CN104884855A - 用于热防护板的附连系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种热防护附连系统。提供了一种装置，该装置包括可铰链联接至隔热层的盖。响应于盖处于关闭位置，隔热层和盖可构造成隔绝由盖和隔热层的内部所限定的腔。隔热层可联接至航空器的热防护板。
Description
技术领域
本公开涉及附连系统，并且更具体地涉及对附连系统和相关表面的相关联的热效应。
背景技术
喷气式航空器的发动机通常产生大量的热量。在特定位置对该热量进行屏蔽可能是期望的。
发明内容
根据各个实施例，公开了一种装置，该装置包括可铰链联接至隔热层（thermal blanket）的盖。响应于盖处于关闭位置中，隔热层和盖可构造成隔绝由盖和隔热层的内部所限定的腔。隔热层可联接至航空器的热防护板。
根据各个实施例，公开了一种热防护附连系统，该热防护附连系统可包括构造成围绕紧固件的周边的隔热层；并包括联接至隔热层的可移除盖。腔可形成在所述隔热层的内部和所述盖的内部之间。紧固件的一部分（例如紧固件的暴露的部分）可被容纳在所述腔内。
附图说明
在说明书的结论部分特别地指出本公开主题且分别对其请求保护。然而，对本公开的更完整的理解可在结合附图考虑时通过参照具体实施方式和权利要求书最佳地获得，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。
图1示出根据各个实施例的处于打开位置的用于热防护板的附连系统的透视图；
图2示出根据各个实施例的处于关闭位置的图1的附连系统的透视图；
图3示出根据各个实施例的与多个紧固件一起使用的示例性热防护系统；
图4示出根据各个实施例的用于热防护板的图1和2的附连系统的截面侧剖视图；
图5A示出根据各个实施例的用于热防护板的图2的附连系统的特写的截面侧剖视图；
图5B示出根据各个实施例的图5A的细节5B；以及
图6示出根据各个实施例的在图5A中示出的实施例的示例性热性质。
具体实施方式
本文的示例性实施例的详细描述参照了附图，该附图借助于例述和它们的最佳方式示出示例性实施例。尽管足够详细地描述这些示例性实施例以使得本领域的技术人员能够实施本发明，但应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，还可以实现其他实施例，并且可以作出逻辑的、化学的以及机械的改变。因此，本文的详细描述仅仅是出于例述性的而并非是限制性的目的来表现的。例如，在任何方法或工艺描述中所列举的步骤能够以任何顺序执行，而不必局限于所提出的顺序。此外，任何对单个的引用都包括多个实施例，并且对于任何多于一个部件或步骤的引用都可包括单个实施例或步骤。而且，对附连的、固定的、连接的等等的引用都可包括永久的、可移除的、临时的、部分的、完全的和/或任何其他可能的附连选择。此外，对无接触（或相似的词语）的任何引用也可包括减小的接触或最小的接触。
本公开改善了交通工具（例如航空器）的一部分的热防护，并且更具体地降低了经由热防护系统（TPS）的附连点和/或位置（例如与热防护系统相关联的联结线270）所转移的热量。联结结构的热防护系统的设计者应当注意的是，附连点（例如金属附连/紧固件位置）可将来自热防护系统的表面和/或紧固件的暴露表面的热经由紧固件向下转移至热防护系统中。为了避免或最小化该后果或其他不希望的后果，在本文中描述了一种用于热防护板的附连系统，其构造成减小所转移的或所传导的热。因此，在本文中所描述的热防护附连系统被构造成保护热防护系统的联结线（bond line）270免于超过预选择的温度。在各个实施例中，在本文中所描述的热防护附连系统构造成保护紧固件免于超过预选择的温度。在各个实施例中，附连系统允许接近紧固件。在各个实施例中，联结线可包括第一复合材料和第二复合材料的界面、第一金属材料和第二金属材料界面、和/或第一金属材料和第一复合材料的界面。
