自密封固定元件的制作方法

自密封固定元件的制作方法
【专利摘要】一种自密封固定元件包括具有支承表面和腔孔的本体，腔孔具有位于支承表面中的开口。可固化密封剂层由支承表面承载且围绕支承表面中的开口。可固化密封剂层由在暴露于大气时固化的密封剂材料形成。阻挡层覆盖可固化密封剂层且可以在安装固定元件时裂开以使密封剂层暴露于大气。可固化密封剂层具有从腔孔向远处减小的厚度，且阻挡层具有从腔孔向远处增大的厚度。一种自密封固定元件包括具有支承表面和腔孔的本体，腔孔具有位于支承表面中的开口。该元件具有包括垫圈的配件，垫圈接触支承表面并围绕支承表面中的开口。垫圈由与支承表面电隔离的绝缘材料形成。可变形密封凸缘从垫圈的内径突入腔孔中。密封凸缘由能够变形以形成密封的可变形材料形成。
【专利说明】
自密封固定元件
技术领域
[0001 ]本发明涉及自密封固定元件，如螺母或模锻套环。【背景技术】
[0002]当前的对金属飞行器上的紧固件的雷击保护要求规定了对于防备容器中的可能的点燃源的两个独立的保护措施。常规地，一个保护措施通过结构件上的绝缘的阳极氧化/ 漆层提供，而另一个保护措施是用在上面的密封剂封装紧固件。
[0003]US7800884描述了一种用于防止飞行器的导电固定元件放电的装置，该装置包括由非导电材料制成的盖以及由非导电材料制成的垫圈从而使固定元件免受放电的影响。
[0004]US8092128描述了一种适于在飞机制造或修理中使用的涂覆有预混合湿气固化密封剂的紧固件。密封剂层涂覆有易碎的湿气阻挡层，易碎的湿气阻挡层将在紧固件被安装时裂开，因而使密封剂暴露于大气湿气。当密封剂暴露于湿气时，密封剂就将开始固化。
【发明内容】

[0005]本发明的第一方面提供了一种自密封固定元件，包括:具有支承表面和腔孔的本体，该腔孔具有位于支承表面中的开口；可固化密封剂层，该可固化密封剂层由支承表面承载并且围绕支承表面中的开口，其中，可固化密封剂层由在暴露于大气时固化的密封剂材料形成；以及阻挡层，该阻挡层覆盖可固化密封剂层并且能够在安装固定元件时滑离密封剂层(可选地，在裂开后)以使密封剂层暴露于大气，其中，可固化密封剂层具有从腔孔向远处减小的厚度，并且阻挡层具有从腔孔向远处增大的厚度。[〇〇〇6]固定元件可以设置在其自身上作为自密封紧固件组件的元件，或作为能够组装形成这样的自密封紧固件组件的部件套件的元件。该组件通常包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸的螺栓杆；以及自密封固定元件，该自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0007]本发明的第一方面还提供了一种安装自密封紧固件组件的方法，该方法包括:提供如上所述的部件套件;将螺栓杆穿过结构件;在螺栓杆位于腔孔中的情况下将自密封固定元件配装至螺栓;将支承表面朝向结构件迫压使得阻挡层和可固化密封剂层在支承表面与结构件之间被压缩，阻挡层滑离密封剂层并且从腔孔排出，并且可固化密封剂层流动并且接着固化以在支承表面与结构件之间形成密封。
[0008]阻挡层和可固化密封剂层具有沿径向方向远离腔孔可以变化或可以保持基本恒定的组合厚度。
[0009]固定元件可以是能够配装至螺栓的螺栓杆以将螺栓固定至结构件的任何元件，其中支承表面向结构件施加夹紧力。例如，固定元件可以是螺母或模锻套环。如果固定元件是螺母，则腔孔通常具有带螺纹的腔孔壁。如果固定元件是模锻套环，则腔孔壁可以是带螺纹的或带凹槽的，或腔孔壁可以不具有螺纹或凹槽。
[0010]通常，可变形密封环配装至腔孔，并且密封环由能够在安装固定元件时变形以与螺栓杆形成密封的可变形材料形成。可选地，腔孔在支承表面中的开口处形成有凹部(比如，埋头孔)，并且密封环配装至该凹部。
[0011]可选地，密封环接触阻挡层的内边缘和/或粘结至阻挡层的内边缘。
[0012]可选地，密封环接触可固化密封剂层的内边缘。
[0013]可选地，腔孔沿着轴线延伸，并且密封环靠在密封剂层的以相对于轴线倾斜的角度延伸的内边缘。密封环可以具有靠在密封剂层的内边缘的斜切边缘，其中，该斜切边缘也以相对于轴线倾斜的角度延伸。
[0014]腔孔可以是盲孔或腔孔可以在两端处敞开。
[0015]在暴露于大气时固化的密封剂材料可以通过与大气湿气反应或通过一些其他固化机制而固化。
[0016]在本发明的第一方面的一个实施方式中，阻挡层形成为易碎材料的涂层，使得阻挡层当其在支承表面与结构件之间被压缩时破碎成碎片。在另一实施方式中，阻挡层形成为两个或更多个部段，从而可以滑离密封剂层而不用先破碎成碎片一一在这种情况下，这些部段可以由非脆性材料制成。
[0017]本发明的第二方面提供了一种自密封固定元件，该自密封固定元件包括:具有支承表面和腔孔的本体，该腔孔具有位于支承表面中的开口；以及配件，该配件包括垫圈和可变形密封凸缘，垫圈接触支承表面并且围绕支承表面中的开口，其中，垫圈由使支承表面电隔离的绝缘材料形成，可变形密封凸缘从垫圈的内径突入腔孔中，其中，密封凸缘由能够变形以形成密封的可变形材料形成。
