SISTEMA ANTI-ROTACIÓN DE BULONES EN UNIONES DE MONTAJES AERONÁUTICOS OBJETO DE LA INVENCIÓNLa presente invención, tal y como se expresa en el 5enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos. Dadoque en tales uniones se utilizan también otros elementos, como son entre otros casquillos y tuercas de 10bloqueo, se hace necesario impedir la rotación de unos elementos con respecto a otros a fin de garantizar una buena funcionalidad. Por otra parte, en el sector aeronáutico es fundamental aplicar la característica “FAIL-SAFE” (limite 15de seguridad), concepto éste que recoge el 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 requerimientos de seguridad, tanto para el montaje como 20para el vuelo. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNEn la actualidad, en muchos sectores industriales se elaboran productos donde han de ensamblarse unos elementos con otros. 25En el sector aeronáutico se utiliza el concepto de “FAIL-SAFE” (limite de seguridad) mediante el cual se duplican las prestaciones de algunas partes para que en caso de fallo de algún elemento, siempre exista otro que realice la misma función. En las uniones entre elementos se 30debe 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 en juego casquillos, bulones, y dado que nos centramos en 35
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 5algunas 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 10invención 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 15deseados 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 INVENCIÓN20Con el fin de alcanzar los objetivosy evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone un sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos que cuenta en principio con un bulón que une una primera piezade fibra de carbono 25y 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 30fibra de carbonoo metal.Cabe señalar 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 35que integra unabase con una primera cara que cuenta con
unos medios de bloqueo 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 bulón sobre la cabeza anular de la camisa, asentando tal cabeza anular sobre la base del 5soporte de bloqueo. La base del soporte de bloqueo integra unas pestañas acodadas anti-giro que hacen tope contra unos bordes opuestos de una de las orejetas de la primera pieza. A su vez, el soporte de bloqueo cuenta con una porción 10tubular que arranca de una segunda cara de la base, porción tubular cuyo espacio interior atraviesa tal base. También se caracteriza por que la porción tubular del soporte de bloqueo encaja yajusta dentro del orificio anterior de una de las orejetas, ajustando una parte de la 15camisa dentro de tal porción tubular. Otra característica de la invención es que los medios de bloqueo que arrancan de la primera cara del soporte de bloqueocomprenden: -unos primerostopes que integran unas áreas 20enfrentadas entrelas que se encajan y ajustan unas primeras caras laterales de la cabeza del bulón. -unos segundos topes que integran otras áreas enfrentadas entre las cuales encajan y ajustan unas primeras caras laterales dela cabeza anular de la 25camisa. Las primeras caras laterales de la cabeza del bulón están dispuestas en planos paralelos que son perpendiculares a otros planos paralelos en los que están contenidas las primeras caras laterales de la cabeza anular 30de la camisa. Otra característica de la invención es que la retención axial hacia fuera del conjunto del bulón y camisa, comprende un pasador metálico encajado en unas perforaciones enfrentadas establecidas en los primeros 35topes.
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 dispuestas en planos paralelos a las áreas enfrentadas de 5los primeros topes. Los primeros topes comprenden una estructura nervada en forma de “U”. A su vez, los segundos topes comprenden una estructura maciza de menoraltura que los primeros topes.10Los 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 las perforaciones donde se encaja el pasador metálico. 15Otra 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 orificioposterior. La base del soporte de bloqueo cuenta con unas 20escotaduras 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 impregnación proyectada contra la segunda cara de la base 25del 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 requerimientosde seguridad para el montaje y el vuelo de un avión u otra aeronave. 30A 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 la invención. 35BREVE 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 inmoviliza la rotación de un bulón y también de una camisa donde se aloja 5tal bulón. Figura 2.-Muestra una vista en perspectiva del sistema de la invención. Figura 3.-Representa una vista en perspectiva donde se muestra esencialmente la inmovilización del bulón y 10camisa por mediación de sus respectivas cabezas en combinación con unos topes que forman parte del soporte de bloqueo. Figura 4.-Muestra una vista en planta de lo representado en la figura anterior. 15DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓNConsiderando la numeración adoptada en las figuras, el sistema anti-rotación de bulones en uniones de montajes aeronáuticos contempla la siguiente nomenclatura empleada en la descripción: 201.-Soporte de bloqueo 2.-Base 3.-Porción tubular 4.-Pestañasacodadas 5.-Primeros topes255’.-Travesaños6.-Bulón7.-Cabeza7’.-Primeras caras laterales 7’’.-Segundas caras laterales 308.-Segundos topes 9.-Camisa 10.-Escotaduras 11.-Cabeza anular 11’.-Primeras caras laterales 35
