提供防eme的紧固件系统的制作方法_3

文档序号:8315815阅读:来源:国知局
于堆 叠,且螺母950的内部近端密封970被接收在垫圈910的中心开口内。当螺母950被拧紧 时,垫圈密封920折回且被挤压到堆叠,从而填充垫圈910和堆叠之间的任何空隙。
[0060] 参考图10,图10示出了包括具有在内部近端位置的密封1020的垫圈1010以及螺 母1050的组合,该螺母1050具有在内部近端位置的密封1060、在远端位置的电介质涂层 1070和在外表面上的电介质涂层1080(取代在外部近端位置的密封)。
[0061] 参考图11,图11示出了包括具有在内部近端位置的密封1120和形成于垫圈1110 周边的同心脊1130的垫圈1110的组合。该组合还包括螺母1150,该螺母1150具有在内部 近端位置的密封1160、在外表面上的电介质涂层1170(取代在外部近端位置的密封)以及 在内部远端位置的密封1180。
[0062] 当螺母1150和垫圈1110与堆叠配合时,垫圈1110的内部近端密封1120和脊1130 被压抵于堆叠,且螺母1150的内部近端套筒1160被接收在垫圈1110的中心开口中。当螺 母1150被拧紧时,垫圈1110的内部近端密封1120折回且被挤压到堆叠。即使垫圈1110 的近端表面与堆叠的底部表面不平行,中心脊1130也维持在垫圈1110和堆叠之间的密封。
[0063] 现在参考图12,图12示出了包括具有在内部近端和远端位置的密封1220和1230 的垫圈1210的组合。在这些密封1220和1230之间有缝隙。该组合还包括螺母1250,其具 有在整个外表面上的电介质涂层1270和在内部近端位置的涂层1260。
[0064] 当螺母1250和垫圈1210与堆叠配合时,垫圈1210的近端密封1220被压抵于堆 叠,且垫圈1210的远端密封1230被接收在螺母1250的内部近端位置内。当螺母1250被 拧紧时,垫圈1210的近端密封1220折回且被挤压到堆叠,且垫圈1210的远端密封1230折 回且被挤压到螺母1250。
[0065] 同心脊不局限于本文中垫圈的周边。垫圈的其他实施例可在垫圈的上表面的中间 和内部部分处具有同心脊。一些实施例可在两个表面上均具有同心脊。
[0066] 在一些实施例中,同心脊可通过在垫圈中冲压同心槽并用电介质环填充该槽形 成。在另一些实施例中,可将金属脊冲压到垫圈中。
[0067] 尽管图9-12示出了两端开口的螺母950、1050、1150、1250,不过本文中的螺母并 不这样限制。举例来说,本文中螺母的一端可以闭合以形成帽。该帽可由电介质材料制成, 或者该帽可由内表面涂有电介质材料的金属制成。这种帽将提供对抗远端电弧和火花的附 加保护。
[0068] 图9-12中的螺母950、1050、1150、1250不具有埋头孔。然而,本文的螺母可具有 埋头孔。
[0069] 现在参考图13,图13示出了具有埋头孔1320和在埋头孔1320内部的内部近端密 封1330的螺母1310。螺母1310还具有用于接合紧固件的螺纹的螺纹部分1340以及在螺 纹部分1340的远端处的螺纹锁定特征1350。螺母1310也具有外部近端密封1360。螺母 1310可以完全涂有电介质涂层。
[0070] 申请人在具有不同尺寸的埋头孔1320的螺母1310上进行闪电雷击测试,然后发 现了提供特别有效保护以对抗EME的埋头孔高度(h J和直径(dJ的范围。闪电雷击测试 在具有高度约为〇. 45英寸和外部直径约为0. 51英寸的螺母1310上进行。在测试期间,大 电流通过由紧固件和螺母1310被紧固在一起的取样片被注入,同时观察电弧和火花。该测 试揭示了范围在0. 014英寸和0. 264英寸之间的埋头孔高度(h J,以及范围在0. 260英寸 和0. 400英寸之间的埋头孔直径(dj展现出优于0. 300英寸埋头孔的293% kA的百分比 性能增加,或者在以被观察到的电弧和火花的形式失效之前的18kA的增加。
