帶凸瓣螺帽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種具有環(huán)圈部(14)的帽(100)，環(huán)圈部具有設(shè)置成接觸緊固件(2、3、4)的端部的三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域，環(huán)圈部繞緊固件的端部設(shè)置，環(huán)圈部的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間延伸有向外突出的凸瓣。這種帶凸瓣的設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于該帽可以容忍緊固件端部處的相對(duì)較高的制造公差。例如，該帽可以用于配合在螺母或緊固件頭部上，其中，該帽的接觸區(qū)域設(shè)置成接觸螺母或緊固件頭部的筒形環(huán)圈基部上的對(duì)應(yīng)接觸區(qū)域。該筒形環(huán)圈部的直徑可能不能很好地控制，使得制造公差很大。帽基部的帶凸瓣的形狀確保了不論筒形環(huán)圈部是尺寸過小、尺寸過大的還是處于其公稱直徑，接觸區(qū)域?qū)⒖偸翘峁┡c螺母的良好的摩擦接合。
【專利說明】
帶凸瓣螺帽
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于圍繞緊固件的一個(gè)端部形成密封腔的帽和部件套件、安裝該帽的方法以及包括該帽的接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]大型客機(jī)通常一年會(huì)被雷擊一次或兩次，每次雷擊具有高達(dá)200，000安培的電流，該電流會(huì)尋求最小電阻的路徑。許多現(xiàn)代客機(jī)具有由具非常高的電阻的復(fù)合材料制成的外表面。因此，閃電很有可能附著在外表面中的電阻低的多的許多金屬緊固件中的任意金屬緊固件處。在機(jī)翼中，這些緊固件中的一些緊固件穿過外機(jī)翼蒙皮而進(jìn)入到燃料箱中。
[0003]圖1是緊固件組件的穿過面板I的部分的側(cè)視圖，其中，面板I可以是復(fù)合材料面板或金屬面板。該組件包括緊固件，該緊固件包括帶外螺紋的螺栓2、帶內(nèi)螺紋的螺母3以及墊圈4(該緊固件可以替代性地包括任何其他已知的緊固件類型，比如鉚釘或模壓緊固件)。在雷擊擊中面板I并且雷擊附著于緊固件的情況下，圖1中由標(biāo)記5表示的位置處可能發(fā)生放火花、產(chǎn)生等離子體或發(fā)生滲氣。面板I可以提供燃料箱的邊界，并且因此緊固件可以被浸在燃料或富含氣體的燃料蒸氣中。因此在緊固件處發(fā)生的雷擊可能提供了會(huì)將燃料點(diǎn)燃的火花源和熱氣引燃源。
[0004]在EP-A-0334011中描述了提供火花抑制的已知方法。一定體積的氣體由圍繞緊固件的帽圍封。氣體針對(duì)在任何雷擊期間可能發(fā)生于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與金屬緊固件之間的電弧放電提供火花抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種具有環(huán)圈部的帽，該環(huán)圈部具有設(shè)置成接觸緊固件的端部的三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域，環(huán)圈部圍繞該端部設(shè)置，環(huán)圈部的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間均延伸有向外突出的凸瓣。
[0006]本發(fā)明的第一方面提供了一種用于圍繞緊固件的端部形成密封腔的帽，該帽包括帽本體，該帽本體具有環(huán)圈部，該環(huán)圈部終止于圍繞用于接納緊固件的端部的開口的邊緣處，該環(huán)圈部具有圍繞環(huán)圈部的內(nèi)表面分布的三個(gè)或者更多個(gè)分立的接觸區(qū)域，每個(gè)接觸區(qū)域設(shè)置成在環(huán)圈部被安裝在緊固件的端部上時(shí)接觸該緊固件的端部，其中，該環(huán)圈部具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間延伸有徑向向外突起的凸瓣。
[0007]這種帶凸瓣的設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于該帽能夠容忍緊固件端部處的相對(duì)較大的制造公差。例如，該帽可以用于配合在螺母或緊固件頭部上，其中，該帽的接觸區(qū)域設(shè)置成與螺母或緊固件頭部的基部上的對(duì)應(yīng)接觸區(qū)域接觸。該基部的直徑可能不能很好地控制，使得制造公差很高。帽本體的環(huán)圈部的凸瓣形狀確保了不論螺母或緊固件頭部的基部是尺寸過小、尺寸過大還是處于其標(biāo)稱尺寸，接觸區(qū)域?qū)⒖偸翘峁┡c螺母或緊固件頭部的良好的摩擦接合。當(dāng)螺母或緊固件頭部的基部被制造成處于其標(biāo)稱尺寸時(shí)，帽本體的環(huán)圈部將會(huì)在組裝時(shí)扭曲，使得其截面形狀大致對(duì)應(yīng)于螺母或緊固件頭部的基部的截面形狀。然而，當(dāng)基部尺寸過小時(shí)，帽本體的環(huán)圈部將會(huì)在組裝后保持大致凸瓣形狀，但是所述凸瓣變得更淺，而當(dāng)基部尺寸過大時(shí)，環(huán)圈部將會(huì)扭曲，使得其具有反向的凸瓣形狀，其中，所述凸瓣對(duì)應(yīng)于接觸區(qū)域而不是形成在接觸區(qū)域之間。
[0008]本發(fā)明適用于這樣的帽，其具有布置成與緊固件端部的一部分上的對(duì)應(yīng)接觸區(qū)域接觸的接觸區(qū)域，其中，該緊固件端部具有圓形的截面形狀或者非圓形的截面形狀，例如六邊形截面形狀。
