ES2406634A9 - Sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos. - Google Patents

Sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos. Download PDF

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Abstract

Sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos.#Cuenta con un bulón que une una primera pieza (13) de fibra de carbono y una segunda pieza (15) de un avión con interposición de una camisa que se aloja en correspondencia con un orificio central de la segunda pieza y dos orificios, anterior (12a) y posterior (12b), ubicados en respectivas orejetas (13?) de la primera pieza (13).#Se caracteriza porque comprende un soporte de bloqueo (1) que integra una base (2) con medios de bloqueo que inmovilizan el giro del bulón (6) a través de su cabeza (7) y también inmovilizan el giro de la camisa (9) a través de una cabeza anular (11) de tal camisa (9).#El soporte de bloqueo (1) integra unas pestañas acodadas (4) anti-giro así como una porción tubular (3) que se intercala en el acoplamiento entre la camisa (9) y uno de los orificios de las orejetas (13?).

Description

SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES
AERONÁUTICOS OBJETO DE LA INVENCIÓN
5 La presente invención , tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos .
Dado que en tales uniones se utilizan también otros
10 elementos , como son entre otros casquillos y tuercas de bloqueo, se hace necesario impedir l a rotación de unos elementos con respecto a otros a fin de garantizar una buena funcionalidad. Por otra parte , en el sector aeronáutico es
15 fundamental aplicar la característica " FAIL-SAFE" (limite de seguridad) f concepto éste que recoge e l sistema de la invención que nos ocupa .
Partiendo de esta premisa , el objetivo del sistema de la invención es que el mismo cumpla todos los 20 requerimientos de seguridad, tanto para el montaje como
para el vuelo . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, en muchos sectores industriales se elaboran productos donde han de ensambl arse unos elementos 25 con otros .
En e l sector aeronáutico se util iza el concepto de "FAIL-SAFE" (limite de seguridad) mediante el cual se duplican l as prestaciones de a l gunas partes para que en caso de fallo de algún elemento, siempre exista otro que
30 realice la misma función . En l as uni ones ent re e l ementos se debe asegurar que no giren unas piezas respecto de otras, ya que esto pondría en peligro la integridad de dicha unión al poder desmontarse alguna pieza . Normalmente, cuando se hable de uniones siempre entran
35 en juego casquillos, bulones, y dado que nos centramos en
el sector aeronáutico, también encontramos piezas de fibra de carbono .
Muchos sistemas anti-rotación incluyen la realización de orificios en las propias piezas de fibra de carbono y complejos sistemas de arandelas y tuercas almenadas . En algunas ocasiones se deja libre el bloqueo del bulón, bloqueando sólo las tuercas y permitiendo la posible rotación de todo el conjunto formado por el bulón , tuerca y arandelas .
En el entorno aeronáutico, al cual va orientada la invención que nos ocupa , cada pieza ha de ajustarse lo máximo posible en peso, por lo que cualquier discontinuidad
(orificio) en la estructura de la misma podría originar, a la larga, la rotura de tal estructura . La realización de orificios puede provocar que se originen efectos no deseados y aunque se podría solucionar aumentando las secciones de las piezas y sus espesores , esto entraría directamente en conflicto con la importancia de ahorrar peso .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone un sistema anti-rotación de bulones en uniones de montaj es aeronáuticos que cuenta en principio con un bu lón que une una primera pieza de fibra de carbono y una segunda pieza de un avión con interposición de una camisa que se aloja en correspondencia con un orificio central de la segunda pieza y con dos orificios, anterior y posterior, ubicados en respectivas orejetas de la primera pieza . La segunda pieza está fabricada con un material de fibra de carbono o metal.
Cabe senalar que el sistema de la invención es aplicable fundamentalmente a piezas de fibra de carbono y otros materiales compuestos .
Se caracteriza por que comprende un soporte de bloqueo que integra una base con una primera cara que cuenta con
unos medios de bl oqueo que inmovilizan el giro del bulón a través de su cabeza y también inmovilizan el giro de la camisa a través de una cabeza anular que forma parte de tal camisa, asentando la cabeza de bul ón sobre la cabeza anular
5 de la camisa, asentando tal cabeza anular sobre la base del soporte de bloqueo .
La b ase del soporte de bloqueo integra unas pestañas acodadas anti-giro que hacen tope contra unos bordes opuestos de una de las oreje tas de la primera pieza.
10 A su vez , e l soporte de bloqueo cuenta con una porción tubular que arranca de una segunda cara de l a base , porción tubular cuyo espacio interior atraviesa tal base .
