BRPI0719862A2 - Aparelhos, sistemas e métodos de estabilização de acoplamento de conexão rápida - Google Patents

Description

“APARELHOS, SISTEMAS E MÉTODOS DE ESTABILIZAÇÃO DE ACOPLAMENTO DE CONEXÃO RÁPIDA”

Antecedentes da Invenção

Campo Técnico

Esta invenção diz respeito, no geral, a acoplamentos de mangueira flexível. Mais particularmente, ela diz respeito a acoplamentos de mangueira de conexão rápida e, especi- ficamente, a acoplamentos de mangueira flexível de conexão por pressão e de desconexão rápida.

Descrição da Tecnologia Anterior

São conhecidos acoplamentos de conexão rápida. Em tais acoplamentos, um adap- tador de orifício pode incluir a parte fêmea ou orifício e ser pré-montado em um acessório, máquina ou equipamento associado, ou a parte fêmea ou orifício pode ser usinado como parte dos acessórios, maquinário ou equipamento associados. A conexão da mangueira ou parte macho ou bico da mangueira, incluindo uma parte de inserção da mangueira e uma virola, é tipicamente anexada em uma extremidade aberta da mangueira a ser conectada no acessório, maquinário ou equipamento. A parte do bico da mangueira tem uma parte de in- serção da mangueira, que é inserida na extremidade aberta da mangueira. Então, uma viro- la, ou congêneres, é tipicamente comprimida ao redor da extremidade de mangueira que contém o inserto, fazendo com que todas as partes fiquem permanentemente fixadas. Me- ramente pressionar a parte de conexão de mangueira para dentro da parte fêmea ou orifício subsequentemente completa a conexão da mangueira. Tais acoplamentos de conexão rápi- da são particularmente desejáveis quando a mangueira tem que ser conectada em um local que não é facilmente acessível, já que eles eliminam a necessidade de roscas iniciais e o perigo de rosqueamento cruzado, é elimina a necessidade do uso de uma ferramenta rela- cionada que pode não se ajustar ao espaço disponível. Uma vez que o adaptador de orifício pode ser rosqueado no lugar como uma operação de pré-montagem, ou uma vez que o ori- fício pré-existe no acessório, máquina ou equipamento associado, é fácil garantir que o orifí- cio está apropriado e pronto. Adicionalmente, o tempo de montagem e, por sua vez, os cus- tos de montagem são reduzidos.

Historicamente, as considerações que guiavam o desenho de tais acoplamentos in- cluíam a complexidade do desenho do orifício, usinabilidade efetiva, complexidade do dese- nho do bico, complexidade e local dos elementos de vedação, tais como anéis o ou outra forma de vedação, complexidade e local dos componentes de travamento, tais como gram- pos de várias formas, número total de componentes necessários para completar o acopla- mento, e equilíbrio da geometria do orifício e do bico. Todos estes afetavam enormemente no custo de produção de tais acoplamentos, o que impactá enormemente em sua viabilidade econômica. Também era importante garantir que tais acoplamentos pudessem ser usados de forma segura e confiável. Obviamente, um dos propósitos primários de tais acoplamentos é fornecer uma conexão sem vazamento durável. Entretanto, com o tempo, ênfase crescente foi colocada na segurança. A característica de conexão rápida típica de tais acoplamentos 5 origina uma maior oportunidade para desconexões involuntárias e repentinas, com resulta- dos graves. Isto é particularmente verdade em ambientes em que o uso de tais acoplamen- tos é especialmente interessante. Estes incluem locais industriais ou de maquinário pesado, em que instalações de conexões de fluido são numerosas, densas e quase inacessíveis, com movimento de muitos objetos rígidos e pesados nas proximidades, incluindo os acessó- 10 rios nos quais os acoplamentos são frequentemente anexados. Impactos inesperados nos acoplamentos de conexão rápida ou a manutenção em tais regiões difíceis podem aumentar a probabilidade de desconexões involuntárias. Desconexões involuntárias em sistemas pressurizados podem levar a máquinas danificadas ou quebradas, instalações destruídas, lesões severas aos trabalhadores de manutenção ou outros trabalhadores, ou mesmo mor- 15 te, tal como por meio de movimento inesperado do maquinário ou aspersão de fluidos muito quentes a alta pressão.

Um exemplo de um acoplamento de conexão por pressão e desconexão rápida po- de ser encontrado na patente US 3.773.360 de Timbers, que é aqui incorporada por esta referência. Timbers parece uma tentativa de fornecer processos diretos tanto de conexão 20 por pressão quanto de desconexão rápida, ainda simplificando o desenho do orifício e do bico para conter custos. Timbers divulga a vantagem de um desenho de orifício simples em que nenhum componente de vedação ou de travamento ou grampos são integrais. Entretan- to, o bico divulgado é mais complexo, incluindo todos os componentes de vedação e de tra- vamento. Adicionalmente, o componente de travamento é intricado e relativamente comple- 25 xo. Significativamente, o acoplamento divulgado exige um componente adicional, ou ele- mento de batente, para tornar o acoplamento resistente à desconexão involuntária. A com- plexidade e os componentes adicionais aumentam o custo do acoplamento. O acoplamento de Timbers completa sua conexão de fluido simplesmente pressionando a parte macho na parte fêmea. Com o elemento de batente removido, o acoplamento é desconectado pela 30 inserção adicional da parte macho na parte fêmea em encaixe mais imediato. Isto faz com que o orifício comprima o componente de travamento. Então, a forma intricada do compo- nente de travamento o permite se prender sobre o bico e ficar comprimido de maneira tal que sua função de travamento seja desativada. Então, as duas partes são separadas.

