CN105121287A

CN105121287A - 可注射帽

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Publication number: CN105121287A
Application number: CN201480021835.3A
Authority: CN
Inventors: 理查德·多宾; 大卫·利韦萨杰
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus Operations Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: MX2015014572A; CA2908919A1; MX367717B; JP6302046B2; EP2986509A1; US9829030B2; EP2986509B1; CA2908919C; JP2016517941A; CN105121287B; WO2014170672A1; US20160069376A1

Abstract

本发明提出了一种帽(100)，该帽用于围绕紧固件(2至4)的一个端部形成密封腔(12)，从而在雷击中紧固件(2至4)的情况下容受渗气事件和放火花事件。本发明还提出了包括这种帽(100)的接合部、部件套件以及用于安装这种帽(100)的方法。根据本发明的帽(100)包括：内帽构件(10)，该内帽构件具有环形基部(11)，环形基部终止于环绕通向空气腔(12)的开口的边缘(18)处以用于围封紧固件(2至4)的一个端部；以及外帽构件(20)，该外帽构件具有远离环形基部(11)径向向外延伸的环形裙部或凸缘(40)，在环形裙部或凸缘(40)与环形基部(11)之间限定有环形密封腔(34a至34c)。该帽(100)还包括密封材料入口(44)，该密封材料入口包括外帽构件(20)中的与环形密封腔(34a至34c)流体连通的开口(22)，开口(22)布置成与密封材料注射装置(80)相互连接，以提供从密封材料入口(44)进入环形密封腔(34a至34c)的可固化密封材料(81)的流。外帽构件(20)具有形成有第一锁定特征(95、96)的内表面，并且内帽构件(10)具有形成有第二锁定特征(97)的外表面，此第二锁定特征与第一锁定特征(95、96)形成卡扣配合接合部。

Description

可注射帽

技术领域

本发明涉及用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔的帽、包括这种帽的接合部、部件套件、以及用于安装这种帽的方法。

背景技术

EP-A-0334011中描述了围绕紧固件提供火花抑制的已知方法。一定体积的气体由围绕紧固件的帽围封。气体针对在任何雷击期间可能发生于复合结构与金属紧固件之间的电弧放电提供火花抑制。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔的帽，该帽包括：内帽构件，该内帽构件具有环形基部，环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封紧固件的一个端部；外帽构件，该外帽构件具有可选地远离环形基部径向向外延伸的环形裙部或凸缘，在环形裙部或凸缘与环形基部之间限定有环形密封腔；以及密封材料入口，该密封材料入口包括外帽构件中的与环形密封腔流体连通的开口，该开口布置成与密封材料注射装置相互连接，以提供从密封材料入口进入环形密封腔的可固化密封材料流。外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，第二锁定特征与第一锁定特征形成卡扣配合接合部。

内帽构件和外帽构件通过卡扣配合接合部接合在一起，卡扣配合接合部防止意外的解体并在密封材料的注射和固化期间保持外帽构件就位。

在一个实施方式中，第一锁定特征为外帽构件的内表面中的环形突出部，而第二锁定特征为内帽构件的外表面中的凹部，凹部接纳环形突出部以形成卡扣配合接合部。

优选地，内帽构件形成有多个锁定特征，所述多个锁定特征中的每个锁定特征均与外帽构件中的锁定特征形成相应的卡扣配合接合部。卡扣配合接合部之间设置多个流道以使得可固化密封材料能够在卡扣配合接合部之间流入到环形密封腔中。

可选地，内帽构件的外表面形成有多个第二锁定特征，所述多个第二锁定特征中的每个第二锁定特征均形成相应的卡扣配合接合部。在一些实施方式中，内帽构件的外表面中形成有多个通道，所述多个通道中的每个通道均与密封材料入口的开口以及环形密封腔流体连通。通道被抵接外帽构件的内表面的脊部隔开，并且所述多个第二锁定特征中的每个第二锁定特征均形成在脊部中的相应的一个脊部中。

第一锁定特征可以围绕外帽构件的内表面的整个圆周延伸。在内帽构件的外表面形成有多个第二锁定特征——每个第二锁定特征均形成相应的卡扣配合接合部——的情况下，这些卡扣配合接合部可以形成有围绕外帽构件的内表面的整个圆周延伸的共同的第一锁定特征。

优选地，第一锁定特征和/或第二锁定特征为不对称的锁定特征，例如包括成角度的斜坡以及在拐角处与斜坡相接的底切部。通常，第一锁定特征的底切部与第二锁定特征的底切部匹配以形成卡扣配合接合部。

内帽构件的环形基部通常具有筒状外表面。

内帽通常包括圆顶部、以及位于环形基部与圆顶部之间的肩部，内帽的外径在此肩部处减小。

肩部和圆顶部通常具有在凹拐角处相接的外表面，并且肩部和环形基部通常具有在凸拐角处相接的外表面。

第二锁定特征可以形成在圆顶部中。

内帽构件优选地包括从环形基部延伸的大致圆顶状部，并且外帽构件优选地包括从环形裙部或凸缘延伸的对应的大致圆顶状部。外帽构件的圆顶形状减小了例如由组装工人的意外撞击对帽造成损害的可能性，并且使应力集中最小化。内帽构件的圆顶形状使空气腔的容积最小化，并且因此使帽的总体尺寸和质量最小化。因此，对于给定的重量和空间封罩而言，圆顶形状使空气腔容积最大化。

