CN111795235B - 电隔离器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电隔离器,其包括:在轴向上间隔开的第一流体载运构件和第二流体载运构件;位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的电阻性、半导电或非导电部件,其适于输送从第一流体载运构件流动到第二流体载运构件的流体;第一流体密封构件,其提供在第一流体载运构件与所述部件之间;第二流体密封构件,其提供在第二流体载运构件与所述部件之间;以及增强复合材料,其包围第一流体载运构件、第二流体载运构件和所述部件,其中所述部件的径向内部部分将第一流体载运构件与第二流体载运构件隔开轴向距离,并且其中所述部件被构造成使得第一密封构件和第二密封构件位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的轴向距离内。

Description

电隔离器
技术领域
本公开总体上涉及电隔离器,并且更具体地涉及用于在运载工具或机器(诸如飞机)的液压流体管线或燃料管线中使用的电隔离器。电隔离器可以用于连接两个流体载运构件,诸如管道、软管或管子,例如输送液压流体或燃料的管道。
背景技术
飞机和其他运载工具含有大量的流体输送系统,具体地说是包括流体输送部件(诸如管道)的液压和燃料系统。这类部件通常是金属的或复合材料并且具有良好的导电性。
将装置结合到这类系统中以在其金属部件之间形成电隔离器。这些隔离器通过安全地消散静电积聚来防止静电荷积聚,并且还防止过大的电流(例如由于雷击)流过系统。如果系统中不存在这类隔离器,则这两个事件都可能引起火灾。
当结合到流体输送系统中时,电隔离器还需要充当流体的安全通道。在某些系统中,例如飞机上的液压系统或液压流体管线中,除了其他负载和环境因素外,隔离器还需要能够耐受高压。
本公开旨在平衡以上因素以在加压流体系统内提供电隔离功能。
当特别地但并非排他地在飞机中使用时,还期望使电隔离器尽可能小且重量轻。
US 2017/0103832 A1公开了一种用于在流体输送系统中使用的电隔离器。所述电隔离器包括:第一流体载运构件和第二流体载运构件,所述第二流体载运构件与所述第一流体载运构件间隔开;电阻性、半导电或非导电部件,所述电阻性、半导电或非导电部件位于第一流体载运构件和第二流体载运构件之间并抵着第一流体载运构件和第二流体载运构件进行密封,其中电阻性、半导电或非导电部件适于输送从第一流体载运构件流动到第二流体载运构件的流体;增强复合材料,所述增强复合材料包围第一流体载运构件、第二流体载运构件和电阻性、半导电或非导电部件,其中增强复合材料是连续的并且可以在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间提供导电路径,其中增强复合材料包括纤维和树脂混合物,并且树脂混合物包括树脂和导电添加剂。
发明内容
根据本公开的一个方面,提供了一种电隔离器,所述电隔离器包括:
第一流体载运构件和第二流体载运构件,所述第二流体载运构件与所述第一流体载运构件在轴向方向上间隔开;
电阻性、半导电或非导电部件,所述电阻性、半导电或非导电部件位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间,其中电阻性、半导电或非导电部件适于输送从第一流体载运构件流动到第二流体载运构件的流体;
第一密封构件,所述第一密封构件提供在第一流体载运构件与电阻性、半导电或非导电部件之间;
第二密封构件,所述第二密封构件提供在第二流体载运构件与电阻性、半导电或非导电部件之间;以及
增强复合材料,所述增强复合材料包围第一流体载运构件、第二流体载运构件和电阻性、半导电或非导电部件,其中电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分将第一流体载运构件与第二流体载运构件隔开轴向距离,并且其中电阻性、半导电或非导电部件被构造成使得第一密封构件和第二密封构件位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的轴向距离内。
通常,在燃料和液压系统中使用的电隔离器中可能需要第一流体载运构件与第二流体载运构件的潮湿内表面之间的最小间隔(如由电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分将第一流体载运构件与第二流体载运构件隔开的轴向距离提供)。可以将该最小间隔设置为相对高的值,以确保第一流体载运构件与第二流体载运构件之间产生电弧(例如由于雷击)的可能性非常低。这是因为电通常将采用较容易的路径而不是在相对较大的距离上行进,使得在隔离器中的燃料附近没有或几乎没有发生电弧的风险。
