BR112021008385B1 - Montagem de conector de múltiplas partes, sistema e método de conexão de uma mangueira a um encaixe de cano - Google Patents

Abstract

MONTAGEM DE CONECTOR DE MÚLTIPLAS PARTES. A presente invenção refere-se a uma montagem de conector de múltiplas partes que realiza um acoplamento de encaixe por pressão compacto entre uma mangueira (40) e um encaixe de cano (50) com apenas uma posição de vazamento em potencial e exigindo apenas um mínimo de número de partes: um primeiro elemento retentor (10), um segundo elemento retentor (20) e um elemento de vedação (30) intercalado entre os mesmos na direção axial da montagem de conector.

Description

Descrição

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e a um método de acoplamento para conectar uma mangueira a um encaixe de espigão ou cano como um chamado conector rápido ou conector de encaixe por pressão.

[0002] Os conectores rápidos, ou conectores de encaixe por pressão, são utilizados em uma ampla variedade de aplicações, particularmente para unir dutos de transporte de fluido em aplicações automotivas e industriais. Uma mangueira fabricada a partir de um material polimérico flexível precisa ser conectada rapidamente e com uma vedação confiável a um espigão. A mangueira forma a parte fêmea e o espigão forma a parte macho da conexão de fluido, ao passo que a montagem de conector deve ser capaz de realizar uma conexão vedada rápida e completa de duas partes por meio de uma ação de encaixe por pressão.

[0003] Conectores convencionais do tipo de encaixe por pressão possuem uma primeira parte retentora, para receber o espigão macho (a seguir também referida como um encaixe de bico ou cano), e uma segunda parte retentora, para engatar com a mangueira fêmea. Ambas as partes retentoras precisam ser fornecidas com meios de vedação, tal como anéis em O, em posições diferentes para formar uma vedação com o espigão e a mangueira, respectivamente. Em outras palavras, cada parte retentora forma uma posição de vedação e cada posição de vedação representa uma parte de vazamento em potencial. Adicionalmente, os conectores de encaixe por pressão convencionais exigem uma quantidade considerável de espaço destinado à montagem na direção axial e possuem um diâmetro geral que é consideravelmente maior do que o da mangueira. Essa é uma desvantagem particular para aplicações automotivas no campo de e-mobilidade, onde o espaço de montagem para os pacotes de bateria e os circuitos de resfriamento correspondentes representa uma questão crítica.

[0004] O objetivo da presente invenção é solucionar as desvantagens acima dos conectores de encaixe por pressão convencionais e fornecer uma montagem de conector compacta com um número mínimo de componentes e partes de vazamento em potencial, em particular com apenas uma posição de vedação. Adicionalmente, dimensões externas inferiores em ambas a direção radial e a direção axial do sistema de mangueira e espigão, em seu estado conectado, são desejáveis.

[0005] O objetivo acima é alcançado pela montagem de conector definida na reivindicação 1. As reivindicações dependentes se referem às modalidades preferidas. Um método correspondente é definido na reivindicação independente 15.

[0006] Diferentemente de qualquer montagem de conector da técnica anterior, a montagem de conector da presente invenção dispõe os primeiro e segundo elementos retentores espaçados um do outro na direção axial, de modo que um elemento de vedação possa ser intercalado de forma axial e, dessa forma, possa criar uma vedação direta entre a mangueira e o espigão. Em outras palavras, os primeiro e segundo elementos retentores são elementos tubulares que são dispostos de forma coaxial com um espaço axial formando uma única posição de vedação, na qual o elemento de vedação pode ser intercalado. Dessa forma, nenhum segundo elemento/posição de vedação é exigido.

[0007] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, os primeiro e segundo elementos retentores e o elemento de vedação são fornecidos como pelo menos três partes separadas. No entanto, também é possível se formar as pelo menos três partes interconectadas uma à outra (por exemplo, por meio de um processo de moldagem a partir de materiais sintéticos adequados), desde que os primeiro e segundo elementos retentores não se sobreponham um ao outro na direção axial. Todas as partes da montagem de conector são preferivelmente feitas de material plástico, em particular poliamidas (PA) ou elastômeros termoplásticos (TPE).

[0008] Preferivelmente, o segundo elemento retentor é totalmente inserido na mangueira e o primeiro elemento retentor é inserido na mangueira até um primeiro flange, que serve como uma primeira parte de apoio. O elemento de vedação é, por exemplo, um anel em O, uma vedação em X, ou uma vedação tipo virola que é disposta axialmente entre o primeiro e o segundo elementos retentores. Depois disso, o encaixe de cano é totalmente empurrado através do primeiro elemento retentor, o elemento de vedação e, então, inserido no segundo elemento de retenção até um segundo flange, que serve como uma segunda parte de apoio fornecida na extremidade distal (isso é, dianteira) do mesmo.