Tambi én se caracteri za por que l a porción tubular del soporte de bloqueo encaja y ajusta dentro del orificio 15 anterior de una de las orejetas, ajustando una parte de la
camisa dentro de tal porción tubular .
Otra característica de la invención es que los medios de bloqueo que arrancan de la primera cara del soport e de bloqueo comprenden :
20 -unos primeros topes que integran unas áreas enfrentadas entre las que se encajan y ajustan unas primeras cara s laterales de la cabeza del bulón .
-
unos segundos topes que integran otras áreas enfrentadas entre las cuales encajan y ajustan unas 25 primeras caras laterales de la cabeza anul ar de la
camisa .
Las primeras caras laterales de la cabeza del bulón están dispuestas en planos paral e l os que son perpendiculares a otros planos paralelos en los que están
30 contenidas las primeras caras laterales de la cabeza anular de la camisa . Otra característica de la invención es que la retención a xial hacia fuera del conjunto del bulón y camisa, comprende un pasador metálico encajado en unas
35 perforaciones enfrentadas establecidas en los primeros topes .
La cabeza del bulón integra unas segundas caras laterales dispuestas en planos paralelos a las áreas enfrentadas de los segundos topes , a la vez que la cabeza anular de la camisa integra unas segundas caras laterales
5 dispuestas en planos paralelos a las áreas enfrentadas de los primeros topes . Los primeros topes comprenden una estructura nervada en forma de "U" . A su vez, los se gundos topes comprenden una estructura 10 maciza de menor altura que los primeros topes .
Los travesaños de los primeros topes en forma de " U" integran las áreas enfrentadas, entre las cuales se encajan y ajustan las primeras caras de la cabeza del bulón . Tales travesaños de los primeros topes en forma de " U" integran
15 las perforaciones donde se encaja el pasador metálico . Otra característica de la invención es que la camisa se acopla en el orificio posterior de la respectiva orejeta de la primera pieza del avión con interposición de un casquillo ajustado en tal orificio posterior .
20 La base del soporte de bloqueo cuenta con unas escotaduras adyacentes a los segundos topes, asentando dicha base contra una superficie de la primera pieza del avión con interposición de un recubrimiento intermedio . Tal recubrimiento intermedio comprende una
25 impregnación proyectada contra l a segunda cara de la base del soporte de bloqueo, comprendiendo tal recubrimiento intermedio un material de fibra de vidrio .
Así pues , el sistema de la invención asegura que se cumplan todos los requerimientos de seguridad para el 30 montaje y el vuelo de un avión u otra aeronave .
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de
35 la invención . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1 . -Muestra una vista en alzado succionado del sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos , objeto de la invención . Comprende básicamente un soporte de bloqueo, mediante el cual se inmovil iza la
5 rotación de un bulón y también de una camisa donde se aloja tal bulón . Figura 2,-Muestra una vista en perspectiva del sistema de la invención , Figura 3, -Representa una vista en perspectiva donde
10 se muestra esencialmente la inmovil ización del bul ón y camisa por mediación de sus respectivas cabezas en combinación con unos topes que forman parte del soporte de bloqueo ,
Figura 4,-Muestra una vista en p l anta de lo 15 representado en la figura anterior , DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
Considerando la numeración adoptada en las figuras , el sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos contempla la siguiente nomenclatura empleada
20 en la descripción : 1 ,-Soporte de bloqueo 2 , -Base 3 , -Porción tubular 4,-Pestañas acodadas
25 5 ,-Primeros topes 5' ,-Travesaños 6 , -Bulón 7 ,-Cabeza 7' , -Primeras caras laterales
30 7".-Segundas caras laterales 8 ,-Segundos topes 9 , -Camisa 10 ,-Escotaduras 11 , -Cabeza anular
35 11 ' , -Primeras caras laterales
11".-Segundas caras laterales l2a .-Orificio anterior 12b . -Orificio posterior 13 .-Primera pieza 13'.-Orejetas
14 . -Orif icio central 15 .-Segunda pieza
16 . -Casquillo 17.-Pe rforaciones 18 .-Pasador metálico 19 .-Bordes opuestos
20 . -Recubrimiento intermedio
El sistema de la invención está orientado fundamentalmente a bulones de grandes dimensiones con diámetros superiores a 50 mm y sometidos a elevadas cargas de torsión y elevadas cargas térmicas . Estas solicitaciones hacen que los diámetros de los bulones sean superiores a los que se utilizan normalmente en este tipo de casos .