[0018]第二方面的固定元件可以独自地设置作为自密封紧固件组件的元件，或作为能够组装形成这样的自密封紧固件组件的部件套件的元件。该组件通常包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸的螺栓杆；以及自密封固定元件，该自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。[〇〇19]此外，第二方面的固定元件可以设置有安装在本体上的配件，或固定元件可以设置为部件套件。
[0020]可选地，固定元件通过下述方式组装:使垫圈和密封凸缘形成为单个部件以形成配件；以及接着通过将密封凸缘推入腔孔中直到垫圈接触支承表面来将配件安装至本体。
[0021]本发明的第三方面提供了一种自密封固定元件，包括:具有支承表面和腔孔的本体，腔孔沿着轴线延伸至支承表面中的开口，腔孔具有腔孔壁，腔孔壁具有以相对于轴线倾斜的角度延伸的截头圆锥形表面；以及可变形密封环，该可变形密封环配装至腔孔中并且接触腔孔壁的截头圆锥形表面，其中，密封环由能够变形以形成密封的可变形材料形成。
[0022]第三方面的固定元件可以独自地设置作为自密封紧固件组件的元件，或作为能够组装形成这样的自密封紧固件组件的部件套件的元件。该组件通常包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸的螺栓杆；以及自密封固定元件，该自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0023]可选地，该组件通过下述方式安装在结构件上:将螺栓杆的尾部穿过结构件;在螺栓杆位于腔孔中的情况下将自密封固定元件配装至螺栓；以及将支承表面朝向结构件迫压使得截头圆锥形表面产生促使密封环朝向螺栓杆流动并且与螺栓杆形成密封的力。
[0024]上面或下面讨论的与本发明的各个方面中的任意方面相关的可选或期望的特征中的任意特征可以或者单独地或者以任意组合的方式应用于任何其他方面。【附图说明】
[0025]现在将参照附图对本发明的实施方式进行描述，在附图中:
[0026]图1是安装在结构件上的紧固件组件的截面图；[〇〇27]图2是自密封螺母的侧视图；
[0028]图3是图1的接头的一部分的放大截面图；
[0029]图4是正在朝向结构件迫压的自密封螺母的放大截面图；
[0030]图5是最终接头的截面图；
[0031]图6至图8是正在安装的替代自密封螺母的截面图；
[0032]图9是替代的自密封螺母的截面图；
[0033]图10是另一替代的自密封螺母的截面图；[〇〇34]图11a是用于形成另一替代的自密封螺母的部件套件的截面图；
[0035]图lib是图11a的套件的替代配件的一部分的放大截面图；
[0036]图12至图16是另一替代的自密封螺母的截面图；
[0037]图17是替代的阻挡层的平面图；以及
[0038]图18是图17的阻挡层的沿线A-A截取的截面图。【具体实施方式】
[0039]图1示出了被安装成与结构件10形成接头的自密封紧固组件。紧固件组件包括螺栓，螺栓具有埋头式螺栓头1和从螺栓头延伸至尾部2的螺栓杆。螺栓杆具有非螺纹部3和螺纹部，非螺纹部3从螺栓头1沿着螺栓杆延伸其长度的大约一半，螺纹部从非螺纹部延伸至尾部2。螺纹部形成有包括脊部4和凹槽5的螺旋螺纹。
[0040]结构件10可以是例如形成飞行器机翼的蒙皮的一对重叠的翼板。空气在外翼板的外表面13上流动，因此螺栓头1与表面13齐平放置以使阻力最小化。燃料容置在飞行器机翼内与内翼板的内表面11接触，因此，接头必须是液密的。
[0041]螺栓与图2中所示的自密封螺母20—起设置为部件套件。螺母包括具有六边形冠部21和裙部22的本体。冠部21具有平面的上部非支承表面24,而裙部具有与非支承表面24 相对的平面的下部支承表面23。表面23、24两者都垂直于图2中所示的螺母轴线35放置。 [〇〇42] 腔孔穿过螺母的本体沿着螺母轴线35延伸。腔孔具有位于支承表面中的开口 23a 和位于非支承表面中的开口 24a。腔孔具有腔孔壁，腔孔壁形成有包括脊部25和凹槽26的螺旋螺纹。该组件通过下述方式安装:如图1中所示的那样将螺栓杆的尾部2穿过结构件10,接着将螺母20旋拧至螺栓上，如图1中所示那样，螺栓杆的尾部2位于螺母的腔孔中。[〇〇43]如图3中所示，可固化密封剂层40由支承表面23承载并且围绕支承表面23中的开口 23a。阻挡涂层41覆盖可固化密封剂层40。螺母轴线35限定了与螺母轴线35平行的轴向方向A和与螺母轴线35垂直的径向方向R。可固化密封剂层40沿径向方向R远离腔孔从内边缘延伸至外边缘，并且类似地，阻挡涂层41沿径向方向R远离腔孔从内边缘延伸至外边缘。阻挡涂层42的外边缘形成有凸缘50,该凸缘50覆盖可固化密封剂层40的外边缘使得可固化密封剂层被阻挡涂层42完全围封并且避免来自大气的湿气进入。