由于密封材料能够在将帽定位到紧固件的端部上之后经由密封材料入口被注射，因此可以使用具有较短处理时间和固化时间的密封材料。密封材料可以在密封材料注射装置中根据应用而混合，因此确保了材料在其工作寿命期间以及在其已经开始固化之前施加。快速固化密封材料具有提供非常快地稳定结合的优点。也就是说，安装的帽将能够在短时间范围内承受来自组装工作者的意外撞击等。

环形密封腔提供了用于密封的较大接触面积，这又在相对较小的占用区域中提供了帽与结构体之间的牢固且可靠的结合。帽与结构体之间的良好的密封是至关重要的，既要保持空气腔内的空气的密封体积以使得空气腔可以安全地容受雷击期间造成的渗气和放火花，又要防止燃料泄漏到空气腔中。

本发明的帽还防止固化的密封内的气隙，并提供了干净且一致的施加过程。特别重要的是防止密封材料中的气隙，是因为这种气隙损害密封(结合线)并因此使得燃料漏入空气腔中。

环形密封腔内的密封材料具有在螺帽安装在穿过结构体的紧固件上方时密封空气腔的主要功能，但还可以具有将帽结合至结构体的功能。因此，密封材料可以包括密封及结合材料。类似地，环形密封腔可以包括环形密封及结合腔。

密封材料入口的开口优选地在外帽构件的中央轴线上定中心。这种中央位置确保了至环形密封腔的整个圆周的均匀流动。替代性地，该开口在一些实施方式中可以偏离中央轴线以使得帽能够安装在有限空间中。在这些情况下可能有必要将附加的限制特征或其他特征并入到帽中来确保密封材料流能够提供均匀密封(结合线)。

该帽还可以包括储存器，储存器设置成接纳来自开口的可固化密封材料并将其分布至环形密封腔。储存器可以包括与开口轴向对准(即，直接定位在开口下方)的顶部敞开的腔室。储存器在填充有密封材料的情况下可以设置成经由周围边缘(即上边缘)溢流，以便在所有径向方向上提供密封材料的均匀流动。

该帽可以包括多个通道，所述多个通道形成在内帽构件的外表面中或者外帽构件的内表面中，每个通道均与密封材料入口的开口以及环形密封腔流体连通。

通道可以是延伸经过内帽构件与外帽构件之间的间隙的仅一部分的浅的通道，间隙的剩余部分提供连续的接合区域。更优选地：通道形成在内帽构件的外表面中并被抵接外帽构件的内表面的脊部隔开；或者通道形成在外帽构件的内表面中并且被抵接内帽构件的外表面的脊部隔开。因此，在这种情况下，脊部将内帽构件与外帽构件之间的间隙分成多个通道并且不允许密封材料在通道之间流动。

通常，每个通道均具有通道入口和出口，通道入口设置成接纳来自密封材料入口的可固化密封材料流，出口设置成将可固化密封材料流供给到环形密封腔中。通道可以始终延伸至内帽构件的环形基部的边缘，但更优选地，通道的出口从内帽构件的环形基部的边缘沿轴向方向向后设置。

内帽构件可以包括将环形基部接合至较小直径外侧部的肩部，并且通道的出口可以从肩部沿轴向方向向后设置或邻近肩部。

内帽构件和外帽构件可以仅在一侧上形成有通道，但更优选地，内帽构件或外帽构件具有瓦楞形状。也就是说，或者通道形成在内帽构件的外表面中并且多个对应的通道形成在内帽构件的内表面中；或者通道形成在外帽构件的内表面中并且多个对应的通道形成在外帽构件的外表面中。形成具有这种瓦楞形状的内帽构件或外帽构件使得能够形成相对较窄的通道而不会造成大量额外重量。

内帽构件或外帽构件通常具有形成通道的侧壁，侧壁具有基本一致的壁厚。这使帽的重量最小化。

每个通道均可以具有随着其朝向环形密封腔延伸而增大的宽度。这促使来自不同通道的分开的密封材料流在它们离开通道时汇合。

每个通道均可以具有随着其朝向环形密封腔延伸而减小的深度。

优选地，外帽构件的环形裙部或凸缘终止于边缘处，环形裙部或凸缘的边缘沿轴向方向偏离内帽构件的环形基部的边缘。也就是说，当帽就位时，即当紧固件的端部围封在空气腔内并且内帽构件的边缘抵接紧固件所穿过的结构体时，通常将在环形裙部或凸缘的边缘与结构体之间存在间隙。该间隙使密封材料能够从环形密封腔流出，使得密封材料围绕帽形成可见环，从而提供了完整且均匀的密封的视觉指示。偏移的边缘还使帽能够配合至具有靠近内帽构件的边缘的***区域(例如圆角半径或台阶)的结构体。

