CN105197248A - 燃料箱火花遏制的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料箱火花遏制的方法和设备。在结构体中的孔上形成密封的方法和设备。所述设备包括垫圈、套管和紧固件。垫圈具有第一通道。套管具有第二通道和可扩张部分。套管位于垫圈中的第一通道内部。紧固件具有细长部分，所述细长部分位于套管的第二通道内部以使得套管的可扩张部分的至少一部分与垫圈形成第一过盈配合。

Description

燃料箱火花遏制的方法和设备

技术领域

本公开总体上涉及飞机，并且具体地，涉及制造飞机。更具体地，本公开涉及在飞机的结构体中安装的紧固件处的火花遏制的方法和设备。

背景技术

在制造飞机中，不同的部件可以连接至彼此以形成飞机结构体。大量紧固件用于组装这些结构体，接合这些结构体，或者用于两者。数以千计的紧固件用在单个飞机中。

通常，紧固件被安装以满足各种行业需求。例如，为了最小化磨蚀，紧固件可以安装为使得流体不能进入到飞机结构体的内部。紧固件还可以具有火花保护以防止在飞机结构的内部内火花。

火花保护在飞机的易燃区域中尤其重要。在有些情况下，火花保护可以使用具有与飞机结构体过盈配合(interferencefit)的套管紧固件来实现。这种套管和飞机结构体之间的过盈配合将紧固件系统电连接至结构体，因此提供紧固件的火花保护。

尽管这种过盈配合提供火花的第一等级保护，但飞机管理机构需要飞机的易燃区域中的容错设计(faulttolerantdesign)。换言之，该设计必须考虑可能的制造缺陷。制造缺陷的实例包括过大的孔、杂质、成角的孔、毛口、或其他制造不一致性。

这些缺陷的一个的存在就可以在孔中产生火花。这种火花可以产生导致飞机中的不希望有的情况的粒子。因此，需要火花遏制的方法，或第二等级的火花保护，以满足机构标准。

在一些情况下，帽形密封被应用在套管紧固件的头部上以实现容错。这种帽形密封必须精确地并一致地应用以确保覆盖在紧固件的整个头部上，以及孔的任何不一致的部分上。

对每个紧固件的帽形密封的应用会比所期望的减慢安装处理。此外，对数以千计的紧固件一致地应用帽形密封会比期望的更困难。因此，期望提供一种考虑以上讨论的问题中的至少一些以及其他可能问题的方法和设备。

发明内容

本公开的实施方式提供了在飞机结构中的易燃区域中的紧固件处的火花保护和遏制的容错设计，而不需要在紧固件的头部上的帽形密封。示出的实施方式可以用在燃料箱和飞机的其他易燃区域中以机械地密封紧固件孔。

在示出的实施方式中，具有套管、紧固件和垫圈的紧固件系统位于钻通穿过用于形成飞机结构以的部件的孔上。套管装配在紧固件上并且垫圈装配在套管上。当安装时，垫圈位于套管的凸缘和飞机结构体之间。

为了安装紧固件系统，紧固件的细长部分被驱动到套管中。当不存在缺陷时，过盈配合形成在套管的紧固件和飞机结构体之间以将两个组件电结合以防止火花。

容错是利用固定在套管的凸缘上的垫圈来实现的。随着紧固件的细长部分被驱动到套管中，套管扩张以便与垫圈形成过盈配合。这种过盈配合，连同紧固件夹紧一起提供冗余等级的机械密封。

根据示出的实施方式的紧固件系统设置在制造缺陷使紧固件系统与结构体的电连接劣化而使得孔内出现火花时也是可用的。与套管过盈配合的垫圈设置在过盈配合不能在套管和孔之间形成时也可以密封孔。

因为消除了垫圈和套管之间的间隙，所以由火花引起的热的等离子体粒子包含在孔的内部。因为垫圈建立了屏障使得热的等离子体粒子不能逸出孔，所以，帽形密封是不必要的。消除对于在紧固件头部上安装帽形密封的需要加速了安装处理，同时提供了飞机的易燃区域中的容错设计。特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或可以被结合进其他的实施方式中，其中，参考下列描述和附图可以看出进一步细节。

附图说明

在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施方式的特征的新颖性特征。然而，当结合附图阅读时通过参考本公开的说明性实施方式的以下详细描述，说明性实施方式以及使用的优选方式、其他目的和特征将被充分理解，其中：