通常,所需的最小间隔可以在大约0.5cm(大约0.2”)与大约5cm(大约2”)之间,更优选地在大约1.27cm(0.5”)与3.81cm(1.5”)之间。所需的最小间隔通常可以取决于隔离器的大小、隔离器的电气要求以及隔离器中的预期静电积聚。
在US 2017/0103832 A1的电隔离器中,电阻性、半导电或非导电部件采用管子的形式,其每一侧的横截面为T形。管子的径向内表面对应于T形的基部或较窄部分。T形电阻性、半导电或非导电部件的顶部或较宽部分在基部的径向外侧并且在第一流体载运构件和第二流体载运构件中的相应凸缘上方延伸。将凹槽机械加工到相应凸缘的径向外表面中,并且O形环提供在凹槽中以在电阻性、半导电或非导电部件与相应的第一流体载运构件和第二流体载运构件之间形成流体密封。
应理解,在所描述的布置中,凹槽位于T形件的较宽部分中,并且因此隔开比由T形件的基部提供的第一流体载运构件和第二流体载运构件的最小所需间隔更大的距离。因为此,电隔离器的总宽度必须明显大于第一流体载运构件和第二流体载运构件的最小所需间隔,即,其通常可以在大约3.81cm至15.24cm(大约1.5”至6”)的范围内。
根据本公开的电隔离器提供用以耐受高压的坚固的接头以及有效地消散电荷积聚并且电隔离两个流体输送装置之间的接头的装置,同时减小该装置的可实现的轴向尺寸并且因此减少所使用的材料量和装置的重量。由于电阻性、半导电或非导电部件被构造成使得第一密封构件和第二密封构件位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的轴向距离内,因此根据本公开的电隔离器的总轴向范围与已知隔离器(诸如US 2017/0103832A1的电隔离器)的总轴向范围相比可以减小。
发明人已经认识到,US 2017/0103832 A1的电隔离器的电阻性、半导电或非导电部件可以颠倒,使得径向内部部分的轴向尺寸或宽度大于径向外部部分的轴向尺寸或宽度。为此,发明人已经认识到,可以在相应凸缘的径向内表面与径向内部环形部分的径向外表面之间提供第一密封构件和第二密封构件。当使用密封构件(诸如提供在凹槽中的O形环)时,这可能是较难实现的解决方案,因为可以将凹槽机械加工到凸缘的径向内表面中(即,到环形部件的径向内表面中)或可以在电阻性、半导电或非导电部件的径向内部环向部分的径向外表面中形成凹槽,但是这通常将不是已知适合于机械加工的金属材料。
电阻性、半导电或非导电部件可以采用任何合适的形式。然而,在本公开的一个优选方面,电阻性、半导电或非导电部件包括与径向外部部分相邻的径向内部部分,所述径向外部部分具有第二轴向尺寸,其中第二轴向尺寸小于径向内部部分的第一轴向尺寸,并且其中轴向距离等于第一轴向尺寸。
电阻性、半导电或非导电部件的这种形状允许将第一密封构件和第二密封构件在径向外部环形部分的相应侧上提供在径向内部环形部分的径向外表面与相应的第一流体载运构件和第二流体载运构件的表面之间。通过将密封构件放置在径向内部环形部分的径向外表面与相应的第一流体载运构件和第二流体载运构件的表面之间,密封构件上的压力分布在比现有技术更宽的基部上,从而提高所提供的密封件的强度。
除上述之外,电阻性、半导电或非导电部件通常将具有比第一流体载运构件和第二流体载运构件低的热膨胀系数。由于电阻性、半导电或非导电部件以及第一流体载运构件和第二流体载运构件的相对膨胀和收缩,因此根据本公开的电隔离器中提供的密封件在高温下将比现有技术的电隔离器表现得更好。
在本公开的任何方面,第一流体密封构件可以在径向外部部分的第一侧上提供在径向内部部分与第一流体载运构件之间,并且
第二流体密封构件可以在径向外部部分的第二侧上提供在径向内部部分与第二流体载运构件之间。
第一流体载运构件和第二流体载运构件可以被构造成与电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分和径向外部部分可滑动地接合,以便易于组装电部件。
在本公开的一些实例中,电阻性、半导电或非导电部件的径向内表面可以径向地突出超过第一流体载运构件和/或第二流体载运构件的径向内表面。然而,这可能破坏通过电隔离器的流动,并且因此优选地,在本公开的任何方面,电阻性、半导电或非导电部件的径向内表面可以与第一流体载运构件和第二流体载运构件的径向内表面基本上齐平。
本公开的电隔离器的增强复合材料通常可以通过提供纤维和树脂混合物形成,然后可以使纤维和树脂混合物固化以提供刚性复合材料。因此,可能存在树脂泄漏到电隔离器的内部部分中并且潜在地损坏隔离器的第一密封构件和第二密封构件或其他部分的风险。因此,可能期望提供进一步的密封以用这种方式阻止树脂泄漏。