内帽构件和外帽构件形成为分开的部件，可选地在组装后通过固化的密封剂而彼此结合。通过使两个构件形成为分开的部件，制造过程被大大简化。内帽构件和外帽构件可以通过注塑模制形成，优选地由诸如玻璃填充聚醚酰亚胺(PEI)之类的热塑性材料形成。合适的玻璃填充PEI是Ultem^TM2400，其中包括按体积计为40％的玻璃纤维。

可选地，外帽构件是透明的，目的在于密封材料被注入时对其进行观察。

环形密封腔可以具有大致喇叭形形状，使得环形密封腔的截面积随着距环形基部的边缘的距离而减小。因此，密封材料的与帽所结合至的结构体接触的面积可以在不增大帽的总直径的情况下最大化。因此，环形裙部或凸缘优选地从环形基部以相对于环形基部成锐角的方式径向向外延伸。替代性地，环形裙部或凸缘可以从环形基部以相对于环形基部成直角的方式径向向外延伸。

环形裙部或凸缘可以从环形基部沿其全长径向向外延伸。替代性地，环形裙部或凸缘可以包括筒状部和肩部，筒状部平行于环形基部延伸，肩部从环形基部径向向外延伸并将筒状部接合至外帽构件的外侧部(其可以是圆顶状的)。肩部可以从环形基部以相对于环形基部成锐角的方式或相对于环形基部成直角的方式径向向外延伸。

密封材料入口可以包括外帽构件中的突出部(如凸台)，该突出部包括开口并设置成与密封材料注射装置互相连接。

帽的环形部分(也就是说，环形基部、环形裙部或凸缘、以及环形密封腔)的截面可以具有大致圆形形状，或者帽的环形部分的截面可以是任何其他封闭形状，如六边形或方形(例如用以围封具有六边形或方形形状的紧固件)。

本发明的第二方面提供了一种接合部，该接合部包括：结构体；穿过结构体的紧固件；根据第一方面的帽，其中，内帽构件的空气腔围封紧固件的端部，并且内帽构件的边缘抵接结构体；以及密封材料，该密封材料填充帽的环形密封腔并且接触结构体以密封空气腔。

因此，环形密封腔内的密封材料用于使密封部(结合部)厚度以及密封部(结合部)的外侧与空气腔(内腔)之间的泄露路径长度最大化。

在优选的实施方式中，密封材料(或密封及结合材料)填充环形密封腔以便也将帽结合至结构体。帽与结构体之间的结合部因此由帽-密封剂材料结合部和密封剂材料-结构体结合部形成。

根据第一方面的帽可以围封紧固件的每个端部，使得接合部从结构体的两侧进行密封。

结构体优选地为飞行器的结构部件，更优选地为飞行器机翼的结构部件，并且最优选地为飞行器机翼的形成燃料罐的边界壁的结构部件。结构体优选地包括复合材料结构部件，并且紧固件可以是金属紧固件。在这种情况下，雷击尤其可能发生在紧固件处。结构体通常包括通过紧固件接合在一起的一对结构部件。在这种飞行器应用中，帽的空气腔提供了气囊，在该气囊内受控的渗气事件或放火花事件可以在雷击的情况下安全地发生。密封材料还提供了围绕紧固件的端部的流体密封，从而防止了燃料通过紧固件穿过的结构体中的孔的泄漏。

密封材料优选地包括环氧树脂基粘结剂，最优选地包括双组份环氧树脂基结构粘结剂，例如由3M^TM生产的Scotch-Weld^TM7256B/A。这些环氧树脂基材料通常在这样的应用中使用，在所述应用中，环氧树脂基材料的主要(或唯一)目的是作为粘结剂，但是在本发明中它既作为粘结剂又作为密封剂。这种双组份粘结剂通常以筒(优选地是50毫升的筒)的形式供给，并根据应用在注射器枪的喷嘴内被混合。环氧树脂基粘结剂是自由流动的，具有低粘度，并在室温下呈现出快速固化。通过根据应用混合双组份粘结剂，可以使用具有非常短的工作寿命，例如只有几分钟的工作寿命，的粘结剂。这种粘结剂不能与已知的密封帽一起使用，其需要在将帽组装在紧固件端部上方之前施加和/或手工施加。

用于密封材料的合适的替代材料是一种密封剂材料，如双组份多硫化物基密封剂或硅酮基密封剂。因此，密封材料通常是弹性体。合适的多硫化物基密封剂是由Chemetall^TM生产的MC-238A/B级。双组份密封剂可以针对应用通过施加枪在筒内供给，并且通常在经由枪的喷嘴输送之前在筒内混合。这种密封剂通常具有比双组份粘结剂长的固化时间。特别地，与用于环氧粘结剂的约1小时相比，为实现能够承受意外撞击等的坚固的密封所花费的时间可以是12小时或更多。

