ES2928181T3

ES2928181T3 - Sujetador roscado con tratamientos de aumento del coeficiente de fricción

Info

Publication number: ES2928181T3
Application number: ES17800693T
Authority: ES
Inventors: John Junkers; Xiaoxing Zhang; Eric Junkers; Michael Dolan; David Lay
Original assignee: Hytorc Inc
Current assignee: Hytorc Inc
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: EP3589451B1; EP3589451A1; WO2018160230A1

Abstract

La invención se refiere a un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes (3402) que incluye: un miembro interior rígido (3410) que tiene una superficie interior (3411, 3421) que se puede enroscar con el sujetador y una superficie exterior (3412, 3422) definida por un formación de hilos que forman un cono; un miembro exterior (3420) que tiene una superficie interior (3411, 3421) definida por una formación de rosca ahusada inversamente (3425) que se puede enroscar con la formación de rosca ahusada (3416) de la superficie exterior (3412, 3422) del miembro interior (3410); y en el que el conjunto de tuerca de dos partes (3402), cuando gira por una parte de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sujetador roscado con tratamientos de aumento del coeficiente de fricción

Los documentos de la técnica anterior relevantes para la invención divulgados aquí en la presente son WO 2017/151991 A1, WO 2016/176518 A2, WO 2015/095425 A2, WO 2014/176468 A1, WO 2014/176468 A1, WO 2011/098923 A2, WO 2013/019278 A1, WO 2012/017331 A2, WO 2013/019278 A1, WO 2012/017331 A3, US 5.931.618A, US 8.002.641 B2, US 8.079.795 B2, US 8.978.232 B2, US 5.137.408 A, US 5.318.397 A, US 5.622.465 A, US 5.640.749 A, US 5.888.041 A y US 6.254.322 B1.

Otros documentos relevantes de la técnica anterior son CA 1242 096 A, WO 86/07624 A1, US 1157596 A, US 6 227 839 A1, US 2013/180369 A1, US 4322989 A1 y WO 2016/176518 A2. CA 1242 096 A se considera el estado de la técnica más cercano y divulga un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes para su uso con un espárrago o un perno de un sujetador roscado y un dispositivo de torsión que incluye: un miembro interno rígido que tiene una superficie interna acoplable a rosca con el sujetador y una superficie externa definida por una formación de rosca que forma un ahusamiento; un miembro externo que tiene una superficie interna definida por una formación de rosca ahusada inversamente que se puede acoplar a rosca con la formación de rosca ahusada de la superficie externa del miembro interno; y en donde el conjunto de tuerca de dos partes, cuando gira mediante una parte de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado.

Antecedentes

Los sujetadores roscados que incluyen pernos, espárragos, tuercas y arandelas son conocidos y se usan en aplicaciones de atornillado tradicionales. El mantenimiento y la reparación de aplicaciones industriales comienzan con el aflojamiento y finalizan con el ajuste de estos sujetadores roscados. Naturalmente, la industria busca reducir las pérdidas de producción durante el mantenimiento y/o las reparaciones rutinarias, imprevistas y/o de emergencia. La sujeción mecánica con componentes roscados helicoidalmente se logra normalmente con pernos, espárragos, tornillos, tuercas y arandelas. Las arandelas son miembros delgados que se pueden colocar entre el sujetador y el componente sujetado. Las arandelas se utilizan normalmente para evitar daños por fricción en los componentes ensamblados. Las arandelas también se usan con frecuencia para distribuir las tensiones de manera uniforme y para controlar las pérdidas por fricción.

Las tuercas convencionales normalmente están hechas de una sola pieza de acero contigua y homogénea. Las geometrías externas normalmente tienen características de acoplamiento giratorio, de modo que pueden apretarse mediante torsión con un dispositivo o herramienta de acoplamiento externo. La característica de acoplamiento giratorio más común es un hexágono, pero cualquier otro medio de acoplamiento giratorio es posible, incluidas características como cuadrados, hexagonales múltiples, ranuras, lengüetas, surcos u orificios. Las tuercas normalmente tienen un diámetro interno que está roscado helicoidalmente para acoplarse con la rosca de un espárrago, lo que permite que la tuerca se traslade en el espárrago con solo un movimiento giratorio relativo entre el espárrago y la tuerca. En otras palabras, se utilizan para retener y/o administrar la carga a un sujetador roscado externamente.

Hay dos métodos para apretar y/o aflojar un sujetador roscado, torsión y tensión. Sin embargo, hasta las innovaciones del Solicitante, no era posible realizar torsión hidráulica y tensión hidráulica con la misma herramienta. Los operarios necesitaban herramientas separadas para apretar y tensar los sujetadores roscados.

La torsión tiene las siguientes ventajas: puede aplicarse a la mayoría de los sujetadores roscados existentes; es exacto dentro del cinco por ciento (5%) de la resistencia de giro precalculada de la tuerca; evita el aflojamiento involuntario; asegura una carga circunferencial del perno más uniforme que la tensión; y supera las aplicaciones de lubricación desiguales, las partículas extrañas debajo de la tuerca o en la parte superior de la brida y los daños menores en la rosca. Sin embargo, la torsión tiene desventajas porque: está sujeta a la fricción de la rosca y a la fricción facial, ambas desconocidas; requiere el uso de una llave de respaldo aplicada a la tuerca en el otro lado de la aplicación para mantener quieta la parte inferior del sujetador roscado; resulta en una carga de perno residual desconocida y está sujeta a la torsión del perno y a la carga lateral, las cuales afectan negativamente las aplicaciones de empernado. El uso sostenible y preciso de torsión en el empernado requiere establecer las fricciones faciales de la rosca y el cojinete y eliminar la torsión y la carga lateral.

La tensión tiene ventajas en el sentido de que está libre de torsión y carga lateral. La tensión, sin embargo, tiene desventajas porque: requiere que el perno sobresalga al menos su diámetro por encima y alrededor de la tuerca, de modo que pueda jalarse hacia arriba mediante un tensor, lo que a menudo requiere el reemplazo del perno y la tuerca; es precisa solo dentro del 25 % de la resistencia de giro asumida; produce un asentamiento manual impredecible de la tuerca; está sujeta a la fricción de rosca y a la fricción facial, ambas desconocidos; a menudo se jala demasiado, no se estira el sujetador; da lugar a una relajación incontrolable del sujetador debido a la transferencia de carga desde el tirador; y da lugar a una carga de perno residual desconocida. El uso sostenible y preciso de la tensión en el empernado requiere eliminar la tracción de espárragos/pernos y la transferencia de carga. Las herramientas motorizadas de torsión son conocidas en la técnica e incluyen aquellas accionadas neumática, eléctrica e hidráulicamente. Las herramientas eléctricas de torsión producen una fuerza de giro para apretar y/o aflojar el sujetador roscado y una fuerza de reacción igual y opuesta. Los tensores hidráulicos usan un tirador para aplicar presión hidráulica al perno, lo que generalmente resulta en un alargamiento del perno entre un 10 % y un 20 % superior al deseado, lo que hace que el espárrago se tire demasiado. Luego, la tuerca se aprieta a mano hasta que quede ajustada; se libera la presión sobre el cilindro; el espárrago salta hacia atrás; y la carga se transfiere desde el puente a la tuerca comprimiendo así la junta con fuerza de sujeción.

En relación con la torsión, los accesorios de reacción tradicionales se apoyan contra objetos estacionarios viables y accesibles, como sujetadores adyacentes, para impedir que la carcasa de la herramienta gire hacia atrás mientras el sujetador gira hacia adelante. Esta fuerza de apoyo aplica una fuerza de tracción, o carga lateral, perpendicular al eje del perno en la tuerca que se va a apretar o aflojar. La fuerza de reacción de las herramientas de accionamiento cuadrado se desplaza a través del brazo de reacción tratando de torcer el extremo del cilindro de la herramienta y/o plegar el accionamiento. Obsérvese la innovación del solicitante en la transferencia de fuerza de reacción coaxial que se encuentra en HYTORC® AVANTI®. La evolución de los accesorios de reacción tradicionales de la técnica anterior se divulga, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos n. °: 4.671.142; 4.706.526; 5.016.502; Re.

33.951; 6.152.243; D500060 y 7.765.895 del solicitante.

La industria se ha alejado de los engorrosos y complicados tensores hidráulicos, pero también del par debido a la torsión y la carga lateral aplicada al sujetador. De hecho, la tensión mecánica es bastante popular.

El solicitante avanzó en el empernado y resolvió muchos desafíos de empernado con sus líneas de productos de tensores mecánicos HYTORC NUT™ y controladores y herramientas para su uso con los mismos. HYTORC NUT™ es un ejemplo de tuerca de autorreacción e incluye un manguito interno, un manguito externo y una arandela. Utiliza la arandela como punto de reacción para la aplicación de torsión de entrada al manguito externo. En un sujetador de autorreacción, el manguito externo funciona como tuerca, mientras que el manguito interno se convierte en una extensión del espárrago y se acopla de manera giratoria con la arandela. Este acoplamiento giratorio evita el movimiento de deslizamiento entre el manguito interno y las roscas del espárrago durante la aplicación de torsión al manguito externo. Las tuercas autorreactivas con la misma geometría externa que las tuercas convencionales sufren mayores tensiones en la superficie de apoyo. Las tensiones de la superficie de apoyo son más altas porque el diámetro interno del manguito externo aumenta para dejar espacio para el manguito interno, lo que genera un grosor de pared más delgado que aquel de las tuercas estándar.

Además, también se conocen dispositivos de acoplamiento o acoplamiento de un eje de reacción o de salida de un dispositivo de salida de torsión a sujetadores utilizados en el empernado. Los sujetadores tensores mecánicos de tres piezas de autorreacción suelen tener características de ranuradas, hexagonales o cuadradas para permitir el acoplamiento de torsión con el miembro de reacción del dispositivo de entrada de torsión. Esto se logra con interferencias giratorias maquinadas entre dos partes. La interferencia generalmente se crea con un acoplamiento macho y hembra entre dos características de acoplamiento que evitan la rotación entre las dos partes.

El solicitante avanzó en el empernado y resolvió muchos desafíos de empernado con sus líneas de productos de tensores mecánicos HYTORC SMARTSTUD™ y controladores y herramientas para su uso con los mismos. HYTORC SMARTSTUD™ es un ejemplo de un dispositivo de espárrago tensor mecánico de tres piezas. Se componen de un espárrago, una tuerca y una arandela. El espárrago tiene roscas externas en ambos extremos. Debajo de la rosca superior, el espárrago también tendrá una ranura u otra geometría para crear un acoplamiento giratorio con el diámetro interno de la arandela. La parte superior del espárrago también tendrá una ranura u otra geometría para permitir el acoplamiento giratorio con el eje de reacción del dispositivo de entrada de torsión. La tuerca está roscada internamente para acoplarse con las roscas en la parte superior del espárrago. La tuerca tendrá una ranura u otra geometría para permitir la introducción de torsión desde el dispositivo de entrada de torsión. La arandela tiene una geometría interna que se acoplará de manera giratoria con la ranura u otra geometría debajo de la rosca superior del espárrago.

En las aplicaciones de empernado, las tensiones suelen estar cerca de los límites elásticos de los materiales. La característica de reacción que acopla el HYTORC SMARTSTUD™ al dispositivo de entrada de torsión generalmente debe sobredimensionarse para evitar fallas en el material elástico. Por lo tanto, no es posible, con las características de acoplamiento conocidas, transportar la elevada magnitud de torsión con una característica interna como un cuadrado, un hexágono o un orificio ranurado interno en la superficie superior del espárrago. Por consiguiente, las aplicaciones de empernado sometidas a grandes esfuerzos deben tener una característica externa en la parte superior del espárrago que permitirá el acoplamiento de un eje de reacción de tamaño suficiente desde el dispositivo de entrada de torsión.

En otras palabras, HYTORC NUT™ tiene dos manguitos, uno dentro del otro, por lo que el manguito interno está conectado con una arandela ranurada para permitir un movimiento axial del manguito interno únicamente. Se atornilla a un espárrago o perno como una unidad. Un controlador patentado sujeta el manguito interno y gira el manguito externo. El espárrago se tira hacia arriba junto con el manguito interno y se tensa sin extensión excesiva ni recuperación elástica, como con un tensor hidráulico. La tuerca interna nunca gira contra las roscas del espárrago bajo carga, lo que elimina la posibilidad de que se desgaste la rosca del perno u otros daños. HYTORC NUT™: utiliza mecánicamente la fuerza de acción y reacción de la herramienta durante el apriete y el aflojamiento; convierte la torsión en un estiramiento del perno sin torsión en lugar de jalar como en tensión; permite una calibración precisa de la carga del perno con un ajuste exacto y la consecución de la elongación o carga residual del perno deseada, en comparación con la torsión; elimina carga lateral, torsión, transferencia de carga y relajación, brazos de reacción, llaves de respaldo, tiradores y puentes; elimina las mediciones de elongación de pernos para aplicaciones críticas; aumenta la seguridad, el empernado sin errores, la confiabilidad y la velocidad de las juntas; reduce los tiempos de empernado en más del 50 %; y funciona en todas las juntas sin alteración. Mejora la torsión y la tensión al estirar los pernos en lugar de tirar de ellos, lo que evita un rebote mecánico inseguro y perjudicial para los sujetadores y las juntas. El operario establece y logra la carga del perno entre el 30 % y el 90 % del rendimiento.

La evolución de HYTORC NUT™ y HYTORC SMARTSTUD™ se divulga, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos n. °: 5.318.397; 5.499.9558; 5.341.560; 5.539.970; 5.538.379; 5.640.749; 5.946.789; 6.152.243; 6.230.589; 6.254.323; 6.254.323; y 6.461.093 del solicitante.

Sin embargo, HYTORC NUT™ y HYTORC SMARTSTUD™ tienen su conjunto de desafíos. Los usuarios finales deben reemplazar las tuercas estándar con unidades maquinadas, tratadas y lubricadas con precisión. Además, el manguito interno debe tener un grosor relativamente radial en el punto de conexión con la arandela. A veces, esta conexión puede contener toda la fuerza de reacción aplicada al manguito externo. Además, su producción es costosa y, a menudo, son difíciles de vender a los usuarios finales tradicionales de empernado que minimizan los costes. Además, en algunas versiones de HYTORC NUT™, la tuerca debe fabricarse con dos manguitos cuyo diámetro externo debe coincidir con el diámetro externo de una tuerca normal, por lo que ambos manguitos tienen menos material que una tuerca normal. Esto requiere el uso de materiales de alta resistencia, lo que provoca reticencia por parte de los clientes a cambiar de material y miedo a lo desconocido. En otras versiones de HYTORC NUT™, es necesario modificar el perno, lo cual es costoso y no se acepta fácilmente en la industria.

El solicitante avanzó aún más en el empernado industrial y resolvió muchos desafíos de empernado con sus líneas de productos HYTORC WASHER™ y controladores y herramientas para su uso con los mismos. HYTORC WASHER™ fue el primer ejemplo de arandelas de reacción utilizadas como puntos de reacción para apretar tuercas y pernos en sujetadores roscados helicoidalmente. Las arandelas de reacción se colocan en la ruta de carga del perno o espárrago y, por lo tanto, siempre experimentan la misma e idéntica carga. En los sistemas de arandelas de reacción, la torsión giratoria se aplica a la tuerca o perno superior, mientras que la torsión de reacción opuesta se imparte a la arandela de reacción. La tuerca o perno superior y la arandela de reacción de acoplamiento experimentan la misma e idéntica carga y torsión. Por lo tanto, solo las fuerzas de fricción regulan el movimiento relativo. El componente con menor coeficiente de fricción tendrá tendencia a moverse mientras que el otro componente permanecerá relativamente anclado.

La arandela de carga autorreactiva HYTORC WASHER™ tiene un segmento de rosca interno conectado con la rosca de un perno tradicional. Se ajusta debajo de una tuerca normal y evita que el perno gire, mientras que proporciona un punto de reacción para la herramienta de conducción. Se aprieta con un conector doble patentado. Un conector externo sujeta la arandela y un conector interno gira la tuerca normal, haciendo subir el espárrago a través de la arandela. La fuerza de reacción de la herramienta se convierte en una fuerza de sujeción que mantiene HYTORC WASHER™ en estado estacionario. Esto mantiene el segmento y, por lo tanto, el perno estacionario cuando se gira la tuerca hasta que el alargamiento del perno hace que un segmento axial se mueva en el interior de HYTORC WASHER™. Mejora la torsión y la tensión estirando los pernos en lugar de jalar de ellos. La ausencia de cargatransferencia-relajación, o rebote mecánico, permite estirar hasta el 90 % de rendimiento.

HYTORC WASHER™: proporciona una conocida fricción facial de apoyo para una carga de perno residual más uniforme; no requiere maquinado de precisión de la cara plana; minimiza la torsión y la carga lateral del procedimiento de empernado; evita que el perno gire junto con la tuerca; crea un estiramiento axial recto del perno sin necesidad de brazos de reacción ni llaves de respaldo; aumenta la carga residual del perno y la uniformidad de la compresión de la junta circunferencial; reduce el tiempo de ajuste; aumenta la velocidad de empernado; permite que el empernado se oriente axialmente y sea manos libres incluso en aplicaciones invertidas; aumenta la seguridad del empernado; y minimiza el riesgo de daños en los sujetadores y las juntas.

La evolución de las líneas de productos HYTORC WASHER™ y controladores y herramientas para su uso con los mismos se divulga, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos n. °: 6.490.952; 6.609.868; 6.929.439; 6.883.401; 6.986.298; 7.003.862; 7.066.053; 7.125.213; 7.188.552; 7.207.760; y 7.735.397 del solicitante.

Sin embargo, HYTORC WASHER™ tiene su serie de desafíos. Agrega altura innecesaria a las aplicaciones de empernado. Los usuarios finales a menudo deben reemplazar los espárragos y pernos estándar con versiones más largas debido a las regulaciones que requieren que dos o más roscas sobresalgan de la tuerca al apretarlas. Además, HYTORC WASHER™ tiene una producción más costosa que las arandelas tradicionales y, a menudo, resulta difícil de vender a los usuarios finales tradicionales de empernado que minimizan los costes. Además, HYTORC WASHER™ gira libremente y en sentido contrario si la fricción de la tuerca es mayor. Durante el funcionamiento, HYTORC WASHER™ tiene dos fricciones faciales y la tuerca tiene una fricción facial y de rosca, por lo que la fricción general de cada una es casi idéntica, lo que significa que HYTORC WASHER™ puede girar o la tuerca puede girar. Para evitar eso, se requiere una carga previa que no se puede lograr si tanto HYTORC WASHE^r™ como la tuerca se giran hacia abajo simultáneamente. Por último, a pesar de la eliminación de la carga lateral y la torsión, la corrosión aún se acumula en las roscas, por lo que no se elimina el gripado de las roscas.

El solicitante avanzó aún más en el empernado industrial y resolvió muchos desafíos de empernado con sus líneas de productos HYTORC SMARTWASHER™ y controladores y herramientas para su uso con los mismos. Esta arandela multiuso de reacción automática se utiliza para apretar y aflojar conectores roscados que incluyen una tuerca, un perno que tiene un eje y se introduce en un objeto con la interposición de la arandela entre la tuerca y el objeto de modo que una primera superficie de apoyo de la arandela en un lado axial coopera con una tuerca y una segunda superficie de apoyo de la arandela en un lado axial opuesto coopera con el objeto. La arandela incluye: un cuerpo radialmente externo que tiene una abertura radialmente interna adaptada para ser mayor que el diámetro del perno y una superficie radialmente externa adaptada para absorber una fuerza de reacción de una herramienta; un segmento radialmente interno acoplable con una rosca del perno, ubicado radialmente dentro del cuerpo externo en la abertura radialmente interna, y conectable al cuerpo externo con un movimiento de fricción axial limitado con respecto al cuerpo; y un espaciador adaptado para ubicarse entre el segmento radialmente interno y la tuerca y ubicado también radialmente dentro del cuerpo externo en la abertura radialmente interna y separado axialmente del segmento radialmente interno. El cuerpo externo, el segmento radialmente interno y el espaciador se pueden montar y desmontar entre sí y se pueden usar juntos o individualmente.

El solicitante utilizó el cuerpo radialmente externo y el segmento radialmente interno interpuestos juntos entre la tuerca y el objeto para aplicaciones en las que era necesario un alargamiento uniforme y preciso del perno. Cuando la herramienta gira la tuerca con la fuerza dada, el cuerpo radialmente externo recibe la fuerza dada en una dirección opuesta a la herramienta. El cuerpo radialmente externo permanece quieto mientras que el segmento radialmente interno que se acopla con la rosca del perno detiene positivamente el giro del perno. El perno solo se alarga o se relaja. En este caso, la arandela compuesta por el cuerpo radialmente externo y el segmento radialmente interno funciona como una arandela de tensión.

El solicitante utilizó el cuerpo radialmente externo, el segmento radialmente interno y el espaciador interpuesto entre la tuerca y el objeto para aplicaciones en las que se necesitaba un alargamiento de perno preciso y se debía controlar el alargamiento del perno. Cuando la herramienta gira la tuerca con la fuerza dada, el cuerpo radialmente externo recibe la fuerza dada en una dirección opuesta a la herramienta. El cuerpo radialmente externo permanece quieto mientras que el segmento radialmente interno que se acopla con las roscas del perno detiene positivamente el giro del perno. El perno solo se alarga o se relaja y al mismo tiempo el segmento radialmente interno se mueve axialmente mientras que el espaciador limita el movimiento axial del segmento. En este caso, la arandela compuesta por el cuerpo radialmente externo, el segmento radialmente interno y el espaciador funciona como una arandela de alta precisión.

El solicitante utilizó solo el cuerpo radialmente externo de la arandela interpuesto entre la tuerca y el objeto para aplicaciones regulares cuando no era necesario un alargamiento uniforme y preciso del perno. La superficie radialmente externa del cuerpo se utiliza para absorber la fuerza de reacción igual y opuesta cuando la herramienta aplica la fuerza de giro a la tuerca. La tuerca gira pero el cuerpo radialmente externo permanece quieto, y en este caso la arandela compuesta únicamente por el cuerpo radialmente externo funciona como una arandela de reacción.

HYTORC SMARTWASHER™ brinda muchas de las ventajas de HYTORC WASHER™ en un paquete más flexible y de menor coste. La evolución de las líneas de productos HYTORC SMARTWASHER™ e impulsores y herramientas para su uso con los mismos se divulga, por ejemplo, en las patentes de estados unidos del solicitante n. °.

8.079.795.

Sin embargo, HYTORC SMARTWASHER™ tiene su conjunto de desafíos, similares a los de HYTORC WASHER™. Agrega altura innecesaria a las aplicaciones de empernado. Los usuarios finales a menudo deben reemplazar los espárragos y pernos estándar con versiones más largas debido a las regulaciones que requieren que dos o más roscas sobresalgan de la tuerca al apretarlas. Además, HYTORC SMARTWASHER™ tiene una producción más costosa que las arandelas tradicionales y, a menudo, resulta difícil de vender a los usuarios finales tradicionales de empernado que minimizan los costes. En particular, el solicitante creía que el alargamiento uniforme, exacto y preciso del perno no era posible cuando solo se usa el cuerpo radialmente externo de HYTORC SMARTWASHER™ como arandela de reacción. Además, el uso del inserto roscado con el cuerpo radialmente externo produjo un alargamiento uniforme y preciso del perno, pero el desplazamiento del espárrago está limitado al grosor de la arandela. El desplazamiento se dificulta aún más con el uso del espaciador. Por último, a pesar de la eliminación de la carga lateral y la torsión, la corrosión aún se acumula en las roscas, por lo que no se elimina el gripado de las roscas.

Además, HYTORC SMARTWASHER™ gira libremente y en sentido contrario si la fricción de la tuerca es mayor. Durante el funcionamiento, HYTORC SMARTWASHER™ tiene dos fricciones faciales y la tuerca tiene una fricción facial y de rosca, por lo que la fricción general de cada una es casi idéntica, lo que significa que HYTORC SMARTWASHER™ puede girar o la tuerca puede girar. Para evitar eso, se requiere una carga previa que no se puede lograr si tanto HYTORC SMARTWASHER™ como la tuerca se giran hacia abajo simultáneamente.

Con los sistemas de arandelas de reacción convencionales, se debe aplicar lubricante para polarizar selectivamente la arandela para que permanezca inmóvil bajo una fricción más alta que la tuerca o el espárrago. Esto permite que el espárrago o la tuerca giren y generen carga a través de roscas de acoplamiento helicoidales. La polarización requerida del lubricante es un paso indeseable y difícil de controlar en el proceso de instalación de las arandelas de reacción. Incluso pequeñas cantidades de lubricante en una arandela de reacción convencional tendrán el efecto adverso de permitir que la arandela de reacción gire o se deslice antes que la tuerca o el perno. Cuando la arandela gira antes que el perno o la tuerca con rosca helicoidal, el sistema no puede generar la carga del perno. El manejo inadecuado de la lubricación o las superficies de fricción a menudo resulta en el deslizamiento o giro involuntario de las arandelas de reacción convencionales.

Otros ejemplos de arandelas de reacción en la técnica anterior incluyen las divulgadas en las patentes de Estados Unidos n. ° 7.462.007 y 7.857.566. Estas arandelas de reacción sustituyen a las contratuercas y a las arandelas Belleville, ya que se deforman bajo carga para almacenar energía de precarga o de carga viva. En la mayoría de las realizaciones, la incorporación de un orificio roscado busca minimizar la carga lateral sobre el perno. El área que entra en contacto con el objeto de estas arandelas de reacción cóncavas y/o convexas es baja en comparación con la superficie total de la superficie de la arandela inferior. Se divulga un orificio sin rosca en una realización. Las mejoras de fricción incluyen protuberancias, como las puntas de la forma de arandela hexagonal o las extensiones moleteadas planas, que muerden o cavan en la superficie del objeto. También se divulga una arandela de reacción sustancialmente plana que no tiene mejoras de fricción.

El solicitante se esforzó por aumentar las velocidades de rotación de los sujetadores en las herramientas eléctricas de torsión operadas por fluidos. HYTORC® XXI® es una llave accionada por fluido que tiene un accionamiento operado por fluido que incluye un cilindro; un pistón que se mueve recíprocamente en el cilindro y que tiene un vástago del pistón con un extremo de vástago de pistón; un mecanismo de trinquete que tiene un trinquete proporcionado con una pluralidad de dientes; y al menos dos lengüetas conectables de forma operativa con el extremo del vástago del pistón y acoplables con los dientes del trinquete, de forma que durante una carrera de avance del pistón una de las al menos dos lengüetas encaje en al menos un diente del trinquete, mientras que la otra de las al menos dos lengüetas encaja en al menos un diente de trinquete, mientras que durante una carrera de retorno del pistón la otra de las al menos dos lengüetas encaja en al menos un diente de trinquete mientras que la otra de las al menos dos lengüetas encaja en al menos un diente de trinquete. Al menos uno de las al menos dos lengüetas se puede desconectar y levantar por encima de los dientes del trinquete. HYTORC® XXI® también incluye una unidad desconectable que un operario puede activar por separado desde el accionamiento y puede actuar sobre al menos una lengüetas para distinguirla y levantarla por encima de los dientes del trinquete. Esta característica anti retroceso permite que el trinquete gire hacia atrás para liberar la torsión acumulada y la flexión del material, de modo que la llave operada por fluido pueda retirarse del trabajo. HYTORC® XXI® es la primera llave hidráulica de rotación continua del mundo. Eso hace que esta herramienta sea hasta tres veces más rápida que cualquier otra llave del mercado. Tenga en cuenta que los beneficios de HYTORC NUT™ y HYTORC WASHER™ se acentúan cuando se utilizan con HYTORC® XXI®. HYTORC® XXI® se divulga en la patente de Estados Unidos n. ° 6.298.752 del solicitante.

Luego, el solicitante aplicó su profundo conocimiento e innovación en herramientas eléctricas de torsión a herramientas manuales intensificadoras de torsión neumáticas, específicamente al crear las líneas de productos HYTORC® jGUN® y controladores y herramientas para su uso con los mismos. El solicitante comercializa estas herramientas bajo los nombres comerciales de HYTORC® jGUN® de velocidad única, velocidad doble y velocidad doble superior. Una vez que la tuerca toca la superficie de la brida, el grado de giro para apretarla o aflojarla es muy pequeño. Los clientes desean altas velocidades de giro para bajar o subir tuercas rápidamente. Las llaves de impacto conocidas, que proporcionaban una gran velocidad de descenso y de salida, tenían las desventajas de la inexactitud y la lentitud de rotación una vez que la tuerca golpeaba la cara de la brida. Por el contrario, las herramientas eléctricas de torsión manuales conocidas tenían precisión de torsión, pero eran relativamente lentas en la aceleración y desaceleración de los sujetadores. Aun así, eran mucho más rápidas que las pistolas de impacto una vez que se giraba la tuerca en la cara de la brida.

La carcasa del motor en las herramientas intensificadoras de torsión manuales conocidas era independiente de la carcasa de engranajes, de modo que la torsión no podía exceder la resistencia de torsión del brazo/mano del operario. De lo contrario, la carcasa del motor de la herramienta no podría sujetarse y giraría en la mano del operario. Había muchos multiplicadores de torsión motorizados en el mercado y algunos de ellos tenían dos mecanismos de velocidad, algunos reaccionaban en la punta del perno, lo que requiere pernos especiales y otros con un brazo de reacción. No importa qué torsión o velocidad se aplicaba, su carcasa de engranajes giraba en la dirección opuesta al eje de salida. A alta velocidad, las piezas giratorias en las herramientas intensificadoras de torsión manuales existentes en ese momento requerían cojinetes porque los engranajes y el eje de salida giraban muy rápido en la carcasa de engranajes. Las versiones de torsión elevada de tales herramientas eran demasiado grandes y pesadas.

Las líneas de productos HYTORC® jGUN® incluyen una herramienta que tiene una velocidad de bajada o de subida en la que toda la carcasa del engranajes junto con el conjunto de engranajes internos y el accionamiento de salida giran a la misma alta velocidad en la misma dirección. El operario simplemente cambia la herramienta de aplicar una fuerza de giro a los engranajes y el eje de salida en una dirección y simultáneamente una fuerza de giro opuesta a la carcasa del engranaje. Tenga en cuenta que las líneas de productos HYTORC NUT™ y HYTORC WAs He R™ y los controladores y herramientas para su uso con los mismos son compatibles con HYTORC® jGUN® velocidad doble. Por ejemplo, en una realización de mayor velocidad y menor torsión de HYTORC® jGUN® velocidad doble, el conector de accionamiento que tiene la tuerca y el conector de reacción que tiene HYTORC WASHER™ siempre giran juntos y a la misma velocidad más alta y la misma torsión menor. HYTORC WASHER™ y la tuerca se integran como una unidad mediante pasadores hasta que la tuerca quede asentada en HYTORC WASHER™. La torsión aumenta y los pasadores se desintegran por cizallamiento, de modo que la tuerca gira con una torsión más alta y una velocidad más baja mientras que HYTORC WASHER™ se convierte en un objeto estacionario y, por lo tanto, en un punto de reacción. La integración de HYTORC WASHER™ y una tuerca conocida ya no es aceptable porque las piezas de la conexión rota afectan el coeficiente de fricción, pueden causar gripado de la rosca y dejar depósitos perjudiciales no deseados en las interfaces de la rosca.

