ES2258961T3 - Conector para unir pasos de flujo de fluido en un sistema de tratamiento de fluidos. - Google Patents
Conector para unir pasos de flujo de fluido en un sistema de tratamiento de fluidos.Info
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Abstract
Conector (10) para unir pasos de flujo de fluido en un sistema de tratamiento de fluidos que comprende: un elemento macho (12) que forma la terminación de un primer paso y que comprende una pared de elemento macho cilíndrica (16) y una brida que se extiende radialmente (18); un elemento hembra (14) que forma la terminación de un segundo paso y que comprende una pared de elemento hembra cilíndrica (22) y un par de dispositivos de retención diametralmente opuestos (24) adaptados para mantener los elementos macho (12) y hembra (14) en una relación de acoplamiento separable; comprendiendo cada dispositivo de retención (24) una palanca (26) flexible que se extiende axialmente separada radialmente de la pared del elemento hembra, estando conectada la palanca (26) con la pared del elemento hembra en un extremo proximal al de la base (28) y presentando un pestillo (34) dispuesto en un extremo distal libre, estando la palanca (26) igualmente unida a la pared del elemento hembra por una pared de apoyo (32) situada entre los extremos de la palanca (26); pudiendo el pestillo (34) de cada dispositivo de retención (24) engancharse con la brida (18) del elemento macho para impedir el desacoplamiento de los elementos macho (12) y hembra (14); pudiendo presionarse la palanca (26) de cada dispositivo de retención (24) para desenganchar cada pestillo (34) de dicha brida (18); caracterizado porque el conector (10) comprende además un anillo de bloqueo (36) dispuesto entre las palancas (26) de cada palanca (26) de dispositivo de retención y la pared del elemento hembra; pudiendo desplazarse el anillo de bloqueo (36) entre una posición adyacente a la base de cada dispositivo de retención (24) y una posición alejada de la base de cada dispositivo de retención (24).
Description
Conector para unir pasos de flujo de fluido en
un sistema de tratamiento de fluidos.
La presente invención se refiere a sistemas de
tratamiento de fluidos y, más particularmente, a conectores de los
denominados "de acoplamiento rápido", que son manualmente
manipulables para efectuar conexiones y desconexiones.
Los sistemas de tratamiento de fluidos,
particularmente los que utilizan tuberías flexibles o mangueras de
un tamaño entre 19 mm y 38 mm (entre 3/4 de pulgada y 1 1/2
pulgadas) de diámetro interior, normalmente incluyen juntas
realizadas con conectores arponados o con mangueras aseguradas con
abrazaderas mecánicas, por ejemplo de tipo tornillo sin fin o
bandas de metal deformables. Este tipo de juntas presenta problemas
para los fabricantes que deben mantener una producción eficaz, de
alto volumen, al mínimo coste, por ejemplo en los mercados de
vehículos especializados, aparatos electrodomésticos y marinos,
incluyendo lavadoras portátiles y pulverizadores, así como para
fertilización y riego agrícola, para citar algunos. Estas juntas
también pueden presentar problemas para utilizarlas in situ
si la junta es de difícil acceso con la herramienta necesaria para
sacar la abrazadera mecánica.
Por ejemplo, muchos fabricantes de embarcaciones
de recreo utilizan sistemas de vivero/medios de conservación de cebo
vivo en sus embarcaciones de nivel medio y alto. Estos sistemas
normalmente utilizan piezas de conexión arponadas para conectar las
mangueras con diversos componentes, tales como bombas, válvulas,
cabezas de aireación, dispositivos pasacascos, drenajes, rebosaderos
y similares. Puede haber dos docenas o más de conexiones de
mangueras en una sola embarcación. La instalación de la línea de
producción de estos sistemas consume tiempo, ya que cada conexión
de manguera requiere una abrazadera, normalmente del tipo tornillo
sin fin de acero inoxidable, que deben colocarse cuidadosamente y
apretarse de forma adecuada para garantizar una junta hermética.
