CN102417029A

CN102417029A - 压缩安装的窗组件

Info

Publication number: CN102417029A
Application number: CN2011102418899A
Authority: CN
Inventors: J·L·博尔; E·L·洛瓦阿森; K·J·本宁
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc
Current assignee: Rosemount Aerospace Inc
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: US8353137B2; EP3611098A2; US20120055103A1; EP2426052A2; EP3611098B1; CN102417029B; US20130081341A1; EP3611098A3; EP2426052B1; EP2426052A3; US8522496B2

Abstract

本发明提供了一种压缩安装的窗组件，其包括圆形窗体，该圆形窗体具有相对的前和后平面以及具有前和后倒角棱边表面的外周边；可压缩的衬垫，其包覆所述窗体的外周边；壳体，其具有用来容置由衬垫包覆的所述窗体的带有环状底座的入口，其中所述环状底座具有与所述窗体的前倒角棱边表面相对应的第一倒角邻接表面；环状镶条，其与壳体可操作地联合以将所述窗组件压缩地保持于所述入口的环状底座内；以及用来将所述镶条固定于所述壳体的结构，其中所述镶条具有与所述窗体的后倒角棱边表面相对应的第二倒角邻接表面。

Description

压缩安装的窗组件

技术领域

本发明总体涉及一种窗组件，且更具体地讲，涉及一种与安装在飞机外部的照相机一起使用的压缩安装的窗组件。

背景技术

飞机窗体通常通过使用外部紧固件、粘合剂或硬钎焊来安装。例如，Bain等人的美国专利第4,793,108号描述了一种用于飞机机舱的窗组件，其使用保持器夹组件将窗体连接到框架，然后作为一个组件连接到飞机的外壳。在另一个实施例中，Wood等人的美国专利第7,143,979号描述了一种飞机挡风玻璃，其中将金属边缘粘合到该挡风玻璃，然后该金属边缘由紧固件连接到飞机机身的框架构件。

现有技术中，包括框架和紧固件的飞机窗组件，如Bain等人以及Woods等人所描述的那些，没有呈现与飞机机身平齐的平滑的空气动力学表面。作为结果，这些现有技术的窗组件会产生不必要的阻力。此外，安装以及更换带有支撑的紧固件以及框架的窗体需要大量的劳动。此外，紧固件和框架为水分以及空气提供了可能的泄露途径。

为飞机提供容易以及高效安装和更换的窗组件是有益的，其不需使用外部紧固件、框架、粘合剂、硬钎焊或其它任何方法，以减小空气动力学阻力并降低相关的劳动力成本。通过提供借助于压缩而易于安装在壳体内的窗组件，本发明满足这些需求。

发明内容

本发明涉及一种压缩安装的窗组件，其包括圆形窗体，该圆形窗体具有相对的前和后平面以及具有至少一个倒角棱边表面的外周边；可压缩的材料，其包覆所述窗体的外周边；壳体，其具有限定用来容置由所述衬垫包覆的所述窗体的环状底座的入口；环状镶条，其与所述壳体可操作地联合来将所述窗组件压缩地安装于入口的环状底座内；以及用来将所述镶条固定于所述壳体的装置，其中所述环状底座和环状保持架中的至少一个具有与所述窗体的至少一个倒角棱边表面相对应的倒角邻接表面。优选地，所述窗体由透明的抗冲击材料构造，如蓝宝石，而所述可压缩的材料由硅树脂弹性体构造，如氟化矽胶。

在本发明的一个实施方案中，所述倒角棱边表面自所述窗体的前表面延伸，且所述环状保持架具有对应的倒角邻接表面。在本发明另一个实施方案中，所述倒角棱边表面自所述窗体的后表面延伸，且所述环状底座具有对应的倒角邻接表面。在本发明另一个实施方案中，所述倒角棱边表面自所述窗体的前表面延伸，且所述环状底座具有对应的倒角邻接表面。

