CN105473445A - 具有注入的密封剂的帽 - Google Patents

Abstract

一种用于围绕紧固件(120)的从结构体(110)突出的端部形成密封腔(130)的帽。该帽具有：帽本体，该帽本体具有环形基部(210)，该环形基部终止于环绕通入中央腔(130)的开口的边缘(211)处；环形裙部(220)，该环形裙部在裙部(220)与基部(210)之间提供环形腔室(240)；以及裙部(220)中的入口孔(251)。入口孔(251)与腔室(240)流体连通并且设置成与密封材料注射装置互相连接以提供经由入口孔(251)穿过裙部(220)进入腔室(240)中的密封材料流。裙部(220)中还设置有出口(270)。出口(270)与腔室(240)流体连通并且设置成在密封材料从入口孔(251)流入腔室(240)中时使空气能够经由出口孔(270)穿过裙部(220)逸出腔室(240)。

Description

具有注入的密封剂的帽

技术领域

本发明涉及用于围绕紧固件的从结构体突出的端部形成密封腔的帽。本发明还涉及具有这种帽的接头以及形成这种接头的方法。

背景技术

WO-A-2012/107741中描述了已知的用于围绕紧固件的从结构体突出的端部形成密封腔的帽。该帽具有带内帽和外帽的两件式构造。在内帽与外帽之间设置有密封材料，并且外帽被向下推动以迫使密封材料进入环形腔室中并与结构体形成密封。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于围绕紧固件的从结构体突出的端部形成密封腔的帽。该帽包括：帽本体，该帽本体具有环形基部，环形基部终止于环绕通入中央腔的开口的边缘处；环形裙部，该环形裙部在裙部与基部之间提供环形腔室；裙部中的入口孔，其中，入口孔与腔室流体连通并且入口孔设置成与密封材料注射装置互相连接以提供经由入口孔穿过裙部进入腔室中的密封材料流；以及裙部中的出口，其中，出口与腔室流体连通并且出口设置成在密封材料从入口孔流入腔室中时使空气能够经由出口穿过裙部逸出腔室。

本发明的第二方面提供了一种接头，该接头包括：结构体；紧固件的从结构体突出的端部；以及根据第一方面的围绕紧固件的所述端部形成密封腔的帽，该帽在腔室中包括将帽固定至结构体的固化的密封材料。

本发明的第三方面提供了一种组装这种接头的方法，该方法包括：将帽配装在紧固件的所述端部的上方；将入口孔与密封材料注射装置互相连接；以及提供从密封材料注射装置经由入口孔穿过裙部进入腔室中的密封材料流，从而在密封材料流从密封材料注射装置经由入口孔穿过裙部进入腔室中时使空气经由出口穿过裙部逸出腔室。

帽本体和裙部可以如WO-A-2012/107741中那样的由单独的部件形成，但更优选地，裙部的至少一部分与环形基部(例如通过注入模制)一体地形成。

出口可以包括在密封材料从入口孔流入腔室中时使空气能够经由出口穿过裙部逸出腔室的任何开口或通路。在一个实施方式中，出口为裙部中的出口孔——通常为封闭孔，其中，裙部的一部分位于出口孔与裙部边缘之间。在另一实施方式中，出口包括裙部的边缘中的凹部。通常，裙部终止于裙部边缘，该裙部边缘环绕腔室并且在除裙部边缘形成凹部的位置以外位于一平面中。

裙部与基部之间的环形腔室的深度可以朝向出口连续地或以一系列阶梯的方式减小。通常，裙部从裙部与帽本体相接的外侧端部延伸至裙部边缘，并且裙部的从裙部的外侧端部至裙部边缘的深度朝向出口减小。

环形裙部通常环绕帽轴线。入口孔和出口可以并排地定位在帽轴线的同一侧，但更优选地，入口孔和出口定位在帽轴线的相对两侧。

入口孔可以仅为裙部中的孔，其适当地定尺寸成接纳注射装置的喷嘴。然而，更优选地，裙部包括从裙部向外突出并提供通向入口孔的注射通道的管状突出部，并且该管状突出部设置成与密封材料注射装置互相连接。

