ES2379371A1 - Dispositivo para el sellado de la unión de cajones de torsión de aeronave. - Google Patents

Dispositivo para el sellado de la unión de cajones de torsión de aeronave. Download PDF

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Abstract

Dispositivo para la unión de cajones de torsión de aeronave.Dispositivo (1) para la unión de cajones de torsión (5, 6) de aeronave, transportando las estructuras de la aeronave que se unirán con los cajones de torsión (5, 6) combustible en su interior, comprendiendo el citado dispositivo (1) tres caras (2, 3, 4) mediante las cuales se sujeta a la parte interior de las partes estructurales de la unión de los cajones de torsión (5, 6) de la aeronave de forma permanente, cerrando así dicho dispositivo (1) la unión de los cajones (5, 6) y evitando posibles fugas de combustible, siendo el dispositivo (1) un componente no estructural de la citada unión, al no soportar las cargas de la estructura de la unión de cajones de torsión (5, 6).

Description

Dispositivo para el sellado de la unión de cajones de torsión de aeronave.
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un dispositivo que permite el sellado de la unión de cajones de torsión de estructuras de aeronave, en particular de estructuras que transportan combustible en su interior, de tal modo que se eviten las fugas de combustible durante la vida operativa de la aeronave.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Un cajón de torsión consiste en dos revestimientos que se aplican a un material central o interior (núcleo), en general una malla o un enrejado del mismo tipo. El cajón de torsión funciona de modo similar a una viga, si bien es considerablemente más ligero que una viga sólida del mismo tamaño, sin perder mucha resistencia. Los cajones de torsión se emplean en la construcción de fuselajes o estructuras de aeronave, en particular en alas y en estabilizadores verticales y horizontales.
La unión de los cajones de torsión de aquellos elementos de la aeronave que transportan combustible en su interior tiene numerosos problemas en lo que a fugas se refiere. En la unión de los cajones de torsión suelen producirse fugas tanto en la parte posterior de la unión como en la parte anterior de la misma. Estas fugas se producen por la propia geometría de las piezas que componen los citados cajones, pues estas piezas hacen que se originen huecos o intersticios durante su unión, sirviendo estos huecos de camino al combustible alojado dentro de dichos cajones.
Existen varias zonas problemáticas definidas y, en la actualidad, se solucionan estos problemas de fugas con una metodología propensa a ser mejorada. En la actualidad, se combate este tipo de fugas de diversa forma; una de ellas consiste en inundar la zona en la cual existen huecos o intersticios de un material que actúa como sellante. Otra de las soluciones conocidas consiste en utilizar una pieza de diseño especial que abarca la mayor parte de superficie posible en la cual existen los huecos o intersticios, de tal modo que se consigue disminuir ligeramente la cantidad de material sellante que es necesario aplicar. En ambos casos, se ataca a la fuga al final de su camino y con métodos poco eficaces, ya que la aplicación de una gran cantidad de material sellante produce con el tiempo el agrietamiento del mismo, lo cual origina la aparición de nuevos caminos de fuga para el combustible.
Además del agrietamiento del sellante, como se puede apreciar en el ejemplo anterior, las piezas de diseño especial quedan tan sólo sujetas a la estructura del cajón de torsión mediante el agarre del propio material sellante. Debido a la propia vida operativa de la aeronave, que se encuentra sometida a cargas y vibraciones, esta solución origina numerosos problemas durante el mantenimiento de la aeronave, siendo incluso necesario retirar todo el material sellante aplicado y volver a instalar nuevas piezas embebidas de nuevo en una gran cantidad de material sellante en el caso de que el material original se encontrara agrietado, y la pieza de sellado estuviera suelta. Esta solución presenta, por consiguiente, numerosos problemas en lo que a costes y tiempos se refiere.
Son conocidos, como por ejemplo el descrito en el documento US6073889, dispositivos de sellado que mejoran la aerodinámica de la aeronave, evitando saltos en la corriente de aire externa en contacto con la superficie del avión (aumentando la eficiencia aerodinámica del avión). No se conocen, sin embargo, dispositivos cuya misión sea la de realizar el sellado de fugas de combustible de una aeronave.
La presente invención ofrece una solución a los problemas anteriormente mencionados.
SUMARIO DE LA INVENCION
Así, la invención desarrolla un dispositivo para el sellado de la unión de cajones de torsión de estructuras de aeronave, transportando dichas estructuras combustible en su interior, evitando dichos dispositivos las fugas de combustible durante toda la vida operativa de la aeronave. De este modo, el dispositivo de la invención comprende tres caras, colocándose dicho dispositivo en la parte interior de la unión de los cajones de torsión, instalándose además dicho dispositivo durante la etapa del proceso de montaje de los cajones de torsión, y de una forma permanente, evitándose así futuros problemas en la vida en servicio de la aeronave.
