Conexión de casquillo eléctricamente conductor a estructura para trayecto de corriente.

Un sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono - CFRP que comprende:

un elemento estructural de CFRP que tenga un orificio de pasamuros (30);

un pasamuros externamente roscado, que tenga un diámetro (40), para ser recibido en el orificio (30);

un casquillo (36) recibido dentro del orificio (30) intermedio entre el orificio y el pasamuros, teniendo dicho casquillo una longitud comprimida con diámetro interior y exterior expandidos, haciendo contacto dicho diámetro interior y exterior expandidos con el orificio (30) y el pasamuros para una conductividad eléctrica; y,

una tuerca (48) recibida sobre roscas externas del pasamuros, apretada dicha tuerca (48) para forzar al casquillo (36) a una longitud comprimida;

caracterizado por que el casquillo (36) incorpora al menos un pliegue en acordeón (42) intermedio entre partes extremas opuestas, expandiéndose diametralmente dicho pliegue en acordeón (42) tras la compresión de las partes extremas por la tuerca (48).

Conexión de casquillo eléctricamente conductor a estructura para trayecto de corriente

Información antecedente

Campo Las realizaciones de la descripción se refieren en general a equipos para continuidad y conductividad eléctrica y más particularmente realizaciones para un casquillo de expansión compresible que tiene puntos de contacto para una continuidad eléctrica a través de un orificio en haces de compuestos de resina con fibra de carbono para llevar corrientes de fluido (streaming current) y corrientes inducidas por el rayo que se deben conectar eléctricamente a la estructura para impedir que se formen chispas. El documento US 2008/007 8864 A1 muestra un sistema de casquillo que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes

El uso de compuestos de Polímero Reforzado con Fibra de Carbono (CFRP) en aplicaciones estructurales para vehículos aeroespaciales y otros sistemas es ahora común en la práctica. Ciertos sistemas estructurales requieren una capacidad conductora para protección contra rayos y otras aplicaciones eléctricas que la estructura metálica ha proporcionado siempre naturalmente. Sin embargo, las estructuras de CFRP carecen de las mismas capacidades conductoras que las estructuras metálicas. En particular, los orificios a través de las estructuras de CFRP pueden crear condiciones para descargas debido a la carencia de una conductividad eléctrica continua. Para aplicaciones tales como estructuras de tanques de combustible se requieren accesorios de pasador en la estructura para adaptar líneas hidráulicas, sensores y otros sistemas. Como un ejemplo, accesorios de mampara hidráulica a través de haces de compuestos de CFRP transportan corrientes de fluido y corrientes inducidas por rayos que se deben conectar eléctricamente a la estructura para impedir que se formen chispas dentro de una instalación de tanque de combustible.

Para adaptarse a dichos requisitos en un sistema de ejemplo, se formó un orificio de precisión en el haz de CFRP y se presionó un casquillo metálico ajustado dentro del orificio con suficiente interferencia para mantener el contacto con la fibra de carbono que se extiende en el diámetro interior del orificio. Esto requiere que se forme un orificio de diámetro de precisión en el material de CFRP para aceptar un casquillo de diámetro exterior de precisión para crear una presión de contacto entre el interior del orificio y el exterior del casquillo. Esta presión de contacto se requiere para la conducción de la corriente eléctrica desde el perno que pasa a través del casquillo a las fibras de carbono que se extienden hacia la superficie interior del orificio pasante. La construcción existente requiere típicamente un material exótico con un coeficiente de expansión térmica muy bajo para coincidir con el del CFRP. Esta presión de contacto se requiere para completar un circuito eléctrico con suficiente capacidad de transporte de corriente para disipar la corriente inducida en los tubos hidráulicos. Se requiere una alta precisión para asegurar que se mantiene la presión de contacto contra las fibras de carbono en el diámetro exterior de los orificios de la instalación que montan el accesorio de mampara.

Las estructuras de CFRP pueden tener adicionalmente problemas de corrosión con respecto a ciertos materiales. En consecuencia, la selección de un casquillo de metal de precisión requiere adicionalmente compatibilidad 45 anticorrosión con la estructura de CFRP además de las consideraciones de expansión térmica. Esto puede limitar significativamente la selección de material.

