靜電耗散流體輸送耦合器的制造方法
【專利摘要】描述了一種用于電隔離導(dǎo)電流體輸送系統(tǒng)的剛性耦合器（300）。剛性耦合器（300）包括非導(dǎo)電襯套（306），其具有經(jīng)配置耦合到流體輸送系統(tǒng)的第一相鄰部分的第一端，和與所述第一端相反、經(jīng)配置耦合到流體輸送系統(tǒng)的第二相鄰部分的第二端。加固結(jié)構(gòu)（308）圍繞且限定非導(dǎo)電襯套（306）并耦合到在非導(dǎo)電襯套的第一和第二端之間延伸的非導(dǎo)電襯套（306）的一部分。加固結(jié)構(gòu)（308）包括浸漬基體材料的多軸編織纖維材料。纖維包裝（310）環(huán)向纏繞在非導(dǎo)電襯套（306）的第一和第二端之間的加固結(jié)構(gòu)（308）的至少一部分周圍。
【專利說明】靜電耗散流體輸送耦合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的【技術(shù)領(lǐng)域】一般涉及用于在流體輸送系統(tǒng)中輸送流體的耦合器，并且更具體地，涉及介電液壓隔離配件。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)流體(例如氣體、液體、氣體/液體)流過流體輸送系統(tǒng)時，靜電荷會累積。累積的靜電荷可足夠多而導(dǎo)致流體輸送系統(tǒng)中的管路與其他附近組件之間產(chǎn)生火花。另外，對于可暴露在閃電中的裝備，如飛機，閃電可引起額外的電荷進(jìn)入流體輸送系統(tǒng)。
[0003]為了限制靜電荷在流體輸送系統(tǒng)中累積，常使用管狀介電配件耦合到流體輸送系統(tǒng)內(nèi)的相鄰部分。這類介電配件可包括整體配件接頭，其允許管道、水管或者其他流體承載組件的連接，同時提供相對較高的電阻路徑，限制兩個配件接頭之間的電流量并允許靜電荷逐漸耗散。
[0004]至少一些已知的介電配件被設(shè)計成延伸穿過交通工具如飛機的艙壁，并允許加壓的流體從一側(cè)移動到另一側(cè)。用于提供穿過飛機艙壁傳輸液體的管道的介電配件有時指的是靜電耗散液壓隔離配件。這類配件驅(qū)散靜電荷中的電能，并且也提供安全的流體通道使流體經(jīng)過油箱或者飛機的其他區(qū)域。另外，這類介電配件通常能承受非常大的流體壓力，以及機械應(yīng)力和應(yīng)變。
[0005]然而，盡管它們有優(yōu)勢，至少有些這類配件利用非導(dǎo)電螺旋纖維纏繞增強層，其可以使壓力，應(yīng)力和應(yīng)變的分析預(yù)測變得復(fù)雜且困難。另外，與濕氣和/或燃料的過量接觸以及延長的應(yīng)力可導(dǎo)致介電配件隨著時間的推移過早地失效。
[0006]本公開的各個方面克服以上描述的這些或者其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供用于在流體輸送系統(tǒng)中輸送流體的剛性耦合器。剛性耦合器包括具有第一端和第二端的非導(dǎo)電襯套，第一端經(jīng)配置耦合到流體輸送系統(tǒng)的第一相鄰部分，第二端與所述第一端相反，經(jīng)配置耦合到流體輸送系統(tǒng)的第二相鄰部分。加固結(jié)構(gòu)圍繞且限定(circumscribe)非導(dǎo)電襯套并耦合到在非導(dǎo)電襯套的第一和第二端之間延伸的非導(dǎo)電襯套的一部分。加固結(jié)構(gòu)包含浸潰基體材料的多軸編織纖維材料。纖維包裝環(huán)向纏繞在非導(dǎo)電襯套的第一和第二端之間延伸的加固結(jié)構(gòu)的至少一部分。
[0008]在另一個方面，提供制作用于輸送流體的剛性耦合器的方法。該方法包括形成包括加固結(jié)構(gòu)、第一外端部配件和第二外端部配件的組件。加固結(jié)構(gòu)包括在其中限定的內(nèi)腔和復(fù)合編織物。復(fù)合編織物包含多軸編織材料和第一基體材料。第一和第二外端部配件都圍繞且限定加固結(jié)構(gòu)部分。第一外端部配件沿著加固結(jié)構(gòu)的長與第二外端部配件隔開。該方法包括在第一個第二外端部配件之間的加固結(jié)構(gòu)的至少一部分的周圍形成復(fù)合包裝。復(fù)合包裝包含環(huán)向纏繞纖維材料和第二基體材料。
[0009]在又一個方面，提供用在剛性耦合器中的組件。該組件包括加固結(jié)構(gòu)，第一外端部配件，和第二外端部配件。加固結(jié)構(gòu)包含浸潰基體材料的多軸編織纖維材料，并且加固結(jié)構(gòu)限定其中的內(nèi)腔。第一外端部配件圍繞且限定加固結(jié)構(gòu)部分，并且第二外端部配件圍繞且限定加固結(jié)構(gòu)部分。第二外端部配件沿著加固結(jié)構(gòu)的長度與第一外端部配件隔開。
