Вставка из электропроводящего материала, инструмент и способ установки такой вставки в опорный элемент

Вставка из электропроводящего материала, инструмент и способ установки такой вставки в опорный элемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к вставке из электропроводящего материала.

Настоящее изобретение также относится к инструменту для установки вставки из электропроводящего материала в опорный элемент.

Настоящее изобретение также относится к способу установки вставки из электропроводящего материала в опорный элемент.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В авиационной промышленности оборудование, в частности, такое как электрическое оборудование и комплекты бортового электронного оборудования, подсоединяется, как известно, механически к опорным конструкциям, в частности сотовым панелям.

Такое оборудование электрически также подсоединяется к опорным конструкциям, которые считаются эквипотенциальными поверхности земли.

Более конкретно, оборудование электрически подсоединяется к опорным конструкциям так, что электрическое сопротивление контакта между ними не превышает 2,5 МОм, как того требуют действующие правила.

Это защищает людей от электрических разрядов, как на земле, так и в полете, предотвращает образование пожароопасных электрических дуг, предотвращает образование электростатических зарядов, способных вызывать помехи, и обеспечивает эффективную изоляцию оборудования.

В авиационной промышленности опорная конструкция, как правило сотовая панель, ограничена сверху и снизу двумя листами из проводящего металла, например алюминия.

Металлические листы, как правило, покрыты электроизоляционным материалом.

Оборудование механически подсоединено к панели посредством ряда вставок.

Более конкретно, каждая вставка, по существу, содержит головку, вставленную неплотно в сквозное отверстие в верхнем листе панели; и штифт, вставленный неплотно внутрь посадочного места в панели.

Головки вставок соединены с соответствующими крепежными частями оборудования.

Известные вставки, таким образом, обеспечивают только механическое подсоединение оборудования к опорной конструкции и электрически изолированы от опорной конструкции, поскольку нет никакого электрического контакта между проводящими частями листа и проводящими частями вставок.

Оборудование электрически подсоединено к опорной конструкции посредством формирования проводящих областей на верхнем листе панели, т.е. областей вокруг соответствующих участков крепления оборудования, располагающихся на верхнем листе панели.

Проводящие области образуются посредством предварительного удаления изоляционного покрытия с областей верхнего листа, окружающих участки крепления, и затем защиты этих областей с помощью проводящего защищающего от коррозии материала.

Альтернативно, области наружной поверхности листа, окружающие участки крепления, могут быть оставлены без покрытия и защищены с помощью проводящего защищающего от коррозии материала.

Электрическое подсоединение оборудования к опорной конструкции может, следовательно, быть протестировано только после того, как оборудование будет прикреплено к вставке и электрически соединено с листом на панели посредством участков крепления.

В промышленности ощущается потребность того, чтобы было проверено электрическое подсоединение оборудования к опорной конструкции при установке вставки.

В случае участков крепления оборудования в виде плоской поверхности, опирающейся на верхний лист, с верхнего листа должна быть удалена большая площадь изоляционного покрытия, равная площади участков крепления.

Удаление изоляционного покрытия с верхнего листа опорной конструкции также приводит к образованию уступа на верхнем листе.

В случае участков крепления оборудования в виде плоской поверхности, опирающейся на верхний лист, образовавшийся уступ может мешать электрическому соединению между оборудованием и опорной конструкцией.

Таким образом, известное вышеупомянутое решение обеспечивает только электрическое соединение между оборудованием и опорной конструкцией, когда участки крепления оборудования имеют форму ножек, выступающих из нижней поверхности оборудования.

В промышленности ощущается потребность в обеспечении электропроводности механического соединения между оборудованием и опорной конструкцией и уменьшении или даже устранении удаления изоляционного покрытия с листа опорной конструкции для того, чтобы сделать возможным более простое, быстрое подсоединение оборудования к опорной конструкции.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить вставку, спроектированную для того, чтобы удовлетворить, по меньшей мере, одному из вышеуказанных требований: дешевизны и простоты.