El dispositivo de la invención para el sellado de la unión de cajones de torsión de estructuras de aeronave, tiene como una de sus características esenciales el hecho de que es un componente no estructural de la citada unión, lo que permite que asegure un sellado perfecto de dicha unión. El dispositivo de la invención es no estructural porque no soporta las cargas existentes en la citada estructura. Una forma de hacer que el dispositivo no soporte esfuerzos es haciendo el taladro donde irá el remache de cogida del citado dispositivo a las demás piezas ligeramente mayor que el diámetro de dicho remache. Las partes estructurales de la unión de cajones de torsión de estructuras de la aeronave deben soportar las elevadas cargas o fuerzas a las que se ven sometidas estas estructuras, para lo que requieren un apoyo perfecto entre las caras que las forman con las partes adyacentes. Conseguir este apoyo perfecto con piezas a tres caras es muy complejo. El apoyo del dispositivo de la invención, al no ser el citado dispositivo estructural, no tiene por qué ser perfecto, pudiendo existir pequeñas holguras entre sus tres caras y las partes adyacentes, siendo tan sólo necesario cubrir con material sellante estas mínimas holguras para asegurar un perfecto sellado durante toda la vida útil en servicio de la aeronave.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra una vista esquemática de la unión de cajones de torsión mediante el uso de una pieza de sellado según la técnica anterior conocida.
La Figura 2 muestra un detalle de la Figura 1, en la cual se muestran las zonas que se van a inundar con material sellante, según la técnica anterior conocida.
La Figura 3 muestra una vista esquemática del interior de la unión de cajones de torsión de una aeronave donde irá instalado el dispositivo de la invención.
La Figura 4 muestra un detalle del hueco o intersticio generado en la unión de cajones de torsión, que será un posible camino para la fuga de combustible.
La Figura 5 muestra un detalle del dispositivo para la unión de cajones de torsión según la presente invención colocado en dicha unión y visto desde el interior de la misma.
La Figura 6 muestra un detalle del dispositivo de la invención para la unión de cajones de torsión.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente invención desarrolla un dispositivo 1 para el sellado de la unión de cajones de torsión 5, 6 de estructuras de aeronave, transportando dichas estructuras combustible en su interior, evitando dichos dispositivos 1 las fugas de combustible durante toda la vida operativa de la aeronave. El dispositivo 1 comprende tres caras, 2, 3 y 4 (mostradas en detalle en la Figura 6) colocándose dicho dispositivo 1 en la parte interior (según se muestra en la Figura 5) de la unión de los cajones de torsión 5 y 6, instalándose además dicho dispositivo 1 durante la etapa del proceso de montaje de los citados cajones de torsión, 5 y 6, y de una forma permanente, evitándose así futuros problemas en la vida en servicio de la aeronave. Según se muestra en detalle en la Figura 6, el cierre que forman las tres caras, 2, 3 y 4 del dispositivo 1 evita, una vez dispuesto en la unión de los cajones de torsión 5 y 6 las posibles fugas de combustible.
El concepto empleado hasta ahora en la unión de cajones de torsión de aeronave se muestra en las Figuras 1 y 2. En la Figura 1, aparecen los cajones de torsión 5 y 6 que han de unirse, realizándose dicha unión por la parte exterior de la unión de cajones de torsión de tal modo que los huecos o intersticios 7 que, una vez realizada la unión de los cajones 5 y 6, han de cubrirse, se cubren mediante unas piezas de sellado 8 especialmente diseñadas a tal efecto. Una vez que las piezas de sellado 8 están colocadas en la unión de los cajones 5 y 6 (Figura 2) es necesario inundar con material sellante las zonas 9 para que la unión no tenga fugas. La enorme cantidad de sellante empleado para inundar las zonas 9 produce con el tiempo, según se comentó anteriormente, el agrietamiento del sellante, lo cual origina la aparición de nuevos caminos de fuga para el combustible. Además del agrietamiento del sellante, las piezas 8 de diseño especial quedan tan sólo sujetas a la estructura del cajón de torsión mediante el agarre del propio material sellante, originándose problemas de mantenimiento en las mismas, debido a la propia vida operativa de la aeronave, que se encuentra sometida a cargas y vibraciones.