[0010]在又一個方面，提供用在剛性耦合器中的組件。該組件包括:包含浸潰基體材料的多軸編織纖維材料，所述加固結(jié)構(gòu)限定其中的內(nèi)腔；以及圍繞且限定所述加固結(jié)構(gòu)的一部分的第一外端部配件；以及圍繞且限定所述加固結(jié)構(gòu)的一部分的第二外端部配件，所述第二外端部配件沿著所述加固結(jié)構(gòu)的長與所述第一外端部配件隔開。
[0011]該組件進(jìn)一步包括環(huán)向纏繞在所述第一和第二外端部配件之間的加固結(jié)構(gòu)的至少一部分周圍的纖維包裝，其中多軸編織纖維材料包括多個多軸編織纖維層，并且其中多軸編織纖維材料包含對位芳綸纖維。
[0012]以上討論的特征、功能和優(yōu)勢可以在多個實施例中獨立實現(xiàn)，或者在其他實施例中組合實現(xiàn)，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以參考以下描述和附圖理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示范性飛機生產(chǎn)和服務(wù)方法的流程圖。
[0014]圖2是示范性飛機的框圖。
[0015]圖3是可用在圖2示出的飛機中、在流體輸送系統(tǒng)的相鄰部分之間輸送流體的剛性耦合器的側(cè)剖視圖。
[0016]圖4是圖3示出的耦合器的截面圖。
[0017]圖5是圖4示出的耦合器中沿著區(qū)域V的放大圖。
[0018]圖6是圖4示出的耦合器中沿著區(qū)域R的放大圖。
[0019]圖7是圖4示出的耦合器中沿著區(qū)域T的放大圖。
[0020]圖8是圖3示出的耦合器的等距局部剖視圖。
[0021]圖9是可用在圖3示出的耦合器中的扶壁形的鍛槽的側(cè)視圖。
[0022]圖10是可用在圖3示出的耦合器中的梯形鍛槽的側(cè)視圖。
[0023]圖11是可用在圖3示出的耦合器中的倒鉤形鍛槽的側(cè)視圖。
[0024]圖12是制作和組裝剛性耦合器的方法的框圖。
[0025]圖13是制備樹脂傳遞模塑成型的示范性三軸向編織纖維和內(nèi)端部配件坯件的圖
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[0026]圖14是圖13示出的三軸向編織纖維和端部配件坯件在纖維浸潰基體材料之后的圖示。
[0027]圖15是用在剛性耦合器中的示范性組件的側(cè)視圖。
[0028]圖16是圖15示出的組件的端視圖。
[0029]圖17是用在圖15示出的組件中的示范性非導(dǎo)電襯套的圖示。
[0030]圖18是圖14的非導(dǎo)電襯套、兩個內(nèi)端部配件和圖15示出的組件的分解圖。
[0031]圖19是包括圖18示出的組件的部分完成的剛性耦合器的圖示。
[0032]圖20是圖19示出的剛性耦合器且包括包裝的圖示。
[0033]圖21是示范性剛性耦合器在其連接壓接套圈之前的等距圖示?！揪唧w實施方式】
[0034]本文描述了用于在流體輸送系統(tǒng)的相鄰部分之間輸送流體的剛性耦合器及其組裝方法。盡管描述的剛性耦合器和方法用在飛機和介電液壓隔離配件中，但是本公開的各個方面可用在其他領(lǐng)域和應(yīng)用以及其他流體耦合器類型中。本文描述的實施例可提供比其他已知的介電配件更強的強度和更持久的耐用性。另外，所描述的實施例與有些已知的介電配件相比可簡化應(yīng)力、應(yīng)變、壓力等的效果分析。進(jìn)一步地，至少本公開的有些實施例可提供比有些已知的介電配件更好的密封。
[0035]更具體地參考附圖，本公開的實施例將在圖1示出的飛機制造和服務(wù)方法100和圖2示出的飛機200的背景下描述。具體地，圖1是示范性飛機的框圖。在預(yù)生產(chǎn)期間，方法100可包括飛機200的規(guī)格說明和設(shè)計102，和/或材料采購104。
[0036]在生產(chǎn)期間，進(jìn)行飛機200的組件和部件制造106和系統(tǒng)集成108。然后，飛機200可在服役112之前通過認(rèn)證和交付110。一旦服務(wù)，飛機200按計劃進(jìn)行常規(guī)維修和維護(hù)114 (可能還包括，例如，修改、重新配置和/或翻新)。
[0037]包括在飛機制造和服務(wù)方法100中的每個過程可由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作員(例如，客戶)執(zhí)行或?qū)嵤τ诒菊f明書的目的，系統(tǒng)集成商可包括但不限于，任意數(shù)量的飛機制造商和/或主系統(tǒng)分包商，并且第三方可包括但不限于，例如，任意數(shù)量的銷售商、分包商和/或供應(yīng)商。另外，操作員可以是航空公司、租賃公司、軍事實體和/或服務(wù)組織。
