ES2272708T3 - Construccion para encaminar un conducto o similar a traves de una pieza estructural. - Google Patents

Abstract

Un casquillo anular (50) para ajustar apreta- damente en una abertura (43) definida en una pieza estruc- tural, en el que el casquillo (50) tiene un acoplamiento (52) para unión sellable de un conducto (20) del casquillo (50), caracterizado porque el casquillo anular es radial- mente expansible cuando está situado dentro de una abertura (43) por la acción de un mandril que es pasado a través de un pasaje longitudinal definido por el casquillo (50), mediante lo cual ejercer una fuerza de compresión sobre la región de la pieza estructural (40) que rodea al casquillo (50).

Description

Construcción para encaminar un conducto o similar a través de una pieza estructural.

Esta invención se refiere a una construcción para adaptación a una pieza estructural. En particular, esta invención se refiere a una construcción para encaminar un conducto o similar a través de una pieza estructural donde debe ser mantenida la integridad de la selladura efectuada por la pieza estructural. Un ejemplo de tal construcción es mostrado en el documento DE 100 03 363A. Una aplicación preferida actualmente de la invención es para extraer un cable de indicador de cantidad de combustible del depósito de combustible en un ala de avión, a través de un larguero de ala, aunque será evidente que existen muchas otras aplicaciones incluyendo encaminar tubos y mangueras.

Generalmente, los largueros frontal y posterior de ala de un ala de avión comercial forman parte de las paredes de cierre del depósito de combustible. Cada depósito tendrá al menos un dispositivo medidor de indicador de cantidad de combustible que debe estar conectado a la presentación visual de indicador de cantidad de combustible en la cabina. Esta conexión es efectuada usualmente usando conductores eléctricos, aunque podrían usarse fibras ópticas; con la presente invención siendo igualmente aplicable para el uso con conductores eléctricos o fibras ópticas.

Por tanto, un cable que comprende un haz de conductores eléctricos o un haz de fibras ópticas debe ser extraído del depósito de combustible y este cable es encaminado usualmente a través de un larguero de ala. Esto se efectúa perforando dos agujeros a través del larguero de ala con fresado subsiguiente para formar una ranura alargada, seguido por empernar una placa con dos aberturas sobre los agujeros, como se muestra en las Figuras 1 y 2. Un sellador es usado para efectuar una selladura sin fugas entre la placa y el larguero de ala. Por supuesto, es vitalmente importante que el combustible o el vapor de combustible no se escape del depósito de combustible debido al riesgo de explosión o incendio. Una selladura entre el cable y la placa es efectuada apretando entre sí las mitades macho y hembra de un conector eléctrico contra las caras opuestas de la placa, proporcionando de tal modo la conexión eléctrica u óptica que mantiene la continuidad del cable entre el dispositivo de indicador de cantidad de combustible y la presentación
visual.

Sin embargo, las aberturas abiertas en un larguero de ala lo debilitan inevitablemente puesto que las regiones del larguero de ala alrededor de las aberturas son particularmente susceptibles a la formación y la propagación de fisuras cuando están sometidas a tensión. Las fisuras en el larguero de ala pueden producir la fuga de combustible desde el depósito de combustible o el fallo estructural del larguero de ala. Para satisfacer las exigencias de resistencia, el espesor del larguero de ala debe ser incrementado localmente para compensar el debilitamiento causado por los agujeros. Este aumento de peso supera mucho cualquier ahorro de peso efectuado eliminando material cuando se forman los agujeros, lo que es muy indeseable puesto que el peso total de un avión comercial es crucial para su viabilidad económica.

Desde un primer aspecto, la invención reside en un casquillo anular para ajustar apretadamente en una abertura definida en una pieza estructural, siendo el casquillo anular radialmente expansible cuando está situado en la abertura por la acción de un mandril que es pasado a través de un pasaje longitudinal definido por el casquillo, para ejercer de tal modo una fuerza de compresión sobre la región de la pieza estructural que rodea al casquillo, en el que el casquillo tiene un acoplamiento para unión sellable de un conducto al casquillo.

Expandir el casquillo radialmente para comprimir el material alrededor del agujero es denominado generalmente como "trabajo en frío". El material comprimido del larguero de ala tiene resistencia muy mejorada a la formación y propagación de fisuras, compensando de tal modo el debilitamiento causado por la perforación del agujero. De modo más importante, la resistencia incrementada que produce el trabajo en frío elimina la necesidad de aumentar el espesor del larguero de ala para compensar una sección con agujero debilitada. Por tanto, la penalización rigurosa de un aumento de peso es evitada por la invención.