Cuando no se usaba con HYTORC WASHER™, HYTORC® jGUN® requería el uso de accesorios de reacción para desviar la fuerza de reacción generada durante el giro de la tuerca hacia un objeto estacionario. La velocidad de desaceleración tuvo que ser limitada para evitar que el brazo de reacción fuera golpeado contra la tuerca adyacente a alta velocidad, lo que podría provocar un accidente si las extremidades del operario estuvieran en el medio. El apoyo de un brazo de reacción es necesario para el modo de operación de alta torsión y baja velocidad para apretar o aflojar sujetadores. Pero el brazo de reacción no es deseable para el modo de operación de alta velocidad y baja torsión, nuevamente para evitar accidentes y situaciones registradas por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA).

El solicitante aplicó su profundo conocimiento e innovación en herramientas eléctricas de torsión con accesorios de reacción y las líneas de productos HYTORC® jGUN® para avanzar aún más en las herramientas intensificadoras de torsión neumáticas portátiles. El solicitante creó las líneas de productos HYTORC® FLIP-GUN® y los controladores y herramientas para su uso con los mismos. HYTORC® FLIP-GUN® incluye un brazo de reacción posicionable. Cuando se coloca en una primera posición, la unidad intensificadora de torsión cambia a un modo de par bajo y alta velocidad y el brazo de reacción puede ser utilizado como un mango por el operario mientras está en una dirección perpendicular al eje de la herramienta. Cuando el brazo de reacción se coloca en una segunda posición coaxial al eje de la herramienta, la unidad intensificadora de torsión se cambia al modo de baja velocidad y alta torsión y el brazo de reacción puede hacer tope contra un objeto estacionario ya que el operario no puede absorber la alta torsión.

A menudo, las características de la aplicación afectan negativamente los trabajos de empernado e incluyen, por ejemplo, roscas y superficies de espárragos y tuercas corroídas, sucias, retorcidas, cargadas de residuos, con rebabas, desgastadas, irregulares, desorientadas, desalineadas y/o lubricadas de manera desigual. A menudo, la pérdida de producción se ve exacerbada por estas características adversas de la aplicación de empernado. Naturalmente, la industria busca reducir las pérdidas de producción durante el mantenimiento y/o las reparaciones rutinarias, imprevistas y/o de emergencia.

El solicitante innovó aún más sus herramientas neumáticas manuales de intensificación de torsión, específicamente mediante la creación de las líneas de productos HY- TORC® THRILL® y los controladores y herramientas para su uso con los mismos. HYTORC® THRILL® es una herramienta manual intensificadora de torsión de doble modo que opera en el apriete y aflojamiento sin reacción y asistido por reacción de sujetadores industriales. Incluye: un motor para generar una fuerza de giro para girar el sujetador; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro para un modo de menor velocidad/mayor torsión que incluye una pluralidad de transmisores de multiplicación de fuerza de giro; un mecanismo de impacto de fuerza de giro para un modo de mayor velocidad/menor torsión que incluye una pluralidad de transmisores de impacto de fuerza de giro; una carcasa conectada operativamente con al menos un transmisor de multiplicación; un brazo de reacción para transferir una fuerza de reacción generada en la carcasa durante el modo de menor velocidad/mayor torsión a un objeto estacionario; en donde, durante el modo de menor velocidad/mayor torsión, al menos dos transmisores de multiplicación giran uno respecto del otro; y en donde durante el modo de mayor velocidad/menor torsión al menos dos transmisores de multiplicación son unitarios para lograr un movimiento de martilleo desde el mecanismo de impacto. Ventajosamente, HYTORC® THRILL® minimiza la exposición del operario a la vibración; proporciona una alta inercia de rotación en el modo de mayor velocidad y menor torsión debido a una gran masa procedente de la cooperación entre los mecanismos de multiplicación y de impacto, lo que aumenta la salida de torsión del mecanismo de impacto; se desliza hacia abajo y se sale de los sujetadores a alta velocidad sin el uso de un accesorio de reacción, incluso cuando se requiere una mayor torsión que la que puede absorber un operador para superar características adversas sustanciales de la aplicación de pernos, como la rosca y la deformación facial y/o el gripado de la rosca; y afloja sujetadores altamente torcidos o corroídos que están pegados a sus juntas y aprieta los sujetadores hasta una torsión deseada mayor y más precisa con el uso de un accesorio de reacción en el segundo modo.

El modo de impacto no se puede operar en el THRILL® durante el modo de menor velocidad /mayor torsión (multiplicación) porque: el brazo de reacción posicionable se apoya contra un objeto estacionario; y el mecanismo de impacto se bloquea durante el modo de multiplicación de torsión. Pero tenga en cuenta que durante el modo de mayor velocidad / menor torsión, la fuerza de giro del motor se transfiere a través de la etapa inicial del mecanismo de multiplicación al eje de salida para bajar o subir una cabeza de tuerca o perno que presenta poca o ninguna resistencia. El mecanismo de impacto se activa cuando el sujetador presenta características adversas de empernado, por lo que requiere una fuerza intermitente para superar tales deformidades.

Tenga en cuenta los avances recientes del solicitante con la pistola HYTORC® FLASH®, que funciona con electricidad, y la pistola HYTORC® Lithium Series®, que también funciona con electricidad pero con una batería y, por lo tanto, es portátil.

La evolución de las líneas de productos HYTORC® jGUN®, FLIP-Gun®, THRILL®, pistola HYTORC® FLASH® y la pistola HYTORC® Lithium Series® y los controladores y herramientas para su uso con los mismos se divulga, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos n.° y números de solicitud de Estados Unidos: 6.490.952; 6.609.868; 6.929.439; 6.883.401; 6.986.298; 7.003.862; 7.066.053; 7.125.213; 7.188.552; 7.207.760; 7.735.397; 7.641.579; 7.798.038; 7.832.310; 7.950.309; 8.042.434; D608.614; y 13/577.995.

A pesar de las innovaciones recientes del solicitante con THRILL®, la carga lateral y el gripado de roscas siguen siendo problemas importantes de las aplicaciones de empernado industrial y no han sido abordados en absoluto por las herramientas intensificadoras del mercado. El gripado es el desgaste del material provocado por una combinación de fricción y adherencia entre superficies metálicas durante el movimiento transversal o deslizamiento, a menudo debido a una mala lubricación. Cuando un material se gripa, las porciones se extraen de una superficie de contacto y se pegan o incluso se sueldan por fricción a la superficie adyacente, en especial si hay una gran cantidad de fuerza que comprime las superficies entre sí. El gripado a menudo ocurre en aplicaciones de alta carga y baja velocidad. Implica la transferencia visible de material a medida que se jala con adhesivo desde una superficie, dejándolo pegado a la otra en forma de un bulto elevado. El gripado generalmente no es un proceso gradual, sino que ocurre rápidamente y se propaga rápidamente a medida que los bultos elevados inducen más gripado.

La corrosión de un sujetador corroído que ha sido apretado hace mucho tiempo se produce normalmente entre las roscas conectoras de la tuerca y el perno y la tuerca y la brida. La corrosión puede provenir de varias fuentes, incluidas las químicas, el calor, la humedad y la lubricación. En aplicaciones de alta temperatura, por ejemplo, la lubricación aplicada durante el apriete se seca y une las roscas con el tiempo. Además, las reacciones químicas dentro y fuera del recipiente a menudo provocan corrosión galvánica. Durante el aflojamiento, la corrosión de la rosca interna empuja la grasa seca a lo largo de la rosca del perno. La fuerza de reacción aplicada al objeto estacionario aplica una fuerza igual en el lado cercano de la tuerca que se va a girar. De hecho, la carga lateral, o fuerza de apoyo, para una herramienta puede ser de 3x a 4x su salida de torsión en pie-libras porque el punto de tope del brazo de reacción suele estar a la mitad, si no menos de un pie del centro de la unidad.

Esta carga lateral hace que las roscas de la tuerca y el perno se conecten con una fuerza enorme en el lado cercano donde se aplica, de modo que la grasa seca se acumula en ese lugar cuando se gira la tuerca. Las irregularidades en las roscas a menudo no se pueden superar. Apenas la mitad de las roscas entre el perno y la tuerca están acopladas y las roscas comienzan a agarrarse. Esto hace que la rosca del perno se gripe y requiere un par de torsión sustancialmente mayor y, por lo tanto, una carga lateral sustancialmente mayor para quitar la tuerca, lo que puede arruinar el perno y las roscas de la tuerca. El sujetador a menudo se bloquea hasta el punto en que la fricción de la rosca utiliza toda la fuerza de giro, lo que puede provocar la rotura del sujetador o de la herramienta que lo gira. La herramienta eléctrica de torsión utilizada originalmente para apretar el sujetador a menudo es insuficiente para aflojar el mismo sujetador corroído. Dichos sujetadores corroídos pueden requerir valores de torsión de aflojamiento de 1x a 3x más pies-libras que la torsión de apriete y puede ser necesaria una herramienta adicional más potente. Las aplicaciones de empernado a alta temperatura como, por ejemplo, en turbinas y carcasas, suelen ser críticas y requieren sujetadores de acero inoxidable o fabricados con precisión con costes de reemplazo extremadamente altos. Además, el uso de pernos de rosca fina, muy popular últimamente, multiplica este problema.

Incluso si la herramienta no aplica una carga lateral al sujetador, la rosca puede griparse ya que la grasa seca se acumula en las roscas de enganche durante el aflojamiento de la tuerca. Este aflojamiento requiere, en un momento dado, una torsión de apriete superior a la original, que al aplicarse provoca el gripado de la rosca. Esto ocurre incluso con HYTORC NUT™ entre los manguitos interno y externo. Es habitual en la industria que los operarios golpeen los sujetadores corroídos con un mazo para pulverizar la corrosión antes de aplicar la torsión de aflojamiento. Este hábito es peligroso, puede arruinar las roscas de los pernos que se extienden sobre la tuerca y es incivilizado. También se produce gripado adverso entre la cara de la tuerca y la cara de la brida, ya que la carga lateral cambia la orientación perpendicular de la tuerca a girar. Esto, a su vez, aumenta la fricción de giro de la tuerca y hace que la carga del perno generada por la torsión de aflojamiento sea impredecible, lo que provoca una estética adversa, cierres de juntas no paralelos, fugas del sistema y fallas de herramientas, sujetadores y juntas.

Las arandelas conocidas pueden reducir el gripado de la superficie entre el sujetador roscado, la tuerca y la unión, ya que la arandela está hecha de un material más duro. El Apéndice M de ASME PCC-1-2010 establece que: "en general, se reconoce que el uso de arandelas de acero endurecido mejorará la traslación de la entrada de torsión en precarga del perno al proporcionar una superficie de apoyo suave y de baja fricción para la tuerca. Las arandelas protegen las superficies de contacto de la brida del daño causado por una tuerca giratoria. Son consideraciones importantes cuando se utilizan métodos de torsión (ya sea manual o hidráulico) para apretar pernos". Sin embargo, las arandelas conocidas no minimizan y/o eliminan el gripado superficial y el gripado de roscas creadas por la carga lateral. Y las arandelas conocidas pueden moverse cuando se aprietan, de manera que la arandela puede girar con la tuerca o la cabeza del perno en lugar de permanecer fija. Esto puede afectar la relación de torsión-tensión.

Otro objetivo de instalar arandelas en un sistema de empernado típico es distribuir las cargas debajo de las cabezas de los pernos y las tuercas proporcionando un área más grande bajo tensión. De lo contrario, la tensión de apoyo de los pernos puede exceder la resistencia de apoyo de los materiales de conexión y esto conduce a la pérdida de precarga de los pernos y al deslizamiento de los materiales.

Se han descubierto procesos de endurecimiento, como, por ejemplo, la nitruración para evitar el gripado en las superficies de fricción de los sujetadores. La nitruración endurece la superficie de los metales pero hace que las fracturas sean más probables, en especial cuando hay tensiones de tracción. Si bien la nitruración se puede usar para evitar el gripado en elementos de compresión como arandelas, otros elementos de empernado como los espárragos no son buenos candidatos para la nitruración. Los espárragos experimentan tensiones puras de tracción cuando se cargan y, por lo tanto, es probable que sufran fracturas catastróficas si se nitruran. Las tuercas son más seguras, pero tienen tensiones circunferenciales debido a la carga de la rosca. Esas tensiones circunferenciales son de naturaleza extensible. Si bien las tuercas tienen una tensión de tracción mucho menor que los espárragos, el riesgo de fracturas en las superficies endurecidas aún es posible. Es probable que una fractura que migre en un espárrago o tuerca provoque una pérdida de carga catastrófica en el sujetador. Una fractura que migra en una arandela no provocaría pérdidas de carga.

Lo que se necesita es: simplificación en el diseño y funcionamiento de herramientas, controladores, sujetadores y arandelas; eliminación de fuerzas de reacción, flexión y tracción; y mayor velocidad de empernado, eficiencia, confiabilidad, repetibilidad y seguridad, todo a menor coste. Por lo tanto, las presentes invenciones se han ideado para resolver estos problemas.

Estos problemas se resuelven mediante un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes como se define en el conjunto de reivindicaciones adjunto. La invención reivindicada se define en la reivindicación 1.

MEMORIA DESCRIPTIVA

La invención de la presente solicitud puede describirse a modo de ejemplo únicamente con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:

Las Figuras 1A-1C son vistas en perspectiva de una superficie superior e inferior y una vista lateral de una primera realización de una arandela HYTORC® Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 2A-2B son vistas en perspectiva hacia arriba y hacia abajo de una junta que se cerrará mediante un sujetador roscado que incluye la arandela Z® de las Figuras 1A-1C y una tuerca, un sujetador Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 3A-3C son vistas laterales y en perspectiva de una herramienta eléctrica sin brazo de reacción, una pistola HYTORC® Z®, para apretar y/o aflojar minimizando el gripado del sujetador Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 4A - 4B son vistas laterales y en perspectiva de la junta apretada y del sujetador Z® apretado que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 5A-5D son vistas en perspectiva, en sección transversal en perspectiva y en sección transversal lateral de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual, un conector HYTORC® Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 6A-6E son vistas de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba y laterales de los medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción de la arandela Z® y las fuerzas relacionadas que actúan sobre el sujetador Z® que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 7A-7C son vistas múltiples de varias realizaciones de arandelas Z® con diversas dimensiones y anchos de medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción de arandelas Z® tales como bandas de moleteado que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 8A-8L son vistas desde arriba de varias realizaciones de arandelas Z® con formas variadas que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 8D1-8D3 son vistas en perspectiva de una superficie superior e inferior y una vista lateral de otra realización de una arandela Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 8D4-8D10 son vistas laterales en sección transversal de varios tipos, tamaños y ubicaciones de medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción de arandelas Z® que no pertenecen a la presente invención; Las Figuras 9A-9B son vistas laterales en sección transversal de tipos alternativos de sujetadores Z® y conector Z® para su uso con arandelas Z® que no pertenecen a la presente invención;

La Figura 10 es una vista lateral en sección transversal de una arandela Z® y conector Z® alternativos, de manera que el diámetro de la arandela es menor que el de la tuerca que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 11A-11C son vistas múltiples de varias realizaciones de conectores Z® con dimensiones y anchos variados que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 12A-14B son vistas en perspectiva de la aplicación del sistema Z® a las herramientas de torsión HYTORC®, incluidos los adaptadores ranurados, las placas de reacción y los enlaces de compensación que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 15A-15G son vistas laterales y en perspectiva de la aplicación de una arandela de fricción de cara dual HYTORC® al sistema Z® que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 15H-15K son vistas laterales y en perspectiva de la aplicación de una tuerca/tornillo HYTORC® Z® al sistema Z® que no pertenece a la presente invención;

La Figura 16A es una vista en perspectiva de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de herramienta 10A en un modo de menor velocidad, mayor torsión (“LSH^t”);

La Figura 16B es una vista en perspectiva de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de herramienta 10B en un modo de mayor velocidad, menor torsión (“HSLt ”);

La Figura 17A es una vista lateral en sección transversal de la herramienta 10A en modo LSHT que no pertenece a la presente invención;

La Figura 17B es una vista lateral en sección transversal de la herramienta 10B en modo HSLT que no pertenece a la presente invención;

La Figura 18 es una vista lateral en sección transversal de un conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 y un conjunto de fuerza de vibración 300 de la herramienta 10A en modo LSHT que no pertenece a la presente invención; La Figura 19 es una vista en sección transversal en perspectiva de un conjunto de carcasa de herramienta de accionamiento 101, un conjunto de mango de herramienta de accionamiento 103 y componentes internos relacionados de la herramienta 10A y la herramienta 10B que no pertenecen a la presente invención;

La Figura 20 es una vista en perspectiva de un conjunto de cambio de modo 400 de la herramienta 10A y la herramienta 10B que no pertenece a la presente invención;

La Figura 21A es una vista lateral en sección transversal de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de una herramienta 10F;

La Figura 21B es una vista lateral en sección transversal de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de una herramienta 10G;

La Figura 22A es una vista lateral en sección transversal de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de una herramienta 10H;

La Figura 22B es una vista lateral en sección transversal de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de una herramienta 101;

La Figura 23A es una vista superior de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de arandela Z®-Squirter® 2301 para la indicación directa de la tensión;

La Figura 23B es una vista inferior de la arandela 2301 que no pertenece a la presente invención;

La Figura 23C es una vista en sección transversal de la arandela 2301 tomada a lo largo de la línea 2314 de La Figura 23A que no pertenece a la presente invención;

La Figura 23D es una vista ampliada de una parte de la Figura 23C que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 24A-24F ilustran el estado de la arandela 2301 durante el proceso de instalación que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 25A-25E son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de conjunto 2502 de arandela y tuerca ^hY^tORC® Z®;

Las Figuras 26A-26D son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de conjunto 2602 de arandela y tuerca ^hY^tORC® Z®;

Las Figuras 27A-27D son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de conjunto 2702 de arandela y tuerca hYt ORC® Z®;

La Figura 28A es una vista en perspectiva de un sujetador roscado con una realización que no pertenece a la presente invención en forma de un conjunto de tuerca cónica de dos partes 2801;

Las Figuras 28B-28C son vistas laterales y/o en sección transversal de un manguito interno y un manguito externo de un sujetador roscado para su uso con un conjunto de tuerca cónica de dos partes 2801 que no pertenece a la presente invención;

Las Figuras 29A-29F son vistas laterales en sección transversal de varias realizaciones de conjuntos de tuercas cónicas de dos partes de la presente invención con cantidades de pasos, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos variados que no pertenecen a la presente invención;

Las Figuras 30A-30D son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de aparato 3001 para acoplar por torsión un sujetador roscado 3010 y un dispositivo de entrada de torsión 3002; Las Figuras 31A-31C son vistas en perspectiva de varias realizaciones de aparatos para acoplar por torsión un sujetador roscado y un dispositivo de entrada de torsión que no pertenece a la presente invención con cantidades de pasos, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos variados;

Las Figuras 32A-32D son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de un conjunto de tuerca cónica de dos partes 3202;

Las Figuras 33A-33C son vistas múltiples de una realización que no pertenece a la presente invención en forma de arandela HYTORC® Z® y conjunto de tuerca cónica de dos partes 3202b ;

Las Figuras 34A-34C son vistas múltiples de una realización de la presente invención en forma de un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes 3402; y

Las Figuras 35A-35C son vistas múltiples de una realización de la presente invención en forma de arandela HYTORC® Z® y conjunto de tuerca cónica de dos partes 3402B.

El sistema HYTORC® Z®. Esta Solicitud busca proteger el sistema HYTORC® Z® del solicitante que involucra: herramientas que tienen modos de múltiples velocidades/torsión múltiple con multiplicación de torsión y mecanismos de vibración sin el uso de pilares de reacción externos; un medio de transferencia de fuerza para producir acción y reacción coaxial en línea para su uso con dichas herramientas; medios de conducción y medios de cambio capaces de acoplarse a arandelas debajo de la tuerca para uso con tales herramientas y medios de transferencia de fuerza; arandelas y sujetadores asociados para su uso con tales herramientas, medios de transferencia de fuerza y medios de conducción; y accesorios relacionados para su uso con tales herramientas, medios de transferencia de fuerza, medios de conducción, arandelas y sujetadores.

El sistema HYTORC® Z® incluye lo siguiente: Las arandelas Z® ubicadas debajo de tuercas o cabezas de pernos de varios tipos que tienen perímetros acoplables de múltiples formas, tamaños, geometrías y dentados, como diferenciales de acoplamiento de radio de arandela/sujetador, y caras sesgadas por fricción con fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y fricción relativamente menor contra la tuerca, tales como medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción de varios tipos, tamaños y ubicaciones; las pistolas HYTORC Z® incorporan un potente mecanismo de impacto y un multiplicador de torsión preciso en la misma herramienta que combina una reducción rápida con torsión calibrada; los conectores HYTORC®Z® con acción y reacción coaxiales de accionamiento dual que tienen manguitos externos para reaccionar en arandelas Z® y manguitos internos para girar tuercas o cabezas de pernos; adaptadores ranurados y placas de reacción HYTORC®Z® para compatibilidad con versiones anteriores de los sistemas de torsión/tensión de HYTORC®, incluidos los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI® e ICE®, el sistema de espacio libre limitado STEALTH®, la serie neumática jGUN®, pistola FLASH® y Multiplicadores eléctricos Serie LITHIUM y más; la combinación de arandelas HYTORC® Z® y Hy TORC® Z® Dual Friction Washer™, que incluye una arandela frontal de doble fricción mejorada y/o tuerca/perno HYTORC® Z® para contratorsión debajo de una cabeza de tuerca o perno en el otro lado de la junta; eslabones desplazados de accionamiento dual HYTORC®Z® para espacios ajustados mientras se usan los sistemas de torsión/tensión de HYTORC®; mecanismos de vibración HYTORC®Z® aplicados a los mismos; arandelas Z®-Squirter®; conjuntos de arandela y tuerca HYTORC® Z®; y cualquier combinación de los mismos. Otras divulgaciones incluyen: Conjuntos de sujetadores cónicos; acoplamientos torsionales cónicos; conjuntos de tuercas cónicas de dos partes; y conjuntos de tuerca de rosca cónica de dos partes.

Arandela HYTORC® Z®. Los estándares internacionales de empernado exigen que se coloquen arandelas endurecidas debajo de los sujetadores roscados industriales. Las arandelas HYTORC® Z® son arandelas endurecidas, propiedad del solicitante, que se convierten en el punto de reacción directamente debajo de la tuerca o la cabeza del perno del sujetador durante el apriete y/o el aflojamiento. Las arandelas HYTORC® Z® se utilizan con sujetadores roscados industriales con una superficie de reacción coaxial, un espárrago y una tuerca acoplable a rosca con el espárrago o una cabeza de espárrago conectada al espárrago. Eliminan cualquier posible punto de pellizco para los anexos cutáneos de los operarios. Los operarios no necesitan buscar objetos estacionarios satisfactorios en los que reaccionar. El tensado coaxial recto prácticamente elimina la flexión y/o la carga lateral del espárrago. Proporcionan una superficie superior lisa, consistente y de baja fricción sobre la cual gira la tuerca o la cabeza del perno; la parte superior tiene una superficie pulida contra la cual girará la tuerca o la cabeza del perno. Proporcionan una superficie inferior mejorada por fricción contra la cual reaccionará la herramienta.

Las arandelas Z® protegen las superficies de las bridas contra daños o empotramientos y distribuyen uniformemente la carga del perno alrededor de la junta debido a la mayor área de superficie. Se pueden fabricar en una amplia gama de tamaños métricos y en pulgadas a partir de una amplia gama de opciones de materiales para cada aplicación. Cumplen con todos los requisitos de ASME, ASTM y API en cuanto a dimensiones, dureza y grosor. Trabajan con herramientas de torsión neumáticas, hidráulicas, eléctricas y manuales. Y con la adición de una arandela de fricción complementaria, elimina la necesidad de una llave de respaldo para evitar que la tuerca opuesta gire junto con el perno.

La investigación y el desarrollo recientes relacionados con arandelas Z® del solicitante incluyen la creación de prototipos y la evaluación experimental de diferentes grosores; tamaños de acoplamiento externo; geometrías y dentados de acoplamiento externo; revestimientos y tratamientos de baja fricción en los lados (superiores) de acoplamiento de sujetadores; tamaños, formas y ubicaciones de las mejoras de fricción, como patrones de moleteado, en los lados (inferiores) de acoplamiento con la brida; tamaños y formas de chaflanes en las caras inferior, superior, interior y exterior; especificaciones de material; y especificaciones de tratamiento térmico.

La Figura 1A muestra una primera realización de una arandela HYTORC® Z® 1 para su uso con los sistemas de torsión/tensión de HYTORC®. Es una vista en perspectiva de un lado superior, o cara de apoyo superior, 2 de la arandela 1. La Figura 1B muestra una vista en perspectiva de un lado inferior, o una cara de apoyo inferior, 3 de la arandela 1. Y la Figura. 1C muestra una vista lateral de un lado del borde, o cara de apoyo lateral, 4 de la arandela 1.

Generalmente, la arandela 1 tiene una forma anular que tiene un vacío interno 5. Como se muestra en la Figura 1, la forma anular de la arandela 1 incluye lóbulos 6 que se extienden radialmente y que tienen forma de flor. En general, una cara de apoyo superior 2 es lisa con una superficie de fricción relativamente menor contra la tuerca o la cabeza del perno. Tenga en cuenta que se pueden utilizar lubricantes en la cara de apoyo superior 2 para reducir la fricción superficial entre esta y la tuerca, la cabeza del perno o cualquier otro sujetador roscado. Una cara de apoyo inferior 3 está texturizada con una fricción superficial relativamente mayor contra la superficie de la brida. La cara de apoyo inferior 3 se muestra con una superficie interna lisa 3A y mejoras de fricción rugosas, como moleteados, 7 con mayor fricción superficial. El patrón de moleteado elevado radial 7 aumenta la fricción superficial de la cara de apoyo inferior 3. En la realización ilustrada, la superficie moleteada 7 adopta la forma de un anillo o anular situado más allá de la superficie lisa 3A. Los lóbulos externos 6 incluyen caras biseladas en ángulo 8 formadas entre la cara de apoyo inferior 3 y la cara de apoyo lateral 4.

La arandela 1 tiene, entre otros, un radio anular R¹A, un radio de lóbulo Ru, un radio moleteado R¹K y un radio vacío R¹V. La arandela 1 tiene una altura H¹, una primera altura biselada H^1bí, una segunda altura biselada H^1bíí, una altura de moleteado H¹K y un ángulo biselado °¹.

La Figura 2A muestra una vista en perspectiva hacia arriba y la Figura 2B muestra una vista en perspectiva hacia abajo de una junta 30 a cerrar. La junta 30 incluye un primer miembro 31 y un segundo miembro 32 que están sujetados cara a cara mediante un sujetador 20, comúnmente conocido en la técnica como perno. El sujetador 20 tiene un primer extremo 21 que tiene una cabeza de perno 22 y un segundo extremo 23 que tiene un acoplamiento de rosca 24. El segundo extremo 23 del sujetador 20 se inserta a través de una abertura 33 en los miembros primero y segundo 31 y 32 que se extiende desde una cara de apoyo 34 del segundo miembro 32 hasta una cara de apoyo 35 del primer miembro 32. En la preparación de un proceso de sujeción, la arandela 1 se coloca sobre el segundo extremo 23 con la cara de apoyo inferior 3 hacia la cara de apoyo 35. La tuerca roscada 36 se coloca sobre el segundo extremo 23.

La arandela Z® se utiliza solo en un lado de la junta y no se debe usar ninguna otra arandela debajo. Se deben seguir las prácticas normales de lubricación de pernos y tuercas. El lubricante solo es necesario en las roscas de los pernos y entre la tuerca o la cabeza del perno y la parte superior de la arandela Z®, y no debe usarse entre la arandela y la brida. Tenga en cuenta que el valor de torsión correcto para cualquier perno depende en gran medida del lubricante utilizado. Normalmente no se necesita lubricante en la tuerca trasera ni en la cabeza del perno.

La práctica típica de empernado industrial es ajustar el espárrago de modo que cuando se apriete, el extremo superior sobresalga 2 o 3 roscas por encima de la tuerca. Esto es a los fines de inspección para garantizar que la tuerca y el espárrago estén completamente acoplados. Por lo general, no hay razón para que el espárrago se extienda más que eso, y cualquier exceso de longitud debe ajustarse al otro lado de la brida para que el conector pueda acoplarse a toda la tuerca sin obstrucciones. En áreas de alta corrosión, se permite que el espárrago quede al ras con la tuerca después de apretar para disminuir el riesgo de dañar la rosca y para que la tuerca se pueda quitar de manera más fácil. Ventajosamente, el grosor de la arandela de 1 es ideal. Si la arandela fuera demasiado gruesa, el sistema de sujetadores no tendría suficientes roscas macho disponibles. Por el contrario, si la arandela no fuera lo suficientemente gruesa, podría fallar bajo altas cargas de compresión.

Pistola HYTORC® Z® (en general). Una herramienta eléctrica sin brazo de reacción para apretar y/o aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial del tipo que tiene una superficie de reacción coaxial, un espárrago y una tuerca acoplable a rosca con el espárrago o una cabeza de espárrago conectada al espárrago incluye: un motor para generar una fuerza de giro; un accionamiento para transferir la fuerza de giro; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro en una carcasa que incluye un transmisor de multiplicación de fuerza de giro para todos los modos de torsión, desde menor resistencia hasta mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que incluye un transmisor de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión desde menor resistencia hasta mayor resistencia.

Las llaves de impacto neumáticas estándar martillean el tornillo con una fuerza incontrolada, con mucho ruido y excesivas vibraciones. La pistola HYTORC Z® es una multiplicadora de torsión de precisión que produce una potencia consistente y medida en perno tras perno sin la fuerza incontrolada, el alto ruido y/o la vibración excesiva de las llaves de impacto de aire estándar. La pistola Z® es la primera herramienta de empernado neumático sin brazo de reacción exacta por torsión del mundo. Asegura una carga uniforme y precisa del perno. La pistola Z® incorpora un potente mecanismo de impacto y un multiplicador de torsión preciso en la misma herramienta, combinando un rápido descenso con una torsión calibrada. Se acciona mediante un gatillo con empuñadura de pistola y cuenta con un interruptor de control direccional para apretar o aflojar, una palanca de selección de velocidad para velocidades altas y bajas, y un accionamiento de conector autorreactivo que se acopla con la arandela Z® bajo la tuerca. El mecanismo de impacto cierra o cierra las tuercas independientemente de la corrosión o los defectos de la rosca. El mecanismo multiplicador de torsión rompe los sujetadores o los aprieta. Funciona con la arandela Z®, por lo que no hay brazos de reacción externos, ni puntos de pellizco ni cargas laterales imprecisas. Realiza cualquier trabajo de empernado más rápido, más seguro y mejor que nunca, todo con una sola herramienta.

