ES2259433T3 - Conducto flexible con ondulaciones dotado de por lo menos un anillo metalico de sujecion, y su procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Conducto flexible con ondulaciones equipado con por lo menos un anillo metálico cerrado de sujeción, caracterizado porque dicho anillo metálico cerrado (41) tiene una forma definida por la revolución alrededor de un eje (z) de un contorno abierto (42) con un grosor (h), que incluye un fondo redondeado (43) y dos ramas laterales (45, 47), constituyendo dicho fondo (43) el borde interno del anillo, destinado a estar en contacto con dicho conducto flexible con ondulaciones.

Description

Conducto flexible con ondulaciones dotado de por lo menos un anillo metálico de sujeción, y su procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a un conducto flexible con ondulaciones dotado de por lo menos un anillo metálico cerrado que presenta un borde interno redondeado.

La presenta invención tiene su aplicación especialmente en la industria de los componentes para automóviles, pero también pueden verse afectados los medios industriales, médicos, agroalimentarios, cosméticos, etc.

Se utilizan de forma corriente conductos flexibles con ondulaciones de sección sensiblemente circular, realizados en material elastómero, por ejemplo de goma, para el transporte de fluidos (aire, líquido de refrigeración, etc.), especialmente en los motores de vehículos automóviles. Para impedir que se aplasten cuando están forzados a torcerse, los conductos flexibles con ondulaciones se asocian generalmente a anillos de sujeción metálicos dispuestos en los "huecos" de las ondulaciones, es decir en correspondencia de las áreas de la sección del conducto con menor diámetro. Dichos anillos, que suelen realizarse de acero inoxidable, presentan generalmente un borde interno, en contacto con el conducto flexible con ondulaciones, liso y redondeado, cuyo menor radio de curvatura es del orden de 1 mm. Esto permite no dañar el material elastómero que constituye el conducto flexible con ondulaciones, incluso en las condiciones de temperaturas elevadas y fuertes vibraciones existentes en el entorno de un motor. A título de ejemplo, un conducto flexible con ondulaciones puede tener que funcionar en un abanico de temperaturas incluido entre -30ºC y +175ºC, estar sometido a vibraciones de una frecuencia incluida entre 30 y 200 Hz, con una presión interna del orden de 1,5 bares que se aplica en el borde interno de los anillos de sujeción; su vida útil debe poder ser del orden de 15 años.

Actualmente, dichos anillos de sujeción se realizan a partir de un hilo metálico de sección circular. El hilo se obtiene en forma de espiral, se corta, endereza, suelda, desbarba. Los anillos así conseguidos son controlados visualmente para eliminar aquellos que presentan defectos, especialmente un estado superficial imperfecto a nivel de la superficie, capaz de generar un desgaste prematuro del conducto flexible con ondulaciones. Finalmente, se montan los anillos en la superficie externa de los conductos flexibles con ondulaciones, para asegurar una función de sujeción.

Este procedimiento es costoso y su productividad limitada. Además, plantea problemas de fiabilidad ligados a la resistencia de la soldadura y al desgaste de la goma, debido a la irregularidad de la superficie del anillo a nivel de la soldadura.

Un objeto de la presente invención es proponer un conducto flexible con ondulaciones equipado con por lo menos un anillo metálico cerrado de sujeción, capaz de ser producido mediante un procedimiento de fabricación que sea más fiable, menos costoso y mas adecuado a volúmenes de producción elevados con relación a los procedimientos conocidos de la técnica anterior.

Otro objeto de la presente invención es proponer un conducto flexible con ondulaciones equipado con por lo menos dicho anillo metálico cerrado, que presenta además mejores propiedades mecánicas para una misma cantidad de material, con relación a los anillos conocidos de la técnica anterior.

La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento de fabricación de dicho conducto.