优选地，所述窗体的外周包括自所述窗体的前表面延伸的面向前方的倒角棱边表面以及自所述窗体的后表面延伸的面向后方的倒角棱边表面。在该实施方案中，所述环状底座具有与所述面向前方的倒角棱边表面相对应的第一倒角邻接表面，而环状保持架具有与所述面向后方的倒角棱边表面相对应的第二倒角邻接表面。所述窗体的面向前方和后方的倒角棱边表面汇聚于周边台阶区并限定相对角度。优选地，所述面向前方和后方的倒角棱边表面限定互补角度，更为优选地，所述面向前方和后方的倒角棱边表面形成的互补角度为45°。

压缩安装的窗组件进一步包括用来使所述保持架与所述壳体紧密配合的装置。在一种情况下，配合装置包括用来将所述保持架与所述壳体固定的螺纹锁紧环。或者，配合装置包括用来将所述保持架与所述壳体固定的多个螺纹紧固件。优选地，装置与所述窗体的后表面可操作地联合来加热所述窗体以防止结冰。在一种情况下，所述加热装置包括施加于所述窗体后表面的金属薄片环。或者，所述加热装置包括施加于所述窗体后表面的薄膜。

本发明还涉及压缩安装的窗组件，其包括圆形窗体，该圆形窗体具有相对的前和后平面以及具有面向前方和后方的倒角棱边表面的外周边。可压缩的衬垫包覆所述窗体的外周边，并且提供壳体，其具有限定用来容置由衬垫包覆的所述窗体的环状底座的入口。所述环状底座具有与所述窗体的面向前方的倒角棱边表面相对应的第一倒角邻接表面，而所述环状镶条与所述壳体可操作地联合来将所述窗组件压缩地固定于所述入口的环状底座内。所述镶条具有与所述窗体的面向后方的倒角棱边表面相对应的第二倒角邻接表面。优选地，所述窗组件进一步包括用于将所述镶条固持于所述壳体的装置。所述固持装置可以具有螺纹锁紧环或多个螺纹紧固件的形式。

本发明还涉及一种将窗组件压缩地安装于具有限定环状底座的入口的壳体内的方法，其中该方法包括以下步骤：提供圆形窗体，其具有前和后平面以及具有面向前方和后方的倒角棱边表面的外周边；用可压缩的衬垫包覆所述窗体的外周边；将所述窗体安置于入口内并将所述窗体压缩地保持于入口的环状底座内。优选地，将所述窗体压缩地保持于入口的环状底座内的步骤包括相对于所述窗体的前和后平面的径向以及轴向方向上施加压缩力。然而，将所述窗体压缩地保持于环状底座内的步骤可以通过在与窗体的前和后表面平行的方向上施加压缩力来完成，如通过使用径向夹具施加压缩力，这是可以预见的并在本公开的范围内。

从以下结合附图的优选的实施方案的详细描述中，本发明的这些以及其它方面会变的更显而易见。

附图说明

以使得那些与本发明所属领域相关的普通技术人员更容易地理解如何实施和使用本发明，其优选的实施方案会在下文中结合附图详细地描述，其中：

图1为包括含有本发明的压缩安装的窗组件的外部照相机支架的飞机尾端的透视图；

图2为图1所示的外部照相机支架的剖面图；

图3为图2所示的安装在照相机支架壳体内的压缩安装的窗组件的局部放大视图；

图4为图2所示的压缩安装的窗组件的分解侧正视图，除了窗体本身以外，每个零部件均以剖面示出；

图5为本发明窗组件的分解透视图；

图6A为窗组件的蓝宝石窗体的俯视图；

图6B为窗组件的蓝宝石窗体的侧正视图；

图7A为窗组件的螺纹锁紧环的俯视图；

图7B为窗组件的螺纹锁紧环的侧正视图，并局部剖视；

图8A为窗组件的镶条的俯视图；

图8B为沿图8A中的线8B-8B截取的镶条的剖面图；

图8C为窗组件的镶条的仰视图；

图9为本发明的压缩安装的窗组件的另一个实施方案的局部剖面图，其中窗体具有一个面向前方的倒角面，其与环状镶条的倒角邻接表面相对应；

图10为图9所示的压缩安装的窗组件的零部件的视图，为便于说明而相互分隔开；

图11为本发明的压装的窗组件的另一个实施方案的局部剖面图，其中窗体具有一个面向后方的倒角面，其与壳体的环状底座的倒角邻接表面相对应；

图12为图11所示的压缩安装的窗组件的零部件的视图，为便于说明而相互分隔开；

图13为本发明的压缩安装的窗组件的另一个实施方案的与图3类似的剖面图，其中窗体具有一个面向前方的倒角面，其与壳体的环状底座的倒角邻接表面相对应，且镶条具有与窗体的面向后方的圆形表面相对应的圆形底座；