图1是根据说明性实施方式的制造环境的示图；

图2是根据说明性实施方式的制造环境的框图的示图；

图3是根据说明性实施方式的紧固件系统的分解图的示图；

图4是根据说明性实施方式的紧固件系统的示图；

图5是根据说明性实施方式的垫圈的示图；

图6是根据说明性实施方式的垫圈的截面图的示图；

图7至图8是根据说明性实施方式的正被安装在孔中的紧固件系统的示图；

图9是根据说明性实施方式的安装在孔中的紧固件系统的截面图；

图10是根据说明性实施方式的安装在孔中的紧固件系统的另一个截面图；

图11是根据说明性实施方式的在结构体的孔中的紧固件上形成密封的处理的流程图的示图；

图12是根据说明性实施方式的形成垫圈的处理的流程图的示图；

图13是根据说明性实施方式的以框图形式的飞机制造和保养(service)方法的示图；

图14是以其中可以实施说明性实施方式的框图形式的飞机的示图。

具体实施方式

说明性实施方式认识到并且考虑到一个或多个不同的考虑因素。例如，说明性实施方式认识到并考虑到希望提供在飞机的某些区域中的火花遏制的容错设计。说明性实施方式认识到并考虑到紧固件和结构之间的过盈配合通过提供导电通路而形成第一等级的火花保护。

说明性实施方式进一步认识到并考虑到帽形密封可以用于提供第二等级的火花保护。然而，说明性实施方式认识到并考虑到对紧固件应用帽形密封对安装处理增加了额外的步骤。说明性实施方式认识到并考虑到当数以千计紧固件安装在飞机中时，这些额外的步骤给飞机的生产时间添加了无数个小时。此外，大范围的检查每个紧固件增加了大量的成本。

说明性实施方式进一步认识到并考虑到安装在飞机的某些区域中的紧固件必须提供密封以基本上防止粒子进入和逸出孔。例如，说明性实施方式认识到并考虑到期望防止燃料、气体粒子或其它们的一些组合逸出孔、进入孔或防止两者。

因此，说明性实施方式提供在结构体中的孔上形成密封的方法和设备。具体地，说明性实施方式提供在结构上使用的紧固系统。系统包括螺栓、垫圈以及具有主体和凸缘的套管。紧固系统被配置为当套管布置在螺栓周围并且垫圈布置在套管周围时，在垫圈和套管的主体之间形成密封以减少垫圈和套管之间的粒子射出。

现参考附图，且具体地，参考图1，图1是根据说明性实施方式所描述的制造环境的示图。在这个描述的实例中，制造环境100是其中形成飞机105的机翼104的一个环境的实例。飞机105的机翼104内的组件使用紧固件系统106而接合。

如描述的，紧固件系统106是用于将第一部件108与第二部件110接合以形成结构体的机械配件。在这个说明性实例中，第一部件108和第二部件110用于将燃料箱112组装在飞机105的机翼104内。第一部件108或第二部件110中的至少一个包括复合材料。

如本文中所使用的，当与所列出的项一起使用时，短语“至少一个”指可以使用一个或者多个列出项的不同组合和可仅需要所列出的各项中的一项。项是特定对象、事物或种类。换言之，“至少一个”意味着可以可以使用列表中任意项的组合以及任意数量的项，但并不是需要列表中的所有项。

例如，但不限于，“项A、项B和项C中至的少一个”可以指项A；项A和项B；项B；项A、项B和项C；或者项B和项C。在一些情况下，例如，但不限于，“项A、项B和项C的中的至少一个”可指两个项A、一个项B和十个项C；四个项B和若干七个项C；或一些其它合适的组合。

机翼104中的燃料箱112的存在形成机翼104中的易燃区域114。当接合第一部件108和第二部件110时在易燃区域114中采取额外的安全预防措施使得燃料或者其他粒子不能通过孔116逸出。

如示出的，紧固件系统106位于孔116中。紧固系统106包括除接合第一部件108和第二部件110之外的电气结合并密封孔116的组件。

在这个说明性实例中，紧固件系统118是紧固件系统106中的一个。紧固件系统118包括用于将第一部件108和第二部件110接合的各个组件。

紧固件系统118与孔120相对应。在这个描述的实例中，孔120钻通穿过第一部件108和第二部件110。孔120在这个说明性实例中的部分121中示出。

在一些情况下，孔120会以不希望有的方式钻入到或者第一部件108或者第二部件110中。在一个说明性实例中，孔120可能比期望的大。在这种情况下，孔120是过大的孔。

孔120还可以包括其他不一致性。例如，在其他不一致性之中，孔120可具有杂质、毛口或空隙。这些不一致影响紧固件系统118和孔120之间的配合和电结合。

如描述的，人工操作员122、机器人操作员124或两者可以将紧固件系统106放置在机翼104中的孔116中以组装燃料箱112。例如，人工操作员122可以使用手持工具126对紧固件系统118内的组件施加力以在组件之间形成期望的过盈配合。该力同样可以形成紧固件系统118和钻入到第一部件108和第二部件110中的孔120之间的期望的过盈配合。以类似的方式，机器人操作员124可使用末端执行器(endeffector)128对组件施加力以形成期望的过盈配合。

在这个说明性实例中，过盈配合是在同时推动两个组件之后在两个或多个组件之间通过摩擦力而实现的接合。过盈配合通常在一个组件中的开口大于第二个组件的直径时使用。

下面转向图2，根据说明性实施方式描述了制造环境的框图的示图。制造环境200可以是紧固件系统202可以安装在结构体204中的一个环境的实例。在图1中示出的制造环境100是在本图中以框图的形成示出的制造环境200的物理实施方式的实例。