Aparentemente, percebe-se que o acoplamento de Timbers se desconectaria invo- Iuntariamente de maneira muito fácil para ser considerado seguro em muitos ambientes. Dessa maneira, o elemento de batente foi incluído na instalação divulgada. O elemento de batente interfere nas partes macho e fêmea que são pressionadas para encaixe mais imedi- ato pelo preenchimento do espaço entre as partes fêmea e macho. Percebe-se que o aco- plamento com o elemento de batente no local é resistente à desconexão involuntária.

Entretanto, tanto o uso quanto a forma do elemento de batente deixam oportunida- de substancial para o acoplamento apresentar desconexão involuntária desastrosa. Primei- ro, não há maneira para garantir que o elemento de batente fique apropriadamente instalado no acoplamento durante todo o tempo da sua implementação. O elemento de batente pode estar ausente no início ou ser removido em qualquer momento durante a vida útil do aco- plamento, não deixando nenhum sinal de aviso de que nada está incorreto. Em uma condi- ção como esta, o acoplamento não será mais resistente à desconexão involuntária. Segun- do, a forma divulgada do elemento de batente inclui um laço que se estende radialmente para longe do acoplamento. Nos ambientes supradescritos, como aqueles em que o uso de um acoplamento de conexão rápida e desconexão rápida é especialmente interessante, o laço será sujeito à reunião de fragmentos ou a ser enganchado pelos objetos móveis. Isto origina uma substancial oportunidade para que o elemento de batente seja tirado do aco- plamento. Uma vez mais, o acoplamento não será mais resistente à desconexão involuntá- ria.

A segurança também é comprometida pela existência de um laço rígido como este em muitos ambientes industriais ou de maquinário pesado. Ele pode ser uma fonte direta de dano ou lesão por meio do envolvimento de fragmentos, ferramentas, vestuário, cabelos ou 20 dedos. Adicionalmente, não é irrelevante que, toda vez que o acoplamento deva ser desco- nectado, o laço de metal, que compreende o elemento de batente, seja removido para ficar solto como fragmentos perigosos.

Surgem problemas adicionais nas soluções, tais como nos acoplamentos de cone- xão e desconexão rápidas de Timbers e ainda outras tecnologias anteriores que empregam 25 um grampo. Há o potencial de um grampo alternar em sua ranhura anular ou congêneres. Esta alternação pode ocorrer ao longo do eixo geométrico central do acoplamento ou bico durante a operação na qual a pressão por impulso e/ou a carga lateral estão presentes. Este movimento alternado ou efeito “vai-e-vem” não é desejável, já que ele pode acelerar o des- gaste nos elementos de retenção das partes de instalação macho e fêmea. Consequente- 30 mente, isto pode ter um efeito adverso na vida útil potencial da conexão. Este efeito de vai- e-vem pode se tornar mais aparente e significativo em acoplamentos de furo maior, nos quais a espessura seccional transversal do grampo e, consequentemente, a largura da sua ranhura anular são maiores, permitindo mais espaço para que o efeito de vai-e-vem ocorra.

Sumário da Invenção

A presente invenção é direcionada a sistemas e métodos que estabilizam um aco-

plamento de conexão rápida e desconexão rápida, minimizando o efeito de vai-e-vem axial do bico no orifício sob variação de pressão e impulso, ainda tendo a segurança enormemen- te melhorada e sendo altamente resistente à desconexão involuntária. Preferivelmente, a resistência à desconexão involuntária não se baseia na intervenção humana para garantir que todos os componentes de segurança estejam presentes no acoplamento.

Um exemplo de um acoplamento que exibe segurança enormemente melhorada sendo altamente resistente á desconexão involuntária pode ser visto nos acoplamentos dire- tos Gates QuickLoc™. Tais modalidades de acoplamento fornecem um acoplamento de mangueira de conexão rápida e desconexão rápida com uma melhoria na segurança, ainda retendo uma produção econômica e os benefícios de tais acoplamentos de conexão / des- conexão rápidas. Tais acoplamentos podem empregar um grampo, uma parte macho com uma ranhura anular adaptada para receber o grampo, uma parte fêmea e um elemento de vedação. Orifícios de tais acoplamentos também podem ter uma parte frustocônica de fun- ção dual, ou congêneres, adaptada para comprimir o elemento de vedação durante a inte- gração da parte macho com a parte fêmea, bem como para comprimir o grampo no interior da ranhura anular na preparação da separação da parte macho da parte fêmea. Modalida- des destes acoplamentos podem empregar uma manga deslizavelmente instalada ao redor da parte macho e adaptada para capturar o grampo comprimido na ranhura anular. Entre- tanto, tais desenhos que empregam um grampo e uma ranhura anular, ou congêneres, po- dem ter um potencial para efeito de vai-e-vem, como exposto.

Um objetivo da presente invenção é fornecer acoplamentos de mangueira de co- nexão rápida e desconexão rápida com uma melhoria na estabilidade do acoplamento, ain- da retendo produção econômica e os benefícios de tais acoplamentos.

A presente invenção é um acoplamento de fluido de conexão rápida e desconexão rápida do tipo com um grampo, uma parte macho com uma ranhura anular adaptada para receber o grampo, uma parte fêmea e um elemento de vedação. A parte macho tem uma 25 ranhura cônica onde a vedação de poeira fica residente. A ranhura fica localizada na parte macho de maneira tal que a vedação de poeira vede a extremidade exterior da manga desli- zável. A ranhura e a vedação de poeira reagem de uma maneira tal que, quando instalada, a manga seja impulsionada axialmente para frente na direção do grampo e da ranhura em degrau. Por sua vez, a carga frontal da manga corrige folgas na ranhura de retenção, ou 30 parte de degrau do bico, e isto, por sua vez, limita e amortece o movimento livre do bico em relação ao orifício uma vez que o acoplamento é conectado. Além do mais, esta pré-carga frontal do bico, grampo e manga no orifício alinha as partes macho e fêmea do acoplamento e fornece resistência ao movimento radial do bico em relação ao orifício quando uma carga lateral for introduzida no acoplamento.

