BR102021004344A2

BR102021004344A2 - Acoplamento de fluido não metálico

Info

Publication number: BR102021004344A2
Application number: BR102021004344-0A
Authority: BR
Inventors: Kevin Yun Jo Chung
Original assignee: AdelWiggins Group, a Division of Transdigm Inc.
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-10-13
Also published as: US20230204136A1; WO2021183541A1; KR20220146518A; CA3169940A1; US20210278021A1; AU2021234266A1; EP3879157A1; US11608917B2; CN113374954A; EP3879157B1; JP2023516933A

Abstract

acoplamento de fluido não metálico. um acoplamento de fluidos não metálico com elementos de transferência de corrente elétrica incorporados no mesmo é revelado. o acoplamento é formado de duas metades em formato de c de material não metálico, não condutor, em que cada metade inclui articulações e travas integrais, ou articulações e travas produzidas a partir de um material comum com as metades em formato de c. uma manga de vedação não metálica e substancialmente rígida pode estar incorporada no acoplamento para vedar o acoplamento enquanto mantém a força do acoplamento.

Description

ACOPLAMENTO DE FLUIDO NÃO METÁLICO

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere geralmente a conjuntos de acoplamento, e mais particularmente a um conjunto de acoplamento de fluidos não metálico usando uma manga de vedação.

FUNDAMENTOS DE INVENÇÃO

[002] Os conjuntos de acoplamento são usados nos sistemas de fluido dentro de múltiplas indústrias, como a aeroespacial. Os tipos de sistemas de fluido incluem, mas não exclusivos, sistemas de combustível ou resíduos de água dentro das aeronaves. Em virtude desses sistemas que consistem em conjuntos de múltiplos tubos que permitem a transferência de fluidos, eles devem ser unidos usando conjuntos de acoplamento que devem criar uma vedação segura, permitir flexibilidade mínima dentro de cada junta e permitir que a corrente elétrica flua de um tubo para o próximo. Sem a vedação adequada, pode ocorrer vazamento que poderia, em alguns casos, como combustível ou líquidos inflamáveis, causar uma falha catastrófica. O fluxo de corrente elétrica requer que a eletricidade estática se dissipe para evitar que faíscas se formem dentro ou de forma adjacente aos sistemas de fluido.

[003] As juntas dentro desses sistemas são criadas usando dois tubos de fluido que são mecanicamente fixados a adaptadores de virola, uma concha como acoplamento, uma manga ou corpo de vedação, e dois vedantes como anéis em O. Os anéis em O são colocados primeiros dentro de um sulco circunferencial nos adaptadores de virola. A manga ou corpo de vedação é então deslizado sobre ambos os anéis em O. A interface entre os anéis em O e a manga de vedação fornece uma vedação fluida na direção radial. Para evitar que os adaptadores de virola se separem na direção axial, o acoplamento da concha é colocado ao redor dos adaptadores de virola. A interface dos sulcos que abrigam os anéis em O nos adaptadores de virola e as metades das abas do retentor no acoplamento fornecem uma vedação na direção axial. Esse acoplamento é capaz de permanecer em uma posição fechada devido a uma articulação e mecanismo de trava que é instalado no acoplamento.

[004] Os conjuntos de acoplamento são historicamente feitos a partir de materiais metálicos. Essas partes de metal são relativamente pesadas, vulneráveis à corrosão ao longo do tempo, e podem causar problemas às capacidades de proteção contra raios de uma aeronave.

[005] A presente invenção é direcionada aos acoplamentos e às mangas de vedação para conjuntos de acoplamento inteiros.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção é construída com partes que são fabricadas a partir de um material não metálico, como plásticos, compósitos, polímeros, fibra de vidro ou combinações dos mesmos ou materiais semelhantes. Por exemplo, as metades do retentor podem ser feitas a partir de PEEK com as mesmas dimensões interfaciais que os acoplamentos metálicos existentes. A manga de vedação ou o corpo também podem ser feitos a partir de um material não metálico, como fibra de vidro com as mesmas dimensões interfaciais que a manga de vedação metálica. O uso das mesmas dimensões interfaciais permite a intercambialidade entre os componentes dentro de um conjunto de acoplamento metálico e o componente não metálico da presente invenção. Por exemplo, um acoplamento metálico em um conjunto de acoplamento metálico pré-existente pode ser substituído pelo acoplamento não metálico da presente invenção, ou uma manga de vedação metálica em um conjunto de acoplamento metálico pré-existente pode ser substituído por uma manga de vedação não metálica (por exemplo, fibra de vidro) como ensinado no presente documento. Substituir componentes metálicos existentes por componentes da presente invenção permite uma economia de peso de até setenta por cento (70%) dependendo da liga metálica ou metálica do componente a ser substituído.