Es por lo tanto deseable proporcionar un casquillo de transporte de corriente con una capacidad de contacto eléctrica que elimine el requisito del taladrado de precisión y la precisión de mecanizado de los accesorios. Es también deseable proporcionar un casquillo que no requiera materiales costosos para mantener la coincidencia de la expansión térmica mientras retiene una compatibilidad anticorrosión con el CFRP.

Sumario

La invención tal como se define mediante las reivindicaciones 1 y 9 comprende un sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor y un método para la fabricación de un casquillo eléctricamente conductor. Las realizaciones no reivindicadas descritas en el presente documento proporcionan una conexión estructural eléctricamente conductora que emplea un pasador o fijación que tenga un primer diámetro. Un orificio de fijación, con un segundo diámetro mayor que el diámetro del pasador, se extiende a través de grosor de una estructura y recibe el pasador. Un casquillo que tenga un diámetro y un grosor para encajar dentro del primer y segundo diámetros se extiende a través y sobrepasa el grosor de dicha estructura. Cuando el pasador se asegura de modo comprensivo a la estructura, el casquillo se expande radialmente entre el primer diámetro y el segundo diámetro para mantener al menos un punto de contacto entre la fijación y la estructura.

Otra realización no reivindicada descrita en el presente documento comprende una conexión estructural eléctricamente conductora, que tiene: un fijador que tiene un primer diámetro; una estructura de compuesto en

resina con fibra de carbono que tenga un orificio de fijación con un segundo diámetro mayor que el primer diámetro que se extiende a través de un grosor de la estructura y que recibe el fijador; y, un casquillo eléctricamente conductor que se extiende a través y pasa el grosor de la estructura entre el primer y el segundo diámetros y en el que cuando el fijador se asegura de modo comprensivo a la estructura, el casquillo se deforma elásticamente entre dicho primer diámetro y el segundo diámetro para mantener al menos un punto de contacto entre el fijador y la estructura para conducir la corriente eléctrica, en el que el casquillo incorpora una pluralidad de pliegues y cuando el fijador se asegura de modo comprensivo a la estructura, el casquillo se deforma elásticamente entre el primer diámetro y el segundo diámetro para mantener una pluralidad de puntos de contacto entre el fijador y la estructura.

Una realización adicional no reivindicada descrita en el presente documento implica un método para el mantenimiento de la conductividad eléctrica a través de un orificio en estructuras de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) que comprende: la selección de un elemento tubular con unos diámetros exteriores que pueden recibirse dentro de un orificio de CFRP que tiene un grosor de pared con un diámetro interior suficiente para recibir un elemento roscado externamente y una capacidad de formación para una deformación en pliegue de acordeón; la deformación del elemento tubular para formar los pliegues en acordeón; la determinación de la longitud del casquillo para adaptarse a cualquier contracción del tubo creado por la formación plegada y para mantener la deformación elástica en el casquillo cuando está comprimido en servicio; la inserción del casquillo plegado compresible dentro del orificio en la estructura de CFRP; la inserción de un pasamuros a través del casquillo; roscado de una tuerca sobre el pasamuros; y, apriete de la tuerca para comprimir el casquillo y asegurar el pasamuros en el orificio.

Se describe también un método para mantenimiento de la conductividad eléctrica en unas estructuras de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) que comprende: la inserción de un casquillo plegado compresible conductor dentro de un orificio en la estructura de CFRP; la inserción de un pasamuros a través del casquillo; el roscado de una tuerca sobre el pasamuros; y, el apriete de la tuerca para comprimir el casquillo expandiendo los pliegues para un contacto con la estructura del CFRP para conducir la corriente eléctrica y asegurar el pasamuros en el orificio.

