火花抑制帽的制作方法

本发明涉及用于在紧固件的端部周围形成密封腔的火花抑制帽。本发明还涉及接头、组装接头的方法、包括帽和接头中的至少一者的飞行器、火花防护帽安装系统、以及在紧固件的端部周围形成密封腔的方法。

背景技术：

载客飞行器通常每年被雷击打一次或两次，每次雷击都以寻求最小的电阻路径的高达200,000安培的电流击打。许多现代载客飞行器具有由具非常高的电阻的复合材料制成的外表面。因此在外表面中的具有低的多的电阻的许多金属紧固件中的任何紧固件处，都存在高的雷电附着可能性。在机翼中，这些紧固件中的一些紧固件穿过外机翼蒙皮进入燃料箱。

图1是穿过面板1的紧固件组件的一部分的侧视图，面板1可以是复合材料面板或金属面板。该组件包括紧固件，紧固件包括带外螺纹的螺栓2、带内螺纹的螺母3和垫圈4。在雷击击中面板1并附着至紧固件的情况下，则可能会在图1中由标记5指示的位置处产生火花、等离子体或渗气。

已知例如wo2015/025130提供可注射的螺母帽，该可注射的螺母帽设置在紧固件的从面板突出的端部上。提供这种螺母帽以在紧固件的端部周围形成密封腔。提供了内帽本体，该内帽本体终止于内帽边沿，该内帽边沿环绕通向中心腔的开口。终止于裙状部边沿处的环形裙状部在裙状部与内帽本体之间设置了环形凹入部，在环形凹入部中设置有可固化的密封材料。裙状部可能削弱螺母帽相对于其他特征的定位。

技术实现要素：

根据本发明的方面，提供了一种在紧固件的端部周围形成密封腔的方法，该紧固件的端部从结构件的表面突出，该方法包括：将火花防护帽配装到紧固件的端部上；火花保护帽包括：帽本体，帽本体具有环形基部，环形基部终止于基部边沿，基部边沿环绕通向中心腔的开口，中心腔用于接纳紧固件的端部；并且该方法还包括：布置密封材料分配工具，该密封材料分配工具用于将密封材料注射到火花防护帽周围；以及通过密封材料分配工具将密封材料注射到结构件与帽的接合处周围。

通过这种布置，可以使帽与密封剂之间的接触面积最大。帽的保持可以得到改善。可以对用于将密封剂材料应用至帽的注射工具的容易定位进行改善。

密封材料分配工具可以包括环形通路和离开环形通路的密封材料出口，该密封材料出口具有构造成围绕火花防护帽周向地分配密封材料的环形构型。

根据本发明的方面，提供了一种接头，该接头包括：结构件；紧固件的端部，该紧固件的端部从结构件突出；以及帽，帽具有终止于基部边沿的环形基部和位于该环形基部的外侧部上的配合特征，环形基部至少基本上与结构件抵接，并且帽在紧固件的端部周围形成密封的空气腔。接头包括固化的密封材料，该固化的密封材料与配合特征的至少一部分接触，以将帽固定至结构件。

帽可以是整体式的。固化的密封材料可以包围配合特征的至少一部分，以将帽固定至结构件。

配合特征可以包括从环形基部的外侧部突出的凸缘。

凸缘可以大致平行于由基部边沿限定的平面从与环形基部的外侧部的接合处延伸至凸缘的自由端部。

凸缘的自由端部可以与由基部边沿限定的平面间隔开。

配合特征可以与基部边沿间隔开。

配合特征可以包括位于环形基部的外侧部上的突起部和位于环形基部的外侧部中的凹部中的至少一者。

配合特征可以是多个配合特征中的一个配合特征。

环形基部的外侧部上的突起部和环形基部的外侧部中的凹部中的至少一者可以周向地延伸。

整体式帽可以包括接合特征，该接合特征构造成与紧固件的端部接合并且将基部边沿抵靠结构件的表面定位。

根据本发明的方面，提供了一种火花防护帽，该活化防护帽用于在紧固件的端部周围形成密封腔，该紧固件的端部从结构件的表面突出，该帽包括帽本体，该帽本体具有环形基部，该环形基部终止于基部边沿，该基部边沿环绕通向中心腔的开口，中心腔用于接纳紧固件的端部；环形基部具有从基部边沿延伸的外周向表面和位于该外周向表面上的配合特征，该配合特征构造成接触从外部应用至帽的密封剂材料。

