ES2325680T3 - Collar de estampacion con una junta de estanqueidad interna adicional. - Google Patents
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Abstract
Aparato de collar de estampación para sellar una conexión de un sujetador (7) a través de un conjunto compuesto de piezas de trabajo (11) juntas y para prevenir la fuga a través de la conexión, incluyendo el sujetador (7) un eje (8) que tiene una sección roscada o ranurada (10) en el exterior, comprendiendo el aparato de collar de estampación un collar de estampación hueco (3), generalmente cilíndrico, adaptado para estar dispuesto sobre el eje (8) del sujetador (7), teniendo el collar de estampación (3) una porción de cuerpo principal (1) con un taladro central principal (2) y una porción de base (4) con un saliente interno (6) formado en el taladro central principal para formar una guía de recepción de la junta, teniendo el saliente interno (6) un diámetro que es mayor que el diámetro del taladro central principal, y un material de sellado interno (5) dispuesto en el collar de estampación (3) sobre el sujetador (7), caracterizado porque: el material de sellado interno comprende un inserto de sellado interno (5, 85) que tiene una superficie que define una pestaña exterior redondeada anular (7), y el saliente interno (6, 86) del taladro central principal (2, 82) del collar de estampación (3,83) tiene una superficie que define un canal redondeado o ranura (89) correspondiente, en la que encaja la pestaña exterior redondeada anular (87) para bloquear de esta manera el inserto de sellado interno (5, 85) en posición dentro del saliente interior (6, 86) del taladro central principal (2, 82).
Description
Collar de estampación con una junta de
estanqueidad interna adicional.
La invención se refiere, en general, a
sujetadores estructurales y, más particularmente, a un sujetador
estructural que tiene un collar de estampación y una junta interna
para prevenir la fuga a través de una conexión fijada por el
sujetador estructural.
Los sujetadores estructurales del tipo al que
pertenece la invención incluyen un pasador de cabeza con ranuras de
bloqueo y un collar generalmente cilíndrico para el pasador. El
sujetador estructural se utiliza típicamente para asegurar un
conjunto compuesto de piezas de trabajo y el pasador está colocado
en aberturas alineadas a través de las piezas de trabajo a asegurar
juntas, y el collar está colocado sobre las ranuras de bloqueo del
pasador. El collar es comprimido entonces radialmente en las ranuras
de bloqueo para fijar el collar sobre el pasador. Una herramienta
que se utiliza comúnmente para comprimir el collar sobre las ranuras
de bloqueo del pasador es una herramienta de estampación que tira
del pasador en una dirección y fuerza a un yunque de estampación
sobre el collar en la otra dirección para fijar el collar al pasador
y abrazar por la fuerza las piezas de trabajo juntas. Cuando tales
sujetadores estructurales se utilizan en aplicaciones tales como la
unión de piezas a depósitos que contienen líquido, es deseable que
no se permita que se produzca fuga desde tales depósitos alrededor
y a través de tales sujetadores. Las formas de realización de la
presente invención pueden satisfacer tales y otras necesidades.
El documento US 3.464.472 describe un sujetador
del tipo de estampación que comprende las características del
preámbulo de la reivindicación 1.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un aparato de collar de estampación para sellar una
conexión de un sujetador a través de un conjunto compuesto de piezas
de trabajo juntas y para prevenir la fuga a través de la conexión,
incluyendo el sujetador un eje que tiene una sección roscada o
ranurada en el exterior, comprendiendo el aparato de collar de
estampación un collar de estampación hueco, generalmente
cilíndrico, adaptado para estar dispuestos sobre el eje del
sujetador, teniendo el collar de estampación una porción de cuerpo
principal con un taladro central principal y una porción de base con
un saliente interno formado en el taladro central principal para
formar una guía de recepción de la junta, teniendo el saliente
interno un diámetro que es mayor que el diámetro del taladro central
principal, y un material de sellado interno dispuesto en el collar
de estampación sobre el sujetador, caracterizado porque el material
de sellado interno comprende un inserto de sellado interno que
tiene una superficie que define una pestaña exterior redondeada
anular, y el saliente interno del taladro central principal del
collar de estampación tiene una superficie que define un canal
redondeado o ranura correspondiente, en la que encaja la pestaña
exterior redondeada anular para bloquear de esta manera el inserto
de sellado interno en posición dentro del saliente interior del
taladro central principal.
