用于防止火花传播的装置制造方法

用于防止火花传播的装置制造方法
【专利摘要】本文描述了一种用于防止火花从液压连接（110）传播至周围介质——比如燃料源——的新型方法和装置。液压连接（110）包括接头（112）和管（114，116）。顶封（122）可围绕液压接头（112）的边缘放置或者套筒（118）可围绕连接（110）放置，每个均在连接（110）和周围介质之间产生独立的机械屏障，从而防止火花传播至周围介质。
【专利说明】用于防止火花传播的装置
【技术领域】
[0001]本公开涉及液压接头安全设备，其具体用于飞机或其它飞行器。
【背景技术】
[0002]在现代商用飞机中，燃料传统地储存在机翼中。许多液压管路可通过燃料储存区以便对液压动力元件——比如襟翼——提供动力和控制。这些液压管路需要许多接头以将各种长度的液压管彼此连接、连接到其它接头以及连接到舱壁板并且引导液压液体。在飞行器的操作期间，有可能在液压管路和接头之间会产生电火花并且传播至燃料箱，从而导致潜在的点火源。以多种方式遏制或防止这种风险，本公开描述一种可选的改良方法和装置用于防止火花从接头向燃料箱传播。
[0003]联邦航空管理局(FAA)已表示关注有关这种在飞行器燃料箱中的潜在点火源。联邦航空条例(FAR) 25.981 (a) (3) (14CFR25.981 (a) (3))要求任何潜在点火源都必须被众多点火防止措施充分遏制。具体的语言要求“点火源不可由每一个单一故障引起，不可由每一个单一故障连同未被表明是极细微的每一个潜在故障状况引起，并且不可由未被表明是极其不可能的故障的全部结合引起。”为了引起点火源在飞行器燃料箱中发生作用，这条法规一般要求系统有三重冗余，或者三个必须独立故障的安全设备。在点火防止措施表明是高度可靠的情况中，双重冗余对于永久安装可能已足够。
[0004]满足这个要求的目前方法重点在于减小液压管路和接头之间的火花的可能性。火花的一个潜在来源是沿液压管路流动的电流。电流可从液压管路跳到接头，从而产生火花。所使用的一个方法是消散或引导电流离开液压管路以便电流不通过燃料箱。例如，线内静电消散器(in-line static dissipater)可用于防止电流。这些减轻这种风险的方法可能需要大量的部件，增加成本、复杂性以及安装时间。
[0005]一些现有的接头设计包括接头中的聚合物衬层以保护管和接头防止表面磨损。当介电击穿发生在接头的尖端附近时，如果接头被迫运载由于雷击引起的大量电流，则不使用电消散，这种衬层会加剧火花问题。碳纤维增强塑料(CFRP)机翼中的液压管将有可能运载比金属机翼飞机中的类似接头更高的电流水平。因此可能需要额外的安全机构来确保安全以及符合联邦法规。
[0006]阻断电流流动的线内电隔离器(In-line electrical isolator)可用于防止电流流动通过液压管路，从而防止由于电流产生的火花。这些线内静电消散器通常是插入液压管路中的不导电的管。这些不导电的管抵抗电流流动，从而导致电流流经结构而不是液压管路。这种系统可能并不可取，因为它增加了系统的额外重量并且阻止使用液压管路作为传导电流的工具。
[0007]火花的另一个来源可能是在压力下从接头被压迫出来的热物质。该热物质可能是用于保护接头的润滑剂、由内部火花熔融的金属或可能由于对电流的压力或电阻变热并且从液压接头被压迫出的任何其它物质。
[0008]随着燃料箱和其它飞行器结构对轻质复合材料或另外的不导电(或低电导率)的材料的需求增加，将电流从液压管路转移到燃料箱来消除火花的风险是不可取或不可能的。此外，当飞行器通过空气飞行时，复合材料或不导电燃料箱可能积累沉积静电。这种沉积静电必须从燃料箱消散掉以防止火花或对燃料箱的损坏。导电液压管路可用于从燃料箱转移电流或消散沉积静电。
[0009]因此，已认识到在本领域中存在对用于通过防止火花从液压连接传播至周围介质同时保持液压管路的导电性质而提高液压连接的安全性的方法和装置的需求。
[0010]进一步认识到在本领域中存在对用于从复合燃料箱表面消散沉积静电同时防止火花从液压管路传播至周围介质的安全材料的需求。

【发明内容】

[0011]本发明描述一种装置，其用于防止在接头和管之间产生的火花传播至周围介质。该装置包括管、附接到管的液压接头以及液压接头上在管和接头之间形成机械屏障的顶封。该机械屏障达到防止火花传播至周围介质的目的。