El pasaje a través del casquillo es usado para pasar un conducto a través de él. Debería observarse que el término "conducto" es usado en su sentido más amplio para incluir tubos, mangueras, cables o cualesquier otros medios similares para comunicar un lado de la pieza estructural con el otro. Se apreciará que un cable puede contener conductores eléctricos o fibras ópticas como se observó antes, o un solo conductor o fibra. Además, "conducto" pretende incluir tanto un conducto continuo como también un conducto formado por dos o más partes unidas por un conector. En el último caso, el taladro del pasaje está dimensionado para alojar los conectores que son frecuentemente de un tamaño mayor que los conductos que conectan.

Para las personas expertas en la técnica será evidente que pueden ser empleados muchos tipos de acoplamientos y métodos de acoplamiento. Estos incluyen tanto métodos permanentes de acoplamiento (por ejemplo soldadura) como acoplamientos separables (por ejemplo abrazaderas) de modo que el conducto puede ser separado del casquillo en un momento posterior.

Opcionalmente, el acoplamiento puede estar situado de modo que un mandril puede ser pasado a través del casquillo sin obstruir el acoplamiento. Claramente, si el acoplamiento estorba el paso del mandril a través del casquillo, solo será expandido el acoplamiento. Convenientemente, esto puede ser conseguido proveyendo al casquillo de un cuerpo para ubicación dentro de la abertura de la pieza estructural, definiendo el cuerpo el calibre mínimo de taladro del pasaje y teniendo el acoplamiento la forma de una cabeza anular de calibre incrementado de taladro con respecto al cuerpo. De este modo, será el cuerpo del casquillo el que es expandido radialmente cuando un mandril ahusado es pasado a través del casquillo, con el mandril no actuando directamente sobre el acoplamiento.

El acoplamiento puede unir al cuerpo del casquillo en un resalte escalonado de modo que el acoplamiento se extiende axialmente desde el resalte. Cuando el casquillo es adaptado a un larguero de ala, el resalte puede ser usado para proporcionar un tope para asentar la pieza de casquillo en la posición axial deseada de modo que su otro extremo termina enrasado con una cara opuesta del larguero de ala. Se apreciará que la extensión del solape entre el resalte del casquillo y una superficie adyacente del larguero de ala afecta a la facilidad para formar una selladura sin fugas entre ellos.

En una realización preferida actualmente, una rosca está situada en una pared interna del acoplamiento.

Un segundo aspecto de la invención reside en una combinación de casquillo y acoplamiento secundario, que comprende el casquillo según el primer aspecto de la invención y un acoplamiento secundario provisto de una abertura, con el acoplamiento secundario estando adaptado para acoplar con el acoplamiento del casquillo para reducir de tal modo el calibre mínimo de taladro del pasaje y para proporcionar un tope dentro del pasaje. Cuando está en uso, la abertura del acoplamiento secundario puede ser atravesada por una parte de un conducto y, opcionalmente, una pestaña de la parte puede topar con el tope provisto en el pasaje. Esto permite, por ejemplo, que una mitad de un conector del conducto sobresalga a través del acoplamiento secundario para conectar con la otra mitad del conector.

En una realización preferida, la abertura del acoplamiento secundario está formada para situar una parte de un conducto recibido dentro de ella en una orientación preferida. Convenientemente, la abertura puede tener forma de D sustancialmente. Además, de situar el conducto, una abertura en forma de D también detiene cualquier rotación indeseada del conducto.

Opcionalmente, el acoplamiento secundario está adaptado para recibir dos partes del conducto apretadas cerca de él. Por ejemplo, esto puede ser proveyendo al acoplamiento secundario de superficies de unión con las que se acoplan las partes del conducto. Ventajosamente, una junta tórica puede formar una selladura entre el conducto y la pieza de acoplamiento secundario.

Convenientemente, el casquillo escalonado preferido actualmente, que comprende cuerpo y acoplamiento, puede ser usado con un acoplamiento secundario en forma de disco que está provisto de una rosca alrededor del su periferia. Esta rosca puede cooperar con la rosca del acoplamiento del casquillo descrita anteriormente. Esto permite que las partes del conducto aprieten contra lados opuestos del acoplamiento secundario en forma de disco.