[0044]密封剂层40由单组份湿气可固化密封剂材料形成，该单组份湿气可固化密封剂材料配制成与大气湿气反应以形成固化的聚合物层。在US8092128中描述了各种合适类型的密封剂材料，该专利的内容通过参引并入本文。例如，密封剂材料可以是多硫化物或聚硫醚密封剂材料，多硫化物或聚硫醚密封剂材料用可除去湿气的阻断基(如甲硅烷基)一一可除去湿气的阻断基在存在湿气情况下水解以形成硫醇基-----阻断固化(cure-blocked)。[〇〇45]密封剂层40首先应用于支承表面，并且接着密封剂层40涂覆有提供了湿气阻挡的阻挡涂层41从而防止密封剂材料因大气湿气的进入而固化。阻挡涂层41由阻挡材料(如清漆或树脂)形成，该阻挡材料是脆性的或易碎的使得其将在安装时裂开以使密封剂材料暴露于大气湿气。在US8092128中描述了各种合适类型的阻挡材料，该专利的内容通过参引并入本文。例如，阻挡材料可以是可从Southern Clay Products, Inc(南方粘土产品公司)商购获得的Cloisite(R)纳米粘土。替代性地，阻挡材料可以是包括酸性酯、丙烯酸低聚物、多官能(甲基)丙烯酸酯单体以及层状的无机硅酸盐的UV可固化或可见光可固化(光化辐射可固化)聚合物纳米复合材料组合物。[〇〇46] 螺母的腔孔形成有一对凹部:内凹部27,内凹部27具有以相对于轴线35倾斜的角度延伸的截头圆锥形基部28和平行于轴线35延伸的筒形侧壁29;外埋头孔凹部，外埋头孔凹部具有以相对于轴线35垂直的角度延伸的基部30和平行于轴线35延伸的筒形侧壁31。埋头孔凹部30、31中配装有密封环32。密封环32突出到腔孔的开口 23a外，超出支承表面23的平面突出至末端35。密封环具有筒形内面34以及具有斜切边缘33的外面。密封环32的外面如图3中所示接触可固化层40和阻挡涂层41的内边缘。[〇〇47] 密封环32可以通过下述方式固定至螺母:在密封环32与埋头孔凹部30、31之间提供间隙配合、提供将密封环32机械地锁定在埋头孔凹部30、31中的倒锥形、和/或进行粘结。
[0048]图1和图3示出了固定元件的安装的初始阶段，而图4和图5中示出了随后阶段。当螺母旋拧至螺栓杆上时，密封环的末端35首先接合结构件。密封环32由半刚性但适型的材料(如聚四氟乙烯(PTFE))形成，该半刚性但适型的材料如图4中箭头所指示的那样变形并且流动至螺纹的第一凹部5中并且也流动至位于结构件10的腔孔的开口处的截头圆锥凹部 12中。
[0049]当螺母被进一步旋拧时，支承表面23如图4中箭头51指示的那样沿轴向方向A朝向结构件被迫压，使得阻挡涂层41和可固化密封剂层40在支承表面23与结构件的平面的内表面11之间被压缩，并且在结构件上施加夹紧力。阻挡涂层41接着裂开以形成一系列碎片，这些碎片中的一个碎片示出在图4和图5中并且以41a、50a标记。
[0050]回到图3,可固化密封剂层40具有沿径向方向R从腔孔向远处减小的厚度，并且阻挡涂层41具有沿径向方向R从腔孔向远处增大的厚度，换句话说，可固化密封剂层40和阻挡涂层41沿相反的方向渐缩并且经由相应的截头圆锥形表面彼此接触。渐缩角度是相同的使得阻挡涂层41和可固化密封剂层40具有的组合厚度沿径向方向R从腔孔向远处保持大致恒定，并且阻挡涂层41的外表面42以平行于支承表面23并且垂直于螺母轴线35的方式放置。 这样的圆锥形几何形状产生了排出力52(图4中所示)，该排出力如图4和图5中所示的那样向外迫压阻挡涂层的碎片41a、50a，使得碎片41a、50a滑离密封剂层40并且排出到裙部22 外。
[0051]当阻挡涂层41裂开时，密封剂层变得暴露于大气湿气，从而开始密封剂材料的固化。当螺母进一步被旋拧时，可固化的密封剂层的密封剂材料流动并且接着固化以如图5中所示那样在支承表面23与结构件的表面11之间形成薄的夹层40a。夹层40a填充支承表面23 或表面11中的任何划痕、缺陷或波状部。如图5中所示，也形成有外部挤压压条(bead)40b。 因此，在图5中所示的最终接头中，变形的密封环32在螺母与螺栓的螺栓杆的螺纹部之间形成密封，并且夹层40a在螺母与表面11之间形成密封。
[0052]密封环32防止了燃料流入螺栓杆与工件之间的界面，并且也防止了密封剂材料沿径向向内流动成与螺栓杆接触。[〇〇53]夹层40a执行多个有用的功能。首先，夹层40a使支承表面23与结构件的内表面11 电隔离，从而提供免受雷击的元件。其次，夹层40a密封了表面23、11之间的界面，从而防止燃料或气体在表面23、11之间流动。再次，夹层40a保护表面11免于在螺母拧紧时被支承表面23划伤。又次，夹层40a防止紧固件与任何暴露的铝板之间的可能存在的电化学腐蚀。 [〇〇54]如图1中最佳可见的，螺栓杆的非螺纹部3的外径略大于螺栓杆的螺纹部的外径。 在替代接头(未示出)中，可以使用尺寸过大的螺栓杆和结构件中的对应的扩大孔，其中，螺栓杆的螺纹部的外径与图1的相同，但螺栓杆的非螺纹部3的外径更大。这样的尺寸过大的螺栓杆可以用于修理或替换具有标准螺栓杆的紧固件。在这种情况下，位于腔孔的嘴部处的埋头孔30、31可以容置螺栓杆的非螺纹部3的增大的外径。
[0055]图6至图8示出了与图1至图5中所示的组件类似的紧固件组件的安装，并且相同的部件通过相同的附图标记加100的方式指示。密封剂层140和阻挡涂层141具有比图1的密封剂层40和阻挡涂层41更大的厚度和更小的径向宽度。同样，与密封环32的以相对于螺母轴线仅倾斜大约30°的角度延伸的斜切边缘33相比，密封环132的斜切边缘133以相对于螺母轴线的倾斜增大大约45°的角度延伸。密封环的斜切边缘133靠在密封剂层140的成类似倾斜角度的内边缘145。这个更大的冲角使密封环132向密封剂层140施加了比图1至图5中的实施方式中更大的径向排出力，从而改善了密封剂流动和阻挡涂层的断开和排出。
