ES2322169T3

ES2322169T3 - Conjunto de acoplamiento.

Info

Publication number: ES2322169T3
Application number: ES05712813T
Authority: ES
Inventors: Jason W. Dahms; David S. Densel; Ryan J. Williams
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: CA2554949A1; AU2005209763A1; AU2005209763B2; EP1711734A1; DE602005013359D1; ATE426124T1; US7488006B2; CA2554949C; WO2005075876A1; US20050167979A1; EP1711734B1; BRPI0506616A

Abstract

Un conjunto de acoplamiento comprendiendo: - un primer elemento de acoplamiento (20) que se extiende a lo largo de un eje (A-A) desde un extremo delantero (21) hasta un extremo terminal (22) y que incluye una primera superficie exterior (27) y una segunda superficie exterior (26) separada de la primera superficie exterior (27) por un nervio que incluye una rampa (28) que se extiende hacia fuera y alejándose de la primera superficie exterior (26) y una primera superficie de bloqueo (31) que se extiende hacia dentro hacia la segunda superficie exterior (26); - un segundo elemento de acoplamiento (30) que se extiende desde un extremo de recepción (50) hasta un extremo remoto (51) y que incluye una superficie encarada hacia dentro (53) dimensionada para recibir al primer elemento de acoplamiento (20), el segundo elemento de acoplamiento (30) incluyendo también una ranura anular encarada hacia dentro (54) que incluye una superficie delantera globalmente perpendicular a la superficie encarada hacia dentro (53), una segunda superficie de bloqueo y globalmente no lineal (55) y un radio de acuerdo (99) que forma la transición de la superficie delantera de la ranura (54) dentro de la segunda superficie de bloqueo (55) sin formar intersección en un punto, el radio de acuerdo estando definido por un primer radio; y - un anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) recibido en la ranura anular encarada hacia dentro (54) del segundo elemento de acoplamiento (30) en una primera posición, el anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) estando provisto de un diámetro interior dimensionado para recibir la primera superficie exterior (27) del primer elemento de acoplamiento (20) y para ser acoplado y expandido a un tamaño radial mayor por la rampa (28) cuando el primer elemento de acoplamiento (20) se desplaza avanzando dentro del segundo elemento de acoplamiento (30), el anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) configurado para retraerse elástica-mente en tamaño diametral para quedar atrapado entre la primera superficie de bloqueo (31) y la segunda superficie de bloqueo (55) en una segunda posición cuando el primer elemento de acoplamiento (20) se desplaza avanzando dentro del segundo elemento de acoplamiento (30), caracterizado porque dicha segunda superficie de bloqueo (55) es cóncava con respecto a la primera superficie de bloqueo (26) y definida por un segundo radio que es globalmente mayor que el primer radio.

Description

Conjunto de acoplamiento.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a conectadores de fluidos del estilo pulsar para conectar y, más particularmente, a conectadores de fluidos del estilo pulsar para conectar que incluyen un anillo de sujeción.

Descripción de la técnica relacionada

Existen muchas aplicaciones industriales en las que un sistema hidráulico de alta presión requiere que se realicen diversas conexiones entre un conjunto de manguera y un componente, tal como por ejemplo una bomba, un motor, una válvula, etcétera. Puesto que no existen sistemas de conexión de pulsar para conectar (sin rosca) disponibles que puedan funcionar satisfactoriamente a alta presión, los sistemas de la técnica anterior utilizan accesorios roscados para realizar esta conexión. Recientemente, están disponibles conjuntos de acoplamiento del estilo de pulsar para conectar que pueden funcionar a alta presión. En un conjunto de acoplamiento de este tipo, representado en las figuras 1 y 2, un anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente se utiliza para fijar un elemento de acoplamiento macho con un elemento de acoplamiento hembra. En los diseños de la técnica anterior, el elemento de acoplamiento hembra incluye una superficie con chaflán, contra la cual el anillo de sujeción se acopla durante la conexión de los elementos acoplamiento macho y hembra, y una ranura del anillo de retención provista de dos lados globalmente paralelos colocados perpendiculares a una superficie encarada hacia dentro de la ranura. El anillo de sujeción es forzado dentro de la ranura del anillo de retención durante la desconexión de los elementos de acoplamiento. Mientras este diseño ha probado ser exitoso en su utilización, el punto de transición entre el chaflán y la ranura del anillo de retención, entre otras áreas, crea un elevador de la tensión indeseable en el elemento de acoplamiento hembra durante la conexión de los elementos de acoplamiento macho y hembra. Estos elevadores de la tensión pueden conducir a una rotura localizada en el elemento hembra o a un "ensanchamiento hacia fuera" de un extremo de recepción del elemento hembra debido a la fuerza ejercida por el elemento macho en el elemento hembra a través del anillo de sujeción durante la conexión y la presurización del conjunto de acoplamiento. Por estas y otras razones, se desea un conjunto de acoplamiento mejorado que supere las limitaciones de la técnica anterior. El documento la técnica anterior EP 0 615 089 expone un conjunto de acoplamiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