Por otro lado, no se descarta la aplicación de la invención en otras situaciones a las referidas , siempre y cuando se ajusten las dimensiones necesarias.
También cabe señalar que las piezas a las que se aplica el sistema de la invención son piezas de fibra de carbono y otros materiales compuestos .
Partiendo de esta premisa, el sistema de la invención comprende en principio un soporte de bloqueo 1 que integra :
-
una base 2 de cuyo centro arranca perpendicularmente
una
porción tubular 3 cuyo espacio interior atraviesa
dicha
base 2 . Ésta posee una primera cara y una
segunda
cara de la que arranca la porción tubular 3 .
-
unas pestañas acodadas 4 como prolongaci ón de la base
2
que evitan la rotación del soporte de bloqueo 1 una
vez
instalado el mismo , evitándose así la necesidad de
tener
que realizar perforaciones en las piezas del
avión,
perforaciones que serían un inconveniente .
-
unos primeros topes 5 anti-giro enfrentados que arrancan de la primera cara de la base 2 que evitan el giro de un bulón 6 a través de su cabeza 7 .
-
unos segundos topes 8 anti-giro enfrentados dispuestos
5 en una dirección perpendicular a la dirección de los primeros topes 5, evitando esos segundos topes 8 el giro de una camisa 9 que se intercala en el acoplamiento del bulón 6, tal como se describirá más ade lante.
10 La base 2 del soporte de bloqueo 1 está afectada de unas escotaduras 10 adyacentes a los segundos topes 8 con el fin de aligerar el peso del conjunto del soporte de bloqueo 1 . Los primeros topes 5 del soporte de bloqueo 1
15 comprenden una estructura nervada en forma de "U", cuyos travesaños 5 ' integran unas caras planas paral e l as entre las que se ajustan dos primeras caras laterales 7 ' opuestas de la cabeza 7 del bulón 6 . En cambio, los segundos topes 8 del soporte de bloqueo
20 1 comprenden una estructura maciza que integran respectivas caras planas entre las que se ajustan dos prime ras caras laterales 11 ' opuestas de una cabeza anular 11 de l a camisa 9, presentando los segundos topes 8 una menor altura que los primeros topes 5, de manera que la cabeza 7 del bul ón 6
25 apoya sobre l a cabeza anul ar 11 de la cami sa 9 y por tanto el contacto de la cabeza 7 del bulón 6 contra los primeros topes 5 está situado tal contacto por encima del contacto de la cabeza anula r 11 contra los segundos topes 8 . El bulón 6 se ajusta dentro de la camisa 9 sobre cuya
30 cabeza anular 11 hace tope axialmente la cabeza 7 del bulón 6, ajustándose en principio tal camisa 9 en unos orificios, anterior 12a y posterior 12b, de un par de orejetas 13 ' pertenecientes a una primera pi eza 13 y en un orificio central 14 de una segunda pieza 15 dispuesta entre ambas
35 orejetas 13', de manera que el bulón 6 relaciona ambas piezas del avión, primera 13 y segunda 15. Evidentemente
esos tres ori ficios 12a, 12b y 14 están enfrentados y dispuestos en una misma dirección .
El acoplamiento de la camisa 9 en los orificios 12a y 12b de las orejetas 13 ' de la primera pieza 13 se realiza con interposición de un casquillo 16 ajustado en el orificio posterior 12b de una de l as orejetas 13 ' Y con interposición de la porción tubular 3 del soporte de bloqueo 1, aj ustándose tal porción tubular 3 en el otro orificio anterior 12a de la oreje ta 13' pareja. La porción tubular 3 y el casquillo 16 sirven para proteger los respectivos orificios l2a y 12b ubicados en las orejetas 13 ' de la primera pieza 13 de fibra de carbono .
En cambio, una parte central de la camisa 9 se ajusta directamente en el orificio central 14 de la segunda pieza 15 que puede ser de fibra de carbono o metal .
Así pues , existe un ajuste de precisión por deslizami ento axial de las dos primeras caras laterales 7' opuestas de la cabeza 7 del bulón 6 con respecto a las caras planas de los travesaños 5 ' de los primeros topes 5, Y un ajuste de precisión también por deslizamiento axial de las primeras caras laterales 11' opuestas de la cabeza anular 11 de la camisa 9 con respecto a las caras planas de los segundos topes 8 del soporte de bloqueo l .