[0056]图9示出了与图1至图5中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加200的方式指示。不同于具有两个凹部，腔孔仅形成有单个凹部227,凹部 227具有以相对于螺母轴线235倾斜的角度延伸的截头圆锥形基部228和始终平行于螺母轴线235延伸至支承表面223的筒形侧壁229,支承表面223与筒形侧壁229在其内周缘223b处相接。[〇〇57] 螺母的本体上安装有配件245、232。配件包括垫圈245和密封凸缘232,垫圈245接触支承表面223并且围绕腔孔的下开口 223a，密封凸缘232从垫圈245的内径突入凹部227中。[〇〇58]垫圈245和密封凸缘232由相同的材料(如PTFE)—体地形成，所述材料是适型的因而可以变形以与螺栓杆形成密封，并且也是电绝缘的以使支承表面223电隔离，由此防止电流在支承表面223与结构件之间流动并且提供免受雷击的元件。[〇〇59] 将垫圈245和密封凸缘232形成为单个部件使垫圈245和密封凸缘232能够通过将密封凸缘232推入凹部227中直到垫圈245接触支承表面223来同时简单地安装至螺母的本体。
[0060] 配件245、232可以通过下述方式固定至螺母:在密封凸缘232与凹部227之间提供间隙配合、提供将密封凸缘232机械地锁定在凹部227中的倒锥形、和/或进行粘结。
[0061]支承表面223从支承表面与腔孔的开口相接的内周缘223b径向向外延伸至外周缘 223c，并且垫圈245从支承表面的内周缘223b至支承表面的外边缘223c始终基本上接触支承表面。[〇〇62]当支承表面223被朝向结构件迫压时，垫圈245在支承表面223与结构件之间被压缩，并且密封凸缘232变形以与螺栓杆的螺纹形成密封。
[0063]位于腔孔的嘴部处的凹部227可以容纳尺寸过大的螺栓杆的非螺纹部的增大的外径。
[0064]图10示出了与图9中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加100的方式指示。腔孔形成有单个凹部327,所述凹部327具有以相对于轴线倾斜的角度延伸的截头圆锥形基部328和始终平行于轴线延伸至截头圆锥形斜切边缘330的筒形侧壁329,凹部327在截头圆锥形斜切边缘330处与支承表面323相接。与仅延伸到凹部227 的部分深度的图9的密封凸缘232不同，图10的配件的密封凸缘332延伸到凹部327的全部深度并且接触截头圆锥形基部328。与前述实施方式一样，凹部327可以容纳尺寸过大的螺栓杆的非螺纹部的增大的外径。[〇〇65]与前述实施方式不同的是，腔孔包括具有一对截头圆锥形表面328、330的腔孔壁， 所述一对截头圆锥形表面328、330各自以相对于螺母轴线335倾斜的角度延伸。截头圆锥形斜切边缘330以相对于螺母轴线335倾斜约45°的角度延伸，并且产生促使密封凸缘332流入螺栓杆的螺纹中以形成密封的力。类似地，截头圆锥形基部328以相对于螺母轴线335倾斜约60°的角度延伸，并且也产生促使密封凸缘332流入螺栓杆的螺纹中以形成密封的力。 [〇〇66] 配件345、332可以通过下述方式固定至螺母:在密封凸缘332与凹部327之间提供间隙配合、提供将密封凸缘332机械地锁定在凹部327中的倒锥形、和/或进行粘结。
[0067]图11a示出了可以组装形成与图9中所示的螺母类似的自密封螺母的部件套件，并且相同的部件通过相同的附图标记加200的方式指示。与图9和图10不同，螺母示出为处于配件安装至螺母的本体之前的未组装状态下的部件套件。配件的垫圈包括导电金属环446， 该导电金属环446涂覆有由电绝缘陶瓷材料(如Keronite(TM))形成的电绝缘层447、448。不同于与垫圈446至448—体地形成，如图11a中所示，密封凸缘432单独地形成并且接着安装至金属环446的内径使得垫圈446至448和密封凸缘432—起形成单个配件。[0〇68] 垫圈446至448和密封凸缘432可以通过下述方式固定在一起:进行粘结、在垫圈与密封凸缘432之间提供间隙配合、或在其之间提供卡扣配合接头。图lib给出了这样的卡扣配合接头的示例。密封凸缘432形成有浅的环形凹部449，该浅的环形凹部449以卡扣配合的方式接纳垫圈446至448的内边缘。
[0069]将垫圈446至448和密封凸缘432形成为单个部件使垫圈446至448和密封凸缘432 能够通过将密封凸缘432推入凹部427中直到绝缘层447接触支承表面423来同时简单地安装至螺母的本体。配件446至448、432可以通过下述方式固定至螺母:在密封凸缘432与凹部 427之间提供间隙配合、提供将密封凸缘432机械地锁定在凹部427中的倒锥形、和/或进行粘结。
[0070]在垫圈446至448的组装状态下，垫圈446至448接触支承表面423并且围绕支承表面中的开口，并且可变形密封凸缘432以与图9的可变形密封凸缘232类似的方式突入腔孔的凹部427中。
[0071] 垫圈446至448执行多个有用的功能。首先，垫圈446至448使支承表面423与结构件的内表面电隔离，从而提供免受雷击的元件。其次，垫圈446至448保护结构件的表面免于在螺母拧紧时被支承表面423划伤。再次，垫圈446至448防止紧固件与任何暴露的铝板之间的可能存在的电化学腐蚀。