[0038]在示范性實施例中，通過飛機制造和服務(wù)方法100生產(chǎn)的飛機200可包括具有多個系統(tǒng)204和一個內(nèi)部206的機身202。系統(tǒng)204可包括推進(jìn)系統(tǒng)208、電氣系統(tǒng)210、液壓系統(tǒng)212和/或環(huán)境系統(tǒng)214中的任一個。在可選實施例中可包括任意數(shù)量的其他系統(tǒng)。盡管示出并描述的是航空航天示例，本公開的原理可應(yīng)用到其他行業(yè)中，例如汽車行業(yè)。
[0039]本文描述的裝置和方法可以使用在飛機制造和服務(wù)方法100的任意一個或多個制造和/或組裝階段中。例如，且不限于，當(dāng)飛機200在服務(wù)時，對應(yīng)組件和部件制造106的組件或部件可以類似的組件或部件的生產(chǎn)方式制造或制作。
[0040]另外，一個或多個裝置實施例、方法實施例或者它們的組合可以在組件和部件制造106與系統(tǒng)集成108期間使用，例如但不限于，通過大幅加快飛機200的組裝或者降低飛機200的成本。類似地，一個或多個裝置實施例，方法實施例，或者它們的組合可以在飛機200在服務(wù)時使用。
[0041]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3-8，示出用于在流體輸送系統(tǒng)的相鄰部分之間輸送流體的剛性耦合器300。更具體地，圖3是可用在圖2示出的飛機中、在流體輸送系統(tǒng)的相鄰部分之間輸送流體的剛性耦合器300的側(cè)視圖，而圖4是剛性耦合器300的截面圖。圖5、6和7是圖4中示出的剛性耦合器300分別沿著區(qū)域V，R和T的放大圖。圖8是剛性耦合器300的等距局部剖視圖。
[0042]如圖3、4和8所示，在示范性實施例中，剛性耦合器300包括限定剛性耦合器300內(nèi)的內(nèi)腔303的管狀套管302。套管302在每一端形成一個開口 305。每個開口 305由端部配件304關(guān)閉。非導(dǎo)電密封件/襯套306 (此后稱為非導(dǎo)電襯套306)插入內(nèi)腔303并耦合到端部配件304。加固結(jié)構(gòu)308限定非導(dǎo)電襯套306并耦合到端部配件304。包裝310環(huán)向纏繞在加固結(jié)構(gòu)308的部分的周圍，并且彈性填充物312在包裝310和套管302之間延伸。
[0043]在示范性實施例中，非導(dǎo)電襯套306 —般是圓柱形高壓襯套，包括空心的內(nèi)部313用于引導(dǎo)流體經(jīng)過剛性耦合器300。具體地，非導(dǎo)電襯套306耦合到端部配件304，該端部配件304用于將流體輸送系統(tǒng)(未示出)的相鄰部分的流體線路(未示出)耦合在一起。除了引導(dǎo)流體，非導(dǎo)電襯套306在剛性耦合器300連接到的相鄰的、一般是金屬的流體線路之間提供電力中斷。非導(dǎo)電襯套306可由任意合適的非導(dǎo)電材料制成。在示范性實施例中，非導(dǎo)電襯套306由當(dāng)端部配件304鍛接到非導(dǎo)電襯套306時可以充分地變形并且可以穩(wěn)定地形成密封的材料制成，在下文更詳細(xì)地描述。進(jìn)一步地，由于經(jīng)過剛性耦合器300的流體是引導(dǎo)經(jīng)過非導(dǎo)電襯套306的，非導(dǎo)電襯套306應(yīng)該由能夠承受流體從中引導(dǎo)的材料制成。如果剛性耦合器300用在液壓系統(tǒng)中，非導(dǎo)電襯套306由能夠承受腐蝕性液壓流體的材料制成。類似地，選用于非導(dǎo)電襯套306的材料應(yīng)當(dāng)能夠承受升高的流體溫度。由于引導(dǎo)經(jīng)過非導(dǎo)電襯套306的流體可能在相對較高的壓力下，非導(dǎo)電襯套306應(yīng)當(dāng)由能夠承受流體和流體輸送系統(tǒng)施加的壓力的材料制成。例如，在有些實施例中，非導(dǎo)電襯套306由聚四氟乙烯(PTFE)材料制成。在其他實施例中，非導(dǎo)電襯套306可由三氟氯乙烯(PCTFE)材料制成。
[0044]端部配件304是密封開口 305并耦合到非導(dǎo)電襯套306的多件式組件。每個端部配件304包括內(nèi)端部配件314和外端部配件316。每個內(nèi)端部配件314包括套環(huán)318和連接器320。當(dāng)組裝剛性耦合器300時，套環(huán)318放置在剛性耦合器300內(nèi)部，并且連接器320從剛性耦合器300向外延伸。連接器320耦合流體輸送系統(tǒng)(未示出)的相鄰部分的流體線路(未示出)。在示范性實施例中，每個連接器320是與I禹合到其內(nèi)端部配件314的套環(huán)318流體連通的空心管。在有些實施例中，連接器320和內(nèi)端部配件314整體形成。