在说明性实例中，结构提204可以采用多种不同的形式。例如，但不限于，结构体204可以是选自舱室(compartment)、储藏室(bin)、压缩空气箱、燃料箱、机翼翼盒、机翼、蒙皮板、结构框架、引擎室和其他合适的类型的结构中的一个。结构体204可以通过连接部分205形成。

如描述的，结构体204与平台(platform)206物理上相关联。例如，但不限于，第一组件，结构体204，被认为是通过被固定至第二组件、结合至第二组件、安装至第二组件、焊接至第二组件、紧固至第二组件和/或以某种其他合适的方式连接至第二组件与第二组件，平台206物理上相关联。第一组件也可以使用第三组件连接至第二组件。第一组件同样可以被认为是通过形成为第二组件的部分、第二组件的延伸、或两者与第二组件物理上相关联。

平台206在说明性实例中采用飞机208的形式。图1中的飞机105是该图中的飞机208的物理实施方式的实例。当平台206采取飞机208的形式时，结构体204是飞机结构209。

如示出的，紧固件安装系统210可以用于将紧固件系统202安装在结构体204中。紧固件系统202可以将部件205接合以形成结构体204。紧固件系统202在该说明性实例中安装在结构体204中的孔212中。

紧固件系统202可以包括多个组件。如在本文中使用的，“多个”项可以包括一个或多个项。在这种方式中，多个组件是一个或多个组件。

如描述的，紧固件系统202包括紧固件214、具有第一通道232的垫圈218、具有第二通道224的套管216和固定机构221。根据特定的实施方式，紧固件系统202还可以包括额外的垫圈、间隔件、螺母和其他组件。在这个描述的实例中，紧固件214可以选自套管六角传动螺栓、套管锁紧螺栓、锥形套筒螺栓和其他合适的类型的紧固件中的一个。

在说明性实例中，紧固件214具有头部217、细长部分219和螺纹220。头部217大于细长部分219。头部217被成形为防止紧固件214比期望的更深地驱动到结构体204中。细长部分219是从头部217端延伸的紧固件214的圆柱形部分。螺纹220是用于啮合固定机构221以根据需要夹紧(clampup)结构体204的螺旋结构。

当安装在该说明性实例中的孔212中时紧固件214从结构体204突出。换言之，紧固件214的头部217从结构体204的表面222向外延伸。以这种方式，紧固件214可以称为突出紧固件。

在这个说明性实例中，套管216是被配置为接收紧固件214的机械装置。套管216具有第二通道224和可扩张部分229。第二通道224是套管216中的开口。

在这个描述的实例中，套管216在第二通道224中接收紧固件214。在这个说明性实例中，套管216的形状可以基本上与紧固件214的形状相对应。可扩张部分229包括当细长部分219移动到套管216中时扩张的可变形材料。

如描述的，紧固件214和套管216在紧固件214的细长部分219位于套管216的第二通道224内部时与结构体204中的孔212的壁具有过盈配合226。在这个说明性实例中，当开口接收具有大于开口的直径的结构时可以形成“过盈配合”。例如，过盈配合紧固件，如紧固件214，具有比安装其的孔的圆柱形部分的直径大的直径的细长部分。

当利用过盈配合安装套管紧固件时，紧固件与套管的组合直径大于安装紧固件与套管的孔的圆柱形部分。在这个说明性实例中，紧固件214与套管216的细长部分219可具有组合直径，该组合直径大于延伸通过结构体204的孔212的圆柱形部分的直径。过盈配合226被配置为消除间隙并提供在孔212内部的套管216和结构体之间的电结合以防止孔212内部的火花。在一些情况下，孔212可具有缺陷227。缺陷227可以是对设计规格的偏离，例如，过大的孔、成角的孔、毛口、污染孔、孔内空隙或其它缺陷。

在这个说明性实例中，孔212可以是过大的孔228的形式。过大的孔228是钻到选择的容许误差之外的孔。例如，过大的孔228可具有大于期望形成过盈配合226的直径。在另一实例中，过大的孔228可具有不规则的形状。当孔212是过大的时，过盈配合226不能适当地形成，导致在孔212的内部的结构体204和套管216之间存在空隙。因此，粒子230可以通过套管216和结构体204之间的孔212。

在这个说明性实例中，不希望有的粒子230通过孔212。例如，粒子230可能是热的、易燃的或其某些组合。此外，粒子230可能造成融化结构体204的部分的热反应。

在这个说明性实例中，粒子230可以采用各种形式。例如，但不限于，粒子230可包括金属或非金属材料。在一些情况下，粒子230可以是热的等离子体粒子231。热的等离子体粒子231可以在过大的孔228内部的火花使粒子230离子化时形成。如果不进行密封，热的等离子体粒子231会从过大的孔228射出。