图14为图13所示的压缩安装的窗组件的分解侧正视图，除了窗体本身以外，每个零部件均以剖面示出；

图15为本发明的压缩安装的窗组件的又一个实施方案的局部剖面图，其中窗体具有一个面向后方的倒角面，其与镶条的环状底座的倒角邻接表面相对应；以及

图16为图15所示的压缩安装的窗组件的零部件的视图，为便于说明而相互分隔开。

具体实施方式

现在参考附图，其中相同的附图标记表示本发明相似的结构元件或结构，如图1所示，飞机10的尾部装备有外部照相机壳体12，其包括本发明的压缩安装的窗组件，该窗组件通常用附图标记100来表示。在这种构造下，在机场的舷梯以及停机坪内或附近滑行时，外部照相机12适用于并被构造来为飞行员提供可视的帮助。

虽然本文就在特定的航空应用中所使用的照相机描述和示出了本发明，但对于本领域的普通技术人员应该显而易见的是本发明的压缩安装的窗组件还可以用于其它应用中，其中需要自定心窗组件并可安装在壳体、框架或遮板内，而无需使用任何粘合剂、硬钎焊或外部紧固件。其它应用可包括用于陆地交通工具、船只、照明或电子器件中的窗组件。

现在参考图2，本发明的压缩安装的窗组件100以如此方式安装从而使得窗体的外表面与照相机壳体12的外表面基本平齐。这样，当飞机10飞行中，窗组件100不会影响流过照相机壳体12表面上的气流。因此，本发明的压缩安装的窗组件100不会产生不必要的阻力。

现在参考图3至图5，压缩安装的窗组件100设置在形成于照相机壳体12内的圆形入口14内。壳体12的入口14限定具有倒角邻接表面16以及内螺纹区域18的环状底座15。

窗组件100包括透明的、单晶蓝宝石(Al₂O₃)窗体110，其耐热并抗冲击。而且，在飞机飞行中、在起飞和着陆过程中以及滑行中，窗体110被构造为承受冰、冰雹以及沙砾的高速弹道冲击。如图6A和6B最佳所示，窗体110为具有平的前以及后表面112、114的圆形部件。窗体110具有外周边，其由自前表面112延伸的面向前方的倒角棱边表面116、自后表面114延伸的面向后方的倒角棱边表面118，以及棱边表面116、118汇聚处的外周台阶区120所限定。面向前方的棱边表面116与入口14中的环状底座15的倒角邻接表面16相对应。

窗体110的面向前方和后方的倒角棱边表面116、118限定相对角度，其优选为互补的角度。在优选的实施方案中，由面向前方和后方的倒角棱边表面116、118所形成的互补角度为45°。当安装于壳体12内时，双倒角提供压缩的径向力于窗体110上，这能增强窗体的抗冲击性。此外，倒角表面116、118为窗组件100提供自对心效果。

再次参考图3至图5，窗组件100进一步包括可压缩的材料125，其被构造为包覆窗体110的外周边。优选地，可压缩的材料125被构造为成型的衬垫，其适于完全包覆限定窗体110的外周边的棱边表面116、118，还有台阶区120。更为特别地，可压缩的衬垫125包括被构造来包覆窗体110的面向前方的棱边表面116的前部126、被构造来包覆周边台阶区120的中部127以及被构造来包覆面向后方的棱边表面118的后部128。

衬垫125优选地由弹性材料形成，例如，诸如含氟弹性体或含氟聚合物。制造衬垫125的材料优选地具有40至80的硬度计值，更为优选地，衬垫125材料的硬度计值为55至65之间。可预见的是，该可压缩的材料可由封装化合物或粘合剂构成，其被施加于窗体110以完全包覆其外周边。