[0045]套環(huán)318是空心的并且耦合到非導(dǎo)電襯套306。在組裝期間，套環(huán)318插入非導(dǎo)電襯套306中并且鍛接到非導(dǎo)電襯套306和內(nèi)端部配件314。如圖7所示，套環(huán)318包括能夠通過使套環(huán)318在鍛槽322的區(qū)域徑向延展使套環(huán)318鍛接到非導(dǎo)電襯套306的鍛槽322。徑向延展使非導(dǎo)電襯套306變形從而使非導(dǎo)電襯套306部分延伸進(jìn)入鍛槽322，因此限制套環(huán)318的移動并減少套環(huán)318從非導(dǎo)電襯套306斷開耦合的可能。將套環(huán)318鍛接到非導(dǎo)電襯套306有利于增強套環(huán)318，內(nèi)端部配件314，和非導(dǎo)電套環(huán)306之間的密封。
[0046]在有些實施例中，套環(huán)318與內(nèi)端部配件314分開形成并且耦合到內(nèi)端部配件314。套環(huán)318可以由與內(nèi)端部配件314的其余部分相同的材料制成，或者由不同的材料制成。在有些實施例中，套環(huán)318由具有良好的塑性變形特性的材料制成，有利于相對容易地鍛接到非導(dǎo)電襯套306和內(nèi)端部配件314。在其他實施例中，套環(huán)318可摩擦焊接到內(nèi)端部配件314。內(nèi)端部配件314的其余部分一般由比套環(huán)318更硬、更不容易變形的材料制成。在有些實施例中，套環(huán)318由耐腐蝕的鋼材制成，并且內(nèi)端部配件314的其余部分由鈦合金制成。
[0047]仍參考圖7，內(nèi)端部配件314包括與套環(huán)318的外部相鄰限定的鍛槽324和與非導(dǎo)電襯套306的外部相鄰限定的鍛槽326。更具體地，鍛槽326在與套環(huán)318的鍛槽322相對的位置與內(nèi)端部配件314相鄰限定。因此，當(dāng)套環(huán)318鍛接到非導(dǎo)電襯套306時，非導(dǎo)電襯套306也變形進(jìn)入鍛槽326，使得非導(dǎo)電襯套306也因此通過鍛槽326耦合到內(nèi)端部配件314。類似地，套環(huán)318鍛接到鍛槽324，進(jìn)一步將套環(huán)318耦合到內(nèi)端部配件314。將可變形的套環(huán)318鍛接到內(nèi)端部配件314中的槽324可改善套環(huán)318和內(nèi)端部配件314之間的耦合和密封。
[0048]在有些實施例中，非導(dǎo)電襯套306在耐腐蝕鋼(CRES)鍛接套環(huán)308和鈦內(nèi)端部配件314之間鍛接。這樣產(chǎn)生密封，可在20，OOOpsi或更高的壓力下保持無泄漏。
[0049]現(xiàn)在參考圖4和8，在示范性實施例中，加固結(jié)構(gòu)308是圍繞非導(dǎo)電襯套306限定的空心結(jié)構(gòu)。加固結(jié)構(gòu)308的形狀一般是在擴(kuò)口端327和329之間具有中心部分325的管道。加固結(jié)構(gòu)308的中心部分325圍繞并接觸非導(dǎo)電襯套306的中心部分331。結(jié)構(gòu)308的擴(kuò)口部分327和329被捕獲在端部配件304的內(nèi)端部配件314和外端部配件316之間。從內(nèi)端部配件314延伸的突出部分328在非導(dǎo)電襯套306和加固結(jié)構(gòu)308的每個擴(kuò)口部分327和329的內(nèi)表面之間延伸。在使用期間，加固結(jié)構(gòu)308承載被引到剛性耦合器300的軸向載荷。
[0050]在示范性實施例中，加固結(jié)構(gòu)308由以下材料制成:具有由±0纖維和軸向取向的纖維組成的緊密編織結(jié)構(gòu)的三軸向編織纖維材料。如±0纖維的取向可以改變一樣，軸向取向的纖維的具體比例可以改變。另外，三軸向編織纖維材料可以是適合加固剛性耦合器300的任意高強度纖維材料。在有些實施例中，三軸向編織纖維材料是對位芳綸纖維材料。在一個實施例中，加固結(jié)構(gòu)308是通過將三軸向編織纖維材料浸潰基體材料，例如樹脂，并固化基體材料構(gòu)建的。
[0051]在有些實施例中，加固結(jié)構(gòu)308包含多于一層三軸向編織纖維材料。根據(jù)加固結(jié)構(gòu)308的期望厚度和強度，可以變化地選擇三軸向編織纖維材料層的數(shù)量。例如，在有些實施例中，加固結(jié)構(gòu)308可包含三軸向編織纖維材料的四層編織物。