Согласно настоящему изобретению, предлагается вставка, выполненная из электропроводящего материала, которую можно вставить, по меньшей мере частично, внутрь посадочного места на первом элементе и которую можно соединить со вторым элементом;

указанная вставка отличается тем, что содержит крепежный элемент, который можно электрически соединить с первой электропроводящей областью на указанном первом элементе.

Настоящее изобретение также относится к инструменту для установки вставки в опорный элемент и отличается тем, что содержит:

- первое тело, которое можно соединить с указанной вставкой; и

- второе тело, определяющее контрольную поверхность, предназначенную для взаимодействия при использовании с указанным опорным элементом для того, чтобы установить первую ось указанной вставки в заданном положении по отношению к указанному опорному элементу перед установкой указанной вставки;

- указанное первое тело, которое может перемещаться вдоль второй оси относительно указанного второго тела для того, чтобы вставить указанную вставку внутрь посадочного места на указанном опорном элементе.

Настоящее изобретение также относится к способу установки вставки из электропроводящего материала в опорный элемент, отличающийся тем, что содержит этапы:

- помещения вставки, по меньшей мере, частично внутрь посадочного места, образованного в указанном опорном элементе; и

- электрического соединения указанной вставки с первой электропроводящей областью указанного опорного элемента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительный неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на Фигуре 1 показан вид в перспективе вставки в соответствии с идеями настоящего изобретения;

на Фигуре 2 показан вид в перспективе инструмента для установки показанной на Фигуре 1 вставки в опорную конструкцию;

на Фигуре 3 показан в разобранном виде инструмент, показанный на Фигуре 2;

Фигуры 4-8 показывают последовательные этапы при установке вставки, показанной на Фигуре 1, в опорную конструкцию.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на Фигуры 4-8, позицией 1 (Фигура 8) обозначена часть оборудования, и позицией 2 обозначена опорная конструкция для опорного оборудования 1.

Оборудование 1 и опорная конструкция 2 предпочтительно образуют часть летательного аппарата, в частности вертолета.

Для ясного понимания настоящего изобретения, опорную конструкцию 2 можно сравнить с электрической эквипотенциальной поверхностью.

В показанном примере оборудование 1 является комплектом бортовой электронной аппаратуры.

Опорная конструкция 2, по существу, содержит:

- сотовую панель 3 из электроизоляционного материала; и

- два металлических листа 4 (показан только один) из электропроводящего материала - в показанном примере алюминий.

Листы 4 располагаются параллельно друг другу, на противоположных сторонах панели 3, соответственно определяют верхнюю и нижнюю панели 3, и покрыты сверху и снизу соответственно покрытиями 6 из электроизоляционного материала (нижнее покрытие не показано).

Опорная конструкция 2 и оборудование 1 соединены механически и электрически друг с другом посредством ряда вставок 10, помещенных внутрь соответствующих посадочных мест 8 в опорной конструкции 2 и соединенные механически с соответствующими участками оборудования 1.

Вставки 10 являются идентичными, следующее описание относится к одной вставке 10 и соответствующему посадочному месту 8.

Вставка 10 выполнена из проводящего материала, такого как алюминий или сталь.

Преимущественно вставка 10 содержит крепежный элемент 11, который можно подсоединить электрически к поверхности 7 листа 4 панели 3 (Фигуры 1-8).

Более конкретно, поверхность 7 служит границей посадочного места 8 в листе 4 и определяет первую электропроводящую область опорной конструкции 2, электрически соединенной со вставкой 10.

Более конкретно, крепежный элемент 11 является резьбой 12, которая ввинчивается внутрь поверхности 7 опорной конструкции 2.

Более конкретно, резьба 12 является саморежущей. Вставка 10 проходит вдоль оси А и, по существу, содержит (Фигура 1):

- фланец 15, определяющий поверхность 16 для закрепления оборудования 1, и поверхность 17, противолежащую поверхности 16 и которая взаимодействует с опорной конструкцией 2;

- штифт 14, выступающий внутрь посадочного места 8 от фланца 15; и

- кольцевой выступ 18, помещенный в осевом направлении между фланцем 15 и штифтом 14.