[0009]第一方面的凸瓣形狀在緊固件端部處僅存在小的制造公差的應(yīng)用中也可以是有利的。在這種應(yīng)用中，環(huán)圈部通常在組裝時(shí)將總是扭曲，使得其截面形狀大致對(duì)應(yīng)于緊固件端部的截面形狀。這在如下的應(yīng)用中可能特別有利，在此應(yīng)用中，帽基部與外帽構(gòu)件或柱塞構(gòu)件組裝在一起，該外帽構(gòu)件或柱塞構(gòu)件具有設(shè)置成圍繞帽基部配合或配合在帽基部?jī)?nèi)的對(duì)應(yīng)地成形的環(huán)形基部，這是因?yàn)榭赡芷谕氖窃谶@兩個(gè)部件之間保持大致均勻的間隙。
[0010]帽本體優(yōu)選地包括足夠撓性或能夠變形的材料，以適應(yīng)環(huán)圈部從帶凸瓣的形狀到大致環(huán)形形狀的形狀改變。適合的材料包括(玻璃)纖維增強(qiáng)的聚合物，優(yōu)選地包括熱塑性聚合物，比如聚醚酰亞胺(PEI)或聚醚醚酮(PEEK)。
[0011]本發(fā)明的第二方面提供了一種接頭，該接頭包括:結(jié)構(gòu)體;緊固件，該緊固件穿過該結(jié)構(gòu)體使得該緊固件的端部從該結(jié)構(gòu)體伸出；以及根據(jù)第一方面的帽，該帽圍繞緊固件的端部提供了密封腔，其中，密封劑材料在帽的環(huán)圈部與結(jié)構(gòu)體之間提供了密封。
[0012]適合的密封劑材料可以包含多硫化物密封劑或雙組分的環(huán)氧基結(jié)構(gòu)粘合劑。
[0013]本發(fā)明的第三方面提供了一種飛行器組件，該飛行器組件包括根據(jù)第二方面的接頭。
[0014]本發(fā)明的第四方面提供了圍繞緊固件的從結(jié)構(gòu)體伸出的端部形成密封腔的方法，該方法包括:
[0015]提供具有帽本體的帽，該帽本體終止于圍繞用于接納緊固件的端部的開口的邊緣處，該帽本體具有圍繞該帽本體的內(nèi)表面分布的三個(gè)或者更多個(gè)接觸區(qū)域，其中，該帽本體的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間延伸有徑向向外突起的凸瓣；
[0016]將環(huán)圈部安裝在緊固件的端部上，使得接觸區(qū)域均接觸緊固件的端部并且被徑向向外迫壓以使得該環(huán)圈部具有與緊固件的端部的截面形狀大致對(duì)應(yīng)的截面形狀。
[0017]優(yōu)選地，該緊固件的端部的截面形狀是大致圓形的。
[0018]本發(fā)明的第五方面提供了一種用于圍繞緊固件的端部形成密封腔的部件套件，該部件套件包括:
[0019]具有端部的緊固件，該端部具有圍繞該緊固件端部分布的三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域；以及
[0020]具有帽本體的帽，該帽本體終止于圍繞用于接納緊固件的端部的開口的邊緣處，該帽本體具有圍繞該帽本體分布的三個(gè)或者更多個(gè)接觸區(qū)域，帽本體的每個(gè)接觸區(qū)域?qū)?yīng)于緊固件端部的接觸區(qū)域，帽本體的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間延伸有徑向向外突起的凸瓣；
[0021]其中，緊固件的接觸區(qū)域定位成比環(huán)圈部的接觸區(qū)域更加徑向向外。
[0022]本發(fā)明的各種可選的或優(yōu)選的特征將在下面進(jìn)行描述。
[0023]接觸區(qū)域中的每個(gè)接觸區(qū)域可以包括從環(huán)圈部的內(nèi)表面向內(nèi)突出的脊?fàn)畈?。每個(gè)脊?fàn)畈靠梢跃哂虚L(zhǎng)形形狀使得其縱向方向?qū)?yīng)于環(huán)圈部的軸向方向。這種脊?fàn)畈吭诃h(huán)圈部與緊固件端部之間提供了間隙，并且還有助于確保帽在緊固件端部上的精確的同軸位置。
[0024]在本發(fā)明的各個(gè)方面的第一變型中，帽本體可以具有與環(huán)圈部開口相對(duì)的端壁以形成圍封。因此，帽本體本身可以圍繞緊固件端部提供密封腔。
[0025]在第一變型的實(shí)施方式中，該帽可以具有環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣在自邊緣靠方設(shè)置的交接處從環(huán)圈部徑向地向外延伸，以便在凸緣與環(huán)圈部之間限定環(huán)形密封腔。因此，該環(huán)形密封腔可以填充有密封材料以在該帽與緊固件端部所伸出的結(jié)構(gòu)體之間提供密封，從而圍繞緊固件端部提供密封腔。密封材料可以在該帽的安裝之前直接地施加至環(huán)形密封腔，或者替代性地，環(huán)形凸緣可以包括與環(huán)形密封腔流體連通的密封材料入口，以允許密封材料在該帽的安裝之后注射到環(huán)形密封腔中。
[0026]在第二變型中，該帽可以具有布置成安裝在帽本體上以便圍封帽本體的外帽構(gòu)件，該外帽構(gòu)件具有環(huán)形環(huán)圈部和徑向向外背離于環(huán)形環(huán)圈部延伸的環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣和環(huán)形環(huán)圈部之間限定了用于接納密封材料的環(huán)形密封腔。在這種實(shí)施方式中，外帽構(gòu)件圍繞緊固件端部提供了密封腔。
[0027]帽本體和外帽構(gòu)件可以在安裝在緊固件端部上之前預(yù)組裝在一起。密封材料可以在安裝之前提供在環(huán)形密封腔中，或者可以在安裝之后經(jīng)由環(huán)形凸緣中的密封材料入口注射到環(huán)形密封腔中。
[0028]替代性地，帽本體可以安裝在緊固件端部上，并且隨后外帽構(gòu)件與帽本體被組裝在一起。在這種設(shè)置中，密封材料可以在外帽構(gòu)件與帽本體組裝之前被提供在外帽構(gòu)件中，使得該密封材料在組裝期間流入到環(huán)形密封構(gòu)件中。該密封材料可以替代性地在組裝之前被提供在環(huán)形密封腔中，其中，組裝的行為引起密封材料與緊固件端部所伸出的結(jié)構(gòu)體的接觸。