Por otro lado, los travesaños 5' de los primeros topes 5 incorporan unas perforaciones 17 enfrentadas por encima de la cara libre de la cabeza 7 del bulón 6, una vez montado éste, alojándose en tales perforaciones 17 un pasador metálico 18 que impedirá la salida de las distintas piezas del sistema de la invención en caso de rotura de tales piezas .
Como sistema "FAIL-SAFE" (límite de seguridad) para el bulón 6, se tendrá en cuenta la camisa 9 que lo cubre y que cumple con las mismas características en caso de rotura del bulón 6.
La cabeza anular 11 de la camisa 9 apoya frontalmente contra la primera cara del soporte de bloqueo 1, a la vez que incorpora las primeras caras laterales 11' que se ajustan con precisión por deslizamiento contra l as caras planas de los segundos topes 8 y unas segundas caras laterales 11 " enfrentadas con l os travesaños 5 ' de los
5 primeros topes S, pero que no están en contacto con éstos .
La cabeza 7 del bulón 6 incorpora también unas segundas caras laterales 7 " libres que no contactan con ninguna otra pieza, est ando dispuestas tales segundas caras laterales 7" en correspondencia con las primeras caras 11'
10 de la cabeza anular 11 de la camisa 9 .
Así pues , las caras laterales 7' -7" de l a cabeza 7 del bulón 6 son paralelas dos a dos al igual que ocurre con las caras laterales 11 ' -11 " de la cabeza anul ar 11 de la camisa 9.
15 Las pestañas acodadas 14 del soporte de bloqueo 1 para evitar su giro hacen tope contra unos bordes opuestos 19 de una de las orejetas 13 ' de la primera pieza 13 del avión, bordes opuestos 19 dispuestos en planos paralelos perpendiculares a l a cara frontal de asiento de tal orejeta
20 13 ' sobre la que apoya el soporte de bloqueo 1 . Por otra parte, un efecto que se debe tener muy en cuenta en el campo de la aeronáutica es l a corrosión producida por el contacto entre piezas de distinto material . Para evitar este efecto entre l a fibra de carbono
25 de la primera pieza 13 del avión y el soporte de bl oqueo 1, se ha previsto un material de recubrimiento intermedio 20 de fibra de vidrio en toda la superficie de contacto entre tal soporte de bl oqueo 1 y l a orejeta 13 ' correspondiente que forma parte de la primera pieza 13 del avión teniendo
30 en cuenta las creces o espesor de tal material de fibra de vidrio . En e l caso del soporte de bloqueo 1, tal superficie de contacto se corresponde con la segunda cara de la cual arranca la porción tubular 3 .
Una gran ventaja de la invención que nos ocupa surge 35 en el caso en el que el sistema anti-rotación sufre cualquier tipo de daño , dado que su sustitución es bastante
sencilla . Esto hará que la pieza principal determinada por el soporte de bloqueo 1 , mantenga todas las especificaciones para las que fue disenada .
Otra de las cosas que se pretende solucionar con la
5 invención que nos ocupa , es la entrada en juego del menor número posible de piezas en la unión , ya que se incrementan los tiempos de montaje , costes de fabricación y en el caso de existir cargas térmicas, las contracciones y dilataciones de los materiales pueden dete riorar la
10 integridad de la unión . Con esta invención que nos ocupa se reduce notablemente el número de piezas, lo que mejora lo expuesto en las líneas anteriores , además de facilitar la inspección periódica de este tipo de elementos orientada, fundamentalmente , a la detección de algún tipo de anomalía .