为了防止粒子230通过过大的孔228逸出结构体204，将垫圈218放置在套管216的凸缘233和结构体204的表面222之间。垫圈218具有大于结构体204中的孔212的孔径的外径。在这个说明性实例中，垫圈218具有第一通道232。

垫圈218的第一通道232被配置为接收套管216。具有细长部分219在套管216内部的套管216在套管216和细长部分219位于垫圈218的第一通道232内部时与垫圈218具有过盈配合234。

当具有位于套管216的第二通道224内部的紧固件214的套管216安装在孔212内时，垫圈218在孔212上形成密封238。具体地，垫圈218形成基本上防止粒子230在垫圈218和套管216之间通过的密封238。此外，与套管216具有过盈配合234的垫圈218提供火花遏制241以基本上防止粒子230通过孔212逸出。在这种方式中，垫圈218密封结构体204中的孔212。

固定机构221通过提供夹紧提高密封238。例如，固定机构221可以被连接至紧固件214的细长部分219，使得在套管216安装在孔212中时，固定机构221使垫圈218保持靠着结构体204的表面222使得垫圈218形成围绕孔212的密封238。固定机构221可以采用螺母、套环或其它的合适的固定机构的形式。

在这个说明性实例中，密封238可以不透气的密封。换言之，除防止粒子230通过孔212的进入和出去之外，密封238也可以基本上防止空气通过孔212。

即使套管216和结构体204之间的过盈配合226没有如期望地形成，垫圈218也可以形成密封238。以这种方式，套管216和垫圈218之间的过盈配合提供了容错设计以确保粒子230不逸出孔212。垫圈218的尺寸和形状可被配置为形成密封238，即使当孔212是过大的孔228时。在这个说明性实例中，密封238采用机械密封239的形式。

在这个描述的实例中，垫圈218中的第一通道232形成为具有第一部分240和第二部分242。第一部分240具有第一直径244，而第二部分242具有第二直径246。第二直径246小于第一直径244。

第一通道232具有第一部分240和第二部分242以确保期望等级的对粒子230的遏制。在这个说明性实例中，第二直径246小于细长部分219和套管216的相应的部分的组合直径。以这种方式，过盈配合234可以形成在第一通道232的第二部分242和套管216之间。

在这个说明性实例中，第一部分240可以是垫圈218的锥口部分(countersunkportion)248。锥口部分248可包括钻入到垫圈218的锥形孔。锥口部分248的形状可以选择为防止在在套管216中形成不一致的形状，减轻套管216上的压力，或两者。过盈配合不发生在锥口部分248中，仅发生在第二部分242中。在这个描述的实例中，当套管216位于第一通道232内时锥口部分248面对套管216的凸缘233。

在这个说明性实例中，垫圈218还具有涂层250。涂层250包括覆盖垫圈218的表面251的材料层。表面251可以指垫圈218的整个外表面。在这个说明性实例中，涂层250可以包括介电材料252、耐腐蚀材料254、导电材料、或另一种合适的类型的材料中的至少一种。

在这个说明性实例中，介电材料252是电绝缘体。介电材料252可以用于防止电荷流过介电材料252。以这种方式，介电材料252被配置为减少套管216和垫圈218之间的电流。介电材料252可包括选自聚合物、热塑性材料、热固塑料、粘合剂、橡胶、或其它合适的类型的材料中的至少一种。

如描述的，耐腐蚀材料254被配置为基本上防止垫圈218的腐蚀。具体地，耐腐蚀材料254防止垫圈218的腐蚀使得由过盈配合234形成的密封238保持完整。耐腐蚀材料254的实例包括耐磨蚀的钢、钛和其他金属。

如示出的，孔212可以位于结构体204中的易燃区域260中。易燃区域260可以是结构体204的具有增加的起火风险的区域。易燃区域260可以基于结构体204的类型、结构体204包含的粒子230的可燃性、平台206中的结构体204的位置、或其组合确定。例如，燃料箱是一种类型的易燃区域260。

易燃区域260中的过大的孔228的存在增加在该区域中发生不希望有的情况的风险。具有垫圈218的紧固件系统202机械地密封结构体204的易燃区域260中的过大的孔228以防止粒子230通过过大的孔228逸出。以这种方式，紧固件系统202在易燃区域260中提供了容错火花遏制。

在这个描述的实例中，紧固件安装系统210将紧固件系统202安装在结构体204中。紧固件安装系统210可以包括工具262。

工具262是被配置为基本上同时将紧固件214安装在套管216中并且将套管216安装在垫圈218中的装置。在这个说明性实例中，工具262施加力到这些组件上以形成垫圈218和套管216之间的过盈配合234。当孔212不是过大的时，这个力还可以形成套管216和孔212之间的过盈配合226。