La pistola Z® tiene una capacidad de doble velocidad incorporada que se controla cambiando simple y rápidamente del modo de reducción de alta velocidad a la potencia de torsión de baja velocidad y viceversa. En el modo de alta velocidad, el conector doble gira a varios cientos de revoluciones por minuto, pero la torsión está limitada para que la herramienta no pueda girar o retroceder en las manos del operario. Al desplazar el selector hacia arriba, la herramienta se bloquea en el modo de potencia/torsión y la tuerca o el perno se aprieta automáticamente a la torsión deseada, según las presiones de fluido neumático calibradas.

Ventajosamente, la pistola Z® aborda las preocupaciones y problemas industriales con herramientas intensificadoras de torsión hidráulicas, neumáticas o eléctricas. Esto maximiza los beneficios y elimina las desventajas de torsión y la tensión; maximiza los beneficios y elimina las desventajas de HYTORC NUT™, HYTORC WAs He R™, HYTORC® AVANTI®, HYTORC® XXI®, HYTORC® jGUN®, HYTORC® FLIP-Gun® y HYTORC®THRILL®, que pueden gripar los acoplamientos de rosca debido a la carga lateral y la acumulación de corrosión seca; minimiza la exposición del operario a la vibración; proporciona mayor inercia en el modo de fuerza intermitente debido a una mayor masa de la cooperación entre los mecanismos de multiplicación e impacto, lo que aumenta la salida de torsión del mecanismo de impacto; se desliza hacia abajo y se sale de los sujetadores a mayor velocidad sin el uso de un brazo de reacción, incluso cuando se requiere una torsión mayor que la que puede absorber un operario para superar las características adversas de la aplicación de pernos; afloja sujetadores altamente torsionados y/o corroídos pegados a sus juntas y aprieta los sujetadores a una torsión mayor y más precisa deseado con el uso de una superficie de reacción coaxial en el modo de torsión de mayor resistencia. El mecanismo de fuerza de vibración se puede activar mientras la tuerca está apretada para pulverizar la corrosión seca antes de aplicar la torsión máxima a la tuerca para aflojarla. Esto resulta en que se necesite menos torsión para aflojar el sujetador roscado industrial, y la grasa seca pulverizada no se acumula ni se concentra en partes de las roscas. Además, durante el apriete y el aflojamiento, la tuerca permanece paralela a la cara de la junta y las roscas no están sujetas a la carga lateral enorme e irregular, lo que hace que la fricción entre la cara y la rosca sea más consistente. Esto asegura una carga de torsión más uniforme y, por lo tanto, una compresión uniforme de la junta para evitar fugas y fallas en la junta al apretar. Además, se simplifica el uso de la herramienta, se reduce el riesgo de error del operario y aumenta la seguridad del operador.

El sujetador roscado industrial 20 se aprieta normalmente utilizando una torsión, tensión y/o una herramienta de torsión y tensión accionada hidráulica, neumática o eléctricamente. Las Figuras 3A, 3B y 3C muestran una herramienta eléctrica sin brazo de reacción 10, la pistola HYTORC® Z®, para apretar y/o aflojar el sujetador 20 minimizando el gripado. La herramienta 10 incluye un motor para generar una fuerza de giro; un accionamiento para transferir la fuerza de giro; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro en una carcasa que incluye un transmisor de multiplicación de fuerza de giro para todos los modos de torsión, desde menor resistencia hasta mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que incluye un transmisor de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión desde menor resistencia hasta mayor resistencia. Tenga en cuenta que la herramienta 10 funciona en un modo de mayor velocidad y menor torsión ("HSLT"), como se muestra según la herramienta 10A de las Figuras 3A y 3B, y un modo de menor velocidad, mayor torsión ("LSHT"), como se muestra según la herramienta 10B de la Figura 3C.

La herramienta 10A de las Figuras 3A y 3B y la herramienta 10B de la Figura 3C incluye: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 100; un conjunto multiplicador de fuerza de giro 200; un conjunto de fuerza de vibración 300; un conjunto de cambio de modo 400; y un conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15, tal como el conector HYTORC® Z®.

En el modo HSLT, la herramienta 10A: comprime la arandela 1 entre la tuerca asentada 36 en el sujetador precargado 20 en la junta preapretada 30 a una torsión preapretada predeterminada; descomprime la arandela 1 entre la tuerca 36 en el sujetador 20 descargado en la junta 30 suelta de torsión preapretada predeterminada; y/o hace vibrar la arandela 1 presurizada entre la tuerca apretada 36 en el sujetador cargado 20 en la junta apretada 30 para pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca del perno. En el modo LSHT, la herramienta 10B: presuriza la arandela 1 entre la tuerca apretada 36 en el sujetador cargado 20 y la junta apretada 30 a una torsión de apriete predeterminada; y/o comprime la arandela 1 entre la tuerca asentada 36 en el sujetador preaflojado 20 en la junta preaflojada 30 de la torsión de apriete predeterminada.

En el modo HSLT, la herramienta 10A: baja la tuerca 36 o tanto la tuerca 36 y la arandela 1 en el sujetador 20 con la fuerza de giro en una dirección para asentar la tuerca 36 y comprime la arandela 1 en el sujetador precargado 20 en la junta preapretada 30 una torsión preapretada predeterminada; sube ya sea la tuerca asentada 36 o tanto la tuerca asentada 36 como la arandela comprimida 1 en el sujetador preaflojado 20 en la junta preaflojada 30 con la fuerza de giro en la dirección opuesta de la torsión de preaflojamiento predeterminado; o haga vibrar (impacte) la tuerca apretada 36 sobre la arandela presurizada 1 para aplicar vibración y pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca. En el modo LSHT, la herramienta 10B: aprieta la tuerca asentada 36 en la arandela comprimida 1 en el sujetador precargado 20 en la junta preapretada 30 con la fuerza de giro en una dirección a la torsión de apriete predeterminado y aplica la fuerza de reacción en la dirección opuesta a la arandela comprimida 1; o afloja la tuerca apretada 36 sobre la arandela 1 presurizada en el sujetador cargado 20 en la junta apretada 30 con la fuerza de giro en la dirección opuesta de la torsión de apriete predeterminada y aplica la fuerza de reacción en una dirección a la arandela 1 presurizada.

Durante la operación, la herramienta 10B en modo LSHT cambia a la herramienta 10A en modo HSLT al quitar la tuerca 36 y descomprimir la arandela 1 a la torsión de preaflojamiento predeterminado. Durante la operación, la herramienta 10A en HSLT cambia a la herramienta 10B en modo LSHT: al asentar la tuerca 36 y descomprimir la arandela 1 a la torsión preapretada predeterminada; o pulverización adecuada de la corrosión de la rosca. Tenga en cuenta que el operario utiliza el conjunto de cambio de modo 400 para cambiar la herramienta del modo LSHT al modo HSLT o viceversa. Tenga en cuenta que el conjunto de cambio de modo 400 es un interruptor manual, pero puede ser automático. De manera similar, tenga en cuenta que la activación o desactivación del conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede producirse de forma manual o automática. Tenga en cuenta que el modo LSHT puede pasar de ser regulado por torsión a ser asistido por vibración o viceversa, y que el modo HSLT puede pasar de ser regulado por vibración a ser asistido por torsión o viceversa. Tenga en cuenta que el conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede continuar funcionando incluso si la arandela 1 comienza o deja de girar. Y tenga en cuenta que el modo LSHT puede ser asistido por vibración para aflojar la tuerca 36 para ayudar a superar la corrosión química, térmica y/o de lubricación y evitar el gripado de la rosca del perno.

La aplicación de torsión a un sujetador crea fricción facial, fricción en la rosca y carga en el perno. La fricción y la carga del perno son inversamente proporcionales: a medida que aumenta la fricción, la cantidad de carga generada del perno disminuye. La velocidad a la que se aprieta un sujetador tiene un efecto pronunciado en la magnitud de la fricción y, por lo tanto, en la carga generada del perno en una junta que se va a cerrar. Ventajosamente, la pistola Z® puede utilizar el principio de que los coeficientes de fricción de la rosca y debajo de la cabeza disminuyen a medida que aumenta la velocidad de rotación.

La pistola Z® funciona, por ejemplo, de la siguiente manera. Suponga que un trabajo requiere apretar espárragos de 1©"con tuercas de 2%" a 520 pies-libras de torsión usando una pistola Z®-A1. La pistola Z®-A1 se utiliza para rangos de 300-1200 pies-libras de torsión. La pistola Z®-A1 viene con un tamaño de accionamiento estándar de %" de accionamiento cuadrado y tiene dimensiones (LxAnxAl) de 11,92" por 3,29" por 9,47". La carcasa de salida de accionamiento tiene un radio de 1,98". La altura y el ancho del mango son 6,94" y 2,12", respectivamente. Las RPM de reducción y torsión final oscilan aproximadamente entre 4000 y 7, respectivamente. La fuerza de giro de la herramienta se determina por la presión de aire suministrada por un filtro/regulador/lubricador (FRL). El operario consulta la tabla de conversión de presión/torsión correspondiente para este valor. En este caso, 520 pies-libras de torsión final corresponde a una presión neumática de 50 psi. Por lo tanto, el operario establece la presión de suministro de aire del FRL en 50 psi.

Según la Figura 3B, la herramienta 10A baja por la tuerca 36 hasta que se ajusta contra la brida en el modo HSLT. La arandela 1' está comprimida entre la tuerca asentada 36' y la junta asentada 30'. En el modo de reducción (HSLT), el cambiador (conjunto de cambio de modo 400) está en la posición hacia abajo y la herramienta 10A se sujeta con ambas manos.

Según la Figura 3C, para comenzar a aplicar torsión en el modo LSHT, el operario jala el convertidor 400 hacia él en la posición superior. La tuerca asentada 36' está enganchada asegurando que el conector de reacción externo 17 abarque completamente la arandela comprimida 1'. Tenga en cuenta la ausencia de puntos de pellizco porque ambas manos están a salvo fuera de la zona de apriete alrededor de la tuerca asentada 36'. El operario aprieta el gatillo hasta que la herramienta 10B se detiene y ya no avanzará el conector de accionamiento interno 16. El operario ha aplicado 520 pies-libras de torsión a la tuerca apretada 36" y a la arandela presurizada 1", y cada dos tuercas obtendrá la misma fuerza de apriete siempre que se mantenga la presión del FRL. Las Figuras 4A y 4B muestran una junta apretada 30" que incluye sujetador apretado 20", tuerca apretada 36" y arandela presurizada 1".

Tenga en cuenta que las caras biseladas 8 ayudan a la arandela 1 a despejar las soldaduras de ángulo formadas entre las bridas y las tuberías en la junta 30 y otros problemas de espacios. Otras caras biseladas 8 ayudan al conector de reacción externo a conectarse y acoplarse de forma giratoria con la arandela 1. Las caras biseladas 8 también pueden aceptar modificaciones realizadas en el conector de reacción externo 17 para permitir su uso en aplicaciones de pernos invertidos.

El operario invierte el proceso para quitar la tuerca apretada 36", esta vez comenzando en modo LSHT. Los efectos del tiempo y la corrosión pueden hacer que las tuercas y/o los pernos sean más difíciles de quitar que de apretar.

Dado que lograr un valor de torsión específico no es una preocupación en el aflojamiento, el operario puede aumentar la presión de aire del FRL al máximo o cerca de máximo, dando a la herramienta casi toda su potencia. Se cambia un control direccional para aflojar. El operario aplica la herramienta 10B a la aplicación y coloca un conector de accionamiento interno 16 en la tuerca apretada 36" y un conector de reacción externo 17 en la arandela presurizada 1". El operario jala del selector de velocidad 400 hacia arriba, activa la herramienta 10B y procede a aflojar la tuerca apretada 36" hasta que pueda girarse con la mano y reaccionar fuera de las arandelas presurizadas 1". El operario cambia el selector de velocidad 400 a la posición HSLT para sacar la tuerca 36. Recuerde que el mecanismo de fuerza de vibración se puede activar mientras la tuerca está apretada para pulverizar la corrosión seca antes de aplicar la torsión máxima a la tuerca para aflojarla. Esto resulta en que se necesite menos torsión para aflojar el sujetador roscado industrial, y la grasa seca pulverizada no se acumula ni se concentra en partes de las roscas.

Tenga en cuenta que partes de esta memoria descriptiva asociadas con las Figuras 16-23 proporcionan un análisis detallado de la pistola HYTORC Z® y herramientas relacionadas.

Conectores HYTORC® Z®. Los beneficios de la arandela Z® se optimizan cuando se usan con conectores HYTORC® Z® que tienen acción y reacción coaxiales de accionamiento dual. Los manguitos externos reaccionan sobre las arandelas Z® y los manguitos internos giran las tuercas o las cabezas de los pernos adyacentes (en la parte superior) de las arandelas. Varios sistemas de conector doble propiedad de HYTORC® hacen exactamente eso. En primer lugar, la pistola Z® que tiene conector Z® es la forma más rápida y fácil de obtener todos los beneficios de esta tecnología sin reacción. Partes del conector externo rodean la arandela Z® y se acoplan de forma giratoria con ranuras en el cuerpo de la herramienta de torsión. El conector interno se conecta al accionamiento de la herramienta y gira la tuerca. La acción de impacto de la pistola Z® hace descender la tuerca rápidamente y luego cambia sin esfuerzo al modo de torsión controlado mientras reacciona contra la arandela Z®. No hay puntos de pellizco externos ni cargas laterales no deseadas. Por primera vez es posible controlar la torsión con una herramienta neumática, sin sacrificar la velocidad ni la flexibilidad. Estos conjuntos de conectores patentados superan todos los estándares ANSI aplicables en cuanto a dureza y seguridad y vienen en una amplia gama de tamaños en pulgadas y métricos para adaptarse a cualquier trabajo.

El solicitante divulgó características importantes sobre las arandelas en sus solicitudes de patente relacionadas con HYTORC WASHER™. Las arandelas colocadas en la trayectoria de la carga giran con la tuerca (o la cabeza del perno) o se quedan quietas; las arandelas nunca girarán en dirección opuesta a la tuerca debido a la fricción facial y la compresión de la carga. La innovación del solicitante determinó la eficacia de la reacción de las arandelas en línea. A pesar de los beneficios de fricción del inserto roscado, HYTORC WASHER™ es viable debido a esta observación.

Generalmente las juntas a cerrar se aprietan mediante un perno y una tuerca. El perno, que tiene una arandela endurecida junto a la cabeza del perno, se inserta a través de los orificios de la junta. La tuerca, que tiene una arandela endurecida acoplable geométricamente adyacente, se atornilla al perno. Un conector de acción interno gira la tuerca y aprieta la junta y un conector de reacción externo transfiere la fuerza de reacción de la herramienta a la arandela endurecida acoplable geométricamente. A medida que aumenta la torsión de acción en la junta, la fuerza de reacción de la torsión de acción aumenta proporcionalmente. El conector externo acoplado de manera rotatoria está acoplado geométricamente con la arandela endurecida que elimina la rotación de la herramienta con respecto al operario debido a la fuerza de reacción.

Las Figuras 5A, 5B y 5C son vistas en perspectiva del conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual 15. La Figura 5A es una vista en perspectiva de la sección transversal ensamblada. La Figura 5B es una vista en perspectiva ensamblada. La Figura 5C es una vista en perspectiva despiezada. La Figura 5D es una vista plana de la sección transversal del conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual 15 en la junta apretada 30".

En el modo HSLT, como se muestra en las Figuras 3A y 3B, el conjunto de conector 15 es sustancialmente para transferir una forma vibratoria de una fuerza de giro a la tuerca 36 y la arandela 1 en una dirección. En el modo LSHT, como se muestra en la Figura 3C, cuyos resultados se muestran en las Figuras 4A y 4B, el conjunto de conector 15 es sustancialmente para transferir una forma multiplicada de la fuerza de giro a la tuerca 36 en una dirección y la forma multiplicada correspondiente de una fuerza de reacción en otra dirección a la arandela 1, que actúa como un objeto estacionario.

Haciendo referencia a la Figura 5A, el conector de accionamiento interno 16 incluye un borde interno 52 con un medio de acoplamiento de cabeza de perno o tuerca 51. El conector de reacción externo 17 tiene un borde interno inferior 62 con un medio de acoplamiento 61 de arandela 1 para acoplar el borde externo de la arandela 4, o un medio de acoplamiento del conector externo 9. El conector de accionamiento interno 16 está dispuesto sustancialmente dentro del conector de reacción externo 17. Están acoplados entre sí a través de un medio de acoplamiento de conector 18. Los conectores pueden girar cooperativa y relativamente en direcciones opuestas a través de la carcasa de la herramienta. El borde interno inferior 62 y sus medios 61 de acoplamiento con la arandela 1 y el borde externo 4 de la arandela 1 y sus medios 9 de acoplamiento con el conector externo son sustancialmente verticales. El conector de reacción externo 17 incluye un borde externo inferior 63 que tiene una superficie ahusada inclinada hacia dentro hacia la parte inferior del borde interno inferior 62. Una cara inferior 54 del conector interno 16 gira sobre y/o por encima de una cara superior 64 de un borde interno inferior 65 del conector externo 17. Tenga en cuenta que el medio de acoplamiento del conector 18 está diseñado para usarse con las herramientas hidráulicas de accionamiento cuadrado de HYTORC®. Tenga en cuenta que el medio de acoplamiento del conector 18A está diseñado para usarse con las pistolas de torsión neumáticas y eléctricas de HYTORC®, como la herramienta 10A (y 10B).

La arandela 1 tiene, entre otros, un radio anular R¹A, un radio de lóbulo Ru, un radio moleteado R¹K y un radio de orificio central Rw. La arandela 1 1 1 tiene una altura H¹W, una primera altura biselada H¹bí, una segunda altura biselada H¹Bii, una altura de moleteado H¹K y un ángulo biselado °1. La tuerca 36 tiene un radio hexagonal R³⁶N y una altura H³⁶N. El conector de reacción externo 17 tiene un radio de acoplamiento de arandela R¹⁷W que incluye un ancho de espacio entre la arandela/conector externo G¹A que ayuda al conector de reacción externo 17 a encajar fácilmente en la arandela 1. Un espacio vacío 19 que tiene una altura de separación Hu proporciona suficiente espacio libre entre los conectores interno y externo 16 y 17. El conector interno 16 puede girar libremente sobre la cara superior 64.

Tenga en cuenta que servirá cualquier geometría de acoplamiento adecuada, como la que se divulga en las patentes y solicitudes de patentes de HYTORC®.

Pero tenga en cuenta la patente de Estados Unidos n. ° 8.631.724, con fecha de emisión del 21 de enero de 2014, titulada "CONECTORES DE FIJACIÓN, ARANDELAS Y SUJETADORES UTILIZADOS CON LAS ARANDELAS Y LOS CONECTORES DE FIJACIÓN" [FASTENING SOCKETS, WASHERS AND FASTENERS USED WITH THE WASHERS AND THE FASTENING SOCKETS], Los medios de acoplamiento del conector externo de la patente '724 no se acoplan con la superficie externa de una arandela, sino simplemente con una "parte del borde externo", aumentando así las probabilidades de falla.

El conector de reacción externo 17 de la herramienta 10A está en reposo e inactivo en el modo HSLT. No es una ranura acoplada con la carcasa del conjunto multiplicador de fuerza de giro 200. Los transmisores de fuerza de impacto y/o vibración del conjunto de fuerza de vibración 300 están acoplados por ranuras a un eje impulsor de salida, que hace girar el conector de accionamiento interno 16 para subir o bajar la tuerca 36 en el sujetador 20. El conector de reacción externo 17 de la herramienta 10B, sin embargo, está acoplado de manera giratoria y acoplado de manera geométrica con la arandela 1 debajo de la tuerca 36. Al asentar la tuerca 36', la arandela comprimida 1' sirve como el objeto estacionario mediante el cual reacciona la carcasa del conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 a través del conector de reacción 17. Con la carcasa del conjunto multiplicador de fuerza de giro 300 inmóvil, los transmisores de multiplicación de fuerza de giro aprietan la tuerca asentada 36" a través del eje impulsor de salida de fuerza de giro. Durante el funcionamiento de cualquier realización de herramientas con conjuntos de conectores de reacción, el conector de accionamiento gira una tuerca o una cabeza de perno. Durante el funcionamiento de una realización de una herramienta de este tipo, el conector de reacción permanece inmóvil durante el modo HSLT. Durante el funcionamiento de otra realización de una herramienta de este tipo, el conector de reacción gira en la misma dirección que el conector de accionamiento en el modo HSLT, pero permanece inmóvil en el modo LSHT. Y durante el funcionamiento de otra realización de una herramienta de este tipo, el conector de reacción permanece inmóvil o gira en la dirección opuesta con el conector de accionamiento en HSLT, pero permanece inmóvil en el modo LSHT.

En otras palabras, el conector de accionamiento siempre está operativamente conectado con la tuerca o la cabeza del perno durante todos los modos de torsión, desde menor resistencia hasta mayor resistencia. Y el conector de reacción está: conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial para transferir una fuerza de reacción a la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de mayor resistencia; conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de menor resistencia o el modo de fuerza intermitente; o conectado operativamente a la carcasa y desconectado operativamente de la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de resistencia inferior o el modo de fuerza intermitente.

En otras palabras, una herramienta eléctrica de torsión incluye: un medio de accionamiento para conectar con un conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual para girar una tuerca o una cabeza de perno; un medio de reacción para conectar con un conector de reacción del conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual para pasar la fuerza de reacción a una arandela; un medio de conexión entre los medios de accionamiento y reacción; al menos dos modos de operación que incluyen un modo de torsión baja de alta velocidad y un modo de torsión alta de baja velocidad; en donde el conector de accionamiento es girado en una dirección por los medios de accionamiento tanto durante el modo de torsión alta de baja velocidad como en el modo de torsión baja de alta velocidad; en donde el conector de reacción gira en una dirección cuando el medio de conexión entre el accionamiento y el medio de reacción se activa en el modo de torsión baja de alta velocidad, pero no gira la arandela cuando el medio de conexión se desactiva en el modo de torsión baja de alta velocidad.

Y, en otras palabras, una herramienta eléctrica de torsión incluye: un medio de accionamiento para conectar un conector de accionamiento a una tuerca o cabeza de perno; un primer medio de reacción y un segundo medio de reacción para conectar un conector de reacción a una arandela; al menos dos modos de funcionamiento: un modo de torsión baja de alta velocidad y un modo de torsión alta de baja velocidad; en donde el conector de accionamiento es girado por los medios de accionamiento durante ambos modos de girar la tuerca o la cabeza del perno; en donde el conector de reacción se conecta a una arandela debajo de la tuerca o la cabeza del perno; un primer medio de reacción que impide que dicho conector de reacción gire en el modo de torsión alta de baja velocidad mientras la arandela asume una fuerza de reacción de mayor magnitud; y un segundo medio de reacción que impide que el conector de reacción gire en el modo de torsión baja de alta velocidad mientras un operador asume una fuerza de reacción de menor magnitud. En este caso, un conjunto multiplicador de fuerza de giro que alberga un adaptador de ranuras es el primer medio de reacción. Y un brazo de cambio del conjunto de cambio de modo que tiene un adaptador de ranuras es el segundo medio de reacción.

Los conectores dobles, en particular los manguitos de reacción (conectores), se desarrollaron para su uso junto con todos los sistemas de torsión/tensión eléctricos, hidráulicos y neumáticos de HYTORC®. Era necesario minimizar los diámetros externos de los manguitos de reacción para proporcionar el máximo espacio libre entre los sistemas de reacción de la herramienta y los entornos de sujetadores circundantes. Minimizar los diámetros externos de los manguitos de reacción requería también minimizar los diámetros externos de los conectores de acción.

En general, se diseñaron numerosas geometrías de piezas para manguitos, conectores y anillos adaptadores. Todos los componentes potenciales fueron prototipados y evaluados experimentalmente en el centro de investigación y desarrollo de HYTORC®. Las pruebas de calidad incluyeron someter las piezas a su carga de aplicación particular durante innumerables ciclos. También se evaluaron experimentalmente diversas alternativas de materiales y tratamientos térmicos.

Obsérvese que partes de esta memoria descriptiva asociadas con las Figuras 16-23 proporcionan un análisis adicional de conectores HYTORC Z®.

Arandela HYTORC® Z® - Diferencial de acoplamiento radial del sujetador En las herramientas de torsión con accesorios de reacción de la técnica anterior, la torsión de reacción es igual y opuesta a la torsión de acción. Pero la fuerza de reacción aplicada por el brazo de reacción es mucho mayor en un objeto estacionario cercano. La fuerza de reacción se multiplica por la distancia, la longitud del brazo de reacción. De hecho, la carga lateral, o fuerza de tope de reacción, para una herramienta puede variar de 2x a 4x su torsión de salida en puntos de tope a una distancia de, por ejemplo, 1/2 pie desde el eje de fuerza de giro del accionamiento. Esa mayor fuerza de reacción se concentra solo en ese lugar. Naturalmente, los brazos de reacción más cortos transfieren una menor fuerza de soporte de reacción a los puntos de soporte más cercanos al eje de fuerza de giro del accionamiento. Es lógico que un brazo de reacción extremadamente corto transfiera una fuerza de soporte de reacción de magnitud similar, aunque ligeramente mayor, que la salida de la herramienta de torsión, porque el punto de soporte está extremadamente cerca del eje de fuerza de giro del accionamiento.

Las irregularidades en las roscas producen características adversas de empernado. Entre otras desventajas, esta carga lateral hace que las roscas de la tuerca y el perno se conecten con una fuerza enorme en el lado cercano donde se aplica, de modo que la grasa seca se acumula en ese lugar cuando se gira la tuerca. A menudo, solo pequeñas fracciones de las áreas superficiales totales de la rosca se acoplan entre el perno y la tuerca. Esto hace que las roscas de los pernos se gripen, lo que requiere una torsión sustancialmente mayor y, por lo tanto, una carga lateral sustancialmente mayor para aflojar la tuerca. Esta cadena de eventos a menudo arruina las roscas de pernos y tuercas. El sujetador se bloquea o se agarrota en el punto donde toda la fuerza de giro es utilizada por la fricción de la rosca, lo que puede provocar la rotura del sujetador o de la herramienta que lo gira.

La herramienta eléctrica de torsión utilizada originalmente para apretar el sujetador a menudo es insuficiente para aflojar el mismo sujetador corroído. Estos sujetadores corroídos pueden requerir valores de torsión de aflojamiento que van de 2x a 4x más altos que la torsión de apriete, lo que requiere una herramienta más potente para aflojarlos. Las aplicaciones de empernado a alta temperatura como, por ejemplo, en turbinas y carcasas, suelen ser críticas y requieren sujetadores de acero inoxidable o fabricados con precisión con costes de reemplazo extremadamente altos. Además, el uso de pernos de rosca fina, popular últimamente, multiplica este problema.

De manera similar, la torsión de reacción es igual y opuesto a la torsión de acción en el conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual HYTORC®. Pero la característica de intensificación de la fuerza de reacción también es aplicable. Volviendo a las divulgaciones de patentes relacionadas con HYTORC WASHER™ y SMARTWASHER™ del solicitante, estas arandelas tenían un radio sustancialmente similar al de la tuerca. Las fuerzas de reacción aplicadas a estas arandelas fueron de magnitud similar a la torsión de reacción igual y opuesta. Esto ayuda a explicar por qué HYTORC WASHERs™ y SMARTWASHERs™ a veces giraban con la tuerca o la cabeza del perno.

Los profesionales del empernado industrial han reconocido la necesidad de usar tamaños de componentes de sujetadores relativamente similares. En las operaciones normales de empernado, no importa si se aprieta la cabeza del tomillo o la tuerca. Esto supone, por supuesto, que la cabeza del perno y la cara de la tuerca tienen el mismo diámetro y que las superficies de contacto son las mismas para producir el mismo coeficiente de fricción. Si no lo son, sí importa. Digamos que la tuerca tenía brida y la cabeza del perno no. Si la torsión de apriete se determinó asumiendo que se iba a apretar la tuerca, pero luego se apretó la cabeza del perno, entonces el perno podría estar sobrecargado. Por lo general, el 50 % de la torsión se utiliza para superar la fricción debajo de la superficie de apriete. Por lo tanto, un radio de fricción más pequeño resultará en una mayor torsión en la rosca del perno y, por lo tanto, se apretará demasiado. Si fuera al revés, es decir, si se determinara la torsión suponiendo que se va a apretar la cabeza del tornillo y posteriormente se aprieta la tuerca, el tornillo estaría poco apretado.

Así como un brazo de reacción extremadamente largo aplica una fuerza de reacción extremadamente mayor a un objeto estacionario cercano, un brazo de reacción extremadamente corto aplica una fuerza de soporte de reacción de magnitud similar, aunque ligeramente mayor, a la salida de la herramienta de torsión. En este sentido, el conector de reacción externo 17 puede considerarse un brazo de reacción de 360° que aplica esa fuerza de soporte de reacción de magnitud similar, aunque ligeramente mayor, a la salida de la herramienta de torsión infinitamente alrededor del borde exterior 4 de la arandela 1. De hecho, el conector de reacción externo 17 aplica una mayor fuerza de soporte de reacción a la arandela de reacción 1 debajo de la tuerca 36. Esto sólo se puede conseguir al tener un acople geométrico ligeramente mayor entre la arandela 1 y el conector de reacción externo 17 que el acople geométrico entre la tuerca 36 y el conector de reacción interno 16. La observación fundamental del solicitante sobre las arandelas junto con esta nueva observación asegura una arandela inmóvil en la cual reaccionar.

En referencia a la Figura 5D, el borde externo 4 de la arandela presurizada 1" se extiende más allá del borde externo 37 de la tuerca apretada 36". En particular, una fuerza de reacción 92 que actúa en otra dirección 94 recibida por el borde externo de la arandela 4 es mayor que una torsión de acción 91 que actúa en una dirección 93 recibida por la tuerca 36. La arandela presurizada 1" absorbe la fuerza de reacción 92 de la herramienta 10B de manera que la herramienta 10B aplica la torsión de acción 91 a la tuerca asentada 36' y aplica una fuerza de reacción 92 ligeramente mayor pero opuesta al borde externo de la arandela 4. La tuerca asentada 1' gira, pero la arandela comprimida 1' se queda quieta. Este posicionamiento relativo, a saber, que el borde externo de la arandela 4 está más lejos del centro de rotación, o del eje de fuerza de giro A¹⁰, que el borde externo de la tuerca 37, es un aspecto innovador. La fuerza de reacción 92 actúa a través del brazo de palanca efectivo del conector externo 17 a una distancia R¹A del eje de fuerza de giro A¹⁰que tiende a mantener inmóvil la arandela 1. Como resultado de la diferencia de radio de los acoplamientos poligonales externos, la arandela 1 permanece estacionaria en la junta 30 en lugar de girar con la tuerca 36 cuando se aprieta o afloja el sujetador 20.

Medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción de la arandela HYTORC® Z®. En referencia a la Figura 6, esto muestra una vista de abajo hacia arriba de la cara de apoyo inferior 3 formada con medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción 60. La tuerca 36 se muestra junto a la cara de apoyo superior lisa 2. Las fuerzas de fricción son menores entre la tuerca 36 y la arandela 1 en el acoplamiento de las superficies de contacto lisas 2 y 38 que en el acoplamiento de la superficie de contacto áspera 3 y la superficie de la brida 30. Por lo tanto, la tuerca 36 tiende a girar y la arandela 1 tiende a quedarse quieta.

Las Figuras 6B, 6C, 6D y 6E explican este fenómeno. La Figura 6B muestra la tuerca 36 siendo apretada y comprimida contra la cara de apoyo superior 2 de la arandela 1. La cara de apoyo superior 2 y la cara de apoyo inferior 38 de la tuerca 1 son lisas. Durante un proceso de apriete, una fuerza de fricción 71 r entre la tuerca 36 y la arandela 1 actúa en una dirección 92. Una fuerza de compresión Fn de la tuerca 36 actúa sobre la arandela 1 en dirección hacia abajo a lo largo del eje de fuerza de giro A¹⁰. Un radio r es un radio de fricción efectivo, o la distancia desde el eje de fuerza de giro A¹⁰hasta el centro del área de fricción 73r de la cara de apoyo inferior 38 de la tuerca 36.

La Figura 6C muestra la arandela 1 comprimida contra la cara de apoyo 35 de la junta 30. La cara de apoyo 35 y la cara de apoyo inferior 3 de la arandela 1 se acoplan por fricción y con carga. Durante un proceso de apriete, una fuerza de fricción 72r entre la arandela 1 y la junta 30 actúa en otra dirección 93. Una fuerza de compresión Fb de la junta 30 actúa sobre la arandela 1 en dirección ascendente a lo largo del eje de fuerza de giro A¹⁰. Un radio R es un radio de fricción efectivo, o la distancia desde el eje de fuerza de giro A¹⁰hasta el centro del área de fricción 74r de la cara de apoyo inferior 3 de la arandela 1.

La Figura 6D muestra una combinación de las Figuras 6B y 6C. La Figura 6E muestra Fn y Fb. Una fuerza de compresión Fc generada por el apriete de la tuerca 36 en el sujetador 20 es igual en ambos lados de la arandela 1 de modo que Fn= Fb= Fc. Fuerza de fricción (F^r)= m * Fc, donde m es el coeficiente de fricción. Obsérvese que el radio de fricción efectivo del medio de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción 60, o R, es mayor que el radio de fricción efectivo de la tuerca 36, o r, de modo que Fc * R > Fc * r. Esto significa que la torsión para superar la fricción entre la tuerca 36 y la arandela 1 es menor que la torsión que superaría la fricción entre los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción 60 de la arandela 1 y la junta 30.

Volviendo al ejemplo de la Figura 6A, el medio de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción 60 se muestra, por ejemplo, como un patrón de moleteado elevado radial 7, que tiene un radio interno R⁷. El patrón de moleteado elevado radial 7 se muestra posicionado lo más lejos posible del eje de fuerza de giro A10 como sea factible en un radio sustancialmente máximo, RMAX, para maximizar la torsión (trmax) mientras aún se encuentra por debajo del área de compresión de la tuerca 36. A medida que aumenta la fuerza de sujeción, el patrón moleteado 7 se fija sobre el material de la cara de la brida 35, resistiendo así el intento de la arandela 1 de girar con la tuerca 36. El coeficiente de fricción, m, permanece constante y se multiplica por la fuerza de compresión Fc constante para producir una fuerza de fricción constante (Fb). La torsión de reacción (T^r) es F * R. La torsión se puede lograr en un radio sustancialmente máximo, Rmax, de modo que T^rmax= F * Rmax. En otras palabras, el radio de fricción efectivo, R, de la arandela 1 es mayor que el radio de fricción efectivo, r, de la tuerca 36. Generalmente, el radio de fricción efectivo de las arandelas Z® es mayor que el radio de fricción efectivo de las tuercas o las cabezas de los pernos. Tenga en cuenta que los principios de la mecánica (estática, dinámica, etc.) para describir las aplicaciones tradicionales de empernado y las fuerzas asociadas son bien conocidos en la técnica.

Explicado de otra manera, la resistencia de la arandela 1 al deslizamiento o rotación mientras se aplica la torsión de reacción es una función de la carga y el coeficiente de fricción. Las siguientes expresiones representan las relaciones entre la fuerza de deslizamiento, la fricción, la carga y la torsión en una arandela de reacción:

Resistencia a la fuerza de deslizamiento = (Coeficiente de fricción) x (Carga) Fr = p * Fn donde: FR = Fuerza (Resistencia), m = Coeficiente de Fricción y FN = Fuerza Normal (Peso o Carga).

En un sujetador roscado, la fuerza para superar la fricción y crear deslizamiento o rotación es una función de la torsión aplicada y el radio de fricción. Entonces, la fuerza para crear deslizamiento se puede expresar como:

Fs = (Torsión) / (Radio de fricción)

Fs = t / Rf

donde: FR = Fuerza (Deslizamiento), t = Torsión y rF = Radio de Fricción Efectivo. Por lo tanto en un sujetador:

Fs = Fr

t / Tf = p * Fn,

de modo que:

t = p * tf * Fn

La expresión anterior muestra que la resistencia al deslizamiento bajo torsión es función del coeficiente de fricción, la carga y el radio de la superficie de fricción. Este radio de fricción efectivo generalmente se toma como la media de los radios del orificio central y de la cara de apoyo externo. A medida que aumenta el radio de fricción, aumenta la resistencia al deslizamiento o al giro. Por lo tanto, se entiende que un medio para aumentar el radio de fricción de la arandela en relación con el radio de fricción de la tuerca o el perno anclará la arandela en relación con la tuerca o el perno. Debido a que son fuerzas de torsión iguales y opuestas, las arandelas de reacción y las tuercas o los pernos siempre tendrán aplicadas fuerzas de torsión de carga de perno idénticas. Los coeficientes de fricción son idénticos en los sujetadores cuando se aplican materiales y lubricantes similares en todas partes. Al aumentar el radio de fricción de la cara de apoyo de la arandela, se puede asegurar que las arandelas permanecerán ancladas en relación con la tuerca o el perno en todas las situaciones de sujeción.

Presionar la superficie de apoyo hacia afuera aumenta el radio de fricción de la arandela. Eso se puede hacer agregando características de superficie al área más externa de la cara de apoyo mientras se descuidan las áreas más internas. Debido a las altas cargas y al empotramiento típico de las superficies de contacto, solo se requiere un ligero acondicionamiento selectivo de la superficie para incrementar efectivamente el radio de fricción.

La posición y el área de cobertura de los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción, por ejemplo, la función de moleteado elevado, y su relación con la huella de la tuerca o la cabeza del perno garantizan la eficacia del sistema Z®. La superficie inferior de la arandela incluye tratamientos de aumento del coeficiente de fricción situados hacia el exterior, que definen una parte de fricción para acoplarse con la superficie de la junta. La porción de fricción está dispuesta alrededor de una parte periférica externa de la superficie inferior y se extiende hacia adentro hasta un ancho menor que el ancho total del cuerpo de la arandela. La superficie mejorada por fricción tiende a trabar la tuerca al mantener la carga del perno, evitando así que se afloje involuntariamente. En otras palabras, la superficie inferior de la arandela está rugosa para asegurar una fricción sustancial entre la junta y la arandela al apretar o aflojar el sujetador. Las fuerzas de fricción desarrolladas entre la arandela y la junta son sustanciales y sirven de forma fiable para evitar la rotación indeseable de la arandela durante la carga y durante la etapa inicial de descarga.

Un rendimiento repetible experimentalmente imprevisto no es posible si la superficie mejorada por fricción 7 cubre completamente o se coloca en o relativamente cerca del orificio central de la superficie inferior 3 de la arandela 1. La mayoría de las veces, esta configuración falla y la arandela 1 gira con la tuerca 36.

El concepto de arandela Z® funciona de manera similar simplemente con un anillo externo que tiene medios de tratamiento que aumentan el coeficiente de fricción. No es necesario tener una parte interna lisa, es decir, la superficie interna 3A, y una parte externa rugosa. Pero las diferentes texturas superficiales de la parte inferior de la arandela ayudan con la polarización por fricción en la superficie inferior como un todo y entre los lados inferior y superior de la arandela.

Esta solicitud busca definir, reivindicar y proteger una arandela de tipo reacción con área de fricción desplazada hacia afuera, por ejemplo, un radio de fricción de la arandela de reacción que se desvía hacia el exterior con respecto a la tuerca. Esto produce un cambio novedoso y no obvio del radio de la superficie de fricción que evita que la arandela gire antes que la tuerca. La arandela de tipo de reacción de la técnica anterior sin polarización por fricción tendía a girar, en especial cuando se usaba en superficies duras. Tenían un rendimiento marginal y funcionaban solo en condiciones ideales en superficies ideales. Las arandelas giratorias de tipo de reacción causaron indeseablemente daños en las caras de las bridas, operaciones industriales ineficaces de empernado y mantenimiento del sistema y pérdidas económicas. Las arandelas fijas con posicionamiento externo del tratamiento de aumento del coeficiente de fricción mantienen impecables las caras de las bridas, aumentan la eficiencia de las operaciones de mantenimiento del sistema y el empernado industrial y minimizan las pérdidas económicas.

Volviendo a la Figura 5D, los diferenciales relativos de acoplamiento radial de arandela/fijador, a saber, que borde externo 4 de la arandela 1 está más lejos del centro de rotación o del eje de fuerza de giro A¹⁰que el borde externo 37 de la tuerca 36, sirven como otra realización de medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción. El área superficial de arandela/brida más grande que tiene un radio de acoplamiento más largo aumenta la fricción facial sobre el área superficial de arandela/tuerca menor que tiene un radio de acoplamiento más corto.

Explicado de otra manera, en las aplicaciones de empernado, la torsión de fricción generada por la interacción del área superficial de la arandela y la brida es mayor que la torsión de fricción generada por la interacción del área superficial de la tuerca y la arandela. La arandela permanece estacionaria, de modo que es posible fijar un conector de sujeción de forma no giratoria con respecto a la carcasa de la herramienta. El conector de sujeción se acopla con el borde poligonal externo de la arandela mientras que la herramienta de apriete se acopla accionablemente con la tuerca. Al apretar, la arandela se comprime debajo de la tuerca y la carcasa de la herramienta se asegura contra la rotación con respecto a la arandela. La arandela absorbe el momento de reacción y la fuerza de reacción de la carcasa de la herramienta que está opuesta a la torsión de apriete y los desvía hacia la arandela comprimida. No son necesarios medios de reacción externos.

La Figuras 7A, 7B y 7C muestran diversas dimensiones de arandelas y anchos de medios de tratamiento que aumentan el coeficiente de fricción, tales como bandas moleteadas. La Figura 7A muestra una arandela 17a con vacío interno, u orificio central, 57^apara su uso con un perno M14, un tamaño relativamente pequeño. La banda moleteada 77a abarca la mayor parte del área superficial de la cara de apoyo inferior 37a. No obstante, la cara de apoyo inferior 37a tiene una superficie interior lisa 3A7a adyacente al vacío 57a. De hecho, la superficie interior lisa 3A7^ase forma entre el hueco 57^a, que acepta el sujetador 20, y la banda moleteada 77^a. La arandela 17^atiene un radio interno, nn7A, un radio externo, r0ut7A, un radio de moleteado interno, rinK7A, un radio de moleteado externo, routK7A, y un radio de lóbulo, ^h_7^a. Dimensiones similares son aplicables, pero no se muestran en las Figuras 7B y 7C. Recuerde que HYTORC WASHERs™ y HYTORC SMARTWASHERs™ agregaron altura innecesaria a las aplicaciones de empernado. Los espesores de las arandelas Z® suelen ser pequeños en comparación con sus diámetros externos. Por ejemplo, la relación promedio entre el espesor H¹W y el diámetro externo D¹A de las arandelas divulgadas en los dibujos es de aproximadamente 0,08 y puede oscilar entre 0,04 y 0,12. Otras relaciones describen las arandelas Z®, que incluyen: la relación promedio de la altura H¹W de la arandela a la altura H³⁶N de la tuerca es de aproximadamente 0,170 y puede oscilar entre 0,10 y 0,30; la relación promedio del diámetro D¹A de la arandela y el diámetro D³⁶de la tuerca es de aproximadamente 1,10 y puede oscilar entre 0,80 y 1,40. Estas relaciones se proporcionan meramente con fines descriptivos.

Tenga en cuenta la dificultad de cuantificar las características significativas de la polarización por fricción del sistema Z®. Por ejemplo, las áreas superficiales relativas de arandelas y tuercas (o cabezas de pernos) afectan mínimamente los resultados de polarización por fricción con el sistema Z®. De hecho, los sujetadores roscados relativamente pequeños pueden tener relaciones muy diferentes que los sujetadores roscados relativamente grandes.

Los datos más informativos implican el cálculo del radio de fricción efectivo de la arandela y el sujetador roscado. Las arandelas Z® funcionan de manera muy confiable porque los tratamientos que aumentan el coeficiente de fricción se polarizan selectivamente desde el orificio central y hacia el borde externo. El radio de fricción efectivo de la arandela es mayor que el radio de fricción efectivo del sujetador roscado. Por ejemplo, el radio de fricción efectivo de una arandela que tiene una banda radial de tratamientos que aumentan el coeficiente de fricción en su lado inferior es el centro de esa banda. Tenga en cuenta que esta explicación supone correctamente el caso ideal donde la carga del perno se distribuye uniformemente debajo de la tuerca o la cabeza del perno debido al uso de la arandela Z®.

Tenga en cuenta que las mejoras en la fricción pueden no ser necesarias en muchas aplicaciones, aunque aseguran que la arandela permanezca quieta en todas las aplicaciones, independientemente de: las áreas superficiales relativas de la arandela/sujetador o los radios de acoplamiento; dureza relativa del material del sujetador/junta; y tratamientos relativos de superficie de unión/sujetador como lubricantes (molycoat, etc.) o recubrimientos (pintura, etc.). Las mejoras de fricción se vuelven impactantes al comienzo de un proceso de apriete donde hay muy poca o nada de carga en el espárrago y/o la tuerca. Esta polarización de fricción inicia la retención de la arandela cada vez.

Alternativamente, los medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción incluyen rugosidades, superficies poligonales, ranuras, moletas, picos, hendiduras, aberturas, puntos salientes, rayado u otras proyecciones similares. Otras opciones incluyen proyecciones de ajuste a presión, anillos concéntricos o en espiral, ranuras o dientes radiales, patrones de gofres, etc. Cualquier operación que obligue a las áreas superficiales externas a tener una interacción más agresiva con la superficie de la brida, como moleteado, lijado, decapado, fresado, mecanizado, forjado, fundición, conformación, moldeado, desbaste, estampado, grabado, punzonado, doblado o incluso simplemente el alivio las áreas internas es suficiente. Tenga en cuenta que se pueden utilizar combinaciones de dichos medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción. Si el acoplamiento del conector de reacción externa 17 de la arandela 1 es ligeramente más grande que el acoplamiento del conector de accionamiento interno 16 de la tuerca 36, los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción: pueden no ser necesarios; se pueden colocar en cualquier lugar alrededor de la superficie inferior de la arandela; o se pueden colocar sustancialmente más allá de un radio de fricción efectivo de la tuerca o la cabeza del perno alrededor de la superficie inferior de la arandela. Para lograr las propiedades inventivas es suficiente que el lado inferior de la arandela sea uniforme. Sin embargo, la superficie de fricción opuesta también puede estar ahusada hacia el exterior, por lo que el borde externo del anillo de fricción es más grueso que el borde interno. Sin embargo, si se requiere, la arandela y por lo tanto su lado inferior también pueden tener una curvatura. Se obtienen resultados particularmente buenos con una curva convexa hacia la junta. Esto se describe en la patente de Estados Unidos n. ° 7.462.007, con fecha de emisión del 9 de diciembre de 2008, titulada "Sujetadores de polarización reactiva" [Reactive Biasing Fasteners],

Generalmente, las arandelas de reacción para pernos industriales incluyen: una forma externa que permite el acoplamiento giratorio con un dispositivo de aplicación de torsión; y un área superficial de fricción de apoyo del lado inferior que es discontinua y se desvía selectivamente en áreas hacia el exterior del orificio central. Estas características de fricción de la superficie se crean selectivamente en la parte inferior de la arandela y excluyen cualquier parte del área cercana al radio del orificio central. Estas características de fricción de la superficie se pueden crear mediante moleteado, lijado, decapado, fresado, mecanizado, forjado, fundición, conformación, moldeado, desbaste, estampado, grabado, punzonado o doblado. Las características de fricción de la superficie pueden crearse simplemente liberando material cerca del orificio de la arandela de reacción. Las características de fricción superficial también pueden ser: creadas con superficies discontinuas y/o texturas destacadas en un área o áreas hacia afuera del orificio; y/o colocados individualmente, al azar o en cualquier disposición de matriz.

Geometrías alternativas de la arandela Z®. Las Figuras 8A a 8L muestran formas alternativas para la arandela 1. Las arandelas pueden tener un borde externo (y los medios de acoplamiento correspondientes) conformados con cualquier geometría adecuada para acoplarse de forma no giratoria con el borde interno del conector externo (y sus medios de acoplamiento correspondientes) conformados con una geometría correspondiente adecuada o sustancialmente idéntica. Una forma comercial estándar de la arandela Z® 1 es una arandela con un "patrón de flores" que incluye partes cóncavas que se extienden hacia adentro y partes convexas que se extienden hacia afuera que se proporcionan de manera alterna y repetida en una dirección radial alrededor de un círculo de referencia imaginario que está centrado en un punto central de la arandela. Las Figuras 8B, 8E, 8G, 8H y 8I son claras derivaciones de dichas arandelas en forma de flor. Tenga en cuenta que la Figura 8K muestra un acoplamiento de forma de varios lados y la Figura 8J muestra el acoplamiento ranurado, los cuales pueden considerarse en forma de flor con un número creciente de dientes de acoplamiento.

Otras geometrías adecuadas incluyen formas tales como triángulo, triángulo curvilíneo, cuadrado, rectángulo, paralelogramo, rombo, trapezoide, trapecio, cometa, pentágono, hexágono, heptágono, octágono, nonágono, decágono, círculo con proyecciones externas, elipse u óvalo. Tenga en cuenta que los bordes externos de cualquier forma adecuada pueden ser curvos, en lugar de angulares, para facilitar el encaje con conectores Z®.

Las Figuras 8D1, 8D2 y 8D3 muestran la realización de la Figura 8D, arandela Z® 1sd para su uso con varias herramientas eléctricas. Se muestran vistas en perspectiva de las caras superior e inferior y una vista lateral en sección transversal de la arandela 1^sd, respectivamente. Generalmente, la arandela 1^sdtiene una forma hexagonal anular que tiene dimensiones y características similares a las que se muestran en las Figuras 1A, 1B y 1C, excepto con un subíndice "8D". La forma hexagonal de la arandela 1sd incluye esquinas laterales que se extienden radialmente 6^saque forman una forma hexagonal. En general, una cara de apoyo superior 2^sdes lisa con menor fricción superficial y una cara de apoyo inferior 3sd tiene mejoras de fricción, o esquinas inferiores, 7sd con mayor fricción superficial.

Tenga en cuenta que se pueden usar lubricantes en la cara de apoyo superior 2^sdpara reducir la fricción superficial entre esa y la tuerca roscada 36, o cualquier otro sujetador roscado similar. Las esquinas inferiores radiales 7sd aumentan la fricción superficial de la cara de apoyo inferior 3sd. Las esquinas laterales 6sd, aunque no se muestran, pueden incluir caras biseladas en ángulo 8^sdformadas entre la cara de apoyo superior 2^sdy una cara de apoyo lateral 4sd. Tales caras biseladas 8sd pueden formar una porción de borde externo que incluye superficies ahusadas y dientes acoplados, estando las superficies ahusadas gradualmente inclinadas hacia fuera y hacia la cara de apoyo inferior 3^sdy la cara de apoyo lateral 4^sd.

La arandela 1sd tiene, entre otros, un radio anular Rsa, un radio de lóbulo Rsl, un radio moleteado Rsk y un radio vacío R8^v. La arandela 1^sdtiene una altura Hs, una primera altura biselada H^sbí, una segunda altura biselada H^sbn, una altura de moleteado H8^ky un ángulo biselado °8. Tales caras biseladas 88^apueden ayudar a la arandela 18^aa despejar el radio de una esquina de una pestaña y otros problemas de espacio. Otras caras biseladas 8 ayudan al conector de reacción externo a conectarse y acoplarse de forma giratoria con la arandela 1. Las caras biseladas 8 también pueden aceptar modificaciones en el conector de reacción externo 17 para permitir aplicaciones de pernos invertidos.

Colocación alternativa de los medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción de la arandela Z®. Las Figuras 8D4 - 8D10 muestran la arandela 18^dcon varias iteraciones de caras sesgadas por fricción con una fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y una fricción relativamente menor contra la tuerca. En otras palabras, la arandela 18d se muestra con varios tipos, tamaños y ubicaciones de medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción. Tenga en cuenta que estas variaciones se muestran con la arandela 18^dpero se aplican a todas las arandelas de reacción descritas en la presente. La Figura 8D4 se muestra sin mejoras por fricción, solo un lado inferior liso. La Figura 8D5 se muestra con mejoras de fricción que se forman empotradas dentro de la cara inferior de la arandela mediante la eliminación de material próximo al orificio central. La Figura 8D6 muestra una banda relativamente delgada de mejoras por fricción formada en una parte del borde externo de la cara inferior. La Figura 8D7 muestra una banda relativamente gruesa de mejoras por fricción formada equidistante de un borde interno y una parte del borde externo de la cara inferior. La Figura 8D8 muestra una banda relativamente delgada que tiene un ancho de 1X de mejoras por fricción formada a una distancia de 1X desde el borde externo y 2X desde el borde interno de la cara inferior. La Figura 8D9 muestra medios de mejora por fricción, en este caso un anillo inclinado hacia abajo que tiene bordes afilados formados en el borde externo de la cara inferior. La arandela 18D5, aunque se muestra curvada, no imparte fuerza de polarización axial al perno alargado. Alternativamente, la arandela 18D5 puede no tener variaciones de altura, excepto en los bordes afilados.

Como se muestra en la Figura 8D10, las arandelas también pueden proporcionarse con configuraciones para acoplamiento de bloqueo positivo con el conector de reacción externo. Dichos acoplamientos de bloqueo positivos son hendiduras formadas en el borde externo de la arandela 18^d. El conector de reacción externo incluiría los medios de acoplamiento correspondientes para permitir la operación de manos libres y, una vez asentada la tuerca, la operación de manos libres en una aplicación de atornillado invertido.

Las divulgaciones de arandelas de estilo de reacción para pernos industriales que tienen superficies de fricción de la técnica anterior no explican la importancia de la ubicación ni la extensión de la cobertura de tales superficies de fricción. El solicitante descubrió que los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción ubicados en los radios de la arandela interna cerca del perno o alrededor de toda la parte inferior de la arandela tienden hacia el movimiento de la arandela o la rotación con la tuerca. Estas estrategias tuvieron un éxito marginal y ocasionalmente produjeron arandelas fijas. En otras palabras, más tratamientos de fricción sobre partes más grandes, enteras y/o interiores de la parte inferior de las arandelas son sustancialmente menos efectivos que los tratamientos de fricción sobre partes más pequeñas y/o externas.

Tipos alternativos de sujetadores y conector Z® para su uso con la arandela Z®. La Figura 9A muestra la arandela 18d para su uso con un perno que tiene una cabeza de perno 20A roscada en un orificio ciego y un conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual HYTORC® 15. La Figura 9B muestra la arandela 18^dpara su uso con un tornillo de cabeza hueca 20B roscado en un orificio ciego y un conjunto de conector de acción y reacción coaxial de accionamiento dual HYTORC® modificado 15C. Se pueden usar varias geometrías de sujetadores con herramientas, piezas y accesorios del Sistema Z® con los cambios de diseño correspondientes, como se muestra en la Figura 9B. El conjunto de casquillo modificado 15C incluye un medio de acoplamiento de accionamiento de sujetador macho 16C en lugar del conector de acción 16.

Área superficial reducida de la arandela Z®. La Figura 10 es similar a la Figura 5D excepto que un borde externo 410^ade una arandela presurizada 11oa" se recorta desde el borde externo 37 de la tuerca apretada 36". En particular, la fuerza de torsión de reacción 921oa que actúa en otra dirección 94 recibida por el borde externo de la arandela 41oa puede ser menor que la fuerza de torsión de acción 91 que actúa en una dirección 93 recibida por la tuerca 36. La arandela presurizada 110^a" absorbe la fuerza de torsión de reacción 9210^ade la herramienta 10B de manera que la herramienta 10B aplica la torsión de acción 91 a la tuerca asentada 36' y puede aplicar menos fuerza de reacción 92ioa al borde externo de la arandela 4ioa. Se necesitan mejoras de fricción agresivas 7ioa para evitar que la arandela 1^ioagire con la tuerca 36. La tuerca asentada 36' gira, pero la arandela comprimida 1^ioa' se queda quieta. Este posicionamiento relativo, a saber, que la mejora de la fricción 7^ioay, por lo tanto, el radio de fricción efectivo de la arandela 1ioa está más lejos del centro de rotación, o del eje de fuerza de giro Aio, que el radio de fricción efectivo de la tuerca 36, es innovador. La fuerza de reacción 92ioa actúa a través del conector externo 17A a una distancia R^ioamás o menos alejada del eje de fuerza de giro Aio que tiende a mantener inmóvil la arandela 1^ioa. Como resultado de la diferencia en los radios de fricción efectivos, la arandela 1^ioapermanece estacionaria en la junta 30 en lugar de girar con la tuerca 36 cuando se aprieta o afloja el sujetador 20. Tenga en cuenta que una cara inferior 54 del conector interno 16 gira sobre y/o por encima de una cara superior 64A de un borde interno inferior 65A del conector externo 17A. En este caso, el conector interno 16 y el conector externo 17A pueden experimentar una fricción facial adicional debido a un área superficial más grande de la cara superior 64A.

En otras palabras, con el sistema HYTORC® Z® se pueden usar arandelas que tengan bordes externos que coterminan o se cortan desde un borde externo de la tuerca o la cabeza del perno. En tales casos, es necesario que la superficie inferior de la arandela se forme con medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción agresivos para garantizar que el radio de fricción efectivo de la arandela sea mayor que el radio de fricción efectivo de la tuerca o la cabeza del perno. Los resultados exitosos son probables con mejoras de fricción agresivas incluso si la fuerza de reacción recibida por el borde externo de la arandela es sustancialmente igual o menor que la torsión de acción recibida por una tuerca o el borde externo de la cabeza del perno. En estas situaciones, tales mejoras de fricción agresivas pueden incluir rugosidades, superficies poligonales, ranuras, moletas, picos, hendiduras, aberturas, puntos salientes u otras proyecciones similares. La compensación de los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción agresivos más allá de R²⁰sigue siendo una característica importante en este caso. Tenga en cuenta que el conector externo modificado 17A requiere un diseño sofisticado para encajar y acoplarse de forma giratoria con la arandela i. Tenga en cuenta también que el conector externo modificado 17A puede permitir aplicaciones de pernos invertidos.

Tamaños alternativos de conectores Z®. Las Figuras 11A, 11B y 11C muestran varios tamaños de conectores de reacción, incluido el conector externo 17iia que tiene paredes rectas y los conectores externos 17iib y 17iic que tienen paredes cónicas. Estas variaciones permiten el uso de sujetadores roscados y arandelas HYTORC® Z® de diferentes tamaños con la misma pistola Z®. Se pueden usar otras configuraciones según sea necesario.

Sistema Z® aplicado a las herramientas de torsión HYTORC®. HYTORC® ha desarrollado adaptadores ranurados y placas de reacción para adaptar el sistema Z® a su variedad de modelos de herramientas eléctricas de torsión operadas eléctrica, hidráulica y neumáticamente para aplicaciones de empernado con holgura normal, con poca holgura y con eslabones desplazados. La Figura 12A muestra medios de acoplamiento de conector, o adaptadores ranurados, 18 y 18A, como se explica con respecto a las Figuras 5A, 5B, 5C y 5D. El adaptador ranurado 18A está diseñado para usarse con pistolas de torsión eléctricas y neumáticas HYTOR^c®, como la pistola Z® 10A (y 10B), como se muestra nuevamente en la Figura 12B. Tiene la forma de un anillo anular que tiene acoplamientos ranurados en sus lados interno y externo. El conector de accionamiento interno 16 y el conector de reacción externo 17 del conector de accionamiento dual 15 están acoplados de manera cooperativa y giran relativamente en direcciones opuestas en modo LSHT a través de la carcasa de la herramienta y/u otros medios conocidos y/o patentados a través de los medios de acoplamiento del conector 18A.

Como se muestra en la Figura 12C, el adaptador ranurado 18 está diseñado para usarse con las herramientas hidráulicas de torsión del solicitante, como hYt ORC® ICE® 10C y la HYTORC® AVANTI® lOD y otras herramientas similares. Tiene la forma de un anillo anular escalonado con una parte superior y una parte inferior fusionadas entre sí que tienen un radio diferente. El anillo superior tiene un radio más corto y acoplamientos ranurados internos para acoplarse de forma no giratoria con las partes de soporte de reacción ranuradas 19A y 19B de las herramientas 1OC y 1OD. El anillo inferior tiene un radio más largo y acoplamientos ranurados externos para acoplarse de forma no giratoria con las partes ranuradas en el conector de reacción externo 16. El conector de accionamiento interno 16 y el conector de reacción externo 17 del conector de accionamiento dual 15A están acoplados de manera cooperativa y giran relativamente en direcciones opuestas a través de las carcasas de la herramienta y/u otros medios conocidos y/o patentados a través de los medios de acoplamiento del conector 18.