[0009] Devido ao fato de o diâmetro externo do encaixe de cano ser maior do que o diâmetro interno do anel em O, em seu estado expandido, o anel em O é alargado na direção radial de modo que seu diâmetro externo entre em contato com o diâmetro interno da mangueira para formar uma vedação. Adicionalmente, visto que o primeiro e segundo elementos retentores são dispostos quase que completamente dentro da mangueira, a extensão axial geral do sistema de mangueira e espigão, em seu estado conectado, aumenta apenas ligeiramente. Além disso, o tamanho radial aumenta apenas até o ponto em que o material polimérico flexível da mangueira alarga, devido à inserção do primeiro e segundo elementos retentores. Em outras palavras, a montagem de conector é quase que completamente integrada à mangueira, de modo que o sistema, em seu estado conectado, seja mais compacto do que na técnica anterior. Em suma, a presente conexão de encaixe por pressão exige menos espaço de montagem em ambas a direção axial e radial da mangueira.

[0010] A fim de se fornecer uma conexão confiável entre a mangueira e o primeiro e segundo elementos retentores, ambos os elementos compreendem uma parte de aperto com uma ou mais saliências angulares. Essas saliências possuem uma seção transversal serrilhada e permitem uma inserção suave do primeiro e segundo elementos retentores na mangueira, mas fornecem uma alta fricção quando se tenta retrair os elementos para fora da mangueira na direção oposta. Adicionalmente, o segundo elemento pode compreender uma pluralidade de protuberâncias ou farpas radiais fornecidas na superfície externa, em posições circunferencialmente espaçadas, para aumentar adicionalmente a fricção causada pela retração e, adicionalmente, proibindo qualquer movimento rotativo da mangueira com relação ao segundo elemento. Isso permite uma conexão confiável entre a mangueira e o primeiro e o segundo elementos em uso quando a mangueira pode conduzir um fluido sob alta pressão. Adicionalmente, a conexão pode ser fixada por uma ou mais braçadeiras de mangueira externa em torno da circunferência externa da mangueira.

[0011] De acordo com uma modalidade adicional preferida da presente invenção, o primeiro elemento de retenção possui uma parte de extremidade afunilada, que é flexivelmente deformável na direção radial e pode encaixar por pressão em uma parte recuada correspondente próxima ao primeiro elemento retentor, e o encaixe de cano acompanhado por um som de clique típico que indica a inserção correta e completa do encaixe de cano na montagem de conector localizada dentro da mangueira.

[0012] Uma modalidade detalhada será descrita agora com referência aos desenhos. Os mesmos ilustram:

[0013] A Figura 1a é uma vista lateral de uma mangueira com uma montagem de conector inserida, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0014] A Figura 1b é uma vista transversal do sistema da Figura 1a;

[0015] A Figura 1c é uma vista em corte tirada ao longo da linha A- A na Figura 1a;

[0016] A Figura 1d é uma vista em perspectiva do sistema da Figura 1a;

[0017] A Figura 2a é uma vista lateral de um encaixe de cano;

[0018] A Figura 2b é uma vista lateral da montagem de conector de três partes, de acordo com a modalidade da presente invenção; e

[0019] A Figura 2c é uma vista em corte do encaixe de cano acoplado à mangueira pela montagem de conector, de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0020] A Figura 1a ilustra a extremidade da mangueira 40 a ser conectada ao encaixe de cano 50 ilustrado na Figura 2a. A extremidade da mangueira 40 encaixe de forma justa à superfície externa do primeiro e segundo elementos 10, 20, de modo que seu contorno externo lembre o do primeiro e segundo elementos 10, 20. Apenas a parte de flange 15 do primeiro elemento 10 permanece fora da mangueira 40 e é ilustrada no lado mais à esquerda das Figuras 1a e 1d. Os detalhes podem ser mais bem observados e compreendidos a partir das vistas em corte nas Figuras 1c e 2c.

[0021] A Figura 1c ilustra uma montagem de conector consistindo substancialmente de três partes, o primeiro elemento retentor 10 a ser engatado com a mangueira 40 e o encaixe de cano 50, o segundo elemento retentor 20 a ser engatado à mangueira 40, e o elemento de vedação na forma de um anel em O 30, que é axialmente intercalado entre o primeiro e o segundo elementos 10, 20, e adaptado para formar uma vedação entre a superfície externa do encaixe de cano 50 e a superfície interna da mangueira 40.