在这个说明性实例中，工具262可以采用各种形式。例如，但不限于，工具262可以采用锤子、夹具(press)、铆接装置其它的合适的类型的工具、或它们的组合的形式。

在这个描述的实例中，工具262可被配置为由人工操作员264、机器人装置266、或两者操作。例如，但不限于，人工操作员264可以将紧固件214放置在套管216中。然后，人工操作员264将套管216和垫圈218相对于孔212放置并且拿着工具262将紧固件系统202安装在结构体204中。

在另一个说明性实例中，工具262是由机器人装置266操作的。机器人装置266是被配置为在控制器268的控制下进行操作的装置。在这个说明性实例中控制器268可以是硬件，但是可以包括其他说明性实例中的固件或软件。例如，控制器268可以是处理器单元或计算机系统。机器人装置266可以通过控制器268控制并且还可以从人工操作员264接收输入。机器人装置266可以采用，例如，但不限于，机器人臂的形式。

借助于紧固件系统202，粒子230被防止通过结构体204中的孔212逸出，即使当孔212形成在选择容许误差外时。垫圈218和套管216之间的过盈配合234的形成消除了对安装完成之后在紧固件的头部上的形成帽形密封的需要。在说明性实例中，火花遏制在单个安装步骤中实现，而不是使用耗时的帽形密封安装处理。利用过盈配合226、过盈配合234、和固定机构221的夹紧提供了容错。即使没有如期望的形成过盈配合226，结构体204的表面222和套管216之间的垫圈218的布置形成孔212的密封238。在说明性实例中，整个处理可以是自动的以进一步加速紧固件系统202的安装。

图2中的紧固件系统202的示图并不意指暗示对可以实施示意性实施例的方式的物理或结构的限制。可以使用除所示出的组件之外或代替示出的组件的其它组件。一些组件是可选的。此外，呈现框以便示出某些功能组件。当在说明性实施方式中实现时，一个或多个这些框可以被结合、分割、或者结合并分成不同的框。

例如，在一些实例中，垫圈218可以由涂有介电材料252的不锈钢材料组成。在这种情况下，可以省去涂层250中的耐腐蚀材料254。

此外，尽管说明性实例是相对于飞机208描述的，但说明性实施方式可以应用至其他类型的平台。在其他说明性实例中，平台206可以是，例如，但不限于，移动平台、固定平台、基于地面的结构、基于水的结构、和基于空间的结构。更具体地，平台206可以水面舰艇(surfaceship)、容器、操作人员运输车(personnelcarrier)、火车、太空船、太空站、卫星、潜水艇、汽车、发电站、桥梁、坝、房屋、生产设备、建筑物和其他合适的平台。

图3至图5示出了根据说明性实施方式的紧固件系统的组件。在图3至图5中，紧固件系统118被组装而备有被安装在图1的孔120中以更详细地示出紧固件系统118内的组件之间的相互相用。

现在参照图3，根据说明性实施方式描述了紧固件系统的分解图的示图。在这个描述的实例中，示出图1的紧固件系统118的分解图。

如描述的，紧固件系统118包括紧固件300、套管302、垫圈304和螺母306。紧固件300具有细长部分308、头部310和螺纹312。

如示出的，套管302具有通道314和凸缘316。通道314接收紧固件300的细长部分308。套管302中的通道314的直径可以小于细长部分308的直径使得两个组件之间形成过盈配合。

当紧固件300和套管302配合时，当紧固件300位于套管302的通道314内部时，凸缘316保持靠着紧固件300的头部310。套管302中的凸缘316的表面317与紧固件300中的头部310的表面319接触。

在这个说明性实例中，垫圈304具有通道318。通道318接收套管302和紧固件300。通道318具有小于紧固件300的细长部分308和套管302的组合直径的直径。当套管302在通道318内部时，直径的差异形成垫圈304和套管302之间的过盈配合。在这个描述的实例中，当套管302位于垫圈304的通道318内部时，垫圈304的表面320保持靠着套管302的凸缘316。

在箭头324的方向上施加力以便将紧固件300、套管302和垫圈接合在一起。该力具有足以将紧固件系统118安装在图1中示出的孔120中的程度。在这些组件被接合并且紧固件系统118安装之后，螺母306被拧到螺纹312上以将紧固件300拧紧。

现在参照图4，根据说明性实施方式描述紧固件系统的示图。在这个说明性实例中，垫圈304和螺母306已被加到紧固件300。具体地，紧固件300和套管302已在箭头324方向上移动从而使得在垫圈304和套管302之间形成过盈配合。如描述的，螺母306已拧到紧固件300上。

在图5中，根据说明性实施方式描述垫圈的示图。在这个描述的实例中，示出图3的垫圈304的放大图。

如示出的，垫圈304中的通道318具有变化的直径。具体地，垫圈304中的通道318具有第一部分500和第二部分502。在这个说明性实例中，第一部分500和第二部分502具有不同的直径。

垫圈304由耐腐蚀材料504组成。此外，垫圈由涂层506覆盖。在这个说明性实例中，涂层506包括介电材料。涂层506中的介电材料防止在套管302如图3至图4中示出的在垫圈304的通道318内部时套管302和垫圈304之间的电流流动。