内帽构件可以或可以不抵接紧固件。如果内帽构件抵接紧固件，则其可以经由从内帽构件的内表面突出的多个肋部来抵接紧固件。

紧固件可以从结构体突出，或其可以置入结构体内的埋头孔。

本发明的第三方面提供了部件套件，该部件套件用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔，该部件套件包括：内帽构件，内帽构件具有环形基部，环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封紧固件的一个端部；外帽构件，外帽构件具有环形裙部或凸缘，其中，外帽构件设置成配合在内帽构件上方，其中，环形裙部或凸缘与环形基部之间限定有环形密封腔(并且可选地，环形裙部或凸缘远离环形基部径向向外延伸)，外帽构件还包括密封材料入口，其中，外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，第二锁定特征设置成在外帽构件配合在内帽构件上方时与第一锁定特征形成卡扣配合接合部；以及密封材料注射装置，密封材料注射装置具有喷嘴，喷嘴设置成与密封材料入口互相连接以将可固化密封材料流引入到环形密封腔中。

通过提供与可固化密封材料分开的帽，密封材料可以是具有短工作寿命的类型的快速固化密封材料，原因在于它可选地经由静态混合喷嘴直接施加至组装的帽。部件套件可以用于形成第二方面的接合部，从而实现相关联的益处。所述帽可以包括根据第一方面的帽。

注射装置可以手动地供以动力、电动地供以动力、或通过压缩空气供以动力。注射装置可以设置成输送固定体积的密封材料，从而来确保受控的且一致的施加过程。

可固化密封材料可以是双组份粘结剂或密封剂材料，双组份粘结剂或密封剂材料的两种组分在注射到帽之前在注射装置的喷嘴中被混合在一起。替代性地，两种组份可以在输送之前经由注射装置的喷嘴预混合。可固化密封材料优选地包括具有良好流动特性的环氧树脂基粘结剂，最优选地包括双组份环氧树脂基粘结剂，例如由3M^TM生产的Scotch-Weld^TM7256B/A。这种双组份粘结剂以能够装载到注射装置中的筒(优选地是50毫升的筒，或更大的筒)的形式供给。粘结剂的这种双组份根据应用在注射器枪的喷嘴内被混合。

环氧树脂基粘结剂是自由流动的，具有低粘度，并在室温下呈现出快速固化。通过根据应用混合双组份粘结剂，可以使用具有非常短的工作寿命，例如只有几分钟的工作寿命，的粘结剂。这种粘结剂不能与已知的密封帽一起使用，其需要在将帽组装在紧固件端部上方之前施加和/或手工施加。

用于密封材料的合适的替代材料是一种密封剂材料，如双组份多硫化物基密封剂或二氧化锰基密封剂。合适的多硫化物基密封剂是由Naftoseal^TM生产的MC-238A/B级。双组份密封剂可以在输送之前在施加枪内混合，如以上所讨论的，但其通常具有比双组份粘结剂更长的固化时间。特别地，与用于环氧粘结剂的约1小时相比，为实现能够承受意外撞击等的坚固的密封所花费的时间可以是12小时或更多。

本发明的第四方面提供了一种安装帽以围绕穿过结构体的紧固件的一个端部形成密封腔的方法，该帽包括：内帽构件，内帽构件具有环形基部，环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封紧固件的一个端部；外帽构件，外帽构件具有可选地远离环形基部径向向外延伸的环形裙部或凸缘，在环形裙部或凸缘与环形基部之间限定有环形密封腔，其中，外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，第二锁定特征与第一锁定特征形成卡扣配合接合部；以及密封材料入口，密封材料入口包括外帽构件中的与环形密封腔流体连通的开口，该方法包括：将帽安装在紧固件的一个端部上方，使得紧固件的一个端部被围封在内帽构件的空气腔内并且环形基部的边缘抵接结构体；将可固化密封材料经由密封材料入口注射到环形密封腔中，使得可固化密封材料接触结构体；以及固化可固化密封材料以密封空气腔。因此，固化的密封材料可以形成围绕空气腔的连续的无空隙密封部(结合部)。

固化可固化密封材料的步骤还可以包括将帽粘结至结构体。

该帽可以包括根据第一方面的帽，并且该方法可以导致根据第二方面的接合部。该方法可以利用根据第三方面的部件套件。

结构体优选地包括飞行器的结构部件，更优选地包括飞行器机翼的结构部件，并且最优选地包括飞行器机翼的形成燃料罐的边界壁的结构部件。结构体优选地包括复合材料结构部件或混合组装的复合材料结构部件和金属结构部件，并且紧固件包括金属紧固件。在这种情况下，雷击尤其可能发生在紧固件处或紧邻紧固件的周围区域中。结构体通常包括通过紧固件接合在一起的一对结构部件。在这种飞行器应用中，帽的空气腔提供了气囊，该气囊将安全地容受发生在雷击的情况下的渗气事件或放火花事件。密封材料还提供了围绕紧固件的端部的流体密封，从而防止了燃料泄漏到内部空气腔中。

可固化密封材料优选地包括上面相对于第三方面描述的环氧树脂基粘结剂。

本发明的另一方面提供了一种组装第一方面的帽的方法，该方法包括将外帽构件配合在内帽构件上方，在外帽构件配合在内帽构件上方时内帽构件和外帽构件沿配合方向一起移动，其中，内帽构件将凸轮力施加在第一锁定特征上，从而使第一锁定特征背离配合方向横向移动并且然后向回扣合以与第二锁定特征形成卡扣配合接合部。