火花防护帽可以是一件式火花防护帽。

配合特征可以包括位于外周向表面上的突起部和位于环形基部中的凹部中的至少一者。

配合特征可以包括从外周向表面突出的凸缘。

通过这种布置，可以容易地形成配合特征。可以增大帽的应用密封剂的表面积。

凸缘可以大致平行于由基部边沿限定的平面从与外周向表面的接合处延伸至凸缘的自由端部。

通过这种布置，可以使帽和密封剂之间的接触面积最大。帽的保持可以得到改善。可以对用于将密封剂材料应用至帽的注射工具的容易定位进行改善。

通过设置不朝向结构件的表面延伸的凸缘，已经认识到的是，可以设置提供帽至结构件的表面的适当粘附的密封定位。例如，与具有裙状部的帽相比，这种凸缘的使用使得帽能够定位成更靠近其他特征。

帽可以包括接合特征，该接合特征构造成与紧固件的端部接合并且将基部边沿抵靠结构件的表面定位。因此，可以将基部边沿定位成与结构件的表面紧密地接合，紧固件的端部从结构件的该表面延伸。这样，可以使空气和密封剂到中心腔中的泄漏最小。

接合特征可以包括至少一个突耳。

接合特征可以邻近于基部边沿。

配合特征可以与基部边沿间隔开。如此，可以在配合特征与结构件的表面之间限定接纳密封剂的容积。将配合特征与基部边沿间隔开可以有助于将帽靠近其他特征定位。

配合特征可以包括位于外周向表面上的突起部和位于环形基部中的凹部中的至少一者。

凸缘可以从基部边沿偏移。

如此，螺母帽可以定位成紧靠从结构件的表面突出的特征。

凸缘的自由端部可以与由基部边沿限定的平面间隔开。

凸缘与基部边沿的轴向间隔可以大于凸缘的径向长度。

凸缘可以是刚性的。

凸缘可以形成为一件式构造。

凹部可以包括周向延伸的通道。

凹部可以是多个凹部中的一个凹部。

环形基部可以包括单个壁构型。

开口可以是通向中央腔的仅有的开口。

凸缘可以周向地延伸。

基部边沿可以位于基部边沿平面中在环形基部的整个圆周周围。

根据本发明的方面，提供了一种组装如上所述的接头的方法，该方法包括：将帽配装在紧固件的端部上；以及将密封材料注射到结构件与帽的接合处周围。

根据本发明的方面，提供了一种密封材料分配工具，该密封材料分配工具用于将密封材料注射到火花防护帽的外侧部周围，该工具包括：环形通路，通向该环形通路的密封材料入口和从环形通路离开的密封材料出口，其中，密封材料出口具有构造成围绕火花防护帽周向地分配密封材料的环形构型。

通过这种布置，可以对分配未固化的密封剂以将帽结合至结构件的表面进行容易地控制。可以实现密封剂在帽周围的大致均匀的分配。

密封材料出口可包括多个出口孔口。

多个出口孔口可以沿着环形通路间隔开。

多个出口孔口中的至少一个出口孔口可以与出口孔口中的另一出口孔口的尺寸不同。

多个出口孔口中的在入口远端的至少一个出口孔口的直径可以大于多个出口孔口中的在入口近端的至少一个出口孔口的直径。

如此，可以实现密封剂从工具到帽的圆周周围的均匀流动。

多个出口孔口中的至少一个出口孔口可以位于环形通路的内径向侧部和环形通路的下侧部中的至少一者上。

环形通路可以包括环形管。

环形管可以是弹性的。

入口可以包括与环形通路流体连通的入口管。

根据本发明的方面，提供了一种火花防护帽安装系统，该火花防护帽安装系统包括至少一个如上所述的火花防护帽和如上所述的密封材料分配工具。

根据本发明的方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括如上所述的帽和如上所述的接头中的至少一者。

