连接装置、包含该连接装置的用于航空器或航天器的流体输送管线的管道以及用于制造 ...的制作方法
【专利摘要】本发明涉及：用于将两个管子连接至彼此并且可选地连接至流体箱的装置，该装置用于航空器或航天器的流体输送管线；包含所述管子和所述装置的管道；和用于制造所述装置的方法。所述连接装置适用于将两个管子连接至彼此并可选地连接至所述箱。所述装置包括注塑成型端头(31”)，该注塑成型端头具有至少一个成角度的或向内弯曲的区域(31a)并且由复合材料制成，所述复合材料具有由包括碳纤维的增强系统增强的热塑性基体。该端头具有中间纵向模制分型面(P)。根据本发明的装置使得碳纤维延伸成沿着所述端头定向，该端头包括机械和振动的加劲机构(39a和39b)，加劲机构与端头整体地模制并且处于所述模制分型面，中或者在所述至少一个区域中和/或紧邻所述区域处相对于所述面对称。
【专利说明】
连接装置、包含该连接装置的用于航空器或航天器的流体输 送管线的管道从及用于制造该装置的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种两个管子之间的连接装置，此外可选地设及一种在航空器或航天 器中用于流体的输送管线的流体箱、用于运种管线的包含运些管子和将其彼此连接的该连 接装置的管道W及用于制造该设备的方法。本发明尤其应用于尤其配备有复合机翼的民用 或军用航空器的燃料回路的管线，本发明指定了其普遍地设及所有流体输送管(例如非限 制性地用于燃料回路、水制剂回路、废水排放回路、排水系统回路、氧气或冷却回路)的连接 件和紧固件。
【背景技术】
[0002] 如同将燃料管道或线路容纳在当中的机翼一样，现有的航空器的燃料管道或线路 通常由侣制成。然而，在过去的几年中，机翼和燃料管道已经开始被设计为采用复合材料， W尽可能地使运些管道和包含其的机翼轻量化。
[0003] 除了运些质量的节省之外，还达到了控制整个机翼的电导率的效果W防雷击，同 时减少了运些管道之内的静电荷。实际上，在雷击期间有必要确保一方面雷电主要流过机 翼的结构，W及另一方面严格限制在燃料所穿过的管线内部的静电荷的蓄积，W避免任何 由燃料燃烧造成的爆炸风险。
[0004] 在过去，连接端头或连接器使得能够一方面将燃料管线的复合管彼此连接，另一 方面将运些管子紧固到使用凸缘的燃料箱的结构，该凸缘设有配备了运些端头的紧固凸 耳，运些端头典型地是由侣铸造而成的。如下文所说明的，为了降低耗费和排放，设及重量 降低的限制如今使得通过将连接器转变为机械加工的、阳极氧化处理的W及防滑处理的侣 材来使运些连接器轻量化。
[0005] 为了能够在结构和运些管子与连接器之间进行相对移动和操作变形（例如，由于 膨胀），在连接器与每个管子之间的圆筒形联接件必须既能滑动又能滚动，并且该联接件必 须具有低粗糖度W有利于该滑动，因此减小了装配力、在操作期间传导到结构的负荷W及 接合处的磨损，运使得能够避免在管道内由于随时间的磨损而出现泄漏。
[0006] 为此，因为侣材滑度不够，现有连接器的圆筒形联接件是机械加工的，之后涂覆滑 性材料(例如，通过喷涂来沉积比如摩力克（Motycote?)型的润滑剂，然后进行热交联）。 运种金属连接器出现在除燃料回路之外的多种类型的航空回路上，诸如供水、废水排放、冷 却、排水系统的等等回路。
[0007] 运些已知的圆筒形联接件的一个主要的缺陷是，沉积在机械加工连接器上的滑性 涂层使得连接表面不导电。
[000引而根据前述的首要限制，需要持续地改善飞机的安全性，尤其是对其容纳在复合 材料制成的机翼中的燃料回路而言，有必要寻找新的解决方案，该解决方案既能足够地绝 缘W将由于雷击的爆炸风险最小化，又能是"耗散性的"W排除运些静电荷。
[0009]如今的第二个主要的限制由降低飞机的重量与制造成本构成。
[0010] 由于前述的用于W机械加工的、阳极氧化处理的W及防滑处理的侣取代烙融侣的 侣基金属连接器的制造方法的改变，能够降低主要的重量。实际上，与大批量机加工的合金 相对于铸塑侣大幅改善的机械特性相结合的新的"UGV"机加工装置的性能使得能够将壁厚 减小至最小值Imm(对机加工而言运是技术的最小值）（在更低的厚度时，切割力使得壁变 形)或者使表面密度为大约2.化g/m2。