Estas abrazaderas pueden ser difíciles de instalar en lugares
estrechos, con frecuencia habituales en la zona de la sentina de las
embarcaciones, donde están situados muchos de los sistemas de
viveros. Los fabricantes de embarcaciones comprueban si el sistema
gotea después de la instalación y con frecuencia descubren la
presencia de pérdidas en las conexiones de manguera. No obstante,
una vez instalados, estos sistemas se encuentran cubiertos con
frecuencia por depósitos de gas y la cubierta, que dificultan el
acceso para el servicio, especialmente si debe utilizarse una
herramienta, como por ejemplo un destornillador, para retirar la
abrazadera mecánica. Para resolver parcialmente este problema,
muchos fabricantes de embarcaciones han añadido una etapa
consistente en revestir con sellador de silicona el empalme arponado
antes de montar la manguera, en un esfuerzo para minimizar la
aparición de juntas de manguera que gotean. Algunas veces, el
sellador de silicona aplicado utilizando un aplicador de tipo
pistola para enmasillar se utiliza en exceso, lo cual puede
restringir o bloquear completamente la abertura de la manguero o del
empalme, un problema que con frecuencia no se descubre hasta que la
embarcación se encuentra en servicio. Por lo tanto, los fabricantes
de embarcaciones necesitan hace tiempo un sistema que les permita
efectuar conexiones rápidas y fiables en la línea de producción, que
reduciría el número y la duración de las reparaciones in
situ.
Uno de los requisitos importantes para un
sistema de conexión de manguera perfeccionado es que debe funcionar
con la manguera estándar que utilizan actualmente los fabricantes de
embarcaciones en los sistemas de canalizaciones de los viveros y la
bomba de sentina. Esta manguera, que comercializan diversos
fabricantes, se fabrica por coextrusión de PVC flexible con una
bobina helicoidal de plástico rígido integrada en el interior de la
pared de la manguera. La manguera resultante puede alojar un codo de
radio pequeño sin colapsarse, y al poder doblarse puede instalarse
rodeando fácilmente los obstáculos. El problema de esta manguera es
que la pared exterior no es lisa. La bobina helicoidal integrada
genera una superficie exterior inadecuada para el sellado utilizando
un anillo anular.
Otro requisito importante para un sistema
perfeccionado de conexiones de manguera es que debe ser adaptable a
las piezas de conexión arponadas existentes porque no todos lo
sistemas pueden cambiarse fácilmente. Los componentes del sistema
pueden proceder de diversos fabricantes, de modo que un nuevo
estándar no es fácilmente implementable.
Cualquier sistema mejorado de conexiones de
manguera no debe ser tan voluminoso que interfiera con la estructura
adyacente.
Un sistema perfeccionado de conexiones de
manguera debe ser sencillo y económico, y pro lo tanto práctico de
utilizar en todos los sistemas de juntas.
Una revisión de los sistemas de acoplamiento
rápido de la técnica anterior disponibles muestra que ninguno es
adecuado para cumplir estos requisitos. Nada de lo existente
permitiría que las piezas de conexión arponadas se adaptaran
rápidamente para servir como dispositivos de acoplamiento rápido y
eliminar las abrazaderas mecánicas. Por lo tanto, no existen
acoplamientos rápidos que sean tanto funcionales como lo
suficientemente sencillos para ser producidos a un coste
suficientemente bajo para ser usados ampliamente en aplicaciones de
producción en serie, tales como las descritas anteriormente.
Un acoplamiento rápido disponible es el del tipo
de conexión a presión, en la cual se incorporan un elemento hembra y
un anillo de retención se incorporan al componente del sistema de
fluidos al cual está unida la manguera. La manguera sencillamente se
impulsa al interior del elemento hembra para formar una conexión
hermética totalmente retenida. Invariablemente, este tipo de
acoplamiento rápido utiliza un anillo anular para el sellado entre
la pared interior de la funda externa y la superficie de la pared
exterior del tubo. Un sellado fiable requiere un tubo con una pared
exterior lisa. Además, la tubería debe ser suficientemente rígida
para mantener en contacto con el anillo anular sin colapsarse ni
deformarse por la compresión del anillo anular o las tensiones
creadas en el tubo. Si el tubo se dobla bruscamente en el plano de
salida del conector. Por las razones citadas, la manguera marina
estándar no presenta ni la pared lisa ni las características de
rigidez para que pudieran utilizarse satisfactoriamente los
acoplamientos rápidos del tipo de conexión a presión. Además, los
acoplamiento rápidos del tipo de conexión a presión serían demasiado
caros para incorporarlos en todos los diferentes tipos de piezas de
conexión y componentes de sistemas de fluidos, y no existe ninguna
pieza de conexión que pueda convertir rápidamente un conector
arponado en un dispositivo de acoplamiento rápido.