附图说明

现在将参照附图对本发明的实施方式进行描述，在附图中：

图1示出了从结构件突出的紧固件组件的现有技术的一部分的侧视图；

图2示出了飞行器的立体图；

图3示出了包括紧固件和帽的接头在应用密封剂材料之前的局部横截面正视图；

图4示出了图3的帽的局部横截面侧视图；

图5示出了包括紧固件和另一帽的另一接头在应用密封剂材料之前的局部横截面正视图；

图6示出了包括紧固件和另一帽的另一接头在应用密封剂材料之前的局部横截面正视图；

图7示出了图3的接头在应用密封材料之后的局部横截面正视图，其中，示出的密封材料与左手侧的凸缘接触并且封围该凸缘，并且示出的密封剂与右手侧的凸缘接触；

图8示出了密封材料分配工具的从上方观察的局部横截面图；

图9示出了图3的接头的局部横截面正视图，其中，图8的工具布置在应用密封材料之前的帽上；

图10示出了另一密封材料分配工具的从上方观察的局部横截面图；以及

图11示出了图3和图4的接头的局部横截面正视图，其中，图10的工具布置在应用密封材料之前的帽上。

具体实施方式

在图2中示出了飞行器10。飞行器10包括机身11。从机身11延伸有两个机翼12。将理解的是，机身11和机翼12可以根据特定的应用采用各种不同的平面形状和轮廓。在机身11和机翼12中形成有燃料箱13。在

图2中示意性地示出了一个这样的燃料箱13。燃料箱13由形成飞行器10的一部分的一个结构或多个结构形成。

图3和图7示出了处于安装阶段的接头100。在图4中示出了接头100的帽200。接头100在图7中示出为已组装。接头100包括诸如飞行器蒙皮面板的结构件110。结构件110具有平面表面111。紧固件120延伸穿过结构件110。结构件110在该实施方式中是复合材料飞行器结构部件，但是可以是混合的复合材料-金属部件或其他部件。

结构件110可以包括结构特征，比如阶状部、拐角、凹部和其他部件。例如，在图4中，示出了位于平面表面111与直立特征113之间的倒角112。

紧固件120的端部121从结构件110突出。紧固件120包括第一紧固构件122和第二紧固构件123。第一紧固构件122和第二紧固构件123可以彼此接合。

第二紧固构件123包括从结构件110突出的轴向延伸的轴123a。第一紧固构件122包括旋拧在轴123a上的螺母122a以及位于螺母122a与结构件110之间的垫圈124。螺母122a可以螺纹地接合在轴123a上。紧固件120限定纵向轴线。

垫圈124是阶状的。垫圈124限定了紧固件120的阶状部125。在图中，阶状部125由位于垫圈124的外侧部中的在直径上凹入的部分126形成。在替代性实施方式中，垫圈124包括第一垫圈部分和第二垫圈部分，其中，第二垫圈部分的直径小于第一垫圈部分的直径。阶状部125可以由垫圈124中的凹槽(未示出)形成。在实施方式中，阶状部由外径比螺母的外径小的垫圈限定。在实施方式中，阶状部形成在螺母中。

帽200封围紧固件120的端部121，并且将参照图3至图11进行详细地描述。该帽是火花防护帽。帽200具有帽本体201，帽本体201具有圆顶形的外侧(上部)部分202和大致筒形的基部210。基部210是环形的。基部210终止于边沿211，该边沿211环绕通向中心腔130的开口212。开口212是通向腔130的仅有的开口。开口212设置成允许紧固件120的端部121插入到腔130中。在实施方式中，可以在例如上端部处设置另一密封开口。如下面将变得明显的，密封剂没有接纳到腔130中。边沿211位于平面214中，因此边沿211可以在如所示出的帽200配装在紧固件120的端部121上时与结构件110的平面表面111在边沿211的整个圆周周围紧密地接合。

凸缘220从凸缘220与帽本体210相接的内侧(内部)端部221延伸至外侧(外部)凸缘边缘222。凸缘220是环形的。凸缘220从帽本体210垂直地延伸。凸缘220与边沿211之间延伸有帽本体210的下部部分216。凸缘220与边沿211间隔开。凸缘边缘222与边沿211所在的平面214间隔开。凸缘220大致平行于边沿211所在的平面214延伸。凸缘220具有上侧部和下侧部。

基部210具有外表面217。外表面217周向地延伸。外表面217从边沿211延伸。凸缘220从外表面217延伸。外表面217构造成与应用在帽200外部的密封剂材料接触。基部是一件式构造。基部210和凸缘220形成为一件。基部及凸缘构造由刚性材料形成。尽管凸缘220的尺寸可以变化，但是凸缘220距基部边沿211的轴向间隔大于凸缘220的径向长度。

凸缘220用作配合特征。凸缘220构造成至少部分地粘附至应用于帽200的密封剂。边沿211与凸缘220之间限定了密封剂接纳空间。因此，在用作配合特征的凸缘220与结构件110的表面111之间限定了在其中可以接纳密封剂的容积。将凸缘220远离基部边沿211间隔开有助于将帽200靠近其他特征定位。