El nuevo concepto del dispositivo 1 de la invención consiste en atacar la fuga de combustible desde su inicio, es decir, desde dentro del cajón de torsión, 5 ó 6, realizando un dispositivo 1 diseñado a tres caras, 2, 3 y 4, instalándose dicho dispositivo 1 en el proceso de montaje de los cajones de torsión 5 y 6. Dicho dispositivo 1 se fija a la unión de los cajones 5 y 6 de tal manera que sea totalmente imposible su desprendimiento de los mismos, evitándose así futuros problemas en la vida en servicio de la aeronave.
El citado dispositivo 1 se instala en el interior de la unión de cajones a torsión 5 y 6, a diferencia de las piezas de sellado 8 conocidas, que se instalan desde el exterior de los citados cajones, 5 y 6. Además, gracias a la geometría a tres caras del dispositivo 1, se asegura el perfecto sellado de los huecos o intersticios 7 existentes.
El dispositivo 1 de la invención se une de forma permanente a los cajones de torsión 5 y 6 mediante el uso de remaches, de forma preferible. Así, el dispositivo 1 queda unido de por vida a la estructura, mejorando el concepto de sellado en la propia estructura, puesto que su unión se realiza desde el interior de los cajones de torsión, 5 y 6, y emplea una cantidad de material sellante mínima, lo cual es un ahorro importante en material y tiempo de curado de la estructura que comprende los citados cajones de torsión, 5 y 6. Por otro lado, gracias a la propia geometría en tres dimensiones del dispositivo 1, él mismo es capaz de taponar los intersticios o huecos 7 existentes en las estructuras anteriores (Figura 1), de una forma más efectiva con respecto a la técnica anterior conocida. Además, en las soluciones conocidas, es necesario drenar el interior de las estructuras de combustible y airear posteriormente las mismas, para poder realizar las labores de mantenimiento necesarias cuando el material sellante se ha deteriorado, lo cual no es necesario con el dispositivo 1 permanente de la invención. Las ventajas principales del dispositivo 1 de la invención son así conseguir un mejor sellado, que sea permanente y que no tenga mantenimiento.
En las Figuras 3, 4 y 5 se puede observar un dispositivo 1 según la invención que se aplica a los intersticios 5 o huecos 7 existentes en la parte posterior de una unión de cajones de torsión, 5 y 6.
El dispositivo 1 de la invención es un dispositivo no estructural porque no soporta las cargas existentes en la unión de los cajones de torsión 5, 6 de la estructura de la aeronave. Así, el dispositivo 1 se une de forma permanente a los cajones de torsión 5 y 6 preferiblemente mediante el uso de remaches, de tal modo que, para que el dispositivo 1 no soporte esfuerzos, se hace que los taladros donde van los remaches de cogida del dispositivo 1 a los cajones
10 de torsión 5, 6 sean algo mayores que los diámetros de los citados remaches.
En la realización preferente que acabamos de describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1) para el sellado de la unión de cajones de torsión (5, 6) de estructuras de aeronave, transportando dichas estructuras combustible en su interior, caracterizado porque el citado dispositivo (1) comprende tres caras (2, 3, 4) mediante las cuales se sujeta a la parte interior de las partes estructurales de
    5 la unión de los cajones de torsión (5, 6) de la aeronave de forma permanente, cerrando así dicho dispositivo
    (1) la unión de los cajones (5, 6) y evitando posibles fugas de combustible, siendo el dispositivo (1) un componente no estructural de la citada unión, al no soportar las cargas de la estructura de la unión de cajones de torsión (5, 6).
  2. 2. Dispositivo (1) para el sellado de la unión de cajones de torsión (5, 6) de estructuras de aeronave según la
    10 reivindicación 1, caracterizado porque comprende pequeñas holguras entre la unión de sus caras (2, 3, 4) con el interior de los cajones de torsión (5, 6) que se cubren mediante la aplicación de material sellante para así asegurar un perfecto sellado de dicho dispositivo (1) durante toda la vida útil en servicio de la aeronave.
  3. 3. Dispositivo (1) para el sellado de la unión de cajones de torsión (5, 6) de estructuras de aeronave según
    cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se une a los cajones de torsión (5, 6) 15 mediante remaches.
  4. 4. Dispositivo (1) para el sellado de la unión de cajones de torsión (5, 6) de estructuras de aeronave según la reivindicación 3, caracterizado los taladros donde van los remaches de cogida del dispositivo (1) a los cajones de torsión (5, 6) son mayores que los diámetros de los citados remaches, para que el dispositivo (1) no soporte esfuerzos.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200901269
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 22.05.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA
    51 Int. Cl : B64C3/34 (2006.01) B64D37/04 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    GB 644181 A (FAIREY AVIATION) 04.10.1950, 1
    página 2, líneas 85-91; figuras 1-2.