上文或下文所讨论的与本发明的各方面中的任何方面相关的可选的或所需的特征中的任何特征可以或者单独地或者以任何组合应用到任何其他方面。

附图说明

现在将参照附图对本发明的实施方式进行描述，在附图中：

图1为根据本发明的第一实施方式的螺帽的平面图；

图2为沿着线D-D截取的图1的螺帽的截面图；

图3为沿着线F-F截取的图1的螺帽的截面图；

图3a为示出了通过喷嘴注入的密封材料的图1的螺帽的截面图；

图4为图1的帽的内帽构件的等距视图；

图5为沿着图6中的线A-A截取的图4的内帽构件的截面图；

图6为图4的内帽构件的平面图；

图7为沿着图8中的线B-B截取的图8的外帽构件的截面图；

图8为图9的外帽构件的平面图；

图9为图1的帽的外帽构件的等距视图；

图10为根据本发明的第二实施方式的螺帽的内帽构件的等距视图；

图11为图10的内帽构件的仰视图；

图12为根据本发明的第二实施方式的螺帽的外帽构件的等距视图；

图13为图12的外帽构件的截面图；

图14a为处于与结构体相接的安装状态的本发明的第二实施方式的螺帽的一部分的放大截面图。

图14b为示出了内帽构件中的环形卡扣配合凹槽的替代性结构的本发明的第二实施方式的螺帽的一部分的放大截面图；以及

图14c为示出了具有非对称锁定特征的替代性卡扣配合接合部的本发明的第二实施方式的螺帽的一部分的放大截面图。

具体实施方式

图1至图3示出了根据本发明的第一实施方式的可注射螺帽100。螺帽包括内帽构件10(图4至图6中所示)和外帽构件20(图7至图9中所示)。内帽构件10和外帽构件20由诸如玻璃填充聚醚酰亚胺(PEI)之类的热塑性材料注塑模制而成。一种合适的玻璃填充PEI为Ultem^TM2400，其包括按体积计为40％的玻璃纤维。内帽构件和外帽构件可以替代性地通过模制、通过添加制造工艺或者通过任何其他适当的工艺来制成。

内帽构件10为大致薄壁圆顶状构件，其具有围封从结构元件突出的紧固件的尾端的对应的圆顶状内部空气腔12，该结构元件在该实施方式中为复合材料飞行器结构部件50，但是也可以为混合的复合材料-金属部件。

参照图4至图6，内帽构件10总体上由环形基部11和圆顶部15构成。基部11具有带有筒状外表面的筒状部13。截头圆锥形肩部14将筒状部13接合至从肩部延伸至顶端的圆顶部15。内帽的外径在肩部14处减小，因此圆顶部15具有比环形基部11小的外径。肩部14和圆顶部15的外表面在凹拐角25(图4中标记)处相接，并且肩部14和环形基部11的外表面在凸拐角26处相接。

在图2和图3的安装状态下，筒状部13的外露的内侧边缘18抵接结构元件50，以将紧固件的尾部完全封装在空气腔12内。紧固件包括拧到螺栓2上的螺母3和垫圈4。基部的筒状部13具有用于提供内帽构件10与紧固件之间的机械连接的机械锁定特征。在本示例中，垫圈4具有与螺母3相比减小的直径，使得螺母的垂悬部与从筒状部13的内表面突出的三个卡扣配合突伸钩部19配合。这些钩部19防止帽在注射密封剂材料时受密封剂材料的压力所迫而远离结构体50。内帽构件还具有如图2中所示夹持螺母3的侧部的三个轴向延伸的肋部17。

参照图7至图9，外帽构件20也为大致薄壁圆顶状构件，并且外帽构件20定形成配合在内帽构件10上方。外帽构件20总体上由环形裙部40和较小直径的圆顶状外侧部43构成。环形裙部40具有筒状部41、肩部42以及位于环形裙部40的自由边缘处的喇叭状唇缘26。在圆顶状外侧部43的顶端处的锥形凸台44包括开口22。凸台44的外径定尺寸成被接纳在如图3a中所示的密封材料注射器枪的喷嘴80内。将喷嘴80配合在凸台44上是优选的(而不是将凸台44配合在喷嘴80上)，这是由于将喷嘴80配合在凸台44上不限制密封材料的流动并且导致密封剂不太定向地流到帽中。可选地，喷嘴可以经由卡口式配合件或类似物与凸台相互连接。

内帽构件具有侧壁，该侧壁具有基本一致的壁厚。侧壁呈瓦楞形状以在内帽构件的外表面中形成六个面向外的脊部51和通道或槽50以及在内帽构件的内表面中形成相同数目的对应的面向内的脊部52和通道53。脊部51如图2中所示抵接外帽构件的圆顶部43的内表面，使得密封材料不能在通道50之间流动。

在圆顶状外侧部43与肩部42之间，外帽构件20在其外表面中绕其圆周还形成有波状部90(帽20在此向外凸起)，并且外帽构件20在其内表面中形成有环形凹部91。在该波状部90与肩部42相接的位置处，外帽构件20的内表面还形成有绕其圆周延伸的环形凸边。该环形凸边具有斜坡95以及在拐角处与斜坡相接的底切部96。

