ES2552589B2 - Arandela para establecer continuidad eléctrica - Google Patents
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Abstract
Arandela para establecer continuidad eléctrica.#Arandela para establecer conductividad eléctrica que comprende un cuerpo principal central conductor dispuesto sustancialmente en un primer plano, y comprendiendo un orificio adaptado para albergar un medio de fijación, y un borde exterior; al menos tres salientes conductores dentados, en el que cada saliente dentado comprende un primer y un segundo extremo, en el que el primer extremo del saliente conductor dentado está unido a dicho cuerpo principal central conductor y el segundo extremo es un extremo libre que comprende al menos un diente conductor, caracterizada porque el segundo extremo de cada saliente conductor dentado se encuentra en un segundo plano distinto al primer plano del cuerpo principal central conductor de la arandela, siendo dicho segundo extremo de naturaleza deformable bajo presión, y porque la unión entre el cuerpo principal central conductor y cada saliente conductor dentado es de naturaleza deformable bajo presión.
Description
DESCRIPCIÓN
ARANDELA PARA ESTABLECER CONTINUIDAD ELECTRICA
La presente invención está dirigida a una arandela especial empleada en la industria aeronáutica. En particular, la arandela de la invención está destinada a establecer una conexión eléctrica fiable, entre la arandela y una estructura con núcleo conductor principal de la estructura de la aeronave.
Una arandela es una placa delgada (típicamente en forma de disco) con un orificio (generalmente en el centro) que se utiliza normalmente para distribuir la carga de un elemento de fijación roscado, tal como un tornillo o tuerca.
En la industria aeronáutica, este tipo de arandelas se emplean habitualmente para distribuir la fuerza que realiza una fijación sobre una estructura determinada. Otra utilidad adicional de las arandelas es contribuir a proporcionar continuidad eléctrica entre la estructura de la aeronave y los elementos de unión.
La estructura donde se fijan las arandelas suele tener una protección superficial para evitar la oxidación del material de la estructura, la cual es típicamente no conductora. Esto provoca que la arandela no pueda establecer la conductividad eléctrica entre los elementos de unión y la estructura. Para solucionar este problema se necesita que un operario decape y limpie la superficie de contacto antes de realizar la instalación de los elementos de unión, lo cual implica un gasto económico y temporal a la hora de realizar dichos montajes.
En el documento US 5453027 se puede encontrar una solución a este problema. En dicho documento se describe una arandela con protuberancias puntiagudas cuyos extremos salen del plano del cuerpo principal de la arandela. Esta solución no garantiza sin embargo que no existan huecos entre dichas protuberancias y el material al que se fija la arandela.
Otra solución a este problema se encuentra en el documento US6368038B1. En dicho documento se muestra un dispositivo lineal dentado que necesita enrollarse a un vástago imagen2 deformación (flexión) sobre dicho dentado no está controlada, y por lo tanto no se puede concretar la geometría final de la unión y no se puede garantizar que el material arrancado no quede bajo la zona de contacto de los dientes, lo que puede redundar en problemas a la hora de asegurar la conductividad eléctrica entre el remache y el material de la estructura a
5 la que se fija dicho remache.
Existe por tanto una necesidad de disponer en el sector aeronáutico de una arandela que permita establecer conectividad eléctrica entre un elemento de fijación y una estructura, sin necesidad de realizar la preparación de la superficie mediante el decapado mecánico y su
10 posterior limpieza y minimizando holguras entre la arandela y la estructura.
La presente invención propone una solución a los problemas anteriormente citados
15 mediante una arandela según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen las realizaciones preferidas de la invención.