Se proporciona también el método de la
reivindicación 13.
La presente invención se describirá, solamente a
modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en
los que:
La figura 1 es una vista en sección de un
conjunto de acuerdo con una primera forma de realización, que
muestra una porción de un pasador con el collar de estampación y un
inserto de sellado interno.
La figura 2 es una vista en sección de un
conjunto de acuerdo con una segunda forma de realización, que
muestra una porción de un pasador con el collar de estampación y el
inserto de sellado interno.
La figura 4B es una vista en planta de la
herramienta de estampación.
La figura 4C es una vista en sección de la
herramienta de estampación tomada a lo largo de la línea
4C-4C de la figura 4B.
La figura 4D es una vista en sección de una
forma de realización alternativa de una herramienta de
estampación.
La figura 4E es una vista extrema de la
herramienta de estampación de la figura 4D.
La figura 5A es un diagrama esquemático que
muestra la división de una porción de un alambre metálico o trozo
de barra para formar una pieza bruta para la formación del collar de
estampación, de acuerdo con la presente invención.
La figura 5B es un diagrama esquemático que
ilustra la estampación de la pieza bruta de la figura 5A para
formar indentaciones en la pieza bruta.
La figura 5C es un diagrama esquemático que
ilustra la introducción por la fuerza de la pieza bruta estampada
en un troquel por otra estampa para formar el collar de estampación
de acuerdo con la presente invención.
La figura 6A es una vista en sección de un
collar de estampación y de un conjunto de inserto de sellado que
muestra las dimensiones del inserto de sellado con relación al
collar.
La figura 6B es una vista en sección de un
collar de estampación que muestra las dimensiones del collar.
La figura 6C es una vista en sección de una
forma de realización alternativa de una pieza bruta para la
formación del collar de estampación.
La figura 7A es una vista en perspectiva
parcialmente despiezada ordenada de un conjunto de herramienta de
estampación.
La figura 7B es una vista en perspectiva de la
herramienta de estampación montada de la figura 7A.
La figura 7C es una vista extrema de la
herramienta de estampación montada de la figura 7B.
La figura 7D es una vista en sección del
conjunto de herramienta de estampación tomada a lo largo de la línea
7D-7D de la figura 7C.
La figura 8 es una vista en sección de una forma
de realización de un collar de estampación y un inserto de sellado
en una condición no instalada y no estampada parte del pasador, de
acuerdo con la presente invención; y
La figura 9 es una vista de detalle de la
porción rodeada con un círculo de la figura 8.
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En las figuras 1 y 2 se muestra un collar hueco
de estampado o estampación 3 generalmente cilíndrico con un inserto
de sellado interno 5. El collar de estampación incluye una porción
de cuerpo principal 1 con un taladro central principal 2, y una
porción de base 4 con un saliente interno 6 formado en el taladro
central principal para formar una guía de recepción de la junta. El
saliente interno tiene un diámetro que es mayor que el diámetro del
taladro central principal. La porción de base está con preferencia
abocardada hacia fuera, y tiene un diámetro exterior mayor que la
porción de cuerpo principal. El collar de estampación y la junta de
obturación están destinados para uso con un sujetados roscado en el
exterior, tal como un pasador 7 que tiene una caña 8 y una cabeza
alargada 9, siendo el pasador del tipo utilizado en la fijación
conjunta de componentes 11 en aplicaciones aeroespaciales y otras
aplicaciones.
La figura 1 ilustra un conjunto, en el que las
dimensiones relativas del pasador 7, sus roscas o muescas 10, el
collar de estampado o de estampación 3, y el inserto de sellado
interno 5 son tales que el inserto de sellado está conectado con
una sección 12 no roscada, no ranurada, relativamente plana del
pasador. La figura 2 ilustra un conjunto, en el que las dimensiones
relativas del pasador 7, sus ranuras o muescas 10, el collar de
estampación 3 y el inserto de sellado interno 5 son tales que el
inserto de sellado está conectado con una sección roscada o
ranurada 15 del pasador. Aunque cualquiera de las dos
configuraciones puede proporcionar un sujetador útil, la
configuración de la figura 2 proporciona un agarre mayor y un
sellado más seguro y, por lo tanto, se considera preferido.