[0052]包裝310是復(fù)合包裝，含有環(huán)向纏繞在加固結(jié)構(gòu)308的中心部分325的周圍并浸潰基體材料(例如，樹脂)的纖維。在使用期間，包裝310承載較多的環(huán)向應(yīng)力，由剛性耦合器300承受，并且更具體地由非導(dǎo)電襯套306承受。包裝310可以由適合承受引到剛性耦合器300的環(huán)向應(yīng)力的任意高強度纖維材料制成。在有些實施例中，纖維材料是對位芳綸的纖維材料。非導(dǎo)電編織的加固結(jié)構(gòu)308和非導(dǎo)電包裝310在導(dǎo)電端部配件304之間形成非導(dǎo)電分隔距離。該分隔距離可以通過外部金屬件之間的分隔距離的設(shè)計要求建立。
[0053]彈性填充物312在套管302、包裝310和外端部配件316之間。彈性填充物312占據(jù)其他未被占據(jù)的空間以產(chǎn)生與套管302相稱的期望外形并且提供額外的屏障為剛性耦合器300阻擋外部的水分、燃料等。彈性填充物312可以是任意合適的彈性填充物，例如但不限于，橡膠材料。在有些實施例中，彈性填充物312是合成橡膠。在有些實施例中，彈性填充物312是含氟聚合物的彈性體。在有些實施例中，彈性填充物312是低溫含氟聚合物的彈性體。
[0054]在示范性實施例中，套管302是限定內(nèi)腔303的管狀套環(huán)，內(nèi)腔303的尺寸被設(shè)置成圍住非導(dǎo)電襯套306、加固結(jié)構(gòu)308、包裝310、彈性填充物312和端部配件304部分。套管302充當(dāng)剛性耦合器312的燃料和水分屏障，并且提供在剛性耦合器300的相對端333和335之間延伸，并且因此在加固結(jié)構(gòu)308連接到的流體輸送系統(tǒng)(未示出)的相鄰部分之間延伸的導(dǎo)電外部路徑。導(dǎo)電外部路徑允許經(jīng)過套管302傳導(dǎo)的較小的電流可限制，減小，和/或防止電荷積累和/或從端部配件304和/或壓接套圈330 (在下文討論)產(chǎn)生火花，尤其在高電壓應(yīng)用中。[0055]參考圖4和5，在示范性實施例中，套管302形成兩層:內(nèi)層332和外層334。外層334是導(dǎo)電的并且具有相對較高的電阻。在有些實施例中，外層334的厚度約為0.01英寸。內(nèi)層332是非導(dǎo)電的并且充當(dāng)剛性耦合器300的流體和水分屏障。兩層332和334熔接在一起，例如，熱熔接，使得層332和334之間基本上沒有形成空隙和/或間隙。在有些實施例中，內(nèi)層332和外層334均由PTFE材料制成。為了控制外層334的傳導(dǎo)性，導(dǎo)電填充物，如炭黑，被添加到PTFE材料中形成外層334。炭黑的量可改變，以改變外層334的電阻。未添加導(dǎo)電填充物的內(nèi)層332與包含導(dǎo)電填充物的外層334相比，對于外部環(huán)境元素如濕度，噴氣燃料以及其他可隨時間降低剛性耦合器300的強度的流體具有更差的滲透性。在其他實施例中，套管302可制造成單層。在這種單層實施例中，套管302的整個厚度中添加有導(dǎo)電填充物，如炭黑。借助兩層設(shè)計，添加的導(dǎo)電填充物的量由套管302的所需電阻確定。
[0056]套管302通過壓接套圈330耦合到端部配件304。每個壓接套圈330圍繞套管302的一部分和端部配件304。壓接套圈330被壓接以將套管302連接到端部配件304。如圖6所示，每個壓接套圈330包括槽336。另外，端部配件304還包括限定在外端部配件316的外表面上的槽338。當(dāng)壓接套圈330被壓接時，一部分套管302被強迫進(jìn)入槽336并進(jìn)入槽338，從而在槽302，端部配件304，和壓接套圈330之間形成堅固的連接和密封。壓接套圈330之間的距離可由外部金屬片之間的分隔距離的設(shè)計要求建立。
[0057]在示范性實施例中，壓接套圈330將套管302的外層334電耦合到端部配件302。壓接套圈330可由任意適合將套管302機械耦合到端部配件304并且在端部配件304和套管外層334之間提供電路徑的導(dǎo)電材料制成。在有些實施例中，壓接套圈330由耐腐蝕鋼材，如304CRES制成。
[0058]圖9-11示出適合用在剛性耦合器300中的各種形式的鍛槽。更具體地，圖9是扶壁形的鍛槽的側(cè)視圖，圖10是梯形鍛槽的側(cè)視圖，以及圖11是倒鉤形鍛槽的側(cè)視圖。
[0059]在前面描述并在圖3-8中示出的鍛槽332、324、326、336和338 —般都具有矩形形狀。或者，鍛槽332、324、326、336和/或338中的任意一個可具有使得鍛槽332、324、326、336和/或338能夠運行本文描述的功能的任意合適的形狀。圖9-11示出幾個適合鍛槽332、324、326、336和/或338的這種形狀。例如，圖9示出扶壁形的鍛槽。圖10示出梯形的鍛槽以及圖11示出倒鉤形的鍛槽。