[0012]本申请还描述了一种用于防止在接头和管之间位置产生的火花传播至周围介质的方法。该方法包括提供包括接头和管的液压连接以及施加液压连接和周围介质之间的屏障的步骤。该屏障达到防止火花从液压连接传播至周围介质的目的。
[0013]所述屏障可以是围绕接头的内表面或外表面的顶封，或者可以是包裹或以其他方式被施加至液压连接的套筒。该屏障提供对抗不期望的火花传播的机械屏障。
[0014]本申请最后描述了一种新型的防止液压接头和管之间的火花传播至周围介质的方法。该方法包括以下步骤:施加顶封至液压接头，连接接头至管以形成连接，围绕液压连接施加热收缩包裹，以及加热热收缩包裹以使包裹附着至液压连接。所得的装置形成对抗火花传播的机械屏障。
[0015]上述方法可包括在施加热收缩包裹之前围绕液压连接施加条带的进一步的步骤。该条带可提供额外的保护层并且热收缩包裹可保护条带防止由于暴露于周围介质而解开。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是飞行器的透视图。
[0017]图2是一部分飞行器机翼的剖视图。
[0018]图3是装置的一种实施方式的剖视图。
[0019]图4A是装置的可替换实施方式的剖视图。
[0020]图4B是装置的可替换实施方式的剖视图。
[0021]图4C是装置的可替换实施方式的剖视图。
[0022]图4D是装置的可替换实施方式的剖视图。
[0023]图5是可替换实施方式的剖视图。
【具体实施方式】
[0024]如图1中所示，商用飞行器100通常由机身102、包括液压管路106和襟翼108的机翼104组成。襟翼108置于机翼104上以便为飞行器提供飞行控制。如图2中所示，液压管路106可通过飞行器的机翼104并且可包括一个或多个液压连接110。这些液压管路106可控制襟翼108或飞行器的其它控制结构。
[0025]图3示出改良的装置的一个实施方式的剖视图。如该图中所示，液压连接110通常由大体上围绕液压管114，116放置的液压接头112组成。在此图解中，液压接头112是用于将液压管路106的第一段114连接至第二段116的连接器。液压管路106的第一段114和第二段116可通过型锻或通常为本领域技术人员已知的任何其它方法固定。如在该图中进一步示出，液压接头112可包括内密封或接头(未示出)以防止液压流体从接头112泄露。
[0026]图3进一步示出了一种类型的装置，用于降低飞行器燃料箱内点火源的风险。大体上包围液压管114，116和接头112的是套筒118，其可以是包裹的条带或通过热收缩至液压管114，116和接头112固定的圆柱形护套。该套筒118可提供机械屏障防止接头112内的火花传播至燃料箱。
[0027]套筒118可由围绕接头112和管114，116包裹的条带形成，或可由装配期间形成在管路上的热收缩材料组成。包裹的条带优选在装配接头122至管114，116期间安装，而热收缩套筒可在装配接头112至管114，116之前被附连至或放置在接头112周围。可选地，套筒118可由包裹的条带以及围绕包裹的条带的热收缩材料二者组成以便防止条带解开。该布置可以防止条带的层由于暴露于储存在箱中的燃料而失去附着力。这种结果可危害保护机构的安全性。
[0028]套筒118的物理性质可根据套筒118的优选功能而变化。将套筒118的尺寸调整至预期火花的强度，并且因此覆盖的厚度和范围可变化。通常套筒118的厚度可为
0.005-0.020"，并且超过接头的末端延伸0.25-1.5〃。该布置为防火花传播提供足够的抗性以消除燃料燃烧的风险。
[0029]通常选择套筒118的材料以便于抵抗由于暴露于燃料和液压流体产生的腐蚀，并且在任何地方可具有中等的至没有的电导率。低至中等水平的电导率允许静电荷从套筒表面流失。可选地，来自介电套筒118的非常低的至没有的电导率可根据套筒118的优选特征进行选择。
[0030]套筒118的材料的一个例子是氟化乙烯丙烯(FEP)。这种材料可用作介电材料并且不允许静电荷流至液压管路。可选地，套筒118可由导电的并且耐燃料的碳浸溃的塑料(或其它导电材料)构成。该导电套筒118可用于从套筒排出静电积累。
