ES2621195T3

ES2621195T3 - Acoplamiento hembra equipado con un sistema de bloqueo que tiene sectores arqueados

Info

Publication number: ES2621195T3
Application number: ES10425058.4T
Authority: ES
Inventors: Paolo Rusconi
Original assignee: Faster SRL
Current assignee: Faster SRL
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2017-07-03
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: EP2369214A1; EP2369214B1

Abstract

Un acoplamiento hembra de cara plana (1) del tipo que comprende una pluralidad de cuerpos coaxiales sustancialmente cilíndricos y que comprende medios de bloqueo (4, 4a, 2, 2a) adecuados para impedir que el acoplamiento hembra se desconecte accidentalmente de un acoplamiento macho (20) y que comprende adicionalmente un cuerpo central (1 a) de una forma cilíndrica hueca, sobre la superficie externa del cual se proporciona un ranura anular (4a), en la que se insertan dichos medios de bloqueo (4), comprendiendo dichos medios de bloqueo una pluralidad de sectores arqueados (4), caracterizado por que dichos sectores (4) tienen una sección transversal que tiene una primera porción inferior (7) de menor anchura o tamaño transversal que está unida a una variación de anchura escalonada (6a) proporcionada en una zona sustancialmente intermedia del perfil transversal de dichos sectores arqueados (4), con una segunda porción (6) de mayor anchura o tamaño transversal, y por que dicha parte inferior de dicha ranura (4a) está dotada de una reducción de sección (4b) cuya variación de anchura escalonada (6a) de los sectores (4) choca tras el acoplamiento de los acoplamientos macho y hembra (20, 1).

Description

DESCRIPCION

Acoplamiento hembra equipado con un sistema de bloqueo que tiene sectores arqueados.

5 [0001] La presente invencion se refiere a un acoplamiento rapido particularmente adecuado para usarse en la conexion de las lfneas hidraulicas de una manera sencilla y segura, sin la necesidad de usar herramientas especfficas.

[0002] Se sabe que en diferentes aplicaciones, la capacidad de conexion y desconexion de las herramientas y 10 equipos a/desde la fuente de alimentacion de una manera sencilla y rapida puede ser util, simplificando

considerablemente de esta manera no solo el montaje y desmontaje de los equipos, sino tambien facilitando las intervenciones de mantenimiento. Por lo tanto, se conoce el uso de acoplamientos rapidos cuando y donde sea necesario para transferir aire, agua, vapor, aceite, fluidos hidraulicos en general, grasa o pintura desde una fuente a un equipo o herramienta, ya sea en los campos de la industria o la agricultura.

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[0003] Por supuesto, el uso de acoplamientos rapidos puede ser util incluso en casos de aplicaciones especialmente exigentes, tal como en casos donde la lfnea hidraulica esta sujeta a pulsos de presion, picos de caudal, entornos polvorientos, etc. En particular, estas condiciones de trabajo son las tfpicas en las aplicaciones mas comunes en los campos del movimiento de tierras, construccion y demolicion.

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[0004] Estas condiciones de trabajo erosionan los acoplamientos rapidos de cara plana conocidos a partir del estado de la tecnica, los cuales estan disenados de acuerdo con la norma establecida por la legislacion internacional existente (en particular segun la Norma ISO 16028), y en el acoplamiento hembra de cara plana tienen una corona de orificios conformados donde se alojan muchas esferas, que son adecuadas para insertarse en una ranura

25 correspondiente especfficamente proporcionada en la parte macho del acoplamiento cuando se acoplan las piezas. La presencia de la corona esferas de bloqueo tiene la funcion de mantener acopladas tanto las piezas macho como hembras. Se muestra en la Figura 1 un ejemplo de un acoplamiento equipado con esferas de bloqueo segun el estado de la tecnica.

30 [0005] Sin embargo, las soluciones conocidas tienen varias limitaciones funcionales y problemas de funcionamiento, especialmente cuando estos acoplamientos se usan en condiciones diffciles de picos de caudal o pulsos de presion (incluso repetidos) que son tfpicos en aplicaciones en los campos del movimiento de tierras, construccion, demolicion y similares, como se ha mencionado anteriormente.