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Resumen de la invención

Un conjunto de acoplamiento se proporciona según el contenido de la reivindicación 1.

Otros aspectos de la invención resultarán evidentes para aquellos expertos en la materia después de la revisión de los dibujos y de la descripción detallada proporcionada más adelante en este documento.

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Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista parcial en sección transversal de un conjunto de acoplamiento de la técnica anterior;

la figura 2 es una vista detallada en sección transversal de una interfaz de conexión para el conjunto de acoplamiento de la técnica anterior representado en la figura 1;

la figura 3 es una vista en sección transversal del conjunto de acoplamiento el cual no forma parte de la invención; y

la figura 4 es una vista en sección transversal de la interfaz de conexión del conjunto de acoplamiento que no forma parte de la invención;

la figura 5 es una vista en sección transversal de una interfaz de conexión del conjunto de acoplamiento que no forma parte de la invención;

la figura 6 es una vista en sección transversal de una interfaz de conexión del conjunto de acoplamiento según una forma de realización de la invención; y

la figura 7 es una vista en sección transversal de una interfaz de conexión del conjunto de acoplamiento que no forma parte de la invención

Descripción detallada

En la descripción que sigue a continuación se utilizará cierta terminología únicamente por conveniencia en la referencia y no será limitativa. Los términos "hacia delante" y "hacia atrás" se referirán a direcciones hacia delante y hacia atrás del conjunto de acoplamiento representado en los dibujos. Los términos "hacia la derecha" y "hacia la izquierda" se referirán a direcciones de los dibujos en relación con los cuales se utiliza la terminología. Los términos "hacia dentro" y "hacia fuera" se referirán a direcciones hacia y desde, respectivamente el centro geométrico del aparato. Los términos "hacia arriba" y "hacia abajo" se referirán a direcciones tomadas en los dibujos en relación con los cuales se utiliza la terminología. Todos los términos anteriores mencionados antes en este documento incluyen los derivados normales y los equivalentes de los mismos.

Con referencia a la figura 3, un conjunto de acoplamiento incluye un primer elemento o elemento macho 20 y un segundo elemento o elemento hembra 30. Cada uno de ellos, el elemento macho 20 y el elemento hembra 30, se extiende a lo largo de un eje A-A cuando el conjunto está en la posición acoplada como se representa en la figura 3. El elemento macho 20 se extiende desde un extremo delantero 21 pensado para la inserción en el interior del elemento hembra 30 hasta un extremo terminal 22 y tiene un paso 23 que se extiende a través del mismo. Si se desea, el extremo terminal 22 puede estar provisto de roscas exteriores 24 para la fijación a un acoplamiento roscado (no representado) y una serie de planos 25 que definen una sección transversal no circular (por ejemplo, hexagonal) para el acoplamiento con una llave para tuercas.