Фланец 15 определяет первый осевой конец вставки 10.

Предпочтительно, поверхность 17 взаимодействует с областью 9 (Фигуры 4-8) листа 4, с которой было удалено покрытие 6.

Таким образом, поверхность 17 определяет вторую электропроводящую область между вставкой 10 и опорной конструкцией 2.

Фланец 15 имеет резьбовое отверстие 25, проходящее вдоль оси А и в которое ввинчивается болт 45 для закрепления оборудования 1 (Фигура 8).

Фланец 15 также содержит два отверстия 26, проходящие вдоль соответствующих осей C параллельно оси А.

Отверстия 26 имеют меньший диаметр, чем отверстие 25, и соответствующие оси C разнесены друг от друга на 180° по отношению к оси А.

Отверстия 26 служат для того, чтобы залить клеящее вещество 50 (Фигуры 7 и 8) во вставку 10, после того, как вставка установлена в посадочное место 8.

Клеящее вещество 50 впоследствии вытекает из вставки 10 не показанным образом, чтобы заполнить посадочное место 8 и закрепить вставку 10 в посадочном месте 8 как единое целое друг с другом (Фигура 8).

Отверстия 26 также зацепляются с помощью инструмента 30 (Фигуры 2-6) для установки вставки 10, как описывается ниже.

Выступ 18 имеет меньший диаметр, чем диаметр фланца 15 и больший диаметр, чем штифт 14.

Начиная с поверхности 17 и идя по направлению к штифту 14, параллельно оси А, выступ 18 содержит:

- первый участок 19, прилегающий к поверхности 17 фланца 15 и на котором сформирована резьба 12; и

- второй участок 20, помещенный между поверхностью 17 и штифтом 14.

Штифт 14 содержит два параллельных зубчатых фланца 21, перпендикулярных оси А.

Фланцы 21 разнесены в осевом направлении друг от друга и один из них определяет второй осевой конец, напротив фланца 15 вставки 10.

Со ссылкой на Фигуры 2-6, позиция 30 обозначает инструмент для помещения вставки 10 внутрь посадочного места 8 в опорной конструкции 2.

Преимущественно инструмент 30 содержит:

- тело 31, которое может соединяться со вставкой 10; и

- тело 32, определяющее контрольную поверхность 28, которая взаимодействует с покрытием 6 на листе 4 для того, чтобы ориентировать вставку 10 по отношению к опорной конструкции 2. Тело 31 выполнено с возможностью перемещения вдоль оси В по отношению к телу 32 для того, чтобы поместить вставку 10 внутрь посадочного места 8.

Более конкретно, инструмент 30 проходит вдоль оси В, которая совпадает с осью А, когда тело 31 подсоединено к вставке 10.

На противоположных осевых концах тело 31 содержит черенок 33; и фланец 34 с двумя шпеньками 35, которые выступают с противоположной стороны от черенка 33 и зацепляют отверстия 26 при установке вставки 10.

Тело 31 также содержит резьбовой участок 36, помещенный в осевом направлении между черенком 33 и фланцем 34.

Более конкретно, участок 36 имеет внешнюю резьбу относительно оси В.

Тело 32 представляет собой цилиндр с осью В, который больше в диаметре и меньше по высоте, чем тело 31.

Более конкретно, тело 32 ограничено в осевом направлении поверхностью 28 и противоположной в осевом направлении поверхностью 29.

Поверхности 28 и 29 являются плоскими, параллельными друг другу и перпендикулярными к оси В.

Тело 32 окружает участок 36 и образует резьбу 40 гайки, которая навинчивается на резьбу на участке 36 (Фигура 3), так что вращение тела 31 вокруг оси B перемещает тело 31 вдоль оси В по отношению к телу 32.

Помещение вставки 10 теперь будет описано, на момент состояния, в котором шпеньки 35 на инструменте 30 вставляются внутрь отверстий 26 во фланце 15 вставки 10 (Фигура 5), так что оси A и B совпадают, и шпеньки 35 проходят параллельно соответствующим осям С.