35 [0006] Un primer inconveniente que afecta a los acoplamientos del tipo conocido esta relacionado con las fuerzas muy fuertes transmitidas por la corona de esferas de bloqueo entre el componente de cuerpo hembra y el componente de pasador macho del acoplamiento. Las fuerzas transmitidas que a menudo son pulsantes, como se ha mencionado, dan lugar a la aparicion de problemas de marcas de deformacion, es decir, un dano a la superficie de contacto de las esferas de bloqueo en la ranura obtenida en el componente macho y en la que se insertan dichas

40 esferas. De hecho, debido a su forma y debido a la dureza del material del que estan hechas, las esferas tienden a

grabar la superficie de ranura obtenida en el acoplamiento macho, principalmente porque el contacto entre cada esfera y la superficie de ranura es sustancialmente precisa, dando lugar de esta manera a una concentracion de las fuerzas transmitidas.

45 [0007] Un dano en la superficie de ranura del acoplamiento macho, que en el recorrido largo deteriora la resistencia del propio acoplamiento, esta causado tanto por la intensidad de las fuerzas intercambiadas como por el hecho de que, siendo pulsantes, dichas fuerzas exponen los artfculos de contacto al fenomeno de fatiga mecanica. Por lo tanto, en el caso de aplicaciones mas exigentes, los acoplamientos tradicionales equipados con una corona de esferas de bloqueo son poco fiables, ya que estan sujetos al desgaste de las superficies de contacto de las dos 50 esferas debido tanto a la concentracion de fuerzas estaticas transmitidas por las esferas como la pulsatilidad de

dichas fuerzas que dan lugar a la aparicion de fenomenos de fatiga mecanica. Despues de algunos ciclos

operativos, el desgaste de la superficie de ranura que aloja las esferas afecta al funcionamiento del propio acoplamiento.

55 [0008] Un ejemplo de tal tipo de acoplamiento se desvela por el documento US 2005/00238263 que desvela un acoplamiento con sectores arqueados que actuan como medios de acoplamiento entre los acoplamientos macho y hembra.

[0009] Por lo tanto, es la tarea principal de la presente invencion suprimir o reducir los inconvenientes que se han

mencionado anteriormente.

[0010] En esta tarea, por lo tanto, es el objeto de la presente invencion proporcionar un acoplamiento rapido hembra de cara plana adecuado para usarse incluso en aplicaciones particularmente exigentes tales como

5 especialmente las que tienen lugar en los campos de maquinas para el movimiento de tierras, construccion y demolicion, y en campos similares, que son intercambiables con los acoplamientos de esferas existentes y de acuerdo con la norma ISO 16028.

[0011] Es un objeto adicional de la presente invencion proporcionar un acoplamiento rapido de cara plana, que 10 ofrece un alto nivel de resistencia y fiabilidad, incluso en presencia de fuerzas pulsantes transmitidas entre el

acoplamiento de macho y el acoplamiento hembra, por ejemplo, como es el caso de pulsos de presion o picos de caudal que pasan a traves del acoplamiento.

[0012] Ademas, no es menos objeto de la presente invencion proporcionar un acoplamiento rapido, que puede 15 suprimir o, en cualquier caso reducir significativamente los fenomenos de desgaste de las superficies de contacto,

en particular mediante la supresion de los fenomenos de marcas de deformacion y desgaste por fatiga, garantizando asi una funcionalidad y fiabilidad optima incluso despues de muchos ciclos operativos en aplicaciones particularmente exigentes.

20 [0013] Esta tarea y estos y otros objetos, que seran mas evidentes a continuacion, se consiguen mediante un acoplamiento hembra de cara plana para conectar especialmente las lineas hidraulicas y similares, de acuerdo con la reivindicacion 1.

