ES2225459T3 - Juntal tiroidal mejorada para tubos de escape. - Google Patents

Abstract

Junta toroidal (32) para tubos (10, 12) de escape, a insertar entre dos bridas (14, 16) conectadas a los extremos axiales de dos tubos (10, 12) a unir, que comprende un anillo (34) de material refractario que está encapsulado en una chapa metálica (36) plegada toroidalmente con bordes superpuestos, caracterizada porque comprende además una hoja (38) que tiene una abertura circular (40) cuyo reborde (42) está sujeto entre dichos bordes superpuestos y que tiene por lo menos una aleta (44) que se extiende radialmente en un plano en ángulo recto con respecto al eje de la junta y provista de medios (48, 52) para engancharse a una de dichas bridas (14, 16).

Description

Junta toroidal mejorada para tubos de escape.

La presente invención se refiere a una junta toroidal mejorada para tubos de escape con brida, particularmente para tubos de escape de motores de combustión interna.

En los últimos años, cuando los dispositivos catalizadores se han aplicado en el sector de los automóviles, las juntas de estanqueidad se han usado cada vez con mayor importancia en las uniones entre los tubos que constituyen el sistema de escape de los motores de combustión interna, para minimizar las fugas de los gases a la atmósfera antes de que dichos gases hayan pasado a través del catalizador.

Por otra parte, últimamente el requisito de un sellado hermético en los tubos de escape se ha hecho cada vez más exigente a medida que se ha introducido el Diagnóstico de Abordo de Gases de Escape (EOBD), por el cual se usan sondas y sensores en cuyo funcionamiento correcto afectan negativamente las fugas de escape de los tubos.

En este momento, la fuga admitida en las uniones de bridas entre tubos está en el intervalo de entre 0,1 l/min y 3 l/min, dependiendo de si la instalación es nueva o ha prestado servicio durante un periodo significativo, y de si la brida de sellado pertenece al colector o al catalizador.

Los requisitos anteriores se han cumplido buscando planteamientos innovadores, los cuales han conducido al desarrollo de una junta toroidal especial, mostrada en la Fig. 1, y que comprende un miembro en forma de anillo de un material refractario, el cual está encapsulado en una chapa metálica plegada toroidalmente, por ejemplo de acero inoxidable o cincado, y que tiene un grosor de entre 0,2 y 0,25 mm.

El material refractario del miembro en forma de anillo encapsulado es típicamente una fibra cerámica, o de aramida, o grafito, que puede estar reforzada con insertos metálicos. La cerámica tiene la ventaja de ser un material inerte, es decir, no oxidable, aunque tiene el inconveniente de no presentar recuperación elástica. Por otro lado, el grafito tiene una buena recuperación elástica y por esta razón debería ser el preferido, aunque se debería encapsular de una manera que quede protegido con respecto a la atmósfera oxidante externa.

Aunque este planteamiento ha resultado ser bastante eficaz desde un punto de vista operativo, ya que tiene una buena adaptabilidad a cargas bajas así como una estabilidad sustancial de sus características mecánicas durante un intervalo de temperaturas de funcionamiento, las juntas toroidales dan origen a unos cuantos problemas, los cuales se pueden apreciar si se consideran las operaciones de montaje.

Durante el montaje, una junta se coloca alrededor de una sección de tubo que se proyecta desde el lado de contacto de una de las bridas, de manera que, cuando se unan las bridas, la junta se alojará en un rebaje definido entre los radios de los lados de contacto de los rebordes y las superficies cilíndricas internas de las secciones de los tubos en los extremos axiales de los tubos que se están uniendo.

No obstante, durante el montaje original o durante su sustitución, la junta tiende a caerse del tubo, dando origen de este modo a una condición inadecuada de trabajo para el operario, quedando obligado frecuentemente este último a realizar dichas etapas en una posición incómoda.

Otro inconveniente de la técnica anterior es que no existe ninguna forma de comprobar que la junta está en su posición después de que se hayan unido las bridas. En el caso de que surgiera una duda de que la junta se ha quedado fuera, el único recurso es repetir el montaje desde el inicio e insertar una junta nueva. Si se desea comprobar que el montaje del sistema de escape es correcto, se debe perder tiempo en el desmontaje de las bridas.

El documento EP 0 659 626 A1 da a conocer una junta que comprende una chapa metálica plegada que envuelve parcialmente un anillo, y que se extiende hacia fuera en dirección a dos aletas provistas de agujeros para pernos.

Por esta razón, el objetivo principal de la presente invención es evitar los inconvenientes anteriores proporcionando una junta toroidal mejorada para tubos con brida de manera que se pueda colocar de forma segura en su posición en la brida sin el riesgo de que se caiga fuera durante las etapas de montaje, al mismo tiempo que se mantienen las características de funcionamiento de las juntas anteriores.