在各个实施例中，本文公开了用于热防护交通工具元件（例如热防护板的紧固件）的附连系统、装置和方法（总称为“附连系统100”）。换句话说，附连系统100构造成隔绝紧固件110。因此，与不得益于附连系统100的常规紧固件相比，与附连系统100连接的紧固件110将趋于经由其附连位置辐射更少的热。例如，附连系统100可保护紧固件免于达到对它保持的板造成损坏的温度。此外，暂参照图5A，附连系统100可限制靠近和/或联接至紧固件110的联结线270的测量温度免于达到预选择的温度，例如超过100华氏度（37.8摄氏度）、超过200华氏度（93.3摄氏度）、超过250华氏度（121.1摄氏度）或超过300华氏度（148.9摄氏度）。热防护板200可经由联结线270联结至结构。所述预选择的温度可被选择并且基于热防护系统的材料。温度的降低和/或温度限制可保护材料免于热损伤。该温度的降低可延长由热防护板200保护的元件的使用寿命和/或热防护板200的使用寿命。附连系统100还可帮助紧固件110在从其暴露表面到其位于被紧固的结构（例如热防护板200）内的远侧螺纹端具有大体恒定的温度。
根据各个实施例并且参照图1，附连系统100可包括盖120，隔热层150和紧固件110，例如螺母或螺栓。附连系统100还可包括锁定机构125以帮助将盖120保持在关闭位置。该关闭位置可包括在隔热层150和盖120之间形成密封。
根据各个实施例，隔热层150可保护紧固件110和/或围绕紧固件110的表面和/或气流免受高温，例如超过250华氏度（121.1摄氏度）的热。隔热层150可包括用于充当热障的任何适当材料。例如，隔热层150可包括硅增强外皮、铁类金属、聚酰亚胺膜（例如KAPTON（可从德国Wilmington的E.I. du Pont de Nemours and Company获得））、非铁金属、合金、不锈钢（例如301型不锈钢）、钢合金（例如A-286钢合金）和/或复合材料（例如石墨环氧树脂复合材料）。隔热层150可为任何期望的形状；然而，如在图1至6中所描述的，隔热层150的形状为大致圆形，例如盘形，通常包围紧固件110的周边。从热防护板200（如图3所示）的表面所测量的隔热层150的厚度可基于在产热装置的操作期间测量的热防护板200的表面处的所测温度来确定。
根据各个实施例，隔热层150厚度可在约0.2和约0.5英寸（在约0.508和约1.27厘米）之间，例如约0.25英寸（约0.635厘米）和/或约0.375英寸（约0.9525厘米）。此外，隔热层150的厚度可由附连系统100的环境来约束。例如，与发动机叶片靠近可约束隔热层150和/或附连系统100的元件的尺寸。
根据各个实施例，并且简要地参照图5B，隔热层150和盖120的联接可形成腔170。例如，盖120和/或隔热层150可成形为使得盖120和/或隔热层150的任何部分均没有与紧固件110形成接触。因此，附连系统100构造成容纳紧固件110的一部分，例如紧固件110的被暴露的那部分，其用于在不与盖120和/或隔热层150形成接触的情况下移除紧固件110。这样，热不直接地在表面之间（例如经由盖120和/或隔热层150的表面和紧固件110之间的界面）传递。隔热层150可包括带角度的内表面155。带角度的内表面155可构造成包括腔170的周边。换句话说，带角度的内表面155可包括环形并且限定腔170的一部分。盖120可包括表面，例如带角度的表面156，根据各个实施例，该表面不接触带角度的内表面155。隔热层150可包括大体水平的表面，例如表面157，该表面构造成与盖120的表面（例如盖120的大体水平的表面158）界面连接或接触。
根据各个实施例，盖120可为任何期望的形状。可与隔热层150成为一体和/或联接的盖120可以可密封地容纳紧固件110的一部分，例如紧固件110的暴露在所联接的表面之外的暴露部分。换句话说，协作的盖120和隔热层150可以可密封地容纳紧固件110的一部分。盖120可包括用于充当热障的任何适当的材料。例如，隔热层150可以是铁类金属、非铁类金属、合金、不锈钢、钢合金和/或复合材料，例如石墨环氧树脂复合材料。盖120可为任何期望的形状；然而，如在图1-6中所示的，盖120大致为盘状。根据各个实施例，盖120的至少一部分直接地位于紧固件110上方，例如直接地在紧固件110的暴露面112的上方。如图4中所示出的，盖120的底表面154可与紧固件110的暴露面112的平面大致平行。在腔170内，在底表面154和紧固件110的暴露面112之间可存在气隙。
根据各个实施例，并且参照图1和2，附连系统100可从打开的第一位置运动至关闭的第二位置。例如，图1示出处于打开位置的附连系统100并且图2示出处于关闭位置的附连系统100。尽管附连系统100的元件能够以任何适当的方法运动，根据图1和2中所示出的实施例，盖120可铰链联接至保持环140，例如经由铰链122。锁定机构125可与保持环140的一部分（例如接纳槽145）接合，以将盖120固定在关闭位置。锁定机构125可为半永久锁定机构。例如，锁定机构125可由操作者相对简单且高速率地打开和/或关闭。