[0029]在第二變型的優(yōu)選實(shí)施方式中，外帽構(gòu)件的環(huán)形基部終止于邊緣處，并且環(huán)形凸緣在自該邊緣靠方設(shè)置的交接處從外帽構(gòu)件延伸。這種布置有利于在外帽構(gòu)件安裝在帽本體上之前用密封材料預(yù)填充環(huán)形密封容積。
[0030]在第三變型中，該帽可以包括柱塞和環(huán)形凸緣，其中，該柱塞終止于圍繞柱塞開口的柱塞邊緣處，該環(huán)形凸緣徑向向外背離于柱塞延伸以限定環(huán)形密封腔，柱塞配合在環(huán)圈部上并且能夠相對(duì)于環(huán)圈部沿軸向方向以可滑動(dòng)的方式移動(dòng)，并且柱塞或環(huán)圈部分別包括與柱塞開口或與環(huán)圈部開口相對(duì)的端壁以形成圍封。
[0031]在這種實(shí)施方式中，帽本體可以首先被安裝在緊固件端部上，并且隨后柱塞例如通過相對(duì)于帽本體滑動(dòng)而與帽本體組裝在一起。環(huán)形密封腔可以在柱塞與帽本體組裝之前被填充密封材料，使得外帽構(gòu)件與帽本體的組裝過程包括使環(huán)形密封腔內(nèi)的密封材料與緊固件端部所伸出的結(jié)構(gòu)體接觸。因此，緊固件端部可以被圍封在由柱塞或者帽本體形成的密封腔中。這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于柱塞在帽本體上的安裝可以用來使帽本體進(jìn)一步變形，從而進(jìn)一步改變帽本體的截面形狀。也就是說，柱塞的安裝可以使帽本體呈現(xiàn)出的截面形狀更加接近緊固件端部的截面形狀。
[0032]在第一變型、第二變型或第三變型的實(shí)施方式中，該帽還可以包括與環(huán)形密封腔流體連通的密封材料入口，該密封材料入口設(shè)置成與密封材料注射裝置相互連接以提供從密封材料入口向環(huán)形密封腔中的可固化的密封材料流。因此，密封材料可以在帽已經(jīng)安裝在緊固件端部上之后施加至該帽以對(duì)密封腔起作用。該密封材料入口可以設(shè)置在環(huán)形凸緣、帽本體、外帽構(gòu)件或柱塞中。
[0033]在所有方面的所有實(shí)施方式中，帽本體的環(huán)圈部可以包括四個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域、五個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域、六個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域或者七個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域、以及對(duì)應(yīng)數(shù)目的凸瓣。
[0034]文中描述的本發(fā)明的可選的、期望的或優(yōu)選的特征中的任何特征都可以以單獨(dú)的形式或任意組合的形式應(yīng)用于本發(fā)明的方面中的任意方面。
【附圖說明】
[0035]現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，在附圖中:
[0036]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的緊固件組件的穿過面板的部分的側(cè)視圖；
[0037]圖2示出了安裝在穿過面板的緊固件組件上的根據(jù)本發(fā)明的帽的實(shí)施方式的側(cè)視截面圖；
[0038]圖3和圖4示出了圖2的帽在安裝在緊固件組件上之前(圖3)和之后(圖4)的俯視截面圖；
[0039]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的帽的另一實(shí)施方式的側(cè)視截面圖；
[0040]圖6和圖7示出了圖5的帽在安裝之前(圖6)和安裝之后(圖7)的橫向截面圖；
[0041]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的帽的與圖5的實(shí)施方式類似的實(shí)施方式的側(cè)視截面圖；以及
[0042]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的帽的再一實(shí)施方式的側(cè)視截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]圖2至圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的可注射螺帽100的第一實(shí)施方式。可注射螺帽100包括內(nèi)帽構(gòu)件10(其也可以被稱為帽本體或帽基部)和外帽構(gòu)件20。內(nèi)帽構(gòu)件10和外帽構(gòu)件20由諸如玻璃填充聚醚酰亞胺(PEI)之類的熱塑性材料注塑模制而成。合適的玻璃填充PEI是Ultem? 2400，其包括按體積計(jì)為40%的玻璃纖維。內(nèi)帽構(gòu)件和外帽構(gòu)件可以替代性地通過模制、通過添加制造工藝或者通過任何其它適當(dāng)?shù)墓に噥碇瞥伞?br>[0044]內(nèi)帽構(gòu)件10是大致薄壁圓頂狀構(gòu)件，其具有圍封緊固件2、3、4的從結(jié)構(gòu)元件突出的尾端的對(duì)應(yīng)的圓頂狀內(nèi)部空氣腔12，其中，該結(jié)構(gòu)元件在本實(shí)施方式中是復(fù)合材料飛行器結(jié)構(gòu)部件50，但是也可以是混合型復(fù)合材料-金屬部件。也就是說，空氣腔12圍封螺栓2的從結(jié)構(gòu)元件50突出的部分以及緊固至螺栓2的螺母3和墊圈4。內(nèi)帽構(gòu)件10總體上由結(jié)合至上圓頂部16的基部環(huán)圈部14構(gòu)成。在使用中，基部環(huán)圈部14的外露邊緣18抵接結(jié)構(gòu)元件50以將緊固件2、3、4的尾端完全封裝在空氣腔12內(nèi)。
