CN111795236B - 电隔离器 - Google Patents

Abstract

一种电隔离器包括：第一流体载运构件和与第一流体载运构件间隔开的第二流体载运构件；其中第一流体载运构件具有第一锯齿状表面，并且第二流体载运构件具有第二锯齿状表面；其中电隔离器还包括：纤维增强的聚合物管，其与第一流体载运构件和第二流体载运构件两者均重叠，并且在纤维增强的聚合物管的第一界面区域中接触第一锯齿状表面，并在纤维增强的聚合物管的第二界面区域中接触第二锯齿状表面；和压紧配件，其被布置成将第一界面区域与第一锯齿状表面偏置在一起。

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，涉及供在飞机的液压流体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，例如输送液压流体的管道。

背景技术

飞机和其它交通工具含有大量的流体输送系统，特别是包括流体输送部件(诸如管道)的液压系统。此类部件通常是金属的并且具有良好的电导率。

将装置并入到此类系统中以在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(例如由雷击所致)流过系统。如果系统中不存在此类隔离器，那么这两种事件均可能引起火灾。

当将电隔离器并入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，例如飞机中的液压系统或液压流体管线，除其它负荷和环境因素外，隔离器还需要能够承受高压。

本公开旨在平衡以上因素以在加压的流体系统内提供电隔离功能。

EP 3153756描述了此类电隔离器，其中在电阻部件的顶部上方提供有增强复合材料。通过向树脂中添加导电性添加物而将增强复合材料制成为部分导电的，以便控制跨越电隔离器的导电性，使得电隔离器能够消散静电积聚，同时在发生雷击时不会成为主要导电路径。

发明内容

根据本公开，提供一种电隔离器，所述电隔离器包括：

第一流体载运构件和与所述第一流体载运构件间隔开的第二流体载运构件；

其中所述第一流体载运构件具有第一锯齿状表面，并且所述第二流体载运构件具有第二锯齿状表面；

其中所述电隔离器还包括：

纤维增强的聚合物管，其与所述第一流体载运构件和所述第二流体载运构件两者均重叠，并且在所述纤维增强的聚合物管的第一界面区域中接触所述第一锯齿状表面，并在所述纤维增强的聚合物管的第二界面区域中接触所述第二锯齿状表面；和

压紧配件，其被布置成将所述第一界面区域与所述第一锯齿状表面偏置在一起。

用于液压系统或燃料系统的常规电隔离器需要复杂的多部分单向密封件来防止流体泄漏，在液压系统的情况下，流体可能处于非常高的压力下，例如高于1,000 psi。在一些示例中，操作压力可以是至少2,000 psi，例如在2,000 psi到5,000 psi的范围内，并且在一些情形中，超过30,000 psi。此类密封件价格昂贵，并且组装起来很困难、复杂且耗时。根据本公开，可以将电隔离器制成为无需此类复杂的多部分密封件。通过用锯齿状界面来配接纤维增强的聚合物管与第一流体载运构件和第二流体载运构件，借助压紧配件将这两个部分偏置在一起，从而使流体载运构件和纤维增强的聚合物管充分牢固地接触，以形成并保持良好的密封，从而防止在使用期间流体泄漏。此外，纤维增强的聚合物管可用于提供电隔离器中必需的要求电阻，使得例如在发生雷击时，整个导管不充当主要导电路径。

应注意，需要压紧配件来为形成密封的两个表面提供足够的预紧力。在使用期间，流经系统的流体的压力可能变化很大，特别是在液压系统中，其中流体会不断地被加压和减压。压力的这种不断变化具有使界面(特别是锯齿状界面)的相邻表面发生移动并因此发生微动磨损的风险。这种微动磨损将损害密封的完整性，因此必须避免。压紧配件为锯齿状表面和对应的界面表面提供预紧力，以确保即使在液压系统中出现高压和反复的压力波动的情况下也不会发生移动并且因此不会发生微动磨损。

利用这种密封界面，得以通过具有减少的部件数量和更简单的组装过程的简便方式来实现密封。此外，纤维增强的聚合物管可以从容易获得的现有量产的纤维增强聚合物的缠绕管切下得到。