Un objeto de la presente invención es un conducto flexible con ondulaciones equipado con por lo menos un anillo metálico cerrado, caracterizado porque la forma de dicho anillo queda definida por la revolución alrededor de un eje de un contorno abierto con cierto grosor, que incluye un fondo redondeado y dos ramas laterales, constituyendo dicho fondo el borde interno del anillo, destinado a estar en contacto con dicho conducto flexible con ondulaciones.

Ventajosamente, dicho anillo metálico cerrado no incluye soldadura alguna.

Según un modo de realización de la invención, dichas dos ramas laterales son paralelas entre sí y perpendiculares a dicho eje de revolución.

Según otro modo de realización de la invención, dichas dos ramas laterales convergen simétricamente con relación a un plano perpendicular a dicho eje de revolución.

Según otro modo de realización de la invención, dichas dos ramas laterales convergen de forma no simétrica.

Según otro modo de realización de la invención, dichas dos ramas laterales convergen de manera a formar un arco de circunferencia correspondiente a un ángulo próximo a 360º.

Según otro modo e realización de la invención, dicho contorno abierto tiene forma de espiral.

Según características ventajosas:

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dicho fondo redondeado presenta un radio de curvatura de por lo menos 1 mm.

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el grosor de dicho contorno que constituye dicho anillo es menor que dicho radio de curvatura de dicho fondo redondeado.

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dicho anillo es de acero inoxidable.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento de fabricación de dicho conducto, caracterizado porque la fase de producción de dicho anillo incluye por lo menos una etapa de deformación de una pieza en forma de arandela o cilindro que presenta dos bordes opuestos, de manera a producir una aproximación de dichos dos bordes opuestos y proporcionar así a dicha pieza una forma cóncava hacia el exterior de dicho anillo.

En un modo particular de realización de dicho procedimiento, dicha pieza tiene forma de arandela, constituyendo dichos bordes opuestos un borde interno y un borde externo, y dicha etapa de deformación incluye el levantamiento de dicho borde interno y su solapamiento sobre dicho borde externo.

Ventajosamente, en este modo particular de realización de dicho procedimiento, dicha pieza en forma de arandela se recorta en una hoja de metal.

En otro modo particular de realización de dicho procedimiento, dicha pieza en forma de cilindro es una raja recortada en un tubo de metal.

En este modo particular de realización de dicho procedimiento, dicha etapa de deformación de dicha pieza en forma de cilindro incluye el solapamiento hacia el exterior de dichos bordes opuestos, lo que conduce a su aproximación y al aplastamiento de dicha pieza.

Dicho procedimiento puede incluir asimismo una operación de corte de dichos bordes opuestos.

Dicho procedimiento puede incluir asimismo una operación de desbarbado de dichos bordes opuestos.

Dicho procedimiento puede incluir asimismo una operación de recocido de dicha pieza.

Según distintos modos de realización de dicho procedimiento, dicha etapa de deformación puede efectuarse mediante embutido, formado o hidroformado.

En su caso, dicha etapa de deformación puede efectuarse en caliente.

Otras características, detalles y ventajas de la invención aparecerán mediante la lectura de la descripción realizada con referencia a los dibujos adjuntos incluidos a título de ejemplo.

- La figura 1 muestra un corte longitudinal de un conducto flexible con ondulaciones, con anillos de sujeción del tipo conocido de la técnica interior.

- Las figuras 2A y 2B muestran respectivamente una vista de cara y en corte de un anillo de sujeción del tipo conocido de la técnica anterior, constituido por un hilo metálico soldado en sus extremos.

- La figura 3 muestra un esquema del procedimiento de fabricación de anillos a partir de un hilo metálico, conocido de la técnica anterior.

- Las figuras 4A-4D muestran distintas vistas de un anillo metálico cerrado según la presente invención.

- La figura 5 muestra, en forma de organigrama, un esquema general del procedimiento de fabricación de anillos a partir de metal en hojas o en tubos, objeto de la presente invención.