[0011] 运些机加工的与处理的连接器在其质量内是高度导电的。然而，侣趋向于腐蚀的 趋势需要使用例如铭阳极氧化(化romic Anodic化idation，CA0)型的表面处理W及还在 密封垫圈的分步骤的区域中通过滑性表面处理来保护运些连接器，该滑性表面处理如上文 所说明的不传导电流。
[0012] 那就是为什么使用额外的导电编织层，一方面将管子连接到连接器，另一方面将 运些连接器连接到箱的结构W得到必需的电导性W保证燃料管道的静电排放，并且因此避 免燃料箱由于静电荷的蓄积的爆炸风险。
[0013] 运些导电编织层的主要缺陷是，其延长了装配时间，增加了错误装配的风险，并且 增加了总体制造成本与装配成本和管道的重量。
[0014] 随着复合机翼的出现W及雷电优选地穿过燃料管道的风险，运些机加工的和处理 过的侣连接器即使其表面是绝缘的，该侣连接器在其质量中对防止任何雷电在管道中通过 仍具有过高的电导率。当前的解决方案由通过在管道中包含称为"绝缘子"的电绝缘管来生 产"雷电间断件"构成。如今，运些绝缘子典型地由绝缘玻璃纤维的缠绕管状结构制成。
[0015] 运些插在管道的管子之间的电绝缘管的一个主要缺陷在于高数量的附加部件，该 附加部件昂贵并且还使得航空器更重。
[0016] 文本W0-A1-2011/007100公开了在金属管之间用于保护航空器燃料管道免于雷电 的连接装置。运些设备包括将管子彼此连接的塑料连接器和金属连接器，运些设备指定了 塑料连接器包括具有围绕内端头的两个端头的径向外壳，该径向外壳由基于热塑性基体的 注入的复合材料制成，该热塑性基体由具有例如包含在3mm与5mm之间的长度的非连续的纤 维加强。由电绝缘弹性体制成的0形环在运些连接器与彼此连接的管子之间提供了牢固的 连接。
[0017] 运些绝缘接合件的一个缺陷在于需要将金属编织层附接在管子上和/或在连接器 上，W使得在连接器与管子和邻接的结构之间能够导电，W将静电荷朝向该结构排放。
【发明内容】
[0018] 本发明的一个目标是提出一种用于航空器或航天器的流体输送管线的连接装置， 该设备适于将两个管子连接到彼此W及此外可选地连接到流体箱，该装置包括注塑成型的 端头，该端头具有至少一个弯曲的或曲线形的区域并且由复合材料制成，该复合材料带有 由包括碳纤维的增强系统增强的热塑性基体，该端头具有中间纵向的模制分型面，该模制 分型面尤其解决了所有前述的缺陷。
[0019] 为此，运样根据本发明的连接装置是碳纤维W定向的方式（即，非随机的）沿端头 延伸的，该端头包含机械和振动加劲机构，该机械和振动加劲机构与端头被模制成整体并 且在所述分型面中延伸或者在所述至少一个弯曲的或曲线形的区域和/或所述区域的紧邻 处相对于所述面对称地延伸。
[0020] 应当注意的是，由运些全面地轴向地同时地定向的碳纤维加强的该热塑性端头具 有高机械性能和由运些纤维控制的电导率（即，只需要得到对排放管道中的静电荷所必需 的电导率）。
[0021] 还需要注意的是，根据本发明的端头不会不利于管端头接口的重量或者机械或振 动强度。相反地，该端头使得连接装置和因此包含其的整个管道(诸如燃料管道)能够轻量 化，W减少使用该增强的飞机中的部件的装配时间，并且如将在下文说明的W集成附加功 能。
[0022] 需要进一步注意的是，当前不能在航空产业中使用运种基本由该热塑性基体端头 制成的连接装置，运是由于：
[0023] -过高地需求机械性能，尤其是振动刚性；
[0024] -在端头中不能允许任何蠕变，蠕变是不可接受的W保证圆筒形联接件随时间的 紧密性；W及
[0025] -热塑性塑料缺少导电性。
[0026] 实际上，如果某人选择通过W导电颗粒(诸如导电碳黑)填充热塑性塑料来增加该 热塑性塑料的电导率，例如，运些颗粒的运样的所需水准(在20%至30%左右)将使得机械 性能则会变得太低而不能够主张 W侣合金进行替换W使端头轻量化。如果某人转而选择例 如通过W短玻璃纤维填充热塑性塑料来增加其机械特性，所得到的机械特性将太弱而不能 为大批量机加工的侣提供贡献。简单来说，得到运两个性能中的一个将有损于另外一个。
[0027] 总体来说，增强根据本发明的端头的定向的碳纤维使得能够同时地实现阻碍端头 的任何蠕变、增加振动刚性还能够进一步使该端头轻量化、W及实现对排放静电荷所必需 的电导率。
[0028] 优选地，所述热塑性基体基于至少一种聚合物，该至少一种聚合物是从由诸如 PA12的聚酷胺、聚芳酸酬(PAEK)、聚酸多元醇(PEEK)、聚酸酬酬(阳KK)及它们的合金构成的 组中选定的，该基体具有优选低于或等于1.5的密度。