[0045]外帽構(gòu)件20也是大致薄壁圓頂狀構(gòu)件，并且定形狀成配合在內(nèi)帽構(gòu)件10上，使得在外帽構(gòu)件20與內(nèi)帽構(gòu)件10之間存在連續(xù)的密封容積30。外帽構(gòu)件20總體上由中央圓頂部22和中間筒形部24構(gòu)成，其中，中間筒形部24將圓頂部23連接至環(huán)形的擴(kuò)口裙部26，該擴(kuò)口裙部26可以在其自由邊緣處具有凸起的唇緣(未示出)。外帽構(gòu)件20在其中央圓頂部22中具有筒形的中央入口開口 28，該入口開口 28定尺寸成與密封材料注射槍(未示出)的噴嘴相互連接。該噴嘴經(jīng)由開口 28將連續(xù)的密封材料流(未示出)遞送到密封容積30中。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是雙組分環(huán)氧基結(jié)構(gòu)粘合劑，比如由3M?生產(chǎn)的Scotch-Weld? 7256B/A。該粘合劑以筒的形式(優(yōu)選的是50ml的筒)被供應(yīng)并且在通過注射槍施加時(shí)在噴嘴內(nèi)混合。這種環(huán)氧樹脂基粘合劑是自由流動(dòng)的、其具有低粘度并且表現(xiàn)出在室溫下快速固化。適合的替代性材料是雙組分多硫化物基密封劑，比如由Naf toseal?生產(chǎn)的MC-238A/B級(jí)。
[0046]如圖3中所示，在組裝到緊固件2、3、4上之前，內(nèi)帽構(gòu)件10的基部環(huán)圈部14的截面具有三個(gè)凸瓣形狀(為了有助于理解，圖3中夸大了凸瓣的尺寸)。在優(yōu)選的布置中，該帶三個(gè)凸瓣的截面形狀從內(nèi)帽構(gòu)件10的下邊緣延伸至和外帽構(gòu)件20的中間筒形部24與環(huán)形擴(kuò)口裙部26之間的接合處大致一致的位置(或者在此接合處附近的位置)。內(nèi)帽構(gòu)件在該位置與上圓頂部16之間的截面形狀改變以提供從帶三個(gè)凸瓣的形狀至大致圓形形狀的連續(xù)的過渡。內(nèi)帽構(gòu)件1具有三個(gè)長(zhǎng)形的脊?fàn)畈?5，脊?fàn)畈?5沿帽100的軸向方向縱向延伸并且從圍繞基部環(huán)圈部14的三個(gè)均勻間隔開的位置徑向向內(nèi)地突出。脊?fàn)畈?5各自設(shè)置有接觸區(qū)域15a，在該接觸區(qū)域15a處，內(nèi)帽構(gòu)件10可以接觸緊固件，并且?guī)齻€(gè)凸瓣的形狀使得在每相鄰對(duì)的脊?fàn)畈?5之間延伸均有徑向向外延伸的凸瓣14a。盡管本實(shí)施方式中具有三個(gè)接觸區(qū)域15a和三個(gè)凸瓣14a，但是本發(fā)明擴(kuò)展至具有多于三個(gè)接觸區(qū)域和凸瓣的實(shí)施方式，并且尤其是擴(kuò)展至具有四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或七個(gè)接觸區(qū)域和凸瓣的實(shí)施方式。
[0047]內(nèi)帽構(gòu)件10的凸瓣形狀使基部環(huán)圈部14能夠變形成使得基部環(huán)圈部14由于安裝在緊固件端部上而具有大致筒形的形狀，如圖4中所示。內(nèi)帽構(gòu)件10安裝在緊固件端部上，使得脊?fàn)畈?5的接觸區(qū)域15a各自與圍繞緊固件的螺母3的筒形環(huán)圈部的對(duì)應(yīng)的接觸區(qū)域接觸。在安裝之前(圖3)，螺母3的接觸區(qū)域定位成比內(nèi)帽構(gòu)件1的接觸區(qū)域15a更加徑向地向外，使得內(nèi)帽構(gòu)件1的接觸區(qū)域15a必須被徑向地向外迫壓以實(shí)現(xiàn)安裝。由于接觸區(qū)域15a的這種向外運(yùn)動(dòng)，基部環(huán)圈部14以由圖4中的箭頭所表示的方式變形，使得凸瓣變淺一一即，較少程度地彎曲一一至基部環(huán)圈部14變成大致筒形，即環(huán)形，的程度。這種形狀改變提供了緊固件與內(nèi)帽構(gòu)件10之間的過盈配合，該過盈配合可以在密封材料的注射和固化期間將帽保持就位(參見下文)ο在一些實(shí)施方式(未示出)中，內(nèi)帽構(gòu)件10可以結(jié)合有機(jī)械鎖定特征，以提供內(nèi)帽構(gòu)件10與緊固件2、3、4之間的機(jī)械連接。例如，墊圈4可以結(jié)合有與基部筒形部15的卡扣配合機(jī)構(gòu)相互連接的突伸部。
[0048]圖4示出了當(dāng)螺母3的筒形環(huán)圈部的直徑在其標(biāo)稱尺寸處時(shí)基部環(huán)圈部14的預(yù)期變形。如果該直徑小于標(biāo)稱尺寸(例如，由于制造公差)，則基部環(huán)圈部14可以在安裝之后保持凸瓣形狀，但是其具有比安裝之前淺的凸瓣。另一方面，如果該直徑大于標(biāo)稱尺寸，則基部環(huán)圈部14可以呈反向的凸瓣形狀，其中，每個(gè)凸瓣的最大延伸量與接觸區(qū)域15a相一致(也就是說，凸瓣形成在接觸區(qū)域處而不是接觸區(qū)域之間)。在這些替代性情況中的每種情況中，變形均提供了帽與緊固件之間的過盈配合。
[0049]內(nèi)帽構(gòu)件10與外帽構(gòu)件20之間的密封容積30具有兩個(gè)主要區(qū)域:環(huán)形密封容積34和夾層容積36，夾層容積36使入口 28與環(huán)形密封容積34相互連接。夾層容積36包括大致薄壁圓頂形容積，在組裝期間，密封材料(未示出)可以從入口28穿過該大致薄壁圓頂形容積流動(dòng)至環(huán)形密封容積34。夾層容積36的圓頂形狀用來幫助密封材料的這種流動(dòng)，這是因?yàn)樵搱A頂形狀與例如具有急劇改變的方向或尖角的容積相比提供了小的流動(dòng)阻力。夾層容積36內(nèi)的密封材料一旦被固化就用來將內(nèi)帽構(gòu)件10和外帽構(gòu)件20粘合在一起并且為帽100增加了結(jié)構(gòu)剛性。