[007] As metades do retentor de acoplamento não metálico têm metades cilíndricas e quando o acoplamento é fechado, o conjunto de acoplamento forma um formato cilíndrico quase perfeito. Essas metades do retentor têm duas abas em lados opostos que são projetadas para interagir com abas de adaptador de virola quando o acoplamento é fechado. O diâmetro interno do acoplamento é ligeiramente maior do que o diâmetro externo da manga de vedação ou corpo de modo que a manga de vedação ou corpo é capaz de caber dentro do acoplamento tanto de modo axial quanto de modo radial quando o acoplamento está na posição fechada.

[008] As metades do retentor de acoplamento não metálicas podem ser montadas juntas usando um único pino que é inserido nas articulações. Ao contrário dos acoplamentos metálicos que tem numerosos componentes menores que se montam em mecanismos de articulação e travas, tanto as articulações quanto as travas da presente invenção são incorporadas às metades do retentor para reduzir a contagem de partes e minimizar o tempo de montagem. As articulações e travas do acoplamento não metálicas são preferencialmente feitas a partir do mesmo material que as metades do retentor quando não integralmente formadas. A combinação dos mecanismos integrados de trava e articulação permitem que o acoplamento abra e feche como uma "concha"

[009] A manga de vedação ou corpo pode ser fabricado a partir de um material não metálico, como fibra de vidro e esse componente fornece uma vedação entre dois tubos adjuntos cada um tendo adaptadores de virola e anéis em O. A manga de vedação é feita a partir de um material que é relativamente rígido e/ou a parte fabricada final é rígida com pouca ou nenhuma flexão. Cada adaptador de virola tem um sulco circunferencial formado por uma aba interna e aba externa que permite que o anel em O seja assentado no mesmo. A manga de vedação tem um diâmetro interno ligeiramente maior do que os diâmetros externos das abas internas e externas dos adaptadores de virola para que a manga de vedação possa ser instalada sobre a combinação dos anéis em O e adaptadores de virola para criar uma vedação apertada de fluido. A manga de vedação fornece força a partir da pressão interna provenientes de um sistema de fluido na direção radial (aro). A combinação dos anéis em O ou vedantes e o ajuste dos adaptadores de virola à manga de vedação fornece flexibilidade dentro de cada junta.

[0010] Quando o acoplamento é fechado ao redor dos adaptadores de virola montados, manga de vedação e anéis em O, as abas das metades do retentor se engatam nas abas externas dos adaptadores de virola e impedem que os dois adaptadores e tubos de ponteira separados se separem na direção axial.

[0011] Um ou mais contatos elétricos são formados através do acoplamento usando mecanismos de ligação que entram em contato com ambos os tubos e permitem que a corrente elétrica flua de um tubo para o outro. Os mecanismos de ligação são preferencialmente feitos a partir de um material eletricamente condutor, incluindo, mas não exclusivos, metais. Eles são posicionados na superfície das metades do retentor de acoplamento na direção axial para fornecer contato de um tubo para outro. Os dispositivos de ligação são fixados às metades do retentor de uma forma que permite que as características das metades do retentor mantenham as abas de ligação no lugar sem a possibilidade de desalojamento das abas de ligação. Soldagem excessiva e/ou sônica são exemplos de processos de manufatura que permitirão que as metades do retentor mantenham as abas de ligação no lugar.

[0012] Um benefício da presente invenção é que os acoplamentos não metálicos e mangas de vedação podem ser usados em um projeto de conjunto de acoplamento metálico existente. Os projetos de acoplamento da técnica anterior têm procurado substituir os adaptadores de virola com uma manga de vedação flexível que esteja conectada ou fixada aos tubos de fluido usando um adesivo ou vedante. No entanto, como esses projetos não utilizam os adaptadores de virola e requerem mudanças para a manga de vedação, as interfaces de tais acoplamentos da técnica anterior são menos adaptativas e mais problemáticas do que a presente invenção. A presente invenção permite o intercâmbio com os componentes de conjunto metálico ou mangas de vedação pelas partes não metálicas da presente invenção.