[0029] 考虑到前述的纤维的密度和比例并且使用运些具有低于或等于1.5的密度的热塑 性聚合物中的一种，得到了增强的和导电的具有大约1.7+/-0.15的密度的热塑性材料，或 者对1.4mm的厚度而言，得到提供12%的质量增量、表面密度低于2.4kg/m2的热塑性材料。
[0030] 根据本发明的另一个特征，所述增强系统可按照10%与40%之间的质量分数存在 于端头中，该系统优选地包括：
[0031] -所述碳纤维，其优选地具有包括在0.5mm与3mm之间的平均长度并且是在由具有 中模量（"IM")或高模量（"HT )的碳纤维构成的组中选定的，W及
[0032] -诸如玻璃或芳绝纤维的电绝缘纤维和/或颗粒，碳纤维与电绝缘纤维和/或颗粒 的体积比率介于30 %与80 %之间。
[0033] 虽然"IM"或"HM"碳纤维被特别指出W增强根据本发明的端头，但是应当注意的 是，选择纤维的类型和数量将通过调节必需的介质电导率来完成。对于不能太过导电同时 还要是耗散性的双限制，端头必须具有包括在大约lOOOhm/m与lOOMOhm/m之间的值的电阻 率。
[0034] 因为人希望使增强（即，纤维的刚性和数量)最大化而不会不利于端头的重量W及 希望得到中电阻率，将优选地做出选择根据前述的比例将碳纤维（导电的）与电绝缘纤维 和/或颗粒混合。
[0035] 根据本发明的另一个特征，所述端头包括：
[0036] -两个直线形部分，运两个直线形部分在所述至少一个弯曲的或曲线形的区域的 两侧轴向地延伸（即，对n个弯曲的或曲线形的区域而言是n+1个直线形部分，其中n是大于 等于1的整数)并且包含所述碳纤维，大多数该碳纤维在每个部分的整体圆筒形表面的轴向 方向上定向（即，在非倾斜的整体平行于每个直线形部分的纵向对称轴线的方向上），W及
[0037] -至少一个轴环或凸缘，用于例如将端头紧固到所述箱，该至少一个轴环或凸缘也 与端头被模制成整体并且径向地延伸，W邻近所述至少一个弯曲的或曲线形的区域，该轴 环或凸缘包含所述碳纤维，大多数该碳纤维围绕直线形部分在径向方向上定向（即，在整体 垂直于凸缘的对称轴线的方向上）。
[0038] 应当注意的是，碳纤维的运些定向特性产生于
【申请人】的深入的研究和设计工作， W得到能够吸收力而没有蠕变(尤其在诸如紧固件或者附接件的永久受力区域处)的端头， 并且W对纤维进行适合的定向来得到标定的刚度和重量增量。
【申请人】因此设法确定了端头 的区域，在该区域碳纤维具有相似的定向，并且端头因此具有相似的机械性能。增加机械和 振动加劲机构使得能够额外地实现与端头的机械性能相关的需求的特性。
[0039] 根据本发明的一个特殊的实施例，所述机械和振动加劲机构包括至少一个肋或调 节片，该至少一个肋或调节片在端头的轴向方向上延伸并且在所述至少一个弯曲的或曲线 形的区域中和/或在区域的附近限定出径向厚度余量(ov&rthickness)。
[0040] 根据本发明的一个示例，所述机械和振动加劲机构包括至少一个所述肋，该至少 一个所述肋在端头的所述分型面中轴向地延伸并且倚靠在所述凸缘上。根据本发明的该示 例，所述至少一个弯曲的或曲线形的区域具有例如为直角的曲率，该直角限定出相邻的直 线形部分的相应地朝向曲部的外侧和内侧的外表面和内表面，所述机械和振动加劲机构包 括在所述外表面上构成径向厚度余量的所谓的第一轴向肋和/或在所述内表面上构成径向 厚度余量的所谓的第二轴向肋。
[0041] 需要注意的是，根据本发明的运些肋或厚度余量因此可被定位在弯折区域的轴向 "弯折"平面（即，模制分型面）中的凸面侧和/或凹面侧，运有利于脱模而不会使得模具更复 杂并且进一步为减小端头的质量做出了贡献。
[0042] 根据本发明的另一个示例，所述机械和振动加劲机构包括例如W栅格的形式的两 个所述调节片，运两个调节片相对于端头的所述分型面彼此对称地延伸同时倚靠在曲部的 所述外表面上，并且在顶部具有连接到所述箱的连接板。
[0043] 应当注意的是，对复合的热塑性基体进行注塑成型W得到端头的一个额外的优点 是，其有利于在例如紧固凸耳的基底处或连接半径的区域内的合适的位置处添加诸如所述 肋或调节片的机械加劲机构W得到所需的振动刚度，而且W加强弯曲的或曲线形的区域， 该弯曲的或曲线形的区域在压力的背景效果下W "不弯曲"的方式运作。
