DISPOSITIVO PARA LA INSTALACIÓN DE COMPONENTES CONDUCTORES EN ESTRUCTURAS.
Dispositivo (1) para la instalación de un componente (2) conductor sobre una estructura (3) realizada en material compuesto,
comprendiendo el interior de dicha estructura (3) una sustancia iniciable, que comprende un elemento de instalación (4) sobre el que se coloca el componente (2) conductor, un elemento de inserción (5) conductor, a través del cual el elemento de instalación (4) se une a la estructura (3) de material compuesto por su parte interior, una capa conductora (6), dispuesta en la parte exterior del elemento de instalación (4), y un elemento de sujeción (7) conductor que une la estructura (3) y el elemento de instalación (4) con el elemento de inserción (5) y la capa conductora (6), de tal forma que el dispositivo (1) define un camino de corriente de baja impedancia a través de la capa conductora (6) y del elemento de inserción (5), a través del cual se disipa la energía procedente de una descarga atmosférica sobre el componente (2) o sobre la estructura (3), manteniéndose aislada la cara interior de la estructura (3).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030648.
Solicitante: AIRBUS OPERATIONS, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: LOPEZ-REINA TORRIJOS,JOSE IGNACIO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B64D37/32 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA. › B64D EQUIPAMIENTO INTERIOR O ACOPLABLE A AERONAVES; TRAJES DE VUELO; PARACAIDAS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE GRUPOS MOTORES O DE TRANSMISIONES DE PROPULSION EN AERONAVES. › B64D 37/00 Disposiciones relativas a la alimentación de combustible al grupo motor (repostado en vuelo B64D 39/00). › Medidas de seguridad no previstas en otro lugar, p. ej. prevención de explosiones (extinción o prevención de incendios en aeronaves A62C).
- B64D45/02 B64D […] › B64D 45/00 Indicadores o dispositivos de protección de aeronaves no previstos en otro lugar (camuflaje F41H 3/00). › protecciones contra rayos (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T; disposiciones de circuitos a este efecto H02H ); Descargadores de electricidad estática (en general H05F 3/00).
- H01R4/34 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01R CONEXIONES CONDUCTORAS DE ELECTRICIDAD; ASOCIACION ESTRUCTURAL DE UNA PLURALIDAD DE ELEMENTOS DE CONEXION ELECTRICA AISLADOS UNOS DE OTROS; DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO; COLECTORES DE CORRIENTE. › H01R 4/00 Conexiones conductoras de electricidad entre varias piezas conductoras de contacto directo, es decir, que se tocan el uno al otro; Medios para realizar o mantener tales contactos; Conexiones conductoras de electricidad con dos o más emplazamientos de conexión espaciados para los conductores y utilizando piezas de contacto que penetran en el aislamiento. › Conductores alojados bajo la cabeza de un tornillo.
Fragmento de la descripción:
DISPOSITIVO PARA LA INSTALACIÓN DE COMPONENTES
CONDUCTORES EN ESTRUCTURAS
CAMPO DE LA INVENCION
5
La presente invención se refiere a un dispositivo para la instalación de
componentes conductores en estructuras, en particular en estructuras
aeronáuticas realizadas en material compuesto.
1 o ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La introducción intensiva de los composites o materiales compuestos
avanzados en las estructuras primarias de las aeronaves se ha convertido en
uno de los objetivos prioritarios en el diseño y la fabricación de una nueva
15 generación de aeronaves gracias a las posibilidades que aportan para su
optimización estructural. Así, gran parte de las estructuras aeronáuticas
actuales se realizan en materiales compuestos.
Como es bien sabido, estos materiales compuestos presentan una
conductividad eléctrica muy baja o nula, siendo estas propiedades eléctricas
2 o insuficientes a la hora de proteger a los distintos componentes o equipos,
generalmente metálicos, instalados sobre las citadas estructuras aeronáuticas
realizadas en material compuesto, en el caso de que exista una descarga
eléctrica sobre las mismas. En estos casos, las propias estructuras de material
compuesto resultan seriamente dañadas.