继续参考图3至图5，窗组件100进一步包括环状镶条130，以将窗体110压缩地保持于照相机壳体12的入口14的底座15内。如图8B最佳所示，保持镶条130具有倒角邻接表面136，其与窗体110的面向后方的倒角棱边表面116对应。更为特别地，镶条130的倒角邻接表面136的角度与窗体110的面向后方的棱边表面118的角度相对应。如图8A最佳所示，保持镶条130优选地包括径向向外延伸的柄132来将镶条安装于入口内并调整或另外保持其在安装过程中相对于可压缩的衬垫125以及窗体110的位置。

窗组件进一步包括螺纹锁紧环140，其适用于并被构造为与照相机壳体12的入口14螺纹连接以压缩地迫使保持镶条130向前紧靠可压缩的衬垫125以及窗体110。如图5以及8B最佳所示，镶条130的后部包括环状凸缘134，其大小被设计为并被构造来在组装过程中与锁紧环140的内部紧密接合(参见图3)。这确保两个部件(130、140)彼此同轴地对准并在入口14内居中。因此，锁紧环140对镶条130的外周施加相同的压缩力。如图7A以及7B最佳所示，锁紧环140具有若干个沿圆周设置的径向狭槽142a-142d，以容置旋转工具(未示出)以快速地安装以及拆卸锁紧环140。

再次参考图3至图5，窗组件100进一步包括耐热元件150，其与窗体110的后表面114可操作地联合来加热窗体110以防止冷凝或结冰。耐热元件150包括施加于窗体110的后表面114的金属薄片元件154。本领域的技术人员会容易地意识到，在不背离本发明的精神或范围的情况下，金属薄片加热器的几何形状和尺寸可以根据窗体的预定用途而变化。例如，金属薄片加热器可被构造从而使得其具有圆形的外周边以及矩形的内周边。

在本发明替代的实施方案中，加热元件150可以为导电薄膜的形式，其通过常规的溅射技术施加于窗体110的后表面114。金属薄片元件154包括连接器凸块156，其适用于并构造为与束线160连通，如图4所示。如图4以及8C最佳所示，镶条130具有用来容置加热元件150的连接器凸缘156的径向狭槽138，因此在组装过程中，其不会被夹在镶条130以及螺纹锁紧环140之间。

在窗组件100安装于照相机壳体12的入口14的过程中，衬垫125包覆圆形窗体110。然后将窗体110设置在壳体12的入口14内。在此时，衬垫125的前部，其包覆窗体110的面向前方的棱边表面116，与壳体12的入口14的底座15限定的倒角邻接表面16紧密接触。然后，将保持镶条130设置在窗体110后面，因此镶条130的倒角邻接表面136与衬垫125的后部128紧密接触。最后，由于与入口14螺纹配合，锁紧环140与镶条130的后部凸缘134配合。当锁紧环140螺纹连接时，保持镶条130上的柄132可以被固定以确保镶条在组装中的相对旋转位置。

因此，窗体110被压缩在镶条130的倒角邻接表面136与壳体入口14的倒角邻接表面16之间。以该种方式安装窗体110的动作压缩环绕的衬垫125，这保证对水分、空气的有效密封，同时保持窗体110与壳体12的热隔离。本领域的技术人员会容易地意识到由倒角邻接表面(16，136)产生的压缩力在相对于窗体110的前和后平面112、114的径向以及轴向方向上有方向分量。这些压缩力有利地提供了窗体的抗冲击强度。

参考图9以及图10，其示出本发明的可压缩的窗组件的另一个实施方案，其通常用附图标记200来表示。窗组件200包括具有前和后平面212、214的圆形窗体210。窗体210还包括外周边，其由自前表面212延伸的面向前方的倒角棱边表面216以及自后表面214延伸的周边台阶区220限定形成。可压缩的衬垫225包覆窗体210的外周边，并包括被构造为包覆窗体210的面向前方的棱边表面216的前部226以及被构造为包覆周边台阶区220的后部227。