Otros tipos de acoplamientos rápidos de la
técnica anterior utilizan normalmente una parte de inserción macho
que incluye elemento de sellado de anillo anular y una parte de
inserción hembra que incluye un agujero cilíndrico liso dentro del
cual se inserta la parte macho, creando un sellado hermético.
Generalmente, la parte de inserción hembra incorpora un sistema de
pestillo de cierre y apertura rápida. Estos son también los
componentes básicos del sistema de acoplamiento rápido objetivo,
pero las necesidades especiales del mercado al cual va dirigido
requieren nuevas características no disponibles hasta el
momento.
La solicitud internacional de patente nº
WO98/
00663 da a conocer un montaje conector que comprende un conector que presenta un elemento interior con un primer y un segundo extremos abiertos y un agujero cilíndrico que se extiende entre ellos. El elemento interior está formado por un material que es impermeable a un flujo de fluido particular a través del montaje conector. Un elemento exterior encapsula el elemento interior y está formado por un material distinto del material del elemento interior, que resiste a las abrasiones y a otros elementos deteriorantes a los cuales el conector está expuesto. Los pestillos de retención flexibles están formados íntegramente en el elemento exterior del conector y se cierran con un chasquido sobre una proyección anular formada en un conducto tubular sobre la inserción del conducto a través del primer extremo abierto y en el interior del agujero cilíndrico del elemento interior. Un sellado elastomérico dispuesto en el agujero cilíndrico del elemento interior proporciona un sellado hermético entre el conducto y el elemento interior.
00663 da a conocer un montaje conector que comprende un conector que presenta un elemento interior con un primer y un segundo extremos abiertos y un agujero cilíndrico que se extiende entre ellos. El elemento interior está formado por un material que es impermeable a un flujo de fluido particular a través del montaje conector. Un elemento exterior encapsula el elemento interior y está formado por un material distinto del material del elemento interior, que resiste a las abrasiones y a otros elementos deteriorantes a los cuales el conector está expuesto. Los pestillos de retención flexibles están formados íntegramente en el elemento exterior del conector y se cierran con un chasquido sobre una proyección anular formada en un conducto tubular sobre la inserción del conducto a través del primer extremo abierto y en el interior del agujero cilíndrico del elemento interior. Un sellado elastomérico dispuesto en el agujero cilíndrico del elemento interior proporciona un sellado hermético entre el conducto y el elemento interior.
Según un aspecto de la presente invención, se
dispone un conector como el especificado en la reivindicación 1.
Las nuevas características que son
características de la presente invención se exponen en la
reivindicaciones subordinadas. No obstante, las formas de
realización preferidas de la presente invención, junto con otros
objetivos y ventajas esperadas, se comprenderán mejor mediante la
descripción detallada siguiente considerada conjuntamente con los
dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva que
ilustra diferentes componentes de la presente invención cuando se
utilizan en un sistema marino de tratamiento de fluidos;
la figura 2 es una vista lateral explosionada
que ilustra el conector de acoplamiento rápido de la presente
invención;
la figura 3 es una vista en perspectiva del
elemento hembra componente del conector ilustrado en la figura
2;
la figura 4 es una vista en sección transversal
del elemento hembra de la figura 3, sin el anillo de bloqueo ni el
retén del anillo de bloqueo;
la figura 5 es una vista en perspectiva del
anillo de bloqueo ilustrado en la figura 2;
la figura 6 es una manguera normal y un montaje
de elemento hembra fabricado según la presente invención;
la figura 7 es una adaptación habitual de la
válvula de control de flujo marina para incluir el componente macho
del conector según la presente invención;
la figura 8 es una sección transversal lateral
de otro adaptador utilizado en la presente invención; y
la figura 9 es una sección transversal lateral
de un adaptador utilizado en la presente invención.