- Las figuras 6A-6G se refieren a las distintas etapas de un modo particular de realización de un procedimiento de fabricación de los anillos a partir de metal en hojas según la presente invención.

- Las figuras 7A-7C se refieren a las distintas etapas de un modo particular de realización del procedimiento de fabricación de los anillos a partir de metal en hojas.

- Las figuras 8A-8E muestran vistas en corte de distintas variantes de anillos metálicos cerrados según la presente invención.

La figura 1 muestra un corte longitudinal de un conducto flexible con ondulaciones 10 con anillos de sujeción 11 posicionados en correspondencia con los "huecos" 12 de las ondulaciones. Los anillos 11 están constituidos por un hilo de sección circular soldado en sus extremos según la técnica conocida de la técnica anterior.

Las figuras 2A y 2B muestran respectivamente una vista de cara y un corte de un anillo 20 constituido por un hilo de sección circular soldado en sus extremos 21 según el método conocido de la técnica anterior.

La figura 3 muestra un esquema del procedimiento de fabricación de anillos a partir de un hilo metálico de sección circular. El hilo 301 es suministrado por una bobina 302; se realiza una primera operación de formado 303 en el que se enrolla para formar una hélice 304 que se recorta a continuación, en la etapa 305 del procedimiento, para formar anillos abiertos 306. Los extremos 307 de dichos anillos 306 no se juntan, es necesario enderezarlos durante una segunda operación de formado 308 para obtener anillos abiertos 309 listos para ser soldados. Después de la operación de soldadura 310, se realiza un desbarbado 311 de los anillos y una selección visual 312.

Las figuras 4A-4D muestran respectivamente una vista isométrica, una vista frontal, una vista de perfil y una vista en corte de un anillo metálico cerrado 41 según un modo particular de realización de la presente invención. La forma de dicho anillos se define mediante la revolución alrededor de un eje z de un contorno abierto 42 con un grosor h, que presenta un fondo redondeado 43 en forma de "c" y dos ramas laterales 45 y 47, constituyendo dicho fondo 42 el borde interno del anillo. En el caso presente, el radio R del anillo es de 25 mm y el radio de curvatura r de dicho fondo redondeado 43 es de 1 mm; el valor de r es importante, ya que debe ser suficiente para evitar que se dañe el conducto flexible con ondulaciones 11 en el que dicho anillo está destinado a ser montado. La longitud L de dichas ramas laterales 45 y 47, en este caso 3 mm, determina la resistencia de dicho anillo 41 al aplastamiento y la ovalización. El estado de acabado de los bordes 48, 49 de dichas ramas laterales 45, 47 no es crítico, ya que dichos bordes no entran nunca en contacto con dicho conducto flexible con ondulaciones 11. Además de su fácil fabricación, dicho anillo 41 presenta ventajas intrínsecas, especialmente una mayor resistencia al aplastamiento y la ovalización para una misma cantidad de material y la ausencia de debilitamiento debido a la soldadura con relación a un anillo 20 conocido de la técnica anterior. Además, la resistencia mecánica de dicho anillo 41 depende esencialmente de la longitud de dichas ramas laterales 45 y 47, no del radio de curvatura r. Al contrario que en el caso de un anillo 20, que tiene necesariamente la forma de un toro, es por ejemplo posible realizar un anillo 41 con un radio de curvatura r relativamente pequeño y que presenta sin embargo una resistencia elevada, gracias a ramas laterales 45 y 47 especialmente largas.

La figura 5 muestra, en forma de organigrama, un esquema del procedimiento de fabricación de anillos a partir de metal en hojas o en tubos, según la presente invención. La primera etapa 51 es el corte de arandelas en una hoja metálica o rodajas de un tubo metálico. Siguen una o varias etapas de formado 52, un corte 53 de los bordes externos para reducir el diámetro externo del anillo, un desbarbado 54 de dichos bordes externos y una etapa 55 de recocido para reducir el endurecimiento de los anillos. Las tres últimas etapas pueden no efectuarse, por lo menos para ciertas aplicaciones. En particular, la etapa 55 de recocido no es necesaria si el formado 52 se efectúa en caliente.