    Y
    2-3
    Y
    US 3420477 A (HOWARD) 07.01.1969, 2-3
    columna 2, líneas 38-61; figuras 1,4.
    X
    US 6176452 B1 (GALLEGOS) 23.01.2001, 1-2
    columna 5, línea 36 – columna 7, línea 6; columna 8, líneas 17-28; figuras 1,6-7.
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 12.04.2012
    Examinador L. J. Dueñas Campo Página 1/4
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200901269
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B64C, B64D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) EPODOC
    Informe sobre el estado de la técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200901269
    Fecha de realización de la opinión escrita: 12.04.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-4 S�? NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 4 1-3 S�? NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la opinión.
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe sobre el estado de la técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200901269
    1. Documentos considerados.
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    GB 644181 A (FAIREY AVIATION) 04.10.1950
    D02
    US 3420477 A (HOWARD) 07.01.1969
    D03
    US 6176452 B1 (GALLEGOS) 23.01.2001
  5. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La solicitud de invención presentada contiene una reivindicación principal o independiente de aparato y cuatro reivindicaciones más dependientes de la anterior. Dicha invención define como objeto técnico de la misma, según se expresa en las primeras líneas de la reivindicación principal, un dispositivo para el sellado de la unión de cajones de torsión; dicho objeto técnico se centra funcionalmente o como aplicación, según se continúa en el preámbulo de dicha reivindicación principal, en el campo de las aeronaves. Igualmente, y como establece el solicitante en el preámbulo de dicha reivindicación principal, la invención se centra en los cajones de torsión de estructuras de aeronaves que transportan combustible en su interior. La parte esencial de la invención que destaca el solicitante como novedosa frente al estado de la técnica de cara a resolver el problema técnico planteado y, por tanto, las características técnicas substanciales del aparato que de manera necesaria o suficiente afrontan dicho problema técnico, establecidas según el solicitante en la parte caracterizadora de la reivindicación independiente, comprende el que el dispositivo presenta tres caras para sujetarse a la parte interior de las partes estructurales de la unión de los cajones para evitar posibles fugas y el que dicho dispositivo es un componente no estructural.
    El documento D01 se considera el estado de la técnica más próximo. Este documento británico, que forma parte del mismo sector técnico, presenta un método de construcción de un tanque integral en las alas de una aeronave. Incluye unos elementos (11) de goma moldeados con la forma adecuada para colocarse en las uniones y taponar los posibles huecos, y que a la vista de las figuras parecen ir remachados. El documento D01 es, por tanto, relevante en lo que concierne a esta reivindicación 1.
    El documento D02 está también bastante relacionado con la solicitud de invención presentada y también forma parte del mismo sector tecnológico. Se trata de un documento estadounidense y muestra el ensamblaje de un tanque integral de combustible en el ala de una aeronave. Se incluyen angulares (21, por ejemplo) que van remachados a la estructura para taponar los huecos y van sellados con un sellante adecuado. La presentación combinada de estos dos documentos puede interesar de modo inherente en una afectación de la actividad subyacente en el objeto técnico que se identifica a partir de las características técnicas substanciales del aparato, presentadas en las reivindicaciones dependientes 2-3 señaladas en el informe sobre el estado de la técnica. Así, dichas reivindicaciones dependientes 2-3 podrían encontrarse descritas en alguno de los documentos citados, al menos en sus características técnicas esenciales. Igualmente, y no tomando en consideración aquellas características técnicas estimadas como ampliamente conocidas en el estado de la técnica o que pueden ser meras yuxtaposiciones de otras características de diseño propias del desarrollo o trabajo técnico normal y no inventivo de un experto en la materia, la reivindicación dependiente 4 puede presentar un reducido contenido de salto inventivo que fuera susceptible de ampliar o complementar el correspondiente de la reivindicación principal.
    El documento D03 está también bastante relacionado con la solicitud de invención presentada y también forma parte del mismo sector tecnológico. Se trata de un documento estadounidense y muestra también el sellado mediante piezas (17) o composturas preformadas o cortadas a medida, que pueden incorporar materiales de relleno de espuma rígida para esquinas o rincones. Por tanto, el documento D03 es también relevante en lo que concierne a la reivindicación principal 1.
    Informe sobre el estado de la técnica Página 4/4
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