在本公开的任何方面,电隔离器还可以包括提供在电阻性、半导电或非导电部件的径向外部部分与第一流体载运构件和第二流体载运构件之间的第三密封构件。
第三密封构件可以采取许多可能的形式。在一个优选的方面,第三密封构件包括电阻性、半导电或非导电材料,并且从第一流体载运构件延伸到第二流体载运构件。以这种方式,第三密封构件还可以起到在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间提供电隔离的作用,并且还可以限制第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的相对移动。
在本公开的替代的优选方面,电阻性、半导电或非导电部件还可以包括提供在径向内部部分与径向外部部分之间的台阶部分,
其中台阶部分具有第三轴向尺寸,
其中第一轴向尺寸大于第三轴向尺寸,并且第三轴向尺寸大于第二轴向尺寸。
第一流体载运构件和第二流体载运构件可以被构造成与电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分、台阶部分和径向外部部分可滑动地接合,以便易于组装电部件。
优选地,第三密封构件提供在台阶部分和/或径向外部部分与第一流体载运构件之间,并且
第四密封构件提供在台阶部分和/或径向外部部分与第二流体载运构件之间。
在本公开的任何方面,第三密封构件或第三密封构件和第四密封构件可以包括一个或多个环境密封件。环境密封件可以被构造成在其生产期间以及在增强复合材料中的树脂固化之前阻止或限制树脂泄漏到电隔离器中。
如上所述,通常,第一流体载运构件和第二流体载运构件的潮湿内表面之间的间隔(如由第一流体载运构件和第二流体载运构件之间的轴向距离提供)必须满足最低要求。
在本公开的任何方面,第一轴向尺寸可以在大约0.5cm与大约5cm(大约0.2”与大约2”)之间。
更优选地,第一轴向尺寸可以在大约1.27cm与大约3.81cm(大约0.5”与大约1.5”)之间。
从本公开的另一方面,提供了一种飞机中的液压或燃料系统,所述液压或燃料系统包括如任一前述技术方案中要求保护的电隔离器。
从本公开的又一方面,提供了一种形成一个或多个电隔离器的方法,所述方法包括:
将电阻性、半导电或非导电部件放置在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间,使得电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分将第一流体载运构件与第二流体载运构件隔开轴向距离;
在第一流体载运构件与电阻性、半导电或非导电部件之间提供第一流体密封构件;
在第二流体载运构件与电阻性、半导电或非导电部件之间提供第二流体密封构件,其中电阻性、半导电或非导电部件被构造成使得第一流体密封构件和第二流体密封构件位于第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的轴向距离内;
将纤维和树脂混合物缠绕在第一流体载运构件、电阻性、半导电或非导电部件以及第二流体载运构件上;以及
使纤维和树脂混合物固化。
本公开的方法还可以包括:
在缠绕纤维和树脂基质之前,在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间并与电阻性、半导电或非导电部件相邻地提供第三密封构件;
向第三密封构件施加压力;以及
在使纤维和树脂混合物固化之后,从第三密封构件移除压力。
附图说明
现在将仅作为实例并参考附图来描述各种非限制性实例,附图中:
图1示出了根据本公开的实例的电隔离器的横截面;
图2示出了根据本公开的实例的电隔离器的一部分的横截面;
图3示出了根据本公开的实例的电隔离器的一部分的横截面;
图4示出了根据本公开的实例的电隔离器的一部分的横截面;
图5示出了根据本公开的实例的电隔离器的一部分的横截面;以及
图6示出了根据本公开的实例的电隔离器的一部分的横截面。
具体实施方式
本公开涉及电隔离器,其可以在飞机液压系统或液压流体管线中使用,以便提供坚固的流体载运结构,同时控制感应电流(例如,由闪电引起)和静电荷的消散。
图1示出了根据本公开的实例的电隔离器或流体载运元件10的横截面。
电隔离器10形成流体输送网络(诸如飞机中的液压流体网络)的一部分。流体(例如液压流体)可以沿箭头100的方向流过电隔离器10。
电隔离器10包括第一流体载运构件或管道12和第二流体载运构件或管道14。第一管道12和第二管道14两者都可以是金属的。在所示实例中,第一管道12和第二管道14具有相同的结构。第一管道和第二管道12、14是相对的并且彼此间隔开以在它们之间提供间隙。