[0072]图12示出了与图10中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加200的方式指示。腔孔形成有单个凹部527,所述凹部527具有以相对于螺母轴线 535倾斜的角度延伸的截头圆锥形基部528和始终平行于螺母轴线延伸至截头圆锥形斜切边缘530的筒形侧壁529，凹部527在截头圆锥形斜切边缘530处与支承表面523相接。
[0073]与仅延伸到凹部227的部分深度的图9的配件的密封凸缘232不同，密封环532延伸到凹部527的全部深度并且接触截头圆锥形基部528。
[0074]与图9至图11的实施方式不同，未设置有用以使支承表面523电隔离的垫圈。密封环532具有接触斜切边缘530的扩大的突出末端以及与密封凸缘32的斜切边缘33类似的斜切边缘533。
[0075]与图10的实施方式类似，腔孔包括具有一对截头圆锥形表面528、530的腔孔壁，所述一对截头圆锥形表面528、530各自以相对于螺母轴线535倾斜的角度延伸。截头圆锥形斜切边缘530以相对于螺母轴线535倾斜约45°的角度延伸，并且产生促使密封环532流入螺栓杆的螺纹中以形成密封的力。类似地，截头圆锥形基部528以相对于螺母轴线535倾斜约60° 的角度延伸，并且也产生促使密封环532流入螺栓杆的螺纹中以形成密封的力。
[0076]图13示出了与图12中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加100的方式指示。腔孔形成有单个凹部，所述凹部具有以相对于螺母轴线倾斜的角度延伸的截头圆锥形基部628和始终平行于螺母轴线延伸至截头圆锥形斜切边缘630的筒形侧壁，所述凹部在截头圆锥形斜切边缘630处与支承表面623相接。[〇〇77] 密封环632具有比图12的密封环532更小的内径。密封环632的内径也比螺纹的外径637小，因此密封环632在螺母被旋拧至螺栓杆上时与螺栓杆的螺纹发生干涉。
[0078]图14示出了与图9中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加500的方式指示。图14的密封凸缘732具有比图9的密封凸缘232更大的轴向深度。
[0079]图15示出了与图10中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加500的方式指示。图15的密封凸缘832具有比图10的密封凸缘332更小的内径。密封凸缘832的内径也比螺纹的外径837小，因此密封凸缘832在螺母被旋拧至螺栓杆上时与螺栓杆的螺纹发生干涉。
[0080]图16示出了与图1至图5中所示的螺母类似的自密封螺母，并且相同的部件通过相同的附图标记加900的方式指示。密封环932的内径比螺纹的外径937小，因此密封环932在螺母被旋拧至螺栓杆上时与螺栓杆的螺纹发生干涉。[〇〇81]密封环932具有类似于图3的斜切边缘33的斜切边缘933,并且位于腔孔的嘴部中的凹部的侧壁931具有接合密封环的渐缩面936以将密封环932机械锁定在凹部中的倒锥形。
[0082]图17和图18示出了可以替代图1至图5的实施方式中的阻挡涂层41的替代阻挡层。 在图1至图5的实施方式中，阻挡涂层41由易碎材料形成，使得在所述阻挡涂层41滑离密封剂层40之前，因阻挡涂层41在支承表面与结构件之间被压缩而使得阻挡涂层41裂成碎片。 在图17和图18的实施方式中，阻挡涂层形成为两个半圆部段60、61，所述两个半圆部段60、 61可以滑离密封剂层而不用先裂开。在这种情况下，部段60、61由硬但不易碎的材料一一此材料抵抗碎裂以防止密封剂层被碎片污染一一形成。部段60、61与一对分开的板62、63接触，所述一对分开的板62、63可以以如图18所示的那样相对于螺母轴线以倾斜的角度放置， 或可以根据密封剂的粘度以及将部段分开所需的载荷量来平行于螺母轴线而放置。可选地，部段60、61在其与分开的板62、63相接的边缘处涂覆了低摩擦材料(如PTFE)以促进滑动。[〇〇83]将可移除半粘合剂层64应用于阻挡层的下表面以在安装前将部段60、61保持就位并且将湿气阻挡层保持就位。该层64在螺母配装至螺栓杆上之前、或在螺母已经配装至螺栓杆上之后但在螺母接触结构件11之前被剥离。该层64是可选的并且在不需要的情况下可以省去。
[0084]在图1至图18中所述的本发明的实施方式中，螺栓通过带内螺纹的螺母固定至结构件，但在本发明的替代实施方式中，可以替代地使用模锻套环以将螺栓固定至结构件。模锻套环通过不旋转的模锻工具被朝向结构件迫压。螺母和模锻套环执行相同的功能，但螺母倾向于在模锻工具不能充分接近或螺母是优选的情况下使用。模锻固定元件是较轻的并且对接头施加更多的可预见的预载荷。由于支承表面与结构件之间不存在旋转摩擦，因此模锻套环也不太可能损坏结构件。[〇〇85]尽管已经在上面参考一个或更多个优选的实施方式描述了本发明，但应该理解可以在不脱离本发明的如所附权利要求所限定的范围的情况下做出各种改变和修改。
[0086]下面的条款限定了本发明的多个特征。
[0087]1.—种自密封固定元件，包括:具有支承表面和腔孔的本体，该腔孔具有位于支承表面中的开口；可固化密封剂层，该可固化密封剂层由支承表面承载并且围绕支承表面中的开口，其中，可固化密封剂层由在暴露于大气时固化的密封剂材料形成；以及阻挡层，阻挡层覆盖可固化密封剂层并且能够在安装固定元件时滑离密封剂层以使密封剂层暴露于大气，其中，可固化密封剂层具有从腔孔向远处减小的厚度，并且阻挡层具有从腔孔向远处增大的厚度。