将了解，在一些示例中，可以提供单个压紧配件，所述单个压紧配件延伸越过电隔离器的长度并且同时用于压紧第一锯齿状表面(紧靠第一界面区域)和第二锯齿状表面(紧靠第二界面区域)两者。然而，虽然这种压紧配件具有简便性优点，但这种压紧配件比必需的要长，因此增大了重量。因此，在一些优选示例中，压紧配件是第一压紧配件，并且电隔离器还包括第二压紧配件，所述第二压紧配件被布置成将第二界面区域与第二锯齿状表面偏置在一起。利用分开的压紧配件，产品的重量得以减轻。

在下文中，仅关于第一锯齿状表面和第一界面区域描述特征。然而，将了解，关于第一锯齿状表面、第一界面区域和第一压紧配件的所有讨论同样适用于第二锯齿状表面、第二界面区域和第二压紧配件。

在所述文档中，术语“齿”(以及相关术语，诸如“锯齿状表面”)包括轴向花键和任何角度的螺旋螺纹两者。在低压系统中，锯齿状表面可能是轴向花键。

在一些示例中，锯齿状表面可能包括多个齿，每个齿形成为与界面区域接合的轴向花键。此类轴向花键在具有轴心线的平面中沿大体上直线延伸(但由于下面进一步讨论的锥形，也可以具有径向分量)。为使轴向花键与界面区域接合，将流体载运构件轴向压在纤维增强的聚合物管上(优选地利用润滑来促进相对移动)，使得花键切入纤维增强的聚合物材料的所暴露表面中。

润滑剂可以是在组装期间减小摩擦系数的液体粘合剂。粘合剂可以另外用于通过填充和密封复合表面与流体载运构件之间的任何间隙来改善接头的密封。

此类轴向花键仅适用于低压系统，因为高压系统会产生沿此类花键方向作用的轴向力，这意味着花键不会对两个经联接部分的分离提供阻力。

因此，在其它示例中，锯齿状表面可包括形成为与界面区域接合的螺旋螺纹的至少一个齿。优选地，第一锯齿状表面和/或第二锯齿状表面是带螺纹的。螺旋螺纹(或在多线螺纹布置的情形中，多个螺旋线)邻近于界面区域大体上沿圆周延伸(但也具有轴向分量以便形成螺旋线)。为使一个或多个螺旋螺纹与界面区域接合，使流体载运构件与纤维增强的聚合物管相对于彼此旋转，以便将流体载运构件盘绕到纤维增强的聚合物管上。优选地，同时，以每完整旋转一螺距的速率引起轴向相对移动。这有助于确保螺纹沿螺纹角的正确方向切入界面区域中。同样，优选地使用润滑剂来使联接过程容易些。螺纹角可根据预期负载而变化。对于高压流体系统产生的轴向负荷来说，大角度(接近垂直于管轴线)将是最佳的。为使接头在轴向方向上的强度最大化(即，为抵抗内部流体压力)，期望使螺纹尽可能垂直于管轴线。这具有增大将流体载运构件完全旋拧到管上所需的切入量的效果。

在一些示例中，锯齿状表面可具有如下轮廓，所述轮廓包括：切齿部分，其被布置成切入对应的界面区域中；和大体上平坦的隆起部(land)部分，其与界面区域摩擦接合。大体上垂直于齿的方向截取的截面将优选地展现交替的齿和隆起部。

所述轮廓还可以包括邻近切齿部分的至少一个槽道部分，以容纳在安装过程期间产生的碎屑。所述槽道部分可以设置在齿部分与平坦的隆起部部分之间。

可以在流体载运构件上使用多线螺纹，即，一个螺纹具有彼此交错的多个邻近螺旋线。然而，在一些优选示例中，螺纹是单线螺纹。多线螺纹可具有减少将流体载运构件安装到纤维增强的聚合物管上所需的圈数的优点，但多线螺纹也需要减小螺纹与管轴线之间的角度(即，螺纹必须不太垂直于管轴线，这与前面所讨论的关于轴向负荷阻力的理想型垂直布置背道而驰)。因此，此类布置可能更适合用在轴向负荷不过大之处，例如流体压力较低处，诸如在燃料系统中。

第一锯齿状表面和第一界面区域两者均可以平行于管的轴线，即，使得两个表面形成圆柱体。此类表面的制造既简便又便宜。然而，在一些示例中，第一锯齿状表面和第一界面区域是锥形的。另外地或可选地，第二锯齿状表面和第二界面区域可以是锥形的。