El procedimiento de fabricación de conductos flexibles con ondulaciones equipados con anillos de sujeción, según la invención, incluye además de la fase de fabricación unos anillos, descritos anteriormente, una fase de fabricación de los conductos flexibles propiamente dichos, conocida de la técnica anterior, y una fase de ensamblaje, también conocida.

Las figuras 6A-6G describen en detalle un modo de realización del procedimiento ilustrado en la figura 5, en el cual se parte de una hoja de metal 601, por ejemplo acero inoxidable, con un grosor h incluido típicamente entre 0,1 y 0,5 mm, por ejemplo 0,3 mm. En la figura 6a, que muestra el esquema general del procedimiento, se observa que la hoja 601 está constituida por una banda de una longitud de varias decenas de metros, enrollada en un rollo de carga 603. Durante una primera etapa 605, se recortan en la hoja 601 arandelas 607 en forma de corona circular; unos estrechos puentes de material 609 unen dichas arandelas entre sí, de manera que siguen formando una banda que puede ser arrastrada al interior de una maquinaria. A continuación, tiene lugar una etapa de embutido 611, constituida por tres operaciones elementales, representadas en detalle en las figuras 6B y 6C, 6E, 6F y 6G respectivamente:

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durante la primera operación 613, un punzón cilíndrico 615 y una matriz 616 complementaria de dicho punzón 615 levantan el borde interno 617 de dichas arandelas 607;

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durante la segunda operación 619, un punzón cónico 621 y una matriz 622 complementaria de dicho punzón 621 empiezan a abatir hacia el exterior dicho borde interno 617; y

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durante la tercera operación 623, una prensa 625 termina de abatir dicho borde interno 617 sobre el borde exterior 627.

Después del embutido, un segundo recorte 629 seguido eventualmente por un desbarbado 631 permite obtener ramas laterales 45, 47 de la longitud deseada, separar dichas arandelas 607 y eliminar dichos puentes de material 609. Eventualmente, el procedimiento termina con una etapa de recocido 633 que elimina el endurecimiento sufrido por el metal durante el embutido y le permite adquirir una elasticidad
suficiente.

Este modo particular de realización permite la producción en continuo de un gran número de anillos gracias a la longitud de dicha banda metálica 601, que puede alcanzar varias decenas, incluso centenares, de metros. Por lo tanto, se pueden producir varias decenas de miles de anillos antes de que sea necesario sustituir dicho rollo de carga 603.

Las figuras 7A-7C se refieren a un modo de realización particular de la invención, en el que se parte de un tubo de metal 701, por ejemplo de acero inoxidable, con un grosor h incluido típicamente entre 0,1 y 0,5 mm, por ejemplo 0,3 mm, y un radio R igual al de los anillos a fabricar, por ejemplo 25 mm. Dicho tubo de metal 701 puede obtenerse, por ejemplo, mediante estirado y, por lo tanto, no presentar soldadura, o bien producirse mediante enrollamiento, soldadura y desbarbado de una hoja metálica. En la figura 7A, que muestra el esquema general del procedimiento, se observa que, durante una primera etapa 703, se recortan unas rodajas 705 de un grosor H típicamente incluido entre 6 y 12 mm, por ejemplo 10 mm, perpendicularmente al eje z del tubo 701. A continuación, tiene lugar una etapa de embutido 707, constituida por dos operaciones elementales representadas en detalle en las figuras 7B y 7C respectivamente:

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durante la primera operación 709, un doble punzón 711 en forma de cono truncado al que está superpuesto un cilindro, abate hacia el exterior los bordes 713, 715 de dichas rodajas 705; y

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durante la segunda operación 717, una prensa 719 aplasta dicha rodaja 705 aproximando dichos bordes 713, 715.