入口孔、注射通道和管状突出部可以具有任何形状，但它们通常具有圆形截面。

环形基部的边缘通常在环形基部的边缘的整个圆周周围或在环形基部的边缘的圆周的大部分周围位于一平面中。这使得环形基部的边缘能够在环形基部的边缘的整个圆周周围或环形基部的边缘的圆周的大部分周围接触结构体的平表面。裙部终止于裙部边缘处，裙部边缘可以从环形基部的边缘向后设置，但更通常地，该裙部边缘位于与环形基部的边缘相同的平面。

通常，裙部的外侧端部位于第一平面中，并且裙部边缘位于第二平面中。优选地，出口的中心定位成相比其距第二平面更靠近第一平面。

在一个实施方式中，裙部具有第一部分和第二部分，第一部分由第一材料与环形基部一体地形成，并且第一部分终止于不与环形基部的边缘位于相同的平面中的第一边缘处，第二部分由比第一材料更有挠性的第二材料形成，其中，第二部分终止于位于与环形基部的边缘相同的平面中的裙部边缘处。第二部分可以结合至第一部分或者以其他方式(例如通过两部分模制)固定至第一部分，或者第二部分可以配装在第一部分的上方以形成嵌套结构。

帽本体通常接触紧固件的所述端部。可选地，帽本体具有一个或多个突出部，突出部(或每个突出部)向内延伸到中央腔中并抓持紧固件的所述端部。在优选实施方式中，突出部包括三个或更多个轴向延伸的肋部。

裙部从裙部与帽本体相接的外侧端部延伸至裙部边缘。类似地，腔室从邻近裙部的外侧端部的外侧端部延伸至邻近裙部边缘的内侧端部。腔室可以具有一致的宽度，或者腔室的宽度可以随着腔室从其外侧端部向其内侧端部延伸而增大。

裙部可以具有两个或更多个出口，但是这相比具有仅单个出口不是优选的。设置仅单个出口确保了在密封材料从出口被压出之前用密封材料充满腔室(没有气隙)。

固化的密封材料通常填充出口并且可选地还从出口伸出。穿过出口离开腔室的密封材料流的检测可以用作停止密封材料流的触发器。

通常，接头安装在飞行器上，最优选地，接头安装在结构体形成飞行器燃料箱的一部分的位置处。

附图说明

现在将参照附图对本发明的各实施方式进行描述，在附图中：

图1为接头的沿着图4中的线A-A截取的截面；

图2为在密封材料被注入之前沿着图4中的线A-A截取的截面，该截面示出了配装至帽的注射喷嘴；

图3为帽的平面图；

图4为帽的下侧视图；

图5为安装在面板中的两件式帽的平面图；

图6为安装在面板上的两件式帽的截面；

图7为安装在紧固件上的帽的截面；

图8示出了在具有凸起的掩条的面板上正被注入密封剂的图7的帽；

图9示出了在平坦面板上正被注入密封剂的图8的帽；

图10为图8的帽的后视图；

图11为图8的帽的正视图；

图12为图8的帽的侧视图；

图13为图8的帽的等距视图；

图14为图8的帽的下侧视图；

图15为具有倾斜裙部的帽的正视图；

图16为图15的帽的侧视图；

图17为图15的帽的等距视图；

图18为图15的帽的下侧视图；以及

图19为图15的帽安装在结构体上的截面。

具体实施方式

图1中示出的接头100包括结构体110，如飞行器蒙皮面板。紧固件的端部120从结构体突出。紧固件包括穿过结构体110的轴向地延伸的轴121、旋拧到轴121上的螺母122以及位于螺母122与结构体110之间的一对垫圈123、124。垫圈123具有球形凹面125，球形凹面125压靠着螺母122的具有类似形状的凸面126，从而使轴121能够以相对于表面110成锐角(而非成如图1中的直角)的方式延伸。