En un primer aspecto inventivo se proporciona una arandela para establecer conductividad eléctrica que comprende:
20 un cuerpo principal central conductor dispuesto sustancialmente en un primer plano, y comprendiendo un orificio adaptado para albergar un medio de fijación, y un borde exterior, al menos tres salientes conductores dentados, en el que cada saliente dentado
25 comprende un primer y un segundo extremo, en el que el primer extremo del saliente conductor dentado está unido a dicho cuerpo principal central conductor y el segundo extremo es un extremo libre que comprende al menos un diente conductor,
caracterizada porque
30 el segundo extremo de cada saliente conductor dentado se encuentra en un segundo plano distinto al primer plano del cuerpo principal central conductor de la arandela, siendo dicho segundo extremo de naturaleza deformable bajo presión, y
35 porque la unión entre el cuerpo principal central conductor y cada saliente conductor dentado es de naturaleza deformable bajo presión.
A lo largo de este documento se hace referencia a la naturaleza deformable del elemento saliente y de los al menos tres salientes conductores dentados que evolucionan o salen a partir del mismo. Esto significa que, la deformación que sufre dichos elementos ante una determinada presión o fuerza que se ejerce sobre el primer plano donde está situado el
5 cuerpo principal central conductor de la arandela, implica, que la posición inicial del extremo libre del saliente conductor se modifica manteniéndose la unión entre el primer extremo del saliente conductor y el cuerpo principal central conductor.
Por otra parte, la naturaleza de cada saliente conductor dentado conlleva que en su
10 segundo extremo comprende una forma con al menos un diente conductor. Dicho diente conductor sale o evoluciona del segundo extremo del saliente conductor dentado. Además, el diente conductor está adaptado para raspar cualquier material que entre en contacto con él, del tal forma que favorece la retirada de material. Dicho material puede ser, por ejemplo, un revestimiento o recubrimiento superficial de una superficie conductora.
15 Por lo tanto gracias a las características técnicas descritas previamente, cuando se aplica una fuerza sobre el primer plano de la arandela, cada saliente conductor dentado genera un arrastre de cualquier revestimiento superficial, que se encuentre en contacto con el mismo, hacia el exterior de la zona de contacto de la arandela, lo cual garantiza la limpieza de dicha
20 zona. La naturaleza deformable de la arandela, permite obtener una geometría final plana de la unión, lo cual minimiza las holguras y mejora la conductividad.
Ventajosamente, esta arandela consigue retirar cualquier revestimiento superficial que pueda cubrir la superficie conductora donde se va a situar, y establecer de forma eficiente y 25 fiable la conductividad eléctrica entre la arandela y el material de dicha superficie a la que se fija.
En una realización particular, el segundo extremo de los al menos tres salientes conductores dentados comprende una pluralidad de dientes.
30 Ventajosamente, la pluralidad de dientes aporta un aumento de la cantidad de puntos de arrastre o de contacto de la arandela, lo que conlleva aumentan las zonas de la arandela que inciden sobre la superficie o estructura donde se va a situar. Por lo tanto, esta realización facilita la retirada de cualquier revestimiento superficial que pueda tener la
35 superficie o estructura conductora donde se va a situar la arandela, reduciendo la fuerza que se debe de emplear. La geometría variable y adaptable a cada caso del saliente conductor y imagen6 de los dientes aumenta el rango de revestimientos superficiales donde se puede utilizar esta arandela pudiéndose emplear en revestimientos que tengan una mayor o menor dureza.
En una realización particular, entre el primer plano, donde está dispuesto el cuerpo principal 5 central conductor, y cada saliente conductor dentado se conforma un ángulo (α) que presenta un valor de entre 45º y 75º, preferiblemente 60º.
En una realización particular, el ángulo (α) comprende el mismo valor en cada saliente conductor dentado.
10 Ventajosamente, en función del ángulo que forma cada saliente conductor dentado y de la geometría de los mismos, la arandela es capaz de retirar de forma eficiente cualquier revestimiento superficial que pueda tener la superficie donde se va a situar la arandela, independientemente dicha la superficie presenta alguna curvatura o concavidad,
15 asegurando y fiable la continuidad eléctrica entre la arandela y el material conductor de dicha superficie.
En una realización particular, el al menos un diente conductor comprende un filo, estando dicho filo adaptado para raspar un material que entre en contacto con dicho al menos un 20 diente conductor. Ventajosamente, este filo facilita el raspado del material aumentado la eficiencia del uso de la arandela.