下面转向图6，根据说明性实施方式描述垫圈的截面图的示图。在这个说明性实例中，示出沿着图5中的线6-6的方向截取的垫圈304的截面图。

在该示图中可以看出垫圈304中的通道318的不同的直径。锥口600已形成在通道318的第一部分500中。锥口600是与通道318的第一部分500相对应的圆锥形孔。锥口600逐渐减小到直径604的直径602。当锥口600形成在垫圈304中时，第一部分500是垫圈304的锥口部分。

在这个说明性实例中，直径602大于在图3至图4中示出的套管302和紧固件300的细长部分的组合直径。直径602减少安装处理中套管302和紧固件300中形成不一致的风险。

直径604小于套管302和细长部分308的组合直径。因此，在组件之间形成期望的过盈配合。

在其他说明性实例中，通道318的第一部分500可具有除锥口600以外的其他形状。此外，第一部分500可以比这个示图中示出的更进一步地钻入到垫圈304中。然而，要求具有直径604的第二部分502的存在以确保在套管302和垫圈304之间形成期望的过盈配合。

图7至图9示出根据说明性实施方式的安装在孔中的紧固件系统。在图7至图9中，示出图1的部分121。

如图7所示，紧固件系统118中的组件位于第一部件108的表面700上。在这个说明性实例中，垫圈304相对于孔120(在该图中不可见)定位，使表面320面向外。套管302位于垫圈304的通道318以内。套管302位于凸缘316上。螺纹312(在该图中未示出)已被放入套管302的通道314中。

紧固件系统118内的组件通过在箭头324的方向上施加期望程度的力以单个处理步骤安装在孔120中。选择期望程度的力使得紧固件300被装配在套管302内并且套管302与垫圈304过盈配合。

图8示出安装在孔120中的紧固件系统118。在该示图中，垫圈304位于套管302的凸缘和第一部件108的表面700之间。

转向图9，在图8的线9-9的方向上示出安装在孔120中的紧固件系统118的截面图。螺母306已拧到紧固件300的螺纹312上以将第一部件108和第二部件110加紧在一起。

已形成密封900以防止粒子通过孔120逸出。在这个说明性实例中，密封900实现了火花遏制的容错设计。第一过盈配合902形成在套管302和垫圈304之间。第二过盈配合904形成在具有紧固件300的套管和第一部件108之间。

第一过盈配合902和第二过盈配合904减少或消除组件之间的间隙以防止火花。即使出现火花，由垫圈304建立的机械密封也可以防止粒子逸出孔120。消除了对帽形密封的需要。

下面参照图10，在图8的线9-9方向上示出安装在孔120中的紧固件系统118的另一个截面图。在这个描述的实例中，孔120采用过大的孔1000的形式。过大的孔1000具有大于套管302和紧固件300的组合直径的直径使得空隙1002存在于套管302的圆周的周围。

间隙1002增加了紧固件系统118中的组件之间的火花的风险。当火花出现时，第一部件108、第二部件110、或两者内的材料会被汽化。

在这个说明性实例中，即使当间隙1002存在时，具有与套管302的第一过盈配合902的垫圈304仍确保了密封900保持完整。在没有垫圈304的情况下，热的等离子体粒子会通过过大的孔1000逸出。

图1和图3至图10中的紧固件系统118的示图不意味着暗示对说明性实施方式可以实现的方式的物理或结构限制。可以使用除所示出的组件之外或代替示出的组件的其它组件。一些组件是可选的。

在图1和图3至图10中所示的不同的组件可以是在图2中形成的框中示出的组件如何实现为物理结构的说明性实例。此外，在图1和图3至图10中的一些组件可以与图2中的组件结合，使用图2中的组件，或者两个图中的组件的组合。

现在参照图11，根据说明性实施方式描述在结构体中的孔上形成密封的处理的流程图的示意图。在图11中示出的处理可以在图2的制造环境200中实现。具体地，在图2中处理可以用于将紧固件系统202安装在结构体204中并且形成密封238。

处理通过将套管定位在垫圈中的第一通道内开始(操作1100)。此后，处理将套管和垫圈相对于孔定位(操作1102)。

然后处理将紧固件的细长部分移动到套管的可扩张部分中以便将紧固件和套管安装在孔中，使得在套管的可扩张部分的至少一部分和垫圈之间形成第一过盈配合(操作1104)。在操作1104中，将紧固件的细长部分移动到套管中使得套管的可扩张部分的至少一部分扩张以便与垫圈形成过盈配合。以这种方式，垫圈提供密封孔的冗余等级。

下面，处理将固定机构定位在套管的细长部分上以保持垫圈靠着结构体的表面，使得垫圈在孔的周围形成密封(操作1106)，此后处理终止。在操作1106中，螺母可以拧到紧固件上。可替换地，处理可以包括将轴环型锻到紧固件上。