[0031]套筒118的热收缩材料的进一步例子是聚四氟乙烯(PTFE)。这种材料具有高熔点、高韧性并且是化学惰性的。其它例子是聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)，其表现类似于PTFE性质的基本性质。这些材料可俘获任何将以其他方式从连接排出的火花。设法逸出收缩包裹材料的任何火花将具有显著降低的可燃性。具有相似化学耐久性和操作温度范围的其它材料可以在装置中使用。
[0032]本公开考虑了其它安装热收缩套的方法。例如，多件套筒管可以被施加至连接的特定区域，在该处金属管和接头相接。这些分离件可独立地覆盖一部分接头和金属管，因此减少所需的热收缩材料的量。热收缩套的多个分离件也可用于接头上，包括多于两个管道的连接器，例如在三通管或交叉接头中，其中三条或四条管道连接至单一接头。因为火花仅可以从连接的特定区域被排出，在该区域金属管和接头交汇在一起，所以使用的单独的、较小件的热收缩套可用来提供有效的火花缓解，同时减少必须使用的热收缩套材料的量。
[0033]图4A-B中大体上示出了机械密封液压接头112和管114，116的可选的布置。在这些剖视图中，顶封122或密封材料124被置于接头112上以机械地隔离火花不与燃料相
互作用。
[0034]图4A示出使用顶封122用于覆盖接头112的边缘。在该布置中，介电或非导电材料围绕接头112的外边缘放置，在此其与管114，116连接。该顶封122可覆盖接头112的暴露的边缘并且附着至管114，116。该布置提供防止接头112内的火花传播至燃料箱的机械密封。
[0035]在该情况中，顶封122必须在将接头112装配至管114，116之后施加以便在接头112和管114，116之间形成严密的密封。
[0036]可选地，如图4B-D中所示，替代或除了接头112的边缘外周周围的顶封122，密封材料124可被置于接头112的内部上。密封材料124可被施加为一个或多个不完整的环形(图4B)、螺旋形(图4C)或完整的圆形(图4D)。使用不完整的环形或螺旋形可用于确保当液压流体泄漏超过密封中的开口时可以探测到液压密封中的泄漏。这将进一步防止泄漏液压流体在顶封后部积累压力，这可导致顶封移位。如图4D中所示使用完整的圆形可以足够保护防止接头112内的火花传播至燃料箱。
[0037]不像传统的密封或液压密封圈(如O形圈)，顶封122或密封材料124并非意欲防止加压流体流出接头112，而是简单地在火花易于产生的位置和燃料箱之间提供机械屏障。
[0038]内部顶封进一步包括补充或替代现有抗磨损涂层的特征。这些涂层减少在接头和金属管之间的接触点处的通过微小的相对运动引起的——比如由振动引起的——磨损。顶封也优选具有足够的厚度以防止介电材料击穿并且足够坚韧以承受安装期间的损坏。选择与燃料和液压流体以及航空航天应用的温度极限具有相容性的材料。材料如FEP、PTFE、PEEK以及有机硅弹性体都是适合内部顶封的材料的示例。
[0039]图5中示出装置的另一个方面，并且包括多个EME保护机构以减轻火花传播。在该图中，液压连接Iio包括管114和116周围的接头112。顶封122被施加在接头112和管114，116之间并且提供防止火花传播的屏障。套筒118围绕接头112和如上所述的一部分管114，116被施加以提供防止火花传播的第二额外屏障。这些多个EME保护提供包括独立的故障模式，从而确保单一故障不会导致火花从火花区传播至燃料箱。应理解除顶封122以外或替代顶封122，可使用图4B-D中所示的和上述的密封材料124。合适的收缩包裹套筒材料可包括FEP、PTFE, PEEF，或其它具有合适的化学和热学性质并且具有形成收缩包裹管能力的材料。
[0040]防止火花传播的第一方法是通过在接头112和管114，116之间的金属与金属界面。第二方法是通过使用外部顶封122或内部密封材料124。顶封122或密封材料124在任何火花和燃料箱之间提供物理屏障。防止火花传播的第三方法是通过使用在液压连接110和周围介质之间形成机械屏障的套筒118或包裹。每种这些防止火花传播的方法都需要单独的故障条件，并且因此这些方法的组合满足FAR25.981的要求。