Como ilustra la figura 1, la invención puede
aplicarse de forma especialmente conveniente en los sistemas de
tratamiento de fluido marinos, que normalmente incluyen segmentos de
manguera marina 8, unidos a diversos componentes de tratamiento de
fluidos marino tales como bombas, dispositivos de drenaje,
pasacascos, válvulas, dispositivos de aireación y similares. No
obstante, el conector de acoplamiento rápido específico de la
presente invención también puede utilizarse en otros sistemas de
tratamiento de fluidos.
El conector según la presente invención,
designado generalmente como 10, se ilustra en la figura 2. Comprende
un elemento macho 12 y un elemento hembra 14. El elemento macho
forma la terminación de un paso de un flujo de fluido, como por
ejemplo una manguera o una pieza de conexión que comprende una
cabeza 70, y un vástago de soporte de rosca 71 y una abrazadera 72,
y presenta una pared cilíndrica del elemento macho 16 y una brida
18 que se extiende radialmente. Para facilitar el enganche interno
de la abrazadera 72 con el vástago de soporte de rosca 71, la brida
18 presenta un diámetro exterior inferior al diámetro menor de la
rosca del vástago 71. Un anillo anular 20 u otro elemento de
sellado adecuado está dispuesto en la cara exterior de la pared del
elemento macho 16. El elemento hembra forma la terminación de otro
paso de flujo de fluido e incluye una pared cilíndrica del elemento
hembra 22 de un tamaño adecuado para alojar la pared cilíndrica del
elemento macho 16 y para sellar contra el anillo anular 20. El
elemento hembra 14 también comprende un par de dispositivos de
retención manipulados manualmente 24 que están situados
preferiblemente en posiciones diametralmente opuestas sobre la
pared del elemento hembra 22. Cada dispositivo de retención 24 está
constituido por una palanca flexible 26 que se extiende axialmente a
lo largo de la pared del elemento hembra, pero distanciada
radialmente de la misma. Las palancas 26 están unidas a la pared del
elemento hembra en el extremo proximal de la base 28 y se extienden
hasta el extremo distal libre 30. Una pared de apoyo o bisagra 32
está unida a las palancas 26 en la pared del elemento hembra 22 en
una situación intermedia. Cada palanca también presenta un pestillo
que se extiende hacia el interior 34 en su extremo libre,
presentando cada pestillo una superficie frontal accionada por leva
35 para accionar los pestillos radialmente hacia fuera y sobre la
brida del elemento macho 18 hasta el acoplamiento axial del elemento
macho y el elemento hembra.
Cuando el conector está completamente conectado,
y las palancas 26 del dispositivo de retención se encuentran en su
estado libre sin tensión, los pestillos 34 pueden engancharse con la
brida 18 para así evitar el desacoplamiento inesperado del
conector.
El conector 10 también presenta un anillo de
bloqueo seccionado 36 que es expandible circunferencialmente. Como
muestra la figura 5, el anillo 36 comprende dos extremos, 38 y 40,
que coactúan mediante la chaveta 42 y la ranura de chaveta 44. El
anillo de bloqueo seccionado se monta fácilmente en su posición
operativa entre las palancas del dispositivo de retención 26 y la
pared del elemento hembra 22 y puede desplazarse axialmente desde la
posición adyacente a las bases de las palancas 28 a una posición
alejada de estas bases. La pared del elemento hembra 22 también
puede comprender un retén o protuberancia 46 situado en una posición
intermedia entre cada fulcro 32 y la base 28 que actúa para mantener
el anillo 36 en una cualquiera de sus dos posiciones operativas.
Preferiblemente, el anillo segmentado 36 también presenta
superficies biseladas 37 y 39 para facilitar el movimiento del
anillo hacia arriba y por encima de los retenes 46. La chaveta 42 y
la ranura de chaveta 44 sirven para minimizar cualquier movimiento
oblicuo del anillo al deslizarse axialmente a lo largo de la pared
del elemento hembra 22.
Además, el conector 10 también puede utilizar
unas barras de carga 48, 50 y 52. Estas barras tienden a suavizar
las tensiones que de lo contrario podrían dañar la delgada pared del
fulcro 32 en la carga axial de los dispositivos de retención. Más
preferiblemente, las superficies encaradas entre las barras de carga
48 y 52 están inclinadas de modo que se genera una fuerza radial
hacia el interior en los pestillos 34 al impartir una fuerza de
tensión axial a los elementos macho y hembra.