例如，并且参照图3，热防护板200可包括多个紧固件。例如，图3示出发动机壳体（例如舱体250）的表面，该表面具有多个紧固件110以将至少一个热防护板200联接至舱体250。在图3中示出的是用于各个单独的紧固件110的单独的附连系统100。因此，每个附连系统100可隔绝单个紧固件110。附连系统100的设计考虑了超出合理的时间量的有负面影响的热防护组装时间。换句话说，制造者或维修个体必须能够以高效的速率接近每个紧固件110的位置，将每个紧固件110紧固并且关闭盖120，以将每个紧固件110牢牢地紧固。而且，附连系统100允许通过使盖120从关闭位置运动至打开位置来容易地检查每个紧固件110。
根据各个实施例，保持环140的一部分（例如保持环140的缘部142）可沿着远离隔热层150的方向延伸并且在盖120与隔热层150相遇处高于盖120的厚度。缘部142可减小从关闭位置提升盖120的气流。
根据各个实施例并且参照图4，示出了与紧固件110联接的附连系统100的侧面剖视图。与紧固件110联接的附连系统100可包括与热防护板200配合的带螺纹的插入件130。带螺纹的插入件130可通过任何期望的联接方式与热防护板200紧固和/或配合，然而，如所示出的，带螺纹的插入件130可胶粘、附接和/或用环氧树脂粘合至热防护板200。紧固件110可通过任何期望的联接方式联接至带螺纹的插入件130，然而，如图4中所示出的，紧固件110旋拧至带螺纹的插入件130中。盖120可通过任何期望的联接方式与隔热层150紧固和/或配合，然而如所示出，盖120可被点焊至隔热层150。与紧固件110联接的附连系统100可包括垫圈，例如月牙形垫圈135。
根据各个实施例，并且参照图5A和5B，示出了腔170。注意，在各个实施例中，紧固件110的任何部分均没有直接接触盖120或隔热层150。而且，盖120和隔热层150的带角度的表面156和155没有直接形成接触。因此，降低了由传导引起的热传递，因为在这些元件和带角度的表面之间均不存在直接接触。
根据各个实施例，并且参照图6，示出了通过盖120和隔热层150的代表性的热耗散。由点的密度示出代表性的温度等级。附连系统100的实际测量温度将会根据在附连系统内采用的材料而变化。而且，相对于热源的放置将影响这些值。图6示出附连系统100的大致的相对热性质。换句话说，图6示出了然而附连系统100的外部温度相对于由盖120的底表面154和隔热层150的带角度的内表面155所限定的内腔170的温度大得多。而且，图6示出紧固件110的暴露面112的温度与在热防护板200内的和/与热防护板200形成接触的紧固件110的温度大致相同。因此，附连系统100防止热量通过紧固件110传递至热防护板200的内部中。
在各个实施例中，在本文中所公开的附连系统100可在任何表面上与任何适当的紧固件一起使用，例如与任何交通工具一起使用和/或用在任何交通工具上和/或任何交通工具中，和/或与经历高温（例如超过250华氏度（121.1摄氏度）的高温）的任何紧固件位置一起使用。在各个实施例中，在本文中描述的附连系统100改善了整个附连系统的热性质和热特性，包括半永久附连的形式和/或对位置的可移除的屏障的功效。
根据各个实施例，隔热层150可固定至表面，例如热防护板200。隔热层150可铰链联接至盖120。紧固件110可插入至热防护板200和/或由热防护板200容纳的保持结构中。紧固件110可插入在由隔热层150的内表面155形成的内环内。
响应于可密封地关闭的盖120以使得与隔热层150形成接触，在盖120的内表面和由隔热层150的带角度的内表面155形成的内环之间所形成的腔被隔绝。盖120可经由可移除的锁定机构125临时地锁定在关闭的位置。该可移除的锁定机构125可为弹簧夹。因此，操作者可根据期望通过沿着与弹簧的偏压相反的方向施加力而将锁定机构125解锁，使得盖120的锁定机构125可从与隔热层150联接的保持环140中的接纳槽145移除。由锁定机构125和接纳槽145保持就位的盖120可根据期望在任何时间被焊接在关闭位置。锁定机构125帮助将盖120保持在关闭位置以便于焊接。