[0022] O primeiro elemento retentor 10 possui uma primeira parte de flange 15 que possui substancialmente o mesmo diâmetro externo que a mangueira 14, de modo que a mangueira 40 se apoie contra essa parte 15 quando o primeiro elemento 10 é inserido na mangueira 40. Adjacente a essa primeira parte de flange 15, o primeiro elemento 10 continua com uma região que possui o mesmo diâmetro interno, mas um diâmetro externo menor do que o da primeira parte de flange 15 e, então, continua com uma primeira parte de aperto 11 que possui uma pluralidade de saliências 12, o que permite uma conexão justa entre a superfície interna da mangueira 40 e a superfície externa da parte de aperto 11. Adjacente a isso na direção distal (isso é, dianteira) do primeiro elemento 10 encontra-se uma parte de extremidade afunilada 13 na qual ambos o diâmetro interno e externo do primeiro elemento 10 diminuem gradualmente.

[0023] A parte de extremidade afunilada 13 possui, adicionalmente, uma pluralidade de cortes axiais 14 que fornecem à parte de extremidade 13 uma flexibilidade radial suficiente para ser deformada até um ponto no qual um encaixe de cano 50, possuindo um diâmetro externo maior do que a parte de extremidade afunilada 13 em sua extremidade mais à frente ou distal, possa ser totalmente inserido através do primeiro elemento 10.

[0024] O segundo elemento retentor 20 é ilustrado na Figura 1c em uma posição totalmente inserida dentro da mangueira 40. Possui uma segunda parte de aperto 21 e uma segunda parte de flange 25. A segunda parte de aperto 21 inclui pelo menos uma saliência angular 22 que impede que o segundo elemento 20 seja retraído da mangueira 40 na direção oposta à direção de inserção. Adicionalmente, a segunda parte de aperto 22 inclui uma pluralidade de protuberâncias ou farpas circunferencialmente espaçadas 23 que não só aumentam a fricção entre a mangueira 40 e o segundo elemento 20 na direção axial, mas também impedem qualquer movimento rotativo do segundo elemento 20 com relação à mangueira 40. A segunda parte de flange 25 está localizada na extremidade mais à frente da montagem de conector e possui um diâmetro interno reduzido que serve como um apoio para o encaixe de cano 50 quando inserida como ilustrado e descrito nas Figuras 2a-c abaixo.

[0025] Intercalado entre o primeiro e segundo elementos retentores 10, 20 encontra-se o elemento de vedação 30 na forma de um anel em O de um material polimérico adequado. O anel em O 30 é intercalado entre o primeiro e o segundo elementos retentores 10, 20 e elasticamente deformável até um ponto que permita que forme uma vedação com ambos o encaixe de cano 50 e a mangueira 40 quando encaixado por pressão na configuração de sistema ilustrada na Figura 2c abaixo.

[0026] Pode haver um plugue cilíndrico (não ilustrado) para manter as três partes da montagem de conector unidas até que o conector seja finalmente utilizado para conectar a mangueira 40 ao cano 50. A montagem de conector de múltiplas partes da presente invenção é produzida, empacotada e distribuída de modo que o plugue se estenda através do orifício vazado central formado pelo primeiro e segundo elementos retentores 10, 20 e o anel em O intercalado 30. O plugue mantém os três componentes em suas posições corretas e forma uma vedação de cobertura para a abertura de mangueira. O plugue pode até mesmo permanecer dentro da montagem de conector quando a montagem de conector é inserida na mangueira 40 em uma primeira etapa de conexão da presente invenção. Isso permite o posicionamento fácil e correto da montagem de conector dentro da mangueira 40. Como a segunda etapa de conexão, o plugue é retraído e substituído pelo encaixe de cano 50, que geralmente apresenta a mesma dimensão externa que o plugue.

[0027] O conceito de plugue é descrito com maiores detalhes no pedido PCT Internacional co-pendente depositado para o mesmo requerente no mesmo dia que o presente pedido e intitulado "conector". O conteúdo do mesmo é incorporado aqui por referência.