El acoplamiento secundario puede estar fijado al casquillo para impedir que el acoplamiento secundario se desenrosque y quede libre del casquillo. Una disposición de fijación por alambre puede ser usada convenientemente. Convenientemente, un agujero puede estar dispuesto en el borde exterior de la porción agrandada del casquillo para recibir el alambre.

La invención también reside en un larguero de ala que incluye una combinación de casquillo y acoplamiento secundario según el segundo aspecto de la invención y en un ala y un avión que incluyen tal larguero de ala.

Para que la invención pueda ser comprendida más fácilmente, ahora se hará referencia, a modo de ejemplo solamente, a los dibujos adjuntos en los que:

la Figura 1 es una vista en planta de un accesorio conocido para encaminar cables a través de un larguero de avión;

la Figura 2 es un corte a lo largo de la línea II-II de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en despiece ordenado de un conjunto para conectar un dispositivo medidor de indicador de cantidad de combustible en un dispositivo de combustible a una presentación visual de indicador de cantidad de combustible en una cabina, según la presente invención;

la Figura 4 es una vista ensamblada del conjunto de la Figura 3;

la Figura 5 es una vista en planta de un acoplamiento secundario en forma de un soporte de cable según la presente invención;

la Figura 6 es un corte a lo largo de la línea VI-VI de la Figura 5;

la Figura 7 es un corte a través de un casquillo según una primera realización de la presente invención;

la Figura 8 es un detalle a escala ampliada de la parte del casquillo rodeada por una circunferencia en la Figura 7;

la Figura 9 es un corte a través de un casquillo según una segunda realización de la presente invención; y

la Figura 10 es un detalle a escala ampliada de la parte del casquillo rodeada por una circunferencia en la Figura 9.

Las Figuras 3 y 4 muestran tres componentes 21, 23, 25 de un conducto en la forma de un cable eléctrico 20 conectado a través de un casquillo 50 en forma de chistera montado en un larguero 40 de ala. Una porción acodada 21 del cable 20 se extiende hasta el lado 41 de aire del larguero 40 de ala y termina en un conector hembra 22. El conector hembra 22 conecta con un conector central 25 de hembra a hembra que, a su vez, conecta con un conector hembra adicional 24 en el lado 42 de combustible del larguero 40 de ala. El conector hembra 24 comunica con el dispositivo medidor de indicador de cantidad de combustible (no mostrado) a través de una porción 23 de lado de combustible del cable 20.

Como puede verse mejor comparando las Figuras 3 y 4, el casquillo 50 es montado en el larguero 40 de ala de modo que un cuerpo 51 del casquillo 50 reside dentro de una abertura 43 en el larguero 40 de ala. Cuando está montado así, una cabeza agrandada 52 del casquillo 50 sobresale de la abertura 43 en el lado 41 de aire del larguero 40 de ala. El cuerpo 51 del casquillo 80 se une con la cabeza 52 en un resalte escalonado 53, topando este resalte 53 con una superficie 44 de lado de aire del larguero 40 de ala cuando está montado. El cuerpo 51 está dimensionado para ajustar exactamente dentro de la abertura 43 y tiene una profundidad tal que termina enrasado con una superficie 45 de lado de combustible del larguero 40 de ala.

Un acoplamiento secundario en forma de disco, en la forma de un soporte 70 de cable, es atornillado en la cabeza 52 del casquillo 50, con una superficie periférica 71 del soporte 70 de cable y una pared interna 54 de la cabeza 52 teniendo roscas correspondientes 74 y 55, respectivamente.

El cable 20 es conectado a través del casquillo 50 y del soporte 70 de cable por vía de un gran taladro interno 56 del casquillo anular 50 y de una abertura 73 en forma de D, véase la Figura 5, dispuesta centralmente en el soporte 70 de cable. Un taladro interno 63 de la cabeza 52 del casquillo 50 es mayor que el taladro 56 del cuerpo 51, teniendo el soporte 70 de cable un diámetro mayor que el del taladro 56. La dimensión de la abertura 73 de soporte de cable es menor que la del taladro 56. Un extremo 26 en forma de D del conector 25 de hembra a hembra está dimensionado exactamente para pasar a través de la abertura 73 en forma de D y está conformado para pasar solo a través de ella en una orientación fija.