在所示实例中,第一管道12和第二管道14是管状的,即形状是圆柱形的并且具有圆形横截面。其他形状和横截面也是可能的。尽管在图1中将第一管道12和第二管道14示出为围绕轴线A-A同轴地延伸,但这不是必须的,并且设想了其中第一管道12和第二管道14的轴线相对于彼此成一定角度的实例。该角度例如可以小于90度、60度、30度、15度、10度或5度。
第一管道12和第二管道14两者都终止于肩部部分16。与相应管道12、14的与肩部部分16相邻的部分相比,肩部部分16具有增大的外径和/或厚度。肩部部分16包括从其径向外部轴向表面20向内延伸的第一径向表面18和延伸远离相对的管道并通过第二径向表面26与管道12、14的径向内部轴向表面24接合的轴向表面22。因此,第一管道和第二管道12、14包括从第二径向表面26轴向地延伸的凸缘28,以在肩部部分16中形成台阶或切口部分。
电阻性、半导电或非导电部件或衬套30位于第一管道12与第二管道14之间。衬套30将第一管道12连接至第二管道14,并在其之间维持流体路径(参见箭头100)。衬套30在图1中示出为管状的,并且与第一管道12和第二管道14同轴。其他构造也是可能的,例如如上所述在第一管道12和第二管道14的轴线相对于彼此成一定角度的情况下。衬套30是电阻性、半导电或非导电的,使得其本身不在第一管道12与第二管道14之间传导或传递电流。衬套30可以由任何合适的材料(诸如聚醚醚酮-“PEEK”)形成。
衬套30的每个轴向端部包括从衬套30的径向内部轴向表面34径向地向外延伸的第一径向表面32。轴向表面36从每个径向表面32的径向外部端部朝向衬套30的相对的轴向端部延伸。然后第二径向表面38从每个轴向表面36径向地向外延伸到衬套30的径向外部轴向表面40。因此,如图1所示,衬套30形成在相对的第一径向表面32之间延伸的具有轴向尺寸w1的径向内部区段42,以及在第二径向表面38之间延伸的具有轴向尺寸w2(其中w2<w1)的径向外部区段44。因此,当在横截面中在轴线A-A上方观察时,衬套在径向内部区段与外部区段42、44之间形成台阶,并且呈倒T形状。
在任何实例隔离器中,在第一管道与第二管道12、14的潮湿表面之间需要最小间隙。这通常可以由在相应的第一管道和第二管道12、14的潮湿表面之间延伸的环形衬套24的轴向长度w1提供并且可以是大约3.81cm(1.5英寸)。然而,应了解,所需间隙将取决于特定隔离器的尺寸和预期用途,并且可以由其预期的静态和电气要求来限定。因此,在本公开的替代实例中,第一管道与第二管道的潮湿表面之间的最小间隙可以是大约1.27cm至大约2.54cm(大约0.5英寸至大约1英寸)。
第一管道12和第二管道14的相应凸缘28被构造成安装在衬套30的径向内部区段42上方并在径向内部区段42上方滑动。因此,当组装图1的隔离器时,第一管道和第二管道12、14的第一径向表面18与衬套30的相应的第二径向表面38配合,第一管道和第二管道12、14的第二径向表面26与衬套30的相应的第一径向表面32配合,并且第一管道和第二管道12、14的轴向表面22与衬套30的相应的轴向表面36配合。
衬套30的内径可以与第一管道12和第二管道14的内径相同,使得当组装时,衬套30的径向内部轴向表面34与第一管道和第二管道12、14的径向内部轴向表面24基本上齐平。这可以有助于减少对流过电隔离器10的流体的干扰。
第一管道12和/或第二管道14的肩部部分16可以被成形以便当朝着相应管道12、14的端部(或朝着衬套30)移动时从相对小的外径到相对大的外径成锥形。因此,肩部部分16包括斜坡,当朝着相应管道12、14的端部(或朝着衬套30)移动时该斜坡的外径增大。
衬套30的外径可以与第一管道12和第二管道14的肩部部分16的外径相同。这形成了从衬套30的外表面到第一管道12和第二管道14的外表面的平滑过渡。
使用一个或多个密封构件46将衬套30抵着第一管道12和第二管道14两者进行流体密封。在所示实例中,密封构件46是环形的“O”形环。环形的“O”形环位于第一管道12和第二管道14的环形凸缘28的径向内面22上的相应凹槽48内。在衬套30的任一侧上使用一个以上的“O”形环密封件或者使用不同类型的密封件将为可能的。在其他布置中,例如替代地在衬套30的径向内部区段42上提供凹槽将为可能的。
根据本公开,增强复合材料50位于第一管道12、第二管道14和衬套30周围。增强复合材料包括纤维和树脂混合物。纤维可以是玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维。树脂混合物可以包括可以是热固性(例如环氧树脂)或热塑性(例如聚醚醚酮-“PEEK”)构造的树脂。