[0071] 普遍认为直径(dj的这个范围提供了在螺母1310和紧固件之间的间隙以阻止 允许电气连接以驱动雷击电流进入螺母1310的意外接触。因此,边缘和/或长尾电弧被阻 止。普遍认为高度(hj的这个范围产生了在紧固件销和/或紧固件套筒之间的间隙以阻 止允许电气连接以驱动雷击电流进入螺母1310的意外接触。因此,边缘和/或长尾电弧被 阻止。
[0072] 这些测试结果应用到不同尺寸的螺母1310。申请人已经发现在螺母高度(hn)的 大约3. 1%至59. 0%之间的埋头孔高度(hj以及在螺母直径(dn)的51. 4%至79. 05%之 间的埋头孔直径(d J提供了防EME中的相似提高。
[0073] 附加参考图14。外部近端密封1360具有由hs表不的商度和由ts表不的厚度。
[0074] 申请人在具有不同尺寸的外部近端密封1360的螺母1310上进行闪电雷击测试, 并且然后发现了提供特别有效保护以对抗EME的高度QO和厚度(t s)的范围。闪电雷击测 试在具有高度约为0. 45英寸和外部直径约为0. 51英寸的螺母1310上进行。处于测试下的 螺母1310完全涂有电介质涂层,并且它们具有埋头孔、内部近端密封和内部远端密封。处 于测试下的外部近端密封1360由ToHon i;聚酰胺-酰亚胺制成。在测试期间,大电流通过 由紧固件和螺母1310被紧固在一起的取样片被注入,同时观察电弧和火花。该测试揭示了 范围在0. 010英寸和0. 075英寸之间的厚度(ts)以及范围在0. 010英寸和0. 100英寸之 间的高度OO的外部近端密封1360展现出优于没有密封的基准配置的3500% kA的百分 比性能提高,或者在以被观察到的电弧和火花的形式失效之前的44kA的提高。
[0075] 这些测试结果应用到不同尺寸的螺母。申请人已经发现在螺母直径(dn)的大约 2. 0%至15. 0%之间的外部密封厚度(ts)以及在螺母高度〇〇的2. 2%至22. 3%之间的 外部密封高度OO提供在防EME中的相似的提高。
[0076] 图13至图15还示出了固位渠道1420,以用来保留外部近端密封1360。除了用于 填充固位渠道1420的部分1412外,外部近端密封1360具有基本矩形的形状。
[0077] 现在参考图15。在一些实施例中,外部近端密封1360也可具有在密封1360上的 金属背衬1510。金属背衬1510能够保持外部近端密封1360在闪电事件期间完好,且已经 发现金属背衬1510能够减少密封1360的破损。
[0078] 本文的紧固件系统不限于上述紧固件、螺母和垫圈的组合。多种防EME特征可被 混合和匹配。可以使用具有不同特征的多种零件。例如,防EME特征可取自由紧固件的轴 上的导电树脂涂层、在紧固件的头部上的互锁电介质封皮、在紧固件头部的近端位置上的 电介质密封、在终端零件的远端位置上的电介质密封、在终端零件的近端位置上的电介质 密封、在终端零件的远端位置上的电介质涂层以及在终端零件的近端位置上的电介质涂层 组成的组。
[0079] 现在参考图16,图16示出了飞机机翼1610的一部分。机翼1610包括由诸如碳纤 维增强塑料(CFRP)的复合材料制成的蒙皮1620。蒙皮1620可通过紧固件零件1640U680 和1690被紧固到子结构(由支架表示)1630。蒙皮1620限定闪电敏感区域1650。
[0080] 每个紧固件1640具有电介质层1642,电介质层1642与紧固件头部1644互锁。每 个紧固件1640可在其轴1646上具有导电树脂涂层。
[0081] 每个紧固件1640被埋头于蒙皮1620中。电介质层1642与蒙皮1620的上表面齐 平。金属箔1660覆盖蒙皮1620以耗散EME电流。表面薄膜(如,玻璃纤维环氧树脂层)1665 被施加在蒙皮1620上,且表面薄膜1665由涂料16
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