使纤维增强的聚合物管和流体载运构件成锥形意味着可以在较少时间和短距离内完成将两者接合在一起的过程。锥形允许在端部配件与轴的界面区域之间进行接触之前，所述两个部分之间存在一定量的轴向重叠。当进行接触时，同时沿着大体上整个界面区域进行接触。所述两个部分之间的进一步轴向移动会产生所述两个部分的进一步重叠。重要地，纤维增强的聚合物管上的锥形会将管的显著横截面暴露给流体载运构件，并致使跨越所述所暴露部分与流体载运构件接合。这确保了接合并非是简单地与管的最外或最内表面部分接合，从而减小了例如在跨越接头而传输力时因分层而发生接头故障的可能性。

使锯齿状表面与复合材料管接合的一个问题是确保跨越接头所施加的力被分配到整个复合材料管的材料中。例如，在层状(多层)纤维增强的聚合物管(诸如，长纤维缠绕的复合材料管)的情形中，问题在于确保在流体载运构件与管之间的负荷转移被分配到所有长纤维层当中。长纤维缠绕的复合材料管的厚度通常由多层螺旋缠绕的长纤维构成。通过压装平行表面而将流体载运构件附接到管上将致使流体载运构件的锯齿状表面仅与管的最外部铺层介接。然后，铺层之间的负荷转移将依赖于层压件的层间剪切强度，以将负荷分配到邻近铺层，从而导致接头不牢固。这种层间剪切强度在很大程度上由束缚长纤维的树脂基质的性能决定，而非由长纤维本身决定。相比之下，接合锥形界面区域会暴露几层纤维，并且相应的锥形锯齿状表面可以接合所有那些层，从而将负荷分配到整个复合材料管的厚度中。

另外，与界面区域的表面和锯齿状表面平行于轴线的平行(非锥形)接头相比，需要接触的接合距离更短，这意味着由各部分之间的摩擦所致的热量积聚更少，并且完成接头所需的时间更少(从而使组装更快更高效)。

在一些优选示例中，纤维增强的聚合物管是多层长纤维管，并且锥形界面区域会将多层长纤维暴露给锯齿状表面。例如，长纤维缠绕的管通常可以通过将长纤维绕着心轴以螺旋形(取决于应用，具有变化的螺旋角)来回地缠绕而形成，以将多个长纤维铺层(或层)堆积成所要厚度。如上所述，可以以不同的螺旋角形成不同的层，以赋予成品不同的性能。通常将缠绕的长纤维包裹在树脂中或浸泡在树脂中，以形成具有树脂和长纤维的基质，所述基质固化后会凝固并形成最终的复合材料。

使界面区域成锥形(例如，通过切割或磨削或者通过任何其它材料移除工艺)以暴露长纤维的端部会确保形成管的所有或大部分纤维层(通常为螺旋形纤维铺层)均与流体载运构件接合，从而确保流体载运构件与纤维增强的聚合物管之间的力的极好的负荷分配。将施加的力分配到更多的纤维上，尤其是分配到管的更多纤维铺层上，会极大地增加接头的强度。在安装过程期间，在一些示例中，锯齿状表面的齿被驱动到复合材料管中、介于纤维的端部之间，从而压紧纤维并因此形成非常牢固的附接。由于较多的齿与界面区域接合，因此接头的强度增加。齿可以切入复合轴中并从复合轴移除材料。在其它示例中，在配装流体载运构件之前，可以在管中加工出(例如，预切割出)一个或多个接纳螺纹的槽道或接纳花键的槽道。这具有减少组装负荷的优点，因此可以优化管的各层以适应操作负荷而非组装负荷。

将了解，锥形的方向将取决于流体载运构件与纤维增强的聚合物管的特定布置。如果锯齿状表面形成在流体载运构件的外径上(即，使得齿在径向上朝向外，并且是将流体载运构件插入纤维增强的聚合物管内部)，那么锥形在径向上会朝着流体载运构件的端部变窄。否则，如果锯齿状表面位于流体载运构件的内径上(即，使得齿在径向上朝向内，并且是将纤维增强的管插入流体载运构件内部)，那么锥形在径向上会朝着流体载运构件的端部变宽。对应界面区域的锥形是相反的，使得锥形相匹配并且可以容易地定位在一起。