[0088]2.根据条款1所述的固定元件，其中，阻挡层和可固化密封剂层具有从腔孔向远处保持基本恒定的组合厚度。
[0089]3.根据条款1或2所述的固定元件，其中，固定元件为螺母，并且腔孔具有带螺纹的腔孔壁。[〇〇9〇] 4.根据任一项前述条款所述的固定元件，还包括配装至腔孔中的可变形密封环， 其中，该密封环由能够在安装固定元件时变形以形成密封的可变形材料形成。[〇〇91]5.根据条款4所述的固定元件，其中，腔孔在位于支承表面中的开口处形成有凹部，并且密封环配装至该凹部中。
[0092]6.根据条款4或5所述的固定元件，其中，密封环接触阻挡层的内边缘。
[0093]7.根据条款4、5或6所述的固定元件，其中，密封环靠在密封剂层的内边缘。
[0094]8.根据条款7所述的固定元件，其中，腔孔沿着轴线延伸，并且密封环靠在密封剂层的以相对于轴线倾斜的角度延伸的内边缘。
[0095]9.根据任一项前述条款所述的固定元件，其中，阻挡层形成为易碎材料的涂层，使得阻挡层当其在支承表面与结构件之间被压缩时破碎成碎片。
[0096]10.根据条款1至8中的任一项所述的固定元件，其中，阻挡层形成为两个或更多个部段，从而阻挡层能够滑离密封剂层而不用先破碎成碎片。
[0097]11.—种自密封紧固件组件，包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸的螺栓杆；以及根据任一项前述条款所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0098]12.—种能够组装形成条款11所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套件包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸的螺栓杆；以及根据条款1至10中的任一项所述的自密封固定元件，该自密封固定元件能够在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0099]13.—种安装自密封紧固件组件的方法，该方法包括:提供根据条款12所述的部件套件;将螺栓杆穿过结构件;在螺栓杆位于腔孔中的情况下将自密封固定元件配装至螺栓； 将支承表面朝向结构件迫压使得阻挡层和可固化密封剂层在支承表面与结构件之间被压缩，阻挡层滑离密封剂层并且从腔孔排出，并且可固化密封剂层流动并且接着固化以在支承表面与结构件之间形成密封。[〇1〇0]14.—种自密封固定元件，包括:
[0101]具有支承表面和腔孔的本体，该腔孔具有位于支承表面中的开口；以及
[0102]配件，该配件包括垫圈和可变形密封凸缘，垫圈接触支承表面并且围绕支承表面中的开口，其中，垫圈由将支承表面电隔离的绝缘材料形成，可变形密封凸缘从垫圈的内径突入腔孔中，其中，密封凸缘由能够变形以形成密封的可变形材料形成。[〇1〇3]15.根据条款14所述的固定元件，其中，垫圈和密封凸缘由相同的材料一体地形成，所述材料是绝缘的并且也能够变形以形成密封。
[0104]16.根据条款14或15所述的固定元件，其中，支承表面从支承表面与开口相接的内周缘径向向外延伸至外周缘，并且垫圈从支承表面的内周缘至支承表面的外周缘接触支承表面。
[0105]17.根据条款14至16中的任一项所述的固定元件，其中，垫圈粘结至支承表面。
[0106]18.根据条款14至17中的任一项所述的固定元件，其中，垫圈包括具有与支承表面接触的绝缘涂层的金属环。
[0107]19.根据条款14至18中的任一项所述的固定元件，其中，密封凸缘与垫圈的内径接合或与垫圈的内径一体地形成，使得垫圈和密封凸缘形成单个部件。
[0108]20.根据条款14至19中的任一项所述的固定元件，其中，腔孔形成有位于支承表面中的开口处的凹部，并且密封凸缘配装至该凹部中。
[0109]21.—种组装根据条款14至20中的任一项所述的固定元件的方法，该方法包括:将垫圈和密封凸缘形成为单个部件以形成配件；以及接着通过将密封凸缘推入腔孔中直到垫圈接触支承表面来将配件安装至本体。
[0110]22.—种能够组装形成条款14至20中的任一项所述的自密封固定元件的部件套件，所述部件套件包括:
[0111]具有支承表面和腔孔的本体，该腔孔具有位于支承表面中的开口；以及
[0112]配件，该配件包括垫圈和可变形密封凸缘，垫圈能够安装至本体使得垫圈接触支承表面并且围绕支承表面中的开口，其中，垫圈由能够将支承表面电隔离的绝缘材料形成， 可变形密封凸缘能够安装至本体使得可变形密封凸缘从垫圈的内径突入腔孔中，其中，密封凸缘由能够变形以形成密封的可变形材料形成。
[0113]23.—种自密封紧固件组件，包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据条款14至20中的任一项所述的自密封固定元件，该自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓，其中，密封凸缘由能够变形以与螺栓杆形成密封的材料形成。