在本文中结合具体实施例描述了益处、其他优点、问题的解决方案。此外，在本文所包含的各个附图中所示出的连接线意图呈现各个要素之间的示例性的功能关系和/或物质上的联接。应当指出的是，许多替代的或附加的功能关系或物质上的连接还可呈现在实际的系统中。然而，所述益处、优点、问题的解决方案和可导致任何益处、优点或解决方案的发生或变得更显著的任何要素不应被解释为本发明的关键的、必需的或基本的特征或要素。因此本发明的范围仅限于所附的权利要求书，在该权利要求书中，对单数形式的要素的引用除非明确指出并非意指“一个并且仅仅一个”，而是“一个或更多”。此外，当权利要求书中使用与“A、B或C中的至少一个”相似的词组时，其意图在于所述词组被解释为意指仅A可能在实施例中示出、仅B可能在实施例中示出、仅C可能在实施例中示出，或者要素A、B和C的任何组合可能是处在单个实施例中；例如，A和B、A和C、B和C，或者A和B和C。遍及附图使用不同的剖面线来表示不同的部件，而不必表示相同或不同的材料。
在本文中提供了系统、方法和装置。在本文详细的描述中，“对一个实施例”、“一实施例”、“一示例性实施例”等等的引用都表明了所描述的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不必包括所述特定的特征、结构或特性。此外，这些词组不必指代相同的实施例。此外，当结合一实施例来描述特定的特征、结构或特性时，提出的是，在本领域的技术人员的知识范围内结合无论详述与否的其他实施例来影响这些特征、结构或特性。在阅读说明后、对于（一个或多个）相关领域的技术人员而言，在替代实施例中如何具体实施本公开将是明显的。
此外，不管是否在权利要求书中详细列举的要素、部件或方法步骤，在本公开中，要素、部件或方法步骤并不意图致力于公布。遍及附图使用不同的剖面线来表示不同的部件，而不必表示相同或不同的材料。本文中要求保护的要素并非在35 U.S.C的条款112第六段下解释，除非采用词语“用于…的装置”来明确地列举所述要素。如本文所采用的，术语“包括”、“包括了”或它们的任何其他变型意图涵盖非排他性包括，这样使得包括一系列要素的工艺、方法、物品或装置不仅包括这些要素，还可能包括未明确列出的或这些工艺、方法、物品或装置所固有的其他要素。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种热防护附连系统，包括：
隔热层，所述隔热层构造成围绕紧固件的周边；以及
盖，所述盖联接至所述隔热层，
其中，腔形成在所述隔热层的内部和所述盖的内表面之间，并且
其中，所述紧固件的一部分被容纳在所述腔内，其中，所述热防护附连系统限制所述热防护附连系统的联结线的温度免于超过预选择的温度。
2.如权利要求1所述的热防护附连系统，还包括与所述隔热层联接的保持环，其中，所述保持环包括锁定机构以将所述盖固定在关闭位置。
3.如权利要求2所述的热防护附连系统，其中，所述保持环包括缘部以限制气流使所述盖从所述关闭位置运动至打开位置。
4.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述盖被点焊至所述隔热层。
5.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层和所述盖不与所述紧固件形成直接接触。
6.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统被联接至热防护板。
7.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统被联接至航空器。
8.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述预选择温度为约250华氏度。
9.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述盖和所述隔热层中的至少一个包括铁类金属、硅增强外皮、聚酰亚胺膜、非铁金属、合金、不锈钢、钢合金和石墨环氧树脂复合材料中的至少一个。
10.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层是大致盘形的。
11.如权利要求1所述的热防护附连系统，还包括垫圈和带螺纹的套管中的至少一个。
12.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统构造成热防护单个紧固件。
13.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层的厚度在约0.25至0.375英寸之间。
14.一种装置，包括：
盖，所述盖可铰链联接至隔热层，
