一种防漏紧固装置及组装方法
【专利摘要】本发明是一种防漏紧固装置及组装方法。该防漏紧固装置包括一种母紧固件（12，12A），尤其为一螺母或轴环，其具有包含一环形基座（15）及该环形基座的一外周边的一实质上圆筒形裙套（13）的一垫圈（11），该环形基座包含与该裙套的轴线（14）同轴的一圆形孔口（18），该母紧固件的该环形基座至少部分覆盖有能够经由聚合形成一液密涂层的一黏稠组成物的一密封剂层（21）。当将具有此类垫圈的一螺母安装至诸如一插销（33）的一公紧固件上时，该黏稠层的扩散使其有可能填充在该总成的间隙（36）中，该组成物的该聚合随后确保其防漏性。
【专利说明】一种防漏紧固装置及组装方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种插销/螺母式紧固装置。更特定言之，本发明是关于一种防漏紧固装置。本发明尤其适用于航空学的领域。
【背景技术】
[0002]插销/螺母式或锁栓/轴环式紧固装置的使用在航空工业中极为普遍，尤其用于将两个结构组件接合在一起。通常要求此些附接件不可渗透以防止液体或气体泄漏(例如在燃料箱中)，或避免存在湿气，湿气可造成经组装组件的腐蚀。
[0003]为了达成此种防漏性，一已知解决方案是在公紧固件(插销或锁栓)与固持其的孔之间涂覆封闭剂。在安装适当母紧固装置(螺母或轴环)之后，封闭剂由于其组分的聚合而硬化，此确保紧固件/结构总成防漏且免受腐蚀。
[0004]然而，涂覆封闭剂至孔为一困难任务，其增大安装紧固件的时间及成本。
[0005]此外，当将母紧固件安装至公紧固件上时，例如当将螺母上紧至插销上或将轴环上紧于锁栓上时，应避免母紧固件与结构面板之间的大的摩擦。此摩擦将使面板面临损伤风险，面板在当前实务中经常由复合材料制得。
[0006]一个已知解决方案由提供具有是留式垫圈的螺母构成，例如如在文件US4986712中所描述。在该文献中，通过螺母基座上的钩爪将垫圈固持在适当的位置。此将垫圈结合至螺母，从而使得螺母可相对于垫圈自由旋转。
[0007]每当将如文件US4986712中所描述的螺母/垫圈总成用于结构面板的紧固件中时，将螺母旋拧至插销上使得垫圈与面板中的一者接触。为了将螺母上紧至所要上紧扭矩，在此情况下必须使螺母与垫圈之间的摩擦力比垫圈与面板之间的摩擦力低。以此方式，垫圈相对于面板保持固定，而螺母相对于垫圈继续旋转以达到所要上紧扭矩。
[0008]在文件US4986712中，与垫圈接触的螺母表面用自身覆盖有蜡的基于镉的涂层覆盖。此蜡在螺母与垫圈之间提供润滑。
【发明内容】
[0009]本发明的标的物为包含垫圈的总成，其自身润滑垫圈/母紧固件界面且使得最终总成防漏，同时致能简易的安装。
[0010]一种总成，其包含一垫圈及一母紧固件，该垫圈组装至母紧固件上且包含一环形基座及一实质上圆筒形裙套，该实质上圆筒形裙套刚性地连接至该环形基座的一外周边，该环形基座至少部分覆盖有能够经由聚合形成一液密密封的一黏稠组成物的一层，该母紧固件是通过黏附至垫圈的黏稠组成物层裙套而组接于垫圈上。
[0011]其中，该垫圈具有用于与该母紧固件接合的弹性啮合构件，该弹性啮合构件允许该母紧固件相对于该垫圈旋转。
[0012]其中，该母紧固件是螺母或轴环。
[0013]其中，该黏稠组成物包含一液态聚硫化物及能够释放氧的一试剂。[0014]其中能够释放氧的该试剂为二氧化锰。
[0015]其中，该液态聚硫化物及/或能够释放氧的试剂在该黏稠组成物中呈微囊化形式。
[0016]其中，该液态聚硫化物及/或能够释放氧的试剂在该黏稠组成物中呈混合形式。
[0017]其中，该环形基座为平坦的或成截头锥形。
[0018]其中，该环形基座与该裙套形成大于或等于90°的一角度。
[0019]一种紧固系统的防漏组装方法，该系统包含:
[0020]所述的总成，该总成包含可相对于一垫圈自由旋转的一母紧固件、位于该母紧固件的一近端平面与该垫圈的一环形基座的间的一黏稠组成物层，
[0021]一公紧固件，其具有一末端能够与该母紧固件相配合；
[0022]该方法包括以下步骤:
[0023]将一公紧固件插入至待紧固的结构组件的一孔中；
[0024]将该总成安装至该公紧固件的该末端上，至使得该垫圈与待紧固的该等结构组件中的一者接触的程度，以便锁定该垫圈相对于该结构组件的轴向旋转；
[0025]将该母紧固件安装至该公紧固件上，其相对于该垫圈的移动使得该黏稠组成物层朝向该环形基座的轴线扩散，以便填充在形成于该公紧固件、该母紧固件与该孔之间的间隙中；
[0026]在完全安装该母紧固件之后，经由聚合硬化该黏稠组成物，以便使该系统及该等结构组件防漏。
[0027]其中，该总成是所述的总成，该母紧固件相对于该垫圈的该移动使得该等微囊断裂且该液态聚硫化物与能够释放氧的试剂混合。
[0028]其中，
[0029]支撑一黏稠组成物的该层的该垫圈的该环形基座成截头锥形；
[0030]安装该母紧固件使得该环形基座在一结构组件与该母紧固件的该平坦近端面之间压缩，该压缩使得该垫圈的该表面变平。
[0031]其中，该公紧固件是插销、锁栓、具有套筒的插销，或者具有套筒的锁栓。
[0032]更特定言之，本发明的一态样是关于一种用于螺母或轴环类型的一母紧固件的垫圈，该垫圈包含一环形基座及自该环形基座的外周边延伸的一实质上圆筒形裙套，该环形基座至少部分覆盖有能够经由聚合形成一液密涂层的一黏稠组成物层。
[0033]当将由此类垫圈及一母紧固件形成的总成附接至一公紧固件时，该黏稠组成物层能够润滑垫圈/母紧固件界面。此外，该黏稠组成物将通过该母紧固件的移动而扩散，此将导致在聚合之后形成防漏密封。
[0034]该黏稠组成物可为自先前技术已知的密封化合物，尤其是与氧供体试剂混合的基于液态聚硫化物的密封剂。
[0035]本发明的另一态样是关于一种包含如上所述的垫圈及上面安装有该垫圈的母紧固件的总成，该母紧固件可沿裙套的轴线相对于该垫圈自由旋转。
[0036]根据本发明的一个实施例，该母紧固件是通过将其与该黏稠组成物层接合而组装至该垫圈上。由此，有可能操纵母紧固件/垫圈总成而不分开彼等组件。
[0037]根据一个替代例，垫圈的裙套具有用于与该母紧固件接合的弹性啮合构件，该构件允许该母紧固件相对于该垫圈旋转。由此，有可能将垫圈咬合至先前所选择的母紧固件上，随后将其与诸如插销或锁栓的公紧固件接合。
[0038]本发明的另一态样是关于一种用于一紧固系统的防漏组装方法，该系统包含:
[0039]-一如上所述的垫圈
[0040]-一母紧固件，其能够经安装以在该垫圈上自由旋转
[0041]-一公紧固件，其一末端能够与该母紧固件相配合
[0042]该方法包括以下步骤:
[0043]-将该公紧固件插入至待紧固的结构组件的一孔中
[0044]-将该垫圈置放至该母紧固件上，黏稠组成物层位于该母紧固件的一平坦近端面与该垫圈的环形基座之间
[0045]-将该母紧固件/垫圈总成安装至该公紧固件的该末端上，至使得该垫圈与待紧固的该等结构组件中的一者接触的程度，以便锁定该垫圈相对于该结构组件的轴向旋转或保护该结构组件免受由该母紧固件造成的变形力的影响
[0046]-继续安装该母紧固件，其相对于该垫圈的移动使得该黏稠组成物朝向该公紧固件扩散，以便填充在形成于该公紧固件与该母紧固件及/或该公紧固件与该孔之间的间隙中
[0047]-一旦完成该母紧固件的安装，便经由聚合硬化该黏稠组成物。
[0048]该黏稠组成物的硬化允许该总成变得防漏，且使其免受腐蚀。该黏稠组成物在该垫圈上的存在消除了操作员的诸如在该孔内或围绕插销螺纹涂覆密封剂的困难任务。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1A为根据本发明的一个实施例的螺母/垫圈总成的横截面图；