Modalidades de um aparelho de acordo com a presente invenção são adaptadas

para ser implementadas em conjunto com um acoplamento de fluido de conexão rápida e desconexão rápida. Um sistema de acoplamento de fluido de conexão rápida e desconexão rápida que emprega o presente aparelho pode incluir um grampo, um bico macho com uma ranhura anular de grampo adaptada para receber o grampo e um orifício fêmea com uma ranhura em degrau adaptada para receber o grampo mediante inserção do bico no orifício. Preferivelmente, quando o acoplamento for integrado, várias modalidades do aparelho apói- 5 am-se no grampo disposto ao redor do bico e na ranhura definida pela parte do orifício do acoplamento, desse modo, retendo o grampo em relação a uma parede da ranhura definida pelo orifício. Preferivelmente, o aparelho que apóia-se no grampo pode impedir o efeito de vai-e-vem do bico no orifício. Particularmente, o aparelho que apóia-se no grampo pode mi- nimizar o efeito de vai-e-vem do bico no orifício sob variações de pressão, impulso e mani- 10 pulação física do bico (tal como pode ocorrer em função do movimento da mangueira). O aparelho pode ser predisposto na direção do grampo, retendo axialmente o bico em relação à ranhura definida pelo orifício.

O aparelho pode tomar a forma de uma manga deslizavelmente disposta ao redor da parte de bico do acoplamento. Adicionalmente, o aparelho pode empregar uma ranhura 15 da vedação de poeira definida no bico e espaçada do grampo, e uma vedação de poeira disposta na ranhura de vedação. A vedação de poeira pode apoiar-se em um ressalto da manga que fica distai de uma extremidade de ponta de introdução da manga que apóia-se no grampo. De acordo com modalidades da presente invenção, a manga que apóia-se na vedação de poeira predispõe a manga na direção do grampo, desse modo, predispondo o 20 encosto da manga contra o grampo.

Para facilitar a integração do acoplamento, o aparelho ou manga também podem ser adaptados para reter ou capturar radialmente o grampo comprimido em uma ranhura anular do bico para a inserção do bico no orifício. Adicionalmente, ou alternativamente, o aparelho ou manga podem ser adaptados para apoiarem-se no grampo antes da inserção 25 do bico no orifício, para estabilizar o grampo e alinhar axialmente o grampo com o bico para a inserção do bico no orifício. Este alinhamento axial do grampo com o bico pode fixar o grampo em um degrau de retenção definido pelo bico. Durante a inserção do bico no orifício, um grampo axialmente alinhado pelo aparelho pode apoiar-se em um ângulo de introdução no orifício, e o ângulo de introdução no orifício pode comprimir axialmente o grampo no inte- 30 rior de uma ranhura anular de retenção do bico, habilitando o bico a ser instalado no orifício sem que o grampo fique completamente retido sob uma manga do aparelho.

Para facilitar a desconexão do acoplamento, o aparelho pode ser adaptado para re- ter radialmente o grampo comprimido em uma ranhura anular do bico. Por exemplo, o apa- relho pode ser adaptado para reter radialmente o grampo comprimido na ranhura anular 35 quando o bico for adicionalmente inserido no orifício na preparação da separação do bico do orifício. Mais particularmente, o orifício pode compreender adicionalmente uma rampa frus- tocônica adaptada para comprimir o grampo no interior da ranhura anular de grampo do bico quando o bico for adicionalmente inserido no orifício na preparação da separação do bico do orifício, e uma manga que compreende o aparelho pode ser adaptada para reter radialmente o grampo comprimido na ranhura anular para a remoção do bico do orifício.

Assim, de acordo com modalidades da presente invenção, um método para impedir o efeito de vai-e-vem de um bico; no orifício de um acoplamento integrado pode compreen- der as etapas de dispor deslizavelmente uma manga ao redor de uma parte de bico de um acoplamento, apoiar um grampo disposto ao redor do bico em uma extremidade de ponta de introdução da manga, e reter o grampo em relação a uma parede de uma ranhura definida por uma parte de orifício do acoplamento para impedir o efeito de vai-e-vem do bico no orifí- cio sob variações de pressão, impulso, manipulação física do bico, e congêneres. Adicio- nalmente, este método pode empregar uma ranhura da vedação de poeira definida no bico e espaçada do grampo, uma vedação de poeira disposta na ranhura da vedação de poeira, e um ressalto da manga distai da extremidade de introdução e apoiado na vedação de poeira, desse modo, predispondo a manga na direção do grampo e predispondo o encosto da man- ga contra o grampo.

De acordo com modalidades de tais métodos, a manga assim deslizayelmente dis- posta ao redor de uma parte de bico de um acoplamento pode ser usada para reter radial- mente um grampo disposto ao redor da parte de bico, com o grampo comprimido em uma ranhura anular da parte de bico, para facilitar a inserção da parte de bico em uma parte do 20 orifício do acoplamento. Durante tal inserção, uma extremidade de ponta de introdução da manga pode apoiar-se em uma rampa frustocônica definida pela parte de orifício, desse modo, travando o movimento da manga no orifício e liberando radialmente o grampo. Sub- sequentemente, a extremidade de ponta de introdução da manga pode apoiar-se no gram- po, como exposto, para reter o grampo em uma parede de uma ranhura definida por uma 25 parte de orifício do acoplamento para impedir o efeito de vai-e-vem do bico no orifício.