[0044] 通过减小厚度余量和在过应力区域开键槽，则能够将端头厚度余量考虑为大约 1.4mm，例如，为了承受所需的压力和振动刚性。
[0045] 有利地，连接装置可进一步包括诸如螺钉和/或螺母的金属紧固构件用于将所述 凸缘紧固到所述箱，所述金属紧固构件通过二次成型与所述凸缘的紧固凸耳形成为一体 耳。
[0046] W该方式，紧固构件和可选地介电连接构件直接被并入到端头中，W解决四个问 题：
[0047] -需要与结构进行良好的电接触，
[004引-在高应力下热塑性塑料的蠕变，
[0049] -难于接近某些紧固件，W及
[0050] -减少装配时间。
[0051] 实际上，现有的各种端头或连接器的有时复杂的形状(例如弯折在正确的角度，或 其它的几何结构）可防止正面接近凸耳和因此接近螺钉或紧固螺母。然而根据本发明的紧 固构件的该二次成型有利地使用注入技术，W直接包含螺钉或优选地包含金属螺母（用于 通过重新攻丝来修理），该金属螺母优选地由铁或不诱钢制成，W避免包含在热塑性紧固凸 耳的端头中的碳纤维具有电偶扭矩。运同时解决了电耗散、蠕变风险和装配时间的问题。
[0052] 注入技术还使得能够包含比使用螺钉更快的紧固插入件，例如"四分之一转"的紧 固件，其还使得在最终装配期间能够减少燃料线路的装配时间，同时保持相同的维护特性 和电接触特性。
[0053] 根据本发明的另一个特征，连接装置在用于接纳所述管的所述端头的两个端部附 近可进一步包括两个导电环形密封垫圈，所述弹性垫圈具有由选自由娃或氣氧硅烷橡胶 (例如填充碳黑、碳纳米管和/或其它导电颗粒的橡胶由于其对燃料的阻性尤其是有利的） 构成的组的至少一种弹性体制成的基底，该导电环形密封垫圈当附接在所述管的两个各自 为圆周的槽中时或者包覆在运些管上时与所述端头的径向内表面接触安装，运些接合处能 够确保管与端头和箱的电连续性。
[0054] 应当注意的是，每个导电弹性接合件不能与侣连接端头一同使用，因为运些需要 减摩处理或防腐蚀处理，运导致其表面不导电。在本发明中，该类型的接合件可W使用是因 为每个接合件与不具有腐蚀风险的导电材料直接接触，运则使得能够确保管与端头的电连 续性，W及此外由于端头的紧固凸耳，能够确保管与相邻的燃料箱的结构的电连续性
[0055] 如下文所说明的，人因此实现了在航空器的结构中进行静电排放而不需要像在过 去使用附加的导电编织层。
[0056] 有利地，所述端头可设有无金属的圆周层。
[0057] 也是有利地，所述端头可设有用于加热穿过其的流体的装置，该装置包覆在端头 的壁上。部件的电阻特性则被使用W使其发热，当输送的燃料遭受结冰的风险(例如，远程 飞机在接近-55°C的外部溫度下飞行的情况)时该电阻特性尤其是所关注的。为了加热端 头，该部件可由在部件注塑期间能够通过二次成型添加的电连接件供电，该电连接件指定 了不用低电流提高端头的在输送的流体的结冰点之上的溫度。
[0058] 根据本发明的管道用于航空器或航天器中的流体输送管线，该管道尤其用于安装 在飞机的每个复合材料机翼中W输送燃料，并且该管道包括两个管子，运两个管子优选地 是非金属的并且通过具有热塑性基体复合材料端头的连接设备经由滑动和滚动连接件彼 此连接，特征在于连接装置是如前文所限定的并且不具有组装到所述端头W将所述端头连 接至所述管子的金属连接器。
[0059] 有利地，在管子之间管道可不具有任何电绝缘管子件。
[0060] 也是有利地，管道可不设有固定到端头用于将该端头电连接到所述管子和所述箱 的导电编织层，连接装置在接纳管子的端头的两个端部附近包括所述的两个导电环形密封 垫圈，垫圈安装为与所述端头的径向内表面接触，同时附接在所述管子的两个对应的圆周 凹槽中或二次成型到运些管子上，并且确保所述管子与所述端头和所述箱的电连续性。
[0061] 应当注意的是，不用运种额外的导电编带使得能够显著地降低管道的重量、装配 时间和错误装配的风险，并且因此改善了配备该管道的诸如飞机的交通工具的安全性。
[0062] 根据本发明的一种用于制造如前文限定的连接设备的方法，该方法包括：
[0063] a)优选地使用具有曲线形输出运动学特征的旋转核屯、在所述至少一个弯曲的或 曲线形的区域和所述两个直线形部分的模具的不同位置注塑成型所述热塑性基质复合端 头进行，运两个直线形部分在该区域的两侧轴向地延伸，W及