Más avanzado de la sección transversal hexagonal definida por los planos 25, el elemento macho 20 tiene una superficie exterior cilíndrica terminal 26 y una superficie exterior delantera 27, las cuales están separadas por un nervio. En una forma de realización, el nervio incluye una rampa 28 que se extiende globalmente hacia atrás y hacia fuera desde la superficie exterior delantera 27. En una forma de realización, la rampa 28 presenta un perfil globalmente lineal cuando se mira en sección transversal y se extiende formando un ángulo con relación al eje A-A en la gama de aproximadamente 10º hasta 25º, tal como, por ejemplo, un ángulo de aproximadamente 18º. En una configuración particular, la rampa 28 se extiende hasta una superficie cilíndrica 29 que es paralela al eje y se extiende hacia atrás desde la rampa 28 una distancia de por lo menos aproximadamente 0,254 mm (0,010 pulgadas), tal como, por ejemplo, aproximadamente 0,762 milímetros (0,030 pulgadas). En la parte final del nervio hay una primera superficie de bloqueo 31. En la configuración representada en las figuras 3 y 4, una primera superficie de bloqueo 31 se extiende globalmente hacia atrás y hacia dentro desde la superficie cilíndrica 29 para encontrarse con la superficie exterior terminal 26. En la configuración ilustrada, la primera superficie de bloqueo 31 presenta un perfil lineal cuando se mira en sección transversal y forma conicidad a un ángulo en la gama de aproximadamente 35º hasta 55º con relación al eje A-A, tal como, por ejemplo, un ángulo de aproximadamente 45º. Alternativamente, la rampa 28 se puede extender hasta un punto en el que se acople con la primera superficie de bloqueo 31 o hasta una superficie no lineal, tal como una superficie curvada, colocada entre la rampa 28 y una primera superficie de bloqueo 31. Adicionalmente, la rampa 28 y la primera superficie de bloqueo 31 pueden presentar un perfil no lineal o no cuando se miran en sección transversal.

El elemento macho 21 puede incluir también un manguito de liberación 33 provisto de una parte rígida 34 y una parte de cierre hermético termoplástica o elastomérica (por ejemplo, elastómero termoplástico TPE) 35. En una forma de realización, la parte rígida 34 incluye una pared cilíndrica partida 36 provista de una pluralidad de muescas (no representadas). La pared cilíndrica partida 36 se extiende desde un extremo delantero 38 hasta una parte de la pared que forma conicidad hacia fuera 39. Las muescas, si se desea, se pueden extender dentro de la parte de pared que forma conicidad 39. Como se puede ver en las figuras 3 y 4, la pared cilíndrica partida 36 y la parte de pared cilíndrica 45 de la parte de cierre hermético 35 cooperan para definir un espacio 46. La parte de cierre hermético 35 incluye una aleta de cierre hermético 47 que se extiende radialmente hacia dentro desde una parte del saliente 44. La aleta de cierre hermético 47 se acopla forzadamente a la superficie exterior cilíndrica terminal 26 y funciona como una junta para evitar que contaminantes, tal como ejemplo polvo, entren en el acoplamiento acoplado entre el manguito de liberación 33 y la superficie exterior terminal 26.

En una forma de realización, el segundo elemento hembra 30 se extiende desde un extremo de recepción 50 hasta un extremo remoto 51, el cual puede tener adyacente al mismo roscas exteriores 52 o bien otros medios de unión adecuados para la fijación a una conexión separada (no representada). La parte del segundo elemento hembra 30 adyacente al extremo de recepción 50 está provista de una superficie cilíndrica exterior 52 dimensionada para ser recibida forzadamente en la pared cilíndrica 45 del manguito de liberación 33 y una superficie cilíndrica interior 53 dimensionada para recibir en su interior la parte de pared cilíndrica partida 36 de la parte rígida 34 del manguito de liberación 33. Una ranura anular encarada hacia dentro 54 se extiende hacia fuera desde el interior de la superficie cilíndrica 53 y está dimensionada para recibir en su interior un anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente 60. La ranura 53 incluye una segunda superficie de bloqueo 55 que se extiende hacia el extremo de recepción 50 para encontrarse con la superficie cilíndrica interior 53.