Modalidades do método também podem facilitar alternativamente a instalação do bico no orifício sem capturar o grampo, apoiando uma extremidade de introdução da dita manga no grampo disposto ao redor do bico e disposto em uma ranhura anular do bico, es- tabilizando o grampo e alinhando axialmente o grampo com o bico para inserir o bico no 30 orifício. Alinhar axialmente o grampo com o bico pode fixar o grampo em um degrau de re- tenção do bico e, durante a inserção adicional do bico no orifício, o grampo pode apoiar-se em um ângulo de introdução no orifício. O ângulo de introdução no orifício comprime o grampo axialmente para o interior da ranhura de retenção anular do bico, de acordo com tais modalidades, habilitando o bico a ser instalado no orifício sem que o grampo fique comple- 35 tamente retido na manga.

De acordo com modalidades do método, o grampo pode ficar radialmente retido com a manga para comprimir o grampo em uma ranhura anular do bico para remover o bico do orifício. Para este fim, uma rampa frustocônica, tal como exposto, pode ser definida pelo orifício de maneira tal que inserir adicionalmente o bico no orifício comprima o grampo no interior de uma ranhura anular do grampo definida pelo bico, de maneira tal que o grampo possa ficar radialmente retido usando a manga para comprimir o grampo no interior da ra- nhura anular para remover o bico do orifício.

O exposto esboçou bastante amplamente os recursos e vantagens técnicas da pre- sente invenção a fim de que a descrição detalhada da invenção que segue possa ser mais bem entendida. Serão descritos a seguir recursos e vantagens adicionais da invenção que formam o objeto das reivindicações da invenção. Versados na técnica entendem que a con- cepção e a modalidade específica divulgada podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificar ou desenhar outras estruturas para realizar os mesmos propósitos da presente invenção. Versados na técnica percebem que tais construções equivalentes não fogem do espírito e do escopo da invenção apresentados nas reivindicações anexas. Os recursos inéditos, que acredita-se ser característicos da invenção tanto por sua organização quanto pelo seu método de operação, juntamente com objetivos e vantagens adicionais se- rão mais bem entendidos a partir da seguinte descrição quando considerada em conjunto com as figuras anexas. Entretanto, entende-se expressamente que cada uma das figuras é fornecida com o propósito de ilustração e descrição somente, e não pretende-se que seja uma definição dos limites da presente invenção.

Descricão Resumida dos Desenhos

Os desenhos anexos, que são incorporados e fazem parte da especificação na qual números iguais designam partes iguais, ilustram modalidades da presente invenção e, jun- tamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos:

a figura 1 é uma vista parcialmente fragmentada com corte que mostra, no geral, um quarto do interior de um acoplamento de conexão rápida desacoplado (ou desconecta- do) que emprega uma modalidade da presente invenção;

a figura 2 é uma vista parcialmente fragmentada com corte que mostra, no geral, um quarto do interior de um acoplamento de conexão rápida que emprega uma modalidade da presente invenção mostrada durante a operação de acoplamento (inserção);

a figura 3 é uma vista parcialmente fragmentada com corte que mostra, no geral, um quarto do interior de um acoplamento de conexão rápida acoplado que emprega uma modalidade da presente invenção para estabilização;

a figura 4 é um detalhe explodido da parte circulada da figura 3; a figura 5 é uma vista parcialmente fragmentada com corte que mostra, no geral, um quarto do interior de um acoplamento de conexão rápida que emprega uma modalidade da presente invenção, mostrando a inserção adicional da instalação preparatória para desa- coplamento ou desconexão; a figura 6 é um detalhe explodido da parte circulada da figura 5;

a figura 7 é uma vista plana de um elemento de travamento na forma de um anel de

pressão;

a figura 8 é uma elevação de uma ferramenta de desconexão; e a figura 9 é uma vista plana da ferramenta de desconexão da figura 8.

Descrição Detalhada

Em relação à figura 1, a modalidade 100 da presente invenção é mostrada imple- mentada em conjunto com o acoplamento de conexão rápida 101, ou como uma parte dele. O acoplamento 101 inclui parte fêmea ou orifício 110 e bico da mangueira ou parte macho 10 112. A manga 102 é montada sobre o bico 112 e em relação deslizável com ele. A manga 102 tem cilindro de captura 104 e ressalto 106. Quando o acoplamento 101 estiver acopla- do, preferivelmente, o cilindro de captura da manga 104 prende o bico 112 para evitar o efei- to de vai-e-vem no orifício 110, da forma descrita com mais detalhes a seguir. Adicionalmen- te, a manga 102 é preferivelmente usada para conectar e desconectar o acoplamento 101, 15 da forma também discutida com mais detalhes a seguir.

A parte fêmea ou orifício 10 de exemplo é ilustrado como parte de um adaptador 114, como uma modalidade contemplada e para conveniência de ilustração. Alternativamen- te e, possivelmente, preferivelmente, o orifício 110 pode ser usinado no corpo de um aces- sório, máquina ou equipamento (não representados). Para aqueles casos em que o orifício 110 é formado em um adaptador 114, da forma ilustrada, o adaptador 114 fornece a base para o orifício 110. Para aqueles casos em que o orifício 110 é formado em um acessório, máquina ou equipamento, estes fornecem a base. O orifício 110 tem uma superfície interior 120 que define uma abertura de entrada 122, uma abertura de saída 124, uma passagem de fluido 126, uma primeira rampa frustocônica 128, um primeiro cilindro 130, parede anular 132, segunda rampa frustocônica 146 e, opcionalmente, segundo cilindro 134. No exemplo ilustrado, a primeira rampa frustocônica 128 é uma rampa de função dual que serve as fun- ções nas operações tanto de conexão quanto de desconexão, a ser descritas posteriormen- te. A segunda rampa frustocônica 136 é uma rampa de introdução que fornece um ângulo de introdução no orifício, que pode ser significativo para a operação de conexão na instala- ção de exemplo, da forma também descrita posteriormente.