增强复合材料50可以由或基本上由纤维和树脂混合物构成。增强复合材料50可以是连续的,并且覆盖第一管道12、第二管道14和衬套30中的全部,而其间没有气隙和/或其他材料。第一管道12和第二管道14可以包括表面涂层或处理,并且该表面涂层或处理可以是第一管道12或第二管道14与增强复合材料50之间的唯一材料。
增强复合材料50轴向地延伸超过第一管道12和第二管道14的肩部部分16。因此,随着增强复合材料50在第一管道和第二管道12、14的肩部部分16处的锥形表面上方延伸并拥抱所述锥形表面,增强复合材料50的内径减小。
由于增强复合材料50轴向地延伸超过肩部部分16,因此增强复合材料50的最小内径(即超过肩部部分16)可以小于第一管道12和第二管道14的最大外径(即,在肩部部分16处)。以这种方式,第一管道12、第二管道14和衬套30可以保持被增强复合材料50俘获。
树脂混合物包括导电添加剂,例如炭黑和/或碳纳米管,并且可以以不同的量将其合并到树脂混合物中以实现特定应用所要的电导率。
替代地,或另外地,可以通过改变复合材料50中的纤维或树脂混合物的量来实现所要的电导率。应了解,复合材料50的电导率随着纤维、树脂和添加剂的相对量而变化,并且这些量可以变化以提供任何所要的电导率。导电添加剂可以以0-10重量%的量存在于树脂混合物中。
增强复合材料允许电隔离器耐受其在用于没有泄漏的液压系统中时将经历的较高的内部压力。为了获得对施加在电隔离器上的径向力和轴向力的最佳抵抗,增强复合材料可以包括沿周向缠绕在管道和电阻性、半导电或非导电部件上的纤维(用于径向力)以及螺旋地缠绕在管道和电阻性、半导电或非导电部件上的纤维(用于轴向力并且一些用于径向力)。在本公开的一个实例中,增强复合材料包括:围绕第一流体载运构件、第二流体载运构件和电阻性、半导电或非导电部件沿周向延伸的沿周向缠绕的纤维增强聚合物层,以及围绕沿周向缠绕的纤维增强聚合物层、第一流体载运构件、第二流体载运构件和电阻性、半导电或非导电部件螺旋地延伸的螺旋地缠绕的纤维增强聚合物层。
沿周向缠绕的纤维(也称为“环向”纤维)层为电隔离器提供额外的耐压性。环向纤维相对于结构的轴线成大角度缠绕,使得其缠绕成非常紧密的螺旋状(或在一些情况下,甚至直接缠绕在其自身上,即与轴线成九十度)。因此,环向纤维不能在径向压力下膨胀,并且因此强烈抵抗径向载荷,即它是耐压的。具有环向纤维层的这类电隔离器更好地适合于液压系统的高压。
尽管周向纤维非常适合于提供耐压性,但由于它在轴向方向上不提供太大的强度,因此它不适合于将电隔离器固持在一起。然而,螺旋缠绕的纤维层确实提供轴向强度。
周向纤维在这里是指具有大的缠绕角度(在缠绕过程中纤维与(通常安装在心轴上)的部件的轴线形成的角度),通常为80度至90度,更优选为至少85度的纤维。
螺旋纤维在这里是指具有小的缠绕角度,通常在30度与70度之间的纤维。经常难以以低于大约30度的角度缠绕纤维,而高于70度的角度无法提供所需的轴向强度。然而,较小的角度仍然是可行的,如果可以实现纤维放置,则低至基本上0度。甚至可以使用真正的轴向纤维来代替螺旋形纤维(即,与轴线成0度的角度,即与轴线平行的纤维),但是这种纤维的放置很困难。
上文讨论的特征提供一种电隔离器,其实现控制电流和消散电荷的平衡,同时还能够耐受高压。当将电隔离器结合在液压流体管线(例如飞机的液压流体管线)中时,高流体压力的问题尤其重要,该飞机通常在比例如在大约100psi的压力下操作的燃料管线更高的压力(例如大于3000psi)下操作。
这可以用于需要受控电阻的加压流体系统中。本文中描述的电隔离器实现牢固的静态密封、抗疲劳性、电连续性。
现在将描述形成图1的电隔离器10的方法。
可以提供第一管道12和第二管道14。第一管道12和/或第二管道14可以形成管道网络的一部分,或者每个都包括较大管道的端部部分。电隔离器10可以是在大于1000、2000或3000psi下操作的液压管道网络(例如飞机中的液压系统或液压流体管道)的一部分。
将环形密封件46插入到第一管道12和第二管道14上的相应凹槽48中。然后,可以使第一管道12和第二管道14的端部彼此靠近并在电阻性、半导电或非导电部件或衬套30的径向内部部分42上方滑动,使得衬套30位于其之间。
由于存在密封件46,因此将衬套30抵着第一管道12和第二管道14进行流体密封。这允许流体从第一管道12流动或输送到第二管道14。
为了提供增强,将增强复合材料50定位在第一管道12、第二管道14和衬套30周围。复合材料50可以是连续的并且接触第一管道12、第二管道14和衬套30中的全部。