[0064] b)通过对应于运些直线形部分的整体为圆筒形的台阶将运两个直线形部分二次 成型或者焊接到所述弯曲的或曲线形的区域。
[0065] 应当注意的是，根据本发明的该方法使得能够对W纤维填充的热塑性端头的普通 的问题提供解决方案，该解决方案产生于接合件的荷载件并且用于生产在弯折处的内部中 没有成角度的点的弯折的区域(例如W90°)，W避免任何压力损失或者在输送的流体的流 中的空化。实际上，为了牢固，荷载件必须是圆筒形的并且是部分光滑的，因此不具有焊接 线或者其它模制"分型"。然而用机加工根据出现在表面上的机加工纤维来解决此问题将导 致接合件就耐久度而言过早磨损，并且将显著地增加部件的制造成本。
[0066] 使弯折的管道具有完全光滑的荷载件而不需要机加工的一个解决方案可由使用 复杂的粉。、将"关键的"滑块与双向移动的核屯、(释放/回缩)联接W能够使该核屯、变为锥 形而构成。然而，该解决方案就工具而言昂贵并且可能由于圆柱体的体积过大或者模具中 的其它机制而难于机械化。
[0067] 然而，应当注意的是，其能够作为根据本发明的具有两个步骤a)和b)的该方法的 替代方案，W在单个成型步骤中直接制造该端头。
【附图说明】
[0068] 本发明的其他特征、优点和细节将通过阅读随后的对本发明的一些实例实施例的 描述而浮现，运些实例实施例作为非限制性的实例被提供，并且参考所附的附图被描述，其 中：
[0069] 图1是根据本发明的一个实例的管道的示意性轴向剖视图，具有连接到两个管子 且进一步连接到航空器的相邻结构的曲线形的端头；
[0070] 图2是根据本发明的另一实例的管道的示意性轴向剖视图，具有只连接到两个管 子的端头；
[0071] 图3是根据本发明的第一实例的弯曲的端头的透视侧视图；
[0072] 图4是根据本发明的第二实例的弯曲的端头的横向透视图；
[0073] 图5是示出根据本发明的第=实例的弯曲端头的脱模的横向透视图；
[0074] 图6是使用根据本发明的第=实施例的图5的方法获得的弯曲端头的底部透视图；
[0075] 图7是不弯曲的端头的横向透视图，但是示意性地示出了根据本发明的弯曲的或 曲线形的端头中的碳纤维的定向。
【具体实施方式】
[0076] 根据图1和图2中所示的本发明的实例的管道1、1'例如用于输送航空器燃料，并且 所述管道由两段管子10、20和连接装置30、30'构成，所述两段管子优选是非金属的，所述连 接装置通过在该装置30、30'的两个相应端部区域30a、30b中的滑动和滚动连接件将两段管 子直接连接到彼此，并且可选地所述连接装置进一步将管子10和20连接到燃料箱40(参见 图1)。在运两种情况中，所述装置30、30'由带有热塑性基体的复合材料类型的注塑成型端 头31和两个电绝缘环形密封垫圈32和33构成，所述注塑成型端头具有弯曲的或曲线形的中 屯、区域31a，所述两个电绝缘环形密封垫圈径向安装在管子10和20W及端头31的两个相应 的端部区域11和30a、21和30b之间并且与管子10和20W及端头31的两个相应的端部区域11 和30a、21和30b相接触。
[0077] 整体上，根据本发明的端头31具有轴向模制分型面P(如图3、4和6中所示），该轴向 模制分型面P对应于端头31的中间纵向平面，该中间纵向平面包含轴向位于弯曲的或曲线 形的区域31a的两侧的端头的两个直线形部分3化和31c的相应的对称轴线Xl和X2。
[0078] 在图1的实例中，运些导电接头32和33确保了管子10和20与端头31W及可选地通 过紧固到燃料箱40的紧固凸缘34而与燃料箱40的电连续性(electrical continuity)，所 述紧固凸缘34也是导电的，如下所述。更具体地，可W看到每个管道10、20被轴向和径向地 插入到端头31的对应于端头的两个直线形部分3化和31c的每个区域30a、30b中。在运些实 例中，每个接头32、33被附接或二次成型(Overmo 1 d)到对应的管子10、20的每个区域11、21 的圆周凹槽IlaJla中。换言之，根据图1和图2的管子10和20通过运些接头32和33被牢固地 安装到端头31的两个直线形部分3化和31c中，其优选地具有例如填充有炭黑和/或碳纳米 管的娃或氣氧硅烷橡胶材料的基底。