Ainda em relação à figura 1, o bico da mangueira exemplar 112 inclui eixo 138 com um furo 140 com uma abertura de entrada do bico 142 e uma abertura de saída do bico 144. O eixo tem uma superfície exterior 146 que define uma primeira ranhura anular da vedação 148, uma ranhura anular de grampo 150, uma ranhura anular em degrau de retenção 152, 35 uma segunda ranhura anular da vedação (ranhura da vedação de poeira 154), flange ou barreira de fragmentos 156, batente da mangueira 158, inserto da mangueira 160 e ranhura anular de retenção da manga 186. O inserto da mangueira 160 pode ser colocado em uma extremidade aberta de uma mangueira (não representada) que conduzirá um fluido em questão. Normalmente, a inser- ção progredirá até que a extremidade da mangueira encontre o batente da mangueira 158. A mangueira será fixada de maneira comum com uma braçadeira ou virola (não representa- das).

A primeira ranhura anular da vedação 148 conduz primeira vedação 162 e anel de reforço de vedação ou antiextrusão 164. A primeira vedação 162 pode ser um elemento de vedação na forma de um anel o ou congêneres. Preferivelmente, o anel antiextrusão 164 serve para aumentar a pressão na qual o acoplamento pode operar sem vazamento de flui- 10 do após a primeira vedação 162. Outros desenhos de vedação disponíveis também são con- templados e compatíveis com a presente invenção, assim como outras configurações de acoplamento.

O grampo 166 é um elemento de travamento que pode tomar a forma de um anel de pressão, trapezoide ou congêneres, que pode ter uma folga, tal como a folga 168 repre- sentada na figura 7. Outras formas de grampo, tal como com uma seção transversal qua- drada em oposição à redonda, também são contempladas. O grampo 166 é dimensionado pequeno o suficiente para que a folga 168 deva ser ampliada para permitir que o grampo 166 seja grande o suficiente para passar sobre a superfície externa do bico 146. Entretanto, preferivelmente, o grampo 166 também é dimensionado de maneira tal que a folga 168 pos- sa ser reduzida para permitir que o grampo 166 tenha o diâmetro reduzido suficientemente para passar através do primeiro cilindro 130 do orifício 110. Preferivelmente, o grampo 166 é espesso o suficiente para que ele encha uma parte substancial do vazio criado pela primeira rampa 128 e, opcionalmente, pelo segundo cilindro 134 do orifício 110. Quando assim di- mensionado, o grampo 166 age adicionalmente como um suavizador de desgaste que pro- longa a vida útil do acoplamento 101 pela minimização do desgaste do orifício 110, particu- larmente, quando implementado em conjunto com a presente invenção, da forma discutida mais completamente a seguir. Preferivelmente, a folga 168 é grande o suficiente para permi- tir a adequada redução do grampo 166 na ranhura do grampo 150. O grampo 166 pode ser inicialmente conduzido imprecisamente na ranhura do grampo 150 do bico 112 quando o bico 112 não estiver acoplado no orifício 110.

Preferivelmente, a segunda ranhura anular da vedação, a ranhura da vedação de poeira 154, do bico 112 conduz uma segunda vedação, tal como a vedação de poeira 170. A manga 102 é montada sobre a superfície exterior 146 do bico 112 em relação deslizável com o bico 112. Como exposto, a manga 102 tem cilindro de captura 104 e ressalto 106. 35 Quando a manga 102 for movida em relação à vedação de poeira 170, tal como pelo ressal- to da manga 106 apoiando-se na vedação de poeira 170, a manga 102 fica parcialmente presa sobre a ranhura do grampo 150 com o grampo 166 apoiado na extremidade de intro- dução 178 da manga 102 (veja figura 2) firmemente preso, pronto para a preparação inicial da instalação. A ranhura da vedação de poeira 154 pode incorporar uma superfície em ram- pa que fornece geometria que permite o movimento da vedação de poeira 170 pela manga 102. Uma superfície em rampa como esta utiliza tensão resiliente inerente fornecida pelo 5 anel o de vedação de poeira para resistir ao movimento excessivo da manga 102. Alternati- vamente, quando a manga 102 for movida para frente, na direção da saída do bico 144, da forma representada na figura 1, o grampo 166 é capturado pelo cilindro da manga 104 na ranhura do grampo 150. Preferivelmente, um grampo do bico desacoplado fica retido desta maneira durante a expedição e antes da inserção em um orifício.

A vedação de poeira 170 tanto veda a interface entre a superfície exterior 146 e a

manga 102 em relação ao movimento de contaminantes, quanto fornece atrito para amorte- cer o movimento da manga 102. Da forma mostrada na figura 3, a terceira vedação 180 po- de ser colocada ao redor do cilindro de captura 104 para abarcar a folga entre o ressalto 106 e o orifício 110 quando o acoplamento 101 estiver conectado. A terceira vedação 180 veda a 15 interface do cilindro de captura 104 e a segunda rampa 136 em relação aos contaminantes e/ou congêneres.