[0050]環(huán)形密封容積34形成在外帽構(gòu)件20的擴(kuò)口裙部26與內(nèi)帽構(gòu)件10的筒形部14的下部之間。因此，環(huán)形密封容積34具有大致擴(kuò)口的形狀，使得其截面面積隨著距開口 28的距離增大而增大。環(huán)形密封容積34在其下表面處是敞口的，使得密封材料(未示出)可以從密封容積30向外流動(dòng)并且與結(jié)構(gòu)元件50接觸。環(huán)形密封容積34的擴(kuò)口形狀為密封材料提供了大的粘合區(qū)域，該密封材料一旦固化就用于將帽100密封至結(jié)構(gòu)元件50。此外，該大的粘合區(qū)域是在結(jié)構(gòu)元件上相對(duì)較小的占用區(qū)域內(nèi)獲得的。
[0051 ]在圖2至圖4的實(shí)施方式中，外帽構(gòu)件20的唇緣(或邊緣)從內(nèi)帽構(gòu)件10的基部邊緣18軸向地偏置。這種布置確保在緊固件定位成非常靠近結(jié)構(gòu)元件的諸如斜坡或半徑區(qū)(圓角區(qū))之類的特征的情況下外帽構(gòu)件20不與這些特征碰撞。這種潛在的碰撞在飛行器結(jié)構(gòu)中并非不常見，其中，緊固件的外邊緣可能定位成距半徑為5_的圓角區(qū)的邊緣僅1.6_。這還確保了密封能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)元件中的小的表面特征偏差，并且該密封足夠厚以在固化后具有一定程度的撓度。
[0052]內(nèi)帽構(gòu)件10與外帽構(gòu)件20之間的密封容積30的形狀通過從外帽構(gòu)件20的內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸并且繞著外帽構(gòu)件20的周邊均勻間隔開的多個(gè)葉片(未示出)來保持(至少在密封材料210注射之前和密封材料210注射期間)ο所述葉片抵接內(nèi)帽構(gòu)件10的外表面以確保外帽構(gòu)件20相對(duì)于內(nèi)帽構(gòu)件10準(zhǔn)確地定位。所述葉片可以借助于其在徑向方向上的尺寸來控制外帽構(gòu)件20的相對(duì)徑向位置。也就是說，具有相等軸向?qū)挾鹊木鶆蚍植嫉娜~片將確保外帽構(gòu)件20與內(nèi)帽構(gòu)件10同軸。所述葉片還可以控制帽構(gòu)件在軸向方向上的相對(duì)位置。
[0053]在安裝期間，首先將帽100置于圖2中所示的位置中，其中，緊固件3的尾端(或替代性地頭端)圍封在空氣腔12內(nèi)。隨后，將密封材料注射器槍的噴嘴(未示出)插入到入口28中以在噴嘴與入口 28之間產(chǎn)生暫時(shí)的密封。隨后，將預(yù)混合的密封材料(未示出)從噴嘴注射到夾層容積36中，密封材料從夾層容積36流入到環(huán)形密封容積34中。該密封材料充分地填充環(huán)形密封容積34，直到該密封材料流出并且與結(jié)構(gòu)體50接觸為止，此時(shí)，密封材料從噴嘴的流動(dòng)停止。
[0054]在將可固化的密封材料注射到密封容積30中之后，噴嘴被移除并且被注射的密封材料留下以待固化。當(dāng)固化時(shí)，在帽100與結(jié)構(gòu)體50之間以及還在內(nèi)帽構(gòu)件1與外帽構(gòu)件20之間提供了牢固的粘合劑粘合。當(dāng)密封材料是如上所述的環(huán)氧基粘合劑時(shí)，其可以在一個(gè)小時(shí)左右內(nèi)固化至操作強(qiáng)度(即，適于提供足以受得住來自組裝工人的敲擊等的強(qiáng)度的程度)。與此相比，對(duì)于多硫化物或二氧化錳基密封劑，操作強(qiáng)度固化時(shí)間是12小時(shí)或更長(zhǎng)。
[0055]已固化的注射密封材料還用于充分地密封空氣腔12。因此，空氣腔12內(nèi)所收集的空氣可以提供安全的環(huán)境，在該環(huán)境內(nèi)，可以容受雷擊期間引起的放火花和滲氣事件。還防止了燃料、水或其它污染物進(jìn)入空氣腔12中。
[0056]由于實(shí)現(xiàn)了密封材料的均勻分布的覆蓋，因此本發(fā)明的密封材料注射方法避免了密封容積30內(nèi)的氣穴積聚(S卩，空氣的滯留)。這種氣穴是特別不希望的，這是因?yàn)槠淇赡軐?dǎo)致密封受損以及隨后的燃料通過緊固件接頭的泄漏。在極端情況下，這種不受控的放火花和滲氣事件甚至可能將燃料引燃。
[0057]在第一實(shí)施方式的變型中，可以省去密封材料入口28，并且替代地，密封材料可以被施加到外帽構(gòu)件20的中央圓頂部22中并且隨后施加至與內(nèi)帽構(gòu)件10組裝的外帽構(gòu)件20，使得密封材料被迫流動(dòng)穿過密封容積30，直到密封材料流出環(huán)形密封容積34并且與結(jié)構(gòu)體50接觸為止。在替代性變型中，密封材料入口 28可以不居中地位于中央圓頂部22中，而是可以位于外帽構(gòu)件20上的其他位置，比如裙部26中。
[0058]圖5至圖7示出了第二實(shí)施方式，其中，帽100包括柱塞101和帽基部102(也被稱為帽本體)，其代替了第一實(shí)施方式的內(nèi)帽10和外帽20。第二實(shí)施方式相對(duì)于第一實(shí)施方式、第三實(shí)施方式和第四實(shí)施方式在很多方面是類似的，并且對(duì)于這些實(shí)施方式的所有相關(guān)描述也適用于第二實(shí)施方式。特別地，關(guān)于環(huán)圈部的帶三個(gè)凸瓣(或帶多個(gè)凸瓣)的形狀的形成和功能的描述適用于第二實(shí)施方式。
[0059]柱塞101和基部102各自由諸如聚醚酰亞胺ULTEM? 2400之類的聚合物注塑模制而成。帽基部102是大致薄壁的容器，其具有與圓頂形部106成一體的環(huán)圈形基部104?；?02布置成安裝在緊固件的端部(圖5至圖7中為螺母3)上，使得環(huán)圈形基部104包圍該緊固件端部并且圓頂形部106圍封該緊固件端部。
