[發(fā)明專利]復合材料連接器以及其制造方法

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• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110822202A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）人: J.伯納德;W.波利特
• 申請（專利權）人: 克羅姆普頓科技集團有限公司
• 主分類號: F16L47/18
• 分類號: F16L47/18;F16L47/20;B29C70/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒松青;傅永霄

一種制造用于流體傳遞導管的連接器的方法，所述方法包括：制造從纖維增強聚合物平行于中心軸線C延伸的管子，所述管子包括轂部分206和位于所述轂部分206附近的法蘭形成部分208，其中所述轂部分206包括連續(xù)圓周定向纖維增強材料210；并且所述轂部分206和所述法蘭形成部分208包括縱向定向纖維增強材料212，所述縱向定向纖維增強材料212從所述轂部分206連續(xù)地延伸到所述法蘭形成部分208中；以及使所述法蘭形成部分208遠離所述中心軸線C彎曲，以使得其與所述中心軸線C成角度從所述轂部分206延伸。

技術領域

本公開涉及例如用于將流體傳遞導管連接到其他結構的復合材料(例如，纖維增強聚合物)連接器，并且涉及制造用于流體傳遞導管的復合材料(例如，纖維增強聚合物)連接器的方法。

背景技術

流體傳遞導管(例如，燃料管道)通常使用一個或多個連接器連接到其他結構(例如，在飛機機翼內側)。為了允許固定結構的移動而不在流體傳遞導管本身上引起大的應力(例如，在飛行期間機翼彎曲)，這種連接器被設計成容許流體傳遞導管與結構之間的少量相對移動，同時仍然有效地支撐導管并且對連接進行密封。這通常使用彈性體O形圈來實現，流體傳遞導管“漂浮”在所述彈性體O形圈上以對連接進行密封，同時允許少量的相對運動。

在許多應用中，這種連接器需要承受大的圓周載荷(例如，由于流體傳遞導管中的高內壓)以及其他應力。為了在使零件計數最小化的同時提供必要的強度，連接器通常由單塊金屬(通常為鋁)銑削而成。然而，該過程導致大量材料被浪費(非常高的所謂的采購質量與飛行質量(buy-to-fly)比率)。

此外，流體傳遞導管越來越多地由復合材料(例如，纖維增強聚合物)構成，以便減輕重量并降低材料成本。然而，當與金屬連接器一起使用時，復合材料流體傳遞導管可能由于不均勻的熱膨脹而經歷各種問題，諸如電化腐蝕和降低的溫度操作窗口。

因此，最近開發(fā)了一種替代的制造技術，其中通過注塑成型用隨機定向的短切纖維(例如，玻璃纖維或碳纖維)增強的樹脂基質來生產連接器。因為注塑成型是一種增材工藝，所以在制造期間可以減少浪費的材料。另外，短切纖維增強樹脂零件通常比其金屬等同物輕。然而，短切纖維增強材料不能完全充分利用增強纖維的潛在強度。

發(fā)明內容

根據本公開的一個方面，提供了一種用于流體傳遞導管的連接器，所述連接器由纖維增強聚合物制成并且包括：

轂部分，所述轂部分包括基本上平行于中心軸線延伸的管子；以及

法蘭部分，所述法蘭部分與中心軸線成角度從轂部分延伸；

其中所述轂部分包括連續(xù)圓周定向纖維增強材料；并且

其中所述連接器包括從所述轂部分連續(xù)地延伸到所述法蘭部分中的縱向定向纖維增強材料。

因為連續(xù)纖維增強聚合物的高強度重量比，所以與隨機定向的纖維增強材料或全金屬零件相比，使用相同量的材料，連續(xù)纖維增強材料的使用可以生產顯著更強的零件。相應地，可以使用較少的材料生產同樣堅固的零件，從而減輕重量。

根據本公開的連接器可以使用增材工藝來生產。這意味著在制造期間幾乎沒有浪費材料，特別是與用于構造常見金屬部件的機械加工技術相比。因此，即使相關的材料成本較高，制造根據本公開的連接器的成本也可以低于等效金屬部件的成本(由于材料浪費較少)。

當使用連續(xù)纖維增強材料來制作給定的部件時，可以將連續(xù)纖維的取向調整為得到的部件將經歷載荷的方向。許多纖維可以定向在主要的加載方向上，因此較低比例的纖維可以定向在部件經受很小載荷的方向上。這樣最大限度地減少了在生產具有給定載荷容量的零件時浪費的材料量。