下面转向图12，根据说明性实施方式描述形成垫圈的处理的流程图的示意图。可以实施图12中示出的处理以形成图2中示出的具有第一通道232的垫圈218。

处理通过形成具有第一直径的第二通道的第一部分开始(操作1200)。例如，在操作1200中，锥口可以形成在垫圈中。

下面，处理形成具有比第一直径小的第二直径的第二通道的第二部分(操作1202)。然后处理将涂层涂覆至垫圈(操作1204)，此后处理终止。涂层可包括介电材料、耐腐蚀材料或两者。涂层在如图11中操作1100所示的将套管定位在垫圈中的第一通道内之前涂覆。

在不同的描述的实施方式中的流程图和框图示出了说明性实施方式中装置和方法的一些可能实施方式的架构、功能以及操作。鉴于此，流程图或框图中的各个框可以表示模块、片段、功能、或操作或步骤中它们的组合的一部分中的至少一个。

在说明性实施方式的一些替代实施方式中，框中表明的作用可以与图中表明的顺序不同地发生。例如，在一些情况下，连续示出的两个框可以基本上同时进行、或框可以取决于所涉及的功能而以相反顺序进行。同样，可以增加除流程图或框图中示出的框之外的其他框。

可以如图13所示的在飞机制造和保养方法1300和如图14所示的飞机1400的上下文中描述本公开的说明性实施方式。首先转向图13，根据说明性实施方式以框图的形式描述了飞机制造和保养方法的示图。在预制造过程中，飞机制造和保养方法1300可以包括在图14中的飞机1400的规格和设计1302和材料采购1304。

在制造过程中，进行图14中的飞机1400的部件和子组件制造1306和系统集成1308。此后，在图14中的飞机1400可以通过验证和交付1310以便处于使用中1312。在用户使用中1312时，在图14中的飞机1400被计划安排日常维护和保养1314，其包括修正、重配置、整修、及其他维护或保养。

飞机制造和保养方法1300的每一个处理可以通过系统集成商、第三方、运营商、或它们的组合执行或进行。在这些实施例中，运营商可以是用户。为了这个描述的目的，系统集成商，但不限于，可以包括任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方，但不限于，可以包括例如，任意数量的厂商、分包商和供应者；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。

现在参照图14，以其中可以实现示意性实施方式的框图形式描述了飞机的示图。在此实例中，飞机1400通过在图13中的飞机制造和保养方法1300生产并且可以包括具有多个系统1404和内舱1406的机身1402。系统1404的实例包括一个或多个推进系统1408、电气系统1410、液压系统1412以及环境系统1414。可以包括任意数目的其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但不同的说明性实施方式可以被应用于诸如汽车工业的其它工业。

可以在图13中的飞机制造和保养方法1300的至少一个步骤中采用本文中体现的设备和方法。具体地，图2的紧固件系统202可以在部件和子组件制造1306、系统集成1308、日常维修和保养1314、或飞机制造和保养方法1300的其它的步骤中的至少一个的处理中安装在飞机1400中。例如，在部件和子组件制造1306处理中，紧固件系统202可以用于接合部件以形成飞机1400的飞机结构。在另一实例中，紧固件系统202在日常维修和保养1314处理中安装以修正过大的孔。

在一个说明性实例中，在图13中部件和子组件制造1306中生产的部件或子组件可以类似于图13中的飞机1400使用中1312时生产部件或子组件的方式制备或制造。作为另一个实例，在生产步骤处理中可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式、或其组合，如在图13中的部件和子组件制造1306以及系统集成1308。在飞机1400处于使用中1312、图13中的维护和保养1314处理中、或其组合中时，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式、或其组合。多个不同的说明性实施方式的使用是可以显著加速组装、降低飞机1400的成本、或其两者兼而有之。

因此，说明性实施方式提供将紧固件214安装在飞机结构209中的孔212中以形成密封238的方法和设备。紧固件系统202包括具有头部217和细长部分219的紧固件214，具有第二通道224的套管216，和具有第一通道232的垫圈218。当紧固件214的细长部分219位于套管216的第二通道224中时，紧固件214和套管216可具有与孔212的过盈配合226。然而，在一些情况下，如过大的孔228的缺陷227会消除过盈配合226。当套管216位于垫圈218的第一通道232中时，套管216和垫圈218具有过盈配合234。即使当没有如期望的形成过盈配合226时，过盈配合234形成密封238以防止粒子230通过孔212的进入和出去。

借助于说明性实施方式，紧固件系统可以在单个步骤中安装，而不需要帽形密封。以这种方式，减少了组装时间并且实现了成本节约。

垫圈和套管紧固件之间的过盈配合的形成提供了飞机的易燃区域中的火花遏制的容错设计，而无需另外的处理步骤。即使孔是过大的孔，但垫圈和套管紧固件的过盈配合也可以防止粒子通过孔的进入和出去，根据可采用的方针提供了冗余火花遏制。通过消除对帽形密封的需要，紧固件安装之间的一致性与现有的技术相比可以增加。