En una realización particular, el primer extremo de cada saliente conductor dentando está unido al borde exterior del cuerpo principal central conductor.
25 En una realización particular, el cuerpo principal central conductor de la arandela es metálico.
En una realización particular, los salientes conductores dentados de la arandela son 30 metálicos.
En una realización particular, los salientes conductores dentados y el cuerpo principal central conductor forman una única pieza.
35 Por estructura con forma de una única pieza o monopieza, se entiende que la estructura del cuerpo principal central conductor, los salientes conductores dentados y el al menos un diente conductor del saliente conductor dentado conforman una sola pieza. Por lo tanto la pieza no tiene ninguna soldadura o unión que una las distintas partes. Ventajosamente, emplear una configuración de una única pieza ahorra costes de producción y de material en la fabricación de la arandela.
5 En una realización particular, el cuerpo principal central conductor comprende un revestimiento superficial conductor de la electricidad.
En una realización particular, que cada saliente conductor dentado comprende un 10 revestimiento superficial conductor de la electricidad.
Ventajosamente, el empleo de un revestimiento superficial conductor mejora la conducción entre la arandela y la estructura conductora donde se va a situar la arandela en aquellos casos en los que por cualquier circunstancia la conductividad se hubiera visto reducida.
15 En una realización particular, los primeros extremos de los salientes conductores dentados están distribuidos de forma equidistante alrededor del cuerpo principal central conductor.
En una realización particular, el espesor de cada saliente conductor dentado es constante. 20 En una realización particular, el espesor de cada saliente conductor dentado es variable.
En una realización particular, la arandela comprende seis salientes conductores dentados unidos al cuerpo principal central conductor.
25 Ventajosamente, debido a la geometría característica de los salientes conductores dentados (espesor, ángulo, número y longitud de dientes) permite, según cada caso (espesor de estructura o fuselaje, materiales, dimensiones y forma), la graduación del nivel de arrastre de material y la penetración en la superficie conductora, pudiéndose garantizar y controlar la
30 conductividad eléctrica entre los elementos a unir.
Todas las características y/o las etapas de métodos descritas en esta memoria (incluyendo las reivindicaciones, descripción y dibujos) pueden combinarse en cualquier combinación, exceptuando las combinaciones de tales características mutuamente excluyentes.
35
Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a
5 las figuras que se acompañan.
Figura 1 En esta figura se muestra una arandela según la presente invención en la que se puede apreciar un saliente conductor dentado con un diente conductor. Figura 2 En esta figura se muestra una arandela según la presente invención en la que se
10 puede apreciar un saliente conductor dentado con tres dientes conductores. Figura 3 En esta figura se muestra una vista de un corte transversal de una arandela según la presente invención. Figura 4 En esta figura se muestra una vista transversal de una estructura y una arandela según la presente invención, donde dicha arandela sufre una fuerza de 15 aplastamiento perpendicular a su plano principal. Figura 5 En esta figura se muestra una vista de un corte transversal de una arandela según la presente invención, después de haber sido deformada.
Figura 6 Esta figura muestra una vista ampliada de la unión entre un saliente conductor dentado con un solo diente conductor según la presente invención y la estructura 20 conductora, después de haber sido retirado hacia afuera de la zona de contacto
el revestimiento no conductor.
25 La presente invención de acuerdo al primer aspecto inventivo, es una arandela adaptada para establecer continuidad eléctrica entre varios elementos, con una especial aplicación en estructuras de aeronaves. El objetivo final de esta arandela es raspar cualquier revestimiento no conductor de electricidad que está dispuesto en algunas superficies conductoras de electricidad, común en la industria aeronáutica, y así ofrecer una conexión
30 eléctrica entre la arandela y dicha estructura conductora a la que se ha fijado, además de realizar la función que hace toda arandela convencional en la fijación de tornillos y/o remaches.