为了形成复合材料50,可以通过含有树脂混合物的浴来拉伸纤维(例如,玻璃纤维),然后可以将纤维和树脂混合物缠绕在第一管道12、衬套30和第二管道14上,直到纤维和树脂混合物复合材料展现足够的厚度,并覆盖第一管道12、第二管道14和衬套30中的全部为止。可以例如使用自动铺放方法来控制纤维的取向。如上所述,树脂混合物包括导电添加剂。可以以不同的量将其添加并混合到浴中所含的树脂中,以便更改或改变复合材料50的电导率。
也可以使用已经浸渍有树脂的纤维材料来形成复合材料50,而不是如上所述通过树脂浴来拉伸树脂。
使玻璃纤维和树脂混合物固化以形成增强复合材料50,所述增强复合材料位于第一管道12、第二管道14和衬套30周围并与其接触。一旦固化,增强复合材料用于在高压流体通过电绝缘体10时将电绝缘体10的部件固持在一起以提供强度和阻力。
该方法还可以包括在大于1000、2000或3000psi的压力下使流体通过电隔离器10,即从第一管道12经由衬套30到第二管道14。
图2示出了根据本公开的替代实例的电隔离器或流体载运元件210的一部分的横截面。应理解,图2中所示的电隔离器的一部分关于轴线A-A对称并且也是水平对称的。
在图2的实例中,衬套230包括如图1的实例中的径向内部部分242。然而,具有轴向尺寸w3(未示出)的额外的台阶部分252提供在径向内部部分242与径向外部部分244之间,其中w1>w3>w2。因此,台阶部分252包括在径向内部部分242的轴向表面236与台阶部分252的轴向表面256之间延伸的径向表面254。径向外部部分244的径向表面238从台阶部分的轴向表面256径向地向外延伸。对应的台阶部分258形成在第一管道212的相应凸缘228中,使得第一和第二(未示出)管道212、214被构造成安装在衬套230的径向内部区段242和台阶部分252上方和/或在其上方滑动。因此,当组装图2的隔离器210时,第一管道212的第一径向表面218与衬套230的相应的第二径向表面238配合,第一管道212的第二径向表面226与衬套230的第一径向表面232配合,并且第一管道212的轴向表面222与衬套230的轴向表面236配合。
如图2中所见,第一密封构件或流体密封件253提供在径向内部部分的轴向表面236与第一管道212的配合表面之间。第一密封构件或流体密封件253可以包括具有备用O形环的O形环,以防止第一O形环在压力下挤出。第二密封构件260或环境密封件可以提供在台阶部分的轴向表面256与第一管道212的配合表面之间。环境密封件260可以包括提供在第一管道212中的凹槽中的O形环。在本公开的该实例或任何其他实例中,环境密封件260可以用于在本公开的电隔离器210的生产期间在增强复合材料250的缠绕和固化期间防止树脂渗漏到流体密封件253和其他内部部件中。
还如图2所见,凸缘262可以从第一管道212的径向外表面径向地向外延伸。凸缘262可以起到防止或减少缠绕的复合材料250的缠绕滑移的作用,从而改进电隔离器在压力下的性能。凸缘262还可以用作树脂坝,以在缠绕和/或固化期间防止树脂渗漏轴向地超出凸缘262而侵蚀管道212。
图3示出了根据本公开的替代实例的电隔离器或流体载运元件310的一部分的横截面。应理解,图3中所示的电隔离器的一部分关于轴线A-A对称并且也是水平对称的。电隔离器310基本上对应于图2中所示的电隔离器。然而,在图3的实例中,提供环境密封件或第二密封构件360以便在台阶部分352的轴向表面356与第一管道312的配合表面之间以及在径向外部部分344的径向表面338与第一管道312的配合表面之间进行密封。在一个实例中,第二密封构件360可以包括O形环,该O形环提供在跨越台阶部分352的轴向表面356和径向外部部分344的径向表面338形成的分裂凹槽中。分裂凹槽可以比例如图1所示的凹槽48更易于机械加工。此外,所得孔与在第一管道和第二管道12、14的环形凸缘28中形成的凹槽8相比更易于将密封件定位到其中。分裂凹槽也可以更易于检查。
图4示出了根据本公开的替代实例的电隔离器或流体载运元件410的一部分的横截面。应理解,图4中所示的电隔离器的一部分关于轴线A-A对称并且也是水平对称的。电隔离器基本上对应于图2和图3中所示的电隔离器。在图4的实例中,提供环境密封件或第二密封构件460,以便在径向外部部分444的径向表面438与第一管道412的配合表面之间进行密封。在一个实例中,第二密封构件460可以包括提供在形成在径向外部部分444的径向表面438中的凹槽480中的O形环。