[0079] 还能够例如在端头31的两个端部36和37的每个中二次成型另一电触点35a、35b。 在图1和图2中可见的两个触点35a、35b中的每个因此被轴向安装在对应的接头32、33下方， 并且径向上使每个管子10、20从该管子10、20-边到另一边接触端头31的相同端部36、37。
[0080] 在图1的实例中，根据本发明的端头31进一步在其弯曲的区域31a处结合有径向凸 缘34, W将端头31固定到航空器的机身或燃料箱的结构40。凸缘34与端头31形成为一体，被 整体的模制且在该结构40处W电接地机构34a结束。
[0081] 图4示出根据本发明的替换实施例的径向紧固凸缘34"，该径向紧固凸缘34"在此 延伸越过弯曲的端头31"的直线形部分31a的整个圆周，并且例如用于被紧固到该箱结构 40。有利地，凸缘34"通过将金属紧固构件附接到其上而被制成为用于将端头31"紧固到箱 40,金属紧固构件例如为通过二次成型与凸缘34"的紧固凸耳(运些凸耳在图6的替换例中 可见)形成为一体的螺钉和/或螺母。如上所述，将注意到与将端头31"紧固到箱40的运些紧 固构件结合的导电接头32和33使得能够去掉将端头31"连接到管子10和20W及箱40的任何 导电编织层。
[0082] 如图3至6中所示，端头31'、31"、31"'的端部中的一个可在其外围处设置有例如在 可选地具有用于紧固到箱40的凸缘34"的相同直线形部分3化上将端头31'、31"、31" '连接 到管子10、20或连接到装备管道1、1'的构件的辅助凸缘38,所述装备管道1、1'的构件例如 为累(参见图4)。与该辅助凸缘38轴向相反的端头31'、31"、31" '的另一端部可具有形成轻 微端部隆起的加宽区域30b。
[0083] 管子10和20例如由塑性基体复合材料制成，并且根据本发明，端头31、31'、31"、 31" '由具有热塑性基体的复合材料注塑成型而成，该具有热塑性基体的复合材料被整体上 轴向定向的"IM"或"HT不连续碳纤维和电绝缘纤维和/或颗粒(例如玻璃或芳族聚酷胺)增 强。通过在根据本发明的端头31、31'、31"、31" '中使用与基于聚酷胺的热塑性基体相关的 中模量（"IM")碳纤维(特别是PA12)和与具有PEEK基底的热塑性基体相关的高模量（"HM") 碳纤维，本发明人已经特别获得了非常有利的结果。
[0084] 根据本发明，连接装置30、30 '和包含连接装置的管道1、1'不具有组装到端头31、 31'、31"、31"'W将该端头连接到管子10和20的金属连接器，管道1、1'还具有在连续管子10 和20之间的非电绝缘的管线(tubing)。
[0085] 图7示意性地示出根据本发明的碳纤维的定向，碳纤维中的大部分被设置为沿着 每个圆筒形表面S的轴向（平行于每个表面S的纵向对称轴线Xl、X2的定向化），且碳纤维中 的大部分在每个圆周轴环或凸缘38'上是径向的（垂直于X1、X2的定向化）。
[0086] 还根据本发明并且参照图3至图6,从机械和振动角度看，端头31、31'、31"、31"'包 含适用于使端头加劲的机构39、39a和3抓、39(：，运些机构与端头31、31'、31"、31"'模制成整 体并且因此W与端头相同的材料制成（该加劲机构实际上存在于图1和图2的端头31上，虽 然它们由于处于运些附图选择的轴向截面之外而在运些图中不可见）。
[0087] 如图3的第一实例中所示，在端头31'的轴向模制分型面P中在其弯曲的区域31a 中，在该弯曲的区域31a的内部曲线形表面上，加劲机构39可包括轴向和径向延伸的肋39。 在该实例中，该轴向肋39-方面支撑在端头31'的辅助端部凸缘38上，另一方面支撑在与该 端头31'轴向相反的加宽的端部区域30b上。
[0088] 如图4的第二实例中所示，夹紧机构39a和39b在端头31"的分隔面P中可包括：
[0089] -在曲部的外表面上的第一大致梯形的轴向肋39a，所述轴向肋39aW增大的径向 高度起始于所述表面，然后在箱40处靠在端头31"的紧固凸缘34"上，和
[0090] -在曲部的内表面上延伸的第二轴向肋39b，第二轴向肋39b与图3的肋39类似，并 且一方面靠在紧固凸缘34"上，另一方面位于与端头31"轴向相反的加宽的端部区域30b的 正下方。