Las características, funciones y ventajas que se han explicado se pueden conseguir independientemente en varias realizaciones de la presente descripción o se pueden combinar en otras realizaciones más, cuyos detalles adicionales se pueden ver con referencia a la siguiente descripción y dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en sección de una primera realización de un casquillo conductor compresible con múltiples puntos de contacto para un perno pasamuros;

la FIG. 2 es una vista en sección de una segunda realización de un casquillo conductor compresible con un único punto de contacto para un perno pasamuros; la FIG. 3 es una vista en sección lateral despiezada de una tercera realización de un casquillo conductor compresible con múltiples puntos de contacto para un pasamuros hidráulico en la situación sin comprimir; la FIG. 4 es una vista en sección parcial... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono â?" CFRP que comprende:

un elemento estructural de CFRP que tenga un orificio de pasamuros (30) ; un pasamuros externamente roscado, que tenga un diámetro (40) , para ser recibido en el orificio (30) ; un casquillo (36) recibido dentro del orificio (30) intermedio entre el orificio y el pasamuros, teniendo dicho casquillo una longitud comprimida con diámetro interior y exterior expandidos, haciendo contacto dicho diámetro interior y exterior expandidos con el orificio (30) y el pasamuros para una conductividad eléctrica; y, una tuerca (48) recibida sobre roscas externas del pasamuros, apretada dicha tuerca (48) para forzar al casquillo (36) a una longitud comprimida; caracterizado por que el casquillo (36) incorpora al menos un pliegue en acordeón (42) intermedio entre partes extremas opuestas, expandiéndose diametralmente dicho pliegue en acordeón (42) tras la compresión de las partes extremas por la tuerca (48) .

2. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en cualquier reivindicación precedente que comprende adicionalmente una arandela de apoyo (50) intermedia entre la tuerca (48) y el casquillo (36) .

3. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en la reivindicación 1 en la que el casquillo (36) incorpora una pluralidad de pliegues en acordeón (42) intermedios entre partes de los extremos opuestos, expandiéndose diametralmente elásticamente dichos pliegues en acordeón (42) tras la comprensión de las partes del extremo por la tuerca (48) , y

en el que los pliegues en acordeón (42) incorporan un seno conformado (54) en un vértice para adaptarse a la expansión contra el orificio (30) .

4. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en cualquier reivindicación precedente en el que el casquillo (36) incorpora una primera y una segunda partes del extremo que tienen diámetros estrechamente recibidos por el pasamuros.

5. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en cualquier reivindicación precedente en el que el casquillo (36)

incorpora una primera y una segunda partes del extremo que tienen diámetros estrechamente recibidos por el orificio (30) .

6. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en cualquier reivindicación precedente en el que el pasamuros es uno de entre un perno, una línea hidráulica y un conducto eléctrico.

7. El sistema de casquillo compresible eléctricamente conductor para estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP tal como se define en cualquier reivindicación precedente en el que el casquillo (36) se fabrica a partir de acero inoxidable o titanio.

8. Un método para la fabricación de un casquillo (36) eléctricamente conductor para orificios en estructuras (32) de polímero reforzado con fibra de carbono CFRP que comprende:

la selección de un elemento tubular con un diámetro exterior que pueda recibirse dentro de un orificio del CFRP que tenga un grosor de pared con un diámetro interior suficiente para recibir un elemento externamente roscado y una capacidad de conformación para una deformación en pliegues de acordeón (42) ; la deformación del elemento tubular para formar los pliegues en acordeón; y, la determinación de la longitud del casquillo (36) para adaptarse a cualquier contracción del tubo creada por la formación del pliegue en acordeón y para el mantenimiento de la deformación elástica en el casquillo cuando 55 está comprimido en servicio.

9. El método según la reivindicación 8 que comprende adicionalmente:

el empleo de un sistema de formación de tres rodillos con un par de rodillos externos al tubo y un rodillo interno adaptado al tubo entre el par de rodillos externos para la formación de pliegues en acordeón.

10. El método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9 que comprende adicionalmente:

el recorte de una o ambas partes del extremo del casquillo (36) para adaptarse a los requisitos de longitud tras el 65 plegado.

11. El método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 que comprende adicionalmente: el acabado o marcado externo para un control de la deformación del casquillo (36) .

12. El método según la reivindicación 11 en el que el acabado o marcado se realiza sobre partes del extremo del casquillo para una deformación contra el orificio o el pasamuros.