Dentro del ámbito del objetivo anterior, un objetivo más específico de la invención es proporcionar una junta mejorada de manera que se pueda comprobar su presencia entre las bridas después de que las bridas se hayan montado juntas.

Otro objetivo es proporcionar la junta anterior de manera que se pueda sustituir directamente en lugar de una junta convencional sin la necesidad de adaptar las bridas o modificar su tamaño.

Todavía otro objetivo de la invención es proporcionar la junta anterior de manera que se pueda fabricar de forma fácil y económica.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar la junta anterior de manera que se pueda fabricar por medio de procesos y equipos conocidos.

Los anteriores y otros objetivos y ventajas, tal como se pondrá de manifiesto a continuación, se consiguen con una junta toroidal mejorada para tubos de escape que tiene las características expuestas en la reivindicación 1, mientras que en las reivindicaciones dependientes se exponen otras características ventajosas.

A continuación, se dará a conocer más detalladamente la invención haciendo referencia a una realización preferida, aunque no exclusiva, mostrada a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo en los dibujos adjuntos, en los cuales:

la Fig. 1 es una vista en sección transversal longitudinal de una junta toroidal convencional en una etapa inicial de su montaje entre dos tubos con brida;

la Fig. 2 es una vista similar a la Fig. 1, en una etapa final de su montaje;

la Fig. 3 es una vista en sección transversal en la dirección de la flecha III de la Fig. 1;

la Fig. 4 es una vista en perspectiva, a escala ampliada, de una junta toroidal mejorada según la invención;

la Fig. 5 es una vista parcial en sección transversal de una hoja que forma parte de la junta de la Fig. 4;

la Fig. 6 es una vista en una sección transversal ampliada de un detalle de la junta de la Fig. 4;

la Fig. 7 es una vista en sección transversal longitudinal de una junta toroidal según la invención, en una etapa inicial de su montaje entre dos tubos con brida; y

la Fig. 8 es una vista similar a la Fig. 7, en una etapa final de su montaje.

Haciendo referencia a las Figs. 1 y 2, dos tubos 10 y 12 de chapa metálica, los cuales están destinados a unirse mutuamente, están provistos de unas bridas idénticas respectivas 14 y 16. Cada una de las bridas está realizada con una placa metálica estirada gruesa que tiene rebordes cuadrados 18, 20 y 22, 24. Las bridas están soldadas respectivamente, tal como es conocido de por sí, a los extremos de los dos tubos, con lo cual la brida 14 se proyecta más allá del borde del tubo, mientras que la brida 16 queda hacia atrás. Las bridas tienen dos o más perforaciones tales como la referencia 26, en las cuales se alojan unos pernos respectivos 28 de sujeción, los cuales se aprietan por medio de las tuercas respectivas 30.

Tal como se muestra en la Fig. 1, una junta toroidal convencional 32 comprende, a modo de ejemplo, un anillo de grafito reforzado que está encapsulado en una chapa metálica plegada toroidalmente con bordes superpuestos. La junta 32 se coloca dentro de un rebaje anular definido por el borde del tubo 10 y el área contigua de canto redondeado de la brida 14, y a continuación el tubo 12 se aproxima frontalmente. Los pernos 28 se aprietan hasta que se consigue un contacto fuerte entre las bridas 14 y 16, de manera que la junta 32 se sujeta y deforma entre la superficie cilíndrica externa del tubo 10 y los cantos redondeados contiguos de ambas bridas 14 y 16, tal como se pone de manifiesto en la Fig. 2.

Los expertos en la técnica apreciarán que, en el caso de que se monte una pluralidad de tubos en producción en serie a lo largo de una línea de montaje, es probable que una junta colocada en su posición contra la brida de un tubo se desplace o caiga hacia fuera accidentalmente, sin que este hecho sea percibido por el personal, de manera que la junta queda fuera de la unión. Esta circunstancia resulta todavía más crítica debido a que ya no es posible comprobar visualmente que una junta está en el montaje completado.

Haciendo referencia a las Figs. 4 a 6, una junta toroidal según la invención comprende también un anillo 34 de grafito reforzado, el cual está encapsulado en una chapa metálica 36, por ejemplo de acero inoxidable o galvanizado, y plegada toroidalmente con bordes superpuestos. No obstante, la junta de la invención comprende además una hoja 38 con forma sustancial de óvalo, también de acero inoxidable o cincado o al aluminio. La hoja 38 tiene una perforación central 40, que presenta un diámetro ligeramente menor que el diámetro exterior del anillo, cuyo reborde 42 está interpuesto entre los bordes 44, 46 de la chapa metálica 36, antes de que sean engastados, de manera que el reborde 42 queda sujeto entre los bordes.