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
  2. 1 . -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , que cuenta con un bulón (6 ) que une una primera pieza (13) de fibra de carbono y una segunda
    5 pieza (15 ) de un avión con interposición de una camisa (9 ) que se aloja en correspondencia con un orificio central
    (14) de la segunda pieza (15) y con dos orificios, anterior (12a) y posterior (12b) , ubicados en respectivas orejetas (13 ') de la primera pieza (13 );
    10 Caracterizado por que :
    -
    comprende un soporte de bloqueo (1 ) que integra una base (2 ) con una primera cara que cuenta con unos medios de bloqueo que inmovilizan el giro del bulón
    (6 ) a través de su cabeza (7 ) y también inmovilizan el 15 giro de la camisa (9 ) a través de una cabeza anular
    (11 ) que forma parte de tal camisa (9 ), asentando la cabeza (7 ) del bulón (6) sobre la cabeza anular (11 ) de la camisa (9 );
    -
    la base (2 ) del soporte de bloqueo (1 ) integra unas
    20 pestai'ías acodadas (4) anti-giro que hacen tope contra unos bordes opuestos (19) de una de las orejetas (13 ' ) de la primera pieza (13 ); -el soporte de bloqueo (1 ) cuenta con una porción tubular (3) que arranca de una segunda cara de la base
    25 (2) , porción tubular (3) cuyo espacio interior atraviesa tal base (2 ); la porción tubular (3) del soporte de bloqueo (1 ) encaja y ajusta dentro del orificio anterior (12a) de una de las orejetas (13 '), ajustando una parte de la
    30 camisa (9 ) dentro de tal porción tubular (3 ) . 2.-SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , según la reivindicación 1 , caracterizado por que los medios de bloqueo que arrancan de la primera cara del soporte de bloqueo (1 )
    35 comprenden :
    -
    unos primero topes (5 ) que integran unas áreas
    enfrentadas
    entre las que se encajan y ajustan unas
    primeras
    caras laterales (7 ' ) de la cabeza (7 ) del
    bulón
    ( 6) ;
    -
    unos segundos topes (8 ) que integran otras áreas
    enfrentadas,
    entre las cuales se encajan y ajustan
    unas
    primeras caras laterales (11 ' ) de la cabeza
    anular
    (11) de la camisa (9) .
  3. 3 .
    SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE
    MONTAJES AERONÁUTICOS , según la reivindicación 2, caracterizado por que las primeras caras laterales (7 ' ) de la cabeza (7) del bulón (6) están dispuestas en planos paralelos que son perpendiculares a otros planos paralelos en los que están contenidas las primeras caras laterales (11 ') de la cabeza anular (11 ) de la camisa
    (9) .
  4. 4. -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , según una cualquiera de las reivindicaciones 2 Ó 3 , caracterizado por que la retención axial hacia fuera del conjunto del bulón (6) y camisa (9 ),
    comprende un pasador metálico (18 ) encajado en unas perforaciones (17 ) enfrentadas establecidas en los primeros topes (5) .
  5. 5 . -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS, según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que :
    la cabeza (7) del bulón (6) integra una segundas caras laterales (7 " ) dispuestas en planos paralelos a la áreas enfrentadas de los segundos topes (8) ; la cabeza anular (11) de la camisa (9) integra unas segundas caras laterales (11") dispuestas en planos paralelos a las áreas enfrentadas de los primeros topes (5 ).
  6. 6.-SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , según una cualquiera de las
    reivindicaciones anteriores 2 a 5, caracterizado por que los primeros topes (5) comprenden una estructura nervada en forma de "U".
  7. 7. -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE 5 MONTAJES AERONÁUTICOS , según una cualquiera de las
    reivindicaciones anteriores 2 a 6, caracted zado por que los segundos topes (8) comprenden una estructura maciza de menor altura que los primeros topes (5) .
  8. 8. - SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE
    10 MONTAJES AERONÁUTICOS , según las reivindicaciones 2 y 6, caracterizado por que unos travesaños (5 ' ) de los primeros topes (5) en forma de "U" integran las áreas enfrentadas, entre las cuales se encajan y ajustan l as primeras caras
    (7 ' ) de la cabeza (7) del bulón (6) .
    15 9 . -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , según las reivindicaciones 4 y 8, caracterizado por que los travesaños (5 ' ) de los primeros topes (5) en forma de "U" integran las perforaciones (17) donde se encaja el pasador metálico (18).
    20 10 . -SISTEMA ANTI-ROTJlCIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS, s~~gún una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la camisa (9) se acopla en el orificio posterior (12b) de la respectiva orejeta (13 ' ) de la primera pieza (13) con
    25 interposición de un casquillo (16) ajustado en tal orificio posterior (12b) .
  9. 11. -SISTEMA ANTI-ROTJlCIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS, st::gún una cualquiera de l as reivindicaciones anteriores , caracterizado por que la base
    30 (2) del soporte de bloqueo (1) cuenta con unas escotaduras
    (10) .
  10. 12 . -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS, s,egún una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la base
    35 (2) del soporte de bloqueo (1) asienta contra una
    superficie de la primera pieza (13) con interposición de un recubrimiento intermedio (20) .
  11. 13. -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS , según la reivindicación 12 ,
    5 caracterizado por que el recubrimiento intermedio 20 comprende una impregnación proyectada contra la segunda cara de la base (2) del soporte de bloqueo (1).
  12. 14. -SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE
    MONTAJES AERONÁUTICOS, según una cualquiera de las 10 reivindicaciones 12 ó 13 , caracterizado por que el
    recubrimiento intermedio (20) comprende un material de fibra de vidrio .
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