如果锥形形成在管的外部，即，使得管的外径朝着管的端部减小，那么这会在管上形成凸面型的部分圆锥形端部(并非完整的圆锥体，从而产生截头圆锥形端部)。然后，流体载运构件具有与凸面型的部分圆锥形端部相匹配并接合的凹面型圆锥形状(或截头圆锥形状)。

可选地，如果锥形形成在管的内部，即，使得管的内径朝着管的端部增大。那么这会在管上形成凹面型的部分圆锥形端部(并非完整的圆锥体，从而产生凹面型的截头圆锥形端部)。然后，流体载运构件具有与凹面型的部分圆锥形端部相匹配并接合的凸面型圆锥形状(或截头圆锥形状)。

锥形的角度可以根据电隔离器的期望用途而选择，例如，根据将通过隔离器的预期流体压力而选择。然而，通常，越窄的锥形角(相对于管/管道轴线)将产生越大的摩擦接合，从而产生越牢固的接头。在一些优选示例中，锥形相对于管轴线的角度不超过20度、优选地不超过15度、更优选地不超过10度、还更优选地不超过7度。

压紧配件可以由任何合适的材料形成，例如，压紧配件可以是金属环或栓塞，或者压紧配件可以是纤维增强的复合环或栓塞。在优选示例中，压紧配件是(例如)由钛制成的金属环，因为这以最小的重量提供了所需的强度和硬度。

一旦两个表面(锯齿状表面和界面区域)已经接合，通常通过压装方式将压紧配件配装在接头上。压紧配件可以形成为环，所述环(例如)通过使其尺寸略小(在压紧配件是安装在两个表面的径向外部的情形中)或使其尺寸略大(在压紧配件是安装在两个表面的径向内部的情形中)而形成过盈配合。因此，当压紧配件被推动到位时，即与接头一致时，压紧配件会将接头表面压紧在一起以便对接头进行预先加压，从而增大接头界面处的摩擦力，且从而防止在使用期间发生移动和可能的微动磨损。

在一些示例中，压紧配件位于第一锯齿状表面的径向内部。在此类示例中，压紧配件是环或栓塞，所述环或栓塞在配装时会朝着接头的最外部表面将接头的最内部表面径向向外偏置。在此类布置中，压紧配件位于电隔离器的流体载运部分内，并且因此形成为中空圆柱体，使得流体可以流过。此外，由于压紧配件形成了隔离器的流体载运部分的内表面的一部分，因此压紧配件将影响流体流动。因此，在一些示例中，压紧配件是被布置成使得在安装时其内径与第一流体载运构件的内径齐平的中空圆柱体。这可以通过将第一流体载运构件的内表面适当地成形来实现，例如通过形成径向深度等于压紧配件的径向厚度的凹部来实现。

在其它示例中，压紧配件位于第一锯齿状表面的径向外部。在此类示例中，压紧配件是环，所述环在配装时会朝着接头的最内部表面将接头的最外部表面径向向内偏置。在此类布置中，压紧配件处于张紧状态。因此，在一些优选示例中，压紧配件由沿圆周缠绕的纤维增强的聚合物形成。这种圆周(环向)纤维的张力强，因此能提供所需的强度和偏置力，同时又比金属环更轻。

将了解，如果需要，可以在接头的内部和外部上都设置压紧配件。然而，在优选示例中，在每个接头处仅需要一个压紧配件，以便使隔离器的重量最小化。

压紧配件可具有锥形表面，所述锥形表面被布置成与流体载运构件或纤维增强的聚合物管的锥形表面配接，使得压紧配件的轴向移动改变第一锯齿状表面和第一界面区域的偏置力。此类布置便于在应用期间施加逐渐增大的偏置力。随着锥形(即，楔形)压紧配件被轴向推入(或拉入)到位，即与第一锯齿状表面和第一界面区域一致，施加到那些表面的力逐渐增大，直到达到所需的水平。压紧配件的锥角可以根据特定的设计而选择，以将所需的预紧量和随轴向移动的压缩变化率考虑在内。然而，角度应足够浅，使得压紧配件不存在被挤出而错位的风险，即，压紧配件应充分摩擦接合在其安装位置中，而在隔离器的使用期间不会移动。在一些示例中，锥形相对于管轴线的角度不超过20度、优选地不超过15度、更优选地不超过10度、还更优选地不超过7度。