[0013] Com um típico conjunto de acoplamento metálico, os mecanismos de trava e articulações podem ser me feitos a partir de diferentes materiais devido ao número de componentes envolvidos. A presente invenção incorpora o mecanismo de trava e articulação nas metades do retentor e os mecanismos de articulação podem ser feitos a partir do mesmo material que as metades do retentor. Os mecanismos de articulação e trava são incorporados nas metades do retentor através de moldagem por injeção ou processo de manufatura semelhante. Essa melhora resulta em menos contagem de peças e menos tempo de montagem. Além disso, a presente invenção conta com a flexibilidade natural do material não metálico para a trava/desarmamento do acoplamento sem mola metálica e a manga de vedação incorre pouca ou nenhuma flexão porque o material não é de preferência um material flexível. O que fornece flexibilidade ou movimento na vedação da presente invenção são os anéis em O ou vedantes e o ajuste entre a manga de vedação e os adaptadores de virola.

[0014] Essas e outras características da presente invenção serão mais bem compreendidas com referência aos desenhos anexos e a descrição detalhada da invenção abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A Figura 1 é uma vista em perspectiva elevada de uma primeira modalidade de um acoplamento da presente invenção;

[0016] A Figura 2 é uma vista explodida em perspectiva do acoplamento da Figura 1**

[0017] A Figura 3 é uma vista em corte transversal longitudinal da modalidade da Figura 1; e

[0018] A Figura 4 é uma vista em corte transversal axial da modalidade da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0019] As Figuras 1 e 2 ilustram uma primeira modalidade da presente invenção que compreende um acoplamento de conduto de fluido 10 que combina um primeiro tubo 12 a um segundo tubo 14. Cada conjunto de tubos 12, 14 é formado com adaptadores de virola 16 que circundam a extremidade dos tubos e são usados para combinar os tubos juntos como é bem conhecido na técnica. O acoplamento 10 é formado pela primeira e segunda metades em formato de C 20, 22 mantidas juntas em uma posição circunferencial por uma articulação 24 e fechadas de forma liberal em uma segunda posição circunferencial por uma trava 26. Quatro dispositivos de ligação igualmente espaçados 28 são posicionados ao redor do acoplamento e cada acoplamento é mantido no lugar pelo ressalto projetado para fora 30 das metades do retentor 20, 22 na superfície externa das metades do retentor. O mecanismo de travamento 26 inclui uma base 32 que pode ser formada integralmente com a segunda metade em formato de C 22, e da qual duas projeções farpadas voltadas para baixo 34 se estendem em uma direção circunferencial em direção à metade 20. A metade 20 inclui um ombro 36 que recebe as projeções farpadas 34 para travar a segunda metade 22 para a primeira metade 20 como mostrado. Adicionalmente, a primeira metade 20 pode ter uma única projeção farpada voltada para cima 38 que se estende circunferencialmente entre as projeções farpadas 34 que passam através de uma abertura 40 na base 32 para ser capturada em uma saliência 42. As projeções farpadas 34, 38 são assegurados à respectiva metade oposta de acoplamento conforme a expansão dos diâmetros das respectivas metades aumenta, através do mesmo forçando as projeções farpadas a engatarem com a superfície de acoplamento com maior força correspondente. As metades 20, 22 podem ser facilmente liberadas pressionando para baixo na projeção farpada 38 e levantando as projeções farpadas 34 para liberar o contato contra a saliência 42 e o ombro 36, respectivamente. Compreende-se que outros tipos de conexão também estão disponíveis e fazem parte da presente invenção.

[0020] Os componentes da articulação 24 e da trava 26 podem ser formados integralmente com as metades 20, 22 do acoplamento 10 usando materiais não metálicos que são moldados juntos durante a fabricação. Ou seja, as metades 20 podem ser integralmente formadas com mancal de articulação 44, saliência 36, e a projeção farpada voltada para cima 38 como uma única unidade. Da mesma forma, a metade 22 pode ser formada com mancal de articulação 46, base 32, e projeções farpadas projetando-se para baixo 34 como uma única unidade. Apenas o pino 48 é necessário para completar a montagem do acoplamento 10.

[0021] A Figura 3 ilustra uma primeira vista em corte transversal do acoplamento 10, em que o primeiro tubo de fluido 12 é unido ao segundo tubo de fluido 14 em seus respectivos adaptadores de virola 16. Os sulcos de anel em O circunferenciais 50, 52 são adaptadores de virola formados 16. Cada sulco de anel em O recebe um anel em O flexível (omitido para maior clareza) que se apoia contra o adaptador de virola 16 e é comprimido pela manga de vedação para evitar vazamento através da vedação na direção radial. Em virtude da articulação 24 e a trava 26 serem não metálicas e integrais com as metades 20, 22 do acoplamento, não há trajetórias elétricas através do acoplamento onde as faíscas ou curtos elétricos podem se formar. O acoplamento 10 se ajusta sobre as abas externas dos adaptadores de virola 16 e a manga de vedação 54 para capturar e vedar os tubos correspondentes para fornecer uma vedação na direção axial. Esse arranjo permite alguma flexão devido às vedações de anel em O e o ajuste da manga de vedação, do anel em O e do acoplamento. A vedação é formada em uma manga de vedação 54 que se apoia contra as vedações de anel em O que assentam nos adaptadores de virola 16 para evitar vazamento na direção radial. Dessa forma, a junta é vedada em ambas as direções radiais e axiais enquanto permitindo alguma flexão da junta.