Una segunda superficie cilíndrica interior 56 de tamaño menor que la primera superficie cilíndrica 53 está colocada hacia el extremo remoto 51 desde la ranura anular 54 y está unida a la misma mediante una parte de pared que forma conicidad hacia dentro 57. La segunda superficie cilíndrica interior 56 está dimensionada para recibir la superficie exterior delantera 27 del primer elemento macho 20. La segunda superficie de la pared cilíndrica interior 56 tiene formada en su interior una ranura anular encarada hacia dentro 58 en la cual se coloca una junta anular 59 de neopreno o bien otro material de junta adecuado y un anillo plástico rígido 61 que está colocado en la ranura 58 entre la junta anular 59 y el extremo de recepción 50. El anillo plástico 61 tiene una abertura dimensionada para recibir forzadamente la superficie exterior delantera 27 del primer elemento macho y la junta anular 59 está dimensionada para recibir herméticamente y acoplar una superficie exterior delantera de este tipo 27. La presencia del anillo plástico rígido 61 en una posición para ser acoplado por el extremo delantero 21 del primer elemento macho 20 sirve para proteger la junta anular 59 del corte o del dañado en el momento de la inserción de la superficie exterior delantera 27 a través del mismo. El anillo plástico rígido 61 sirve también para proteger la junta anular 59 de los daños cuando se utiliza en sistemas que tienen un flujo de fluido de alto impulso. Alternativamente, la junta anular 59 y el anillo 61 pueden ser recibidos en una ranura (no representada) en el elemento macho 20.

Colocado en la ranura anular 54 está el anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente 60, el cual puede estar formado, entre otros materiales, de un material de bronce fosfórico de resorte templado o, alternativamente, un acero inoxidable de resorte templado. En una forma de realización, el anillo de sujeción 60 está provisto de un primer extremo y un segundo extremo, los cuales pueden estar en relación de apoyo o tener un espacio máximo de aproximadamente 0,762 mm (0,03 pulgadas) cuando el primer elemento macho 20 se desconecta del segundo elemento hembra 30. El anillo de sujeción 60, cuando las piezas están en la posición desconectada, tiene un diámetro exterior menor que el diámetro definido por la parte más exterior de la ranura anular 54, pero mayor que el diámetro de la primera superficie cilíndrica interior 53. El anillo de sujeción 60 tiene un diámetro interior sustancialmente igual o ligeramente menor que aquél de la superficie exterior terminal 26 del elemento macho 20 para acoplar forzadamente dicha superficie exterior terminal 26 cuando el elemento macho 20 se acopla al elemento hembra 30. Como se apreciará, el diámetro interior del anillo de sujeción 60 es, por lo tanto, significativamente menor que el diámetro de la superficie cilíndrica 29. El anillo de sujeción 60, en virtud de sus dimensiones, estará retenido en la ranura anular 54 cuando el primer elemento macho 20 se desconecte del segundo elemento hembra 30. Sin embargo, en virtud de que está partido, el tamaño del diámetro del anillo de sujeción 60 se puede expandir y las partes extremas se separan a medida que el anillo de sujeción 60 se desplaza sobre la rampa 28 y la superficie cilíndrica opcional 29 en el momento de la inserción del elemento macho 20 dentro del elemento hembra 30.

En el momento de la inserción del primer elemento macho 20 dentro del segundo elemento hembra 30, el extremo delantero 21 y la superficie exterior delantera 27 pasarán a través del anillo de sujeción 60 hasta que la rampa 28 alcance al anillo de sujeción 60. Un movimiento continuado hacia dentro del elemento macho 20 causará que la rampa 28 expanda el anillo de sujeción 60, abriendo de ese modo el espacio entre los extremos del anillo de sujeción en cantidades que aumentan a medida que el anillo 60 se desplaza hasta el diámetro máximo de la rampa 28 y sobre la superficie cilíndrica opcional 29. A medida que la superficie cilíndrica 29 se desplaza pasando el anillo de sujeción 60 en el movimiento de avance continuado del primer elemento macho 20, el anillo de sujeción 60, en virtud de su elasticidad, se contraerá hasta un tamaño que se aproxima a su tamaño original y, al hacer eso, se colocará para evitar la extracción del primer elemento macho 20 del segundo elemento hembra 30 puesto que el anillo de sujeción partido 60 está atrapado entre la primera superficie de bloqueo 31 y la segunda superficie de bloqueo 55.