На данном этапе поверхность 28 размещена на покрытии 6 листа 4 (Фигура 6).

Это гарантирует, что ось А вставки 10 перпендикулярна плоскости панели 3.

Тело 31 затем поворачивают вокруг оси В по отношению к телу 32.

Учитывая резьбовое соединение между участком 36 и резьбой 40 гайки тела 32, тело 31 перемещается вдоль оси В в направлении посадочного места 8, так как оно вращается вокруг оси В.

Движение тела 31 вдоль оси В приводит поверхность 17 фланца 15 к размещению на области 9 листа 4 и в то же время устанавливает в заданное положение резьбу 12 штифта 14 вставки 10 внутри посадочного места 8.

Вращение тела 31 вокруг оси B также вращает резьбу 12, таким образом завинчивая резьбу 12 внутрь опорной конструкции 2 (Фигура 6).

Резьба 12, таким образом, привинчивается к внутренней поверхности 7 листа 4 с тем, чтобы образовать первый электрический контакт между вставкой 10 и опорной конструкцией 2; и поверхность 17 и область 9 листа 4 образуют второй электрический контакт между вставкой 10 и опорной конструкцией 2.

Вставка 10 на данном этапе, следовательно, электрически соединяется и предварительно устанавливается спереди опорной конструкции 2.

Шпеньки 35 теперь удаляются из отверстий 26 и инструмент 30 отделяется от вставки 10 (Фигура 7).

Клеящее вещество 50 впрыскивается через отверстия 26 во вставку 10 с помощью направляющей насадки 55.

Клеящее вещество 50 течет из вставки 10 через отверстие (не показано) для того, чтобы заполнить посадочное место 8 (Фигура 8).

Установка вставки 10 внутрь опорной конструкции 2 завершена.

После того, как несколько вставок 10 устанавливается внутрь соответствующих посадочных мест 8 в опорной конструкции 2, оборудование 1 соединяется посредством нескольких болтов 45, завинченных внутрь соответствующих отверстий 25 в соответствующие фланцы 15.

Болты 45, отверстия 25 и вставки 10 при этом образуют дополнительный электрический контакт между оборудованием 1 и опорной конструкцией 2.

Вставки 10 при этом соединяют оборудование 1 как механически, так и электрически с опорной конструкцией 2.

Важно иметь в виду, что покрытие 6 не обязательно должно удаляться из области 9. В этом случае, оборудование 1 электрически подсоединяется к опорной конструкции 2 исключительно посредством резьбы 12, ввинчивающейся в поверхность 7.

Преимущества вставки 10, инструмента 30 и способа согласно настоящему изобретению станут ясны из приведенного выше описания.

В частности, вставка 10 электрически подсоединяется к опорной конструкции 2 резьбой 12, ввинчивающейся в поверхность 7 листа 4.

А это значит, что вставка 10 может сначала электрически подсоединяться к опорной конструкции 2, и затем оборудование 1 механически подсоединяется к вставке 10.

Электрическое подсоединение оборудования 1 к опорной конструкции 2 может, следовательно, быть протестировано перед механическим подсоединением оборудования 1 к вставке 10, посредством простого тестирования электрического соединения между вставкой 10 и опорной конструкцией 2.

Таким образом, тестирование можно осуществлять легко и в любое время для того, чтобы определить, превышает ли электрическое сопротивление контакта между опорной конструкцией 2 и оборудованием 1, которое должно быть подсоединено к вставке 10, минимальный проектный порог.

Поскольку крепежный элемент 11 электрически подсоединяется к поверхности 7 листа 4, не обязательно удалять покрытие 6 из области 9 листа 4, чтобы образовать электрическое соединение между оборудованием 1 и опорной конструкцией 2.

Это, следовательно, делает электрическое подсоединение оборудования 1 к опорной конструкции 2 более простым, дешевым и быстрым, позволяет избежать риска повреждения листа 4 при снятии покрытия 6, и также исключает любые ремонтные работы на покрытии 6 в областях, оставленных открытыми фланцем 15.