[0022] A Figura 4 ilustra uma vista lateral do acoplamento 10 ilustrando a trava integral 26 e a articulação integral 24. Cada metade 20, 22 pode ser fabricada a partir de um material não metálico, como plásticos, compósitos, polímeros, fibra de vidro ou combinações dos mesmos ou materiais semelhantes. Por exemplo, as metades 20, 22 podem ser feitas a partir de PEEK com as mesmas dimensões interfaciais que os acoplamentos metálicos existentes. A manga de vedação 54, e as metades 20,22 também podem ser feitas a partir de um material não metálico, como fibra de vidro com as mesmas dimensões interfaciais que a manga de vedação metálica. As mesmas dimensões interfaciais permitem a intercambialidade entre os componentes dentro de um conjunto de acoplamento metálico existente usando um acoplamento não metálico de substituição. Por exemplo, um acoplamento metálico em um conjunto de acoplamento metálico pré-existente pode ser substituído pelo acoplamento não metálico da presente invenção, ou uma manga de vedação metálica em um conjunto de acoplamento metálico pré-existente pode ser substituída por uma manga de vedação de fibra de vidro como ensinado na presente invenção.

[0023] As metades de acoplamento não metálicas 20,22 são vistas na Figura 4 como tendo um formato metade cilíndrico ou em C, e quando o acoplamento 10 é fechado, o conjunto de acoplamento tem um formato cilíndrico quase perfeito. O diâmetro interno do acoplamento 10 pode ser ligeiramente maior do que o diâmetro externo da manga de vedação 54 de modo que a manga de vedação 54 seja capaz de se ajustar dentro do acoplamento tanto de forma axial quanto de forma radial quando o acoplamento 10 está na posição fechada, como mostrado.

[0024] As metades do retentor de acoplamento não metálico 20, 22 podem ser montadas juntas usando um único pino 48 que é inserido na articulação 24 nas estruturas correspondentes 44, 46. Ao contrário dos acoplamentos metálicos que tem numerosos componentes menores que se montam em mecanismo de trava e articulação, tanto as articulações 24 quanto as travas 26 da presente invenção são incorporadas integralmente nas metades do retentor e formadas como uma única unidade para reduzir a contagem de partes e minimizar o tempo de montagem. Em outra modalidade, a articulação 24 e a trava 26 do acoplamento não metálico 10 não são integrais, mas feitos a partir do mesmo material que as metades do retentor 20,22. A combinação da trava 26 e da articulação 24 coopera para abrir e fechar o acoplamento 10 como uma "concha". Em virtude das articulações e das travas serem incorporadas nas metades do retentor em uma modalidade preferencial, as metades do retentor podem ou podem não ser idênticas conforme ditado pela aplicação.

[0025] A manga de vedação 54 pode ser fabricada a partir de um material não metálico, como fibra de vidro e esse componente fornece uma vedação entre dois tubos adjuntos 12, 14 cada um tendo seus adaptadores de virola 16 e anéis em O. A manga de vedação 54 é feita a partir de um material que é relativamente rígido e/ou a parte fabricada final é rígida com pouca ou nenhuma flexão. Os anéis em O podem ser substituídos por outros vedantes em certas outras modalidades. A manga de vedação 54 tem um diâmetro interno ligeiramente maior do que os diâmetros externos das abas de adaptador de virola. As abas externas e internas do flange de adaptador de virola criam um sulco no qual o anel em O é vedado de forma adjacente à manga de vedação 54. A manga de vedação pode então ser instalada sobre a combinação dos anéis em O e adaptadores de virola 16 para criar uma vedação estanque de fluido. A manga de vedação 54 fornece força a partir da pressão interna provenientes de um sistema de fluido na direção radial (aro). A combinação dos anéis em O ou vedantes e o ajuste dos adaptadores de virola 16 à manga de vedação 54 permite flexibilidade dentro de cada junta.