锁定特征97在其中三个脊部51的基部处形成在圆顶部15中，这些锁定特征中的两个锁定特征能够在图4中观察到。每个锁定特征97均包括如图5中所示的在拐角处与底切部99相接的成角度的斜坡98。

帽100通过将外帽构件20沿与帽轴线70平行的配合方向向下推到内帽构件上来进行组装。斜坡95接合斜坡98，这将凸轮力施加在斜坡95上，从而使外帽远离配合方向横向变形，直到环形凸边95、96越过拐角并向回扣合以形成三个卡扣配合接合部为止。在组装的帽中，外帽中的环形凸边95、96与内帽中的三个锁定特征97配合，以形成将外帽构件20固定就位的三个卡扣配合接合部。三个卡扣配合接合部中的一者被示出在图2的左侧。

内帽构件10与外帽构件20之间的密封体积具有三个关键区域：储存器32；裙部40与基部11之间的环形密封体积(或腔)34a至34c；以及将储存器32与环形密封体积34a至34c相互连接的通道50。

喷嘴80经由开口22将连续的密封材料81的流输送到密封体积中。在本实施方式中，诸如由3M^TM生产的Scotch-Weld^TM7256B/A之类的双组分环氧树脂基结构粘结剂是优选的。该粘结剂以筒(优选为50毫升的筒)的形式被供应并根据应用在喷嘴80内通过注射枪进行混合。这种环氧树脂基粘结剂是自由流动的、具有低粘度并且呈现为在室温下快速固化。一种合适的替代性材料为诸如由Naftoseal^TM生产的MC-238A/B级之类的双组分多硫化物基密封剂。

储存器32在开口22的正下方，使得该储存器32直接接纳来自开口22的密封材料。储存器32用于通过提供相对较低的流动阻力来提高流动至密封体积34a至34c中的密封材料的流量，并且储存器32还用于提供流入到通道50中的均匀、一致的流动。通道50内的密封材料一旦固化则用于将内帽构件10和外帽构件20结合在一起，并且为帽100增加了结构刚性。

环形密封体积具有图3中示出的三个部分：肩部14与肩部42之间的上部分34a；筒状部41与筒状部13之间的筒状(或略微喇叭状)中间部分34b；以及基部11与唇缘26之间的下部分34c。

肩部42以关于帽轴线70成大锐角(比肩部14的锐角更大)的方式远离帽的中心轴线70径向向外延伸。因此，肩部42的内表面以小的锐角远离肩部14的外表面径向延伸，使得环形密封体积的上部分34a具有喇叭状形状，该喇叭状形状具有随着距开口22的距离而增大的横截面积。环形密封体积的下部分34c因喇叭状唇缘26而也具有喇叭状形状，使得该下部分34c的横截面积随着距开口22的距离而增大。环形密封体积34a至34c在其下部面处敞开，使得密封材料可以从环形密封体积向外流动并与结构元件50接触。

唇缘26从内帽构件10的基部边缘18轴向偏移。该布置确保外帽构件20在紧固件定位成非常靠近结构元件50的诸如斜坡或半径区(圆角)之类的特征的情况下不与这种特征碰撞。这种潜在的碰撞在飞行器结构中是常见的，其中，可能的是紧固件的外边缘定位成距半径为5mm的圆角的边缘仅为1.6mm。这还确保了密封能够适应结构元件50中的小的表面特征偏差，并且该密封足够厚以在固化后具有一定程度的挠度。

参照图4，每个通道50均具有设置成接纳来自密封材料入口的可固化密封材料81的流的入口60，以及具有设置成将可固化密封材料流供给到环形密封体积的上部分34a的出口61。通道50终止在肩部14处，使得通道50的出口61设置成自基部11的边缘18沿轴向方向向后设置。

在安装期间，帽100首先放置在图2和图3中示出的位置中，其中，紧固件的尾端(或者替代性地为头端)围封在空气腔12内。密封材料注射器枪的喷嘴80然后如图3a中所示进行配合以在其间产生临时密封。预混合的密封材料81然后被从喷嘴80喷射到储存器32中，预混合的密封材料81聚集在该储存器32中。当储存器32被填满时其会溢流，导致密封材料均匀分布地流到通道50中。一旦通道50被填满，则密封材料81的压力增大至其中密封材料被迫通过通道的出口61并进入到环形密封体积34a至34c中的程度。密封材料完全填充环形密封体积34a至34c，直到密封材料流出并与结构体50接触为止，此时密封材料的从喷嘴80的流动停止。

在将可固化密封材料81注入到密封体积中之后，喷嘴被移除并且注入的密封材料留下以进行固化。密封材料在固化时提供了帽100与结构体50之间的牢固的粘结结合，并且还提供了内帽构件10与外帽构件20之间的牢固的粘结结合。当密封材料为如上所述的环氧树脂基粘结剂时，该密封材料可以大约在一个小时内固化至使用强度(即适于提供足以承受来自组装工作者的敲击等的强度的程度)。这与多硫化物基或二氧化锰基密封剂的为12小时或更多的使用强度固化时间形成对比。