[0091] 如图6中的第=实例中所示，在端头31"的分隔面P的两侧，加劲构件39c可包括格 栅形式的两个调节片39c，该两个调节片在面P处相对于彼此对称地延伸同时靠在曲部的外 表面上，并且在顶部具有用于连接到相邻结构（例如燃料箱40)的连接板39d。板39d设置有 用于将端头31"紧固到箱40的金属紧固构件，例如螺钉和/或螺母，金属紧固构件通过二次 成型与凸缘34"的紧固凸耳34b形成为一体。
[0092] 图5示出了可优选用于制造不仅是根据图6的端头31"，而且是根据本发明的任何 弯曲的或曲线形的端头31、31'、31"的模制方法的阶段。该方法实质上包括将所述或每个弯 曲的或曲线形的区域31a分隔成两个相邻的直线形区域3化和31c。该弯曲的或曲线形的区 域31a通过使用具有曲线形输出运动学特征的"军刀"类型的旋转核屯、NW简单且易于实施 的热塑性模制而成形，通过热塑性二次成型或热塑性焊接将圆筒形台阶添加到每侧。由此， 运些台阶在没有焊接线且具有非常小的锥度的情况下容易地制造，运对于操作期间的紧密 性来说是可接受的。将会注意到，用于该方法的模具相对简单并且因此便宜。
【主权项】
1. 一种连接装置(30,30'），用于航空器或航天器的流体输送管线，所述装置适用于将 两个管子（10和20)连接至彼此并且可选地另外连接至流体箱(40)，所述装置包括注塑成型 端头(31，3Γ，3Γ，31" '），该注塑成型端头(31，3Γ，3Γ，31" '）具有至少一个弯曲的或曲线 形的区域(31a)并且由复合材料制成，该复合材料带有由包括碳纤维的增强系统增强的热 塑性基体，所述端头具有中间纵向模制分型面(P)，其特征在于，所述碳纤维以沿着所述端 头定向的方式延伸，所述端头包含机械和振动的加劲机构（39,39a和39b，39c)，该加劲机构 与端头被模制成整体，并且在所述模制分型面中延伸或者在所述至少一个弯曲的或曲线形 的区域和/或所述区域的紧邻处相对于所述面对称地延伸。2. 根据权利要求1所述的连接装置（30，30 '），其特征在于，所述端头（31，31'，31"， 31"'）包括： -两个直线形部分(31b和31c)，其在所述至少一个弯曲的或曲线形的区域(31a)的两侧 轴向延伸并且包含所述碳纤维，所述碳纤维中的大部分在每个部分的整体圆筒形表面(S) 的轴向方向上定向，和 -至少一个轴环或凸缘(38'），用于例如将所述端头紧固到所述箱(40)，也与所述端头 被模制成整体并且径向延伸以便邻近所述至少一个弯曲的或曲线形的区域，该轴环或凸缘 包含所述碳纤维，该碳纤维中的大部分围绕所述直线形部分在径向方向(Fr)上定向。3. 根据权利要求2所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述机械和振动的加劲机构 (39，39a和39b，39c)包括至少一个肋（39，39a和39b)或调节片（39c )，所述至少一个肋（39， 39a和39b)或调节片(39c)在所述端头(31，3Γ，3Γ，31"'）的轴向方向上延伸并且限定出所 述至少一个弯曲的或曲线形的区域(31 a)和/或该区域的紧邻处的径向厚度余量。4. 根据权利要求3所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述机械和振动的加劲机构 包括至少一个肋(39，39a和39b)，所述至少一个肋(39，39a和39b)在所述端头(3Γ，3Γ )的 所述模制分型面(P)中轴向延伸并且靠在所述凸缘(38,34"）上。5. 根据权利要求4所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述至少一个弯曲的或曲线 形的区域(31a)具有例如为直角的曲率，该直角限定出相邻的直线形部分(31b和31c)的相 应地朝向曲部的外侧和内侧的外表面和内表面，所述机械和振动的加劲机构包括在所述外 表面上形成径向厚度余量的所谓的第一轴向肋(39a)和/或在所述内表面上形成径向厚度 余量的所谓的第二轴向肋(39b)。6. 根据权利要求3所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述所述至少一个弯曲的或 曲线形的区域(31a)具有例如为直角的曲率，该直角限定出相邻的直线形部分(31b和31c) 的相应地朝向曲部的外侧和内侧的外表面和内表面，所述机械和振动的加劲机构包括例如 为格栅的形式的两个所述调节片(39c)，所述调节片相对于所述端头(3Γ)的所述模制分型 面(P)彼此对称地延伸同时靠在所述曲部的外表面上，并且在顶部具有连接到所述箱(40) 的连接板(39d)。