，成型件18在相邻导向器16之间延伸，并穿过相邻导向器16。 在此特定实施例中，导向器16包括基底12，且加强件20配置成位于相邻导向器16或基底 12之间，接近导向器16或基底12中的现有孔隙28。如图4所示，此最终产品包括多层基底12以及位于相邻基底12之间的加强件20，从而强化孔隙28的边缘部分。之前图I至4所述并图示的实施例还可提供一种用于强化基底12的方法。该方法可包括将一个或多个导向器16连接至旋转装置14，并使成形件18位于一个或多个导向器16上，或者抵靠或穿过一个或多个导向器16。或者(此外)，成形件18可设于导向器16 的现有或预设孔隙28中，或者对准或插入并穿过该现有或预设孔隙28。该方法可进一步包括，如图I所示，使加强件20缠绕成形件18，并抵靠导向器16，或如图3所示，使多个加强件20缠绕成型件18，并设于相邻导向器16之间。具体而言，导向器16可指导或控制加强件20的设置，这样，旋转装置14就可转动成形件18和/或导向器16，从而将加强件20拉到并缠绕在成型件18上。所得到的加强件20最为清楚地在图2和4中显示为螺旋缠绕式成型件18和/或孔隙28。在特定实施例中，例如在图3中，导向器16可包括基底12，或者基底12可连接或附接至导向器16的表面，这样螺旋缠绕式加强件20会直接被施加至基底 12上。或者，螺旋缠绕式加强件20可根据需要形成在导向器16上或抵靠导向器16，并随后从被施加至基底12的导向器16中移除。加强件20缠绕成形件18，且/或抵靠导向器16或者置于导向器16之间后，可将成形件18从导向器16中移除，且如所属领域中已知的那样，加强件20可进行热处理或固化。或者(此外)，如果需要，成形件18可置于导向器16或基底12的相对侧面上，且此过程可重复，从而使加强件20被施加至导向器16或基底12的相对侧面上。无论何种情况， 导向器16可根据加强件20所需的厚度彼此隔开设置。例如，导向器16可通过不超过加强件20厚度约两倍的距离彼此隔开。本说明书使用了各种实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。 本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。
权利要求
1.一种用于强化基底(12)的系统(10)，所述系统(10)包括旋转装置(14)；第一导向器(16)，所述第一导向器(16)连接至所述旋转装置(14)；成形件(18)，所述成形件(18)抵靠所述第一导向器(16)放置；以及加强件(20)，所述加强件(20)配置成缠绕所述成形件(18)，并抵靠所述第一导向器(16)。
2.根据权利要求I所述的系统(10)，其特征在于，所述成形件(18)延伸穿过所述第一导向器(16) ο
3.根据之前任意一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第一导向器(16)包括所述基底(12)。
4.根据之前任意一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，进一步包括第二导向器 (16)，其中所述成形件(18)位于所述第一导向器(16)和所述第二导向器(16)之间。
5.根据权利要求4所述的系统(10)，其特征在于，所述第一导向器(16)大体平行于所述第二导向器(16)。
6.根据权利要求4至5中任意一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第一导向器(16)与所述第二导向器(16)以不超过所述加强件(20)厚度约两倍的距离隔开。
7.根据权利要求4至5中任意一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述成形件(18)延伸穿过所述第二导向器(16)。
8.一种用于强化基底(12)的方法，所述方法包括将第一导向器(16)连接至旋转装置(14)；将成形件(18)设于所述第一导向器(16)的第一侧；以及a.使一个加强件(20)缠绕所述成形件(18)，并抵靠所述第一导向器(16)的所述第一侧。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述基底(12)连接至所述第一导向器(16) ο
10.根据权利要求8至9中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述成形件(18)对准所述第一导向器(16)中的孔隙(28)。
11.根据权利要求8至10中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述成形件(18)插入并穿过所述第一导向器(16)。
12.根据权利要求8至11中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述成形件(18)从所述第一导向器(16)中移除。
13.根据权利要求8至12中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述成形件(18)设于所述第一导向器(16)的第二侧，并使所述加强件(20)缠绕所述成形件(18)，且抵靠所述第一导向器(16)的所述第二侧。
14.根据权利要求8至13中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述加强件(20)从所述第一导向器(16)中移除，并将所述加强件(20)施加至所述基底 (12)上。
15.根据权利要求8至14中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第一导向器(16)和第二导向器(16)之间缠绕所述加强件(20)。
全文摘要
本发明涉及一种用于强化基底的系统和方法，所述系统包括一个旋转装置、连接至所述旋转装置的第一导向器以及抵靠所述第一导向器放置的一个成形件。一个加强件配置成缠绕所述成形件，并抵靠所述第一导向器。所述用于强化基底的方法包括将第一导向器连接至一个旋转装置，并将一个成形件设于所述第一导向器的第一侧。所述方法进一步包括将一个加强件围绕所述成形件缠绕，并抵靠所述第一导向器的所述第一侧。
文档编号B29C70/82GK102582097SQ20121002555
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者A·J·加西亚-克雷斯波, H·C·罗伯特三世, J·M·德尔沃瓦 申请人:通用电气公司