[0014] Caracteristicas y ventajas adicionales de la presente invencion se haran mas evidentes a partir de la 25 siguiente descripcion detallada, dada como un ejemplo y no para limitacion, e ilustrada en los dibujos adjuntos, en

los que:

la figura 1 muestra una vista en perspectiva esquematica de un acoplamiento de cara plana del tipo conocido a partir del estado de la tecnica;

la figura 2 muestra una vista en perspectiva en seccion axial de un detalle del acoplamiento rapido de acuerdo con la presente invencion;

la figura 3 muestra una vista lateral de seccion parcialmente axial del acoplamiento rapido de acuerdo con la presente invencion en una primera etapa del ciclo de union del acoplamiento;

la figura 4 muestra una vista lateral de seccion parcialmente axial del acoplamiento rapido de acuerdo con la presente invencion en una etapa intermedia del ciclo de union del acoplamiento;

la figura 5 muestra una vista lateral de seccion parcialmente axial del acoplamiento rapido de acuerdo con la presente invencion en la etapa final de un acoplamiento con exito;

las figuras 6A y 6B muestran una primera realizacion de los sectores arqueados para bloquear el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion;

las figuras 7A y 7B muestran una segunda realizacion de los sectores arqueados para bloquear el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion;

la figura 8 muestra un detalle ampliado de la ranura en la que se insertan los sectores arqueados de acuerdo con la presente invencion.

[0015] Con referencia a la figura 1, que muestra un acoplamiento hembra de cara plana de un tipo conocido a partir del estado de la tecnica, estos acoplamientos tienen generalmente un cuerpo sustancialmente cilindrico al que se asocian varios elementos, que son tambien huecos, cilindricos y estan coaxialmente montados entre si y que definen el paso interno para el fluido, asi como superficies de ariete para el acoplamiento con la pieza macho. Como se ha mencionado, los acoplamientos de cara plana de los elementos descritos hasta ahora son comunes a los acoplamientos conocidos, por lo que no se describiran adicionalmente en detalle.

[0016] De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion ilustrada en las figuras que se han mencionado anteriormente a modo de ejemplo no limitante, con referencia particular a la figura 2, el acoplamiento rapido de cara plana de acuerdo con la presente invencion comprende una pieza hembra indicada generalmente

55 indicada por el numero de referencia 1, que comprende a su vez un cuerpo principal 1a de una forma hueca sustancialmente cilindrica que esta dotado coaxial e internamente de un elemento adicional 3, o una corredera externa, que tambien es de una forma hueca sustancialmente cilindrica. Un elemento hueco sustancialmente cilindrico adicional (o tuerca anular) designado por el numero de referencia 2 en las figuras adjuntas, se proporciona tambien coaxial y externamente con respecto al cuerpo principal 1a.

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[0017] De nuevo con referenda a las figuras adjuntas, la tuerca anular 2 puede moverse axialmente con respecto al cuerpo principal 1a, y un resorte de retorno 5 de la tuerca anular se situa entre un ariete proporcionado apropiadamente sobre la superficie interna de dicha tuerca anular 2 y un ariete similar proporcionado sobre la

5 superficie externa de dicho cuerpo principal 1a. La parte frontal del acoplamiento hembra 1 que se designa como la parte plana en la que se inserta la pieza macho (indicada por el numero de referencia 20 y visible en las figuras posteriores 3, 4 y 5), el resorte 5 actua entre dichos dos elementos 2 y 1a y tiende a desviar axialmente la tuerca anular 2 hacia la parte frontal del acoplamiento hembra 1. El recorrido de la tuerca anular 2 esta limitado por la presencia de un anillo de bloqueo de recorrido 9 situado entre dicha tuerca anular 2 y un ariete proporcionado sobre 10 la superficie externa del cuerpo principal 1a que se orienta hacia dicha tuerca anular.

[0018] Con referencia particular a las figuras 2 y 8, el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion incluye la provision de una ranura anular 4a adecuada para recibir una pluralidad de sectores arqueados 4 sobre la superficie externa de dicho cuerpo principal 1a. Dichos sectores arqueados 4 son preferiblemente 4 o 6 dependiendo del

15 tamano del acoplamiento.

