可注射帽的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔的帽、包括这种帽的接合部、部件套件、以及用于安装这种帽的方法。
【背景技术】
[0002]EP-A-0334011中描述了提供火花抑制的已知方法。一定体积的气体由围绕紧固件的帽围封。气体针对在任何雷击期间可能发生于复合材料结构与金属紧固件之间的电弧放电提供火花抑制。
【发明内容】
[0003]本发明的第一方面提供了一种用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔的帽，该帽包括:内帽构件，该内帽构件具有环形基部，环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封紧固件的一个端部；外帽构件，该外帽构件具有可选地远离环形基部径向向外延伸的环形裙部或凸缘，在环形裙部或凸缘与环形基部之间限定有环形密封腔；以及密封材料入口，该密封材料入口包括外帽构件中的与环形密封腔流体连通的开口，该开口布置成与密封材料注射装置相互连接，以提供从密封材料入口进入环形密封腔的可固化密封材料流。内帽构件和外帽构件通过一个或多个焊缝焊接在一起。将帽构件焊接在一起防止了外帽构件因密封材料的压力而变得移位。
[0004]内帽构件和外帽构件可以通过仅单个焊缝焊接在一起，但更一般地，内帽构件和外帽构件通过三个或更多个焊缝焊接在一起，这些焊缝之间具有通路以使得可固化密封材料能够在这些焊缝之间流动并流入到环形密封腔中。
[0005]由于密封材料能够在将帽定位到紧固件的端部上之后被注射，因此可以使用具有较短处理时间和固化时间的密封材料。密封材料可以在密封材料注射装置中根据应用而混合，因此确保了材料在其工作寿命期间以及在其已经开始固化之前施加。快速固化密封材料具有非常快地提供稳定结合的优点。也就是说，安装的帽将能够在短时间内承受来自组装工作者的意外撞击等。
[0006]环形密封腔提供了用于密封的较大接触面积，这进而又在相对较小的占用区域中提供了帽与结构体之间的牢固且可靠的结合。帽与结构体之间的良好的密封是至关重要的，既要保持空气腔内的空气的密封体积以使得空气腔可以安全地容受雷击期间造成的渗气和放火花，又要防止燃料泄漏到空气腔中。
[0007]本发明的帽还防止固化的密封内的气隙，并提供了干净且一致的施加过程。特别重要的是防止密封材料中的气隙，是因为这种气隙损害密封(结合线)并因此使得燃料漏入空气腔中。
[0008]环形密封腔内的密封材料具有在螺帽安装在穿过结构体的紧固件上方时密封空气腔的主要功能，但还可以具有将帽结合至结构体的功能。因此，密封材料可以包括密封及结合材料。类似地，环形密封腔可以包括环形密封及结合腔。
[0009]密封材料入口的开口优选地在外帽构件的中央轴线上定中心。这种中央位置确保了至环形密封腔的整个圆周的均匀流动。替代性地，该开口在一些实施方式中可以偏离中央轴线以使得帽能够安装在有限空间中。在这些情况下可能有必要将附加的限制特征或其他特征并入到帽中来确保密封材料流能够提供均匀密封(结合线)。
[0010]该帽还可以包括储存器，储存器设置成接纳来自开口的可固化密封材料并将其分布至环形密封腔。储存器可以包括与开口轴向对准(即，直接定位在开口下方)的顶部敞开的腔室。
[0011]内帽构件优选地包括从环形基部延伸的大致圆顶状部，并且外帽构件优选地包括从环形裙部或凸缘延伸的对应的大致圆顶状部。外帽构件的圆顶形状减小了例如由组装工人的意外撞击对帽造成损害的可能性，并且使应力集中最小化。内帽构件的圆顶形状使空气腔的容积最小化，并且因此使帽的总体尺寸和质量最小化。因此，对于给定的重量和空间封罩而言，圆顶形状使空气腔容积最大化。
[0012]该帽可以包括多个通道，所述多个通道形成在内帽构件的外表面中或者外帽构件的内表面中，每个通道均与密封材料入口的开口以及环形密封腔流体连通。内帽构件和外帽构件可以在这些通道之间焊接在一起。
[0013]通道可以是延伸经过内帽构件与外帽构件之间的间隙的仅一部分的浅的通道，间隙的剩余部分提供连续的接合区域。更优选地:或者通道形成在内帽构件的外表面中并被抵接外帽构件的内表面的脊部隔开；或者通道形成在外帽构件的内表面中并且被抵接内帽构件的外表面的脊部隔开。因此，在这种情况下，脊部将内帽构件与外帽构件之间的间隙分成多个通道并且不允许密封材料在通道之间流动。脊部可以在其抵接另一帽构件的位置处焊接至此另一帽构件。