La Figura 1 muestra una arandela (1) según la presente invención. En este ejemplo de
35 realización, la arandela (1) comprende un elemento conductor formado por una parte central dispuesta en un primer plano, denominado, cuerpo principal central conductor (2), el cual
está situado en un primer plano (7). El cuerpo principal conductor (2) comprende: un orificio (11) adaptado para albergar un medio de fijación, como por ejemplo un tornillo, y un borde exterior (10).
5 En la figura 1 se pueden apreciar 4 salientes conductores dentados (3), del total de 6 salientes dentados (3) que comprende la arandela (1), salientes conductores dentados (3) que evolucionan o salen desde el borde exterior (10) de dicho cuerpo principal central conductor (2) al primer extremo de cada saliente dentado (3). En este ejemplo de
10 realización, el segundo extremo (9) de cada saliente conductor dentado (3) comprende un diente conductor (13).
Se puede observar, que el segundo extremo (9) de cada saliente conductor dentado (3) y los dientes conductores (13) se encuentran situados en un segundo plano (8), distinto al primer
15 plano (7). Gracias a esta disposición, el diente (13) de cada saliente conductor dentado (3) puede raspar y retirar cualquier revestimiento superficial que pueda tener la superficie conductora donde se desee emplear dicha arandela (1).
En un ejemplo de realización el cuerpo principal central conductor (2) tiene una forma 20 circular y el orificio (11) presenta una geometría con forma cilíndrica.
En otros ejemplos de realización el cuerpo principal central conductor (2) comprende una forma circular donde el orificio (11) presenta una geometría poligonal regular o irregular. Tanto la forma geométrica del cuerpo principal central conductor (2), como la forma
25 geométrica del orificio (11) puede elegirse y combinarse de manera que el usuario pueda adaptarla según sus necesidades, por ejemplo, para el uso con un remache de forma cilíndrica, o prismática, un tornillo roscado, un tornillo roscado con una zona sin rosca (normalmente en las proximidades de la cabeza del tornillo), etc...
30 Como se puede apreciar en el ejemplo de realización de la figura 1, la arandela (1) conforma una única pieza, de tal forma que el cuerpo principal central conductor (2), el saliente conductor dentado (3) y los dientes conductores (13) están fabricados en una misma pieza. Esta forma de fabricación permite ahorrar costes de fabricación de la arandela (1) ya que pueden ser fabricados en grandes cantidades por una fresadora automática.
35 En un ejemplo de realización, el segundo extremo (9) de cada saliente conductor dentado (3) comprende en su segundo extremo (9) una pluralidad de dientes conductores distribuidos uniformemente. En particular, en la figura 2, se muestra un ejemplo de realización de una arandela (1) en el que cada saliente conductor dentado (3) comprende en su segundo extremo (9) tres dientes conductores distribuidos uniformemente (15, 16, 17). La
5 disposición y el número de dientes (13, 15, 16, 17) dependerán de las propiedades del material de la arandela así como del tipo del revestimiento superficial que recubra la estructura donde se desee situar la arandela (1).
Ventajosamente, los dientes conductores (15, 16, 17) aportan un aumento de la cantidad de
10 puntos de arrastre o de contacto de la arandela, lo que conlleva que existen más zonas de la arandela (1) que inciden sobre la estructura o superficie donde se va a situar. Por lo tanto, esta realización facilita la retirada de cualquier revestimiento superficial que pueda tener la superficie o estructura conductora donde se va a situar la arandela, reduciendo la fuerza que se debe de emplear.
15 En la figura 3, se muestra una vista de un corte transversal de una arandela (1) según la presente invención. En este ejemplo de realización se puede observar, que entre el primer plano (7), donde está dispuesta la unión entre el cuerpo principal conductor (2) y el saliente conductor dentado (3) se conforma un ángulo (α). El valor del ángulo (α) dependerá del
20 material de la estructura y del revestimiento superficial de la misma sobre el que se va a aplicar la arandela. En el caso que se emplee en una superficie con curvatura, cada saliente conductor dentado (3) tendrá un ángulo con un valor diferente para poder raspar de forma más eficiente el revestimiento no conductor. En este ejemplo de realización la arandela (1) está prevista para ser empleada en una superficie plana, y por lo tanto todos los salientes
25 conductores tienen un ángulo con el mismo valor.