[0019] El funcionamiento del acoplamiento de acuerdo con la presente invencion se describira ahora con referencia particular a las figuras de 3 a 5.

20 [0020] La figura 3 muestra la pieza macho 20 y la pieza hembra 1 del acoplamiento de acuerdo con la presente invencion, que estan situadas opuestas entre si y listas para acoplarse. El aumento X muestra un detalle de la figura 3, en la que se aprecia que los sectores 4 se mantienen en su posicion dentro de la ranura 4a segun chocan contra la superficie externa de la corredera externa 3 en la parte inferior, mientras que la parte superior de los sectores se mantienen en posicion por la presencia de la tuerca anular 2.

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[0021] El funcionamiento del acoplamiento de acuerdo con la presente invencion es como se indica a continuacion.

[0022] Cuando el acoplamiento macho 20 se inserta en el acoplamiento hembra 1 como se muestra en la figura 4, 30 el pasador del acoplamiento macho 8 se traslada axialmente segun se empuja por el usuario, y a su vez, empuja

frontalmente la corredera externa 3 del acoplamiento hembra 1. La figura 4 muestra esta etapa intermedia de acoplamiento de los dos elementos. Los sectores arqueados 4 se mantienen en su posicion original, contenidos en la ranura 4a y sus partes superiores se alojan en los rebajes anulares 2a proporcionados en la superficie interna de la tuerca anular 2, a partir de la superficie externa del pasador del acoplamiento macho 8 formando una superficie 35 continua con la superficie externa de la corredera externa 3 del acoplamiento hembra 1.

[0023] Al proceder con la accion de insercion del macho 20 en el hembra 1, el pasador del acoplamiento macho 8 penetra en el acoplamiento hembra, obligando asi a la corredera 3 a moverse de nuevo hasta los sectores toroidales 4 que estan en una ranura anular 8a proporcionada apropiadamente sobre la superficie externa de dicho pasador del

40 acoplamiento macho 8 y adecuada para alojar dichos sectores arqueados 4. La ranura anular 8a se proporciona a una distancia apropiada a lo largo de la direccion axial desde la cara plana del pasador del acoplamiento macho 8.

[0024] Cuando el pasador 8 se inserta completamente en el acoplamiento hembra 1, la ranura anular 8a esta en dichos sectores arqueados 4, que se mantienen firmemente en su posicion axial por las paredes de la ranura 4a; sin

45 embargo, segun los sectores se mueven radialmente y se accionan por el perfil de la ranura 2a, son libres de colocarse en la ranura 8a insertandose de este modo de forma estable en la misma. De hecho, la tuerca anular 2 se apoya mediante el resorte de retorno 5 contra los sectores arqueados 4, como se muestra por el detalle en la figura 3, por ejemplo.

50 [0025] Cuando los sectores 4 son libres de colocarse en la ranura 8a, la accion de desviacion del resorte 5 combinada con el perfil interno conformado apropiadamente de la ranura 2a proporcionada en la superficie interna de la tuerca anular 2, desvia los sectores 4 radialmente hacia el eje de acoplamiento, causando asi la inclusion de los mismos en la ranura 8a. La colocacion de los sectores 4 en la ranura 8a permite que la tuerca anular externa 2 se suministre axialmente bajo la accion de desviacion del resorte helicoidal 5. Suministrar la tuerca anular 2 en la 55 direccion axial hacia la pieza macho permite mantener firmemente los sectores dentro de la ranura 8a, segun dichos sectores 4 golpean en la parte superior contra la superficie interna de dicha tuerca anular 2 y, por lo tanto, son forzados en la parte superior por la tuerca anular 2 y lateralmente por la ranura 4a a permanecer dentro de la ranura anular 8a. Esta configuracion de acoplamiento asegura que cuando el acoplamiento macho se inserta apropiadamente en el acoplamiento hembra, el disparo de la tuerca anular 2 causado por los sectores arqueados

que estan en la ranura anular 8a, actua como una senal de que la conexion se ha establecido correctamente, y la propia tuerca anular restringe adicionalmente los sectores en su posicion de bloqueo dentro de la ranura 8a, impidiendo de este modo que el acoplamiento se desconecte accidentalmente.