已固化的注入的密封材料81还用于充分密封空气腔12。因而，空气腔12内的被捕获的空气可以提供安全环境，在该安全环境内可以容受在雷击期间产生的放火花事件和渗气事件。还防止了燃料、水或其他污染物进入到空气腔12中。

本发明的密封材料注入方法避免气穴积聚(即空气截留)在密封体积34a至34c内，这是因为实现了密封材料的均匀分布的覆盖。这种气穴是特别不希望有的，这是因为这种气穴可能为不受控的放火花事件或渗气事件提供场所并且还导致密封受损以及随后的通过紧固件接合部的燃料泄漏。

一系列的通道50呈现出对流动的低阻力，因此密封材料可以从储存器32更自由地流入到环形密封体积34a至34c中。通道50内的密封材料81一旦被固化则用于将内帽构件10和外帽构件20结合在一起，并且为帽100增加了结构刚度。

如可以在图3中看到的，每个通道50的深度沿流动方向逐渐减小。如可以在图4和图6中看到的，每个通道50的周向宽度也均随着通道50沿着流动方向朝向环形密封体积延伸而增大。这促进了来自通道的密封材料流在其离开通道50并进入环形密封体积34a至34c时的汇合。

环形密封体积34a至34c在其下部面处敞开，使得密封材料81可以如图3a中所示从密封体积向外流动并与结构元件50接触。环形密封体积34a至34c的喇叭状形状为密封材料81提供了大的粘合区，该密封材料81一旦固化则用于将帽100密封至结构元件50。而且，该大的粘合区在结构元件的较小的占用区域内获得。

图10至图13示出了形成根据本发明的第二实施方式的可注射螺帽的部件套件。该部件套件包括内帽构件110和外帽构件120。内帽构件110总体上由筒状基部113以及从该基部113延伸至平面顶端117的圆顶部116构成。

外帽构件120也为大致薄壁圆顶状构件，并且定形成配合在内帽构件110上方。外帽构件120总体上由环形凸缘140、筒状基部141以及圆顶状外侧部142构成。圆顶状外侧部142包括被定尺寸成与密封材料注射枪的喷嘴(未示出)相互连接的开口122。

内帽构件具有侧壁，侧壁具有基本一致的壁厚。多个面向外的脊部151和通道150形成在内帽构件的外表面中，并且对应的相同数目的面向内的脊部152和通道153形成在内帽构件的内表面中。脊部151在帽被组装时抵接外帽构件120的内表面，使得密封材料不能在通道之间流动。

当如图14a中所示进行组装时，小的环形密封体积(或腔)170形成在环形凸缘140的曲率半径与内帽构件的基部113之间。参照图10，每个通道150均具有入口160和出口161，该入口160设置成接纳来自密封材料入口的可固化密封材料流，该出口161设置成将可固化密封材料流供给到环形密封体积170中。不同于前述实施方式，通道150终止在基部113的边缘114处。通道150具有对于流动具有低阻力的大致半圆形的截面形状。每个通道150的深度和宽度均沿着其长度保持基本恒定。

外帽构件的基部141的内表面形成有环形突出部180，该环形突出部180以卡扣配合的方式接纳在内帽构件的外表面中的对应的凹部181中，以在密封剂固化之前将帽构件固定在一起。

在图14a的示例中，内帽构件在凹部或凹槽181处具有减小的壁厚。图14b示出了环形卡扣配合凹槽181的替代性结构，其中，内帽构件具有波浪状形状，因此壁厚没有变化。

不同于图1至图9的第一实施方式，图10至图14b的实施方式中的卡扣配合特征180、181具有如图14a和图14b中所示的对称的半圆形截面轮廓。在替代性实施方式中，特征180、181可以形成有如图14c中所示的非对称的钩状截面轮廓180a、181a，特征180、181类似于图1至图9的实施方式中的环形凸边95、96以及锁定特征97，其中斜坡与拐角处的底切部相接。

在如上所述的本发明的实施方式中，脊部和通道形成在内帽构件中，并且外帽构件具有光滑的外表面。由于外帽构件的光滑的外表面不吸引污物并且具有对水或液体在帽上的流动影响较小的轮廓，因此这是优选的。然而，在替代性实施方式(未示出)中，外帽构件而不是内帽构件可以呈瓦楞形状以形成脊部和通道。

尽管已经参照一个或多个优选实施方式对本发明进行了描述，但是将要理解的是，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下可以进行各种改变或修改。

Claims

1.一种用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔的帽，所述帽包括：

内帽构件，所述内帽构件具有环形基部，所述环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处，以用于围封所述紧固件的所述一个端部；

外帽构件，所述外帽构件具有环形裙部或凸缘，在所述环形裙部或凸缘与所述环形基部之间限定有环形密封腔；以及

密封材料入口，所述密封材料入口包括所述外帽构件中的与所述环形密封腔流体连通的开口，所述开口布置成与密封材料注射装置相互连接，以提供从所述密封材料入口进入所述环形密封腔的可固化密封材料流，

其中，所述外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且所述内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，所述第二锁定特征与所述第一锁定特征形成卡扣配合接合部。