[0041]因此，提出的改良的系统将通过提供涉及独特故障模式的额外的保护至少实现上述的目标。
[0042]这里给出的例子都是单件径向型锻的或低温接头。在单件或多件中用顶封密封和用包裹或管状套筒覆盖可应用至多件轴向型锻接头或其它液压接头的原理对本领域技术人员是显而易见的。[0043]根据上述图1-5和文本，公开了用于防止接头112和管114，116之间的火花传播至周围介质的装置，其包括管114，116 ;附连至管114，116的液压接头112，液压接头112包括用于接收管114，116的第一开口端；放置在邻近开口端的液压接头112上的顶封122，顶封122在接头112和管114，116之间形成机械屏障。在一个变体中，顶封122围绕液压接头112的外表面进行施加，并且其中顶封122附着至管114，116。在一种情况中，顶封122围绕液压接头112的内表面进行施加。在一个可选方案中，顶封122以一个或多个不完整的圆形进行施加。在一个变体中，顶封122以螺旋形进行施加。顶封122以一个或多个完整的圆形进行施加。
[0044]在本公开的一个方面，公开了防止火花传播至周围介质的方法。方法包括提供包括接头112和管114，116的液压连接110，接头包括具有用于接收管114，116的开口的第一端；以及在液压连接110和周围介质之间施加屏障，该屏障防止接头112和管114，116之间的火花传播至周围介质。在一种情况中，该屏障是邻近接头112的第一端施加的顶封122。在一个变体中，该屏障包括围绕液压连接110施加的热收缩包裹，该热收缩包裹覆盖接头112和一部分管114,116。在一种情况中,热收缩包裹包括介电材料。在一个可选方案中，热收缩包裹足够导电以便消散静电荷。在另一个变体中，该屏障进一步包括缠绕的条带。在一个变体中，该方法包括以下步骤:围绕液压连接110缠绕条带、围绕液压连接110放置热收缩包裹以及加热热收缩包裹以使热收缩包裹附着至条带。
[0045]在本公开的另一个方面，公开了防止液压接头112和管114，116之间的火花传播至周围介质的方法，包括以下步骤:施加顶封122至液压接头112，液压接头112具有用于接收管114，116的开口的第一端；连接液压接头112至管114，116以形成液压连接，液压管114，116具有用于接收管114，116的开口的第一端；围绕液压连接110施加热收缩包裹；以及加热热收缩包裹以形成围绕液压连接110的热收缩包裹。在一种情况中，热收缩包裹足够导电以便消散静电荷。在一个变体中，顶封122被施加至液压接头112的内表面。在另一个变体中，顶封122围绕液压接头112的内表面以一个或多个不完整的圆形进行施加。在另一情况中，顶封122围绕液压接头112的内表面以螺旋形进行施加。在一个实例中，该方法可包括围绕液压连接110缠绕条带的步骤。在一个可选方案中，条带被直接施加至液压连接110并且热收缩包裹被直接施加至一部分条带。
[0046]上述的各种实施方式意欲在本质上是说明性的，并且不意欲为了限制本发明的范围。本发明的任何限制将显而易见于如所允许的权利要求中。
【权利要求】
1.一种用于防止接头(112)和管(114，116)之间的火花传播至周围介质的装置，其包括: 管(114，116)； 液压接头(112)，其附连到所述管(114，116)，所述液压接头(112)包括用于接收所述管(114，116)的第一开口端；以及 顶封(122)，其置于所述液压接头(112)上邻近所述开口端，所述顶封(122)在所述接头(112)和所述管(114，116)之间形成机械屏障。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述顶封(122)围绕所述液压接头(112)的外表面进行施加并且其中所述顶封(122)附着至所述管(114，116)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述顶封(122)围绕所述液压接头(112)的内表面进行施加。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述顶封(122)以一个或多个不完整的圆形进行施加。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述顶封(122)以螺旋形进行施加。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述顶封(122)以一个或多个完整的圆形进行施加。