其中，所述隔热层和所述盖构造成隔绝由所述隔热层的内部所限定的腔，其中，紧固件的暴露部分完全地位于所述腔内，并且
其中，响应于所述盖处于关闭位置，所述隔热层被联接至热防护板，其中，所述装置限制被联接至所述紧固件的热防护板的联结线的温度免于达到250华氏度之上。
15.如权利要求14所述的装置，还包括联接至所述隔热层的保持环，其中，所述保持环包括锁定机构以将所述盖固定在所述关闭位置。
16.一种方法，包括：
将隔热层固定至热防护板，其中，所述隔热层包括装有铰链的盖；
在由所述隔热层的内表面所限定的内腔内将紧固件插入至所述热防护板中；
将所述装有铰链的盖关闭，其中，响应于关闭所述装有铰链的盖，所述内腔被密封且被隔绝；并且
经由被联接至所述隔热层和盖的可移除的锁定机构将所述装有铰链的盖锁定，其中，所述隔热层限制被联接至所述紧固件的热防护板的联结线的温度免于达到250华氏度之上。
17.如权利要求16所述的方法，还包括将所述盖焊接至所述隔热层。
Claims (20)
1.一种热防护附连系统，包括：
隔热层，所述隔热层构造成围绕紧固件的周边；以及
盖，所述盖联接至所述隔热层，
其中，腔形成在所述隔热层的内部和所述盖的内表面之间，并且
其中，所述紧固件的一部分被容纳在所述腔内。
2.如权利要求1所述的热防护附连系统，还包括与所述隔热层联接的保持环，其中，所述保持环包括锁定机构以将所述盖固定在关闭位置。
3.如权利要求2所述的热防护附连系统，其中，所述保持环包括缘部以限制气流使所述盖从所述关闭位置运动至打开位置。
4.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述盖被点焊至所述隔热层。
5.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层和所述盖不与所述紧固件形成直接接触。
6.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统被联接至热防护板。
7.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统被联接至航空器。
8.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统限制所述热防护附连系统的联结线的温度免于超过预选择的温度。
9.如权利要求8所述的热防护附连系统，其中，所述预选择温度为约250华氏度。
10.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述盖和所述隔热层中的至少一个包括铁类金属、硅增强外皮、聚酰亚胺膜、非铁金属、合金、不锈钢、钢合金和石墨环氧树脂复合材料中的至少一个。
11.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层是大致盘形的。
12.如权利要求1所述的热防护附连系统，还包括垫圈和带螺纹的套管中的至少一个。
13.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述热防护附连系统构造成热防护单个紧固件。
14.如权利要求1所述的热防护附连系统，其中，所述隔热层的厚度在约0.25至0.375英寸之间。
15.一种装置，包括：
盖，所述盖可铰链联接至隔热层，
其中，所述隔热层和所述盖构造成隔绝由所述隔热层的内部所限定的腔，并且
其中，响应于所述盖处于关闭位置，所述隔热层被联接至热防护板。
16.如权利要求15所述的装置，还包括联接至所述隔热层的保持环，其中，所述保持环包括锁定机构以将所述盖固定在所述关闭位置。
17.如权利要求15所述的装置，其中，紧固件的暴露部分完全地位于所述腔内。
18.如权利要求17所述的装置，其中，所述装置限制被联接至所述紧固件的热防护板的联结线的温度免于达到250华氏度之上。
19.一种方法，包括：
将隔热层固定至热防护板，其中，所述隔热层包括装有铰链的盖；
在由所述隔热层的内表面所限定的内腔内将紧固件插入至所述热防护板中；
将所述装有铰链的盖关闭，其中，响应于关闭所述装有铰链的盖，所述内腔被密封且被隔绝；并且
经由被联接至所述隔热层和盖的可移除的锁定机构将所述装有铰链的盖锁定。
20.如权利要求19所述的方法，还包括将所述盖焊接至所述隔热层。
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