尽管在本布置结构中将凸缘220设置为配合特征，但是将理解的是，替代性构型是可能的。在实施方式中，凸缘220包括间隔开的凸缘部分。在实施方式中，省去了凸缘并且结合了替代性配合特征。配合特征可以包括比如脊状部和/或凸缘的突起部以及比如通道的凹部。

例如，在图5中示出了另一实施方式。在该实施方式中，省去了凸缘220，并且在基部210中形成有凹部构型240。凹部构型240包括凹部241。凹部241是周向延伸的通道242。在图5中示出了四个通道242，但是将理解的是，通道242的数目可以变化，并且通道242可以是单个通道。该通道242或每个通道242可以包括通道部分。通道242在外表面217中凹入。在每对通道242之间限定有脊状部243。脊状部243与外表面217在同一平面延伸。在实施方式中，一个或更多个脊状部243相对于外表面217凹入。该通道242或每个通道242可以由突出的脊状部形成。在图6中，示出了包括凸缘220和凹部构型240两者的另一实施方式。

在上面描述的实施方式的情况下，帽本体201形成有定位构型260，如图4中所示。定位构型260包括接合特征261。接合特征261构造成与紧固件120的端部121接合。接合特征261包括三个突起部262。突起部262是钩状部。突起部262用作突耳。突起部262向内突出到中心腔130中。突起部262径向向内突出。突起部262形成在帽本体201的下内侧端部处。突起部262靠近基部边沿211。在本实施方式中，帽200形成有三个突起部262，但是数目可以不同。突起部262在基部210周围等距分散。

每个突起部262均位于肋部263上。肋部263轴向延伸并向内突出到中心腔130中。在实施方式中，肋部263邻接紧固件120的端部121。可以省去肋部263。

每个突起部262构造成抵靠阶状部125。定位构型260将边沿211抵靠表面111定位。突起部262在腔130中彼此相对。也就是说，至少两个突起部262布置为彼此成大于90度。例如，在三个均匀分配的突起部的情况下，突起部262布置为彼此成120度。

当将帽200配装在紧固件120的端部121上时，边沿211位于边沿211的平面中，因此边沿211可以在边沿211的整个圆周周围与结构件110的平面表面111紧密地接合。这有助于防止空气和密封剂泄漏到内部腔130中。在形成接头100期间，帽200保持在紧固件120上并且基部边沿211抵接表面111。接合特征261有助于保持边沿211基本上与表面111接触。

帽通过注射成型或类似方法一体形成。合适的材料是比如尼龙pa66或尼龙pa12的尼龙材料。

合适的密封材料是可从chemetallgroup获得的比如ppgpr-2001b2的聚硫醚密封剂或比如naftosealmc238b、mc238a或mc780的多硫化物密封剂。

在图8中示出了密封材料分配工具300。该工具300以横截面示出。图9示出了定位在帽200上的工具300。密封材料分配工具300连同多个帽200一起形成了火花防护帽隔离系统。帽200的数目可以变化。将理解的是，工具300可用于安装多个帽200。

密封材料分配工具300构造成接纳在帽200周围。该工具构造成在帽接纳在紧固件120的端部121上时接纳在帽200上，如图9所示。工具300包括在密封材料入口303与密封材料出口304之间延伸的密封材料流动通路302。

工具300包括环形管305。环形管305限定环形通路306。环形通路在工具300设置在帽200上时提供围绕帽200的外部的流动路径。工具300形成为环形件。帽接纳空间307形成在环形管305的内侧。环形管305的内径构造成大致上对应于帽200的基部210的直径。将要理解的是，工具300的尺寸对应于工具300意在安装的帽200的尺寸。环形管305由有弹性的材料形成。管305是柔性的，并且由比如橡胶的合适材料形成。环形管305是柔性的，并且因此可膨胀成在帽200上形成合适的配装。工具300构造成保持工具300的形状。管305的弹性使工具300布置在凸缘220上或上方。

入口管308与环形管305中的环形通路306流体连通。入口管308形成密封材料入口303。入口孔309形成在入口管308的自由端部处。入口管308与密封材料注射装置(未示出)连接，以提供进入密封材料分配工具200内的密封材料流。入口管308由柔性材料形成。在工具300周围环形地形成有出口孔口310。多个出口孔口310沿着环形管305间隔开。出口孔口310与环形通路306流体连通。在图8中所示出的实施方式中，出口孔口310通常沿着环形管305均匀地分配。然而，将理解的是，邻近的出口孔口310之间的间隔可以变化。