Las Figuras 13A y 13B muestran una almohadilla de reacción Z® 17B para su uso con HYTORC® STEALTH® 1OE diseñados principalmente para aplicaciones de empernado de poca holgura. La almohadilla de reacción 17B tiene una forma que se adapta a las dimensiones de STEALTH® 1OE y se une de forma no giratoria a la carcasa de la herramienta mediante pasadores o tornillos. La almohadilla de reacción Z® 17B se acopla de forma no giratoria con la arandela Z® i.

Sistema Z® aplicado a HYTORC® Offset Link. Los beneficios del sistema Z® se pueden lograr con eslabones desplazados intercambiables de accionamiento dual patentados, como, por ejemplo, el aparato 8O. El eslabón 80 funciona con las herramientas de torsión de reacción y acción coaxial patentadas de HYTORC®, como, por ejemplo, la herramienta de torsión hidráulica HYTORC® ICE® 10C o el multiplicador de torsión neumática de la pistola HYTORC® Z® 10B (o 10A). Otras herramientas de este tipo son GUN® velocidad única, jGUN® velocidad doble superior, AVANTI® 10D y/o STEALTH® 10E propiedad de HYTORC®. Dichos eslabones desplazados intercambiables de accionamiento dual patentados se divulgan detalladamente en el documento WO 2014/176468 A1

Las Figuras 14A y 14B muestran vistas en perspectiva superior e inferior del conjunto de eslabón desplazado de accionamiento 80, para la transmisión y multiplicación de torsión de HYTORC® ICE® 10C para apretar o aflojar un sujetador roscado (no mostrado) sobre la arandela Z® 1. El eslabón 80 incluye: un conjunto de entrada de fuerza de accionamiento 81; un conjunto de salida de fuerza de accionamiento 82; y un conjunto de fuerza de reacción 83.

Por lo general, durante una operación de apriete, la cara inferior moleteada de la arandela Z® 1 descansa sobre una junta que se cerrará, mientras que la cara inferior de la tuerca o la cabeza del perno que se va a apretar descansa sobre la cara superior lisa de la arandela Z® 1. Los bordes externos de la arandela Z® 1 se acoplan de forma no giratoria y reaccionan en un hueco de un conector de reacción externo del conjunto de fuerza de reacción 83. Mientras tanto, un conector interior del conjunto de salida de la fuerza de accionamiento 82 aprieta la tuerca o la cabeza del perno sobre la arandela Z®1.

Ventajosamente, el conjunto de eslabón desplazado de accionamiento: permite el acceso a sujetadores previamente inalcanzables debido, por ejemplo, a roscas que sobresalen, espacios libres limitados y obstrucciones; hace prácticos dispositivos previamente inutilizables accionados eléctrica, hidráulica, manual y/o neumáticamente; hace factibles materiales avanzados previamente inutilizables, como, por ejemplo, aluminio de calidad aeronáutica; crea componentes modulares, tales como, por ejemplo, casquillos impulsores que aumentan y reducen el hexágono, adaptadores impulsores macho a hembra, para cumplir con las características de la aplicación de empernado; produce una multiplicación de torsión precisa y personalizable; domina la aplicación de la fuerza impulsora y la fuerza de reacción; supera la corrosión, la rosca y la deformación facial; evita el gripado de las roscas de los pernos; anula la carga lateral; asegura una carga de perno equilibrada para una compresión conjunta simétrica; simplifica el uso de eslabones y herramientas; minimiza el riesgo de error del operario; y maximiza la seguridad del empernado.

El sistema HYTORC® Z® utilizado con una arandela de fricción de cara dual HYTORC®. Según las Figuras 15A -15G, puede ser necesario evitar que la tuerca trasera (no mostrada) o la cabeza del perno giren dependiendo de las condiciones de fricción relativa en juego durante el uso del sistema HYTORC® Z®. Si es necesario, el operario inserta una arandela de fricción de cara dual 85 patentada por HYTORC® debajo de la tuerca trasera o la cabeza del perno 22. Sus dos caras mejoradas de fricción 86 y 87 evitan que la cabeza del perno 22 gire, en especial tan pronto como la carga comienza a aplicarse al perno 24. En general, las explicaciones sobre la fricción relacionadas con la arandela Z® 1 se aplican a las caras 86 y 87 mejoradas por fricción. Se logran beneficios similares, como se explicó con la cara de apoyo inferior 3 de la arandela Z® 1, mediante la ubicación estratégica de las mejoras por fricción en las caras 86 y 87.

En otras palabras, un sistema de arandela patentado por HYTORC®, o un sistema de arandela de contratorsión dual, incluye una primera arandela que tiene medios de acoplamiento de fuerza de reacción externa y una cara de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno que se va a apretar o aflojar (como la arandela Z® 1), y una segunda arandela que tiene dos caras de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta (como la arandela de fricción de cara dual 85). Este sistema de arandela de contratorsión dual evita que el espárrago o el perno giren, a fin de controlar la rosca y la fricción facial del sujetador para lograr una mejor traslación de la torsión a la carga del perno. Además, el uso de una arandela de fricción de cara dual 85 elimina la necesidad de una llave de respaldo. Tenga en cuenta que cualquier tratamiento de aumento del coeficiente de fricción explicado con respecto a la arandela HYTORC® Z® es aplicable a la arandela de fricción de cara dual HYTORC® 85.

Tenga en cuenta que este sistema de arandela de contratorsión dual se puede usar con cualquier parte, cualquier combinación o todo el sistema HYTORC® Z®. Recuerde que la torsión tiene una fricción desconocida y la tensión tiene una relajación del perno desconocida. Este sistema de arandelas puede venir en un conjunto para eliminar la fricción facial incontrolable y la carga lateral incontrolable para mejorar la precisión de la carga del perno de torsión y tensión.

Además, las arandelas indicadoras de tensión directa, o arandelas Squirter®, se pueden usar con cualquier parte, cualquier combinación o todo el sistema HYTORC® Z®. Se divulgan en las siguientes patentes de Estados Unidos otorgadas a Applied Bolting Technology Products, Inc., 5.769.581, 5.931.618, 6.425.718 y 8.002.641. En una realización particularmente ventajosa, otro sistema de arandela patentado por HYTORC®, o sistema de arandela indicadora de carga y/o de contratorsión dual (no se muestra), incluye una primera arandela que tiene medios de acoplamiento de fuerza de reacción externa y una cara de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno que se va a apretar o aflojar (como la arandela Z® 1), y una segunda arandela que tiene dos caras de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta (como la arandela de fricción de cara dual 85), incluidas las características de arandelas Squirter®. Este sistema de arandela de contratorsión dual evita que el espárrago o el perno giren, a fin de controlar la rosca y la fricción facial del sujetador para lograr una mejor traslación de la torsión a la carga del perno e indicar claramente una vez que se ha realizado el trabajo de atornillado. Tenga en cuenta que cualquier tratamiento de aumento del coeficiente de fricción explicado con respecto a la arandela HYTORC® Z® es aplicable a la arandela de fricción de cara dual HYTORC® 85, incluidas las características de las arandelas Squirter®.

El sistema HYTORC® Z® utilizado con una tuerca HYTORC® Z® o un perno Z®. La investigación y el desarrollo recientes relacionados con el sistema Z® del solicitante incluyen la aplicación de tratamientos de aumento del coeficiente de fricción explicados con respecto a la arandela HYTORC® Z® a las tuercas y cabezas de pernos. Como se explicó en relación con las Figuras 15A - 15G, puede ser necesario evitar que la tuerca trasera (no mostrada) o la cabeza del perno giren dependiendo de las condiciones de fricción relativa en juego durante el uso del sistema HYTORC® Z®. Una solución es el uso de una arandela de fricción de cara dual 85 patentada por HYTORC® debajo de la tuerca trasera o la cabeza del perno 22.

Según las Figuras 15H - 15K, otra solución es la aplicación de tratamientos de aumento del coeficiente de fricción explicados con respecto a la arandela HYTORC® Z® a tuercas y cabezas de pernos, como, por ejemplo, la cara inferior de la contratuerca (no se muestra) o la cabeza del perno 22A y/o 22B. Sus respectivas caras mejoradas de fricción 86A y 86B evitan que las cabezas de los pernos 22A y 22B giren, en especial tan pronto como se comienza a aplicar carga a los pernos 24A y 24B. Tenga en cuenta que las mejoras de fricción de 86A son bastante similares a las de la arandela 1, como se muestra en muchas Figuras. Tenga en cuenta que las mejoras de fricción de 86B son bastante similares a las de la arandela 1^sd6 en la Figura 8D9.

En otras palabras, un sistema patentado de arandela y tuerca o perno de HYTORC® , o un sistema de arandela Z® y tuerca Z® o perno Z® de contratorsión, incluye una primera arandela que tiene un medio de acoplamiento de fuerza de reacción externa y una cara de fricción para su uso bajo una tuerca o cabeza de perno que se va a apretar o aflojar (como la arandela Z® 1), y una tuerca o perno que tenga una cara de menor fricción en el otro lado de la junta (como la cabeza del perno Z® 22a ). El sistema arandela Z® - tuerca/perno Z® evita que el espárrago o el perno giren, a fin de controlar la rosca y la fricción facial del sujetador para lograr una mejor traslación de torsión a la carga del perno, y elimina la necesidad de una llave de respaldo. Además, el sistema arandela Z® - tuerca/perno Z® es una alternativa al sistema de arandela de contratorsión dual en situaciones en las que este último es más costoso y/o menos efectivo.

Generalmente, la mayor parte de la explicación de las Figuras 1 - 15G en relación con el sistema HYTORC® Z®, y más específicamente, la mayor parte de la explicaciones de las Figuras 7 y 8 relacionadas con las arandelas Z® 1 -18D7 (tales como tipos y ubicaciones de tratamientos de aumento del coeficiente de fricción y geometrías de acoplamiento externo), se pueden aplicar a la contratuerca y/o cabezas de pernos de las Figuras 15H - 15K.

Tenga en cuenta que el sistema arandela Z® - tuerca/perno Z® se puede usar con cualquier parte, cualquier combinación o todo el sistema HYTORC® Z®. Recuerde que la torsión tiene una fricción desconocida y la tensión tiene una relajación del perno desconocida. El sistema arandela Z® Washer - tuerca/perno Z® puede venir ensamblado y/o como partes, combinaciones y/o conjuntos de los mismos para eliminar la fricción facial incontrolable y la carga lateral incontrolable para mejorar la precisión de la carga del perno de torsión y tensión. Pistola HYTORC® Z® (en detalle). En referencia a las Figuras 16A y 16B a modo de ejemplo, éstas muestran vistas en perspectiva de las herramientas 10A y 10B, originalmente mostradas en las Figuras 3A-3C como pistola HYTORC Z®. Las herramientas 10A y 10B incluyen: conjunto de entrada y salida de accionamiento 100; conjunto multiplicador de fuerza de giro 200; conjunto de fuerza de vibración 300; conjunto de cambio de modo 400; y conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15, o conector HYTORC® Z®.

En referencia a la Figura 17A a modo de ejemplo, muestra una vista lateral en sección transversal de la herramienta 10A en modo LSHT. En referencia a la Figura 17B a modo de ejemplo, muestra una vista lateral en sección transversal de la herramienta 10B en modo HSLT.

Las Figuras 17A y 17B muestran el conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 de las herramientas 10A y 10B. Los componentes de entrada de accionamiento incluyen la carcasa de la herramienta de accionamiento 101 que contiene un mecanismo de generación de accionamiento 102, un conjunto de mango 103 y un mecanismo de conmutación 104. El mecanismo de generación de accionamiento 102 genera una fuerza de torsión de giro 91 en una dirección 93 para girar la tuerca 36 y se muestra formado como un medio de accionamiento de motor que puede incluir un motor hidráulico, neumático, eléctrico o manual. La carcasa de la herramienta de accionamiento 101 se muestra generalmente como un cuerpo cilíndrico con un conjunto de mano 103 que es sostenido por un operario. El conjunto de mango 103 incluye un mecanismo de conmutación 104 para conmutar el mecanismo de generación de accionamiento 102 entre una posición no operativa y una posición operativa, y viceversa. Un eje de entrada de fuerza de giro 121 conecta los componentes de entrada de accionamiento del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 con el conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 y el conjunto de fuerza de vibración 300 y transfiere la fuerza de giro 91 entre los mismos. Un eje de salida de fuerza de giro 122 incluye una parte de accionamiento 123, que puede estar configurada, por ejemplo, como un accionamiento cuadrado. El eje de salida de fuerza de giro 122 conecta los componentes de salida de accionamiento del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 con el conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 y el conjunto de fuerza de vibración 300 y transfiere una forma multiplicada o vibrada de fuerza de giro 91 entre el mismo y el conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15. En un modo de operación, un adaptador ranurado de fuerza de reacción 443 recibe la fuerza de reacción de torsión 92 en la dirección opuesta 94.

La Figura 18 es una vista lateral en sección transversal de un conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 y un conjunto de fuerza de vibración 300 de la herramienta 10A en modo LSHT. La Figura 18 también muestra partes del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100. Los componentes que no se muestran en otras Figuras, incluyen el apoyo del eje de salida de la fuerza de giro 191. La Figura 19 es una vista en sección transversal en perspectiva de un conjunto de carcasa de herramienta de accionamiento 101, un conjunto de mango de herramienta de accionamiento 103 y componentes internos relacionados de la herramienta 10A y la herramienta 10B. La Figura 19 muestra partes del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100. Los componentes que se muestran incluyen: una cubierta trasera del mango 131; una junta 137 adyacente a la tapa trasera 131 y la parte trasera de la carcasa 101; conjunto de motor 102; un conjunto de válvula de aire 132 que tiene una válvula de aire externo 133 y una válvula de aire interno 134 mantenida en su lugar por un tornillo de tope 135. La cubierta trasera 131 se acopla a la parte posterior y mantiene dichos componentes en la carcasa 101 mediante tornillos de torsión BHCS 136. Un conjunto de disparador 150 incluye: mecanismo de conmutación 104; resortes 151; un casquillo del eje del gatillo 152; y una varilla disparadora 153. El mango 103 incluye: un conjunto de válvula de control 155 con una válvula de control 157 y un tornillo de tope 156; un resorte cónico 161; un espaciador de válvula reguladora 162; juntas tóricas 163, una formada entre el conjunto de válvula de control 155 y una carcasa del regulador interno 164 y otra formada entre la carcasa del regulador interno 164 y la placa inferior 173. Se forma una pantalla de malla 171 entre la placa inferior 173 y un filtro de ruido 172. Un tornillo de cabeza hueca 174 conecta dichos componentes y la placa inferior 173 que tiene una junta 176 al conjunto de mango 103. Un accesorio de aire 175 sale de la placa inferior 173 y se conecta a la carcasa del regulador interno 164. Un conjunto de botón pulsador de mango 180 (no mostrado) permite que un operario cambie la dirección de la fuerza de giro e incluye: un inserto de mango de botón pulsador 181; un estante de botón pulsador 182; un resorte 183; y conectores 184.

El conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 incluye un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 210 en una carcasa de mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 201 sustancialmente para el modo LSHT que incluye una pluralidad de conjuntos transmisores de multiplicación de fuerza de giro. En las realizaciones mostradas en las Figuras 17A y 17B, el conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 incluye cinco (5) conjuntos transmisores multiplicadores 211, 212, 213, 214 y 215. Debe entenderse que existen numerosos tipos conocidos de mecanismos de multiplicación de fuerzas. Por lo general, los conjuntos transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215 forman el mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 210, un sistema de engranajes epicicloidal compuesto. Puede incluir una pluralidad de engranajes planetarios externos que giran alrededor de un engranaje solar central. Los engranajes planetarios pueden montarse sobre portadores móviles que pueden girar ellos mismos con respecto al engranaje solar. Dichos sistemas de engranajes epicicloidales compuestos pueden incluir engranajes anulares externos que engranan con los engranajes planetarios. Los sistemas de engranajes epicíclicos simples tienen un sol, un anillo, un portador y un conjunto planetario. Los sistemas de engranajes planetarios compuestos pueden incluir estructuras planetarias engranadas, estructuras planetarias escalonadas y/o estructuras planetarias de etapas múltiples. En comparación con los sistemas de engranajes epicíclicos simples, los sistemas de engranajes epicicloidales compuestos tienen las ventajas de una mayor relación de reducción, una mayor relación torsión-peso y configuraciones más flexibles.

Los conjuntos transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211-215 pueden incluir: jaulas de engranajes; engranajes planetarios; engranajes anulares; engranajes solares; engranajes oscilantes; engranajes cicloidales; engranajes epicicloidales; conectores; espaciadores; anillos de cambio; anillos de retención; casquillos; cojinetes; tapas; engranajes de transmisión; ejes de transmisión; pasadores de posicionamiento; ruedas motrices; resortes; o cualquier combinación o parte de los mismos. Los transmisores de multiplicación de fuerza de giro tales como 211 -215 también pueden incluir otros componentes similares conocidos. Tenga en cuenta que el eje de entrada de fuerza de giro 121 también puede considerarse un transmisor de multiplicación de fuerza de giro; en concreto se trata de un engranaje solar del motor de primera etapa del transmisor de multiplicación de fuerza de giro 211. Los conjuntos de multiplicación de fuerza de giro son muy conocidos están divulgados y descritos. Un ejemplo se divulga y describe en la Patente de Estados Unidos n. ° 7.950.309 del solicitante.

La Figura 18 muestra más detalles de partes del conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 que las Figuras 17A y 17B. Los componentes del conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 mostrados en la Figura 18 y no en las Figuras 17A y 17B incluyen: una contratuerca 250; una arandela de seguridad 249; un cojinete 241; un adaptador de carcasa 247; un espaciador de cojinete 252; un anillo de retención interno 243; un cojinete 242; un conector de caja de cambios 248; un anillo de retención interno superior e inferior 251; un cojinete de bolas superior e inferior 246; un cojinete de doble sellado 244; y un anillo de retención interno 245.

El conjunto de fuerza de vibración 300 incluye un mecanismo de fuerza de vibración 310 en una carcasa de mecanismo de fuerza de vibración 301 sustancialmente para el modo HSLT que incluye uno o una pluralidad de transmisores de vibración. En la realización mostrada en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de fuerza de vibración 300 incluye dos transmisores de vibración, específicamente de impacto, 311 y 312. Debe entenderse que existen varios mecanismos de fuerza de vibración conocidos y, a menudo, implican mecanismos de fuerza de impacto que consisten en un yunque y un martillo giratorio. El motor hace girar el martillo y el yunque tiene una resistencia de giro. Cada impacto imparte una fuerza de martilleo, que se transmite al impulsor de salida.

En general, los conjuntos de fuerza de vibración pueden incluir mecanismos de fuerza de vibración tales como mecanismos de fuerza ultrasónica que incluyen transmisores de fuerza ultrasónica; mecanismos de fuerza de desequilibrio de masa, incluidos los transmisores de fuerza de desequilibrio de masa, o cualquier otro mecanismo de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento o velocidad), incluidos los transmisores de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento o velocidad). Otros conjuntos de fuerza de vibración pueden incluir: martillos; yunques; conectores; espaciadores; anillos de cambio, anillos de retención; casquillos; cojinetes; tapas; engranajes de transmisión; ejes de transmisión; pasadores de posicionamiento; ruedas motrices; resortes; o cualquier combinación o parte de los mismos. Los transmisores de vibraciones como 311 y 312 también pueden incluir otros componentes similares conocidos. La Figura 18 también muestra un tornillo de tope 320.

Por lo general, las RPM de las herramientas 10A y 10B disminuyen a medida que aumenta la salida de torsión. La activación o desactivación del mecanismo de fuerza de vibración 310 alternativamente puede ser tal que cuando las RPM caen por debajo o van más allá de un número predeterminado, el mecanismo de fuerza de vibración 310 se vuelve inefectivo o efectivo. En el modo HSLT, el mecanismo de fuerza de vibración 310 proporciona una fuerza de giro a la tuerca. En el modo LSHT, el mecanismo de fuerza de vibración 310 actúa como una extensión para transmitir la fuerza de giro de una parte de la herramienta a otra. Tenga en cuenta que el mecanismo de fuerza de vibración 310 puede ubicarse cerca del motor de la herramienta, cerca del impulsor de salida de la herramienta o en cualquier lugar intermedio.

En el modo HSLT, el mecanismo de fuerza de vibración 310 siempre recibe una fuerza de giro y gira; la carcasa puede o no recibir una fuerza de giro; y la salida de torsión es relativamente baja, por lo que la carcasa no necesita reaccionar. Tenga en cuenta que en las realizaciones de la Figura 17A y 17B, el mecanismo de fuerza de vibración 310 solo funciona en un modo de mayor velocidad, como el modo HSLT. Esto, a su vez, significa que a una velocidad más baja cuando el mecanismo intensificador de torsión está en funcionamiento, como en el modo LSHT, no hay impacto ni vibración mínima. Durante el modo HSLT, al menos dos transmisores de multiplicación son unitarios y giran con el martillo para aumentar la inercia y ayudar en el movimiento de martilleo del mecanismo de impacto. Tenga en cuenta que cuando un sujetador presenta poca o nada de corrosión, deformación de la rosca y de la cara y/o el gripado de la rosca, el mecanismo de fuerza de vibración 310 puede no ser necesario en el modo HSLT.

El conjunto de cambio de modo de acción deslizante 400 es sustancialmente para cambiar la herramienta 10A del modo LSHT al modo HSLT y la herramienta 10B del modo HSLT al modo LSHT. En las realizaciones mostradas en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de cambio de modo de acción deslizante 400 incluye: una base de cambio 401; un collarín de cambio 442; un pivote de cambio ranurado 443; un anillo ranurado de cambio 445; un anillo de cambio externo 456; y un conjunto de cambio interno 450. El conjunto de cambio interno 450, como se muestra en las Figuras 17A y 17B incluye: un casquillo de cambio interno 452; un anillo de cambio interno 453; y cojinetes de bolas de acoplamiento 454.

El conjunto de cambio de modo de acción deslizante 400 puede incluir: conjuntos manuales (manual secuencial, no síncrono o preseleccionado) o conjuntos automáticos (manumático, semiautomático, electrohidráulico, saxomat, doble embrague o continuamente variable); convertidores de torsión; bombas; engranajes planetarios; embragues; bandas; válvulas; conectores; espaciadores; anillos de cambio, anillos de retención; casquillos; cojinetes; collarines; gatillo de bolas; tapas; engranajes de transmisión; ejes de transmisión; sincronizadores; pasadores de posicionamiento; ruedas motrices; resortes; o cualquier combinación o parte de los mismos. Los componentes de cambio de modo pueden incluir también otros componentes similares conocidos. Debe entenderse que hay varios conjuntos de cambio de modo conocidos y que a menudo implican componentes de cambio que consisten en collarines, anillos y gatillo de bolas.

La Figura 18 muestra más detalles de partes del conjunto de cambio de modo de acción deslizante 400 que las Figuras 17A o 17B. Los componentes adicionales del conjunto de cambio 400 que se muestran en la Figura 18 y no se muestran en las Figuras 17A y 17B incluyen: anillos de retención internos 451, 457 y 459; un casquillo inferior y uno superior 446 y 447; y tapones de reacción del anillo de cambio 458. La Figura 20 es una vista en perspectiva del conjunto de cambio de modo 400 de la herramienta 10A y la herramienta 10B. La Figura 20 muestra partes externas sustanciales del conjunto de cambio de modo 400. Los componentes que no se muestran en otras Figuras incluyen: una tapa del eje de bloqueo 402; un inserto de mango 403; un obturador con empuñadura 404; un mango jalador 405; un enlace de actuador y pasador de cambio 406; un pasador de pivote 407; un soporte de extensión de cambiador 410; SHCS 411; un conjunto de sujetador de cambiador 430; un enlace de cambiador inferior y superior 441; un resorte ondulado 448; y un soporte ranurado 449.

Volviendo a las Figuras 5A - 5D, muestran una vista en perspectiva y en sección transversal del conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15 de la herramienta 10A y la herramienta 10B y el conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15A de la herramienta 10C y la herramienta 10D.

En el modo LSHT, el conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15 es sustancialmente para transferir una forma multiplicada de fuerza de giro 91 a la tuerca 36 en una dirección 93 y la forma multiplicada correspondiente de fuerza de reacción 92 en otra dirección 94 a la arandela Z®1, que actúa como un objeto estacionario. En el modo HSLT, el conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 15 es sustancialmente para transferir una forma vibratoria de fuerza de giro 91 a la tuerca 36 o a la tuerca 36 y la arandela 1 en una dirección 93. En la realización mostrada en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de conector de salida y reacción de accionamiento doble 15 incluye un conector de accionamiento interno 16 y un conector de reacción externo 17. El conector de reacción externo 17 no se puede acoplar de forma giratoria con la el pivote de cambio ranurado de fuerza de reacción 443 durante el modo LSHT. Debe entenderse que existen varios mecanismos de acoplamiento conocidos para transferir fuerzas de giro y de reacción a sujetadores roscados y tuercas y arandelas de los mismos, incluyendo almenado, ranurado y otras geometrías.

La herramienta 10A funciona según lo siguiente en el modo LSHT. El operario tira de la base de cambiador 401 hacia una posición trasera. Los cojinetes de gatillos de bolas/ acoplamiento 454 se desacoplan de la carcasa del mecanismo multiplicador de fuerza de giro 201 y se acoplan con el anillo ranurado del cambiador 445 dentro del pivote de cambio ranurado de fuerza de reacción 443. La base del cambiador 401 está unida a la carcasa del mecanismo multiplicador de la fuerza de giro 201. Los transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215 están desbloqueados y libres para girar entre sí. Cuando el operario jala de la base del cambiador 401 hacia una posición trasera también acopla el anillo ranurado de fuerza de vibración (impacto) del conjunto de cambiador 453 con la carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301. Esto bloquea los transmisores de fuerza de vibración (impacto) 311 y 312 y, por lo tanto, el conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300. Y esto permite que el eje impulsor de salida de fuerza de giro 120 sea accionado por la quinta caja de engranajes del transmisor de multiplicación de la fuerza de giro 215, que está engranado por ranuras con la carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301. El pivote de cambio ranurado 443 está acoplado por ranura con el conector de reacción 17. Y el conector de reacción 17 está acoplado geométricamente con la arandela 1 debajo de la tuerca 36. Al asentar la tuerca 36, la arandela 1 de disco de bloqueo comprimida sirve como el objeto estacionario mediante el cual la carcasa del mecanismo de multiplicación de la fuerza de giro 201 reacciona fuera del conector de reacción 17. Con la carcasa del mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 201 inmóvil, los transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215 aprietan la tuerca asentada 36 a través del eje impulsor de salida de fuerza de giro 120.

Por lo general, el funcionamiento de la herramienta 10B requiere la activación o desactivación del mecanismo de impacto 310. El conjunto de cambio de modo de acción deslizante 400 puede cambiar la herramienta 10A entre: el mecanismo de multiplicación 210; mecanismo de impacto 310; parte del mecanismo de multiplicación 210 (como por ejemplo uno de la pluralidad de transmisores de multiplicación); parte del mecanismo de impacto 310 (como por ejemplo uno de la pluralidad de transmisores de impacto); o cualquier combinación de los mismos.

La herramienta 10B funciona según lo siguiente en el modo HSLT. El operario jala la base del cambiador 401 hacia una posición hacia adelante. Los cojinetes de gatillos de bolas/ acoplamiento 454 se acoplan con la carcasa del mecanismo de multiplicación de la fuerza de giro 201 y la carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301. El anillo ranurado del cambiador 445 se desacopla del interior del pivote de cambio ranurado de fuerza de reacción 443 de fuerza de reacción, dejándolo en reposo e inactivo. Por lo tanto, el conector de reacción 17 está en reposo e inactivo porque no está acoplado por ranura con la carcasa del mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 201. Con los cojinetes de gatillos de bolas/ acoplamiento 454 acoplados con la carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301, los transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215 están bloqueados y no pueden girar entre sí. Por lo tanto, el conjunto multiplicador de fuerza de giro 200 gira como una masa unitaria a través del eje de entrada de fuerza de giro 121. El motor 102 hace girar el eje de entrada de fuerza de giro 121 que incluye el engranaje del motor solar de primera etapa del transmisor de multiplicación de fuerza de giro 211. Cuando el operario jala de la base del cambiador 401 hacia una posición delantera también desacopla el anillo ranurado de fuerza de vibración (impacto) del conjunto de cambiador 453 de la carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301. Esto desbloquea los transmisores de fuerza de vibración (impacto) 311 y 312 y, por lo tanto, el conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300. La carcasa del mecanismo de fuerza de vibración (impacto) 301 está acoplado por ranura con la quinta caja de engranajes del transmisor de multiplicación de fuerza de giro 215. El transmisor de fuerza de vibración (impacto) 312 (yunque), está acoplado por ranura al eje impulsor de salida de fuerza de giro 120, que sube o baja la tuerca 36 en el espárrago 23 por el impacto del transmisor de fuerza de vibración (impacto) 311 (martillo).

Volviendo a las Figuras 3A-3C y las Figuras 4A-4B, en general y desde la perspectiva de la tuerca 36, la herramienta 10A aprieta, afloja o aprieta y afloja la tuerca 36 en modo LSHT. Y la herramienta 10B sube, baja o sube y baja la tuerca 36 en el modo HSLT. Por lo general, y desde la perspectiva de la arandela 1, la herramienta 10A, en modo LSHT, ya sea: presuriza la arandela 1" entre la tuerca apretada 36" en el espárrago cargado 23" y la junta apretada 30" a la torsión de apriete predeterminada; y/o comprime la arandela 1' entre la tuerca asentada 36' en el espárrago preaflojado 23' en la junta preaflojada 30' de la torsión de apriete predeterminada. Por lo general, y desde la perspectiva de la arandela 1, la herramienta 10B en modo HSLt , o bien: comprime la arandela 1' entre la tuerca asentada 21' en el espárrago precargado 23' en la junta preapretada 30' hasta la torsión de preapriete predeterminada; descomprime la arandela 1 entre la tuerca 36 en el espárrago 23 en la junta suelta 30 desde la torsión de preapriete predeterminada; o hace vibrar la arandela presurizada de 1" entre la tuerca apretada 21" en el espárrago cargado 23" en la junta apretada de 30" para pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca del perno. Tenga en cuenta que los números de referencia con 'y" representan magnitudes de fuerza similares.