图5示出了根据本公开的替代实例的电隔离器或流体载运元件510的一部分的横截面。应理解,图5中所示的电隔离器的一部分关于轴线A-A对称并且也是水平对称的。在图5的实例中,衬套530包括如图1的实例中的径向内部部分542。衬套530还包括径向外部部分544,所述径向外部部分544具有从径向内部部分542的轴向表面536径向地向外延伸的第一径向表面564和第二径向表面(未示出)以及在第一径向表面和第二径向表面564之间延伸的轴向表面566。如图5所示,流体密封件553在径向内部部分542的轴向表面536与第一管道512的配合表面之间形成密封。
管道512包括如关于图1所描述的肩部部分516。如图5所见,当组装本实例的电隔离器510时,肩部516的径向外部轴向表面520径向地延伸超出衬套530的轴向表面566。肩部部分516包括从其径向外部轴向表面520向内延伸的第一径向表面518和延伸远离相对的管道并通过第二径向表面526与管道512的径向内部轴向表面524接合的轴向表面522。提供面密封件568使之在管道512的第一径向表面518与第二管道(未示出)上的对应的径向表面之间从衬套530的轴向表面566延伸到与肩部516的径向外表面520齐平。面密封件在这里是指可以挤压在两个面,诸如第一径向表面518和相邻管道(未示出)的肩部(未示出)上的对应的径向表面(未示出)之间的密封件。面密封件568可以包括弹性体或复合密封材料,例如丁腈橡胶、硅橡胶或复合材料。替代地,面密封件568可以包括X形环或横帆标准截面的弹性体环,诸如BECA 016静态密封件。
在图5的实例中,环境密封件由面密封件568而不是一个或多个O形环密封件形成。面密封件568由非导电或电阻性、材料形成,并因此与衬套530一起跨越第一管道512与第二管道(未示出)之间的间隙提供所需的隔离器材料。
在图5的实例中,面密封件568的使用使得能够在电隔离器的潮湿表面之间的最小所需间隙(图1中的w1)内提供环境密封和流体密封。与图2至图4所示的实例相比,肩部516和衬套530所需的材料的量也减少了,并且模制和机械加工成本也降低了。
现在将描述形成图5的电隔离器510的方法。
可以提供第一管道512和第二管道(未示出)。第一管道512和/或第二管道可以形成管道网络的一部分,或者每个都包括较大管道的端部部分。电隔离器510可以是在大于1000、2000或3000psi下操作的液压管道网络(例如飞机中的液压系统或液压流体管道)的一部分。
将流体密封件553插入到第一管道512和第二管道(未示出)上的相应凹槽中。提供面密封件568使之与衬套530的径向外侧的轴向面接触并与衬套530对准。然后可以使第一管道512和第二管道(未示出)的端部彼此靠近并在衬套530的径向内部部分542上方滑动,使得衬套530和面密封件568位于其之间。然后向面密封件568施加夹紧力,以便抵着衬套530压缩面密封件568。
由于存在流体密封件553,因此将衬套530抵着第一管道512和第二管道进行流体密封。这允许流体从第一管道512流动或输送到第二管道。
为了提供增强,将增强复合材料550定位在第一管道512、第二管道和衬套530周围。复合材料550可以是连续的并且接触第一管道512、第二管道和衬套530中的全部。
复合材料550可以通过参考图1描述的方法形成。
一旦玻璃纤维和树脂混合物已固化,就从面密封件568移除夹紧力。
图6示出了根据本公开的替代实例的电隔离器或流体载运元件610的一部分的横截面。应理解,图6中所示的电隔离器的一部分关于轴线A-A对称并且也是水平对称的。在图6的实例中,衬套630的径向内部部分642的径向外部轴向表面636适于与管道612的径向内表面624配合。如在图5的实例中,衬套630包括径向内部部分642和径向外部部分644。管道612的肩部被构造成与衬套配合,并且流体密封件653在径向内部部分642的轴向表面636与第一管道612的配合表面之间形成密封。
如在图5的实例中,提供面密封件668使之在管道612的第一径向表面与第二管道(未示出)上的对应的径向表面之间从衬套630的轴向表面延伸到与肩部的径向外表面齐平。
图6的电隔离器610可以通过关于图5描述的方法形成。图6的实例易于机械加工和组装。
尽管已经参考各种实例描述了本公开,但本领域技术人员应理解,在不脱离所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下,在形式和细节上可以作出各种改变。

Claims (9)

1.一种电隔离器,所述电隔离器包括:
第一流体载运构件和第二流体载运构件,所述第二流体载运构件与所述第一流体载运构件在轴向方向上间隔开;