La hoja 38 tiene dos aletas 44, 46, que se extienden radialmente en un plano en ángulo recto con respecto al eje central de la junta, y está estirada ligeramente de manera que el plano de las aletas 44, 46 coincide con el plano central de la junta. Ambas aletas 44, 46 tienen unos agujeros punzonados respectivos 48, 50, que coinciden con las posiciones de las perforaciones 26 en las bridas, cuando la junta se coloca en su posición. Cada agujero 48, 50 tiene un perfil dentado que define tres dientes tales como la referencia 52, los cuales interferirán con las roscas del perno que pasa a través de la perforación asociada.

Con la disposición anterior, cuando la junta se coloca en el tubo de forma similar a la junta toroidal convencional de la Fig. 1, mientras los pernos 28 se insertan en las perforaciones 26 de la brida y consecuentemente también a través de los agujeros 48 y 50 en la hoja 38, tanto la junta como los pernos 28 se enganchan de forma estable y no se liberarán de sus asientos respectivos, a no ser que se aplique una acción de extracción fuerte y definida.

Tal como se muestra en las Figs. 7 y 8, a continuación ambos tubos 10 y 12 se aproximan entre sí y las bridas se sujetan por medio de los pernos, siendo el resultado idéntico a la junta convencional. Debería indicarse que como el reborde interno de la hoja queda sujeto entre los bordes superpuestos de la chapa metálica plegada en el área de presión de la brida, el grosor de la hoja entre las caras de contacto de las bridas queda compensado automáticamente y no provoca ninguna variación en las fuerzas de compresión y en la deformación de la junta de la invención con respecto a una junta convencional.

Tal como se muestra en la Fig. 8, preferiblemente una o ambas aletas de la hoja 38 están conformadas de manera que se proyectarán hacia fuera con respecto a las bridas cuando la junta esté montada, en forma de una lengüeta 54, de manera que se pueda comprobar si la junta se ha insertado realmente entre las bridas, incluso después de que se haya materializado la unión, comprobando si la lengüeta indicadora es visible. Se puede hacer que la lengüeta 54 sea mayor que la mostrada en la Fig. 8, y se le puede dotar de marcas de identificación.

Los expertos en la técnica apreciarán que la junta descrita anteriormente se puede fabricar con procesos y equipos habituales en la técnica, simplemente añadiendo una etapa consistente en colocar la hoja antes de engastar los bordes de la chapa encapsulada, de manera que los costes de fabricación de la junta no se incrementan significativamente.

Claims (8)

1. Junta toroidal (32) para tubos (10, 12) de escape, a insertar entre dos bridas (14, 16) conectadas a los extremos axiales de dos tubos (10, 12) a unir, que comprende un anillo (34) de material refractario que está encapsulado en una chapa metálica (36) plegada toroidalmente con bordes superpuestos, caracterizada porque comprende además una hoja (38) que tiene una abertura circular (40) cuyo reborde (42) está sujeto entre dichos bordes superpuestos y que tiene por lo menos una aleta (44) que se extiende radialmente en un plano en ángulo recto con respecto al eje de la junta y provista de medios (48, 52) para engancharse a una de dichas bridas (14, 16).

2. Junta según la reivindicación 1, caracterizada porque la hoja (38) se estira en el área anular entre dicho reborde sujeto (42) y dicha aleta (44), con lo cual el plano de la aleta coincide con el plano central del anillo encapsulado (34).

3. Junta según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dicha aleta (44) tiene un agujero colocado de manera que coincide con una perforación (26) de sujeción en la brida (14, 16) cuando la junta se coloca en el tubo (10, 12), para engancharse a un perno (28) que pasa a través de la perforación (26) de sujeción en la brida (14, 16).

4. Junta según la reivindicación 3, caracterizada porque dicho agujero (48) en dicha aleta (44) tiene por lo menos un diente (52) que se extiende hacia dentro y acoplable axialmente mediante cierre rápido a presión con las roscas de un perno (28) de sujeción que pasa a través de la brida (14, 16).

5. Junta según la reivindicación 4, caracterizada porque el agujero (48) de enganche en dicha aleta (44) tiene tres de dichos dientes (52).

6. Junta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha aleta (48) tiene una forma tal que se proyecta parcialmente hacia fuera con respecto al área de contacto entre las bridas (14, 16) de manera que es visible desde el exterior cuando las bridas (14, 16) se unen.

7. Junta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque tiene dos de dichas aletas (44, 46).

8. Junta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho material refractario es grafito reforzado con un inserto metálico interno.