Durante el modo HSLT, la herramienta 10B o bien: baja la tuerca 36 o tanto la tuerca 36 y la arandela 1 en el espárrago 23 con una fuerza de giro 91 en una dirección 93 para asentar la tuerca 36' y comprimir la arandela 1' en el espárrago precargado 23' en la junta preapretada 30' hasta una torsión de preapriete predeterminada; sube la tuerca asentada 36' o tanto la tuerca asentada 36' y la arandela comprimida 1' en el espárrago preaflojado 23' en la junta preaflojada 30' con una fuerza de giro 92 en una dirección opuesta 94 desde una torsión de preaflojamiento predeterminada; o hace vibrar (impactar) la tuerca apretada 36" sobre la arandela presurizada 1" para aplicar vibración y pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca. Durante el modo LSHT, la herramienta 10A: aprieta la tuerca asentada 36' en la arandela comprimida 1' en el perno precargado 23' en la junta preajustada 30' con fuerza de giro 91 en una dirección 93 hacia la torsión de apriete predeterminada y aplica fuerza de reacción 92 en dirección opuesta 93 a la arandela comprimida 1'; o afloja la tuerca apretada 36" sobre la arandela presurizada 1" en el espárrago cargado 23" en la junta apretada 30" con una fuerza de giro 92 en dirección opuesta 94 desde una torsión de apriete predeterminada y aplica una fuerza de reacción 91 en una dirección 93 a la arandela presurizada 1". Tenga en cuenta que los números de referencia con 'y" representan magnitudes de fuerza similares.

Durante la operación, la herramienta 10A cambia desde el modo LSHT a la herramienta 10B en modo HSLT al quitar la tuerca 36 y descomprimir la arandela 1 en la torsión de aflojamiento predeterminada. Durante la operación, la herramienta 10B cambia desde el modo HSLT a la herramienta 10A en modo LSHT ya sea: al asentar la tuerca 36 y la arandela de descompresión 1 con la torsión de apriete predeterminada; o pulverización adecuada de la corrosión de la rosca. Tenga en cuenta que el operario utiliza el conjunto de cambio de modo 400 para cambiar la herramienta del modo LSHT al modo HSLT o viceversa, pero dicho cambio puede incluir también otros componentes similares conocidos. Tenga en cuenta que el conjunto de cambio de modo 400 es un interruptor manual, pero puede ser automático. De manera similar, tenga en cuenta que la activación o desactivación del conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede producirse de forma manual o automática. Tenga en cuenta que el modo LSHT puede pasar de ser regulado por torsión a ser asistido por vibración o viceversa, y en donde el modo HSLT puede pasar de ser regulado por vibración a ser asistido por torsión o viceversa. Tenga en cuenta que el conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede continuar funcionando incluso si la arandela 1 comienza o deja de girar. Y tenga en cuenta que el modo LSHT puede ser asistido por vibración para aflojar la tuerca 36 para ayudar a superar la corrosión química, térmica y/o de lubricación y evitar el gripado de la rosca del perno.

Tenga en cuenta que las herramientas eléctricas para apretar y aflojar sujetadores industriales con gripado mínimo también pueden caracterizarse porque: la carcasa del mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 201 está operativamente conectada con al menos un transmisor de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215; durante el modo LSHT, al menos dos de los transmisores de multiplicación 211 - 215 giran con respecto al otro; y durante el modo HSLT, al menos dos de los transmisores de multiplicación 211 - 215 son unitarios para ayudar al movimiento de martilleo impartido por el mecanismo de impacto de fuerza de giro 310. Durante el modo HSLT, el eje impulsor de salida de fuerza de giro 120 y la combinación del conjunto multiplicador de fuerza de giro 200, incluida su carcasa, giran como una masa unitaria en la misma dirección. Esto crea una inercia que mejora la salida de torsión del mecanismo de impacto para superar la corrosión, la rosca y la deformación facial y evitar el gripado de la rosca del perno.

Se divulgan métodos para apretar y aflojar con gripado mínimo de dos partes entre sí con sujetadores industriales 20 del tipo que tiene tuerca 36, arandela 1 y espárrago 23 con una herramienta eléctrica (10A y 10B) del tipo que tiene: motor 102 para generar una fuerza de giro; un accionamiento (122 y 123) para transferir la fuerza de giro 91; mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 210 en carcasa del mecanismo de multiplicación de fuerza de giro 201 para modo LSHT que incluye transmisores de multiplicación de fuerza de giro 211 - 215; mecanismo de fuerza de vibración 310 para HSLT que incluye transmisor de vibración 311, 312; conector de accionamiento 16 conectado operativamente con la tuerca 36; conector de reacción 17: durante el modo LSHT, operativamente conectado a la arandela 1 para transferir la fuerza de reacción 92 a la arandela 1; y durante el modo HSLT, operativamente conectado u operativamente desconectado de la arandela 1. Dicho método incluye: en donde el apriete incluye: colocar la arandela 1 en un extremo de espárrago libre 25; colocar la tuerca 36 sobre la arandela 1 en el extremo del espárrago libre 25; bajar, en modo HSLT, la tuerca 36 o la tuerca 36 y la arandela 1 en el extremo del espárrago libre 25 hasta una torsión de preapriete predeterminada para asentar la tuerca 36 y la arandela de compresión 1; cambiar del modo HSLT al modo LSHT; y apretar con torsión, en modo LSHT, la tuerca asentada 36 hasta una torsión de apriete predeterminada y presurizar la arandela de 1 entre la tuerca apretada 36 y la junta apretada 30; en donde el aflojamiento incluye: colocar la herramienta 10A sobre la tuerca apretada 36 y la arandela presurizada 1; aflojar con torsión, en modo LSHT, la tuerca apretada 36 sobre la arandela presurizada 1 hasta una torsión de aflojamiento predeterminada; cambiar del modo LSHT al modo HSLT; y subir, en modo HSLT, la tuerca asentada 36 o la tuerca asentada 36 y la arandela comprimida 1 en el extremo del espárrago libre 25. El método de aflojamiento incluye además: hacer vibrar, en modo HSLT, la tuerca apretada 36 sobre la arandela presurizada 1 para aplicar vibración para pulverizar la corrosión de la rosca del perno; y cambiar del modo HSLT al modo LSHT.

Las herramientas 10A y 10B, anteriores, y las herramientas 10F, 10G, 10H y 101, a continuación, se describen generalmente como herramientas eléctricas para apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial del tipo que tiene una superficie de reacción coaxial, un espárrago y una tuerca acoplable a rosca con el espárrago o una cabeza de espárrago conectada al espárrago. Las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 incluyen: un motor para generar una fuerza de giro; un accionamiento para transferir la fuerza de giro; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro en una carcasa que incluye un transmisor de multiplicación de fuerza de giro para todos los modos de torsión, desde menor resistencia hasta mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que incluye un transmisor de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión desde menor resistencia hasta mayor resistencia.

Alternativamente, las herramientas 10A y 10B, anteriores, y las herramientas 10F, 10G, 10H y 101 a continuación, se pueden describir como herramientas eléctricas para apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador industrial del tipo que tiene una tuerca, una arandela y un espárrago, las herramientas incluyen: un motor para generar una fuerza de giro; un accionamiento para transferir la fuerza de giro; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro en una carcasa que incluye un transmisor de multiplicación de fuerza de giro para un modo de torsión continua; un mecanismo de fuerza de vibración que incluye un transmisor de vibración para: un modo de torsión intermitente; un modo de fuerza intermitente; o tanto el modo de torsión intermitente como el modo de fuerza intermitente.

En referencia a la Figura 21A a modo de ejemplo, se muestra una vista en sección transversal de una realización como herramienta 10F, una herramienta eléctrica para apretar, aflojar o apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial 801 del tipo que tiene un espárrago y una tuerca roscable y acoplable con el espárrago. La herramienta 10F incluye: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 810; un conjunto multiplicador de fuerza de giro 820; un conjunto de fuerza de vibración 830; un conjunto de cambio de modo 840; y un conjunto de brazo de conector y reacción de salida de accionamiento 850.

En referencia a la Figura 21B, a modo de ejemplo, muestra una vista en sección transversal de una realización como herramienta 10G. Las herramientas 10F y 10G son similares, como se indica mediante la duplicación de los números de referencia. La herramienta 10G es una herramienta eléctrica sin brazo de reacción para apretar, aflojar o apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial 802 del tipo que tiene una superficie de reacción coaxial, como, por ejemplo, la arandela HYTORC® Z® 1, un espárrago y una tuerca acoplables a rosca con el espárrago. La herramienta 10G incluye: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 810; un conjunto multiplicador de fuerza de giro 820; un conjunto de fuerza de vibración 830; un conjunto de cambio de modo 840; y conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 855, que es similar al conector HYTORC®Z® 15.

Las herramientas 10F y 10G incluyen un mecanismo de multiplicación de la fuerza de giro con una o varias etapas de engranajes. Un mecanismo de fuerza de vibración incluye: un mecanismo de impacto de fuerza de giro que tiene un martillo y un yunque; y un mecanismo de fuerza intermitente 860 de: un mecanismo de fuerza ultrasónica que incluye un transmisor de fuerza ultrasónica; un mecanismo de fuerza de desequilibrio de masa que incluye un transmisor de fuerza de desequilibrio de masa; o cualquier otro mecanismo de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, giro o velocidad), incluido un transmisor de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, giro o velocidad). La herramienta 10F representa una pistola HYTORC® THRILL® modificada que incluye el mecanismo de fuerza intermitente 860. La herramienta 10G representa una pistola HYTORC® Z® modificada que incluye el mecanismo de fuerza intermitente 860.

En referencia a la Figura 22A a modo de ejemplo, se muestra una vista en sección transversal de una realización como herramienta 10H, una herramienta eléctrica para apretar, aflojar o apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial 901 del tipo que tiene un espárrago y una tuerca roscable y acoplable con el espárrago. La herramienta 10H incluye: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 910; un conjunto multiplicador de fuerza de giro 920; un conjunto de fuerza de vibración 960; un conjunto de cambio de modo 940; y un conjunto de brazo de conector y reacción de salida de accionamiento 950.

En referencia a la Figura 22B, a modo de ejemplo, muestra una vista en sección transversal de una realización como herramienta 101. Las herramientas 10H y 101 son similares, como se indica mediante la duplicación de los números de referencia. La herramienta 101 es una herramienta eléctrica sin brazo de reacción para apretar, aflojar o apretar y aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial 901 del tipo que tiene una superficie de reacción coaxial, como, por ejemplo, la arandela HYTORC® Z® 1, un espárrago y una tuerca acoplables a rosca con el espárrago. La herramienta 101 incluye: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 910; un conjunto multiplicador de fuerza de giro 920; un conjunto de fuerza de vibración 960; un conjunto de cambio de modo 950; y conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 955, que es similar al conector HYTORC®Z® 15.

Las herramientas 10H y 101 incluyen un mecanismo de multiplicación de la fuerza de giro con una o varias etapas de engranajes. Un mecanismo de fuerza de vibración 960 incluye: un mecanismo de fuerza ultrasónica que incluye un transmisor de fuerza ultrasónica; un mecanismo de fuerza de desequilibrio de masa que incluye un transmisor de fuerza de desequilibrio de masa; o cualquier otro mecanismo de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, giro o velocidad), incluido un transmisor de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, giro o velocidad). La herramienta 10H representa un HYTORC® jGUN® velocidad dual superior modificado que incluye el mecanismo de fuerza intermitente 960. La herramienta 101 representa un HYTORC® jGUN® velocidad superior modificado que incluye un mecanismo de fuerza intermitente 960 y un conjunto de conector de reacción y salida de accionamiento doble 955, que es similar al HYTORC® Z® Socket 15.

Además de las herramientas 10A, 10B, 10G y 101, el conector de accionamiento está conectado operativamente con la tuerca. El conector de reacción se puede conectar operativamente con la carcasa y a la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de mayor resistencia para transferir una fuerza de reacción a la superficie de reacción coaxial. Alternativamente, el conector de reacción puede estar conectado operativamente con la carcasa y la superficie de reacción coaxial o conectado operativamente con la carcasa y desconectado operativamente de la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de menor resistencia o el modo de fuerza intermitente. El conector de accionamiento se muestra como un conector interno y el conector de reacción se muestra como un conector externo.

La siguiente explicación se relaciona con las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101. Tenga en cuenta que, para facilitar la descripción, cualquier referencia a una "tuerca" o "sujetador" incluye la posibilidad de: una cabeza de espárrago unida a un espárrago; una tuerca y una arandela sobre y/o por encima de un espárrago; una cabeza de espárrago unida al espárrago y una arandela sobre el espárrago. Tenga en cuenta que se puede utilizar cualquier geometría de sujetador adecuada, como, por ejemplo: una conexión de llave Allen; una cabeza de tornillo con pivote conector ("SSC"); una cabeza de tornillo de cabeza redondeada conector ("SHBS"); una cabeza de tornillo de cabeza hexagonal ("HHCS"); una cabeza de tornillo con cabeza redondeada ranurada ("RHSS"); una cabeza de tornillo Torx de cabeza plana ("FHTS"); una cabeza de tornillo conector de cabeza hueca ("SSS"); o una cabeza de tornillo de cabeza hueca "(SHCS").

Estas explicaciones describen la superficie de reacción coaxial como una arandela. Sin embargo, en algunos la arandela puede estar formada integralmente o unida a una junta para apretarla o aflojarla. En otros casos, la superficie de reacción coaxial es una parte del espárrago que se extiende más allá de la tuerca. En otros casos, un brazo de reacción coaxial puede hacer tope contra un objeto estacionario viable y accesible para apretar y aflojar con gripado mínimo.

Arandela Z®-Squirter®. La Figura 23A es una vista desde arriba y la Figura 23B es una vista inferior de la arandela Z® 2301 híbrida con indicación de tensión directa o Z®-Squirter®. La arandela Z®-Squirter® 2301 tiene características similares a la arandela 1 que se muestra en las Figuras anteriores de la presente solicitud y características similares a las arandelas indicadoras de tensión directa divulgadas en las siguientes patentes de Estados Unidos concedidas a Applied Bolting Technology Products, Inc., 5.769.581, 5.931.618, 6.425.718 y 8.002.641.

La arandela Z®-Squirter® 2301 incluye protuberancias 2312, que tienen una altura H²³C, se forman en una primera superficie 2314 y las hendiduras correspondientes 2316 se forman en una segunda superficie 2318. La Figura 23C es una vista en sección transversal de la arandela Z®-Squirter® 2301 tomada a lo largo de la línea 2314 de la Figura 23A y la Figura 23D es una vista ampliada de una parte de la Figura 23C. La arandela Z®-Squirter® 2301 también incluye canales 2362 que se extienden desde cada hendidura 2316 hasta un borde externo de la segunda superficie 2318. La hendidura 2316 se rellena con un material indicador 2364 como se muestra en detalle en la Figura 23D. La arandela Z®-Squirter® 2301 se fabrica en un proceso similar a las arandelas indicadoras de tensión directa divulgadas en las patentes de Estados Unidos n. ° 5.769.581, 5.931.618, 6.425.718 y 8.002.641. Por ejemplo, se utilizan una herramienta y un troquel para estampar protuberancias 2312, hendiduras 2316 y canales 2362 en la arandela Z® 1. Se pueden usar otros procesos, como el mecanizado de metales o la fundición de metales, para formar la arandela Z®-Squirter® 2301. En algunos casos, el producto de metal será tratado térmicamente por enfriamiento y templado después de la formación para producir propiedades de carga/deformación similares a las de un resorte. En una realización ejemplar, la arandela Z®-Squirter® 2301 está hecha de acero al carbono, pero también se pueden usar acero inoxidable, metales no ferrosos y otros productos de aleación. El material indicador 2364 es un material sólido elastomérico extruible, como la silicona coloreada.

La Figuras 24A-24F ilustran el estado de la arandela Z®-Squirter® 2301 cuando se aprieta un perno 2350, que tiene un radio similar a Rw, en la arandela Z®-Squirter® 2301. La Figura 24A muestra la colocación de la arandela Z®-Squirter® 2301 adyacente a la cabeza de un perno 2350 que está roscado a una tuerca 2352 (no mostrada). Las condiciones mostradas en la Figura 24A se identifican como etapa 1 donde el perno 2350 está en reposo. A medida que se aprieta el perno 2350, la parte inferior de la cabeza del perno entra en contacto con las protuberancias 2312 y comienza a comprimir las protuberancias 2312 hacia la primera superficie 2314, como se muestra en la Figura 24B. En este estado, identificado como etapa 2, las protuberancias 2312' en la primera superficie 2314 están ligeramente comprimidas, teniendo una altura H²⁴B. La Figura 24C es una vista ampliada de una de las hendiduras 2316 que ilustra que la fuerza ejercida por la protuberancia 2312' fuerza el material indicador 2364' en el canal 2362. A medida que se aprieta más el perno 2350, las protuberancias 2312 se comprimen y se interrumpe el apriete cuando la altura H de las protuberancias 2312" está en o por debajo de una altura predeterminada H²⁴D. En ese punto, el instalador del perno sabe que la tensión del perno es igual o mayor que el mínimo requerido. Este estado se identifica como etapa 3 y se muestra en la Figura 24D. La Figura 24E muestra las protuberancias 2312 en comparación con las protuberancias 2312". La Figura 24F es una vista ampliada de una de las hendiduras 2316 que ilustra que la fuerza ejercida por la protuberancia 2312" fuerza el material indicador 2364" a través del canal 2362. El instalador de pernos también sabe que la tensión del perno es igual o mayor que el mínimo requerido una vez que el material indicador 2364" se fuerza a través del canal 2362; el material indicador 2364" es visible en la superficie de la aplicación de pernos.

Por lo general, la arandela Z®-Squirter® 2301 servirá como punto de reacción para aplicar torsión y como dispositivo indicador de carga en uno. Incluye las siguientes características y/o beneficios: consiste en una aleación de acero endurecido u otro material resistente; proporciona una superficie firme sobre la cual puede girar una tuerca roscada o una cabeza de perno; protege la cara de la junta empernada contra el empotramiento o daño debido al giro y la carga de la tuerca roscada o la cabeza del perno; distribuye la fuerza de sujeción resultante en el perno sobre un área mayor que la de la tuerca o la cabeza del perno por sí sola; tiene características de acoplamiento externas que pueden acoplarse a un conector de acoplamiento o dispositivo similar conectado a una herramienta de torsión con el fin de proporcionar un punto contra el cual el conector o dispositivo, y por lo tanto la herramienta de torsión, puede reaccionar; tiene una superficie inferior rugosa o mecanizada que se ajusta junto a la junta y cuando se comprime proporciona suficiente resistencia a la fricción para resistir cualquier torsión inducida en la tuerca o en el perno; tiene una superficie superior lisa o de baja fricción sobre la cual puede girar la tuerca o la cabeza del perno; tiene bultos o protuberancias en la superficie destinadas a aplanarse bajo una cantidad predeterminada de tensión de compresión debajo de la cabeza de una tuerca o perno; con o sin un material fluido o similar al caucho blando debajo de los bultos que se pueden expresar hacia la periferia externa de la arandela con el fin de indicar visualmente la compresión exitosa de la arandela y, por lo tanto, el logro de la carga de perno predeterminada deseada; elimina los puntos de pellizco que normalmente ocurren en las herramientas hidráulicas de empernado que utilizan brazos de reacción externos, lo que proporciona una mayor seguridad al operario de la herramienta; elimina la dificultad de hallar un punto de reacción externo adecuado para la herramienta de torsión mejorando la seguridad y la velocidad; elimina los efectos nocivos debidos a la carga lateral y la flexión de pernos u otros sujetadores durante la torsión con un brazo de reacción externo al permitir que se aplique tensión axial recta; funciona en conjunto con otros accesorios y elementos para reducir la torsión en una tuerca trasera que lo acompaña; funciona de manera similar con las denominadas herramientas de "tensado" que crean una carga de perno a través del alargamiento directo de un perno o espárrago sin el uso de un gran valor de torsión; y "chorrea" o indica de otro modo que la carga del perno ha alcanzado el nivel deseado porque las protuberancias de las arandelas se han aplanado o comprimido lo suficiente y el material indicador es visible.

Arandelas HYTORC® Z® y conjuntos de tuerca. Durante el proceso de torsión se genera una fuerza de reacción igual y opuesta que debe transferirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario. Volviendo a las Figuras 2 5, la arandela Z® 1 se coloca entre la superficie superior 35 de la junta 30 y la cara de apoyo inferior 38 de la tuerca roscada 36. Según las Figuras 25A-25E, se forma una arandela Z® 2501 adyacente y unitaria con una cara de apoyo inferior 2538 de una tuerca roscada 2536. Las arandelas HYTORC® Z® se divulgan completamente en la presente solicitud y en el documento WO 2015/095425 A2. La arandela HYTORC® Z® y el conjunto de tuerca 2502 incluyen: tuerca roscada 2536; y una arandela de reacción 2501 para recibir la contratensión generada debido al apriete o aflojamiento del sujetador roscado.

La arandela de reacción 2501 incluye: un borde externo 2514 que tiene una forma geométrica 2519 que permite el acoplamiento giratorio con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 2513 que tiene tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 2517 desviados en áreas hacia afuera desde un orificio central 2515. La arandela de reacción 2501 está unida de forma liberable a la tuerca roscada 2536. La unión entre la arandela de reacción 2501 y la tuerca roscada 2536 se rompe en o antes de una pretorsión predeterminada y la arandela de reacción 2501 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, la arandela de reacción 2501 y el conjunto 2502 se separan cuando la unión se rompe una vez que las fuerzas de compresión y fricción superan dicha unión. Se puede utilizar cualquier método y/o agente de unión y/o conexión, como, por ejemplo, adhesivos, pegamentos, resinas epoxi, imanes, solventes, soldaduras, etc. Dichos métodos y/o agentes de unión y/o conexión pueden elegirse, prepararse y/o desarrollarse con características específicas, ventajosas y repetibles para cumplir con cualquier aplicación de empernado. Tenga en cuenta que dicha combinación crea un conjunto de tuerca y arandela que tiene ventajas similares a las de HYTORC NUT™.

Según las Figuras 26A-26D, se forma una arandela Z® 2601 adyacente y giratoria libremente con una cara de apoyo inferior 2638 de una tuerca roscada 2236. Las arandelas HYTORC® Z® se divulgan completamente en la presente solicitud y en el documento WO 2015/095425 A2. La arandela HYTORC® Z® y el conjunto de tuerca 2602 incluyen: tuerca roscada 2636; y una arandela de reacción 2601 para recibir la contratensión generada debido al apriete o aflojamiento del sujetador roscado.

La arandela de reacción 2601 incluye: un borde externo 2614 que tiene una forma geométrica 2619 que permite el acoplamiento giratorio con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 2613 que tiene tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 2617 desviados en áreas hacia afuera desde un orificio central 2615. Las partes de la arandela de reacción inferior 2601 adyacente al orificio central 2615 se eliminan de manera que un borde interno inferior 2662 tiene una superficie cónica inclinada hacia afuera, hacia la superficie inferior 2613.

La tuerca roscada 2636 tiene una superficie externa 2622 con una formación geométrica 2626. La formación geométrica 2626 también se forma como un medio de acoplamiento 2629 que se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión.

Las partes de la tuerca roscada inferior 2636 adyacentes a la superficie externa 2622 se eliminan de manera que un borde externo inferior 2663 tiene una superficie ahusada inclinada hacia fuera y hacia abajo. En otras palabras, la superficie inferior 2638 se manipula (se deforma o se aprieta hacia afuera) para crear un labio que se acopla con el borde interno inferior 2662 de la arandela de reacción 2601. En otras palabras, la tuerca o la cabeza del espárrago y la arandela de reacción están conectadas por una protuberancia que se extiende hacia afuera y hacia abajo desde la superficie inferior de la tuerca o la cabeza del espárrago para acoplarse en una depresión que se extiende hacia adentro y hacia arriba desde la superficie inferior de la arandela de reacción. El acople del conjunto 2602 se mantiene unido y permite la rotación libre de la tuerca roscada 2636 y la arandela de reacción 2601.

La rotación libre entre la arandela de reacción 2601 y la tuerca roscada 2636 cesa en o antes de una pretorsión predeterminada y la arandela de reacción 2601 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, la rotación libre entre la arandela de reacción 2601 y la tuerca roscada 2636 cesa una vez que las fuerzas de compresión y fricción superan dicha conexión.

Puede usarse cualquier método y/o estructura de conexión adecuada. Por ejemplo, pueden usarse juntas tóricas. En una realización, una junta tórica de plástico se corta en o antes de la pretorsión predeterminada. En otra realización, una junta tórica de goma crea un ajuste de interferencia que se supera en el momento de la pretorsión predeterminada o antes de la misma. En otra realización, como se muestra en las Figuras 27A-27D, la estructura de conexión se forma como pestañas de ajuste a presión deformables que crean un ajuste de interferencia que se supera en el momento de la pretorsión predeterminada o antes de la misma. Dichos métodos y/o estructuras se pueden elegir, preparar y/o desarrollar con características específicas, ventajosas y repetibles para cumplir con cualquier aplicación de empernado. La arandela HYTORC® Z® y el conjunto de tuerca 2702 incluyen: tuerca roscada 2736; y una arandela de reacción 2701 para recibir la contratensión generada debido al apriete o aflojamiento del sujetador roscado. Tenga en cuenta que dichas combinaciones crean un conjunto de tuerca y arandela que tiene ventajas similares a las de HYTORC NUT™.

Las arandelas de reacción 2501, 2601, 2701 y/o cualquier variación razonable de las mismas pueden usarse como puntos de reacción adecuados durante el apriete y/o aflojamiento de sujetadores roscados cuando se usan con los aparatos 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variación razonable de los mismos. Los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 2517, 2617, 2717 y/o cualquier variación razonable de los mismos pueden incluir: rugosidades, superficies poligonales, ranuras, moletas, picos, hendiduras, aberturas, puntos salientes o esquinas u otras proyecciones similares; o cualquier combinación de los mismos. Pueden formarse mediante: moleteado; lijado; decapado; fresado; mecanizado; forjado; fundición; conformación; moldeado; desbaste; estampado; grabado; punzonado; doblado; alivio del material de la arandela cerca del orificio central; o cualquier combinación de los mismos. Dichos tratamientos de aumento del coeficiente de fricción pueden distribuirse uniformemente a través de las superficies inferiores 2513, 2613, 2713 y/o cualquier variación razonable de los mismos y/o ubicados lejos del radio de los orificios centrales 2515, 2615, 2715 y/o cualquier variación razonable de los mismos. Pueden estar formados: singularmente; al azar; en una matriz; o cualquier combinación de los mismos. Estas arandelas de reacción tienen un radio de fricción efectivo mayor que el radio de fricción efectivo de las tuercas roscadas 2536, 2636, 2736 y/o cualquier variación razonable del mismo.

En general, las arandelas de reacción 2501, 2601, 2701 y/o cualquier variación razonable de las mismas y las tuercas roscadas 2536, 2636, 2736 y/o cualquier variación razonable de las mismas pueden mantenerse juntas de cualquier manera que se deforme predeciblemente para evitar el desmontaje no deseado de los conjuntos 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variación razonable de los mismos.

Ventajosamente, los conjuntos de arandela de reacción - tuerca roscada 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variación razonable de los mismos aumentan la velocidad, eficiencia, confiabilidad, repetibilidad y seguridad del empernado mediante: control sobre la geometría de la tuerca utilizada con arandelas de reacción particulares; control sobre la arandela de reacción utilizada con espárragos y/o tamaños de rosca particulares; y prevención de pérdida de componentes.

Conjunto de sujetadores cónicos. En referencia a las Figuras 28A-28C a modo de ejemplo, esto muestra un aparato 2801 - un conjunto de sujetadores cónicos escalonados. El aparato 2801 tiene un miembro de manguito interno 2810 y un miembro de manguito externo 2820 y se usa, a modo de ejemplo, con un espárrago roscado 2830. El miembro de manguito interno 2810 se puede acoplar de forma giratoria y roscada con el espárrago 2830; acoplar de forma cónica y giratoria con el miembro de manguito externo 2820; y acoplar de forma no giratoria con una parte de acción de un dispositivo de entrada de torsión. El miembro de manguito externo 2820 no se puede acoplar de forma giratoria con una parte de reacción del dispositivo de entrada de torsión; y acoplar de forma cónica y giratoria con el miembro de manguito interno 2810. El miembro de manguito interno 2810, cuando gira mediante la parte de acción del dispositivo de entrada de torsión, aplica una carga al espárrago 2830 para cerrar una junta (no mostrada).

El miembro de manguito interno 2810 es un cuerpo anular y, como se muestra en las Figuras 28A y 28B, se forma como un manguito. Tiene una superficie interna 2811 con un medio de rosca helicoidal interno 2815 acoplable con una superficie externa 2831 con un medio de rosca helicoidal externo 2834 del espárrago 2830. Tiene una superficie externa 2812 con una formación cilíndrica 2816 que se puede acoplar de forma giratoria con una superficie interna 2821 con una formación cilíndrica 2825 del miembro de manguito externo 2820. Tiene además una superficie inferior 2814 que se puede acoplar de forma giratoria con la superficie interna 2821.

La formación cilíndrica 2816 tiene la forma de un tronco invertido de un cono escalonado que tiene un aspecto cónico o ahusado de abajo hacia arriba. Cada escalón en la superficie externa 2812 es progresivamente más pequeño de arriba a abajo. Una característica cilíndrica hueca externa se retira del exterior del miembro de manguito interno 2810 a poca profundidad. Las características cilíndricas huecas externas sucesivas se eliminan a intervalos regulares de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características cilíndricas externas eliminadas continúa hasta que el espacio restringe la adición de otra característica cilíndrica interna.

El miembro de manguito interno 2810 tiene además una superficie superior 2813 con un medio de acoplamiento 2817 que puede estar formado por una pluralidad de orificios que se extienden en dirección axial y separados entre sí en una dirección circunferencial. Los medios de acoplamiento 2817 se acoplan de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de entrada de torsión.

El miembro de manguito externo 2820 es un cuerpo anular y, como se muestra en la Figura 28B, se forma como un manguito. Tiene una superficie interna 2821 con una formación cilíndrica 2825 que se puede acoplar de forma giratoria con una superficie externa 2812 con una formación cilíndrica 2816 del miembro de manguito interno 2810. El miembro de manguito externo 2820 tiene una superficie externa 2822 con un medio de acoplamiento 2827. El medio de acoplamiento 2827 está formado por una pluralidad de espinas externas que se extienden en dirección axial y están separadas entre sí en dirección circunferencial. Los medios de acoplamiento 2827 se acoplan de forma no giratoria con las espinas interiores de una parte de reacción del dispositivo de entrada de torsión.

La formación cilíndrica 2825 tiene la forma de un tronco de cono escalonado que tiene un aspecto cónico o ahusado de arriba hacia abajo. Cada escalón en la superficie interna 2821 es progresivamente más pequeño de arriba a abajo. Se retira una característica cilíndrica interna del interior del miembro de manguito externo 2820 a poca profundidad. Las características cilíndricas internas sucesivas se eliminan a intervalos regulares de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características cilíndricas internas eliminadas continúa hasta que el espacio restringe la adición de otra característica cilíndrica interna.

El espárrago 2830 tiene una forma cilíndrica con un medio de rosca helicoidal externo 2834 para acoplarse con un medio de rosca helicoidal interno 2815 del manguito interno 2810. Un extremo 2832 del espárrago 2830 tiene un medio de acoplamiento 2833 que puede estar formado por una formación poligonal 2835, que en este caso tiene forma de hexágono. La formación poligonal 2835 permite el acoplamiento giratorio con el dispositivo de entrada de torsión.