2 5 En los casos tradicionales en los cuales las estructuras aeronáuticas se
realizan en material metálico (generalmente en aleaciones de aluminio) , los
componentes o equipos conductores, típicamente metálicos, que han de unirse
a estas estructuras lo hacen directamente, a través de remaches o uniones
conductoras metálicas. Esta solución, sin embargo, no es válida en el caso en
3 o que la estructura aeronáutica esté realizada en material compuesto, puesto que
no proporcionaría de forma inherente un camino de baja impedancia para la
corriente eléctrica proveniente, por ejemplo, de una descarga sobre la
estructura, que fuera capaz de proteger tanto al componente o equipo metálico
como a la estructura de material compuesto.
En los casos particulares en los que las estructuras de material
5 compuesto pertenezcan a partes de la aeronave de elevado peligro por
descargas, como es el caso de estructuras a través de las cuales pasa
combustible para la aeronave, la instalación directa de componentes o equipos
metálicos a la estructura de material compuesto proporcionaría un camino para
la corriente eléctrica con una elevada impedancia eléctrica que se traduciría en
1 o un daño irreversible en el componente o equipo, así como en la propia
estructura de material compuesto, en caso de impacto o paso de corriente (por
ejemplo, procedente del impacto de un rayo sobre la estructura de la aeronave) .
Además, los impactos de corriente provenientes, por ejemplo, de un rayo,
proporcionan elevadísimas corrientes, de hasta los 100.000 amperios.
15 Las soluciones conocidas plantean el problema de que, o bien protegen
al equipo o componente metálico, o bien a la propia estructura de material
compuesto, pero no a ambos, y de forma correcta. En estas soluciones
conocidas, es habitual proteger el material compuesto a través de una malla o
capa metálica, teniendo el equipo o componente metálico, de forma inherente,
2 o cierta conductividad superficial que permite el paso de corriente. Sin embargo,
estas soluciones no son adecuadas, en particular en la interfaz o unión entre el
equipo o componente metálico y la estructura de material compuesto: el
problema reside en que es muy complejo disponer la interfaz anterior entre
equipo y estructura para que la transferencia de corriente se realice de forma
2 5 segura entre ambos elementos.
Por otro lado, estas soluciones conocidas no contemplan el caso en que
se produce una descarga eléctrica proveniente de la carga eléctrica acumulada
por un efecto electrostático: no se tiene en cuenta la protección superficial del
equipo o componente metálico, ni se le dota de una conductividad residual
3 o
suficiente capaz de drenar la carga electrostática acumulada de formacontrolada.
Sería por lo tanto deseable desarrollar una configuración para la cogida combustible de las mismas y previniendo la desgasificación.
de componentes o equipos metálicos instalados sobre estructuras de material
compuesto poco conductoras, de tal modo que se proporcione un camino
adecuado para que la corriente, proveniente de una descarga o bien de carga
5 acumulada por un efecto electrostático, pueda desplazarse entre la estructura y
el componente o equipo sin causar daño en ninguno de los dos elementos.
La presente invención está orientada a la consecución de los objetivos
anteriores.
1 o SUMARIO DE LA INVENCION
Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo para la
instalación de componentes conductores en estructuras, en particular en
estructuras aeronáuticas realizadas en material compuesto.
15 Este objeto se consigue mediante un dispositivo que comprende un
elemento de instalación sobre el que se coloca el equipo o componente
conductor, un elemento de inserción conductor, a través del cual el elemento de
instalación se une a la estructura de material compuesto por su parte interior,
una capa conductora, dispuesta en la parte exterior del elemento de instalación,
2 o y un elemento de sujeción conductor que une la estructura de material
compuesto y el elemento de instalación, junto con el elemento de inserción y la
capa conductora. Con la configuración descrita del dispositivo anterior se
consigue asegurar, para el caso de que ocurra una descarga atmosférica sobre
la estructura de material compuesto o sobre el componente o equipo conductor,
2 5 la existencia de un camino de baja impedancia para dicha corriente, de tal modo
que la citada corriente se disipe a través del revestimiento en el resto de las
estructuras de forma controlada, y no resulten dañados ni el componente o
equipo conductor ni la estructura de material compuesto.
En una realización preferente de la presente invención, el dispositivo
3 o
anterior comprende además unos elementos de sellado que cierran aestanqueidad las estructuras de material compuesto, evitando posibles fugas de
Otras características y ventajas de la presente invención se
desprenderán de la siguiente descripción detallada de la misma.