[0028] A vista em corte da Figura 2c é do mesmo tipo que a da Figura 1c, exceto pelo encaixe de cano ou bico 50 que é inserido adicionalmente a partir do lado esquerdo. Como mais bem observado na Figura 2a, o encaixe de cano 50 possui uma parte recuada 51 na qual o diâmetro externo é gradualmente reduzido em um formato de cunha. De forma distal, além da parte recuada 51, o encaixe de cano 50 forma um degrau para uma parte de extremidade 52 que possui, novamente, um diâmetro externo maior, preferivelmente igual ao da parte proximal para a parte recuada 51 e referido como o diâmetro externo geral do encaixe de cano 50.

[0029] Como ilustrado na Figura 2c, a parte recuada 51 engata a parte de extremidade afunilada 13 do primeiro elemento 10 de modo que o encaixe de cano 50 seja travado ao primeiro elemento 10 depois de ter alcançado a posição ilustrada na Figura 2c. Essa posição de travamento é alcançada pela inserção do encaixe de cano 50 na montagem de conector na direção motivada pela disposição das Figuras 2a e 2b. A parte de extremidade distal ou dianteira 52 do encaixe de cano 50 possui um diâmetro maior do que a parte de extremidade afunilada 13 fornecida na extremidade distal do primeiro elemento 10. No entanto, devido à capacidade de deformação radial da parte de extremidade afunilada 13 alcançada pelos cortes axiais 14, a parte de extremidade dianteira 52 do encaixe de cano 50 pode, não obstante, ser inserida de forma suave através do primeiro elemento 10 e entrar no segundo elemento 20, até que alcance a parte de extremidade afunilada 13 do primeiro elemento, e os cortes 14 relaxam em seu formato original alcançando, assim, o estado travado ilustrado na Figura 2c.

[0030] A Figura 2b ilustra mais uma vez a montagem de conector da presente invenção que consiste em três partes separadas na forma do primeiro elemento retentor 10, do segundo elemento retentor 20 e do elemento de vedação 30 localizado em um espaço axial entre esses dois elementos 10, 20. A separação da montagem de conector em três partes separadas, sem qualquer sobreposição na direção axial, permite que a montagem de conector da presente invenção alcance um acoplamento de encaixe por pressão totalmente vedado entre a mangueira 40 e o encaixe de cano 50, com um número mínimo de partes de vazamento em potencial e componentes, em particular com apenas um único elemento de vedação na forma de anel em O 30. Adicionalmente, a montagem de conector aumenta as dimensões radial e axial do sistema de mangueira e espigão apenas de forma marginal.

[0031] É notado que a montagem de conector foi ilustrada e descrita em sua forma mais simples com dois elementos retentores 10, 20 e um único anel em O 30. No entanto, também pode ser compreendido de três ou mais componentes de elemento retentor e dois ou mais elementos de vedação, por exemplo, dois anéis em O na posição de vedação definida pelo espaço axial entre os dois elementos retentores 10, 20, em particular um anel em O otimizado para formar uma vedação a altas temperaturas, e um anel em O otimizado para formar uma vedação a baixas temperaturas.

[0032] Ademais, a montagem de conector pode não ser constituída apenas por dois elementos retentores 10, 20 e o elemento de vedação 30 como três partes estruturais separadas, como ilustrado nas Figuras. É possível também se formar o elemento de vedação 30 de maneira integral com um ou ambos os elementos retentores 10, 20 por meio de um processo de moldagem de um ou múltiplos componentes, adequado, ou outros métodos de fabricação. Os materiais plásticos típicos para a formação das partes de conector são materiais poliméricos sintéticos que apresentam valores de permeação extremamente baixos. Preferivelmente, poliamidas como PA 6 ou PA 1 com 20 a 50% de teor de fibra de vidro ou elastômeros termoplásticos (TPE) são utilizados. Lista de Sinais de Referência 10 primeiro elemento retentor 11 primeira parte de aperto 12 saliências anulares 13 parte afunilada 14 farpas 15 primeira parte de flange 20 segundo elemento retentor 21 segunda parte de aperto 22 saliência anular 23 farpas 25 segunda parte de flange 30 elemento de vedação 40 mangueira 50 encaixe de cano 51 recesso anular 52 parte de extremidade dianteira

Claims (14)

1. Montagem de conector, compreendendo: um primeiro elemento retentor (10) adaptado a fim de ser engatado a um encaixe de cano (50); um segundo elemento retentor (20) adaptado a fim de ser engatado a uma mangueira (40), e um elemento de vedação (30); caracterizada pelo fato de o primeiro e o segundo elementos retentores (10, 20) serem dispostos de forma espaçada ao longo de uma direção axial da montagem do conector com o elemento de vedação (30) intercalado de forma axial entre os mesmos, em que o primeiro elemento retentor (10) possui uma parte de extremidade afunilada (13); a parte de extremidade afunilada (13) é adaptada a fim de ser flexivelmente deformada em uma direção radial da mangueira (40), e o diâmetro interno da parte de extremidade afunilada (13) é inferior ao diâmetro externo de uma parte de extremidade dianteira (52) do encaixe de cano (50).