[0026] Quando o acoplamento 10 é fechado ao redor dos adaptadores de virola montados 16 dos tubos respectivos 12, 14, manga de vedação 54, e anéis em O, o perfil em formato de "C” e os flanges evitam que os dois adaptadores de virola separados e tubos se separarem na direção axial. A força nas abas externas dos adaptadores de virola pelas metades do retentor 20, 22 fornece força axial ao longo da linha do tubo. O acoplamento também fornece vedação adicional na direção radial (aro).

[0027] Os mecanismos de ligação 28 contatam as virolas de achatamento 16 que estão conectadas aos tubos 12, 14 e permitem que a corrente elétrica flua de um tubo para o outro. Os mecanismos de ligação 28 são feitos a partir de um material eletricamente condutor incluindo, mas não exclusivos, a metais. Eles são posicionados na superfície das metades do retentor de acoplamento 20, 22 na direção axial para fornecer contato de um tubo para outro. Embora mostrado com quatro mecanismos de ligação, mais ou menos podem ser adicionados ou subtraídos sem se afastar do escopo da presente invenção. Os mecanismos de ligação são fixados às suas respectivas metades do retentor de uma maneira que permita que o material não metálico do acoplamento 10 se molde sobre os dispositivos de ligação 28 para assegurá-lo no lugar enquanto permite o contato elétrico. As metades do retentor incluem ressaltos extrudados 30 que podem ter vários formatos, tamanhos e quantidades que são moldados ou remodelados sobre os dispositivos de ligação para manter os dispositivos de ligação no lugar.

[0028] Embora certas modalidades tenham sido descritas e representadas nesta revelação e os desenhos, a invenção não se destina a ser limitada a qualquer modalidade especificamente descrita ou representada. Em vez disso, uma pessoa de habilidade comum na técnica prontamente apreciará e compreenderá que muitas modificações e substituições podem ser feitas dentro das modalidades descritas, e o escopo da presente invenção se destina a incluir todas essas modificações e substituições. Consequentemente, o escopo da invenção não é limitado no presente documento a menos que expressamente declarado, e o escopo da invenção é medido adequadamente pelas reivindicações anexas, usando seus significados simples e comuns consistentes com essas descrições e desenhos.

Claims

Acoplamento de fluidos para unir primeiro e o segundo tubos de fluido, em que cada tubo tem um adaptador de virola nas respectivas extremidades correspondentes, sendo que o acoplamento é caracterizado pelo fato de que compreende:
primeiro e o segundo elementos semicilíndricos que cooperam para formar um acoplamento cilíndrico, em que o primeiro e o segundo elementos semicilíndricos são formados por um material não metálico;
primeiro e o segundo elementos de articulação integralmente formados nos respectivos ditos primeiro e o segundo elementos semicilíndricos para estabelecer uma pivotação dos primeiro e do segundo elementos semicilíndricos para abrir e fechar o acoplamento;
uma trava que conecta de modo removível o primeiro e o segundo elementos semicilíndricos;
um pino que atravessa o primeiro e o segundo elementos de articulação;
uma manga de vedação não metálica posicionada de forma adjacente ao adaptador de virola de cada tubo de fluido para vedar o acoplamento; e
um mecanismo de ligação condutor de eletricidade formado no acoplamento e adaptado para fazer contato elétrico com o primeiro e o segundo tubos de fluido quando o acoplamento está em uma posição fechada para conduzir eletricidade a partir do primeiro tubo de fluido para o segundo tubo de fluido.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que compreende adicionalmente uma pluralidade de mecanismos de ligação condutores de eletricidade.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a trava compreende projeções farpadas em cada um dentre os ditos primeiro e segundo elementos semicilíndricos que são adaptados para engatar superfícies cooperativas no outro elemento semicilíndrico para travar de modo removível o acoplamento.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a trava inclui uma projeção farpada no primeiro elemento semicilíndrico que engata o segundo elemento semicilíndrico para travar de modo removível o acoplamento.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato que a projeção farpada em um primeiro elemento semicilíndrico é intersticial entre duas projeções farpadas no segundo elemento semicilíndrico.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elementos semicilíndricos são fabricados a partir de um compósito.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elementos semicilíndricos são fabricados a partir de um polímero.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elementos semicilíndricos são fabricados a partir de um plástico.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manga de vedação é fabricada a partir de uma fibra de vidro.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um diâmetro externo da manga de vedação é menor do que um diâmetro interno dos elementos semicilíndricos, de modo que a manga de vedação possa residir no acoplamento em uma dimensão axial e uma dimensão radial.
Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o mecanismo de ligação é fixado a um respectivo elemento cilíndrico em formato de C moldando-se um material usado para formar o elemento cilíndrico em formato de C sobre o mecanismo de ligação.