帽围封紧固件的端部120，并且将参照图2对该帽进行详细的描述。该帽具有帽本体，帽本体具有圆顶状外侧(上部)部分200和圆筒形基部210，圆筒形基部210终止于围绕通入中央腔130的开口的边缘211处。边缘211位于一平面中，使得在帽如所示出地配装在紧固件的端部120的上方时，边缘211能够在边缘211的整个圆周周围与结构体110的平表面紧密接合。

帽本体形成有向内突伸到中央腔中的六个轴向延伸的肋部400，如图4中最清楚地示出的。肋部400以过盈配合的方式抓持垫圈123、124的圆筒形外部面，从而将帽紧固就位。

环形裙部220从环形裙部220与帽本体相接的外侧(上部)端部221延伸至位于与环形基部的边缘211相同的平面中的内侧(下部)裙部边缘222。与边缘211类似，裙部边缘222在裙部边缘222的整个封闭圆周周围也接触结构体110的平表面。裙部具有扩口外侧(上部)部分223和圆筒形内侧(下部)部分224，扩口外侧(上部)部分223以相对于帽轴线230成锐角的方式远离本体延伸，圆筒形内侧(下部)部分224与帽轴线230平行地延伸。

裙部220与基部210之间提供了环形腔室240。腔室240从位于裙部的外侧端部221处的封闭外侧端部241延伸至位于裙部边缘222处的敞开内侧端部242。由于裙部的外侧部分223的扩口形状，腔室240的径向宽度随着腔室240从其外侧端部241向其内侧端部242延伸而增大。

裙部具有管状突出部250，管状突出部250从裙部向外突出并提供通向圆形入口孔251的注射通道。管状突出部250设置成与密封材料注射装置的喷嘴260互相连接以提供经由入口孔251穿过裙部进入到腔室240中的密封材料流。在这种情况下，管状突出部250与喷嘴260是通过将突出部250接纳在喷嘴260内而互相连接的，但相反的布置也是可以的。

合适的密封剂材料为多硫化物密封剂，诸如购自ChemetallGroup的Naftoseal(R)MC238B、MC238A或MC780之类。

裙部还在帽轴线230的与入口孔251相反的一侧上具有圆形出口孔270。出口孔270与腔室240流体连通并且设置成在密封材料从入口孔251流入腔室中时使空气能够经由出口孔270穿过裙部逸出腔室240。当腔室充满时，腔室中的压力随之增大，直到压力迫使密封材料经由出口孔270穿过裙部逸出腔室为止。当从视觉上观察到密封材料离开出口孔270的这种流动时，停止密封材料从密封材料注射装置260的流动并移除装置260。

密封材料随后被允许进行固化，从而将固化的密封材料140(图1中所示)留在腔室中，固化的密封材料140将帽紧固至结构体并且围绕腔130形成密封部。该密封部防止水或其他污染物进入腔130中，并且还防止在雷击事件中等离子体或其他渗气产物离开腔130。固化的密封材料具有从出口孔270突出的小突部141。固化的密封材料还填充注射通道和入口孔251。

出口孔270在裙部的本体中形成为封闭孔，其中，裙部的一部分位于出口孔270与裙部边缘之间。出口孔270的轴向位置相比其距腔室的内侧端部242的轴向位置更靠近腔室的封闭外侧端部241的轴向位置。换言之，出口孔270的中心定位成相比其距边缘211、222的平面更靠近腔室的外侧端部241的平面。将出口孔270以此方式朝向腔室240的外侧(顶)端部定位是优选的，原因在于这确保了在密封材料开始流出之前完全充满腔室(没有气隙)。另外，在裙部中设置仅单个出口孔270(而非多个出口孔)确保了密封材料仅在腔室完全充满时开始流出。

帽的所有部分通过注入模制或类似方式一体地形成。合适的材料为诸如购自SABICInnovativePlasticsHoldingBV的Ultem2400或Ultem2310之类的玻璃填充聚醚酰亚胺(PEI)树脂。