El collar está fabricado de un metal adecuado o
de otro material deformable. Los solicitantes han utilizado
aluminio (Aluminio 2024 según
QQ-A-430 o
AMS-QQ-225/6), con tratamiento
térmico hasta una condición T4 o T42 de acuerdo con MS2770 o
AMS-H-6088) y titanio comercialmente
puro (Titanio CP según ASTM B348 Grado 1,
MIL-T-9047 CP-4).
Los solicitantes han utilizado tetrafluoretileno (TFE), tal como TFE
disponible bajo el nombre comercial "TEFLÓN" de DuPont, según
ASTM D1710 Tipo I, Grado 1 para el inserto de sellado. Se pueden
especificar otros materiales para el collar o para el inserto de
sellado 5 sobre la base de las propiedades deseadas del material
bien conocidas por los técnicos en la materia. Las dimensiones
ejemplares para el collar de estampación y el inserto de sellado se
presentan en la Tabla 1 siguiente. En las tablas siguientes, "Nº
Dash" indica el diámetro nominal de un pasador coincidente de
1/32 nds de una pulgada. Las dimensiones se aplican después de que
se han terminado el collar de estampación y el inserto de
sellado.
El conjunto de collar 18, que comprende el
collar de estampación 3 y el inserto de sellado 5, es instalado
utilizando una herramienta de estampación 20 ilustrada en las
figuras 4B-4E. El conjunto de collar puede tener
una amplia gama de dimensiones. Cada conjunto de collar será
instalado con una herramienta de estampación de tamaño coincidente
adecuado.
Con referencia ahora especialmente a la vista de
detalle de la sección transversal de la figura 4C, la herramienta
de estampación 20 define una abertura de entrada del collar 23 en un
extremo. Una abertura transversal 24 está prevista a través del
cuerpo de la herramienta de estampación para un pasador de clavija
26 mostrado en la figura 7A. La herramienta está dimensionada de
tal forma que la abertura de entrada tiene un diámetro interior en
su borde 25 que es ligeramente mayor que el diámetro exterior del
collar de estampación en el borde exterior 27 del collar de
estampación. La herramienta de estampación se puede ajustar, por lo
tanto, sobre el collar de estampación. El interior 30 de la
herramienta de estampación se estrecha hacia abajo suavemente hasta
un punto relativamente estrecho 32 sobre la herramienta de
estampación, donde el diámetro interior es ligeramente menor que el
lado exterior.
Para estampar el conjunto de collar 18 sobre un
pasador roscado 7, el conjunto de collar es montado en primer lugar
sobre el pasador. Las holguras relativas entre el pasador y el
elemento de sellado y el collar de estampación son tales que esto
se puede realizar con la mano por un montador. La herramienta de
estampación 20 es montada entonces sobre el collar de estampación y
es forzada sobre el collar por una herramienta de impacto neumático
u otro medio adecuado. Ser aplica fuerza suficiente al collar de
estampación para provocar la deformación plástica en un collar de
estampación, de manera que el material del collar de estampación es
introducido a la fuerza en las roscas, llevando de esta manera el
elemento de sellado a acoplamiento de sellado hermético con el
pasador, como se muestra, por ejemplo, en las figuras 1 y 2.
Se ha encontrado que un conjunto de collar de
estampación que incorpora la invención es particularmente útil en
aplicaciones, tales como la unión de piezas a depósitos de
combustible de aviones. La combinación del pasador roscado y del
collar de estampación de metal proporcionan un sujetador poco
costoso, fácil de instalar, y seguro para la unión de partes
juntas, mientras que la presencia del elemento de sellado y su
acoplamiento con el pasador previenen fugas de combustible o de
otros fluidos desde el depósito.
El collar de estampación puede estar formado por
técnica de mecanizado convencional, tal como torneado sobre un
torno. No obstante, se ha encontrado que es más económico formar el
collar de estampación 3 por una técnica ilustrada en las figuras
5A-5C. Como se indica en la figura 5A, el proceso
comienza con una longitud de alambre metálico o trozo de barra 35.
Se corta una pieza bruta de formación 38, que tiene un volumen igual
al volumen final del collar de estampación, en el extremo del
trozo.