En estado operativo, el elemento macho y el
elemento hembra pueden unirse axialmente y en su posición
completamente acoplada los pestillos 34 impiden el desacoplamiento.
Por lo tanto, con las palancas 26 en estado libre y sin tensión,
los pestillos 34 engancharán la brida 18. No obstante, las palancas
26 presentan unas partes elásticas y flexibles 27 que permiten la
deflexión de las palancas hacia el interior cuando el anillo de
bloqueo está en posición adyacente a la base 28 de las palancas.
Esta deflexión, a su vez, hace que los pestillos 34 se desplacen
radialmente a lo largo de la brida 18, permitiendo el
desacoplamiento radial de los elementos macho y hembra. Cuando el
anillo de bloqueo se encuentra en la posición alejada de la base 28,
en otras palabras, adyacente al fulcro 32, las palancas no pueden
deflexionarse, evitando él desenganche de los pestillos.
La figura 8 ilustra un adaptador 60. El
adaptador es un componente importante necesario en la industria
marina para convertir los componentes existentes de tratamiento de
fluido con conectores estándar arponados en conectores de
acoplamiento rápido. Por ejemplo, los conectores arponados estándar
62 se encuentran en los componentes habituales de sentinas, viveros
y unos medios de conservación de cebo vivo tales como dispositivos
pasacascos, válvulas de control de flujo bombas de sentina y bombas
de aireación. El adaptador convierte los conectores arponados
estándar en el diseño del elemento macho del conector, permitiendo
que segmentos de manguera 64 con elementos de conector hembra
queden ajustados rápidamente en su lugar, o puedan retirarse
fácilmente para la reparación in situ de componentes del
sistema.
El adaptador puede empujarse por encima del
conector 62 a mano aunque el diámetro interior del revestimiento
elástico 66 sea inferior al diámetro exterior del conector arponado.
La pared rígida 68 que rodea el revestimiento elástico resiste la
expansión y crea una carga de compresión radial uniforme sobre el
conector arponado. El revestimiento elástico, normalmente un
elastómero, se ajusta a los arpones para proporcionar una fricción
elevada de retención y para formar un sellado hermético. El
revestimiento es suficientemente elástico para permitir el montaje
a mano y crear un sellado hermético, aunque es lo bastante firme
para proporcionar una fricción de retención adecuada. Mientras que
se necesita un impulso firme para instalar el adaptador, se requiere
una fuerza muy superior para retirarlo debido a la potencia de
sujeción de los arpones inversos que se clavan en el revestimiento
elástico. Se prefiere para el revestimiento una dureza durométrica
entre 40 y 60 shore A.
La figura 9 muestra un adaptador de tamaño de
conector arponado que también resulta útil en la práctica de la
presente invención para cambiar el tamaño de un conector arponado,
de modo que pueda funcionar con una manguera de diámetro interno
superior. Una vez más, se encuentran conectores arponados estándar
en componentes habituales de sentinas, viveros y medios de
conservación de cebo vivo. En algunos casos, se desea conectar
directamente una manguera de un tamaño mayor a conectores arponados
diseñados para mangueras menores.
El adaptador de tamaños de conector arponado
puede empujarse por encima del conector 62 a mano, aunque el
diámetro interior del revestimiento elástico 66 sea inferior al
diámetro exterior del conector arponado. La pared rígida 68 que
rodea el revestimiento elástico resiste la expansión y crea una
carga de compresión radial uniforme sobre el conector arponado. El
revestimiento elástico, normalmente un elastómero, se ajusta a los
arpones para proporcionar una fricción elevada de retención y para
formar un sellado hermético. El revestimiento es suficientemente
elástico para permitir el montaje a mano y crear un sellado
hermético, aunque es lo bastante firme para proporcionar una
fricción de retención adecuada. Mientras que se necesita un impulso
firme para instalar el adaptador, se requiere una fuerza muy
superior para retirarlo debido a la potencia de sujeción de los
arpones inversos que se clavan en el revestimiento elástico. De
nuevo se prefiere para el revestimiento una dureza durométrica
entre 40 y 60 Shore A. El diámetro exterior de la pared cilíndrica
rígida presenta una dimensión ajustada al diámetro interior de
manguera deseado. La manguera adaptada puede sujetarse con una pinza
normal.