[0060]環(huán)圈基部104的截面具有三個(gè)凸瓣形狀，如圖6中所示。該凸瓣形狀具有與以上關(guān)于第一實(shí)施方式描述的內(nèi)帽構(gòu)件10的凸瓣形狀相同的特征和功能。特別地，該帶三個(gè)凸瓣的截面形狀從基部102的下邊緣延伸至和柱塞101的環(huán)圈部103與環(huán)形凸緣105之間的接合處大致一致的位置(或者在此接合處附近的位置)?；?02在該位置與圓頂部106之間的截面形狀改變以提供從帶三個(gè)凸瓣的形狀到大致圓形形狀的連續(xù)過渡。此外，如圖6和圖7中所示，由于基部102被安裝在緊固件端部上，因此環(huán)圈部104改變形狀以變成大致筒形(在螺母具有公稱直徑或者接近公稱直徑的情況下，如圖7中所示)、具有淺的凸瓣(在螺母3的直徑小于公稱直徑的情況下)或者具有反向的凸瓣形狀(在螺母3的直徑大于公稱直徑的情況下)。與第一實(shí)施方式的差異在于第二實(shí)施方式的基部102不具有任何向內(nèi)突出的脊?fàn)畈?5，而是替代地，接觸區(qū)域108—一基部102首先在該接觸區(qū)域108處接觸緊固件端部以開始變形過程一一是基部102的環(huán)圈部104的內(nèi)表面上的簡(jiǎn)單分立區(qū)域。在第二實(shí)施方式的變型中，環(huán)圈部104的接觸區(qū)域108可以包括向內(nèi)突出的脊?fàn)畈浚撓騼?nèi)突出的脊?fàn)畈款愃朴诘谝粚?shí)施方式的向內(nèi)突出的脊?fàn)畈俊?br>[0061]柱塞101具有與截錐形裙部或環(huán)形凸緣105成一體的大致筒形的環(huán)圈部103，其中，截錐形裙部或環(huán)形凸緣105從環(huán)圈部103的基部徑向向外延伸。環(huán)形凸緣105與帽基部102之間的環(huán)形容積限定了環(huán)形密封容積34，密封材料120位于該環(huán)形密封容積34內(nèi)以密封帽本體102內(nèi)的空氣腔。
[0062]柱塞101被布置成與基部102進(jìn)行組裝，使得柱塞101可以相對(duì)于該基部軸向地滑動(dòng)。圖5示出了基部102和柱塞101的最終組裝位置，柱塞101已經(jīng)朝向結(jié)構(gòu)體50向下(S卩，圖5的向下方向)移動(dòng)，以便完成安裝。帽本體102首先被安裝在緊固件端部上，并且隨后柱塞1I相對(duì)于帽本體120軸向地移動(dòng)，使得環(huán)形密封腔34內(nèi)的密封材料120 (比如多硫化物密封材料)與結(jié)構(gòu)體50接觸以在帽本體102與結(jié)構(gòu)體50之間形成密封。
[0063]圖5的柱塞/滑動(dòng)基部裝置的優(yōu)點(diǎn)在于柱塞101的大致筒形環(huán)圈部103在基部102上的安裝可以用來使基部102進(jìn)一步變形，以進(jìn)一步改變基部102的截面形狀。也就是說，柱塞101的安裝可以使基部102的截面變成大致圓形截面形狀或者替代性地更加緊密地接近大致圓形的截面形狀。圖8示出了第三實(shí)施方式，該第三實(shí)施方式為圖5至圖7中所示的第二實(shí)施方式的變型。以上關(guān)于第二實(shí)施方式中的兩個(gè)實(shí)施方式所共有特征的描述同樣適用于第三實(shí)施方式。此外，第三實(shí)施方式在很多方面與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式和第四實(shí)施方式類似，并且這些實(shí)施方式的所有相關(guān)描述也適用于第三實(shí)施方式。特別地，關(guān)于環(huán)圈部的帶三個(gè)凸瓣(或帶多個(gè)凸瓣)的形狀的形成和功能的所有描述都適應(yīng)于第三實(shí)施方式。
[0064]在第三實(shí)施方式中，帽本體202包括基部環(huán)圈部204，但是不包括上圓頂部。因此，基部環(huán)圈部204在兩個(gè)端部處是敞口的，其具有圍繞第一基部開口的第一基部邊緣206和圍繞第二基部開口的第二基部邊緣208。外帽構(gòu)件201包括筒形基部環(huán)圈部103、上圓頂部105和環(huán)形凸緣107，環(huán)形凸緣107在與基部環(huán)圈部103的基部邊緣偏置的位置處從基部環(huán)圈部103徑向向外延伸。
[0065]外帽構(gòu)件201以與第二實(shí)施方式的柱塞101相同的方式用作柱塞。因此，外帽構(gòu)件201的基部環(huán)圈部103布置成配合在內(nèi)帽本體202的基部環(huán)圈部204上，使得外帽構(gòu)件201的基部環(huán)圈部103可以相對(duì)于內(nèi)帽本體202軸向地滑動(dòng)。
[0066]內(nèi)帽本體202的基部環(huán)圈部204具有與第二實(shí)施方式的內(nèi)帽構(gòu)件102的基部環(huán)圈部104相同的帶三個(gè)凸瓣的形狀，如圖6中所示。因此，帶三個(gè)凸瓣的基部環(huán)圈部204布置成在與螺母3(或其他緊固件端部)組裝時(shí)變形以呈現(xiàn)如圖7中所示的大致筒形形狀。在第三實(shí)施方式的變型中，基部環(huán)圈部204的接觸區(qū)域可以包括與第一實(shí)施方式的的脊?fàn)畈款愃频南騼?nèi)突出脊?fàn)畈俊?br>[0067]在將內(nèi)帽本體202的基部環(huán)圈部204安裝在螺母3上之后，向在外帽構(gòu)件201的環(huán)形凸緣107與基部環(huán)圈部103之間限定的環(huán)形密封容積施加密封材料220的封條。隨后，外帽構(gòu)件201配裝在內(nèi)帽構(gòu)件202上并且朝向結(jié)構(gòu)體250軸向地移動(dòng)至如圖8中所示的位置，其中，密封材料220在帽本體220與結(jié)構(gòu)體250之間形成連續(xù)的密封。