Pasando ahora a la figura 5B, la pieza bruta de
formación 38 es estampada en ambos extremos para formar
indentaciones dobles 40 en la pieza bruta cilíndrica. Finalmente,
como se indica en la figura 5C, la pieza bruta estampada 43 es
forzada dentro de un troquel 45 por otra estampa 47. La estampa pasa
totalmente a través de la pieza bruta, formando una abertura a
través de la misma, forzándola al mismo tiempo contra los lados del
troquel. Un escalón 50 sobre la estampa forma una cavidad 52, en la
que se ajusta el inserto de sellado 5 antes de que el conjunto de
collar 18 sea estampado sobre el pasador.
Las figuras 6A-B muestran vistas
y dimensiones de un conjunto de collar e inserto con dimensiones
ejemplares presentadas en la Tabla 2 siguiente. La figura 6C muestra
una forma de realización alternativa de una pieza bruta preformada
43' del collar con la pieza bruta formada con un orificio que pasa
totalmente a través de la pieza bruta, para números de tamaño 10 y
12, con dimensiones ejemplares presentadas en la Tabla 3 siguiente.
Las figuras 7A-D muestran vistas de un conjunto de
herramienta de estampación 60, que incluye un yunque 62, cojinetes
de bolas 64 en el extremo superior 65 del yunque, una tuerca 66
sobre los cojinetes de bolas en el extremo superior del yunque, y
sobre un anillo de encaje elástico 68 localizado en una muesca 70
en una porción media del yunque. Un manguito 72 está previsto encima
y está conectado de forma roscada con la tuerca, que se extiende
hasta el extremo inferior 73 del yunque.
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Las figuras 8 y 9 ilustran una forma de
realización de un collar de estampación 83 y un inserto de sellado
o anillo de sellado 85 en una condición no instalada y no estampada
aparte del pasador (no mostrado). El collar de estampación incluye
una porción de cuerpo principal 81 con un taladro central principal
82 y una porción de base 84 con n saliente interno 86 formado en el
taladro central principal para formar una guía de recepción de la
junta. El saliente interno tiene un diámetro interior que es mayor
que el diámetro del taladro central principal. La porción de base
está con preferencia abocardada hacia fuera y tiene un diámetro
exterior mayor que la porción de cuerpo principal. El collar de
estampación y la junta están destinados para uso con un sujetados
roscado o ranurado en el exterior, tal como un pasador que tiene una
caña y una cabeza ampliada, siendo el pasador del tipo utilizado en
unir juntos componentes en aplicaciones aeroespaciales y otras
aplicaciones, como se ha descrito anteriormente. El collar está
realizado de un metal adecuado o de otro material deformable, tal
como titanio comercialmente puro o aluminio, como se ha descrito
anteriormente. El inserto de sellado puede fabricarse también de
tetrafluoretileno (TFE), tal como TFE disponible bajo el nombre
comercial "TEFLON" de DuPont, como se ha descrito
anteriormente. Se pueden especificar otros materiales para el
collar 83 o para el inserto de sellado 85 sobre la base de
propiedades deseadas del material bien conocidas por los técnicos
en la materia. El inserto de sellado incluye una pestaña exterior 87
redondeada anular, que ajusta en un canal redondeado o ranura 89
correspondiente en el saliente interior del taladro central
principal, con el fin de bloquear el inserto de sellado en posición
dentro de la porción de saliente interior del taladro central
principal. El saliente interior del taladro central principal puede
incluir también una porción escalonada intermedia 90 con un
diámetro interior que es menor que el diámetro interior del saliente
interior 86 y mayor que el diámetro del taladro central principal,
con el fin de bloquear adicionalmente el inserto de sellado en
posición en el saliente interior del taladro central principal.