La geometría del sujetador cónico escalonado del aparato 2801 crea una carga de tracción en el espárrago 2830 mediante la acción de deslizamiento mecánico a través del plano inclinado helicoidal entre las roscas del espárrago 2834 y las roscas del miembro de manguito interno 2815. El dispositivo de entrada de torsión aplica rotación bajo torsión al medio de acoplamiento del miembro de manguito interno 2817 mientras reacciona la torsión en las ranuras externas 2827 del miembro de manguito externo para crear la acción de rosca helicoidal deslizante. Dado que la superficie externa 2812 y la superficie interna 2821 son sustancialmente lisas, el miembro de manguito externo 2820 permanece estático mientras el miembro de manguito interno 2820 gira. El elemento de reacción del dispositivo de entrada de torsión está acoplado de manera giratoria con el extremo 2832 del espárrago 2830 mediante los medios de acoplamiento 2833. Esto evita la rotación del espárrago 2830 y permite la acción deslizante relativa entre las roscas del miembro de manguito interno 2815 y las roscas del espárrago 2834. La traslación del espárrago se produce en proporción a la resistencia contra dicha traslación, ya que el dispositivo de entrada de torsión aplica continuamente torsión al miembro interno del manguito 2810 mientras reacciona en las ranuras externas del miembro externo del manguito 2827 y se acopla de manera giratoria con el espárrago 2830 mediante el medio de acoplamiento 2833.

Los medios de acoplamiento del miembro de manguito interno 2817 pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o usarse con otros medios o características para el acoplamiento giratorio con el dispositivo de entrada de torsión, como dientes de engranaje, hexagonal, doble hexagonal, almenado o cualquier otra geometría común que permita el acoplamiento giratorio. Una posible alternativa es la geometría hexagonal que se muestra en la Figura 29A como 2947.

Los medios de acoplamiento del miembro de manguito externo 2826 pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o usarse con otros medios o características para el acoplamiento giratorio con el dispositivo de entrada de torsión, como dientes de engranaje, hexagonal, doble hexagonal, almenado o cualquier otra geometría común que permita el acoplamiento giratorio. Una posible alternativa es la geometría hexagonal que se muestra en la Figura 29B como 2956.

Tenga en cuenta que la cantidad, las dimensiones, las geometrías y los intervalos de las características cilíndricas externas (miembro de manguito interno 2810) e internas (miembro de manguito externo 2820) extraídas pueden variar para optimizar las características del aparato 2801, como, por ejemplo, la tensión de polarización, dependiendo de la aplicación.

La Figura 28B muestra el miembro de manguito interno 2810 con cuatro características cilíndricas externas eliminadas a intervalos regulares de longitud y ancho. La Figura 28B muestra el miembro de manguito externo 2820 con cuatro características cilíndricas internas eliminadas a intervalos regulares de longitud y ancho. Como se muestra en la Figura 29C, al variar la cantidad, las dimensiones, las geometrías y los intervalos de una característica cilíndrica externa e interna eliminada a la siguiente, varían los ángulos nominales, las alturas y los anchos de los escalones de una superficie externa 2962 con una formación cilíndrica 2966 y una superficie interna 2961 con una forma cilíndrica 2965. Alternativamente, la longitud del paso puede tener un tamaño infinitamente pequeño para crear una conicidad casi uniforme. Las partes externas del miembro de manguito interno 2810 y la parte interna del miembro de manguito externo 2820 se pueden quitar en un solo paso para formar superficies cónicas lisas, respectivamente.

La Figura 29D muestra una superficie externa 2972 con una formación cilíndrica 2976 y una superficie interna 2971 con una formación cilíndrica 2975 con caras coincidentes de separación vertical variable o alturas de escalón. Esto permite el movimiento en pasos selectivos solo cuando se cargan otros pasos. La deformación plástica permite el movimiento vertical, por lo que sesga estratégicamente la distribución de tensiones en cada cara escalonada. En otras palabras, el aumento de la holgura o el espacio entre las caras de acoplamiento de los miembros del manguito interno y externo 2810 y 2820 permiten la expansión radial durante la carga.

La Figura 29E muestra una superficie externa 2982 con una formación cilíndrica 2986 y una superficie interna 2981 con una formación cilíndrica 2985 con caras coincidentes de ángulos de cara escalonados variables. Esto fomenta una distribución de tensión de polarización más uniforme y controlada a través de los pasos. En otras palabras, uno o ambos miembros de manguito interno y externo 2810 y 2820 pueden tener superficies verticales escalonadas con ángulos de paso variables para desviar la tensión a superficies escalonadas horizontales selectivas.

La Figura 29F muestra el miembro de manguito externo 2820 que tiene características internas en la parte inferior que se acoplan con características externas de acoplamiento similares añadidas al espárrago 2830. Pueden incluir ranuras, moleteados, hexagonal, ranuras, doble hexagonal u otra geometría. Permiten la traslación axial del espárrago 2830, pero acoplan el movimiento de rotación del miembro externo del manguito 2820 y del espárrago 2830. Ambos medios de acoplamiento 2833 de formación poligonal 2835 y la necesidad de acoplar este hexagonal con el elemento de reacción del dispositivo de entrada de torsión ya no son necesarios. La ranura interna 2998 y la ranura externa correspondiente 2999 forman una interfaz de ranura entre el miembro de manguito externo 2820 y el espárrago 2830, respectivamente.

En términos estándar de la industria de empernado, el aparato 2801 incluye una tuerca (miembro de manguito interno 2810) y una arandela (miembro de manguito externo 2820). Se cambia la interfaz de arandela y tuerca de superficie plana de empernado estándar. El punto de reacción del par se mueve hacia arriba, en comparación con los sujetadores convencionales de tres piezas. El aparato utiliza el concepto de sujetadores convencionales de tres piezas, lo que permite el acondicionamiento de la superficie del manguito externo para evitar el gripado, aprovechado con una disposición convencional de la tuerca y arandela, que retiene la tensión radial de modo que el manguito interno puede acondicionarse en la superficie con un riesgo mínimo de fractura.

Ventajosamente, el aparato permite un área superficial de soporte de carga aumentada entre el miembro de manguito interno, que está sujetado, y los miembros de manguito externos sin aumentar el diámetro total del aparato; un área superficial de soporte de carga tridimensional en lugar de un plano bidimensional convencional; distribución de la tensión de carga distribuida de manera más eficiente y uniforme sobre el área superficial de soporte de carga; mayor resistencia a la torsión; y aparatos de menor masa, dimensiones y volumen.

Acoplamiento torsional cónico. En referencia a las Figuras 30A-30D a modo de ejemplo, esto muestra un aparato 3001 para acoplar por torsión un sujetador roscado 3010 y un dispositivo de entrada de torsión 3002 de acuerdo con una realización. El aparato 3001 tiene un primer miembro de acoplamiento 3003 con una superficie externa cónica 3004 y una formación poligonal 3005; y un segundo miembro de acoplamiento 3013 que tiene una superficie interna cónica inversamente 3014 y una formación poligonal 3015 acoplable de forma no giratoria con la superficie externa cónica 3004 del primer miembro de acoplamiento 3003.

En otras palabras, el aparato 3001 acopla torsionalmente el dispositivo de entrada de torsión 3002 y el sujetador roscado 3010 del tipo que tiene un vástago 3030 con un orificio axial cónico 3012 en un extremo. El aparato 3001 incluye un miembro de acoplamiento 3003 que tiene una superficie externa cónica inversamente acoplable 3004 de forma no giratoria con un orificio axial cónico 3012.

La explicación relacionada con la cantidad, dimensiones, geometrías e intervalos de las características cilíndricas externas (miembro de manguito interno 2810) e internas (miembro de manguito externo 2820) retiradas de las Figuras 28A-10 generalmente se aplica a la cantidad, dimensiones, geometrías e intervalos de elementos poligonales externos (primer miembro de acoplamiento 3003) e internos (segundo miembro de manguito 3013) retirados de las Figuras 30A-30D. Tenga en cuenta que la interfaz entre los miembros de manguito interno y externo 2810 y 2820 es cilíndrica y lisa, lo que permite la rotación relativa. Sin embargo, Tenga en cuenta que la interfaz entre el primer y el segundo miembro de acoplamiento es poligonal y en ángulo, por lo que no es posible la rotación relativa.

Una geometría cónica para el acoplamiento torsional de un sujetador roscado y un dispositivo de salida de torsión produce una mejor distribución de la tensión de carga. La realización de las Figuras 30A-30D presenta una geometría de acoplamiento de perfil bajo que permitirá que se forme internamente una característica de acoplamiento por torsión en la parte superior de un espárrago. Esto distribuye las tensiones de manera más uniforme y, por lo tanto, permite un empaquetamiento más eficiente de las características del acoplamiento.

En general, se utiliza un orificio escalonado de 12 puntos en la superficie superior del espárrago para el acoplamiento por torsión con un dispositivo mecánico de tensión de espárrago de tres piezas y/o un aparato para su uso con el espárrago. Se coloca una característica interna de 12 puntos en la parte superior del espárrago a poca profundidad. Las características sucesivas de 12 puntos se agregan progresivamente en tamaños más pequeños de 12 puntos, cada una a poca profundidad y cada una comienza donde se detuvo la anterior de 12 puntos. El patrón de geometría decreciente de 12 puntos disminuirá hasta que el espacio restrinja la adición de otros 12 puntos. Ventajosamente, un eje del dispositivo de entrada de torsión con características externas coincidentes para cada uno de los pasos permitirá una distribución uniforme de la tensión y una alta resistencia a la torsión mientras se reduce la masa y el volumen de los espárragos.

Como se muestra en las Figuras 31B y 31C, variar el cambio de profundidad y tamaño de una característica de 12 puntos a la siguiente aumentará o disminuirá el ángulo nominal de la forma cónica que forman estas características. La función de 12 puntos se puede sustituir con cualquier geometría que impida la rotación entre las dos partes, como el hexágono de la Figura 31A. Además, la profundidad del paso puede tener un tamaño infinitamente pequeño para crear una conicidad suave. Se pueden usar geometrías y tamaños de pasos mixtos para optimizar la producción de dicho acoplamiento.

Conjunto de tuerca cónica de dos partes. En referencia a las Figuras 32A-32D, a modo de ejemplo, muestran un conjunto de tuerca de dos partes 3202 para su uso con un espárrago o un perno de un sujetador roscado (no se muestra) y un dispositivo de torsión (no se muestra) que incluye: un miembro interno rígido 3210 que tiene una superficie interna que se puede acoplar a rosca con el sujetador y una superficie externa definida por una pluralidad de escalones que forman un estrechamiento; un miembro externo 3220 que tiene una superficie interna ahusada inversamente acoplable de forma no giratoria con la superficie externa ahusada del miembro interno; y en donde el conjunto de tuerca de dos partes 3202, cuando gira por una parte de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado. El miembro interno está endurecido metalúrgicamente de forma superficial, parcial o completa.

El miembro interno 3210 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las Figuras 32B y 32C, está formado como un inserto roscado. Tiene una superficie interna 3211 con un medio de rosca helicoidal interno 3217 acoplable con una superficie externa que tiene un medio de rosca helicoidal externo del espárrago o el perno del sujetador roscado. Tiene una superficie externa 3212 con una formación geométrica 3216 que no se puede acoplar de forma giratoria con una superficie interna 3221 que tiene una formación geométrica 3225 del miembro externo 3220. El miembro interno 3210 tiene además una superficie inferior 3218 que es adyacente y cotermina con una superficie inferior 3230 del miembro externo 3220.

En esta realización ejemplar, la formación geométrica 3216 tiene la forma de un tronco invertido modificado de una pirámide hexagonal en ángulo que tiene un aspecto cónico o ahusado de abajo hacia arriba. El radio de cada escalón en la superficie externa 3212 es progresivamente más pequeño de arriba hacia abajo. Una característica hexagonal modificada hueca externa se elimina del exterior del miembro interno 3210 a una profundidad relativamente pequeña. Las sucesivas características hexagonales modificadas huecas externas se eliminan a intervalos regulares de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características hexagonales modificadas externas eliminadas continúa hasta que el espacio (altura) restringe la adición de otra característica similar.

El miembro interno 3210 tiene además una superficie superior 3213 La superficie superior 3213 puede tener un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del conjunto de sujetadores cónicos escalonados 2801, que se acoplaría de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión.

El miembro externo 3220 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las Figuras 32A-32C, formado como un manguito. Tiene una superficie interna 3221 con una formación geométrica 3225 que no se puede acoplar de forma giratoria con la superficie externa 3212 del miembro interno 3210. El miembro externo 3220 tiene una superficie externa 3222 con una formación geométrica 3226. La formación geométrica 3226 también se forma como un medio de acoplamiento 3229 que se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión. El medio de acoplamiento giratorio 3229 se forma como una característica hexagonal modificada en esta realización ejemplar, pero se puede formar con cualquier geometría adecuada. Y puede ser similar a los medios de acoplamiento 2827 del conjunto sujetador cónico escalonado 2801.

En esta realización ejemplar, la formación geométrica 3225 tiene la forma de un tronco modificado de una pirámide hexagonal en ángulo que también tiene un aspecto cónico o ahusado de abajo hacia arriba. El radio de cada escalón en la superficie interna 3221 es progresivamente más pequeño de arriba hacia abajo. Una característica hexagonal modificada interna se elimina del interior del miembro externo 3220 a una profundidad relativamente pequeña. Las sucesivas características hexagonales internas modificadas se eliminan a intervalos regulares de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características hexagonales internas modificadas eliminadas continúa hasta que el espacio restringe la adición de otra característica hexagonal interna modificada.

Más generalmente, la superficie externa 3212 del miembro interno 3210 y la superficie interna 3221 del miembro externo 3220 tienen la forma de cualquier medio de acoplamiento giratorio adecuado (de naturaleza poligonal y en ángulo), de manera que el miembro interno 3210 y el miembro externo 3220 no son relativamente giratorios. De hecho, la parte de acción del dispositivo de torsión aplica una carga al sujetador roscado cuando el aparato 3202 gira mediante el miembro interno 3210, el miembro externo 3220 o los miembros interno y externo 3210 y 3220 debido a este acoplamiento giratorio. Tenga en cuenta que el miembro externo 3220 rodea sustancialmente al miembro interno 3210. Tenga en cuenta que el miembro interno 3210 y el miembro externo 3220 pueden presionarse juntos de una manera que se deforme de manera predecible para evitar el desmontaje no intencionado y/o cualquier relajación derivada de las superficies parcialmente acopladas del aparato 3202.

Una geometría de un área de superficie de soporte de carga entre el miembro interno 3210 y el miembro externo 3220 permite una distribución de tensión vertical y radial mejorada y estratégicamente sesgada sin tener que aumentar sustancialmente el diámetro del aparato 3202. Las formaciones geométricas 3216 y 3225 podrían tener la forma de troncos de conos escalonados en ángulo para una pluralidad relativamente baja de escalones o troncos de conos lisos en ángulo para una pluralidad relativamente alta de escalones. Tenga en cuenta que se pueden usar cantidades de pasos variables, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos para lograr tales beneficios.

Una de tales modificaciones a la formación geométrica 3216 incluye esquinas redondeadas 3218 para mejorar la distribución de las tensiones circunferenciales de la carga de la rosca. Tenga en cuenta que la formación geométrica 3216 se puede formar con cualquier geometría adecuada. Una modificación a la formación geométrica 3225 incluye esquinas redondeadas 3227 para mejorar la distribución de las tensiones circunferenciales de la carga de la rosca. Las esquinas redondeadas 3227 también se adaptan a las esquinas redondeadas 3218 en el miembro interno 3210. Tenga en cuenta que la formación geométrica 3225 se puede formar con cualquier geometría adecuada. La superficie superior 3213 puede incluir una parte de borde superior 3215 como la que se muestra en la Figura 32B para una mejor distribución de las tensiones de los pernos. El miembro externo 3220 tiene además una superficie superior 3223 como la que se muestra en la Figura 32B. La superficie superior 3223 está inclinada hacia abajo o biselada para mejorar la distribución de las tensiones de los pernos. La superficie inferior 3230 puede incluir una parte de borde inferior 3228 como la que se muestra en la Figura 32C para una mejor distribución de las tensiones de los pernos.

En referencia a las Figuras 32C y 32D, a modo de ejemplo, muestran el aparato 3202 y un aparato 3202A. La conicidad del miembro interno 3210 del aparato 3202 aumenta desde la superficie superior 3213 hasta la superficie inferior 3218. Asimismo, la conicidad del miembro externo 3220 disminuye desde la superficie superior 3223 hasta la superficie inferior 3230. El aparato 3202 ilustra una realización preferida. Por el contrario, la conicidad del miembro interno 3210A del aparato 3202A disminuye desde una superficie superior 3213A hasta una superficie inferior 3218A. Asimismo, la conicidad de un miembro externo 3220A aumenta desde una superficie superior 3223A hasta una superficie inferior 3230A. La Figura 32D ilustra una realización alternativa, que puede usarse en situaciones limitadas. Tenga en cuenta que se pueden incluir características adicionales con el aparato 3202A para aumentar su viabilidad. Una característica de este tipo puede incluir un labio, formado en la superficie superior 3213A, que se extiende radialmente hacia afuera para asegurar que el miembro externo 3220A permanezca junto al miembro interno 3210A durante la carga.

Recuerde que el aparato 3202 elimina el gripado de las roscas. Las fracturas catastróficas y la pérdida de carga han limitado previamente el uso de procesos de endurecimiento con sujetadores roscados. Ventajosamente, el elemento interno 3210 del aparato 3202, sin embargo, está endurecido metalúrgicamente superficial, parcial o completamente. Se pueden utilizar muchos procesos de endurecimiento metalúrgico, tales como: endurecimiento por llama; endurecimiento por inducción; cementación; boruración; nitruración; cianuración; carbonitruración; nitrocarburación ferrítica; recocido; enfriamiento; envejecimiento; templado; tratamiento térmico (diferencial, llama, inducción, carcasa, etc.); tratamiento en frío (criogénico); o cualquier combinación de los mismos. Las grietas que de otro modo conducirían a fallas catastróficas y/o pérdida de carga se evitan con el aparato 3202 ya que el miembro externo 3220 endurecido no metalúrgicamente rodea sustancialmente al miembro interno 3210 endurecido metalúrgicamente.

La geometría del sujetador cónico escalonado del aparato 3202 crea una carga de tracción en el espárrago o en el perno mediante la acción de deslizamiento mecánico a través del plano inclinado helicoidal entre las roscas del espárrago y las roscas del miembro interno 3217. La acción de rosca helicoidal deslizante se crea utilizando el dispositivo de torsión para aplicar rotación bajo torsión al miembro interno 3210, al miembro externo 3220 o a los miembros interno y externo 3210 y 3220.

La arandela HYTORC® Z® utilizada con el conjunto de tuerca cónica de dos partes. Durante el proceso de torsión se genera una fuerza de reacción igual y opuesta que debe transferirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario. Tenga en cuenta que las superficies inferiores 3218 y/o 3230 de los miembros interno y/o externo 3210 y/o 3220, como se muestra en la Figura 32C, descansa sobre una superficie superior de la junta. Alternativamente, como se muestra en las Figuras 33A-33C, se puede formar una arandela de reacción 3301 entre estas superficies inferiores y la superficie superior de la junta. La arandela de reacción 3301 se forma como una arandela HYTORC® Z®, que se divulga por completo en la presente solicitud y en el documento WO 2015/095425 A2. Un aparato 3202B incluye: conjunto de tuerca de dos partes 3202; y una arandela de reacción 3301 para recibir la contratorsión generada debido al apriete o aflojamiento del sujetador roscado.

La arandela de reacción 3301 incluye: un borde externo 3304 que tiene una forma geométrica 3309 que permite el acoplamiento giratorio con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 3303 que tiene tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 3307 desviados en áreas hacia afuera desde un orificio central 3305. La arandela de reacción 3301 se muestra unida de forma liberable al conjunto de tuerca de dos partes 3202. La unión entre la arandela de reacción 3301 y el conjunto de tuerca de dos partes 3202 se rompe en una pretorsión predeterminada y la arandela de reacción 3301 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, la arandela de reacción 3301 y el conjunto de tuerca 3202 se separan una vez que se rompe la unión una vez que las fuerzas de compresión y fricción superan dicha unión. Se puede utilizar cualquier método de unión adecuado. Tenga en cuenta que dicha combinación crea un conjunto de tuerca y arandela que tiene ventajas similares a las de HYTORC NUT™. Alternativamente, la arandela de reacción 3301 y el conjunto de tuerca 3202 pueden ser componentes separados.

La arandela de reacción 3301 se puede utilizar como un punto de reacción adecuado durante el apriete y/o aflojamiento de sujetadores roscados utilizados con el aparato 3202. Los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 3307 pueden incluir: rugosidades, superficies poligonales, ranuras, moletas, picos, hendiduras, aberturas, puntos salientes o esquinas u otras proyecciones similares; o cualquier combinación de los mismos. Pueden formarse mediante: moleteado; lijado; decapado; fresado; mecanizado; forjado; fundición; conformación; moldeado; desbaste; estampado; grabado; punzonado; doblado; alivio del material de la arandela cerca del orificio central; o cualquier combinación de los mismos. Dichos tratamientos de aumento del coeficiente de fricción pueden distribuirse uniformemente a través de la superficie inferior 3303 o ubicarse lejos del radio del orificio central 3305. Pueden estar formados: singularmente; al azar; en una matriz; o cualquier combinación de los mismos. Esas arandelas de reacción tienen un radio de fricción efectivo mayor que el radio de fricción efectivo del conjunto 3202.

Tenga en cuenta que la explicación relacionada con el aparato 2801 en las Figuras 28-29 puede adaptarse al aparato 3202. Sin embargo, recuerde que los miembros de manguito interno y externo del aparato 2801 no están acoplados de forma giratoria y, por lo tanto, no son relativamente giratorios. Por ejemplo, la superficie superior 3213 puede tener un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del conjunto de sujetadores cónicos escalonados 2801, que se acoplaría de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión. Tales medios de acoplamiento del miembro interno pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o usarse con otros medios o características para el acoplamiento giratorio con el dispositivo de entrada de torsión, como dientes de engranaje, hexagonal, doble hexagonal, almenado o cualquier otra geometría común que permita el acoplamiento giratorio. Una posible alternativa es la geometría hexagonal que se muestra en la Figura 29A como 2747. De manera similar, los medios de acoplamiento del miembro externo 3229 pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o usarse con otros medios o características para el acoplamiento giratorio con el dispositivo de torsión, como dientes de engranaje, hexagonal, doble hexagonal, almenado o cualquier otra geometría común que permita el acoplamiento giratorio. Una posible alternativa es la geometría hexagonal que se muestra en la Figura 29B como 2956. Tenga en cuenta que la cantidad, las dimensiones, las geometrías y los intervalos de las características cilíndricas externas (miembro interno 3210) e internas (miembro externo 3220) extraídas pueden variar para optimizar las características del aparato 3202, como, por ejemplo, la tensión de polarización, dependiendo de la aplicación.

La Figuras 32A-32C muestran el miembro de manguito interno 3210 con cuatro características cilíndricas externas eliminadas a intervalos regulares de longitud y ancho y el miembro de manguito externo 3220 con cuatro características cilíndricas internas eliminadas a intervalos regulares de longitud y ancho. Sin embargo, como se muestra en la Figura 29C, al variar la cantidad, dimensiones, geometrías e intervalos de una característica cilíndrica externa e interna eliminada a la siguiente, se modifican los ángulos nominales, las alturas de los escalones y los anchos de los escalones. Alternativamente, la longitud del paso puede tener un tamaño infinitamente pequeño para crear una conicidad casi uniforme. Las partes externas en ángulo del miembro de manguito interno 3210 y la parte interna en ángulo del miembro de manguito externo 3220 se pueden quitar en un solo paso para formar una superficie cónica relativamente suave, aunque acoplada giratoriamente.

Las Figuras 32A-32C muestran caras coincidentes del miembro interno 3210 y del miembro externo 3220 de separación vertical constante, o alturas escalonadas. La Figura 29D muestra que las caras coincidentes del aparato 3202 pueden tener una separación vertical variable o alturas escalonadas. Esto permite el movimiento en pasos selectivos solo cuando se cargan otros pasos. La deformación plástica permite el movimiento vertical, por lo que sesga estratégicamente la distribución de tensiones en cada cara escalonada. En otras palabras, el aumento de la holgura o el espacio entre las caras de acoplamiento de los miembros del manguito interno y externo 2810 y 2820 permiten la expansión radial durante la carga. Tenga en cuenta que esta característica puede tener una aplicabilidad limitada debido a las características de endurecimiento metalúrgico del miembro interno 3210.

Las Figuras 32A-32C muestran caras coincidentes del miembro interno 3210 y del miembro exterior 3220 de ángulos de cara escalonados constantes, a saber, 90°. La Figura 29E muestra que las caras coincidentes del aparato 3202 pueden tener ángulos de cara de escalonados variables. Esto fomenta una distribución de tensión de polarización más uniforme y controlada a través de los pasos. En otras palabras, uno o ambos miembros interno y externo 3210 y 3220 pueden tener superficies verticales escalonadas con ángulos de paso variables para desviar la tensión a superficies escalonadas horizontales selectivas.

Tenga en cuenta que la explicación relacionada con el aparato 3001 en las Figuras 30 y 31 puede adaptarse al aparato 3202. Sin embargo, recuerde que el aparato 3001 es una alternativa para el acoplamiento giratorio conocido entre un dispositivo de torsión y un espárrago, mientras que el aparato 3202 es una alternativa para las tuercas roscadas conocidas. Por ejemplo, como se muestra en las Figuras 31B y 31C, variar el cambio de profundidad y tamaño de una característica de 12 puntos a la siguiente aumentará o disminuirá el ángulo nominal de la forma cónica que forman estas características en el aparato 3202. La función de 12 puntos se puede sustituir con cualquier geometría que impida la rotación entre las dos partes, como el hexágono de la Figura 31A. Además, la profundidad del paso puede tener un tamaño infinitamente pequeño para crear una conicidad suave. Se pueden usar geometrías y tamaños de pasos mixtos para optimizar la producción de dicho acoplamiento.

Los sujetadores roscados que tienen espárragos o pernos y el aparato 3202 se divulgan en la presente. En la presente se divulgan dispositivos de torsión accionados neumática, eléctrica, hidráulica o manualmente para apretar o aflojar dichos sujetadores roscados. Y los sistemas que consisten en dichos sujetadores roscados y dispositivos de torsión se divulgan en la presente.

En general, los conjuntos de tuercas de dos partes divulgados en la presente tienen dimensiones reducidas, en relación con los conjuntos de tuercas de tres piezas conocidos, para holguras de pernos limitadas y aumentadas, en relación con las tuercas conocidas, prevención de gripado de roscas, fracturas y pérdida de carga. Un área de superficie de soporte de carga entre los miembros interno y externo permite una distribución de tensión vertical y radial estratégicamente sesgada sin tener que aumentar sustancialmente las dimensiones. Tratan eficazmente las tensiones de aro de tracción típicas de las tuercas roscadas industriales de forma que se minimiza la probabilidad de fracturas. Dicho de otro modo, las dimensiones compactas y el endurecimiento metalúrgico selectivo de los conjuntos de tuerca divulgados en la presente minimizan el riesgo de fracturas y evitan la pérdida de carga por cualquier fractura que pueda formarse. La estructura de dos piezas aísla la parte o partes que experimentará(n) las tensiones circunferenciales de tracción más altas, es decir, cerca de las roscas internas, para evitar que las fracturas migren a través de todo el conjunto. La tensión circunferencial creada por la rosca está restringida estrictamente al miembro interno. Se controla la tensión y la deformación que conducen al inicio de la fractura en piezas endurecidas o endurecidas superficialmente. E incluso si se formaran fracturas, solo viajarían a través del miembro interno endurecido del conjunto y no provocarían una pérdida de carga catastrófica.

Se entenderá que cada uno de los elementos descritos anteriormente, o dos o más juntos, también pueden encontrar una aplicación útil en otros tipos de construcciones diferentes a los tipos descritos con anterioridad. Las características divulgadas en la descripción anterior, las siguientes reivindicaciones y/o los dibujos adjuntos, expresados en sus formas específicas o en términos de un medio para realizar la función divulgada, o un método o proceso para lograr el resultado divulgado, según corresponda, pueden, por separado o en cualquier combinación de tales características, utilizarse en diversas formas de los mismos. Un ejemplo de este tipo incluye una arandela Z®-Squirter® en combinación con un conjunto de tuerca cónica de dos partes en cualquier configuración divulgada con respecto a las Figuras 25, 26, 27, 33 y/o cualquiera de sus partes.

Conjunto de tuerca de rosca cónica de dos partes. Mientras que las realizaciones de las figuras 1-33 no están comprendidas por la invención reivindicada, las figuras 34A-34C y 35A-35C son las únicas realizaciones según la invención reivindicada. En referencia a las Figuras 34A-34C, a modo de ejemplo, muestran un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes 3402 según la presente invención para su uso con un espárrago o un perno de un sujetador roscado (no mostrado) y un dispositivo de torsión (no mostrado) que incluye: un miembro interno rígido 3410 que tiene una superficie interna que se puede acoplar de manera enroscable con el sujetador y una superficie externa definida por una formación de rosca que forma un cono; un miembro externo 3420 que tiene una superficie interna definida por una formación de rosca ahusada inversamente que se puede acoplar de manera enroscable con la formación de rosca cónica de la superficie externa del miembro interno 3410; y en donde el conjunto de tuerca de dos partes 3402, cuando gira por una parte de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado. El miembro interno está endurecido metalúrgicamente de forma superficial, parcial y/o completa. El miembro interno 3410 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las Figuras 34B y 34C, está formado como un inserto roscado. Tiene una superficie interna 3411 con un medio de rosca helicoidal interno 3417 acoplable con una superficie externa que tiene un medio de rosca helicoidal externo del espárrago o el perno del sujetador roscado. Tiene una superficie externa 3412 con una formación geométrica, o formación de rosca cónica, 3416 que se puede acoplar de manera giratoria con una superficie interna 3421 que tiene una formación geométrica, o formación de rosca inversamente cónica, 3425 del miembro externo 3420. El miembro interno 3410 tiene además una superficie inferior 3418 que es adyacente y cotermina con una superficie inferior 3430 del miembro externo 3420.

En esta realización ejemplar, la formación de rosca cónica 3416 tiene la forma de un tronco invertido modificado de una pirámide cónica lisa que tiene un aspecto cónico o ahusado de abajo hacia arriba. Un radio de cada rosca en la superficie externa 3412 es progresivamente más pequeño de arriba hacia abajo. Una característica circular hueca externa se elimina del exterior del miembro interno 3410 a una profundidad relativamente pequeña. Las características circulares huecas externas sucesivas se eliminan a intervalos continuos de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características circulares externas eliminadas continúa hasta que el espacio (altura) restringe la adición de otra característica similar.