[0114]24.—种能够组装形成条款23所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套件包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据条款14至20中的任一项所述的自密封固定元件，该自密封固定元件能够在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0115]25.—种安装自密封紧固件组件的方法，该方法包括:提供根据条款24所述的部件套件;将螺栓杆的尾部穿过结构件;在螺栓杆位于腔孔中的情况下将自密封固定元件配装至螺栓；以及将支承表面朝向结构件迫压使得垫圈在支承表面与结构件之间被压缩，并且密封凸缘变形以与螺栓杆形成密封。[〇116]26.—种自密封固定元件，包括:
[0117]具有支承表面和腔孔的本体，腔孔沿着轴线延伸至支承表面中的开口，腔孔包括具有截头圆锥形表面的腔孔壁，截头圆锥形表面以相对于轴线倾斜的角度延伸；以及
[0118]可变形密封环，该可变形密封环配装至腔孔中并且接触腔孔壁的截头圆锥形表面，其中，密封环由能够变形以形成密封的可变形材料形成。
[0119]27.根据条款26所述的固定元件，其中，截头圆锥形表面为斜切边缘，腔孔壁与支承表面在此斜切边缘处相接。[〇12〇]28.—种自密封紧固件组件，包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据条款26或27所述的自密封固定元件，该自密封固定元件在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓，其中，密封环由能够变形以与螺栓杆形成密封的材料形成， 并且截头圆锥形表面布置成产生促使密封环朝向螺栓杆流动以与螺栓杆形成密封的力。[0121 ]29.—种能够组装形成条款28所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套件包括:螺栓，该螺栓具有螺栓头和从螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据条款26或27所述的自密封固定元件，该自密封固定元件能够在螺栓杆位于腔孔中的情况下配装至螺栓。
[0122]30.—种安装自密封紧固件组件的方法，该方法包括:提供根据条款29所述的部件套件;将螺栓杆的尾部穿过结构件;在螺栓杆位于腔孔中的情况下将自密封固定元件配装至螺栓；以及将支承表面朝向结构件迫压使得截头圆锥形表面产生促使密封环朝向螺栓杆流动并且与螺栓杆形成密封的力。
【主权项】
1.一种自密封固定元件，包括:具有支承表面和腔孔的本体，所述腔孔具有位于所述支 承表面中的开口；可固化密封剂层，所述可固化密封剂层由所述支承表面承载并且围绕所 述支承表面中的所述开口，其中，所述可固化密封剂层由在暴露于大气时固化的密封剂材 料形成；以及阻挡层，所述阻挡层覆盖所述可固化密封剂层并且能够在安装所述固定元件 时滑离所述密封剂层以使所述密封剂层暴露于大气，其中，所述可固化密封剂层具有从所 述腔孔向远处减小的厚度，并且所述阻挡层具有从所述腔孔向远处增大的厚度。2.根据权利要求1所述的固定元件，其中，所述阻挡层和所述可固化密封剂层具有从所 述腔孔向远处保持基本恒定的组合厚度。3.根据权利要求1或2所述的固定元件，其中，所述固定元件为螺母，并且所述腔孔具有 带螺纹的腔孔壁。4.根据任一项前述权利要求所述的固定元件，还包括配装至所述腔孔中的可变形密封 环，其中，所述密封环由能够在安装所述固定元件时变形以形成密封的可变形材料形成，并 且优选地，所述密封环接触所述阻挡层的内边缘。5.根据权利要求4所述的固定元件，其中，所述腔孔形成有位于所述支承表面中的所述 开口处的凹部，并且所述密封环配装至所述凹部中，并且优选地，所述密封环接触所述阻挡 层的内边缘。6.根据权利要求4或5所述的固定元件，其中，所述密封环靠在所述密封剂层的内边缘， 并且优选地其中，所述腔孔沿着轴线延伸，并且所述密封环靠在所述密封剂层的以相对于 所述轴线倾斜的角度延伸的内边缘。7.—种自密封紧固件组件，包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸的螺 栓杆；以及根据任一项前述权利要求所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件在所述 螺栓杆位于所述腔孔中的情况下配装至所述螺栓。8.—种能够组装形成权利要求7所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套件 包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸的螺栓杆；以及根据权利要求1至6中 的任一项所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件能够在所述螺栓杆位于所述腔孔中 的情况下配装至所述螺栓。9.一种安装自密封紧固件组件的方法，所述方法包括:提供根据权利要求8所述的部件 套件;将所述螺栓杆穿过结构件;在所述螺栓杆位于所述腔孔中的情况下将所述自密封固 定元件配装至所述螺栓;将所述支承表面朝向所述结构件迫压使得所述阻挡层和所述可固 化密封剂层在所述支承表面与所述结构件之间被压缩，所述阻挡层滑离所述密封剂层并且 从所述腔孔排出，并且所述可固化密封剂层流动并且接着固化以在所述支承表面与所述结 构件之间形成密封。