[0068]圖9示出了本發(fā)明的第四實(shí)施方式，其中，只存在一個(gè)帽構(gòu)件302。第四實(shí)施方式在很多方面與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式類似，并且這些實(shí)施方式的所有相關(guān)描述也都適用于第四實(shí)施方式。特別地，關(guān)于環(huán)圈部的帶三個(gè)凸瓣(或帶多個(gè)凸瓣)的形狀的形成和功能的所有描述都適用于第四實(shí)施方式。
[0069]第四實(shí)施方式在下述方面類似于第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式:帽構(gòu)件302具有基部環(huán)圈部304和上圓頂部306，環(huán)圈部304的截面具有三個(gè)凸瓣形狀。因此，環(huán)圈部304在安裝到螺母3上之前和之后分別如圖6和圖7所示出的那樣定形。在第四實(shí)施方式的優(yōu)選實(shí)施例中，該帶三個(gè)凸瓣的形狀從基部環(huán)圈部304的下邊緣延伸至和該環(huán)圈部與環(huán)形凸緣306之間的接合處大致一致的位置(或者延伸至該接合處附近的位置)?；凯h(huán)圈部304在該位置與上圓頂部306之間的截面形狀改變以提供從帶三個(gè)凸瓣的形狀到大致圓形形狀的連續(xù)過渡。在第四實(shí)施方式的變型中，基部環(huán)圈部204的接觸區(qū)域可以包括與第一實(shí)施方式的脊?fàn)畈款愃频南騼?nèi)突出的脊?fàn)畈俊?br>[0070]帽構(gòu)件302具有從與環(huán)圈部304的相交處徑向向外延伸的環(huán)形凸緣306，該環(huán)形凸緣306從環(huán)圈部304的基部邊緣305偏置，其中，環(huán)圈部304的基部邊緣305圍繞通入由帽構(gòu)件203限定的腔的開口。因此，環(huán)形凸緣306和環(huán)圈部304在其之間限定了環(huán)形密封容積，該環(huán)形密封容積填充有密封材料320以便在帽構(gòu)件302與結(jié)構(gòu)體350之間提供連續(xù)的密封，從而密封該腔。帽構(gòu)件302包括在環(huán)形凸緣306中的密封材料入口 308，密封材料入口 308與環(huán)形密封容積流體連通。密封材料入口 308設(shè)計(jì)成與密封材料注射裝置(未示出)的噴嘴連接，以便經(jīng)由密封材料入口 308將密封材料320注射到環(huán)形密封腔中。
[0071]帽構(gòu)件302還包括在環(huán)形凸緣306中密封材料出口310以向環(huán)形密封容積內(nèi)的空氣提供出口以使空氣在該容積被填充密封材料320時(shí)逸出。出口 310定位成與入口 308相反(即，在帽的縱向軸向的相反側(cè)上，并且在凸緣306的與入口 308距離最遠(yuǎn)的部分中)，使得經(jīng)由出口 310離開密封容積的密封材料320可以作為密封容積被填滿密封材料的指示器。圖9中的出口 310包括在環(huán)形凸緣306內(nèi)的封閉孔，但是其還可以替代性地包括在該凸緣的基部邊緣305中的凹部。
[0072]在本發(fā)明的所有實(shí)施方式中，帽包括具有環(huán)圈部的帽本體，其中，該環(huán)圈部具有三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域，在所述接觸區(qū)域處，該環(huán)圈部布置成與將安裝帽的緊固件端部接觸，并且該環(huán)圈部的截面具有多個(gè)凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間均延伸有凸瓣。
[0073]在第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式或第三實(shí)施方式中，帽組件可以作為部件套件供應(yīng)，其中，內(nèi)帽構(gòu)件10、102、202與外帽構(gòu)件20、101、201單獨(dú)地供應(yīng)。在所有實(shí)施方式中，密封材料120、220可以單獨(dú)地供應(yīng)在例如密封劑注射裝置中，或者可以預(yù)安裝在外帽構(gòu)件或帽的環(huán)形密封容積中，并且例如冷凍以維持其保存期限。類似地，根據(jù)任意實(shí)施方式的帽組件可以與將要安裝帽組件的緊固件作為部件套件來供應(yīng)。
[0074]在本發(fā)明的所有實(shí)施方式中，各種特征都被描述為環(huán)形，這些部件可以具有圓形截面。然而，應(yīng)該指出的是，在非圓形(例如方形或六邊形)帽組件的情況下，這些環(huán)形特征則將具有非圓形截面形狀。因此，術(shù)語“環(huán)形”在文中用于表示圍繞帽組件的周邊延伸的特征(例如，肩部、凸部或凹部)，而不管該周邊的形狀如何。
[0075]盡管上面已經(jīng)參照一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解的是，在不背離本發(fā)明的如所附權(quán)利要求所限定的范圍的情況下，可以做出各種改變或改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于圍繞緊固件的端部形成密封腔的帽，所述帽包括具有環(huán)圈部的帽本體，所述環(huán)圈部終止于圍繞用于接納所述緊固件的所述端部的開口的邊緣處，所述環(huán)圈部具有圍繞所述環(huán)圈部的內(nèi)表面分布的三個(gè)或更多個(gè)分立的接觸區(qū)域，每個(gè)接觸區(qū)域設(shè)置成在所述環(huán)圈部安裝在所述緊固件的所述端部上時(shí)接觸所述緊固件的所述端部，其中，所述環(huán)圈部的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間延伸有徑向向外突起的凸瓣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帽，其中，所述接觸區(qū)域中的每個(gè)接觸區(qū)域均包括從所述環(huán)圈部的所述內(nèi)表面向內(nèi)突出的脊?fàn)畈俊?