在图8和图9中的实施方式中，出口孔口310位于环形管305的内径向侧部312上。在内径向侧部312上的出口孔口310构造成沿向内的径向方向注射密封材料。通过这种布置，密封材料将被直接朝向帽200注射。在另一实施方式中，如在图10和图11中所示出的，出口孔口310位于环形管305的下侧部313上。环形管305的下侧部313上的出口孔口310沿轴向方向延伸。下侧部313上的出口孔口310构造成沿轴向方向分配密封材料。通过这种布置，密封材料被引向平面表面111。将理解的是，出口孔口310的构型可以变化。例如，实施方式中的工具300在内径向侧部312和下侧部313两者上均具有出口孔口310。出口孔口310可以在内径向侧部312与下侧部313之间以锐角的角度延伸。

在图8中，出口孔口310被大致示出为每个出口孔口310具有大致相同的直径。两个或更多个邻近的出口孔口310的直径可以不同。在图10中提供了一个这样的不同出口孔口布置的示例。在这种布置中，不管出口孔口310的对准如何，出口孔口310的直径都远离与入口管308的流体连通而增大。也就是说，密封材料入口303远端的至少一个出口孔口310的直径大于密封材料入口303近端的另一出口孔口310的直径。出口孔口310的直径沿着环形管305从密封材料入口303的近端向密封材料入口303的远端递增地增大。可以预期其他布置，例如，成组的出口孔口310的直径可以成阶状。通过远离入口管308增大出口孔口310的直径，可以在注射密封材料时确保来自工具300的密封材料流围绕帽200大致均匀分配。将理解的是，工具300中的密封材料的压力将最接近入口管308。

在形成接头100期间，帽200被布置在紧固件120的端部121上。基部边沿211移动成与表面111抵接。帽200通过接合特征261保持在紧固件120上。在肋部211与表面111抵接的情况下，腔130提供了由帽200和表面111限定的空气腔。帽本体201的内侧的空间限定了帽200的内部。帽本体201的外侧的空间限定了帽200的外部。当帽200被定位时，密封材料分配工具300位于帽200上。工具300相对于帽200的位置可以变化。例如，在一个注射位置，环形管305接纳在帽200的凸缘220上，以至少部分地接纳在凸缘220与表面111之间。在另一布置中，环形管305接纳在帽基部210周围但是保持在凸缘220上方，如图11所示。

用以提供密封材料流的密封材料注射装置的喷嘴(未示出)与密封材料入口303连接。密封材料流被注射至密封材料分配工具300并沿着环形管308流动至环形通路306。密封材料从入口303沿着环形通路306流动。密封材料被迫离开出口孔口310，并且围绕帽200分配。密封材料环形地分配在帽200的基部210周围。密封材料流动成与外表面217、结构件110的表面111和凸缘220接触。由于环形通路306的布置，密封剂同时地应用在帽基部210周围。当所需量的密封材料从出口孔口310流出时，密封材料向入口303的流动停止。密封材料被引导成抵靠帽本体201，并且被限制向上推动帽200远离表面111。接合特征261将帽200保持在紧固件120的端部121上方。如此，防止在基部210与表面111之间形成任何间隙。如此，防止了到腔130中的泄露。

然后使密封材料固化，从而留下如图7中所示出的固化的密封材料400。固化的密封材料400包围表面111和帽基部210的外表面217的接合处。如此，在帽200的腔130周围形成了密封。该密封防止水或其他污染物进入腔130中，并且还防止在新的雷击的情况下等离子体或其他渗气产物离开腔130。固化的密封材料140也与凸缘220接触。如此，帽200的与固化的密封材料接触的表面积增大。这有助于帮助帽在紧固件120上的保持。如图7左侧所示，可以允许密封材料流动成包围凸缘220。替代性地，如图7右侧所示，可以允许密封材料流动并随后固化成接触凸缘220但不包围凸缘220。

在将未固化的密封材料应用到帽200周围之后，可以移除工具300。当工具300被移除时，该工具300可以用于向另一帽200应用密封剂。

在各种特征被描述为环形的情况下，这些部件可以具有圆形横截面。然而，在非圆形帽组件的情况下，则这些环形特征将具有非圆形横截面形状。术语“环形”在本文中用于指绕帽组件的周向部延伸的特征(例如，边沿、肩部、突起部或凹部)，而不论该周向部的形状如何。

在出现词语“或”的情况下，这应被理解为是意味着“和/或”，使得所涉及的项不一定相互排斥，并且可以以任何适当的组合使用。

尽管以上已经参考一个或多个优选实施方式描述了本发明，但是将理解的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种更改或改型。