[0060]現(xiàn)在參考圖12-21，將對剛性耦合器300的制造和組裝進(jìn)行描述。具體地，圖12是剛性耦合器的制造和組裝方法的框圖。圖13是制備樹脂傳遞模塑成型的示范性三軸向編織纖維和內(nèi)端部配件坯件的圖示，以及圖14是圖13示出的三軸向編織纖維和端部配件坯件在纖維浸潰基體材料之后的圖示。圖15是用在剛性耦合器中的示范性組件的側(cè)視圖，而圖16是圖15示出的組件的端視圖。圖17是用在圖15示出的組件中的示范性非導(dǎo)電襯套的圖示。圖18是圖17的非導(dǎo)電襯套，兩個內(nèi)端部配件，和圖15示出的組件的分解圖。圖19是包括圖15和18示出的組件的、部分完成的剛性耦合器的圖示。圖20是圖19示出的剛性耦合器、且包括包裝的圖示。圖21是示范性剛性耦合器在其連接壓接套圈之前的等距圖示。
[0061]圖12示出制造和組裝剛性耦合器300的示例方法1200。方法1200包括制造和組裝1202加固結(jié)構(gòu)308和外端部配件316。如圖13所示，用于加固結(jié)構(gòu)308和外端部配件坯件1304的三軸向編制纖維1302放置在模具1306 (僅部分示出)中。然后使用樹脂傳遞模塑將三軸向編織纖維1302浸潰基體材料并且基體材料固化。然后用機器加工，例如在車床上車削等，圖14示出的這種中間結(jié)構(gòu)以生產(chǎn)圖15和16示出的組件1300。具體地，坯件1304被機器加工成期望尺寸和形狀用于外部端部配件316，并且加固機構(gòu)308的多余部分被移除。如在圖16中看到的，內(nèi)螺紋316也被機器加工成進(jìn)入外端部配件316的內(nèi)表面用于嚙合內(nèi)端部配件314的外表面上的互補螺紋(在圖18示出并在下文描述)。內(nèi)螺紋1308用于通過將內(nèi)端部配件314扭轉(zhuǎn)進(jìn)入外端部配件316將內(nèi)端部配件314和外端部配件316組裝在一起。
[0062]接著非導(dǎo)電襯套306和內(nèi)端部配件314組裝1204到組件1300。管狀、非導(dǎo)電材料形成(例如，用機器加工、鑄模等)非導(dǎo)電襯套306的期望尺寸和形狀，如圖17所示。非導(dǎo)電襯套306插入組件1300中的位置。內(nèi)端部配件314插入組件1300中使得套環(huán)318 (未在圖13-21中示出)放置在非導(dǎo)電襯套306內(nèi)部。圖18示出非導(dǎo)電襯套306和具有加固結(jié)構(gòu)308的內(nèi)端部配件314以及外端部配件316的分解圖。內(nèi)部配件314的的外直徑是錐形的以匹配加固結(jié)構(gòu)308的內(nèi)直徑錐。內(nèi)端部配件314的外表面上的螺紋1310咬合外端部配件316中的內(nèi)螺紋1308從而使內(nèi)端部配件314耦合到外端部配件316和組件1300。當(dāng)內(nèi)端部配件314連接到外端部配件316并扭轉(zhuǎn)時，內(nèi)端部配件314，并且尤其是外直徑的錐形部分，徑向壓縮加固結(jié)構(gòu)308。結(jié)果是加固結(jié)構(gòu)308被捕捉并夾在(扭轉(zhuǎn))內(nèi)端部配件314和外端部配件316的錐形表面之間形成堅固的連接，其可支持高壓軸向負(fù)荷并在張力負(fù)荷期間提供額外的力度。如上所述，鍛壓套環(huán)318使套環(huán)318和內(nèi)端部配件314連接到非導(dǎo)電襯套306。這些步驟產(chǎn)生部分完成的剛性耦合器300，如圖19所示。
[0063]具體地參考圖19和20，通過將纖維材料環(huán)向纏繞1206在外端部配件316之間的組件1300的中間部分1312的周圍形成包裝310。中間部分1312是兩個導(dǎo)電外端部配件316之間的間隙。這個間隙的尺寸(有時指的是兩個導(dǎo)電部分之間的內(nèi)部間隙)可根據(jù)設(shè)計要求和即將使用剛性耦合器300的具體應(yīng)用改變。纖維浸潰基體材料并且基體材料固化，產(chǎn)生包裝310。
[0064]彈性填充物312模塑1208覆蓋包裝310和外端部配件316的外表面(未在圖12_20中示出)。在其他實施例中，彈性填充物可被任意其他合適的應(yīng)用方法采用。
[0065]現(xiàn)在參考圖21，放置套管302并壓接1210到外端部配件304。套管302放置在組件1300、非導(dǎo)電襯套306、端部配件304、包裝310和彈性填充物312的周圍。壓接套圈330圍繞套管302和端部配件304壓接以連接端部配件304和套管302。
[0066]在有些實施例中，上述用于組裝剛性耦合器300的步驟可以按照與上述的順序不同的順序?qū)嵤?。類似地，在有些實施例中可省略或者改變有些步驟。
[0067]盡管已經(jīng)在前面示出的剛性耦合器300 —般為圓柱形，剛性耦合器300可具有任意期望形狀。例如，剛性耦合器300具有矩形形狀，六邊形形狀等。