O cilindro de captura 104 pode incluir um ou mais pontos de pressão 188, que são o resultado de uma operação de enrugamento ou de pressionamento e funcionam como obstáculos mecânicos de contenção. Também percebe-se que estes obstáculos mecânicos 20 de contenção podem ser formados pela usinagem ou modelagem de formas similares no cilindro de captura 104. Os pontos de pressão 188 são diminutos para permitir que a manga 102 deslize até o lugar sobre a superfície exterior 146. Uma vez assim colocados, a intera- ção da ranhura de retenção 189 e dos pontos de pressão 188 restringe a manga 102 de ser removida da superfície exterior 146.

A conexão do acoplamento 101 é efetuada pela inserção do bico 112 no orifício

110, da forma representada na fase inicial, considerando o relacionamento do bico 112 com o orifício 110, na figura 2. De acordo com modalidades da presente invenção, o grampo 166 é capturado pela manga 102 na preparação para a inserção do bico 112 no orifício 110, da forma representada na figura 1. A inserção do bico 112 pode continuar através da posição 30 representada na figura 2 (com ou sem a manga 102 se estendendo sobre o grampo 166) até a posição representada na figura 3, detalhada na figura 4. Durante a inserção, preferivel- mente, a primeira vedação 162 é guiada pela segunda rampa 128 de forma que a primeira vedação 162 possa se mover até uma posição de vedação satisfatória entre o bico 112 e a passagem de fluido 126. Em virtude deste relacionamento de vedação, a passagem de flui- 35 do 126 também pode ser referida como um furo de vedação. A manga 102 também é prefe- rivelmente guiada pela segunda rampa 136 até o alinhamento com o primeiro cilindro 130. À medida em que a inserção progride, a ponta de introdução da manga 178 apóia-se na pri- meira rampa 128. Depois do apoio da ponta de introdução da manga 178 e da primeira ram- pa 128, a inserção do eixo 138 do bico 112 continua, mesmo embora a inserção da manga 102 seja preferivelmente interrompida por este apoio. Isto faz com que a manga 102 mova- se na direção da vedação de poeira 180, que a manga 102 libere o grampo 66 e, preferivel- 5 mente, e que o ressalto da manga 106 pressione a vedação de poeira 170 para cima da ranhura anular da vedação de poeira 154. Neste ponto, o grampo 166 é preferivelmente capturado pela passagem 126. Então, o bico 112 então se retrai, ou é retraído, até o ponto representado na figura 3, em que o grampo 166 se expande até o vazio deixado pela primei- ra rampa 128 e pelo segundo cilindro 134. Agora, o bico 112 e o orifício 110 estão em rela- 10 cionamento de travamento axial. Se uma força for aplicada no bico 112 para o expelir ou o puxar do orifício 110, tal como sob influências da pressão do fluido ou de puxão sobre o bico 112 (“separação não permitida”), o grampo 166 será pressionado para a ranhura em degrau 152 pela parede 132. Então, o grampo 166 será esmagado entre a ranhura em degrau 152 e a parede 132. A retração do bico 112 do orifício 110 não será permitida.

Percebe-se que a inserção pode ser realizada a partir de um ponto inicial com a

manga 102 apoiando-se na vedação de poeira 170, e a ponta de introdução da manga 178, por sua vez, apoiando-se no grampo 166 (figura 2). Nesta configuração, o grampo 166 não é capturado pela manga 102 antes da conexão. Neste caso, as forças de inserção incluirão não somente a força necessária para comprimir a primeira vedação 162 pela segunda ram- pa 136 e pela primeira rampa 128 em seqüência, mas a força adicional necessária para comprimir o grampo 166 pela segunda rampa 136. A força exigida para comprimir o grampo 166 pela segunda rampa 136 pode ser substancial, particularmente, o contrário de utilizar a configuração supradescrita (inicialmente ilustrada na figura 1) em que o grampo 166 é cap- turado pela manga 102. Ainda, de acordo com a presente invenção, a posição da vedação de poeira 170, apoiada no ressalto de manga 106 da manga 102 predispõe a manga em contato com o grampo 166 e, desse modo, facilita a conexão. Quando desdobrada da forma mostrada na figura 2, a ponta de introdução da manga 178 apóia-se no grampo 166, pren- dendo o grampo 166 em uma posição axialmente alinhada mais estável antes da inserção. Quando a inserção começa usando esta configuração, o grampo 166 é forçado para baixo da segunda rampa 136 e, ao mesmo tempo, a manga 102 é forçada para trás em relação à vedação de poeira 170 que, por sua vez, comprime a vedação de poeira 170 e força a veda- ção de poeira 170 para cima da ranhura anular da vedação de poeira 154, predispondo a manga 102, e o grampo 166 garante que o alinhamento do grampo 166 seja mantido duran- te a fase de inserção e de compressão até que o grampo alcance o primeiro cilindro 130 e antes do travamento na parede 132.