11’’.-Segundas caras laterales 12a.-Orificio anterior12b.-Orificio posterior 13.-Primera pieza 13’.-Orejetas 514.-Orificio central 15.-Segunda pieza 16.-Casquillo 17.-Perforaciones 18.-Pasador metálico1019.-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 15de 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 20cuando 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 25comprende 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. 30-unas pestañas acodadas 4 como prolongación 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. 35
-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 en una dirección perpendicular a la dirección de los 5primeros 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 adelante. La base 2 del soporte de bloqueo 1 está afectada de 10unas escotaduras 10 adyacentes a los segundos topes 8 con el fin de aligerar el peso del conjunto del soportede bloqueo 1. Los primeros topes 5 del soporte de bloqueo 1 comprenden una estructura nervada en forma de “U”, cuyos 15travesaños 5’ integran unas caras planas paralelas entre las que se ajustan dos primeras caras laterales 7’ opuestas de la cabeza7del bulón 6. En cambio, los segundos topes 8 del soporte de bloqueo 1 comprenden una estructura maciza que integran respectivas 20caras planas entre las que se ajustan dos primeras caras laterales 11’ opuestas de una cabeza anular 11 de la camisa 9, presentando los segundos topes 8 una menor altura que los primeros topes 5, de manera que la cabeza 7 del bulón 6 apoya sobre la cabeza anular 11 de la camisa 9 y por tanto 25el contacto de la cabeza 7 del bulón 6 contra los primeros topes 5 está situado tal contacto por encima del contacto de la cabeza anular 11 contra los segundos topes 8. El bulón 6 se ajusta dentro de la camisa 9 sobre cuya cabeza anular 11 hace tope axialmente la cabeza 7 del bulón 306, ajustándose en principiotal camisa 9 en unos orificios, anterior 12a y posterior 12b, de un par de orejetas 13’ pertenecientes a una primera pieza 13 y en un orificio central 14 de una segunda pieza 15 dispuesta entre ambas orejetas 13’, de manera que el bulón 6 relaciona ambas 35piezas del avión, primera 13 y segunda 15. Evidentemente
esos tres orificios 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 casquillo16 ajustado en el 5orificio posterior 12b de una de las orejetas13’ y con interposición de la porción tubular 3 del soporte de bloqueo 1, ajustándose tal porción tubular 3 en el otro orificio anterior 12a de laorejeta 13’ pareja.La porción tubular 3y el casquillo 16sirven para proteger los 10respectivos orificios 12a y 12bubicados 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 15que puede ser de fibra de carbono o metal. 15Así pues, existe un ajuste de precisión por deslizamiento 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 20las 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 1. Por otro lado, los travesaños 5’ de los primeros topes 5 incorporan unas perforaciones 17 enfrentadas por encima 25de la cara libre de la cabeza 7 del bulón 6, una vez montadoéste, 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. 30Como 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 35contra la primera cara del soporte de bloqueo 1, a la vez
que incorpora las primeras caras laterales 11’ que se ajustan con precisión pordeslizamiento contra las caras planas de los segundos topes 8 y unas segundas caras laterales 11’’ enfrentadas con los travesaños 5’ de los primeros topes 5, pero que no están en contacto con éstos. 5La cabeza 7 del bulón 6 incorpora también unas segundas caras laterales 7’’ libres que no contactan con ninguna otra pieza, estando dispuestas tales segundas caras laterales 7’’ en correspondencia con las primeras caras 11’ de la cabeza anular 11 de la camisa 9. 10Así pues, las caras laterales 7’-7’’ de la cabeza 7 del bulón 6 son paralelas dos a dos al igual que ocurre con las caras laterales 11’-11’’ de la cabeza anular 11 de la camisa 9. Las pestañas acodadas 14 del soporte de bloqueo 1 para 15evitar 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 la cara frontal de asiento de tal orejeta 13’ sobre la que apoya el soporte de bloqueo 1. 20Por otra parte, un efecto que se debe tener muy en cuenta en el campo de la aeronáutica es la corrosión producida por el contacto entre piezas de distinto material. Para evitar este efecto entre la fibra de carbono de la primera pieza 13 del avión y el soporte de bloqueo 1, 25se ha previsto un material de recubrimiento intermedio 20 de fibra de vidrio en toda la superficie de contacto entretal soporte de bloqueo 1 y la orejeta 13’ correspondiente que forma parte de la primera pieza 13 del avión teniendo en cuenta las creces o espesor de tal material de fibra de 30vidrio. En el 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 en el caso en el que el sistema anti-rotación sufre 35cualquier 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 diseñada. Otra de las cosas que se pretende solucionar con la invención que nos ocupa, es la entrada enjuego del menor 5número 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 deteriorar la integridad de la unión. Con esta invención que nos ocupa se 10reduce 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.