El miembro interno 3410 tiene además una superficie superior 3413 La superficie superior 3413 puede tener un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del conjunto de sujetadores cónicos escalonados 2801, que se acoplaría de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión.

El miembro externo 3420 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las Figuras 34A-34C, formado como un manguito. Tiene una superficie interna 3421 con una formación de rosca inversamente cónica 3425 que se puede acoplar de forma giratoria con la superficie externa 3412 del miembro interno 3410. El miembro externo 3420 tiene una superficie externa 3422 con una formación geométrica 3426. La formación geométrica 3426 también se forma como un medio de acoplamiento 3429 que se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión. El medio de acoplamiento giratorio 3429 se forma como una característica hexagonal modificada en esta realización ejemplar, pero se puede formar con cualquier geometría adecuada. Y puede ser similar a los medios de acoplamiento 2827 del conjunto sujetador cónico escalonado 2801.

En esta realización ejemplar, la formación de rosca inversamente cónica 3425 tiene la forma de un tronco de cono modificado de una pirámide cónica lisa que tiene un aspecto cónico o ahusado de abajo hacia arriba. Un radio de cada rosca en la superficie interna 3421 es progresivamente más pequeño de arriba hacia abajo. Se elimina una característica circular interna del interior del miembro externo 3420 a una profundidad relativamente pequeña. Las características circulares internas sucesivas se eliminan a intervalos continuos de longitud y ancho. Cada característica sucesiva comienza donde termina la característica anterior. El patrón geométrico de las características circulares internas eliminadas continúa hasta que el espacio restringe la adición de otra característica circulare interna.

Más generalmente, la superficie externa 3412 del miembro interno 3410 y la superficie interna 3421 del miembro externo 3220 tienen la forma de cualquier medio relativamente giratorio adecuado (de naturaleza circular y suave), de manera que el miembro interno 3410 y el miembro externo 3420 son relativamente giratorios hasta que el miembro interno y externo 3410 y 3420 están adecuadamente ensamblados. De hecho, la parte de acción del dispositivo de torsión aplica una carga al sujetador roscado cuando el aparato 3402 gira mediante el miembro interno 3410, el miembro externo 3420 o los miembros interno y externo 3410 y 3420 debido a este medio relativamente giratorio hasta que se ensambla adecuadamente. Tenga en cuenta que el miembro externo 3420 rodea sustancialmente al miembro interno 3210. Tenga en cuenta que el miembro interno 3210 y el miembro externo 3420 pueden presionarse juntos de una manera que se deforme de manera predecible para evitar el desmontaje no intencionado y/o cualquier relajación derivada de las superficies parcialmente acopladas del aparato 3402.

Una geometría de un área de superficie de soporte de carga entre el miembro interno 3410 y el miembro externo 3420 permite una distribución de tensión vertical y radial mejorada y estratégicamente sesgada sin tener que aumentar sustancialmente el diámetro del aparato 3402. Las formaciones de roscas cónicas 3416 y 3425 podrían tener la forma de troncos de conos escalonados suaves para una pluralidad relativamente baja de escalones o troncos de conos de pendiente suave para una pluralidad relativamente alta de escalones. Tenga en cuenta que se pueden usar cantidades de pasos variables, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos para lograr tales beneficios. Las modificaciones para mejorar la distribución de las tensiones de los pernos pueden incluir características similares a las descritas en las Figuras 32B como, por ejemplo, esquinas redondeadas 3218 y 3227, parte del borde superior 3215, superficie superior inclinada 3223 y/o parte

del borde inferior 3228.

En referencia a la Figura 34C, a modo de ejemplo, se muestra el aparato 3402. La conicidad del miembro interno 3410 del aparato 3402 aumenta desde la superficie superior 3413 hasta la superficie inferior 3418. Asimismo, la conicidad del miembro externo 3420 disminuye desde una superficie superior 3423A hasta la superficie inferior 3430. Otra realización del aparato 3402 que no se muestra puede corresponder al aparato 3202A de la Figura 32D.

Recuerde que el aparato 3402 de la presente invención elimina el gripado de las roscas. Las fracturas catastróficas y la pérdida de carga han limitado previamente el uso de procesos de endurecimiento con sujetadores roscados. Ventajosamente, el elemento interno 3410 del aparato 3402, sin embargo, está endurecido metalúrgicamente superficial, parcial o completamente. Se pueden utilizar muchos procesos de endurecimiento metalúrgico, tales como: endurecimiento por llama; endurecimiento por inducción; cementación; boruración; nitruración; cianuración; carbonitruración; nitrocarburación ferrítica; recocido; enfriamiento; envejecimiento; templado; tratamiento térmico (diferencial, llama, inducción, carcasa, etc.); tratamiento en frío (criogénico); o cualquier combinación de los mismos. Las grietas que de otro modo conducirían a fallas catastróficas y/o pérdida de carga se evitan con el aparato 3402 ya que el miembro externo 3420 endurecido no metalúrgicamente rodea sustancialmente al miembro interno 3410 endurecido metalúrgicamente.

La geometría del sujetador cónico suave del aparato 3402 crea una carga de tracción en el espárrago o en el perno mediante la acción de deslizamiento mecánico a través del plano inclinado helicoidal entre las roscas del espárrago y las roscas del miembro interno 3417. La acción de rosca helicoidal deslizante se crea utilizando el dispositivo de torsión para aplicar rotación bajo torsión al miembro interno 3410, al miembro externo 3420 o a los miembros interno y externo 3410 y 3420.

La arandela HYTORC® Z® utilizada con el conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes. Durante el proceso de torsión se genera una fuerza de reacción igual y opuesta que debe transferirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario. Tenga en cuenta que las superficies inferiores 3418 y/o 3430 de los miembros interno y/o externo 3410 y/o 3420, como se muestra en la Figura 34C, descansa sobre una superficie superior de la junta. Alternativamente, como se muestra en las Figuras 35A-35C, se puede formar una arandela de reacción 3501 entre estas superficies inferiores y la superficie superior de la junta. La arandela de reacción 3501 se forma como una arandela HYTORC® Z®, que se divulga por completo en la presente solicitud y en el documento WO 2015/095425 A2. Un aparato 3402B incluye: conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes 3402; y una arandela de reacción 3501 para recibir la contratorsión generada debido al apriete o aflojamiento del sujetador roscado. Tenga en cuenta que la explicación relacionada con el aparato 3202B de las Figuras 33A-33C puede adaptarse al aparato 3402B de las Figuras 35A-35C. Tenga en cuenta que la explicación relacionada con el aparato 2801 en las Figuras 28-29 puede adaptarse al aparato 3402 y 3402B. Tenga en cuenta que la explicación relacionada con el aparato 3001 en las Figuras 30 y 31 puede adaptarse al aparato 3402 y 3402B.

Los sujetadores roscados que tienen espárragos o pernos y el aparato 3402 y 3402B se divulgan en la presente. En la presente se divulgan dispositivos de torsión accionados neumática, eléctrica, hidráulica o manualmente para apretar o aflojar dichos sujetadores roscados. Y los sistemas que consisten en dichos sujetadores roscados y dispositivos de torsión se divulgan en la presente.

Sumario, La arandela 1 generalmente se muestra como una arandela de flor con una cara inferior moleteada para proporcionar una torsión de reacción. Según las Figuras 8A-8L, tenga en cuenta la adecuabilidad de casi cualquier forma externa que se acople de forma no giratoria con conectores, placas y conexiones de reacción. También tenga en cuenta la adecuabilidad de casi cualquier característica de la superficie que aumente la fricción facial. Los ejemplos de formas externas incluyen: cualquier forma geométrica adecuada como pentágono, hexágono, octágono, etc.; moleteados; recortes; orificios prensados; almenas; etc. Los ejemplos de características de mejora de la fricción superficial incluyen: patrones; acabados; tratamientos; recubrimientos; revestimientos; rugosidad; etc. Inventivamente, incluso antes del asentamiento de la tuerca y/o la cabeza del perno, la superficie de reacción coaxial se convierte en un objeto estacionario coaxial viable y accesible en el cual transferir las fuerzas de reacción de las herramientas.

Por lo general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de fuerza intermitente. Las herramientas pueden bajar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza de giro intermitente en una dirección. Las herramientas pueden subir por la tuerca o la tuerca y la arandela con la fuerza de giro intermitente en una dirección opuesta. O las herramientas pueden impactar, vibrar o tanto impactar como hacer vibrar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza de giro intermitente para aplicar vibración y rotación en la dirección opuesta, la fuerza de vibración intermitente para aplicar vibración, o ambas.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de fuerza intermitente. Las herramientas pueden bajar la tuerca o la tuerca y la arandela con la fuerza de giro intermitente en una dirección para asentar la tuerca desde un estado de rotación restrictiva con características de aplicación de empernado adversas significativas a un estado de torsión de apriete predeterminado y comprimir la arandela entre un junta a apretar y la tuerca asentada. Las herramientas pueden subir la tuerca o la tuerca y la arandela con la fuerza de giro intermitente en la dirección opuesta para sacar la tuerca del estado de torsión de preapriete predeterminado al estado de rotación restrictiva con características de aplicación de empernado significativamente adversas y descomprimir la arandela entre la junta a aflojar y la tuerca sin asentar. O las herramientas pueden impactar, vibrar o ambas cosas, la tuerca y la arandela con una fuerza de giro intermitente para aplicar vibración y rotación en la dirección opuesta, la fuerza de vibración intermitente aplica vibración, o ambas cosas, desde un estado de corrosión de la rosca inadecuadamente pulverizado hasta un estado de corrosión de la rosca adecuadamente pulverizado. Por ejemplo, las herramientas pueden generar ondas de sonido ultrasónicas a través de un generador de ondas ultrasónicas, como el mecanismo de fuerza de vibración 960, para hacer vibrar el sujetador a velocidades ultra altas para pulverizar la corrosión de la rosca.

Con frecuencia, la fuerza intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.) es necesaria para comprimir firmemente la arandela entre la tuerca y la cara de la brida. En ausencia de este impacto provocado por la compresión, es posible que la arandela no tome la fuerza de reacción debido a las dos fricciones de las dos caras de la arandela. Cuando se comprime correctamente, la cara de la arandela, que hace tope con la tuerca, recibe una fricción de giro en el sentido de las agujas del reloj debido a la salida de torsión de la herramienta y una fricción de giro igual y opuesta en el sentido contrario a las agujas del reloj debido a la fuerza de reacción. Como tal, la fricción de giro de la cara de la arandela que hace tope con la cara de la brida evita que la arandela gire. En otras palabras, la herramienta está diseñada para mantener la arandela inmóvil mientras gira la tuerca, lo que elimina la carga lateral habitual y las diferencias de superficie de una tuerca a otra. Se logra un mejor control de la fricción de la rosca y la superficie para una mejor traslación de torsión a la carga del sujetador.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de torsión de mayor resistencia. Las herramientas pueden apretar la tuerca con una velocidad más baja, una fuerza de torsión más alta en una dirección y aplicar una fuerza de reacción en una dirección opuesta a la arandela. Y/o las herramientas pueden aflojar la tuerca con la velocidad más baja, la fuerza de torsión de giro más alta

en la dirección opuesta y aplicar la fuerza de reacción en una dirección a la arandela.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de torsión de mayor resistencia. Las herramientas pueden hacer torsión hacia arriba en la tuerca con la velocidad más baja, la fuerza de giro de torsión más alta en una dirección para apretar la tuerca desde el estado de torsión de preapriete predeterminado a un estado de torsión de apriete predeterminado y aplicar la fuerza de reacción en la dirección opuesta a la arandela para presurizar la arandela entre una junta suelta y la tuerca apretada. Y/o las herramientas pueden hacer torsión hacia abajo en la tuerca con la fuerza de giro de menor velocidad y mayor torsión en la dirección opuesta para aflojar la tuerca del estado de torsión de apriete predeterminado al estado de torsión de preapriete predeterminado y aplicar la fuerza de reacción en una dirección hacia la arandela para despresurizar la arandela entre la junta suelta y la tuerca suelta.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de torsión de menor resistencia. Las herramientas pueden bajar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza de giro de mayor velocidad y menor torsión en una dirección. Y/o las herramientas pueden subir la tuerca o la tuerca y la arandela con la fuerza de giro de mayor velocidad y menor torsión en la dirección opuesta.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de torsión de menor resistencia. Las herramientas pueden bajar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza de giro de mayor velocidad y menor torsión en una dirección para asentar la tuerca desde un estado de rotación libre con características de aplicación de empernado adversas insignificantes a la torsión de preapriete predeterminado y comprimir la arandela entre la junta a apretar y la tuerca asentada. Y/o las herramientas pueden bajar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza de giro de mayor velocidad y menor torsión en la dirección opuesta para sacar la tuerca del estado de torsión de preapriete predeterminado al estado de rotación libre con características de aplicación de empernado insignificativamente adversas y descomprimir la arandela entre la junta a aflojar y la tuerca sin asentar.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 101 pueden apretar, aflojar o apretar y aflojar la tuerca en el modo de torsión de mayor resistencia. Las herramientas pueden ir hacia arriba, hacia abajo o impactar la tuerca o la tuerca y la arandela en el modo de torsión intermitente o en el modo de torsión de menor resistencia. Las herramientas pueden cambiar del modo de torsión intermitente al modo de torsión de mayor resistencia al asentar la tuerca y comprimir la arandela en el estado de torsión de preapriete predeterminado y/o pulverización adecuada de la corrosión de la rosca. Las herramientas pueden cambiar del modo de torsión de mayor resistencia al modo de torsión intermitente y/o el modo de torsión de menor resistencia al quitar la tuerca y descomprimir la arandela en el estado predeterminado de torsión de preaflojamiento. Las herramientas pueden cambiar del modo de torsión de menor resistencia al modo de torsión de mayor resistencia al asentar la tuerca y comprimir la arandela en el estado de torsión de preapriete predeterminado.

En funcionamiento, las herramientas pueden cambiar: del modo de torsión de mayor resistencia al modo de torsión intermitente; del modo de torsión de mayor resistencia al modo de torsión de menor resistencia; del modo de torsión de menor resistencia al modo de torsión intermitente; del modo de torsión de menor resistencia al modo de torsión de mayor resistencia; del modo de torsión intermitente al modo de torsión de mayor resistencia; o del modo de torsión intermitente al modo de torsión de menor resistencia.

La activación o desactivación del mecanismo de vibración o del mecanismo de multiplicación de torsión puede producirse manual o automáticamente. Por lo tanto, el mecanismo de conmutación puede ser manual o automático. Además, el mecanismo de conmutación y, por lo tanto, cualquier modo o combinación de modos y mecanismos correspondientes puede activarse automáticamente de acuerdo con una carga observada en el sujetador. Por ejemplo, una herramienta eléctrica con gripado mínimo puede necesitar vibración y/o impacto para pulverizar la corrosión en un sujetador apretado y subir o bajar la tuerca a alta velocidad. La tuerca apretada con torsión no puede girar solo con vibración y/o impacto. Un operario puede necesitar activar la vibración y/o el impacto para pulverizar la corrosión seca en la tuerca apretada con torsión, lo que puede producirse independientemente o en combinación con el mecanismo de multiplicación de torsión. Como se indicó, la torsión necesaria para aflojar la tuerca es mayor que la torsión de apriete inicial ya que la lubricación se seca o desaparece, hay corrosión y el espárrago aún está cargado y extendido. En otras palabras, se necesitan valores de torsión más altos para descargar y destensar el espárrago. Una vez que se afloja la tuerca, se puede girar a mayor velocidad o acelerar durante el modo de torsión de menor resistencia y/o el modo de torsión intermitente. Sin embargo, es posible que la tuerca tenga que liberarse sobre las roscas del espárrago corroídas y/o dañadas o defectuosas. A menudo, eso requiere vibración y/o fuerza intermitente en combinación con el mecanismo de multiplicación de torsión. Al bajarla, la tuerca se gira a mayor velocidad durante el modo de torsión de menor resistencia y/o el modo de torsión intermitente. También en ese caso, el modo de torsión de menor resistencia por sí solo puede ser insuficiente para superar roscas de espárrago corroídas y/o dañadas o defectuosas. De manera similar, a menudo esto requiere vibración o fuerza intermitente y/o fuerza intermitente en combinación con el mecanismo de multiplicación del torsión.

En general, se divulgan métodos para apretar y/o aflojar con gripado mínimo un sujetador roscado industrial del tipo que tiene una superficie de reacción coaxial, un espárrago y una tuerca acoplable a rosca con el espárrago o una cabeza de espárrago conectada al espárrago con una herramienta eléctrica sin brazo de reacción del tipo que tiene: un motor para generar una fuerza de giro; un accionamiento para transferir la fuerza de giro; un mecanismo de multiplicación de fuerza de giro en una carcasa que incluye un transmisor de multiplicación de fuerza de giro para todos los modos de torsión, desde menor resistencia hasta mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que incluye un transmisor de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión desde menor resistencia hasta mayor resistencia. El método de apriete incluye: bajar en una dirección la tuerca, la cabeza del espárrago, la tuerca y la superficie de reacción coaxial o la cabeza del espárrago y la superficie de reacción coaxial; y apretar con torsión en una dirección la tuerca o la cabeza del espárrago mientras reacciona en la dirección opuesta fuera de la superficie de reacción coaxial. El método de aflojamiento incluye: aflojar con torsión en la dirección opuesta la tuerca o la cabeza del espárrago mientras reacciona en una dirección fuera de la superficie de reacción coaxial; y subir en dirección opuesta la tuerca, la cabeza del espárrago, la tuerca y la superficie de reacción coaxial o la cabeza del espárrago y la superficie de reacción coaxial.

La siguiente explicación se relaciona con configuraciones de herramientas eléctricas sin brazo de reacción para apretar y aflojar sujetadores industriales con gripado mínimo. Tenga en cuenta que los términos similares son intercambiables, como por ejemplo: intensificador, multiplicador y multiplicación; impacto y choque.

Más específicamente, en una realización del modo de impacto, la carcasa de la herramienta y las etapas de engranajes permanecen inmóviles mientras el impacto traquetea. Cuando el mecanismo de impacto está alejado del motor, un eje del motor pasa por el centro de los multiplicadores hasta el mecanismo de impacto y desde allí hasta el accionamiento de salida. Cuando el mecanismo de impacto está inmediatamente después del motor y frente a los multiplicadores, el motor impulsa el mecanismo de impacto y un eje va desde el mecanismo de impacto a través del centro de los multiplicadores hasta el accionamiento de salida.

En otra realización del modo de impacto, la carcasa de la herramienta y las etapas de engranajes giran en unísono mientras el impacto traquetea bloqueando las etapas de engranajes. Esto puede lograrse conectando: el engranaje solar con la corona dentada; el engranaje solar con la caja de engranajes; o la caja de engranajes con la corona dentada de una etapa planetaria. En cada caso, todas las cajas de engranajes y la carcasa actúan como una extensión giratoria desde el motor hasta el mecanismo de impacto o desde el mecanismo de impacto hasta el accionamiento de salida de la herramienta.

En otra realización del modo de impacto, la carcasa de la herramienta permanece inmóvil y las cajas de engranajes giran en unísono mientras el impacto traquetea bloqueando las cajas de engranajes entre sí. Cuando el mecanismo de impacto está alejado del motor, la(s) caja(s) de engranajes actúan como una extensión dentro de la carcasa desde el motor hasta el mecanismo de impacto. Cuando el mecanismo de impacto está inmediatamente después del motor y frente a los multiplicadores, las cajas de engranajes o la caja de engranajes actúan como una extensión dentro de la carcasa desde el mecanismo de impacto hasta el accionamiento de salida de la herramienta.

Generalmente, durante el modo LSHT, al menos dos transmisores de multiplicación giran uno respecto del otro. En el modo multiplicador, la carcasa de la herramienta siempre gira frente a los engranajes solares y el eje de salida de los multiplicadores, por lo que la carcasa de la herramienta tiene que reaccionar. Cuando el multiplicador intensifica la torsión, la velocidad de giro es tan lenta que el mecanismo de impacto resulta ineficaz. Si el mecanismo de impacto está ubicado después del multiplicador y cerca del accionamiento de salida de la herramienta, el mecanismo de impacto no impactará si gira con el último engranaje solar. Si el mecanismo de impacto está ubicado antes del multiplicador y cerca del motor, el mecanismo de impacto gira a alta velocidad y debe ser bloqueado.

En una realización donde el mecanismo de impacto está alejado del motor, ocurre lo siguiente: el mecanismo de impacto permanece inmóvil mientras giran los multiplicadores; el eje de salida del motor va al multiplicador para multiplicar la torsión; y el último engranaje solar se extiende a través del mecanismo de impacto hasta el accionamiento de salida. Cuando el mecanismo de impacto está inmediatamente después del motor y frente a los multiplicadores, el eje de salida del motor pasa por el mecanismo de impacto al multiplicador para multiplicar la torsión y el último engranaje solar se extiende hasta el accionamiento de salida.

En otra realización, el mecanismo de impacto gira a la velocidad del último engranaje solar de los multiplicadores de aplicación de fuerza. Cuando el mecanismo de impacto está alejado del motor, el eje de salida del motor va al multiplicador para multiplicar la torsión y el último engranaje solar hace girar el mecanismo de impacto, que hace girar el eje de salida de la herramienta. Cuando el mecanismo de impacto está inmediatamente después del motor y frente a los multiplicadores, girar el mecanismo de impacto para girar los multiplicadores provocaría un impacto, lo cual debe evitarse. Por otra parte, el mecanismo de impacto se puede bloquear bloqueando el martillo con la carcasa de impacto o bloqueando el martillo con el yunque. El mecanismo de impacto actúa como una extensión entre el accionamiento de salida del motor y el primer engranaje solar del multiplicador.

La velocidad del último engranaje solar del multiplicador puede ser lo suficientemente alta para hacer funcionar el mecanismo de impacto. El impacto en el eje de salida de la herramienta se puede evitar bloqueando el martillo con la carcasa de impacto, el martillo con el yunque, la carcasa de impacto con la carcasa de herramienta o el martillo con la carcasa de herramienta.

En una realización específica del modo LSHT, el mecanismo de multiplicación está cerca del motor y antes del mecanismo de impacto. El motor pasa por alto el mecanismo de multiplicación y extiende su fuerza de salida a través de al menos una parte del mecanismo de multiplicación por medio de un pasador hacia el accionamiento de salida. En otra realización específica del modo LSHT, el mecanismo de impacto está cerca del motor y antes del mecanismo de multiplicación. El mecanismo de impacto extiende su fuerza de salida a través de al menos una parte del mecanismo de multiplicación por medio de un pasador hacia el accionamiento de salida.

La herramienta eléctrica para apretar y aflojar sujetadores industriales con gripado mínimo se describe en la presente como que tiene dos o tres modos, modo de torsión mayor de menor velocidad, modo de torsión menor de mayor velocidad y modo de fuerza intermitente. Debe entenderse que al menos dos modos descritos en la presente son simplemente ejemplos. Se pueden añadir otros modos a uno u otro modo y/o a los medios de entrada y/o de salida. Debe entenderse que la herramienta eléctrica no está limitada simplemente a dos velocidades, sino que puede tener velocidades múltiples. Por ejemplo, las herramientas intensificadoras de torsión conocidas normalmente funcionan con motores neumáticos o eléctricos. A menudo, la salida de fuerza y las velocidades de rotación de dichos motores aumentan o disminuyen por medio de engranajes planetarios o similares, que pueden convertirse en parte del motor. A menudo, las herramientas intensificadoras de torsión conocidas eliminan temporalmente uno o varios de los medios intensificadores para aumentar la velocidad de rotación del motor de la herramienta. Otras herramientas intensificadoras de torsión conocidas utilizan mecanismos de intensificación y/o reducción de engranajes como componentes independientes o adyacentes al motor para aumentar y/o reducir las velocidades de rotación del eje. La presente herramienta eléctrica también puede incluir tales mecanismos de intensificación y/o reducción de engranajes como componentes independientes, como transmisores de multiplicación y parte del mecanismo de multiplicación 210 o como transmisores de vibración y parte del mecanismo de vibración 310. De hecho, el conjunto de multiplicación 200 puede configurarse para tener múltiples transmisores de multiplicación contenidos en múltiples carcasas de conjunto de multiplicación.

Ventajosamente, la invención permite un área superficial de soporte de carga entre el miembro interno y el miembro externo que permite una distribución de tensión vertical y radial estratégicamente sesgada sin tener que aumentar sustancialmente las dimensiones generales; un área superficial de soporte de carga tridimensional en lugar de un plano bidimensional convencional; distribución de la tensión de carga distribuida de manera más eficiente y uniforme sobre el área superficial de soporte de carga; mayor resistencia a la torsión; el aparato con menor masa, dimensiones y volumen es lo suficientemente pequeño para ajustarse en espacios estrechos y/o limitados típicos de las aplicaciones industriales de empernado; elimina el gripado de roscas; y evita fracturas catastróficas y pérdidas de carga, que anteriormente limitaban el uso de procesos de endurecimiento con sujetadores roscados.

Arandelas Z®-Squirter®, arandelas HYTORC® Z®, conjuntos de arandela, conjuntos de sujetadores cónicos, acoplamientos torsionales cónicos, conjuntos de tuerca cónica de dos partes, conjuntos de tuerca roscada cónica de dos partes y cualquier combinación de los mismos.

Tenga en cuenta que se puede utilizar cualquier tipo de componente, tamaño y material de aparato adecuado, incluidos: categorías de sujetadores, por ejemplo, tornillos para madera, tornillos para máquinas, tornillos para máquinas de corte de rosca, tornillos para chapas metálicas, SMS autoperforantes, pernos hexagonales, pernos de carrocería, tirafondos, tornillos de conexión, tornillos de fijación, pernos en J, pernos de tope, tornillos sex, tornillos de acoplamiento, pernos de suspensión, etc.; estilos de cabeza, por ejemplo, plana, ovalada, de bandeja, de entramado, redonda, hexagonales, arandela hexagonal, arandela hexagonal ranurada, tapa de conexión, botón, etc; tipos de accionamiento, por ejemplo, phillips y frearson, ranurado, combinado, de encaje, hexagonal, allen, cuadrada, torx, otras geometrías múltiples, etc.; tipos de tuerca, por ejemplo, hexagonales, corona, acorn, de bellota, de brida, cuadrada, de bloqueo de par, ranurada, de castillo, etc.; tipos de arandelas, por ejemplo, planas, de defensa, de acabado, cuadradas, muelle, de reacción, etc.; y tipos de rosca, por ejemplo, en V aguda, nacional americana, unificada, métrica, cuadrada, ACME, estándar Whitworth, de codo, contrafuerte, simple, doble, triple, cuadrada doble, ACME triple, etc.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes (3402) para su uso con un espárrago o un perno de un sujetador roscado y un dispositivo de torsión que incluye:

un miembro interno rígido (3410), endurecido metalúrgicamente superficial, parcial, selectiva o completamente, que tiene:

una superficie interna (3411) que se puede acoplar de manera enroscable con el sujetador;

una superficie externa (3412) definida por una formación de rosca (3416) que forma una conicidad;

un miembro externo (3420) que tiene una superficie interna (3411) definida por:

una formación de rosca inversamente cónica (3425) que se puede acoplar de manera enroscable en la formación de rosca cónica (3416) de la superficie externa (3412) del miembro interno (3410); y

en donde el conjunto de tuerca de dos partes (3402), cuando gira por una parte de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado,

en donde la formación de rosca (3416) de la superficie externa (3412) del miembro interno (3410) y la formación de rosca inversamente cónica (3425) de la superficie interna (3411) del miembro externo (3420) están formadas por una dirección de rosca diferente de la de una formación de rosca de la superficie interna (3411) del miembro interno (3410) y una formación de rosca del sujetador de manera que durante la instalación, el miembro externo (3420) y el miembro interno (3410) y el sujetador son cargados con un par sustancialmente similar.

2. Un conjunto (3402) según la reivindicación 1, en donde el miembro externo (3420) rodea sustancialmente al miembro interno (3410).

3. Un conjunto (3402) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las formaciones de rosca (3416, 3425) están formadas por un paso de rosca diferente al de una formación de rosca de la superficie interna (3411) del miembro interno (3410) y una formación de rosca del sujetador.

4. Un aparato (3402B) que incluye un conjunto (3402) según la reivindicación 1 que incluye una arandela de reacción (3501) que tiene:

un borde externo que tiene una forma geométrica (3426, 3429) que permite el acoplamiento giratorio con el dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual; y

una superficie inferior que tiene tratamientos que aumentan el coeficiente de fricción sesgados en áreas hacia el exterior desde un orificio central.

5. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, en donde la arandela de reacción (3501) se puede unir de forma liberable al conjunto (3402), y en donde la arandela de reacción (3501) se separa en una pretorsión predeterminada para convertirse en un punto de reacción.

6. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, en donde la arandela de reacción (3501) se puede unir de forma liberable al conjunto (3402) mediante una unión que se rompe en o antes de una pretorsión predeterminada una vez que las fuerzas de compresión y fricción superan dicha unión de tal manera que la arandela de reacción (3501) se convierte en un punto de reacción.

7. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, que incluye cualquier método y/o agente de unión y/o conexión adecuado, como adhesivos, pegamentos, resinas epoxi, imanes, solventes, soldaduras y/o cualquier combinación de los mismos.

8. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, en donde el conjunto (3402) y la arandela de reacción (3501) están conectados y giran libremente entre sí.

9. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, en donde el conjunto (3402) y la arandela de reacción (3501) están conectados por una protuberancia que se extiende hacia fuera y hacia abajo desde una superficie inferior del conjunto (3402) para acoplarse en una depresión que se extiende hacia dentro y hacia arriba desde una superficie inferior de la arandela de reacción (3501).

10. Un aparato (3402B) según la reivindicación 4, en donde el conjunto (3402) y la arandela de reacción (3501) están conectados mediante un ajuste de interferencia que se supera en o antes de una pretorsión predeterminada.

11. Un sujetador roscado que tiene un espárrago o un perno con una cabeza de perno y un conjunto (3402) según la reivindicación 1 o un aparato (3402B) según la reivindicación 4.

12. Un sujetador roscado según la reivindicación 11 que debe estar

apretado y/o aflojado por un conjunto que tiene:

un conector interno que tiene un borde interno con un medio de acoplamiento de tuerca o cabeza de espárrago; y un conector externo que tiene un borde interno con medios de acoplamiento de una arandela de reacción (3501) para acoplar un borde externo de la arandela de reacción (3501); y

en donde el conector interno está dispuesto sustancialmente dentro del conector externo, y en donde el conector interno y el conector externo están acoplados con un mecanismo que permite que el conector interno y el conector externo giren cooperativa y relativamente en direcciones opuestas.