[发明专利]具有适配套筒的紧固件

说明书

相关申请

本申请要求2009年4月3日提交、题为“CONFORMING SLEEVES FORFASTENERS”的美国临时申请61/166,664和2009年4月3日提交、题为“CONDUCTIVE SOLID FILM MATERIAL”的美国临时申请61/166,618的权益，在此出于所有目的通过引用将它们整体并入本文。

技术领域

本发明涉及过盈(interference)紧固件及其安装方法。

背景技术

在某些申请中，过盈紧固件与其所放置在内的构件紧密接触。在一些申请中，需要在紧固件与构件之间存在最少数量的和/或小尺寸的空间或空隙，或者完全不存在空间与空隙。

例如，在个体飞机上使用了大量的过盈紧固件和附带套筒。在飞机遭受雷击的情形中，如果紧固件/套筒未与该紧固件/套筒所插入的构件中孔的侧壁紧密接触，则由闪电引起的瞬间热能使紧固件/套筒与侧壁之间的空隙中的空气电离并产生以火花形式爆发的电弧等离子体。这对于飞机是非常危险的情况，特别是在火花发生在油箱附近的情况下。

特别对于由复合材料例如碳纤维增强塑料制成的飞机结构部件，这些空隙可能会在复合材料中钻出紧固件孔的过程中产生。个体碳纤维以不规则的角度断裂并在紧固件/套筒与孔之间形成微空隙。由于切削工具随时间磨损，构件中的表面碎屑有所增多，其导致未切纤维或树脂量的增加以及分层，这也称为机加工致微纹理。

当雷电击中复合构件的表面时，在通常用于连接构件的各种元件的金属紧固件周围电流密度趋于增大。这些电流通过连接到紧固件并通过该紧固件流向构件中的一些点可产生有害的点火源，其倾向于电弧放电。为了避免这种情况，该电流必须通过与紧固件孔垂直的碳纤维加以消散。如上所述，如果该紧固件未与孔的侧壁紧密接触，则瞬间热能使空隙中的空气电离并产生以火花形式爆发的电弧等离子体。

另外，导电涂层用于很多应用例如电荷消散和射频干扰(EMI/RFI)屏蔽。直流导电性的值取决于具体应用。介电基材例如玻璃纤维构件与其它材料摩擦接触所积累的电荷能够产生很高的静电电压，该静电电压可能造成危险的放电火花。有效释放该电荷并防止火花所要求的表面电阻率通常相当低，为10⁶-10⁹Ω/cm²。

发明内容

在一些实施方案中，适于安装在复合构件的孔中的套筒过盈紧固件包括：a.)适配套筒(conformable sleeve)，其具有在一端处的头部以及管状部分，其中该管状部分具有内径和外径，其中该管状部分的外径小于复合构件的孔的内径，且其中适配套筒由至少一种具有硬度X的第一材料组成；b.)销钉零件，其中该销钉零件至少具有在一端处的销钉头、在销钉头的相对端处的锁紧部分、以及两者之间的杆部分，其中位于销钉头下方的杆部分具有的直径大于适配套筒的管状部分的内径，且其中销钉零件由至少一种具有硬度Y的第二材料组成；c.)其中X充分小于Y，使得在安装位置，适配套筒的至少一种第一材料的至少一部分贴合于孔的内表面的轮廓从而在复合构件的孔的内表面和该适配套筒之间的界面处形成连续电接触；和d.)其中，在受到来自销钉零件的杆部分的压力时，该适配套筒适于在孔的内表面上径向膨胀以便在套筒的外径和复合构件的孔之间形成过盈配合从而提供安装位置。

在一些实施方案中，适合于安装在复合构件的孔中的套筒过盈紧固件包括：a.)适配套筒，其具有在一端处的头部以及管状部分，其中该管状部分包含内基层和外涂层，其中该管状部分具有内径和外径，其中该管状部分的外径小于复合构件的孔的内径，其中该内基层由至少一种具有硬度X的第一材料组成，且其中该外涂层由至少一种具有硬度Y的第二材料组成；b.)销钉零件，其中该销钉零件至少具有在一端处的销钉头、在销钉头的相对端处的锁紧部分、以及两者之间的杆部分，其中位于销钉头下方的杆部分具有的直径大于适配套筒的管状部分的内径，且其中销钉零件由至少一种具有硬度Z的第三材料组成；c.)其中X充分小于Y且其中Z等于或高于X，使得在安装位置，该管状部分的外涂层的至少一部分贴合于孔的内表面的轮廓从而在复合构件的孔的内表面和该适配套筒之间的界面上产生连续电接触；和d.)其中，在受到来自销钉零件的杆部分的压力时，该适配套筒适于在孔的内表面上径向膨胀以便在套筒的外径和复合构件的孔之间形成过盈配合从而提供安装位置。

在本发明的套筒过盈紧固件的一些实施方案中，该适配套筒的外层是固定的固体涂层。