在一些示例中，第一流体载运构件和第二流体载运构件是金属的。在其它示例中，第一流体载运构件和第二流体载运构件可以由纤维增强的聚合物形成，所述纤维增强的聚合物具有用于控制第一流体载运构件和第二流体载运构件的导电性的合适构造(例如，经由添加导电性添加物)，以确保第一流体载运构件和第二流体载运构件可以消散在使用中原本可能积聚的静电。

在一些示例中，电隔离器还包括布置在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间的非导电性分隔物。非导电性分隔物确保在第一流体载运构件与第二流体载运构件之间设有所需的绝缘间隙。例如，在一些应用中，例如在航空液压系统中，通常需要1.5英寸的间隙，以确保金属部件(例如)在雷击期间将不会跨越隔离器而导电。

在一些示例中，电隔离器还包括放置在第一流体载运构件和第二流体载运构件与纤维增强的聚合物管之间的密封剂层。利用由压紧配件提供的在锯齿状表面和界面区域上的足够预紧力，可以在所述界面处实现良好的密封。然而，可以将添加密封剂作为以最小的额外重量提供额外的密封并因此提供质量保证的有用备用措施。密封剂可以是粘合剂，所述粘合剂在构造隔离器后会凝固并帮助将接头表面固定在适当的位置。密封剂可以是弹性体材料。可选地，密封剂可以是树脂，诸如用作纤维增强的聚合物管中的基质的树脂。这种树脂在构造期间可以是流体，并且在构造之后可以凝固(例如，通过自然凝固过程或经由固化过程)。

在一些示例中，纤维增强的聚合物管是部分导电的。如上所述，这种部分导电性用于允许消散静电，同时在发生雷击时不会提供足够好的导电路径来充当主要导电路径。因此，必须谨慎控制管的导电性。这可以通过谨慎选择纤维增强的聚合物管中所使用的材料来实现。在一些示例中，纤维增强的聚合物管包括放置在聚合物基质中的纤维，并且所述聚合物基质包括导电性添加物。例如，导电性添加物可以是碳黑或碳纳米管。通过谨慎控制树脂中添加物的量，将纤维增强的聚合物管的电导性控制在期望的水平。

根据本公开的另一方面，提供一种形成电隔离器的方法，所述方法包括：

使第一流体载运构件的第一锯齿状表面与纤维增强的聚合物管的第一界面区域接合；

使第二流体载运构件的第二锯齿状表面与所述纤维增强的聚合物管的第二界面区域接合；以及

应用压紧配件将所述第一界面区域与所述第一锯齿状表面偏置在一起。

将了解，以上关于设备所讨论的所有优选和任选特征也适用于形成电隔离器的方法。

流体载运构件与纤维增强的聚合物管的接合可能涉及使两个部分重叠，使得一个部分位于另一部分内部，并且使得表面(第一锯齿状表面和第一界面区域，以及对应的第二锯齿状表面和第二界面区域)具有重叠的轴向范围。

压紧配件可以按任何合适的方式配装。然而，在一些示例中，可以通过将压紧配件轴向配装到位来配装压紧配件。当就位时，压紧配件还可以在轴向上与第一锯齿状表面和第一界面区域重叠。取决于特定的布置，可以沿任一轴向方向施加压紧配件。当压紧配件在其压缩的接头的径向外部时，则压紧配件可以从环绕第一流体载运构件的位置施加，并沿所述流体载运构件的端部的方向施加。当压紧配件在其压缩的接头的径向内部时，则压紧配件可以从不与第一流体载运构件重叠的位置朝着与第一流体载运构件重叠的位置施加。在压紧配件处于其压缩的接头的径向内部的情形中，压紧配件首先可以位于管内的非偏置位置中，然后，在第一流体载运构件的第一锯齿状表面与第一界面区域接合之后，则可以将压紧配件压入接合的偏置位置。在压紧配件成锥形的情况下，随着压紧配件轴向移动到位，压紧配件会提供稳步增大的偏置力。

此处讨论的结构和组装方法的一个主要优点是：可以使用预制的纤维增强的聚合物管，并根据需要将所述管简单地切成一定大小。例如，长纤维缠绕的轴可以正常缠绕和固化，然后根据需要而切成一定大小和应用锥形。这意味着无需将复合材料管专门制造成所需的确切长度。而是，可以将复合材料管制成很长的长度，以后再切成一定大小。管的切割长度然后可以根据需要而形成锥形界面区域。此外，在形成界面区域之前不需要确定锥角，从而允许单一管制造过程灵活地用于许多不同目的。因此，在某些优选示例中，通过从较长的管切下一段长度并随后邻近切口而形成界面区域来形成管。例如，所述过程允许制造常备长度的管而无需考虑要形成的隔离器的大小。