5 [0026] Por lo tanto, se requiere desplazar hacia atras manualmente la tuerca anular 2, hasta que la ranura 2a este en los sectores 4, para separar los acoplamientos. Asi, los sectores pueden desplazarse de nuevo en la direccion radial, es vez en la direccion alejada del eje de acoplamiento, obteniendose el desacoplamiento de los sectores 4 de la ranura 8a debido a los perfiles redondeados de los propios sectores.

10 [0027] Las figuras 6A, 6B y 7A, 7B representan dos realizaciones ejemplares de los sectores arqueados 4 de acuerdo con la presente invencion. Las dos variantes difieren en diferente perfil de la seccion transversal, siendo los dos perfiles dos posibles ejemplos que, sin embargo, comparten varios elementos. La figura 6A muestra una primera realizacion en la que el anillo tiene una seccion A-A, mejor observada en la figura 6B, sustancialmente con forma de huevo y discontinua. Definiendo las referencias especiales superiores e inferiores con referencia a la seccion en la 15 figura 6, donde la porcion inferior es la mas proxima al eje de acoplamiento, cuando los elementos se montan, en un plano transversal A-A, la seccion de los sectores 4 tiene una primera porcion inferior 7 adecuada para insertarse en dicha ranura 8a, que tiene una menor anchura o tamano transversal, que se une a una variacion de anchura 6a con una segunda porcion 6 de mayor anchura o tamano transversal, de manera que la primera porcion 7 pueda insertarse en dicha ranura 8a mientras que la zona de union 6a choca contra una reduccion de seccion 4b, 20 proporcionada en la parte inferior de la ranura 4a.

[0028] La figura 7A muestra una segunda realizacion en la que el anillo 4 ya no tiene una seccion con forma de hueco en un plano transversal B-B, observado mejor en la figura 7B, pero todavia tiene una longitud inferior 7 de menor anchura o tamano lateral que esta unida a una mayor longitud de anchura por medio de una variacion de

25 anchura 6a. Como se observa en la figura 7, la mayor longitud de anchura puede estar unida entonces convenientemente a una porcion superior de menor anchura por medio de una nueva variacion de seccion necesaria para obtener la cooperacion entre el sector y la ranura 2a existente en la tuerca anular 2.

[0029] Con estos dos perfiles, o cualquier perfil que tenga las mismas variaciones de seccion, en el caso de un mal 30 funcionamiento de uno o mas componentes, o en el caso de una insercion incorrecta del acoplamiento macho en el

acoplamiento hembra, se impide que los sectores escapen de su posicionamiento correcto dentro de la ranura 4a, ya que la reduccion de seccion 4b proporcionada en la parte inferior de la ranura 4a choca contra la variacion de seccion 6a proporcionada en una zona sustancialmente intermedia del perfil transversal de los sectores arqueados 4.

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[0030] Ademas, desde un punto de vista tecnologico, el perfil sustancialmente redondeado mostrado en las figuras 6A, 6B se puede obtener por medio de maquinas-herramienta, preferiblemente a partir de un anillo de acero que se gira, a continuacion se embarrila, y finalmente se somete a tratamiento termico.

40 [0031] Por el contrario, el sector con el perfil en la figura 7A, 7B se ha optimizado con el fin de utilizar en un proceso de fabricacion por moldeo. Este proceso tecnologico parte de un material sinterizado, tratado termicamente para minimizar el desperdicio de material resultante del procesamiento con maquinas herramientas y, por lo tanto, es mas rentable cuando se requieren grandes cantidades de producto final que justifican la implementacion de un molde especial.

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[0032] El uso de sectores arqueados permite transmitir fuerzas a traves de una superficie de contacto prolongado, dando como resultado de este modo menos tension en la superficie interna de la ranura 8a del macho que, por lo tanto, esta menos sujeto a desgaste, incluso a fatiga, y libre de los fenomenos de marcas de deformacion.