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帽，其中，每個(gè)脊?fàn)畈烤哂虚L(zhǎng)形的形狀，使得所述脊?fàn)畈康目v向方向?qū)?yīng)于所述帽本體的軸向方向。4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的帽，其中，所述帽本體具有與所述環(huán)圈部的開口相對(duì)的端壁以形成圍封。5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的帽，所述帽具有環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣在自所述邊緣靠后設(shè)置的交接處從所述環(huán)圈部徑向地向外延伸，以便在所述凸緣與所述環(huán)圈部之間限定環(huán)形密封腔。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的帽，所述帽具有外帽構(gòu)件，所述外帽構(gòu)件布置成安裝在所述帽本體上以便圍封所述帽本體，所述外帽構(gòu)件具有環(huán)形環(huán)圈部和徑向向外背離于所述環(huán)形環(huán)圈部延伸的環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣和所述環(huán)形環(huán)圈部之間限定了用于接納密封材料的環(huán)形密封腔。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帽，其中，所述外帽構(gòu)件的環(huán)形基部終止于一邊緣處，并且所述環(huán)形凸緣在自所述邊緣靠后設(shè)置的交接處從所述外帽構(gòu)件延伸。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的帽，包括柱塞和環(huán)形凸緣，其中，所述柱塞終止于圍繞柱塞開口的柱塞邊緣處，所述環(huán)形凸緣徑向向外背離于所述柱塞延伸以便限定環(huán)形密封腔，所述柱塞配合在所述環(huán)圈部上并且能夠相對(duì)于所述環(huán)圈部沿軸向方向以可滑動(dòng)的方式移動(dòng)，并且所述柱塞或所述環(huán)圈部分別包括與所述柱塞的開口或所述環(huán)圈部的開口相對(duì)的端壁以形成圍封。9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的帽，還包括與所述環(huán)形密封腔流體連通的密封材料入口，所述密封材料入口設(shè)置成與密封材料注射裝置相互連接以從所述密封材料入口向所述環(huán)形密封腔中提供可固化的密封材料流。10.—種接頭，包括:結(jié)構(gòu)體;緊固件，所述緊固件穿過所述結(jié)構(gòu)體，使得所述緊固件的端部從所述結(jié)構(gòu)體伸出；以及根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一權(quán)利要求所述的帽，所述帽圍繞所述緊固件的所述端部提供了密封腔，其中，密封劑材料在所述帽的所述環(huán)圈部與所述結(jié)構(gòu)體之間提供密封。11.一種包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的接頭的飛行器組件。12.—種圍繞緊固件的端部形成密封腔的方法，所述方法包括: 提供具有帽本體的帽，所述帽本體終止于圍繞用于接納所述緊固件的所述端部的開口的邊緣處，所述帽本體具有圍繞所述帽本體的內(nèi)表面分布的三個(gè)或者更多個(gè)接觸區(qū)域，其中，所述帽本體的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間均延伸有徑向向外突起的凸瓣； 將所述環(huán)圈部安裝在所述緊固件的所述端部上，使得所述接觸區(qū)域均接觸所述緊固件的所述端部并且被徑向向外迫壓，以使得所述環(huán)圈部具有與所述緊固件的所述端部的截面形狀大致對(duì)應(yīng)的截面形狀。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述緊固件的所述端部的所述截面形狀是大致圓形的。14.一種用于圍繞緊固件的端部形成密封腔的部件套件，所述部件套件包括: 具有端部的緊固件，所述端部具有圍繞所述緊固件的端部分布的三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域；以及 具有帽本體的帽，所述帽本體終止于圍繞用于接納所述緊固件的所述端部的開口的邊緣處，所述帽本體具有圍繞所述帽本體分布的三個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域，所述帽本體的每個(gè)接觸區(qū)域?qū)?yīng)于所述緊固件的端部的接觸區(qū)域，并且所述帽本體的截面具有凸瓣形狀，使得在每相鄰成對(duì)的接觸區(qū)域之間均延伸有徑向向外突起的凸瓣， 其中，所述緊固件的所述接觸區(qū)域定位成比所述環(huán)圈部的所述接觸區(qū)域更加徑向向外。
【文檔編號(hào)】B64D45/02GK106029498SQ201580008530
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日
【發(fā)明人】理查德·多賓
【申請(qǐng)人】空中客車英國(guó)運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司