[0068]當(dāng)剛性耦合器是如本文描述的制造時，剛性耦合器可具有優(yōu)于有些已知的剛性耦合器的特性。這種通過鍛接將非導(dǎo)電襯套耦合到套管提供比O型圈和其他已知的密封方法更好的密封。軸向編制復(fù)合材料加固結(jié)構(gòu)和環(huán)向纏繞復(fù)合包裝的組合可導(dǎo)致更堅固的耦合器。進(jìn)一步地，這種組合允許軸向編織加固結(jié)構(gòu)承載軸向負(fù)荷并且環(huán)向纏繞纖維承載環(huán)向應(yīng)力。結(jié)果是負(fù)荷，應(yīng)力，應(yīng)變等的分析比使用難于分析螺旋纏繞的加固結(jié)構(gòu)的方法分析已知的耦合器要簡單。包括兩層套管提供適當(dāng)?shù)碾娮桦娐窂胶皖~外的水分和燃料屏障。[0069]本書面描述使用示例來披露本公開，包括最佳實施模式，并且也使得任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開，包括制作和使用任意設(shè)備或系統(tǒng)并執(zhí)行任意合并的方法。本公開的專利范圍由權(quán)利要求書定義，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類其他的示例具有不異于權(quán)利要求書的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的書面語言無實質(zhì)性差異的等同結(jié)構(gòu)元件，旨在使其在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
[0070]不同的有利實施例的描述已經(jīng)以說明和描述的目的示出，并且不是旨在窮舉或局限所公開的形式的實施例。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，許多修改和變化將是顯而易見的。另外，相比其它有利的實施例，不同的有利實施方式可以提供不同的優(yōu)點。為了更好地解釋的實施例的原理，實際應(yīng)用，以及使本【技術(shù)領(lǐng)域】的其他普通技術(shù)人員理解進(jìn)行各種修改的各種實施例所選擇和描述的實施例適合于所涉及的具體用途。
[0071]以單數(shù)形式敘述并且以單詞“一”或“一個”繼續(xù)的的元素或步驟應(yīng)當(dāng)理解為不排除復(fù)數(shù)元素或步驟，除非明確地敘述這種排除。另外，本公開的“一個實施例”和/或“示范性實施例”的參考不是旨在解釋為排除同樣包括所敘述的特征的額外實施例的存在。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電隔離流體輸送系統(tǒng)的剛性耦合器，所述剛性耦合器包括: 包括第一端和第二端的非導(dǎo)電襯套，所述第一端經(jīng)配置耦合到所述流體輸送系統(tǒng)的第一相鄰部分，所述第二端與所述第一端相反，且經(jīng)配置耦合到所述流體輸送系統(tǒng)的第二相鄰部分； 加固結(jié)構(gòu)，其圍繞且限定所述非導(dǎo)電襯套并耦合到在所述非導(dǎo)電襯套的所述第一和第二端之間延伸的所述非導(dǎo)電襯套的一部分，所述加固結(jié)構(gòu)包含浸潰基體材料的多軸編織纖維材料；以及 纖維包裝，其環(huán)向纏繞于在所述非導(dǎo)電襯套的所述第一和第二端之間延伸的所述加固結(jié)構(gòu)的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性耦合器，其中所述纖維包裝包括浸潰基體材料的纖維材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性耦合器，其中所述多軸編織纖維材料包括多層多軸編織纖維材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性耦合器，其進(jìn)一步包括連接到所述第一端的第一端部配件，所述第一端部配件包括經(jīng)配置耦合到所述流體輸送系統(tǒng)的所述第一相鄰部分的外部連接器和與所述外部連接器和所述非導(dǎo)電襯套流體連通的內(nèi)部套環(huán)，并且其中所述內(nèi)套環(huán)通過鍛接耦合到所述非導(dǎo)電襯套的內(nèi)表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的剛性耦合器，其中所述第一端部配件包括第一突出部分和第二突出部分，所述第一突出部分在所述非導(dǎo)電襯套和所述加固結(jié)構(gòu)之間延伸，所述第二突出部分圍繞并限定所述加固結(jié)構(gòu)的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性耦合器，其中所述非導(dǎo)電襯套的外表面通過鍛接耦合到所述第一突出部分的內(nèi)