7.一种用于防止火花传播至周围介质的方法，其包括:` 提供包括接头(112)和管(114，116)的液压连接(110)，所述接头包括具有用于接收所述管(114，116)的开口的第一端；以及 在所述液压连接(110)和所述周围介质之间施加屏障，所述屏障防止所述接头(112)和所述管(114,116)之间的火花传播至所述周围介质。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述屏障是邻近所述接头(112)的所述第一端施加的顶封(I 22)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述屏障包括围绕所述液压连接(110)施加的热收缩包裹，所述热收缩包裹覆盖所述接头(112)和一部分所述管(114，116)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述热收缩包裹包括介电材料。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述热收缩包裹足够导电以消散静电荷。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述屏障进一步包括缠绕的条带。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括围绕所述液压连接(110)缠绕所述条带的步骤，将所述热收缩包裹围绕所述液压连接(110)放置的步骤，以及加热所述热收缩包裹以使所述热收缩包裹附着至所述条带的步骤。
14.根据权利要求1-6中任一项所述的装置和权利要求7-13中任一项所述的方法用于减小飞行器燃料箱内的点火源的风险的装置。
15.根据权利要求7-13中任一项所述的方法和权利要求1-6中任一项所述的装置提供防止接头内的火花传播至燃料箱的机械密封的方法。
16.一种防止液压接头(112)和管(114，116)之间的火花传播至周围介质的方法，其包括以下步骤: 施加顶封(122)到所述液压接头(112)，所述液压接头(112)具有用于接收所述管(114，116)的开口的第一端；连接所述液压接头(112)到所述管(114，116)以形成液压连接(110)，所述液压管(114，116)具有用于接收所述液压管(I 14，116)的开口的第一端； 围绕所述液压连接(110)施加热收缩包裹；以及； 加热所述热收缩包裹以形成围绕所述液压连接(110)的所述热收缩包裹。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述热收缩包裹足够导电以消散静电荷。
18.根据权利要求16-17中任一项所述的方法，其中所述顶封(122)施加至所述液压接头(112)的内表面。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述顶封(122)以围绕所述液压接头(112)的所述内表面的一个或多个不完整的圆形进行施加。
20.根据 权利要求18所述的方法，其中所述顶封(122)以围绕所述液压接头(112)的所述内表面的螺旋形进行施加。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，进一步包括围绕所述液压连接(110)缠绕条带的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述条带被直接施加至所述液压连接(110)并且所述热收缩包裹被直接施加至一部分所述条带。
【文档编号】F16L25/03GK103649610SQ201280030555
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月23日 优先权日:2011年6月24日
【发明者】M·E·罗拉鲍格, J·P·欧文, B·A·约翰逊, E·W·杜韦尔 申请人:波音公司