不同的说明性实施方式的说明的提供是为了示意和说明的目的，并且旨不在穷尽所有实施方式或者将实施方式限于所公开形式。许多变形和变化对于本领域的普通技术人员是显而易见。此外，不同的说明性实施方式可以提供与其它期望的实施方式相比不同的特征。实施方式或所选的实施方式被选择并且被描述以为了更好地说明实施方式、实际应用的原理，并且允许本领域的普通技术人员理解针对具有各种变形的各种实施方式的本公开适于具体的预期使用。

Claims (21)

1.一种在结构体中的孔上形成密封的设备，包括：

垫圈，具有第一通道；

套管，具有第二通道和可扩张部分，其中，所述套管位于所述垫圈的所述第一通道内部；以及

紧固件，具有细长部分，所述细长部分位于所述套管的所述第二通道内部以使得所述套管的所述可扩张部分的至少一部分与所述垫圈形成第一过盈配合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述垫圈的外径大于结构体中的孔的孔径。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，当具有位于所述套管的所述第二通道内部的所述紧固件的所述套管安装在所述孔内时，所述垫圈在所述孔上形成密封。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述密封防止粒子通过所述孔从所述结构体逸出。

5.根据权利要求3所述的设备，还包括：

具有所述孔的所述结构体。

6.根据权利要求5所述的设备，还包括：

固定机构，连接至所述紧固件的所述细长部分，其中，所述固定机构保持所述垫圈抵靠所述结构体的表面，使得所述垫圈在所述套管安装在所述孔中时在所述孔周围形成密封。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述套管包括：凸缘，当所述紧固件位于所述套管的所述第二通道内部时，所述凸缘保持抵靠所述紧固件的头部，并且其中，当所述套管位于所述垫圈的所述第一通道内部时，所述垫圈保持抵靠所述套管的所述凸缘。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述套管安装在孔中使得在所述套管和所述孔的壁之间形成第二过盈配合。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括：

所述垫圈的表面上的涂层，其中，所述涂层包括减少所述套管和所述垫圈之间的电流的介电材料和防止所述垫圈腐蚀的耐腐蚀材料中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述垫圈具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直径，所述第二部分具有比所述第一直径小的第二直径。

11.一种在结构体中的孔上形成密封的方法，所述方法包括：

将套管定位在垫圈中的第一通道内部；

将所述套管和所述垫圈相对于所述孔定位；

将紧固件的细长部分移动到所述套管的可扩张部分中，以便将所述紧固件和所述套管安装在所述孔中，其中，将所述紧固件的所述细长部分移动到所述套管中使得所述套管的所述可扩张部分的至少一部分与所述垫圈形成第一过盈配合；以及

将固定机构定位在所述套管的所述细长部分上以保持所述垫圈抵靠所述结构体的表面。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

在所述套管和所述孔的壁之间形成第二过盈配合。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：

在将所述套管定位在所述垫圈中的所述第一通道内部之前，将涂层涂覆至所述垫圈，其中，所述涂层包括介电材料和耐腐蚀材料中的至少一种。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述密封提供火花遏制以防止粒子通过所述孔从所述结构体逸出。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述套管定位在所述垫圈中的所述第一通道内部包括：

将所述套管定位在所述垫圈中的所述第一通道内部，使得所述垫圈的锥口部分面对所述套管的凸缘。

16.一种飞机中的火花遏制方法，所述方法包括：

将套管定位在垫圈中的第一通道内部，其中，所述垫圈具有锥口部分；

将所述套管和所述垫圈相对于所述飞机中的具有孔的结构体定位；

将紧固件的细长部分移动到所述套管的可扩张部分中，以便将所述紧固件和所述套管安装在所述孔中，其中，将所述紧固件的所述细长部分移动到所述套管中使得所述套管的所述可扩张部分的至少一部分与所述垫圈形成第一过盈配合；以及

将固定机构定位在所述套管的所述细长部分上，以保持所述垫圈抵靠所述结构体的表面，使得所述垫圈在所述孔的周围形成密封。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

在所述套管和所述孔的壁之间形成第二过盈配合。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

使用所述密封提供所述火花遏制以防止粒子通过所述结构体中的所述孔逸出。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述套管定位在所述垫圈中的所述第一通道内部包括：

将所述套管定位在所述垫圈中的所述第一通道内部使得所述垫圈的锥口部分面对所述套管的凸缘。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述紧固件的所述细长部分移动到所述套管的所述可扩张部分中包括：

将所述紧固件的所述细长部分移动到所述套管的所述可扩张部分中，以便将所述紧固件和所述套管安装在所述飞机中的易燃区域中。

21.一种在结构体上使用的紧固系统，所述紧固系统包括：

螺栓；

垫圈；

套管，具有主体和凸缘；以及

所述紧固系统被配置为使得所述套管布置在所述螺栓周围并且所述垫圈布置在所述套管周围，在所述垫圈和所述套管的所述主体之间形成密封以减少所述垫圈和所述套管之间的粒子射出。