电阻性、半导电或非导电部件,所述电阻性、半导电或非导电部件位于所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件之间,其中所述电阻性、半导电或非导电部件适于输送从所述第一流体载运构件流动到所述第二流体载运构件的流体;
第一流体密封构件,所述第一流体密封构件提供在所述第一流体载运构件与所述电阻性、半导电或非导电部件之间;
第二流体密封构件,所述第二流体密封构件提供在所述第二流体载运构件与所述电阻性、半导电或非导电部件之间;以及
增强复合材料,所述增强复合材料包围所述第一流体载运构件、所述第二流体载运构件和所述电阻性、半导电或非导电部件,
其中所述电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分将所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件隔开轴向距离,并且
其中所述电阻性、半导电或非导电部件被构造成使得所述第一流体密封构件和所述第二流体密封构件位于所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件之间的所述轴向距离内,
其中所述电阻性、半导电或非导电部件包括与径向外部部分相邻的所述径向内部部分,
所述径向外部部分具有第二轴向尺寸,
其中所述第二轴向尺寸小于所述径向内部部分的第一轴向尺寸,并且
其中所述轴向距离等于所述第一轴向尺寸,
所述电隔离器还包括:
提供在所述电阻性、半导电或非导电部件的所述径向外部部分与所述第一流体载运构件和所述第二流体载运构件之间的第三密封构件;或者
其中所述电阻性、半导电或非导电部件还包括提供在所述径向内部部分与所述径向外部部分之间的台阶部分,
其中所述台阶部分具有第三轴向尺寸,
其中所述第一轴向尺寸大于所述第三轴向尺寸,并且所述第三轴向尺寸大于所述第二轴向尺寸,
其中第三密封构件提供在所述台阶部分和/或所述径向外部部分与所述第一流体载运构件之间,并且
第四密封构件提供在所述台阶部分和/或所述径向外部部分与所述第二流体载运构件之间。
2.如权利要求1所述的电隔离器,其中所述第一流体密封构件在所述径向外部部分的第一侧上提供在所述径向内部部分与所述第一流体载运构件之间,并且
所述第二流体密封构件在所述径向外部部分的第二侧上提供在所述径向内部部分与所述第二流体载运构件之间。
3.如权利要求1或2所述的电隔离器,其中所述电阻性、半导电或非导电部件的所述径向内部部分与所述第一流体载运构件和所述第二流体载运构件的径向内表面基本上齐平。
4.如权利要求3所述的电隔离器,其中所述第三密封构件包括电阻性、半导电或非导电材料,并且从所述第一流体载运构件延伸到所述第二流体载运构件。
5.如权利要求1或2所述的电隔离器,其中所述第三密封构件或所述第三密封构件和所述第四密封构件包括一个或多个环境密封件。
6.如权利要求1或2所述的电隔离器,其中所述第一轴向尺寸在0.5cm与5cm之间。
7.如权利要求1或2所述的电隔离器,其中所述第一轴向尺寸在1.27cm与3.81cm之间。
8.一种用于飞机中的液压系统,所述液压系统包括如任一前述权利要求所述的电隔离器。
9.一种形成一个或多个电隔离器的方法,所述方法包括:
将电阻性、半导电或非导电部件放置在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间,使得所述电阻性、半导电或非导电部件的径向内部部分将所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件隔开轴向距离;
在所述第一流体载运构件与所述电阻性、半导电或非导电部件之间提供第一流体密封构件;在所述第二流体载运构件与所述电阻性、半导电或非导电部件之间提供第二流体密封构件,其中所述电阻性、半导电或非导电部件被构造成使得所述第一流体密封构件和所述第二流体密封构件位于所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件之间的所述轴向距离内;
将纤维和树脂混合物缠绕在所述第一流体载运构件、所述电阻性、半导电或非导电部件以及所述第二流体载运构件上;以及
使所述纤维和树脂混合物固化,
所述方法还包括:
在缠绕所述纤维和树脂基质之前,在所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件之间并与所述电阻性、半导电或非导电部件相邻地提供第三密封构件;
向所述第三密封构件施加压力;以及
在使所述纤维和树脂混合物固化之后,从所述第三密封构件移除所述压力。
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