2. Montagem de conector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de: a superfície externa do elemento de vedação (30) ser adaptada para formar uma vedação com a superfície interna da mangueira (40), e a superfície interna do elemento de vedação (30) ser adaptada para formar uma vedação com a superfície externa do encaixe de cano (50).

3. Montagem de conector, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de: o primeiro e o segundo elementos retentores (10, 20) serem dispostos ao longo da direção axial da montagem de conector como duas partes estruturais separadas que intercalam o elemento de vedação (30), ou o primeiro e/ou segundo elementos retentores (10, 20) serem formados integralmente com o elemento de vedação (30).

4. Montagem de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de o elemento de vedação (30) ser um anel em O, uma vedação em X ou uma vedação tipo virola.

5. Montagem de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de: o primeiro e segundo elementos retentores (10, 20) serem adaptados para receber o encaixe de cano (50), e o primeiro e segundo elementos retentores (10, 20) serem adaptados a fim de serem acomodados dentro da mangueira (40).

6. Montagem de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de: a superfície externa do primeiro elemento retentor (10) possuir uma primeira parte de aperto (11) para formar uma conexão justa com a superfície interna da mangueira (40), e a superfície externa do segundo elemento retentor (20) possuir uma segunda parte de aperto (21) para formar uma conexão justa com a superfície interna da mangueira (40).

7. Montagem de conector, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de a primeira parte de aperto (11) possuir uma ou mais saliências anulares (12).

8. Montagem de conector, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de a segunda parte de aperto (21) possuir pelo menos uma saliência anular (22) e/ou uma pluralidade de farpas espaçadas circunferencialmente (23).

9. Montagem de conector, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de a parte de extremidade afunilada (13) possuir cortes axiais (14) que fornecem ao primeiro elemento retentor (10) a flexibilidade radial suficiente para permitir a inserção total do encaixe de cano (50) através do primeiro elemento retentor (10).

10. Montagem de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de: o primeiro elemento retentor (10) possuir uma primeira parte de flange (15) até onde o primeiro elemento retentor (10) deve ser inserido na mangueira (40), e o diâmetro externo da primeira parte de flange (15) ser maior do que o diâmetro interno da mangueira (40).

11. Montagem de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de: o segundo elemento retentor (20) possuir uma segunda parte de flange (25) até onde o encaixe de cano (50) deve ser inserido no segundo elemento retentor (20), e o diâmetro interno da segunda parte de flange (25) ser inferior ao diâmetro externo do encaixe de cano (50) e, preferivelmente, substancialmente igual ao diâmetro interno do encaixe de cano (50).

12. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: a montagem de conector, como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes; uma mangueira (40), e um encaixe de cano (50).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o encaixe de cano (50) possuir um recesso anular (51) a ser engatado com o primeiro elemento retentor (10), em particular com a parte de extremidade afunilada (13), como definida na reivindicação 9.

14. Método de conexão de uma mangueira (40) a um encaixe de cano (50) por meio de uma montagem de conector que compreende um primeiro elemento retentor (10) a ser engatado com o encaixe de cano (50), e um segundo elemento retentor (20) a ser engatado com a mangueira (40) e um elemento de vedação (30), em que o primeiro elemento retentor (10) possui uma parte de extremidade afunilada (13); a parte de extremidade afunilada (13) é adaptada a fim de ser flexivelmente deformada em uma direção radial da mangueira (40), e o diâmetro interno da parte de extremidade afunilada (13) é inferior ao diâmetro externo de uma parte de extremidade dianteira (52) do encaixe de cano (50); caracterizado pelo fato de: dispor o primeiro e o segundo elementos retentores (10, 20) dentro da mangueira (40), e espaçados ao longo de uma direção axial da montagem de conector, com o elemento de vedação (30) axialmente intercalado entre os mesmos, e inserir o encaixe de cano (50) no primeiro e no segundo elementos retentores (10, 20) de modo que o diâmetro do elemento de vedação (30) seja aumentado e forme uma vedação com a superfície interna da mangueira (40) e a superfície externa do encaixe de cano (50).