Tipicamente, repetidas tentativas de separação não permitida do acoplamento 101 durante o relacionamento de travamento axial desgastarão a parede 132 e a ranhura do grampo 150. Entretanto, o dimensionamento do grampo 166 supradescrito e a presença da ranhura em degrau 152 auxiliam a impedir o desgaste, mas o pressionamento da vedação de poeira 170 em relação ao ressalto 106 da manga 102, que faz com que a ponta de intro- dução da manga 178 apóie-se no grampo 166, pré-carregando o acoplamento (figura 3), 5 reduz enormemente tal desgaste. Selecionar um grampo dimensionado grande o suficiente para se instalar de forma justa no vazio deixado pela primeira rampa 128 e pelo segundo cilindro 134, faz com que o grampo forneça a função adicional de um inserto protetor. Um grampo dimensionado menor funcionará em relação à parede 132 sob as influências da se- paração não permitida, desgastando o material do qual o orifício 110 é formado, que é co- 10 mumente mais macio que o material do qual um grampo é formado. A adição da ranhura em degrau 152 faz com que ocorra desgaste de uma maneira ordenada, o que dá a indicação de tal desgaste. Por exemplo, o bico 112 fixado de uma maneira menos inserida no orifício 110 ocasiona vazamento através da primeira rampa cônica 128 durante relacionamento de travamento axial, sem uma falha de conexão do acoplamento 101. Além do mais, de acordo 15 com a presente invenção, o encosto da ponta de introdução da manga 178 no grampo 166, da forma mostrada na figura 3 e detalhada na figura 4, inibe o movimento axial do bico 112 no orifício 110 ao redor da ranhura do grampo 150 e, desse modo, impede o efeito de vai-e- vem do bico 112 no orifício 110 sob uma carga alternada quando o bico 112 e o orifício 110 estiverem conectados. Inibir este movimento de vai-e-vem reduz adicionalmente o potencial 20 de desgaste na ranhura em degrau 152. Além do mais, o cilindro de captura 104 da manga 102 enche, pelo menos parcialmente, o espaço entre a superfície externa 146 e o primeiro cilindro, estabilizando adicionalmente o bico 112 em relação ao movimento lateral em rela- ção ao orifício 110. Dessa maneira, o primeiro cilindro 130 se torna um furo estabilizador de acordo com modalidades da presente invenção.

Preferivelmente, a desconexão do acoplamento 100 é efetuada, primeiro, pelo au-

mento da inserção do bico 112 no orifício 110, da forma representada pela seta na figura 5. As figuras 5 e 6 representam uma posição intermediária. Nesta primeira etapa de descone- xão, a primeira rampa 128 desloca o grampo 166 da ranhura em degrau 152 na direção da ranhura do grampo 150 e, então, comprime o grampo 166 no interior da ranhura do grampo 30 150. Durante esta primeira etapa de desconexão, a primeira rampa 128 pode ser considera- da como uma rampa de desconexão. A inserção continua até que a ponta de introdução da manga 178 apóie-se na primeira rampa 128 e o grampo 166 seja comprimido até uma di- mensão adequada à passagem 126. Então, a manga 102 é axialmente movida até a posição representada na figura 1 em relação ao bico 112 para capturar o grampo 166. Isto pode ser 35 afetado, não movendo a manga 102 na direção da seta, mas, em vez disto, a mantendo es- tacionária enquanto o eixo 138 é retraído oposto à direção indicada pela seta na figura 6. Na prática, isso pode ser realizado pela aplicação de uma ação de acunhamento entre o ressal- to 106 e o flange 156. Uma ferramenta (não mostrada), tal como uma chave de fenda de lâmina, pode fornecer a ação de acunhamento pela inserção da lâmina da chave de fenda entre o ressalto 106 e o flange 156 e sua torção. A ferramenta de uso especial 800 repre- sentada nas figuras 8 e 9 também pode fornecer a ação de acunhamento. Dentes 801 são 5 inseridos entre o flange 156 e o ressalto 106. Então, a ferramenta de uso especial 800 é balançada pela aplicação de pressão no cabo 802 para fornecer a ação de acunhamento. Uma vez que o grampo 166 for assim capturado sob a manga 102, o esmagamento do grampo 166 entre a parede 132 e a ranhura em degrau 152, discutida anteriormente, não pode ocorrer. O bico 112 se torna livre para ser desconectado do orifício 110, e o bico 112 10 pode ser retraído do orifício 110.

Há diversos aspectos sutis da presente invenção que a tornam essencialmente sem falha em relação à desconexão involuntária. Primariamente, a desconexão exige uma com- binação de ações que não ocorrerão naturalmente. Meramente pressionar sobre o bico 112 não tem efeito para ocasionar a desconexão. Mesmo pressionar tanto o bico 112 quanto o 15 ressalto 106 não levará à desconexão. A desconexão exige os esforços coordenados de pressionar o bico 112 para o interior do orifício 110 e acunhar o ressalto 106 para longe do flange 156. Adicionalmente, impelir a manga de captura 102 na direção da posição de captu- ra do grampo sem, primeiro, aumentar a inserção do bico 112 no interior do orifício 110 é completamente ineficaz por dois motivos complementares. Um, a ponta de introdução da 20 manga 178 tende, preferivelmente, apoiar-se no grampo 166 ou mover o grampo 166 mais para fora da ranhura do grampo 150, bem como para trás na direção da ranhura em degrau 152. Dois, a ranhura em degrau 152 é preferivelmente muito superficial para permitir que o grampo 166 seja comprimido até uma dimensão adequada à passagem 126. Preferivelmen- te, o ressalto da manga 106 não se estende além do diâmetro externo do flange 156. Dessa 25 maneira, preferivelmente, a manga 102 não se presta a ser simplesmente agarrada e impul- sionada para o interior desta posição de captura de grampo. Estas sutilezas fornecem adi- cionalmente um acoplamento de conexão rápida e desconexão rápida que é relativamente muito mais seguro do que outros acoplamentos de conexão rápida e de desconexão rápida, ao mesmo tempo em que também é estabilizado para minimizar o efeito de vai-e-vem axial 30 do bico no orifício mediante variação de pressão, impulso e/ou congêneres, alinhando axi- almente o grampo com o bico ou capturando o grampo para inserção do bico no orifício, e retendo outros recursos desejáveis.