En la figura 4, se muestra una vista transversal de una estructura (12) y una arandela (1) según la presente invención, donde dicha arandela (1) es sometida a una fuerza de aplastamiento (6).
30 Así, en una realización, se muestra un método para establecer conectividad eléctrica entre un elemento de fijación, en este caso una arandela (1), y una estructura (12) con núcleo conductor (4) y revestimiento superficial no conductor (5), en el que el método comprende:
proveer una arandela (1), según cualquiera de las realizaciones anteriores, colocar la arandela (1) en disposición de unión entre la arandela (1) y la estructura (12),
ejercer una fuerza de aplastamiento (6) sobre dicha arandela (1), de tal modo que cada diente (13, 15, 16, 17) que evoluciona de saliente conductor (3) de la arandela (1) raspe y retire el revestimiento superficial (5) de la estructura (12),
5 estableciendo una conductividad eléctrica segura y fiable entre la arandela (1) y el núcleo conductor (4) de la estructura (12). Este último paso es el que se ha representado en la figura 4.
Como se observa en la figura 4, la fuerza de aplastamiento (6) se ejerce de forma
10 substancialmente perpendicular al primer plano (7) donde se sitúa el cuerpo principal central conductor (2).
Ventajosamente al aplicar de forma perpendicular o substancialmente perpendicular dicha fuerza de aplastamiento (6), se reduce la cantidad de fuerza que se necesita para que la
15 arandela raspe y retire el revestimiento superficial de la estructura conductora, estableciendo una conductividad eléctrica segura y fiable entre la arandela (1) y el núcleo conductor (4) de la estructura (12).
Como se muestra en la figura 4, la fuerza de aplastamiento (6) debe aplicar el par de apriete
20 nominal especifico en cada caso sobre la arandela (1), con el fin de garantizar que el saliente conductor deformable y los dientes conductores deformables (3) permitan obtener una geometría final plana de la unión.
Gracias al diseño de la arandela (1), dicha arandela (1) proporciona una continuidad
25 eléctrica segura y fiable, ya que su configuración permite raspar el revestimiento superficial no conductor (5) de la estructura (12), empujándolo fuera de la zona de contacto, y permitiendo el contacto con el núcleo conductor (4) de la estructura (12), cuando se realiza una fuerza perpendicular al primer plano (7) de la arandela (1).
30 En otros ejemplos de realización se puede realizar la fuerza de aplastamiento (6) de forma oblicua respecto al primer plano (7), por ejemplo, en el caso que un operario este trabajado en un espacio cerrado donde solo le permita ejercer dicha fuerza de aplastamiento (6) de forma oblicua, por ejemplo con un ángulo de 45º con respecto al primer plano (7). Gracias al diseño de la arandela (1), dicha arandela (1) sigue proporcionado una conductividad
35 eléctrica segura y fiable, ya que la arandela está adaptada para raspar el revestimiento superficial no conductor (5) de la estructura (12) y contactar con el núcleo conductor (4) de la estructura (12).
En la figura 5, se muestra una vista de un corte transversal de una arandela (1) según una realización, después de haber sido ejercida una fuerza de aplastamiento (6). Se puede 5 observar como al menos un saliente conductor dentado (3) de la arandela (1) garantiza una continuidad eléctrica segura y fiable entre la arandela (1) y el núcleo conductor (4) de la estructura (12). Esto es debido a que como se aprecia más detalladamente en la figura 6, al menos un saliente conductor dentado (3) de la arandela (1) se encuentra en contacto con el núcleo conductor (4) de la estructura (12), tras haber raspado y retirado hacia afuera el
10 revestimiento no conductor (5).