图5和图6中示出了替代性帽。裙部的扩口部分223由第一材料(例如Ultem2400或Ultem2310)与环形基部210一体地形成，并且扩口部分223终止于第一边缘600处，第一边缘600轴向向后设置成使得第一边缘600不与环形基部210的边缘211位于相同的平面中。裙部的第二部分610配装在扩口部分223的上方以形成嵌套结构。第二部分610具有突出部250穿过并突出的孔以及与另一出口孔270对准的出口孔620。

第二部分610由比形成扩口部分223的材料更有挠性的第二材料形成，并且第二部分610终止于位于与环形基部的边缘211相同的平面中的裙部边缘630处。结构体具有平面部分640和凸起部分650。裙部的挠性第二部分630可以挠曲以在其接合结构体的该凸起部分650处形成凸起的唇缘660。适合第二部分610的材料为能够适合用于燃料箱并能够粘附至密封剂的耐化学性弹性体，例如购自DuPont的Viton(R)含氟弹性体。替代性地，第二部分610可以利用两级模制过程由固化的密封剂制成。

图7至图13中示出了根据本发明的另一实施方式的帽。帽本体形成有向内突伸到中央腔中的四个轴向延伸的肋部500，如图13中最清楚地示出的。每个肋部500均在其下部(内侧)端部处具有钩部501。垫圈124的外径略小于垫圈123的外径以使得形成浅的环形凹部。钩部501以卡扣配合的方式接纳在该凹部中，其中，垫圈123的悬伸部接合钩部501并防止帽被移除。

裙部终止于裙部边缘502，裙部边缘502环绕腔室并且在裙部边缘502的圆周的大部分——除裙部形成有出口凹部504的位置以外——周围位于一平面中，如图11中最清楚地示出的。如图14中所示，出口凹部504围绕帽的圆周的大约1/6延伸。裙部在凹部的相反侧形成有通向入口孔510的圆筒形凸台509。凸台509远离入口孔510轴向延伸，这与第一实施方式中的相对于帽轴线倾斜的凸台250不同。

如图14中可以观察到的，裙部边缘502距帽的轴线的距离R1大于帽的轴线距凹部504的边缘的距离R2。这使得帽能够靠近结构体的凸起部分650定位，如图8中所示。在图8的示例中，凹部504的边缘被示出为接合该凸起部分650的半径部。凹部504的边缘可以在单个点处或沿着线接合半径部，但裙部边缘与结构体之间将余留有小的气隙，该气隙在密封剂被注入时使空气能够穿过出口凹部504逸出腔室，如图8中所示。另一方面，图9中示出的帽定位在完全平的结构体上。在这种情况下，空气在凹部504的整个延伸范围上都可以逸出腔室。

尽管裙部边缘不再在其整个封闭的圆周周围接触结构体，但是已经发现图7至图14的帽仍提供安全的接头。

图15至图19中示出了根据本发明的另一实施方式的帽。如图16中最清楚地观察到的，裙部的外侧(上部)端部550从入口孔向出口凹部向下倾斜，因此腔室的深度(以及因此截面流动面积)从入口向出口连续减小。这对密封剂而言具有趋于朝向出口504引导密封剂的聚集效果。另外，由于凹部504几乎是在腔室的整个减小的深度上延伸(即，凹部504的顶部靠近裙部的上部端部550，如图15中所示)，因此，在腔室的该区域中形成气穴的可能性相对较小。

如图17和图19中所示，卡扣配合的肋部500被锯齿状肋部560代替，如图19中所示，此锯齿状肋部560接纳在垫圈570中的对应的锯齿状部中。

尽管以上已经参照一个或多个优选实施方式对本发明进行了描述，但将理解的是，在不背离本发明的如所附权利要求限定的范围的情况下可以做出各种改变或改型。

Claims (20)