5 DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra en esquema el dispositivo para la instalación de
componentes metálicos en estructuras de material compuesto según la
invención.
10
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un dispositivo 1 para la instalación de
componentes 2 o equipos conductores, preferiblemente metálicos, en
15 estructuras 3, preferiblemente estructuras aeronáuticas, de alta impedancia
eléctrica, estando estas estructuras 3 realizadas preferiblemente en material
compuesto. El interior de estas estructuras 3 suele comprender material
altamente inflamable, tal como combustible. En general, estas estructuras 3
pertenecen a cualquier elemento de un tanque de combustible que almacena
2 o cualquier gas o mezcla de gases de vapores iniciables a partir de una energía
de 200 micro julios. Este valor, para el caso concreto de estructuras
aeronáuticas, está dado por las características del queroseno combustible
utilizado en aviación. El dispositivo 1 de la invención es capaz de dotar al
componente 2, que se une a la estructura 3 de la aeronave, de la continuidad
2 5 eléctrica necesaria para evitar daños tanto en la estructura 3 como en el
componente 2 ante una descarga eléctrica. Esta descarga puede proceder, bien
de descargas atmosféricas, por ejemplo del impacto de un rayo, o bien de la
descarga electrostática acumulada en el componente 2 conductor.
El dispositivo 1 comprende un elemento de instalación 4, que puede
3 o
estar realizado en material compuesto o en material conductor metálico, sobreel que se coloca el componente 2 conductor, un elemento de inserción 5
conductor, a través del cual el elemento de instalación 4 se une a la estructura
3 de material compuesto por su parte superior 31, una capa conductora 6,
preferiblemente en forma de malla conductora, dispuesta en la parte inferior 32
del elemento de instalación 4, y un elemento de sujeción 7 conductor que une la
5 estructura 3 y el elemento de instalación 4, junto con el elemento de inserción 5
y la malla conductora 6. Con la configuración descrita del dispositivo 1 se
consigue asegurar, para el caso de que ocurra...
Reivindicaciones:
1. Dispositivo (1) para la instalación de un componente (2) conductor sobre una estructura (3) realizada en material compuesto, comprendiendo el interior de dicha estructura (3) una sustancia iniciable, caracterizado porque comprende un elemento de instalación (4) sobre el que se coloca el componente (2) conductor, un elemento de inserción (5) conductor, a través del cual el elemento de instalación (4) se une a la estructura (3) de 1 o material compuesto por su parte interior, una capa conductora (6) , dispuesta en la parte exterior del elemento de instalación (4) , y un elemento de sujeción (7) conductor que une la estructura (3) y el elemento de instalación (4) con el elemento de inserción (5) y la capa conductora (6) , de tal forma que el dispositivo (1) define un camino de corriente de baja impedancia a través de la capa conductora (6) y del elemento de inserción (5) , a través del cual se disipa la energía procedente de una descarga atmosférica sobre el componente (2) o sobre la estructura (3) , manteniéndose aislada la cara interior de la estructura (3) .
2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, en el que el elemento de inserción (5) comprende un anillo (51) y un elemento (52) , ambos conductores.
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el anillo (51) es de níquel.
4. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el anillo (51) está realizado de una lámina metalizada de cobre expandido.
5. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, en el que el elemento (52) es
una arandela.
6. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de sujeción (7) comprende un remache (71) conductor.
7. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa conductora (6) es una malla realizada en bronce.
8. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que el elemento de instalación (4) es metálico o está realizado en material compuesto.
9. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura (3) es de un material altamente resistivo.
1O. Dispositivo (1) según la reivindicación 9, en el que la estructura (3) es de poli-eter-eter-cetona, reforzada con un 30% de fibra de carbono.
11. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que 2 o comprende además unos elementos de sellado (8) que cierran a estanqueidad las estructuras (3) y evitan la desgasificación, comprendiendo estos elementos de sellado (8) una junta de sellado (81) y un sellante (82) .
5 12. Aeronave que comprende un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
13. Aeronave según la reivindicación 13, en la que el componente (2) pertenece a un equipo de la aeronave expuesto a descargas 3 o atmosféricas, estando este equipo instalado sobre el revestimiento de un tanque de combustible.
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