Embora a presente invenção e suas vantagens tenham sido descritas com deta- lhes, entende-se que várias mudanças, substituições e alterações podem ser aqui feitas sem fugir do espírito e do escopo da invenção definidos pelas reivindicações anexas. Por exemplo, a presente invenção pode ser empregada com outros desenhos de acoplamento. Particularmente, a manga 102 pode ser montada sobre o bico de um acoplamento de uma outra configuração, e em relação deslizável com ele, e a vedação de poeira 170 e a ranhura anular da vedação de poeira 154 podem ser empregadas com a manga 102 em um bico como este para obter resultados similares aos descritos anteriormente para impedir o efeito de vai-e-vem e/ou o auxílio na desconexão. Além do mais, não pretende-se que o escopo do 5 presente pedido seja limitado às modalidades em particular do processo, máquina, fabrica- ção, composição da matéria, dispositivos, métodos ou etapas descritos nesta especificação. Versados na técnica percebem prontamente a partir da divulgação da presente invenção que processos, máquinas, fabricação, composições da matéria, dispositivos métodos ou etapas atualmente existentes, ou a ser posteriormente desenvolvidos, que realizam subs- 10 tancialmente a mesma função ou alcançam substancialmente o mesmo resultado das moda- lidades correspondentes aqui descritas, podem ser utilizados de acordo com a presente in- venção. Dessa maneira, pretende-se que as reivindicações anexas incluam em seu escopo tais processos, máquinas, fabricação, composições da matéria, dispositivos, métodos ou etapas.

Claims (15)

1. Acoplamento de fluido de conexão rápida e desconexão rápida, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um grampo; um bico macho com uma ranhura anular do grampo que recebe o grampo; um orifício fêmea com uma ranhura em degrau que recebe o dito grampo mediante inserção do dito bico no dito orifício; e uma manga deslizavelmente disposta ao redor do dito bico que apóia-se no dito grampo e retém o dito grampo em uma ranhura definida pelo dito orifício.

2. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita manga que apóia-se no dito grampo impede o efeito de vai-e-vem do dito bico no dito orifício.

3. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito bico compreende adicionalmente uma ranhura da vedação de poeira espaçada da dita ranhura anular, a dita ranhura da vedação recebendo uma vedação de poeira, a dita vedação de poeira apoiando-se em um ressalto da dita manga distai de uma extremidade de introdução da dita manga que apóia-se no dito grampo.

4. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita ranhura da vedação de poeira compreende uma superfície em rampa que permite o movimento da dita vedação de poeira, e a dita superfície em rampa utiliza tensão resiliente fornecida pela dita vedação de poeira para resistir ao movimento excessivo da dita manga.

5. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita manga que apóia-se na dita vedação de poeira predispõe a dita manga na dire- ção do dito grampo, desse modo, predispondo o dito encosto da dita manga em relação ao dito grampo.

6. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita predisposição do dito encosto da dita manga em relação ao dito grampo retém axialmente o bico em relação à ranhura em degrau do orifício, desse modo, impedindo um efeito de vai-e-vem do dito bico no dito orifício.

7. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita manga retém o dito grampo na dita ranhura pela retenção do dito grampo em re- lação a uma parede da dita ranhura.

8. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita manga apoia-se no dito grampo antes da inserção do dito bico no dito orifício, estabilizando o dito grampo e alinhando axialmente o dito grampo com o dito bico para a inserção do dito bico no dito orifício.

9. Acoplamento, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito alinhamento axial do dito grampo com o dito bico fixa o dito grampo em um de- grau de retenção do bico, e o dito grampo apóia-se em um ângulo de introdução no orifício mediante a inserção do dito bico no dito orifício, o dito ângulo de inserção no orifício com- primindo o dito grampo axialmente na ranhura anular de retenção do bico, habilitando o dito bico a ser instalado no dito orifício sem que o dito grampo fique completamente retido sob a dita manga.

10. Método, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: dispor deslizavelmente uma manga ao redor de uma parte do bico de um acopla- mento; apoiar um grampo disposto ao redor do dito bico em uma extremidade de introdu- ção da dita manga; e reter o dito grampo em relação a uma parede de uma ranhura definida por uma par- te do orifício do dito acoplamento para impedir o efeito de vai-e-vem do dito bico no dito ori- fício sob variações de pressão, impulso e manipulação física do dito bico.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: definir uma ranhura da vedação de poeira no dito bico espaçada do grampo; dispor uma vedação de poeira na dita ranhura da vedação de poeira; e apoiar um ressalto da dita manga distai da dita extremidade de introdução em rela- ção à dita vedação de poeira e, desse modo, predispor a dita manga na direção do dito grampo e predispor o encosto da dita manga em relação ao dito grampo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita definição de uma ranhura da vedação de poeira compreende definir uma superfície em rampa na dita ranhura da vedação de poeira que permite resistivamente o movimento da vedação de poeira.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente utilizar tensão resiliente fornecida pela dita vedação de poeira se movendo para cima da superfície em rampa da ranhura da vedação de poeira para resis- tir ao movimento excessivo da.dita manga.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: antes da inserção do dito bico no dito orifício, apoiar a dita extremidade de introdu- ção da dita manga em relação ao dito grampo, o dito grampo disposto ao redor do dito bico e disposto em uma ranhura anular do dito bico, o dito encosto estabilizando o dito grampo e alinhando axialmente o dito grampo com o dito bico; e inserir o dito bico no dito orifício.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito alinhamento axial do dito grampo com o dito bico compreende adicionalmente fixar o dito grampo em um degrau de retenção do bico, e a dita inserção do dito bico no dito orifício compreende adicionalmente apoiar o dito grampo em um ângulo de introdução no orifício, o dito ângulo de introdução no orifício comprimindo o dito grampo axialmente no interior da ranhura anular de retenção do bico, habilitando o dito bico a ser instalado no dito orifício sem que o dito grampo fique completamente retido sob a dita manga.