窗组件200进一步包括环状镶条230，其适用于并被构造为压缩地将窗体220保持于壳体412的圆形入口414内。更为特别地，保持镶条230具有与窗体210的面向后方的倒角棱边表面216相对应的倒角邻接表面236。多个螺纹紧固件240被提供来将镶条230固定于形成于壳体412内的底座415内，并因此压缩地将窗体210保持于入口414内。

现在参考图11以及图12，其示出本发明的可压缩的窗组件的另一个实施方案，其通常用附图标记300来表示。窗组件300包括圆形窗体310，其具有前和后平面312、314。窗体300进一步包括由自后表面314延伸的面向后方的倒角棱边表面318以及自前表面312延伸的周边台阶区320限定的外周边。可压缩的衬垫325包覆窗体310的外周边，并包括被构造为包覆窗体310面向后方的棱边表面318的后部328以及被构造为包覆周边台阶区320的前部327。

在本发明的该实施方案中，倒角棱边表面318与形成于壳体512的入口514内的倒角邻接表面516相对应。窗组件300进一步包括环状镶条330，其适用于并被构造为压缩地将窗体310保持于壳体512的圆形入口514内。镶条300包括环状底座350来容置被衬垫325的前部327包覆的周边台阶区320的一部分。多个螺纹紧固件340被提供来将镶条330固定于形成于壳体512内的底座515内，并因此压缩地将窗体310保持于入口514内。

参考图13以及14，其示出本发明的压缩安装的窗组件的又一个实施方案，其通常用附图标记600来表示。窗组件600包括具有前和后平面612、614的窗体610。窗体610具有由自前表面612延伸的面向前方的倒角棱边表面616以及自后表面614延伸的面向后方的圆形棱边表面618限定的外周边。面向前方的棱边表面616与入口14内的环状底座15的倒角邻接表面16相对应。

窗组件600进一步包括可压缩的衬垫625，其被构造为包覆窗体610的外周边。更为特别地，可压缩的衬垫625包括被构造为包覆窗体610的面向前方的倒角棱边表面616的前部626以及被构造为包覆面向后方的圆形棱边表面618的后部628。

窗组件600还包括环状镶条630以将窗体610压缩地保持于壳体12的入口14中的底座15内。镶条630具有圆形底座636，其与窗体610的面向后方的圆形棱边表面618相对应。窗组件600进一步包括螺纹锁紧环640，其适用于并被构造为与壳体12的入口14螺纹连接以压缩地迫使保持镶条630向前紧靠可压缩的衬垫625以及窗体610。如图13最佳所示，镶条630的后部包括环状凸缘634，其大小被设计为并被构造来在组装过程中与锁紧环640的内部紧密接合。窗组件600还包括耐热元件650，其与窗体610的后表面614可操作地联合来加热窗体610以防止冷凝和结冰。

现在参考图15以及16，其示出了本发明的可压缩的窗组件的又一个实施方案，其通常用附图标记700来表示。窗组件700包括圆形窗体710，其具有前平面712以及后平面714。窗体700进一步包括由自后表面714延伸的面向后方的倒角棱边表面718部分限定的外周边。可压缩的衬垫725包覆窗体710的外周边，其包括构造为包覆窗体710的面向后方的倒角棱边表面718的后部728。

在本发明的该实施方案中，倒角棱边表面718与形成于环状镶条730内的倒角邻接表面716相对应，其适用于并被构造为压缩地将窗体710保持于壳体512的圆形入口514内。多个螺纹紧固件740被提供来将镶条730固定于形成于壳体712内的底座515内，并因此压缩地将窗体710保持于入口514内，如图15所示。

虽然就优选的和示例性的实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员会容易地意识到可以对本发明做出各种变化和/或修改而没有背离本文所述的本发明的精神或范围。