附图说明

现在将仅通过举例的方式并参考附图来描述一个或多个非限制性示例，在附图中：

图1示出了现有的电隔离器；

图2示出了液压隔离器的示例；

图3示出了仅具有内压紧配件的隔离器的另一示例；

图4示出了具有锥形界面区域的隔离器的另一示例；

图5示出了具有外压紧配件的隔离器的另一示例；并且

图6示出了具有嵌入式内压紧配件的隔离器的另一示例。

具体实施方式

图1示出了电隔离器10的现有布置，其中第一管道11(第一流体载运构件)和第二管道12(第二流体载运构件)被间隔开并且通过非导电性衬管13而彼此电隔离。衬管13通过复杂的多部分密封件15安装到管道11、12中的每一个的端部，复杂的多部分密封件15确保了来自管道内的高压流体不会泄漏。此类多部分密封件15是昂贵的。整个结构被纤维增强的聚合物复合材料14缠绕。这将整个结构固持在一起，使整个结构具有稳定性和强度，并提供了连接管道11、12的低导电性路径以允许静电消散。图1示出了穿过管道的一半的横截面，其中轴线16示出了管道中心线。将了解，所述结构围绕中心线16旋转对称。

图2示出了本公开的第一示例。在图2中，仅示出了一个管道11及其周围结构。然而，将了解，这仅是为了方便起见，并且整个隔离器实际上由如图1中所示的两个此类管道11、12组成，但是图2中所示的结构在另一管道处是重复的。

如图2中所示，在此示例中，管道11具有大体上平行于中心轴线16的外表面。管道11具有相对于中心轴线16成锥形的内表面，使得管道11的厚度朝着其端部而减小。管道11的外表面包括锯齿状表面22，在锯齿状表面22中形成有螺旋螺纹。将了解，这可以是单线螺纹或多线螺纹，并且螺纹轮廓可以是许多不同轮廓中的一个。在此特定示例中，螺纹是单线螺纹，并且螺纹轮廓被形成为便于产生穿插的齿30和平坦的密封隆起部31。齿30用于切入复合材料管20的相对表面21中和/或与复合材料管20的相对表面21接合，从而提供轴向负荷阻力。密封隆起部31在两个部分11、20之间提供增大的摩擦力，因此，当施加适当的预紧力时，来自密封隆起部31的附加阻力显著增加了轴向负荷阻力。

复合材料管20(纤维增强的聚合物管)由中空的纤维增强的复合材料管预先形成，所述中空的纤维增强的复合材料管由放置在基质(例如，环氧树脂)中的纤维(例如，碳纤维或玻璃纤维)形成，其中在所述基质中具有用于谨慎控制管20的电导率的导电性添加物(例如，碳黑或碳纳米管)。

为将管道11和复合材料管20偏置在一起，在图2中示出了两个压紧配件23、24。将了解，这两个压紧配件可以一起使用以最大程度地压紧接头。然而，在许多应用中，仅需要这些压紧配件23、24中的一种，并且为了减轻重量，将仅使用一个压紧配件。为方便起见，两种压紧配件在此处均被示出。

外压紧配件23是安装在复合材料管20的外径上的环，并且被设计成与复合材料管20过盈配合，即，使压紧配件23的内径略小于复合材料管20的外径，使得当配件23被压入到位时，如图2中所示，配件23会将复合材料管20的界面区域21偏置在管道11的锯齿状表面22上。此偏置增大了这两个表面21、22之间的摩擦力，从而增大了轴向负荷阻力并在管道11与管20之间实现了良好的密封。特别地，利用如图2中所示的齿轮廓，密封隆起部31提供了平行于两个表面的大接触区，这增大了两个表面之间的摩擦力。