Opcionalmente, cuando la primera superficie de bloqueo 31 y la segunda superficie de bloqueo 55 son superficies lineales, las dos superficies pueden estar dispuestas en ángulos convergentes en la dirección hacia la ranura anular 54 cuando el primer elemento macho 20 se acopla en el elemento hembra 30. Esta convergencia resulta a partir del hecho de que el ángulo de la primera superficie de bloqueo 31 es mayor que el ángulo de la segunda superficie de bloqueo 55 en relación con el eje A-A, como se ha establecido antes.

Cuando el primer elemento macho 20 está completamente acoplado al segundo elemento hembra 30, la superficie exterior delantera 27 está acoplada herméticamente a la junta anular 59, evitando de ese modo la fuga de fluido. Adicionalmente, el extremo de recepción 50 y las partes del segundo elemento hembra adyacentes al mismo, están colocados en el espacio 46 entre la parte de pared cilíndrica 45 de la parte de cierre hermético 35 y la pared cilíndrica partida 36 de la parte rígida 34. La superficie cilíndrica exterior 52 está en contacto forzado con el interior de la parte de pared cilíndrica 45 para evitar, junto con la aleta de cierre hermético 47, que entren contaminantes en el área alrededor del anillo de sujeción 60 cuando los elementos están en la posición acoplada representada en la figura 3.

Con referencia a las figuras 3 y 4, cuando el elemento macho 20 está en la posición completamente acoplada o empalmada con el elemento hembra 30, existe un espacio entre el extremo de recepción 50 y el interior de la parte de saliente 44 la cual, en efecto, es el extremo del espacio 46. Adicionalmente, el extremo delantero 38 de la pared cilíndrica partida del manguito de liberación 36 está tocando escasamente o ligeramente separada del anillo de sujeción 60. Cuando se desea desconectar el primer elemento macho 20 del segundo elemento hembra 30, simplemente es necesario desplazar el manguito de liberación 33 hacia el extremo delantero 21, causando que el extremo delantero 38 de la pared cilíndrica partida 36 fuerce al anillo de sujeción 60 axialmente hacia el nervio y, al hacer eso, ser forzado hacia fuera por la primera superficie de bloqueo 31 contra la cual el anillo de sujeción 60 está siendo forzado por el manguito de liberación 33. Como se apreciará, cuando el anillo de sujeción 60 haya sido forzado hasta una posición en alineación con la superficie cilíndrica 29 del nervio, el primer elemento macho 20 se liberará del segundo elemento hembra 30 y se podrá extraer del mismo.

Con referencia a la figura 2 por comparación, se representa una vista en sección transversal de una interfaz de conexión del conjunto de acoplamiento de la técnica anterior. El elemento de acoplamiento hembra de la técnica anterior incluye una superficie achaflanada 80 contra la cual se acopla un anillo de sujeción 82 durante la conexión de los elementos de acoplamiento macho y hembra 84, 86. El elemento hembra 86 incluye también una ranura de retención del anillo 88 provista de dos lados globalmente paralelos 90, 92 colocados perpendiculares a una superficie encarada hacia dentro 94 de la ranura. El lado 92 se encuentra con la superficie del chaflán 80 en un punto 96 y la superficie encarada hacia dentro 94 en un punto 97. Son los puntos 96 y 97 los que forman los elevadores de la tensión en el elemento hembra 30 durante la conexión de los elementos de acoplamiento macho y hembra. Estos elevadores de la tensión pueden conducir a una rotura localizada en el elemento hembra 86 o un "ensanchamiento hacia fuera" de un extremo de recepción 98 del elemento hembra 86 debido a la fuerza ejercida por el elemento macho 84 en el elemento hembra 86 a través del anillo de sujeción 82 durante la conexión y la presurización del conjunto de acoplamiento.