El conector 25 de hembra a hembra tiene una pestaña 27 con una junta tórica integral 28 que topa con una porción interior 74a de una superficie 74 de unión del soporte 70 de cable, véase la Figura 6, para formar una selladura. Esta selladura es formada atornillado una tuerca roscada 29 en una rosca 30 dispuesta en el extremo 26 del conector 25 de hembra a hembra que sobresale a través de la abertura 73 del soporte 70 de cable. Por tanto, cuando es atornillada en su lugar, la tuerca 29 empuja contra una superficie interna 75 del soporte 70 de cable, véase la Figura 6, apretando de tal modo la junta tórica 28 del conector 25 de hembra a hembra contra la superficie de unión opuesta 74a del soporte 70 de cable.

Por tanto, cuando es ensamblado como se describió antes, el extremo 26 en forma de D del conector 25 de hembra a hembra se extiende a través de la abertura 73 del soporte 70 de cable en el lado 41 de aire del larguero 40 de ala, y el otro extremo 31 se asienta dentro del taladro 56 definido por el cuerpo 51 del casquillo 50. El conector hembra 22 de la porción acodada 21 del cable 20 conecta con el extremo 26 de lado de aire del conector 25 de hembra a hembra y el conector hembra 24 de la porción 23 de lado de combustible del cable 20 conecta con el lado 31 de combustible del conector 25 de hembra a hembra. Ambas conexiones son efectuadas con un ajuste de frotamiento suave. Las conexiones eléctricas son efectuadas usando una disposición convencional de patillas y enchufes hembra.

Una primera realización de un casquillo 50 es mostrada en las Figuras 7 y 8, y una segunda realización es mostrada en las Figuras 9 y 10. Las dos realizaciones difieren solamente en la profundidad de sus cuerpos 51. Esta diferencia en profundidad se produce porque la primera realización es usada en largueros de ala traseros interiores relativamente gruesos y la segunda realización es usada en largueros de ala frontales interiores relativamente delgados. Como se observó antes, la profundidad de los cuerpos 51 es tal que terminan enrasados con la superficie 45 de lado de combustible del larguero 40 de ala cuando su resalte 53 topa contra la superficie 44 de lado de aire del larguero de ala.

Las Figuras 8 y 10 muestran detalles a escala ampliada de los lados de la cabeza 52 de ambas realizaciones del casquillo 50: se observará que se corresponden y, de este modo, serán descritos conjuntamente.

La rosca 55 del casquillo 50 se asienta en una parte central 57 relativamente estrecha de la cabeza 52, estando esta parte central 57 tanto cortada por debajo como cortada por arriba. La porción 58 cortada por debajo se une con el cuerpo 51 más estrecho en un resalte 59 que proporciona un asiento contra el que es asentada la porción exterior 74b de la superficie 74 de unión del soporte 70 de cable cuando el soporte 70 de cable es atornillado completamente dentro del casquillo 50. Un sellador es usado para formar una selladura sin fugas entre el resalte 59 y el soporte 70 de cable. Por tanto, la superficie 74 de unión del soporte 70 de cable es usada para formar la selladura tanto entre el soporte 70 de cable y la junta tórica 28 del conector 25 de hembra a hembra en 74a como entre el soporte 70 de cable y el resalte 59 del casquillo 50 en 74b. La selladura final que es requerida para formar una barrera sin fugas entre el lado 41 de aire y el lado 42 de combustible del larguero 40 de ala es formada trabajando en frío el casquillo 50 dentro del agujero, sellando de tal modo el casquillo 50 dentro del agujero, como se describirá posteriormente.

Como puede verse mejor en las Figuras 8 y 10, la pared lateral 60 del casquillo 50, que define la porción 61 cortada por arriba de la cabeza 52, tiene una abertura pequeña 62 formada para pasar desde un lado al otro lado de la pared 60. Cuando es ensamblado, un alambre (no mostrado) es pasado a través de esta abertura 62 y de una abertura cooperadora (no mostrada) en la tuerca 29, y los extremos del alambre son retorcidos entre sí asegurando que el alambre está tenso. Esto impide que el soporte 70 de cable se desenrosque, lo que puede romper su selladura con el casquillo 50.

Antes de que las diversas partes 20, 25, 50, 70 del conjunto puedan ser ensambladas, el casquillo 50 debe ser adaptado al larguero 40 de ala y trabajado en frío. La abertura 43 del larguero 40 de ala está formada para ser de un tamaño comparable a la del cuerpo 51 del casquillo 50, de modo que el cuerpo 51 del casquillo 50 ajusta apretadamente dentro de la abertura 43. Opcionalmente, la instalación del casquillo 50 puede ser ayudada aplicando primero un sellador a los lados exteriores del casquillo 50, que actúa inicialmente como un lubricante.