在此示例中，内压紧配件24是楔形环，所述楔形环在其外表面上成锥形，使得所述楔形环在最靠近管道11的端部的端部处较宽，并且越远离所述端部越窄。压紧配件24的锥形外表面与管道11的内径上的对应锥形表面配接。这两个配接表面具有相同的锥角。当内压紧配件24远离接头而轴向移动(在图2中，往左移动)时，两个锥形表面更加牢固地接合，从而增大将管道11的锯齿状表面22偏置在复合材料管20的界面区域21上的压紧力。在其它示例中，内压紧配件24可以不是楔形的，而是像压紧配件23一样是圆柱形的。压紧配件24在其内径上可以具有螺纹25，需要时，可以使用螺纹25将压紧配件24推入或拉入到位以实现密封。为此，可以穿过管道11(或穿过管道12)插入带螺纹工具、使所述带螺纹工具拧入螺纹25中以接合配件24，然后可以使用所述带螺纹工具将配件24移动到期望位置。然后可以拧开并移除所述工具，从而将配件24留在适当位置。

压紧配件23、24可以由金属形成以实现高硬度和强度。然而，可选地，压紧配件23、24可以由其它材料制成。特别地，外压紧配件23可以由环向缠绕的(沿圆周缠绕的)纤维增强的聚合物制成，因为这样重量会较轻，同时又具有提供所要压紧所需的强度。

图2中示出了另外两个任选特征。首先，示出了非导电性衬垫26，非导电性衬垫26与管道11的端部重叠并且在径向上位于管道11外部。衬垫26由诸如PEEK(聚醚醚酮)或玻璃纤维增强的聚合物(树脂中没有任何导电性添加物)的非导电性材料制成。衬垫26可以用于确保两个管道11、12按规定而电分隔。然而，在许多情形中，复合材料管20本身可以确保所需的分隔，因此衬垫26不是必需的。衬垫26的另一个可能益处是：可以使复合材料管20在适当的位置缠绕在管道11、12上，然后再固化。在此类情形中，需要先将纤维缠绕在表面上，然后再进行固化。衬垫26提供跨越两个管道11、12之间的间隙的这种表面。然而，将了解，在其中复合材料管20被预先形成(并且固化)为中空管、然后被切成一定大小、然后被与管道11、12配接的示例中，潜在地将不需要衬垫26。

其次，在管道11的端部处示出了密封剂27，密封剂27在径向上位于管道11与复合材料管20之间。密封剂27不是必需的，因为通过充分压紧锯齿状表面22和界面区域21提供了足够的密封。然而，密封剂27几乎不增添额外的成本和重量，并且提供了对在产品的整个寿命内都将形成并保持良好密封的额外质量保证。密封剂27可以是任何合适类型的密封剂，诸如已经在液压或燃料系统中使用的那些密封剂。密封剂也可以充当粘合剂，从而将两个部分11、20牢固地固持在一起。如图2中所示，如果存在，密封剂27也可以接触并密封衬垫26。

图3示出了第二示例性电隔离器10。此示例与图2的示例共用许多特征。然而，在此示例中，仅示出了内压紧配件24，即，在此示例中不存在外压紧配件。此外，在此示例中不存在非导电性衬垫26。

图4示出了第三示例性电隔离器10。此示例与图2和图3的示例也共用许多特征。类似图3，不存在外压紧配件23，仅存在锥形的内压紧配件24。在此示例中，存在衬垫26，但不存在向接头添加的额外密封剂。然而，在此示例中，主要差异在于：管道11的锯齿状表面22和复合材料管20的界面区域21不平行于管轴线16，而是相对于所述轴线16成一定角度地锥形化。此界面的锥形化具有如下优点：锯齿状表面22与界面区域21的接合是跨越管20的径向厚度而分布，而非全部分布在管20的外径处。界面的这种分布确保了负荷通过管20中的更大数量的纤维而转移。管20通常由几层纤维构成，每一层都位于前一层的顶部上。因此，跨越管20的较大厚度进行接合确保了与更大数量的层和更大数量的纤维接合，从而使负荷在复合材料管中得到更均匀的分配，从而降低对管20的机械要求(这又可能会允许减小管20的厚度，从而减轻重量)。

图5与图4相同，只不过楔形的内压紧配件24被替换成外压紧配件23。在此示例中，压紧配件23被成形为从径向上较薄端到径向上较厚端成锥形。压紧配件23的锥形与界面区域21和锯齿状表面22的锥形相反，使得较厚端更靠近管道11的端部。这确保了在密封件的压力最大的最内端处的压紧力最大，同时允许压紧配件23在密封件的压力将被减小的最外端处变薄。这种厚度变化允许压紧配件23的重量总体上减小。此益处也适用于上述楔形的内压紧配件24。