[0050]图1B为根据本发明的另一实施例的螺母/垫圈总成的横截面图；
[0051]图1C为根据本发明的一个实施例的轴环/垫圈总成的横截面图；
[0052]图2为根据本发明的一个实施例的插销/螺母式紧固系统在组装时的横截面图；
[0053]图3为根据本发明的一个实施例的锁栓/轴环式紧固系统在组装时的横截面图。
[0054]附图标记说明
[0055]10:总成
[0056]IOA:总成
[0057]11:垫圈
[0058]12:紧固螺母
[0059]12A:轴环
[0060]13:裙套
[0061]14:轴线
[0062]15:环形基座
[0063]16:轴环
[0064]16A:凸缘
[0065]17:实质上截头锥形部分
[0066]17A:平滑管状部分[0067]18:圆形孔口
[0068]19:带螺纹孔
[0069]19A:平滑内孔
[0070]20:埋头孔
[0071]21:密封剂层
[0072]22:近端表面
[0073]23:纹理化
[0074]30:紧固系统
[0075]31:结构组件/面板
[0076]32:结构组件/面板
[0077]33:插销
[0078]33A:锁栓
[0079]34:钻孔
[0080]35:带螺纹端
[0081]36:间隙
[0082]40:紧固系统
[0083]41:平滑柄
[0084]42:锁定部分
[0085]43:折断凹槽
[0086]44:拉杆
[0087]45:套筒
【具体实施方式】
[0088]图1A展示根据本发明的一个实施例的总成的横截面图。总成10包含组装至紧固螺母12上的垫圈11。
[0089]垫圈11包含环形基座15及沿轴线14配置在环形基座15的外周边上的环绕的实质上圆筒形的裙套13。
[0090]裙套13及环形基座15形成一腔体，紧固螺母12的轴环16容纳在该腔体中。该轴环16具有环绕该轴线14的实质上圆筒形形状。轴环16通过实质上截头锥形部分17轴向延伸，其直径随着沿轴线14距轴环16愈远而减小。
[0091]环形基座15具有沿轴线14配置的圆形孔口 18。同样，紧固螺母12轴向穿过带螺纹孔19。在轴环16处,带螺纹孔19通过直径大于该孔的埋头孔(counterbore)20而轴向延伸。
[0092]环形基座15覆盖有密封密封剂类型的黏稠组成物密封剂层21。该密封剂能够在聚合之后形成液密密封。
[0093]较佳地，该密封剂包含液态聚硫化物及能够释放氧的试剂(例如氧化锰(Mn02))。此类型的密封剂常用于航空领域中，尤其用以使燃料箱防漏。
[0094]聚硫化物单体的通式结构具有下式:
[0095]HS- (C2H4-O-CH2-O-C2H4-S-S) n-C2H4-0_CH2-0-C2H4-SH[0096]其中η为大体上在5与50之间的整数，聚合物的黏度主要取决于η。
[0097]氧化锰为一种聚合剂，其提供氧与单体单元的封端硫醇部分反应，此导致在两个单元之间形成二硫键。接着将密封剂固化为密封层。取决于所使用的密封剂调配物，在约20°C的温度下在20分钟至24小时的周期之后完成反应。举例而言，在本发明的上下文中可使用品牌名称为「PR1776」及「PR1762」的密封剂。
[0098]下文表1给出可在本发明的上下文中使用的实例密封剂组成物。此密封剂包含碱及聚合剂，其必须按次序混合以使硬化发生:
【权利要求】
1.一种防漏紧固装置(10，10A)，其包含一垫圈(11)及一母紧固件(12，12A)，该垫圈组装至母紧固件上且包含一环形基座(15)及一实质上圆筒形裙套(13)，该实质上圆筒形裙套刚性地连接至该环形基座的一外周边，该环形基座至少部分覆盖有能够经由聚合形成一液密密封的一黏稠组成物的一密封剂层(21)，其特征在于，该母紧固件(12，12A)是通过黏附至垫圈的黏稠组成物密封剂层(21)裙套而组接于垫圈(11)上。