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性耦合器，其進(jìn)一步包括套管，所述套管包括限定于其中的內(nèi)腔，所述腔的尺寸設(shè)置成將所述非導(dǎo)電襯套和所述加固結(jié)構(gòu)容納于其中，所述套管進(jìn)一步包括與所述非導(dǎo)電襯套第一端相鄰的第一開口和與所述非導(dǎo)電襯套第二端相鄰的第二開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性耦合器，其進(jìn)一步包括第一壓接套圈、第二壓接套圈、第一端部配件和第二端部配件，所述第一端部配件耦合到所述非導(dǎo)電襯套使得所述套管第一開口基本上被所述第一端部配件封閉，所述第一壓接套圈在所述套管第一開口周圍將所述套管耦合到所述第一壓接套圈，所述第二端部配件耦合到所述非導(dǎo)電襯套使得所述套管第二端開口基本上被所述第二端部配件封閉，所述第二壓接套圈在所述套管第二開口周圍將所述套管耦合到所述第二壓接套圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的剛性耦合器，其中所述套管包括限定所述內(nèi)腔的內(nèi)表面的介電內(nèi)層和限定所述套管的外表面的導(dǎo)電層，并且其中所述第一和第二壓接套圈在所述第一和第二端部配件與所述套管導(dǎo)電層之間建立導(dǎo)電路徑。
10.一種制作用于輸送流體的剛性耦合器的方法，所述方法包括: 形成包括加固結(jié)構(gòu)、第一外端部配件和第二外端部配件的組件，所述加固結(jié)構(gòu)包括限定于其中的內(nèi)腔以及復(fù)合編織物，所述復(fù)合編織物包括多軸編織纖維材料和第一基體材料，所述第一和第二外端部配件每個都圍繞且限定所述加固結(jié)構(gòu)的一部分，所述第一外端部配件沿著所述加固結(jié)構(gòu)的長度與所述第二外端部配件間隔開；以及 圍繞在所述第一和第二外端部配件之間的所述加固結(jié)構(gòu)的一部分形成復(fù)合包裝，所述復(fù)合包裝包括環(huán)向纏繞纖維材料和第二基體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述形成組件包括將第一個第二外端部配件放置在多軸編織纖維材料周圍，用所述第一基體材料浸潰所述多軸編織纖維材料，使所述第一基體材料固化，并且其中所述形成復(fù)合包裝包括用第二基體材料浸潰所述環(huán)向纏繞纖維材料并使第二基體材料固化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將非導(dǎo)電襯套插入所述加固結(jié)構(gòu)內(nèi)腔，所述非導(dǎo)電襯套包括限定于其中的內(nèi)腔； 將第一內(nèi)端部配件耦合到所述第一外端部配件，所述第一內(nèi)端部配件包括第一套環(huán)，其中所述耦合第一內(nèi)端部配件將所述第一套環(huán)的至少一部分設(shè)置在所述非導(dǎo)電襯套內(nèi)腔中； 將第二內(nèi)端部配件耦合到所述第二外端部配件，所述第二內(nèi)端部配件包括第二套環(huán)，其中所述耦合第二內(nèi)端部配件將所述第二套環(huán)的至少一部分設(shè)置在所述非導(dǎo)電襯套內(nèi)腔中；以及 鍛接所述第一套環(huán)和所述第二套環(huán)以使所述第一套環(huán)和所述第二套環(huán)耦合到所述非導(dǎo)電襯套。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鍛接所述第一套環(huán)和所述第二套環(huán)也將所述非導(dǎo)電襯套耦合到所述第一內(nèi)端部配件和所述第二內(nèi)端部配件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方`法，其進(jìn)一步包括將套管壓接到所述第一外端部配件和所述第二外端部配件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述套管包括內(nèi)部非導(dǎo)電層和外部導(dǎo)電層，并且其中所述壓接包括壓接第一壓接套圈以將所述套管耦合到所述第一外端部配件并在所述第一外端部配件和所述套管導(dǎo)電層之間建立電路徑，并且壓接第二壓接套圈以使得所述套管耦合到所述第二外端部配件并在所述第二外端部配件和所述套管導(dǎo)電層之間建立電路徑。
【文檔編號】B29C70/22GK103620288SQ201280030848
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月22日
【發(fā)明者】D·科恩, A·J·貝爾格, J·P·歐文 申請人:波音公司