Claims

1.一种压缩安装的窗组件，该压缩安装的窗组件包括：

a)圆形窗体，该圆形窗体具有相对的前和后平面以及具有至少一个倒角棱边表面的外周边；

b)可压缩的材料，该可压缩的材料包覆所述窗体的外周边；

c)壳体，该壳体具有限定用来容置由所述衬垫包覆的所述窗体的环状底座的入口；

d)环状镶条，该环状镶条与所述壳体可操作地联合来将所述窗组件压缩地保持于所述入口的环状底座内；以及

e)用来将所述镶条固定于所述壳体的装置；

其中，所述环状底座和环状镶条中的至少一个具有与所述窗体的至少一个倒角棱边表面相对应的倒角邻接表面。

2.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述至少一个倒角棱边表面自所述窗体的前表面延伸，且所述环状镶条具有与所述窗体的所述至少一个倒角棱边表面相对应的倒角邻接表面。

3.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述至少一个倒角棱边表面自窗体的后表面延伸，且所述环状底座具有与所述窗体的所述至少一个倒角棱边表面相对应的倒角邻接表面。

4.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述至少一个倒角棱边表面自所述窗体的前表面延伸，且所述环状底座具有与所述窗体的所述至少一个倒角棱边表面相对应的倒角邻接表面。

5.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述窗体的外周边包括自所述窗体的前表面延伸的面向前方的倒角棱边表面以及自所述窗体的后表面延伸的面向后方的倒角棱边表面，并且其中所述环状底座具有与所述面向前方的倒角棱边表面相对应的第一倒角邻接表面，并且所述环状镶条具有与所述面向后方的倒角棱边表面相对应的第二倒角邻接表面。

6.根据权利要求5所述的压缩安装的窗组件，其中，所述面向前方和后方的倒角棱边表面汇聚于周边台阶区。

7.根据权利要求6所述的压缩安装的窗组件，其中，所述面向前方和后方的倒角棱边表面限定相对的角度。

8.根据权利要求6所述的压缩安装的窗组件，其中，所述面向前方和后方的倒角棱边表面限定互补的角度。

9.根据权利要求6所述的压缩安装的窗组件，其中，由所述面向前方和后方的倒角棱边表面形成的所述互补角度为45°。

10.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述固定装置包括用来将所述镶条固定于所述壳体的螺纹锁紧环。

11.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述固定装置包括用来将所述镶条固定于所述壳体的多个螺纹紧固件。

12.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，进一步包括与所述窗体的后表面可操作地联合来加热所述窗体的装置以防止结冰和冷凝。

13.根据权利要求12所述的压缩安装的窗组件，其中，所述加热装置包括施加于所述窗体的后表面的金属薄片元件。

14.根据权利要求12所述的压缩安装的窗组件，其中，所述加热装置包括施加于所述窗体后表面的薄膜。

15.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述窗体由蓝宝石、A1₂O₃构造而成。

16.根据权利要求1所述的压缩安装的窗组件，其中，所述可压缩的材料由硅树脂弹性体构造而成。

17.一种压缩安装的窗组件，该压缩安装的窗组件包括：

a)圆形窗体，该圆形窗体具有相对的前和后平面以及具有面向前方和后方的倒角棱边表面的外周边；

b)可压缩的衬垫，该可压缩的衬垫包覆所述窗体的外周边；

c)壳体，该壳体具有限定用于容置由所述衬垫包覆的所述窗体的环状底座的入口，其中所述环状底座具有与所述窗体的面向前方的倒角棱边表面相对应的第一倒角邻接表面；

d)环状镶条，该环状镶条与所述壳体可操作地联合来将所述窗组件压缩地安装于入口的环状底座中，其中所述镶条具有与所述窗体的面向后方的倒角棱边表面相对应的第二倒角邻接表面；以及

e)用来将所述镶条固定于所述壳体内的装置。

18.根据权利要求17所述的压缩安装的窗组件，进一步包括与所述窗体的后表面可操作地联合来加热所述窗体的装置以防止结冰和冷凝。

19.一种将窗组件压缩地安装于具有限定环状底座的入口的壳体内的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供圆形窗体，其具有前和后平面以及具有面向前方和后方的倒角棱边表面的外周边；

b)用可压缩的衬垫包覆所述窗体的外周边；

c)将由可压缩的衬垫包覆的所述窗体安置于入口内；以及

d)将所述窗体压缩地保持于所述入口的环状底座内。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述窗体压缩地保持于环状底座内的步骤包括在相对于所述窗体的前和后平面的径向以及轴向方向上施加压缩力。