Como en el procedimiento ilustrado en las figuras 6A-6G, al embutido le sigue un recorte 721 de los bordes externos, un desbarbado 723 y un recocido 725. El producto acabado no se distingue del obtenido mediante el modo de realización particular de la invención descrito anteriormente. Este modo particular de realización está especialmente adaptado a la producción de anillos constituidos por un material costoso, como un acero especial, ya que permite minimizar las pérdidas de material. Por el contrario, está menos adaptado a grandes volúmenes de producción que el procedimiento que emplea una hoja metálica, ya que la longitud de los tubos queda limitada generalmente a 3-6 metros, lo que hace necesarios frecuentes cambios de la maquinaria que produce los anillos. Además, las rodajas 705 constituyen piezas separadas que deben manejarse individualmente, mientras que las arandelas 607 pueden mantenerse unidas en una única banda hasta el final de la etapa 611 de embutido.

Los detalles de los modos particulares de realización ilustrados en las figuras 6A-6G y 7A-7C se proporcionan únicamente a título de ejemplo, siendo posible plantear varias variantes de los procedimientos descritos sin salir del marco de la presente invención. En particular, la etapa de embutido 611 o 707 puede sustituirse por una etapa de formado o hidroformado y puede efectuarse en caliente, de manera a evitar el endurecimiento del metal sin necesidad de efectuar una etapa de recocido 633 o 725.

Las figuras 8A-8E muestran, de manera únicamente ilustrativa y sin carácter limitativo alguno, ejemplos de las secciones 81-84 de anillos metálicos cerrados 41 que pueden obtenerse mediante el procedimiento descrito, con independencia del modo particular de realización elegido. En dichas figuras se pone especialmente en evidencia el menor radio de curvatura r del borde interno 43. Típicamente, para que el anillo pueda utilizarse como anillo de sujeción de un conducto flexible con ondulaciones, dicho radio de curvatura r debe medir alrededor de 1 mm, mientras que el mayor radio de curvatura R equivale a alrededor de 25 mm.

Especialmente, la figura 8A muestra una sección de un anillo en el que las dos ramas laterales 45 y 47 son paralelas entre sí y perpendiculares al eje de revolución z. Se trata del tipo de anillo obtenido mediante los procedimientos ilustrados en las figuras 6A-6G y 7A-7C.

La figura 8B muestra una sección de un anillo en el que las dos ramas laterales 45 y 47 convergen simétricamente con relación a un plano 81 perpendicular al eje de revolución z. Este tipo de anillo puede obtenerse mediante el tipo ilustrado en la figura 8A, añadiendo una etapa posterior de deformación en el proceso de fabricación.

La figura 8C muestra una sección de un anillo en el que las dos ramas laterales 45 y 47 convergen de manera asimétrica y tienen un longitud distinta.

La figura 8D muestra una sección de un anillo en el que las dos ramas laterales 45 y 47 convergen de manera a formar un arco de circunferencia correspondiente a un ángulo próximo a 360º, es decir que la sección del anillo es casi circular.

La figura 8E muestra una sección de un anillo en el que las dos ramas laterales 45 y 47 y el fondo 43 constituyen un contorno en espiral.

Se pueden plantear asimismo otras posibles formas con facilidad.

El procedimiento de la invención se aplica asimismo a anillos metálicos cerrados que pueden tener dimensiones distintas de las indicadas en la descripción, y estar constituidos por materiales metálicos distintos del acero inoxidable.

Claims (22)

1. Conducto flexible con ondulaciones equipado con por lo menos un anillo metálico cerrado de sujeción, caracterizado porque dicho anillo metálico cerrado (41) tiene una forma definida por la revolución alrededor de un eje (z) de un contorno abierto (42) con un grosor (h), que incluye un fondo redondeado (43) y dos ramas laterales (45, 47), constituyendo dicho fondo (43) el borde interno del anillo, destinado a estar en contacto con dicho conducto flexible con ondulaciones.