Claims (13)
1. Aparato de collar de estampación para sellar
una conexión de un sujetador (7) a través de un conjunto compuesto
de piezas de trabajo (11) juntas y para prevenir la fuga a través de
la conexión, incluyendo el sujetador (7) un eje (8) que tiene una
sección roscada o ranurada (10) en el exterior, comprendiendo el
aparato de collar de estampación un collar de estampación hueco
(3), generalmente cilíndrico, adaptado para estar dispuesto sobre
el eje (8) del sujetador (7), teniendo el collar de estampación (3)
una porción de cuerpo principal (1) con un taladro central
principal (2) y una porción de base (4) con un saliente interno (6)
formado en el taladro central principal para formar una guía de
recepción de la junta, teniendo el saliente interno (6) un diámetro
que es mayor que el diámetro del taladro central principal, y un
material de sellado interno (5) dispuesto en el collar de
estampación (3) sobre el sujetador (7), caracterizado
porque:
el material de sellado interno comprende un
inserto de sellado interno (5, 85) que tiene una superficie que
define una pestaña exterior redondeada anular (7), y el saliente
interno (6, 86) del taladro central principal (2, 82) del collar de
estampación (3,83) tiene una superficie que define un canal
redondeado o ranura (89) correspondiente, en la que encaja la
pestaña exterior redondeada anular (87) para bloquear de esta manera
el inserto de sellado interno (5, 85) en posición dentro del
saliente interior (6, 86) del taladro central principal (2,
82).
2. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que la porción de base (4, 84) está
abocardada hacia fuera, con un diámetro exterior mayor que el
taladro central principal (2, 82).
3. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el collar de estampación (3, 83) está
fabricado de un metal.
4. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 3, en el que el collar de estampación (3, 83) está
fabricado de aluminio.
5. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 3, en el que el collar de estampación (3, 83) está
fabricado de titanio.
6. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el collar de estampación (3, 83) está
fabricado de un material deformable.
7. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el inserto de sellado interior (5, 85)
está fabricado de tetrafluoretileno.
8. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el eje (8) incluye una sección (12) no
roscada y el inserto de sellado interior (5,85) está conectado con
la sección no roscada del eje (8) del pasador.
9. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el eje (8) incluye una sección roscada
(10) y una sección no roscada (12) y el inserto de sellado interior
(5, 85) está conectado con la sección roscada y la sección no
roscada del eje (8) del pasador.
10. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, en el que el saliente interno (6, 86) del taladro
central principal (2, 82) incluye una porción escalonada intermedia
(90) que tiene un diámetro interior que es menor que el diámetro
interior del saliente interior (6, 86) y mayor que el diámetro del
taladro central principal (2, 82).
11. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 1, que incluye, además, un sujetador (7) que
comprende un pasador (7) que tiene una cabeza (9) y un eje (8),
teniendo el eje (8) una sección (10) roscada en el exterior y una
sección no roscada (12).
12. El aparato de collar de estampación de la
reivindicación 11, que incluye una herramienta de estampación (60)
que fuerza mecánicamente el collar de estampación (3, 83) sobre el
pasador que fija una pieza de trabajo entre la cabeza alargada y el
collar de estampación (3, 83) con el inserto de sellado interior (5,
85) deformándose y formando una junta impermeable a fluido.
13. Un método de instalación de un sujetador de
sellado (7), incluyendo el sujetador de sellado (7) un sujetador
(7) que tiene un eje (8), un conjunto de collado de estampación que
incluye un collar de estampación (3, 83) y un inserto de sellado
interior (5, 84) de acuerdo con la reivindicación 1, que
comprende:
- montar el conjunto de collar sobre el sujetador (7);
- montar una herramienta de estampación (60) sobre el conjunto de collar de estampación, teniendo la herramienta de estampación (60) una abertura de entrada del collar (23) en un extremo, teniendo la abertura de entrada de collar (23) un diámetro interior en un borde interior (25) que es ligeramente mayor que el diámetro exterior del collar de estampación (3, 83) en el borde exterior (27) del collar de estampación (3, 83), para ajustar sobre el collar de estampación (3, 83); y
- forzar la herramienta de estampación (60) sobre el conjunto de collar de estampación con fuerza suficiente para provocar la deformación plástica en el collar de estampación (3, 83), de manera que el material del collar de estampación (3, 83) es forzado a acoplamiento con el eje (8) del sujetador (7) y a llevar el inserto de sellado interno (5, 85) a acoplamiento de sellado con el eje (8) del sujetador (7) para formar una junta impermeable a fluido para prevenir la fuga a través de una conexión formada por el sujetador (7) a través del conjunto compuesto de piezas de trabajo (11).
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