2.根据权利要求1所述的帽，其中，所述第一锁定特征为所述外帽构件的所述内表面中的环形突出部，并且所述第二锁定特征为所述内帽构件的所述外表面中的凹部，所述凹部接纳所述环形突出部以形成所述卡扣配合接合部。

3.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述内帽构件形成有多个锁定特征，所述多个锁定特征中的每个锁定特征均形成相应的卡扣配合接合部，并且其中，所述卡扣配合接合部之间设置有多个流道以使得所述可固化密封材料能够在所述卡扣配合接合部之间流入到所述环形密封腔中。

4.根据权利要求3所述的帽，其中，所述内帽构件的所述外表面形成有多个第二锁定特征，所述多个第二锁定特征中的每个第二锁定特征均形成相应的卡扣配合接合部。

5.根据权利要求4所述的帽，还包括形成在所述内帽构件的所述外表面中的多个通道，每个通道均与所述密封材料入口的所述开口以及所述环形密封腔流体连通，其中，所述通道被抵接所述外帽构件的所述内表面的脊部隔开，并且其中，所述多个第二锁定特征中的每个第二锁定特征均形成在所述脊部中的相应的一个脊部中。

6.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述第一锁定特征围绕所述外帽构件的所述内表面的整个圆周延伸。

7.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述第一锁定特征包括成角度的斜坡以及在拐角处与所述斜坡相接的底切部。

8.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述第二锁定特征包括成角度的斜坡以及在拐角处与所述斜坡相接的底切部。

9.根据权利要求7和权利要求8所述的帽，其中，所述第一锁定特征的所述底切部与所述第二锁定特征的所述底切部匹配以形成所述卡扣配合接合部。

10.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述内帽构件的所述环形基部具有筒状外表面。

11.根据任一前述权利要求所述的帽，其中，所述内帽包括圆顶部和位于所述环形基部与所述圆顶部之间的肩部，并且所述内帽的外径在所述肩部处减小，其中，所述肩部和所述圆顶部具有在凹拐角处相接的外表面，并且所述肩部和所述环形基部具有在凸拐角处相接的外表面。

12.根据权利要求11所述的帽，其中，所述第二锁定特征或每个第二锁定特征形成在所述圆顶部中。

13.一种组装根据任一前述权利要求所述的帽的方法，所述方法包括将所述外帽构件配合在所述内帽构件上方，在所述外帽构件配合在所述内帽构件上方时所述内帽构件和所述外帽构件沿配合方向移动到一起，其中，所述内帽构件将凸轮力施加在所述第一锁定特征上，所述凸轮力使所述第一锁定特征背离所述配合方向横向移动并且然后向回扣合以与所述第二锁定特征形成所述卡扣配合接合部。

14.一种接合部，包括：

结构体；

穿过所述结构体的紧固件；

根据权利要求1至12中的任一项所述的帽，其中，所述内帽构件的所述空气腔围封所述紧固件的端部，并且所述内帽构件的所述边缘抵接所述结构体；以及

密封材料，所述密封材料填充所述帽的所述环形密封腔并且接触所述结构体以密封所述空气腔。

15.一种部件套件，所述部件套件用于围绕紧固件的一个端部形成密封腔，所述套件包括：

内帽构件，所述内帽构件具有环形基部，所述环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封所述紧固件的所述一个端部；

外帽构件，所述外帽构件具有环形裙部或凸缘，其中，所述外帽构件设置成配合在所述内帽构件上方，其中，所述环形裙部或凸缘与所述环形基部之间限定有环形密封腔，所述外帽构件还包括密封材料入口，其中，所述外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且所述内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，所述第二锁定特征设置成在所述外帽构件配合在所述内帽构件上方时与所述第一锁定特征形成卡扣配合接合部；以及

密封材料注射装置，所述密封材料注射装置具有喷嘴，所述喷嘴设置成与所述密封材料入口互相连接以将可固化密封材料流引入到所述环形密封腔中。

16.一种安装帽以围绕穿过结构体的紧固件的一个端部形成密封腔的方法，所述帽包括：内帽构件，所述内帽构件具有环形基部，所述环形基部终止于环绕通向空气腔的开口的边缘处以用于围封所述紧固件的所述一个端部；外帽构件，所述外帽构件具有环形裙部或凸缘，在所述环形裙部或凸缘与所述环形基部之间限定有环形密封腔，其中，所述外帽构件具有形成有第一锁定特征的内表面，并且所述内帽构件具有形成有第二锁定特征的外表面，所述第二锁定特征与所述第一锁定特征形成卡扣配合接合部；以及密封材料入口，所述密封材料入口包括所述外帽构件中的与所述环形密封腔流体连通的开口，所述方法包括：

将所述帽安装在所述紧固件的所述一个端部上方，使得所述紧固件的所述一个端部被围封在所述内帽构件的所述空气腔内并且所述环形基部的所述边缘抵接所述结构体；

将可固化密封材料经由所述密封材料入口注射到所述环形密封腔中，使得所述可固化密封材料接触所述结构体；以及

固化所述可固化密封材料以密封所述空气腔。