[0014]通常，每个通道均具有通道入口和出口，通道入口设置成接纳来自密封材料入口的可固化密封材料流，出口设置成将可固化密封材料流供给到环形密封腔中。通道可以一直延伸至内帽构件的环形基部的边缘，但更优选地，通道的出口从内帽构件的环形基部的边缘沿轴向方向向后设置。
[0015]内帽构件和外帽构件可以仅在一侧上形成有通道，但更优选地，内帽构件或外帽构件具有瓦楞形状。也就是说，或者通道形成在内帽构件的外表面中并且多个对应的通道形成在内帽构件的内表面中；或者通道形成在外帽构件的内表面中并且多个对应的通道形成在外帽构件的外表面中。形成具有这种瓦楞形状的内帽构件或外帽构件使得能够形成相对较窄的通道而不会造成大量额外重量。
[0016]内帽构件或外帽构件通常具有形成通道的侧壁，侧壁具有基本一致的壁厚。这使帽的重量最小化。
[0017]每个通道均可以具有随着其朝向环形密封腔延伸而增大的宽度。这促使来自不同通道的分开的密封材料流在它们离开通道时汇合。
[0018]每个通道均可以具有随着其朝向环形密封腔延伸而减小的深度。
[0019]优选地，外帽构件的环形裙部或凸缘终止于边缘处，环形裙部或凸缘的边缘沿轴向方向偏离内帽构件的环形基部的边缘。也就是说，当帽就位时，即当紧固件的端部围封在空气腔内并且内帽构件的边缘抵接紧固件所穿过的结构体时，通常将在环形裙部或凸缘的边缘与结构体之间存在间隙。该间隙使密封材料能够从环形密封腔流出，使得密封材料围绕帽形成可见环，从而提供了完整且均匀的密封的视觉指示。偏移的边缘还使帽能够配合至具有靠近内帽构件的边缘的隆起区域(例如圆角半径或台阶)的结构体。
[0020]内帽构件和外帽构件在它们被组装并焊接在一起之前优选地形成为分开的部件。通过使两个构件形成为分开的部件，制造过程被大大简化。内帽构件和外帽构件可以通过注塑模制形成，优选地由诸如玻璃填充聚醚酰亚胺(PEI)之类的热塑性材料形成。
[0021]可选地，外帽构件是透明的，目的在于在密封材料被注入时对其进行观察。
[0022]环形密封腔可以具有大致喇叭形形状，使得环形密封腔的截面积随着距环形基部的边缘的距离而减小。因此，密封材料的与帽所结合至的结构体接触的面积在不增大帽的总直径的情况下可以最大化。因此，环形裙部或凸缘优选地从环形基部以相对于环形基部成锐角的方式径向向外延伸。替代性地，环形裙部或凸缘可以从环形基部以相对于环形基部成直角的方式径向向外延伸。
[0023]环形裙部或凸缘可以从环形基部沿其全长径向向外延伸。替代性地，环形裙部或凸缘可以包括筒状部和肩部，筒状部平行于环形基部延伸，肩部从环形基部径向向外延伸并将筒状部接合至外帽构件的外侧部(其可以是圆顶状的)。肩部可以从环形基部以相对于环形基部成锐角的方式或相对于环形基部成直角的方式径向向外延伸。
[0024]密封材料入口可以包括外帽构件中的突出部(如凸台)，该突出部包括开口并设置成与密封材料注射装置互相连接。
[0025]帽的环形部分(也就是说，环形基部、环形裙部或凸缘、以及环形密封腔)的截面可以具有大致圆形形状，或者帽的环形部分的截面可以是任何其他封闭形状，如六边形或方形(例如用以围封具有六边形或方形形状的紧固件)。
[0026]本发明的第二方面提供了一种接合部，该接合部包括:结构体；穿过结构体的紧固件；根据第一方面的帽，其中，内帽构件的空气腔围封紧固件的端部，并且内帽构件的边缘抵接结构体；以及密封材料，该密封材料填充帽的环形密封腔并且接触结构体以密封空气腔。
[0027]因此，环形密封腔内的密封材料用于使密封部(结合部)厚度以及密封部(结合部)的外侧与空气腔(内腔)之间的泄露路径长度最大化。
[0028]在优选的实施方式中，密封材料(或密封及结合材料)填充环形密封腔以也将帽结合至结构体。帽与结构体之间的结合部因此由帽-密封剂材料结合部和密封剂材料-结构体结合部形成。
[0029]根据第一方面的帽可以围封紧固件的每个端部，使得接合部从结构体的两侧进行密封。
[0030]结构体优选地为飞行器的结构部件，更优选地为飞行器机翼的结构部件，并且最优选地为飞行器机翼的形成燃料罐的边界壁的结构部件。结构体优选地包括复合材料结构部件，并且紧固件可以是金属紧固件。在这种情况下，雷击尤其可能发生在紧固件处。结构体通常包括通过紧固件接合在一起的一对结构部件。在这种飞行器