7. 根据权利要求2至6中的一项所述的连接装置(30)，其特征在于，进一步包括用于将 所述凸缘(34,34"，34" '）紧固到所述箱(40)的金属紧固构件，例如螺钉和/或螺母，所述金 属紧固构件通过二次成型与所述凸缘(34"）的紧固凸耳(34b)形成为一体。8. 根据前述权利要求中的一项所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述增强系统 按照10%与40%之间的质量分数存在于所述端头(31，31'，31"，31" '）中，该系统包括： -所述碳纤维，其选自由中模量（"頂"）或高模量（"ημ"）的碳纤维构成的组，和 -电绝缘纤维和/或颗粒，例如玻璃或芳纶纤维，碳纤维与电绝缘纤维和/或颗粒的体积 比率介于30 %与80 %之间。9. 根据前述权利要求中的一项所述的连接装置(30,30'），其特征在于，所述热塑性基 体具有由至少一种聚合物制成的基底，所述至少一种聚合物选自由聚酰胺、聚芳醚酮 (PAEK)、聚醚多元醇(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)及它们的合金构成的组，所述基体具有优选低 于或等于1.5的密度，所述聚酰胺例如为PA12。10. 根据前述权利要求中的一项所述的连接装置(30，30 '），其特征在于，进一步包括在 靠近用于接纳所述管子（10和20)的所述端头(31，3Γ，3Γ，3Γ'）的两个端部(36和37)处的 两个导电环形密封垫圈（32和33)，所述弹性垫圈具有由选自由硅或氟氧硅烷橡胶构成的组 的至少一种弹性体制成的基底，并且安装为与所述端头的径向内表面接触，同时附接在所 述管子的两个对应的圆周凹槽（11a和21a)中或二次成型到这些管子上，这些接头能够确保 所述管子与所述端头和所述箱(40)的电连续性。11. 根据权利要求1 〇所述的连接装置（30，30 '），其特征在于，所述端头（31，3Γ，3Γ， 31"'）不具有金属圆周层。12. -种管道（1，Γ )，用于航空器或航天器的流体输送管线，所述管道特别用于安装到 飞机的每个复合材料机翼中以输送燃料，并且包括两个管子（10和20 )，所述两个管子优选 是非金属的并且通过具有热塑性基体复合材料端头（31，3Γ，3Γ，31" '）的连接装置(30， 30 '）经由滑动和滚动连接件连接到彼此，其特征在于，所述连接装置如前述权利要求中的 一项所限定，并且不具有组装到所述端头以将所述端头连接至所述管子的金属连接器。13. 根据权利要求12所述的管道（1，Γ)，其特征在于，该管道不具有在所述管子（10和 20)之间的电绝缘管子件。14. 根据权利要求12或13所述的管道(1，Γ)，其特征在于，其不具有用于将端头连接到 所述管子（10和20)和所述箱(40)的固定到所述端头(31，3Γ，3Γ'）的导电编织层，所述连 接装置(30)包括在靠近用于接纳所述管子的所述端头的两个端部(36和37)处的所述两个 导电的环形密封垫圈（32和33)，所述弹性垫圈具有由选自由硅或氟氧硅烷橡胶构成的组的 至少一种弹性体制成的基底，并且安装为与所述端头的径向内表面接触，同时附接在所述 管子的两个对应的圆周凹槽（11a和21a)中或二次成型到这些管子上，并且确保所述管子与 所述端头和所述箱的电连续性。15. -种用于制造根据权利要求1至11中的一项所述的连接装置(30,30'）的方法，其特 征在于，该方法包括： -优选地通过使用具有曲线形输出运动学特征的旋转核心(N)，在所述至少一个弯曲的 或曲线形的区域(31a)和所述端头的在该区域两侧轴向延伸的所述至少两个直线形部分 (31b和31c)的模具的不同位置注塑成型所述热塑性基体复合材料端头（31，3Γ，3Γ， 31，，'），和 -通过对应于这些直线形部分的整体上圆筒形的台阶，将这两个直线形部分二次成型 或焊接到所述弯曲的或曲线形的区域。
【文档编号】F16L43/00GK105829788SQ201380080672
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2013年11月6日
【发明人】克里斯提那·冈萨雷斯·巴永, 史蒂芬·贝格雷, 伯特兰·弗洛伦兹
【申请人】哈金森公司