Los expertos en la materia apreciarán que pueden
realizarse diversos cambios y modificaciones en las formas de
realización ilustradas sin apartarse por ello del ámbito de la
presente invención. Todos estos cambios y modificaciones están
comprendidos en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Conector (10) para unir pasos de flujo de
fluido en un sistema de tratamiento de fluidos que comprende:
un elemento macho (12) que forma la terminación
de un primer paso y que comprende una pared de elemento macho
cilíndrica (16) y una brida que se extiende radialmente (18);
un elemento hembra (14) que forma la terminación
de un segundo paso y que comprende una pared de elemento hembra
cilíndrica (22) y un par de dispositivos de retención diametralmente
opuestos (24) adaptados para mantener los elementos macho (12) y
hembra (14) en una relación de acoplamiento separable;
comprendiendo cada dispositivo de retención (24)
una palanca (26) flexible que se extiende axialmente separada
radialmente de la pared del elemento hembra, estando conectada la
palanca (26) con la pared del elemento hembra en un extremo proximal
al de la base (28) y presentando un pestillo (34) dispuesto en un
extremo distal libre, estando la palanca (26) igualmente unida a la
pared del elemento hembra por una pared de apoyo (32) situada entre
los extremos de la palanca (26);
pudiendo el pestillo (34) de cada dispositivo de
retención (24) engancharse con la brida (18) del elemento macho para
impedir el desacoplamiento de los elementos macho (12) y hembra
(14);
pudiendo presionarse la palanca (26) de cada
dispositivo de retención (24) para desenganchar cada pestillo (34)
de dicha brida (18);
caracterizado porque
el conector (10) comprende además un anillo de
bloqueo (36) dispuesto entre las palancas (26) de cada palanca (26)
de dispositivo de retención y la pared del elemento hembra; pudiendo
desplazarse el anillo de bloqueo (36) entre una posición adyacente a
la base de cada dispositivo de retención (24) y una posición alejada
de la base de cada dispositivo de retención (24).
2. Conector (10) según reivindicación 1, en el
que cada dispositivo de retención (24) presenta una parte de pared
flexible adyacente al extremo de base proximal.
3. Conector (10) según reivindicación 1, en el
que cada dispositivo (34) presenta por lo menos una barra de carga
(48, 50, 52) que se extiende radialmente hacia el interior, estando
dispuesta cada una de dichas barras de carga (48, 50, 52) para
engancharse a una superficie complementaria de la pared del elemento
hembra.
4. Conector (10) según reivindicación 3, en el
que cada una de dichas barras de carga (48, 50, 52) presenta una
superficie inclinada que engancha con la pared del elemento hembra
para crear una fuerza radialmente hacia el interior cuando se ejerce
una carga de tracción axial sobre los dispositivos de retención
(24).
5. Conector (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el espacio radial entre las
palancas (26) de los dispositivos de retención y la pared del
elemento hembra es mayor en una posición adyacente a la base de cada
dispositivo de retención (24) que el espacio en una posición alejada
de la base de cada dispositivo de retención (24).
6. Conector (10) según reivindicación 1, en el
que el anillo de bloqueo (36) presenta un espesor radial
esencialmente igual al espacio radial entra las palancas (26) de los
dispositivos de retención y la pared del elemento hembra en la
posición alejada de la base de cada dispositivo de retención
(24).
7. Conector (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que el elemento macho (12) está
formado como una extensión de una pieza de conexión, incluyendo
dicha pieza de conexión una cabeza y un vástago de soporte de rosca
para acoplar por roscado una abrazadera de acoplamiento internamente
roscada, extendiéndose dicha brida radialmente sobre la pared del
elemento macho (16) que presenta un diámetro exterior inferior al
diámetro menor de la rosca del vástago.
8. Conector (10) según reivindicación 1, en el
que
el anillo de bloqueo (36) puede desplazarse
desde una posición adyacente a la base de cada dispositivo de
retención (24) a una posición alejada de la base de cada dispositivo
de retención (24); y
la palanca (26) de cada dispositivo de retención
puede presionarse cuando el anillo de bloqueo (36) se encuentra en
posición adyacente a las bases de los dispositivos de retención para
liberar cada pestillo (34) de dicha brida (18).
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