50 [0033] Asi, el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion es particularmente adecuado para usarse en condiciones exigentes, por ejemplo, en las condiciones de picos de caudal o pulsos de presion en el fluido que pasa a traves del acoplamiento.

[0034] Por lo tanto, se ha mostrado como el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion consigue el objeto 55 y objetivos previstos.

[0035] En particular, se ha mostrado como el acoplamiento hembra de cara plana de acuerdo con la presente invencion es adecuado para usarse, incluso en aplicaciones particularmente exigentes, tales como, por ejemplo, las encontradas en los campos de las maquinas de movimiento de tierras, construccion y demolicion, y en campos

similares.

[0036] Es un objeto adicional conseguido por el acoplamiento de acuerdo con la presente invencion proporcionar un alto nivel de funcionamiento y fiabilidad incluso en presencia de fuerzas pulsantes transmitidas entre el

5 acoplamiento macho y el acoplamiento hembra, por ejemplo, como sucede en el caso de pulsos de presion o picos de caudal del fluido que pasa a traves del acoplamiento.

[0037] Por lo tanto, se ha mostrado como el acoplamiento sugerido permite reducir significativamente (si no suprimir completamente) los fenomenos de dano y desgaste de los medios de bloqueo de acoplamiento,

10 aumentando de este modo la fiabilidad y durabilidad del dispositivo con el tiempo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un acoplamiento hembra de cara plana (1) del tipo que comprende una pluralidad de cuerpos coaxiales sustancialmente cilmdricos y que comprende medios de bloqueo (4, 4a, 2, 2a) adecuados para impedir que el

5 acoplamiento hembra se desconecte accidentalmente de un acoplamiento macho (20) y que comprende adicionalmente un cuerpo central (1 a) de una forma cilmdrica hueca, sobre la superficie externa del cual se proporciona un ranura anular (4a), en la que se insertan dichos medios de bloqueo (4), comprendiendo dichos medios de bloqueo una pluralidad de sectores arqueados (4), caracterizado por que dichos sectores (4) tienen una seccion transversal que tiene una primera porcion inferior (7) de menor anchura o tamano transversal que esta unida 10 a una variacion de anchura escalonada (6a) proporcionada en una zona sustancialmente intermedia del perfil transversal de dichos sectores arqueados (4), con una segunda porcion (6) de mayor anchura o tamano transversal, y por que dicha parte inferior de dicha ranura (4a) esta dotada de una reduccion de seccion (4b) cuya variacion de anchura escalonada (6a) de los sectores (4) choca tras el acoplamiento de los acoplamientos macho y hembra (20, 1).

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2. Un acoplamiento hembra de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dichos sectores arqueados (4) son cuatro o seis dependiendo del tamano del acoplamiento.
3. Un acoplamiento hembra de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, 20 coaxial e internamente con respecto a dicho cuerpo principal (1 a) de una forma hueca sustancialmente cilmdrica,

comprende una corredera externa (3) tambien de una forma hueca sustancialmente cilmdrica.
4. Un acoplamiento hembra de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, coaxial y externamente con respecto a dicho cuerpo principal (1 a), comprende un elemento de tuerca anular hueca

25 y cilmdrica (2).
5. Un acoplamiento hembra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos sectores (4) se mantienen en su posicion dentro de la ranura (4a) segun chocan contra la superficie externa de la corredera externa (3) en la parte inferior y se mantienen en posicion en la parte superior por la

30 presencia de la tuerca anular (2).
6. Un acoplamiento hembra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por que dichos sectores (4) tienen una seccion transversal que tiene una longitud inferior (7) de menor anchura o tamano transversal que esta unida por medio de una variacion de anchura (6a) a una mayor longitud de anchura, estando

35 dicha mayor longitud de anchura unida de nuevo a una porcion superior que tiene una menor anchura por medio de una nueva variacion de seccion.
7. Un acoplamiento hembra de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que dichos sectores (4) estan hechos por moldeo de material sinterizado.

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