可以注意到，在本文所述的示例中的任一者中，复合材料管20的外表面不一定平行于轴线16，而是可以具有对于重量、压力或螺纹上的过盈配合最优的轮廓。

图6与图2也共用许多特征。主要差异在于：未设置外压紧配件23。楔形的内压紧配件24的设置方式如图2，但管道11在其内表面上具有被设计成接纳楔形压紧配件24的轮廓，使得当楔形压紧配件24被完全安装到位时，配件24的内表面与管道11的内表面齐平。这减少了管道内的流中的湍流。可以注意到，在此示例中，压紧配件24的带螺纹部分25从管道11中的凹部径向向内延伸，使得配件24可以被插入穿过管道11的带螺纹工具拉动。在其它示例中，带螺纹部分25也可以容纳在凹部中。最后，可以看到图5中的复合材料管20在管道11的突起的肩部35上方延伸，从而将管道11牢固地固持在适当的位置。为形成这种结构，复合材料管20必须原位缠绕，而非预先形成为简单地切成一定大小的预固化中空管。如果需要，可以提供衬垫26(图6中未示出)，以便提供上面缠绕复合材料管20的支撑表面。必要时，可以使用以后可以被移除的牺牲性(例如，可溶性)衬垫。

Claims (15)

1.一种电隔离器，其包括：

第一流体载运构件和与所述第一流体载运构件间隔开的第二流体载运构件；

其中所述第一流体载运构件具有第一锯齿状表面，并且所述第二流体载运构件具有第二锯齿状表面；

其中所述电隔离器还包括：

纤维增强的聚合物管，其与所述第一流体载运构件和所述第二流体载运构件两者均重叠，并且在所述纤维增强的聚合物管的第一界面区域中接触所述第一锯齿状表面，并在所述纤维增强的聚合物管的第二界面区域中接触所述第二锯齿状表面；和

压紧配件，其被布置成将所述第一界面区域与所述第一锯齿状表面偏置在一起。

2.根据权利要求1所述的电隔离器，其中所述压紧配件是第一压紧配件，并且其中所述电隔离器还包括第二压紧配件，所述第二压紧配件被布置成将所述第二界面区域与所述第二锯齿状表面偏置在一起。

3.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述第一锯齿状表面和/或所述第二锯齿状表面是带螺纹的。

4.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述第一锯齿状表面和所述第一界面区域是锥形的；和/或其中所述第二锯齿状表面和所述第二界面区域是锥形的。

5.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述压紧配件位于所述第一锯齿状表面的径向内部。

6.根据权利要求5所述的电隔离器，其中所述压紧配件是被布置成使得在安装时其内径与所述第一流体载运构件的内径齐平的中空圆柱体。

7.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述压紧配件位于所述第一锯齿状表面的径向外部。

8.根据权利要求7所述的电隔离器，其中所述压紧配件由沿圆周缠绕的纤维增强的聚合物形成。

9.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述压紧配件具有锥形表面，所述锥形表面被布置成与所述流体载运构件或所述纤维增强的聚合物管的锥形表面配接，使得所述压紧配件的轴向移动改变所述第一锯齿状表面和所述第一界面区域的偏置力。

10.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述第一流体载运构件和所述第二流体载运构件是金属的。

11.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其还包括布置在所述第一流体载运构件与所述第二流体载运构件之间的非导电性分隔物。

12.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其还包括放置在所述第一流体载运构件和第二流体载运构件与所述纤维增强的聚合物管之间的密封剂层。

13.根据权利要求1或2所述的电隔离器，其中所述纤维增强的聚合物管是部分导电的。

14.根据权利要求13所述的电隔离器，其中所述纤维增强的聚合物管包括放置在聚合物基质中的纤维，并且其中所述聚合物基质包括导电性添加物。

15.一种形成根据权利要求1-14中任一项所述的电隔离器的方法，所述方法包括：

使第一流体载运构件的第一锯齿状表面与纤维增强的聚合物管的第一界面区域接合；

使第二流体载运构件的第二锯齿状表面与所述纤维增强的聚合物管的第二界面区域接合；以及

应用压紧配件将所述第一界面区域与所述第一锯齿状表面偏置在一起。

Images