1.一种用于围绕紧固件的端部形成密封腔的帽，所述帽包括：

a.帽本体，所述帽本体具有环形基部，所述环形基部终止于环绕通入中央腔的开口的边缘处；

b.环形裙部，所述环形裙部在所述裙部与所述基部之间提供环形腔室；

c.所述裙部中的入口孔，其中，所述入口孔与所述腔室流体连通，并且所述入口孔设置成与密封材料注射装置互相连接以提供经由所述入口孔穿过所述裙部进入所述腔室中的密封材料流；以及

d.所述裙部中的出口，其中，所述出口与所述腔室流体连通，并且所述出口设置成在所述密封材料从所述入口孔流入所述腔室中时使空气能够经由所述出口穿过所述裙部逸出所述腔室。

2.根据权利要求1所述的帽，其中，所述环形裙部环绕帽轴线，并且所述入口孔和所述出口定位在所述帽轴线的相对的两侧。

3.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述裙部包括管状突出部，所述管状突出部从所述裙部向外突出并通向所述入口孔，并且所述管状突出部设置成与所述密封材料注射装置互相连接以提供经由所述入口孔穿过所述裙部进入所述腔室中的密封材料流。

4.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述裙部的至少一部分与所述环形基部一体地形成。

5.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述环形基部的所述边缘在所述边缘的整个圆周周围或在所述边缘的所述圆周的大部分周围位于一平面中，并且所述裙部终止于位于与所述环形基部的所述边缘相同的平面中的裙部边缘处。

6.根据权利要求5所述的帽，其中，所述裙部具有第一部分和第二部分，所述第一部分由第一材料与所述环形基部一体地形成，并且所述第一部分终止于不位于与所述环形基部的所述边缘相同的所述平面中的第一边缘处，所述第二部分由比所述第一材料更有挠性的第二材料形成，其中，所述第二部分终止于位于与所述环形基部的所述边缘相同的所述平面中的所述裙部边缘处。

7.根据权利要求6所述的帽，其中，所述第二部分配装在所述第一部分的上方以形成嵌套结构。

8.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述裙部从所述裙部与所述帽本体相接的外侧端部延伸至裙部边缘，并且其中，所述腔室从邻近所述裙部边缘的所述外侧端部的外侧端部延伸至邻近所述裙部边缘的内侧端部。

9.根据权利要求8所述的帽，其中，所述腔室的宽度随着所述腔室从所述腔室的所述外侧端部向所述腔室的所述内侧端部延伸而增大。

10.根据权利要8或9所述的帽，其中，所述裙部的所述外侧端部位于第一平面中，并且所述裙部边缘位于第二平面中，所述出口包括所述裙部中的出口孔，并且所述出口孔的中心定位成相比其距所述第二平面更靠近所述第一平面。

11.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述帽本体还包括一个或多个突出部，所述突出部或每个突出部向内延伸到所述中央腔中。

12.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述裙部仅具有单个出口。

13.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述出口包括所述裙部中的出口孔或所述裙部的边缘中的凹部。

14.根据权利要求13所述的帽，其中，所述出口包括所述裙部中的出口孔。

15.根据权利要求13所述的帽，其中，所述出口包括所述裙部的边缘中的凹部。

16.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述裙部与所述基部之间的所述环形腔室的深度朝向所述出口减小。

17.一种接头，包括：

结构体；

紧固件的从所述结构体突出的端部；以及

围绕所述紧固件的所述端部形成密封腔的根据任一前述权利要求所述的帽，所述帽在所述腔室中包括将所述帽紧固至所述结构体的固化的密封材料。

18.根据权利要求17所述的接头，其中，所述固化的密封材料填充所述出口并且可选地还从所述出口伸出。

19.一种组装根据权利要求17或18所述的接头的方法，所述方法包括：

将所述帽配装在所述紧固件的所述端部的上方；

将所述入口孔与密封材料注射装置互相连接；以及

从所述密封材料注射装置提供经由所述入口孔穿过所述裙部进入所述腔室中的密封材料流，从而在所述密封材料流经由所述入口孔穿过所述裙部进入所述腔室中时使空气经由所述出口穿过所述裙部逸出所述腔室。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

检测经由所述出口穿过所述裙部逸出所述腔室的密封材料，以及

响应于所述检测停止从所述密封材料注射装置流出的所述密封材料流。