10.—种自密封固定元件，包括:具有支承表面和腔孔的本体，所述腔孔具有位于所述支承表面中的开口；以及配件，所述配件包括垫圈和可变形密封凸缘，所述垫圈接触所述支承表面并且围绕所 述支承表面中的所述开口，其中，所述垫圈由将所述支承表面电隔离的绝缘材料形成，所述 可变形密封凸缘从所述垫圈的内径突伸入所述腔孔中，其中，所述密封凸缘由能够变形以 形成密封的可变形材料形成。11.根据权利要求10所述的固定元件，其中，所述垫圈和所述密封凸缘由相同的材料一体地形成，所述材料是绝缘的并且也能够变形以形成密封，并且优选地其中，所述支承表面 从所述支承表面与所述开口相接的内周缘径向向外延伸至外周缘，并且所述垫圈从所述支 承表面的内周缘至所述支承表面的外周缘接触所述支承表面。12.—种组装根据权利要求10或11所述的固定元件的方法，所述方法包括:将所述垫圈 和所述密封凸缘形成为单个部件以形成所述配件；以及接着通过将所述密封凸缘推入所述 腔孔中直到所述垫圈接触所述支承表面来将所述配件安装至所述本体。13.—种能够组装形成权利要求10或11所述的自密封固定元件的部件套件，所述部件 套件包括:具有支承表面和腔孔的本体，所述腔孔具有位于所述支承表面中的开口；以及配件，所述配件包括垫圈和可变形密封凸缘，所述垫圈能够安装至所述本体使得所述 垫圈接触所述支承表面并且围绕所述支承表面中的所述开口，其中，所述垫圈由能够将所 述支承表面电隔离的绝缘材料形成，所述可变形密封凸缘能够安装至所述本体使得所述可 变形密封凸缘从所述垫圈的内径突伸入所述腔孔中，其中，所述密封凸缘由能够变形以形 成密封的可变形材料形成。14.一种自密封紧固件组件，包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸至 尾部的螺栓杆；以及根据权利要求10或11所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件在 所述螺栓杆位于所述腔孔中的情况下配装至所述螺栓，其中，所述密封凸缘由能够变形以 与所述螺栓杆形成密封的材料形成。15.—种能够组装形成权利要求14所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套 件包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据权利要 求10或11所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件能够在所述螺栓杆位于所述腔孔中 的情况下配装至所述螺栓。16.—种安装自密封紧固件组件的方法，所述方法包括:提供根据权利要求15所述的部 件套件;将所述螺栓杆的所述尾部穿过结构件;在所述螺栓杆位于所述腔孔中的情况下将 所述自密封固定元件配装至所述螺栓；以及将所述支承表面朝向所述结构件迫压使得所述 垫圈在所述支承表面与所述结构件之间被压缩，并且所述密封凸缘变形以与所述螺栓杆形 成密封。17.—种自密封固定元件，包括:本体，所述本体具有支承表面和腔孔，所述腔孔沿着轴线延伸至所述支承表面中的开 口，所述腔孔包括具有截头圆锥形表面的腔孔壁，所述截头圆锥形表面以相对于所述轴线 倾斜的角度延伸；以及可变形密封环，所述可变形密封环配装至所述腔孔中并且接触所述腔孔壁的所述截头 圆锥形表面，其中，所述密封环由能够变形以形成密封的可变形材料形成。18.根据权利要求17所述的固定元件，其中，所述截头圆锥形表面为斜切边缘，所述腔 孔壁与所述支承表面在所述斜切边缘处相接。19.一种自密封紧固件组件，包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸至 尾部的螺栓杆；以及根据权利要求17或18所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件在 所述螺栓杆位于所述腔孔中的情况下配装至所述螺栓，其中，所述密封环由能够变形以与 所述螺栓杆形成密封的材料形成，并且所述截头圆锥形表面布置成产生促使所述密封环朝向所述螺栓杆流动以与所述螺栓杆形成密封的力。20.—种能够组装形成权利要求19所述的自密封紧固件组件的部件套件，所述部件套 件包括:螺栓，所述螺栓具有螺栓头和从所述螺栓头延伸至尾部的螺栓杆；以及根据权利要 求17或18所述的自密封固定元件，所述自密封固定元件能够在所述螺栓杆位于所述腔孔中 的情况下配装至所述螺栓。21.—种安装自密封紧固件组件的方法，所述方法包括:提供根据权利要求20所述的部 件套件;将所述螺栓杆的所述尾部穿过结构件;在所述螺栓杆位于所述腔孔中的情况下将 所述自密封固定元件配装至所述螺栓；以及将所述支承表面朝向所述结构件迫压使得所述 截头圆锥形表面产生促使所述密封环朝向所述螺栓杆流动并且与所述螺栓杆形成密封的 力。
【文档编号】F16J15/06GK105987173SQ201610154138
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】理查德·多宾, 马克·斯卡罗特
【申请人】空中客车营运有限公司