Поскольку электрическое соединение создается исключительно резьбой 12, которая электрически соединена с поверхностью 7, диаметр фланца 15 может быть уменьшен, таким образом уменьшая высоту вставки 10.

Кроме того, опорная конструкция 2 может быть электрически подсоединена к оборудованию 1 с помощью ножек или плоских поверхностей, располагающихся на покрытии 6.

Даже делая выбор в пользу дополнительного электрического контакта между фланцем 15 вставки 10 и областью 9 листа 4 посредством удаления части покрытия 6 настоящее изобретение дает еще преимущество по отношению к известным решениям, описанным во введении.

В самом деле, покрытие 6 должно быть снято только с области 9 листа 4 под поверхностью 17 фланца 15, которая, очевидно, намного меньше, чем область листа, которая должна сниматься в известных решениях, которые предусматривают удаление области покрытия, по меньшей мере, равной площади участков крепления оборудования.

В связи с этим, заявитель обнаружил, что, независимо от того, удаляется или нет покрытие 6 из области 9, электрическое сопротивление контакта между вставкой 10 и опорной конструкцией 2 ниже минимального проектного и регламентного порога для этих применений.

Механическое соединение между крепежным элементом 11 и поверхностью 7 также позволяет эффективно блокировать вставку 10 относительно опорной конструкции 2 до введения клеящего вещества 50.

Болты 45, отверстия 25 и тела вставок 10 образуют дополнительную высокоустойчивую прочную электропроводящую область между оборудованием 1 и опорной конструкцией 2.

При перемещении тела 31 вдоль оси В по отношению к телу 32 и расположении поверхности 28 на покрытии 6 или листе 4 инструмент 30 обеспечивает правильное расположение оси А вставки 10 по отношению к опорной конструкции 2 до помещения вставки 10 внутрь посадочного места 8.

Посредством навинчивания резьбы 40 гайки на резьбу на участке 36 вставка 10 перемещается вдоль и вращается вокруг оси А одновременно.

Это вращение вставки 10 правильно ввинчивает резьбу 12 в поверхность 7.

Очевидно, что изменения могут быть внесены во вставку 10, инструмент 30 и способ, как описано в настоящем документе, не отклоняясь, однако, от охранного объема настоящего изобретения.

В частности, вставка 10 может быть установлена насквозь опорной конструкции 2.

Крепежный элемент 11 может быть рифленым.

И резьба 12 может быть сформирована на участке 19, а не на участке 20.

1. Вставка (10), выполненная из электропроводящего материала, выполненная с возможностью вставки, по меньшей мере частично, внутрь посадочного места (8) на первом элементе (2) и с возможностью соединения со вторым элементом (1);при этом указанная вставка (10) содержит:- крепежный элемент (11), выполненный с возможностью электрического соединения с первой электропроводящей областью (4, 7) на указанном первом элементе (2);- опорную поверхность (17), выполненную с возможностью механического подсоединения к указанному второму элементу (1);отличающаяся тем, что указанная опорная поверхность (17) выполнена с возможностью электрического подсоединения ко второй электропроводящей области (9) указанного первого элемента (2);при этом вставка (10) дополнительно содержит:- первый фланец (15), определяющий опорную поверхность (17), которая взаимодействует с указанным первым элементом (2); и- штифт (14), выступающий из опорной поверхности (17) и который выполнен с возможностью вставки внутрь посадочного места (8);при этом крепежный элемент (11) размещен между фланцем (15) и штифтом (14);при этом крепежный элемент (11) содержит по меньшей мере одну резьбу (12), выполненную с возможностью ввинчиваться в указанную первую электропроводящую область (4, 7).

2. Вставка по п. 1, отличающаяся тем, что фланец (15) содержит по меньшей мере одно отверстие (26), через которое заливается клеящее вещество во вставку (10) и/или для соединения с инструментом (30) для установки.

3. Вставка по п. 1, отличающаяся тем, что первый фланец (15) содержит средство (25) крепления, зацепленное указанным вторым элементом (1).