Después, el casquillo 50 y el larguero 40 de ala son trabajados en frío arrastrando un mandril troncocónico a través del casquillo 50. La conicidad del mandril es tal que su diámetro mínimo es menor que el del taladro 56 del cuerpo 51 del casquillo 50 pero su diámetro máximo es mayor. Sin embargo, su diámetro máximo es menor que el de la rosca 55 en la pared interna 54 de la cabeza 52 del casquillo 50, de modo que la rosca 55 no es dañada cuando el mandril es arrastrado a través del casquillo.

Por tanto, el cuerpo 51 del casquillo 50 es expandido uniformemente alrededor de su circunferencia cuando el mandril es arrastrado a través del casquillo 50. A su vez, esta expansión del casquillo 50 comprime el larguero 40 de ala alrededor del casquillo 50. Por tanto, el casquillo 50 se deja fijado al larguero 40 de ala (una gran fuerza de extracción es necesaria para separar el casquillo 50). Además, el trabajo en frío forma una selladura entre el casquillo 50 y el larguero 40 de ala. Para seguridad adicional, el uso del sellador opcional antes descrito puede reforzar esta selladura.

Como se observó antes, donde el sellador es usado, actúa inicialmente como un lubricante y reduce significativamente la fuerza de extracción necesaria para separar el casquillo 50. Sin embargo, se ha hallado que cuando se endurece, la fuerza de extracción necesaria es mayor que si no se hubiera usado sellador. Aunque el tiempo de endurecimiento puede ser bastante prolongado, esto no es un problema puesto que es usualmente mucho menor que el período típico de varios meses para que el larguero 40 de ala sea instalado en un avión funcional.

La rosca 55 es formada inicialmente en una forma ligeramente troncocónica. Después, cuando el taladro 56 es expandido por trabajo en frío, la rosca queda con lados paralelos.

Claims (11)

1. Un casquillo anular (50) para ajustar apretadamente en una abertura (43) definida en una pieza estructural, en el que el casquillo (50) tiene un acoplamiento (52) para unión sellable de un conducto (20) del casquillo (50), caracterizado porque el casquillo anular es radialmente expansible cuando está situado dentro de una abertura (43) por la acción de un mandril que es pasado a través de un pasaje longitudinal definido por el casquillo (50), mediante lo cual ejercer una fuerza de compresión sobre la región de la pieza estructural (40) que rodea al casquillo (50).

2. Un casquillo (50) según la reivindicación 1, en el que el acoplamiento (52) está situado de modo que un mandril puede ser pasado a través del casquillo (50) sin obstruir el acoplamiento (52).

3. Un casquillo (50) según la reivindicación 2, que comprende un cuerpo (51) para ubicación dentro de la abertura (43) de la pieza estructural (40), definiendo el cuerpo (51) el calibre mínimo del taladro del pasaje y teniendo el acoplamiento (52) la forma de una cabeza anular de calibre incrementado de taladro con respecto al cuerpo (51).

4. Un casquillo (50) según la reivindicación 3, en el que una rosca está situada en una pared interna del acoplamiento.

5. Una combinación de casquillo (50) y acoplamiento secundario, que comprende el casquillo de cualquier reivindicación precedente y un acoplamiento secundario (70) provisto de una abertura, estando el acoplamiento secundario (70) adaptado para acoplar con el acoplamiento del casquillo, para reducir de tal modo el calibre mínimo del taladro del pasaje y proporcionar un tope dentro del pasaje.

6. La combinación de la reivindicación 5, en la que el acoplamiento secundario (70) está adaptado para recibir dos partes de un conducto apretadas cerca de él.

7. La combinación de la reivindicación 6, en la que una junta tórica (28) forma una selladura entre el conducto y la pieza de acoplamiento secundario.

8. La combinación de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, que comprende el casquillo de la reivindicación 4, en la que el acoplamiento secundario (70) tiene forma de disco con una rosca dispuesta alrededor de su periferia para cooperar con la rosca del acoplamiento del casquillo (50), con las parte del conducto apretando alrededor de sus lados opuestos.

9. Un larguero de ala que incluye la combinación de casquillo (50) y acoplamiento secundario (70) de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8.

10. Un ala de avión que incluye un larguero de ala según la reivindicación 9.

11. Un avión que incluye un ala según la reivindicación 10.