2. Conducto flexible, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho anillo (41) no incluye soldadura.

3. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichas dos ramas laterales (45, 47) de dicho anillo metálico cerrado (41) son paralelas entre sí y perpendiculares a dicho eje (z) de revolución.

4. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichas dos ramas laterales (45, 47) de dicho anillo metálico cerrado (41) convergen simétricamente con relación a un plano (81) perpendicular a dicho eje (z) de revolución.

5. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichas dos ramas laterales (45, 47) de dicho anillo metálico cerrado (41) convergen de forma no simétrica.

6. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichas dos ramas laterales (45, 47) de dicho anillo metálico cerrado (41) convergen de manera a formar un arco de circunferencia correspondiente a un ángulo próximo a 360º.

7. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicho contorno abierto (42) de dicho anillo metálico cerrado (41) tiene forma de espiral.

8. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho fondo redondeado (43) de dicho anillo metálico cerrado (41) presenta un radio de curvatura (r) de por lo menos 1 mm.

9. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grosor (h) de dicho contorno abierto de dicho anillo metálico cerrado (41) es menor que dicho radio de curvatura (r) de dicho fondo redondeado (43).

10. Conducto flexible, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho anillo metálico cerrado (41) es de acero inoxidable.

11. Procedimiento de fabricación de conductos flexibles con ondulaciones equipados con por lo menos un anillo metálico cerrado de sujeción, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye una fase de fabricación de dicho anillo metálico cerrado (41), que incluye por lo menos una etapa de deformación (52, 611, 613, 619, 623, 707, 709, 717) de una pieza (607, 705) en forme de arandela (607) o de cilindro (705) que presenta dos bordes opuestos (617, 627, 713, 715), de manera a producir una aproximación de dichos dos bordes opuestos (607, 617, 713, 715) y proporcionar así a dicha pieza (607, 705) una forma cóncava hacia el exterior de dicho anillo (41).

12. Procedimiento de fabricación, según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha pieza (607) es en forma de arandela, constituyendo dichos bordes opuestos (617, 627) un borde interno (617) y un borde externo (627), y porque dicha etapa de deformación (52, 611, 613, 619,623) incluye el levantamiento de dicho borde interno (617) y su abatido sobre dicho borde externo (627).

13. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque dicha pieza (607) en forma de arandela se recorta en una hoja de metal (601).

14. Procedimiento de fabricación, según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha pieza (705) en forma de cilindro es un rodaja recortada en un tubo de metal (701).

15. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 o 14, caracterizado porque dicha etapa de deformación (52, 707, 709, 717) de dicha pieza (705) en forma de cilindro incluye el abatido hacia el exterior de dichos dos bordes opuestos (713, 715), lo que conduce a su aproximación y al aplastamiento de dicha pieza (705).

16. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque incluye asimismo una operación de corte (53, 626, 721) de dichos bordes opuestos (617 y 627, 713 y 715).

17. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque incluye asimismo una operación de desbarbado (54, 631, 723) de dichos bordes opuestos (617 y 627, 713 y 715).

18. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque incluye asimismo una operación de recocido (55, 633, 725) de dicha pieza (607, 715).

19. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque dicha etapa de deformación (52, 611, 613, 619, 623, 707, 709, 717) se efectúa mediante embutido.

20. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque dicha etapa de deformación (52, 611, 613, 619, 623, 707, 709, 717) se efectúa mediante formado.

21. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado porque dicha etapa de deformación (52, 611, 613, 619, 623, 707, 709, 717) se efectúa mediante hidroformado.

22. Procedimiento de fabricación, según una de las reivindicaciones 11 a 21, caracterizado porque dicha etapa de deformación (52, 611, 613, 619, 623, 707, 709, 717) se efectúa en caliente.