En las configuraciones representadas en las figuras 4, 6 y 7, la ranura 54 no incluye los puntos 96 y 97 que se encuentran en el acoplamiento de la técnica anterior. De forma similar, en la configuración representada en la figura 5, el punto 96 en el acoplamiento de la técnica anterior no existe. En las configuraciones representadas en las figuras 4, 6 y 7, un radio de acuerdo 99 está dispuesto entre la superficie anterior de la ranura 54 y la segunda superficie de bloqueo 55 para reducir o eliminar el que ocurran los elevadores de tensión en el elemento de acoplamiento hembra 30. En la forma de realización representada en la figura 6, la segunda superficie de bloqueo 55 en la ranura 54 es una superficie cóncava. De forma similar, en la configuración representada en la figura 7, la segunda superficie de bloqueo 55 es una superficie convexa.

Como se apreciará a partir de la revisión de las figuras 4-7, la ranura anular encarada hacia dentro 54 está configurada para reducir los elevadores de tensión en el elemento de acoplamiento hembra 30 en virtud de la geometría de la ranura. Particularmente, la ranura 54 reduce, o elimina completamente, el número de superficies que forman intersección en un punto, las cuales se sabe que causan los elevadores de tensión en los conjuntos de acoplamiento de la técnica anterior. Mientras han sido representadas diversas configuraciones de la ranura 54 que reducen los elevadores de tensión en el elemento de acoplamiento hembra 30, los perfiles de ranura representados en las figuras 4-7 no se pretende que estén limitados a esos.

La presente invención ha sido particularmente representada y descrita con referencia a la forma de realización anterior, la cual es puramente ilustrativa del mejor modo de llevar a cabo la invención. Aquellos expertos en la técnica entenderán que diversas alternativas a la forma de realización de la invención descrita en este documento se pueden emplear al poner en práctica la invención sin por ello salirse de la invención tal como se define en la siguiente reivindicación. La siguiente reivindicación tiene la finalidad de definir el ámbito de la invención.

Claims

1. Un conjunto de acoplamiento comprendiendo:

- un primer elemento de acoplamiento (20) que se extiende a lo largo de un eje (A-A) desde un extremo delantero (21) hasta un extremo terminal (22) y que incluye una primera superficie exterior (27) y una segunda superficie exterior (26) separada de la primera superficie exterior (27) por un nervio que incluye una rampa (28) que se extiende hacia fuera y alejándose de la primera superficie exterior (26) y una primera superficie de bloqueo (31) que se extiende hacia dentro hacia la segunda superficie exterior (26);

- un segundo elemento de acoplamiento (30) que se extiende desde un extremo de recepción (50) hasta un extremo remoto (51) y que incluye una superficie encarada hacia dentro (53) dimensionada para recibir al primer elemento de acoplamiento (20), el segundo elemento de acoplamiento (30) incluyendo también una ranura anular encarada hacia dentro (54) que incluye una superficie delantera globalmente perpendicular a la superficie encarada hacia dentro (53), una segunda superficie de bloqueo y globalmente no lineal (55) y un radio de acuerdo (99) que forma la transición de la superficie delantera de la ranura (54) dentro de la segunda superficie de bloqueo (55) sin formar intersección en un punto, el radio de acuerdo estando definido por un primer radio; y

- un anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) recibido en la ranura anular encarada hacia dentro (54) del segundo elemento de acoplamiento (30) en una primera posición, el anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) estando provisto de un diámetro interior dimensionado para recibir la primera superficie exterior (27) del primer elemento de acoplamiento (20) y para ser acoplado y expandido a un tamaño radial mayor por la rampa (28) cuando el primer elemento de acoplamiento (20) se desplaza avanzando dentro del segundo elemento de acoplamiento (30), el anillo de sujeción que se puede expandir elásticamente (60) configurado para retraerse elásticamente en tamaño diametral para quedar atrapado entre la primera superficie de bloqueo (31) y la segunda superficie de bloqueo (55) en una segunda posición cuando el primer elemento de acoplamiento (20) se desplaza avanzando dentro del segundo elemento de acoplamiento (30),

caracterizado porque dicha segunda superficie de bloqueo (55) es cóncava con respecto a la primera superficie de bloqueo (26) y definida por un segundo radio que es globalmente mayor que el primer radio.