A continuación en un ejemplo de realización, se muestra un método de fabricación de la arandela según la presente invención. El método de fabricación comprende las siguientes etapas,
15 a) Troquelar una plancha de material conductor con un troquel, en el que dicho troquel comprende una forma perimetral según la arandela (1) de la invención, obteniendo una pieza troquelada con la forma de la arandela (1) según la invención. b) Deformar la pieza troquelada en un proceso de forja hasta obtener una arandela (1) según la invención. Este proceso de forja podría realizarse en frío o en caliente.
20 Ventajosamente, las características técnicas de la arandela (1) permiten su fabricación en grandes cantidades, a coste reducido y de forma industrial. Por ejemplo, en el proceso de troquelado, se puede emplear una máquina troqueladora con un troquel con la forma de la arandela (1). Adicionalmente en el proceso de forja, se pueden emplear distintas matrices
25 macho y hembra para definir los diferentes ángulos (α), Esto da la posibilidad de integrar todas las etapas en un aparato o en una línea de producción, permitiendo fabricar las distintas realizaciones de la arandela (1) de forma rápida, eficiente y barata.
Claims (12)
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imagen1 REIVINDICACIONES1.-Arandela (1) para establecer conductividad eléctrica que comprende: un cuerpo principal central conductor (2) dispuesto sustancialmente en un primer plano5 (7), y comprendiendo un orificio (11) adaptado para albergar un medio de fijación, y un borde exterior (10),al menos tres salientes conductores dentados (3), en el que cada saliente dentado (3) comprende un primer y un segundo extremo (9), en el que el primer extremo del saliente10 conductor dentado (3) está unido a dicho cuerpo principal central conductor (2) y el segundo extremo (9) es un extremo libre que comprende al menos un diente conductor (13, 15, 16, 17),caracterizada porque el segundo extremo (9) de cada saliente conductor dentado (3) se encuentra en un 15 segundo plano (8) distinto al primer plano (7) del cuerpo principal central conductor (2) de la arandela (1), siendo dicho segundo extremo (9) de naturaleza deformable bajo presión, yporque la unión entre el cuerpo principal central conductor (2) y cada saliente conductor dentado (3) es de naturaleza deformable bajo presión de tal forma que al aplicar una fuerza sobre la arandela se obtiene una geometría final plana de la unión.20 2.-Arandela (1) según la reivindicación 1, en el que el segundo extremo (9) de los al menos tres salientes conductores dentados (3) comprende una pluralidad de dientes (13, 15, 16, 17).25 3.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que entre el primer plano (7), donde está dispuesto el cuerpo principal central conductor (2), y cada saliente conductor dentado (3) se conforma un ángulo (α) que presenta un valor de entre 45º y 75º, preferentemente 60º.30 4.-Arandela (1) según la reivindicación 3, caracterizada porque el ángulo (α) comprende el mismo valor en cada saliente conductor dentado (3). - 5.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un diente conductor (13, 15, 16, 17) comprende un filo, estando dicho filo adaptado para 35 raspar un material que entre en contacto con dicho al menos un diente conductor (13, 15, 16, 17).
imagen2 imagen3 - 6.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el que el primer extremo de cada saliente conductor dentando (3) está unido al borde exterior (10) del cuerpo principal central conductor (2).
- 7.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el cuerpo principal central conductor (2) de la arandela (1) es metálico.
- 8.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los salientes conductores dentados (3) de la arandela (1) son metálicos.
- 9.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los salientes conductores dentados (3) y el cuerpo principal central conductor (2) forman una única pieza.
- 10.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo principal central conductor (2) comprende un revestimiento superficial conductor de la electricidad.
- 11.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada saliente conductor dentado (3) comprende un revestimiento superficial conductor de la electricidad.
- 12.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los primeros extremos de los salientes conductores dentados (3) están distribuidos de forma equidistante alrededor del cuerpo principal central conductor (2).
- 13.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor de cada saliente conductor dentado (3) es constante.
- 14. Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor de cada saliente conductor dentado (3) es variable.
- 15.-Arandela (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende seis salientes conductores dentados (3) unidos al cuerpo principal central conductor (2).
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2552589 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20171113 |