4. Вставка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит кольцевой выступ (18), помещенный в осевом направлении между фланцем (15) и штифтом (14).

5. Вставка по п. 4, отличающаяся тем, что выступ (18) содержит исходя из опорной поверхности (17) к штифту (14):- первый участок (19), прилегающий к указанной поверхности (17) фланца (15), и на котором сформирован крепежный элемент (11); и- второй участок (20), помещенный между указанной поверхностью (17) и штифтом (14).

6. Вставка по п. 1, отличающаяся тем, что штифт (14) содержит два параллельных зубчатых фланца (21), перпендикулярных оси А штифта (14); и один из фланцев (21) определяет осевой конец напротив первого фланца (15) вставки (10).

7. Вставка по п. 1, отличающаяся тем, что резьба (12) является саморежущей.

8. Узел, содержащий:- указанный первый элемент (2);- указанный второй элемент (1); и- вставку (10) по п. 1;при этом указанный первый элемент (2) содержит панель (3), определяющую по меньшей мере одно указанное посадочное место (8); и по меньшей мере одно тело (4), определяющее указанные первую и вторую электропроводящие области (4, 7);при этом вставка (10) и указанный первый элемент (2) механически соединены друг с другом соединительным средством (25, 35), изготовленным из электропроводящего материала и определяющим дополнительную электропроводящую область между указанным первым и вторым элементами (2, 1).

9. Инструмент (30) для установки вставки (10) по п. 1 в опорный элемент (2), содержащий:- первое тело (31), выполненное с возможностью соединения со вставкой (10); и- второе тело (32), определяющее контрольную поверхность (28), предназначенное для взаимодействия, при использовании с опорным элементом (2), для того, чтобы установить первую ось (A) вставки (10) в заданном положении по отношению к опорному элементу (2) перед установкой вставки (10);при этом первое тело (31) выполнено с возможностью перемещения вдоль второй оси (B) относительно второго тела (32) для того, чтобы вставить вставку (10) внутрь посадочного места (8) на опорном элементе (2);отличающийся тем, что указанное первое тело (31) выполнено с возможностью вращения вокруг указанной второй оси (B) по отношению к указанному второму телу (32) для того, чтобы ввинтить резьбу (12) на вставке (10) в электропроводящую область (4, 7) опорного элемента (2).

10. Инструмент по п. 9, отличающийся тем, что указанные первое и второе тела (31, 32) содержат соответствующие сцепляющиеся нарезки (36, 40).

11. Способ установки вставки (10) из электропроводящего материала в первый опорный элемент (2), для того чтобы механически и электрически соединить указанный первый опорный элемент (2) и второй элемент (1), содержащий этапы:- помещения вставки (10), по меньшей мере частично, внутрь посадочного места (8), образованного в опорном элементе (2); и- механического подсоединения опорной поверхности (17) вставки (10) к указанному второму элементу (1);отличающийся тем, что содержит этапы:- электрического подсоединения крепежного элемента (11) вставки (10) к первой электропроводящей области (4, 7) опорного элемента (2);- позиционирования поверхности (17) вставки (10) на второй электропроводящей области (9) первого опорного элемента (2);- контактирования первого элемента (2) с фланцем (15), который определяет опорную поверхность (17); и- вставки штифта (14), выступающего из опорной поверхности (17) внутрь посадочного места (8);при этом крепежный элемент (11) помещен между фланцем (15) и штифтом (14);при этом этап механического подсоединения содержит этап ввинчивания резьбы (12) на вставке (10) в указанную первую электропроводящую область (4, 7) указанного опорного элемента (2).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанный этап помещения содержит этап первого закрепления вставки (10) по отношению к опорному элементу (2), и тем, что содержит, после указанного этапа соединения, этап вклеивания вставки (10) внутрь посадочного места (8) в опорном элементе (2) для того, чтобы зафиксировать вставку (10) окончательно в опорном элементе (2).

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что содержит этап позиционирования поверхности (28) инструмента (30) для установки на опорном элементе (2) для того, чтобы расположить ось (А) вставки (10) в заданное положение относительно опорного элемента (2).