2.根据权利要求1所述的防漏紧固装置，其特征在于，该垫圈具有用于与该母紧固件接合的弹性啮合构件，该弹性啮合构件允许该母紧固件(12，12A)相对于该垫圈(11)旋转。
3.根据权利要求1或2所述的防漏紧固装置，其特征在于，该母紧固件是螺母(12)或轴环(12A)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，该黏稠组成物包含一液态聚硫化物及能够释放氧的一试剂。
5.根据权利要求4所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，能够释放氧的该试剂为二氧化锰。
6.根据权利要求4或5所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，该液态聚硫化物及/或能够释放氧的试剂在该黏稠组成物中呈微囊化形式。
7.根据权利要求4或5所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，该液态聚硫化物及/或能够释放氧的试剂在该黏稠组成物中呈混合形式。
8.根据权利要求1至7任一项所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，该环形基座(15)为平坦的或成截头锥形。
9.根据权利要求1至8任一项所述的防漏紧固装置(10，10A)，其特征在于，该环形基座(15)与该裙套(13)形成大于或等于90°的一角度。
10.一种紧固系统的防漏组装方法，该系统包含: 根据权利要求1至9任一项所述的防漏紧固装置(10，10A)，该防漏紧固装置包含可相对于一垫圈(11)自由旋转的一母紧固件(12，12A)、位于该母紧固件的一近端平面与该垫圈的一环形基座的间的一黏稠组成物密封剂层(21)， 一公紧固件(33，33A)，其具有一带螺纹端(35)能够与该母紧固件相配合；其特征在于， 该方法包括以下步骤: 将一公紧固件插入至待紧固的结构组件(31，32)的一钻孔(34)中； 将该防漏紧固装置安装至该公紧固件的该末端上，至使得该垫圈与待紧固的该等结构组件中的一者接触的程度，以便锁定该垫圈相对于该结构组件的轴向旋转； 将该母紧固件安装至该公紧固件上，其相对于该垫圈的移动使得该黏稠组成物层朝向该环形基座的轴线(14)扩散，以便填充在形成于该公紧固件、该母紧固件与该孔之间的间隙(36)中； 在完全安装该母紧固件之后，经由聚合硬化该黏稠组成物，以便使该系统及该等结构组件防漏。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该防漏紧固装置(10，10A)是根据权利要求6所述的防漏紧固装置，该母紧固件相对于该垫圈的该移动使得该等微囊断裂且该液态聚硫化物与能够释放氧的试剂混合。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于， 支撑一黏稠组成物的该层的该垫圈(11)的该环形基座(15)成截头锥形； 安装该母紧固件使得该环形基座在一结构组件与该母紧固件的该平坦近端面之间压缩，该压缩使得该垫圈的该表面变平。
13.根据权利要求10至12任一项所述的方法，其特征在于，该公紧固件是插销(33)、锁栓、具有套筒的插销，或者具有套筒(45)的锁栓(33A)。
【文档编号】F16B37/00GK103807275SQ201310560065
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】佛罗伦特·菲迪尔, 班诺特·雷格娜德 申请人:利西太空公司