ES3035898T3

ES3035898T3 - Apparatus for tightening threaded fasteners

Info

Publication number: ES3035898T3
Application number: ES19809959T
Authority: ES
Inventors: John K Junkers; Xiaoxing Zhang; Eric P Junkers; Michael F Dolan; David Lay; Calvin A Bonas
Original assignee: Hytorc Inc
Current assignee: Hytorc Inc
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2025-09-11
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: EP3873700A2; BR112021008510A2; JP2022506522A; TWI878247B; WO2020092932A2; EP3873700B1; WO2020092932A3; TW202032029A; JP7681508B2; CN113302024A; EP3873700C0; CN117754499A; CN113302024B; US20210372442A1

Abstract

Esta solicitud busca proteger el sistema HYTORC® Z® del solicitante, que incluye: herramientas con modos multivelocidad/multipar con mecanismos de multiplicación de par y vibración sin el uso de topes de reacción externos; un medio de transferencia de fuerza para producir acción y reacción coaxial en línea para su uso con dichas herramientas; medios de accionamiento y medios de desplazamiento capaces de conectarse a arandelas debajo de la tuerca para su uso con dichas herramientas y medios de transferencia de fuerza; arandelas y sujetadores asociados para su uso con dichas herramientas, medios de transferencia de fuerza y medios de accionamiento; y accesorios relacionados para su uso con dichas herramientas, medios de transferencia de fuerza, medios de accionamiento, arandelas y sujetadores. El sistema HYTORC® Z® incluye lo siguiente: Arandelas Z® ubicadas debajo de tuercas o cabezas de pernos de varios tipos con perímetros acoplables de múltiples formas, tamaños, geometrías y dentados, como diferenciales de acoplamiento del radio de la arandela/sujeción, y caras sesgadas por fricción con una fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y una fricción relativamente menor contra la tuerca, como medios de tratamiento que aumentan el coeficiente de fricción de varios tipos, tamaños y ubicaciones; Pistolas HYTORC Z® que incorporan un poderoso mecanismo intermitente (impacto, vibración, ultrasónico, etc.), un multiplicador de torque preciso en la misma herramienta que combina una rápida reducción con torque calibrado; Dados HYTORC® Z® con acción y reacción coaxial de doble accionamiento que tienen manguitos externos para reaccionar sobre las Arandelas Z® y manguitos internos para girar tuercas o cabezas de pernos; Adaptadores de estrías HYTORC® Z® y Placas de reacción para compatibilidad con versiones anteriores de los sistemas de torque/tensión de HYTORC® incluyendo los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI® e ICE®, el sistema de espacio libre limitado STEALTH®, la serie neumática jGUN®, la pistola FLASH® y los multiplicadores eléctricos de la serie LITHIUM y más; la combinación de la Arandela HYTORC Z® y la Arandela de Fricción Dual HYTORC® Z® incluyendo una arandela de cara de fricción dual mejorada y/o la Tuerca/Perno HYTORC® Z® para contra-torque debajo de una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la unión; Eslabones descentrados de doble accionamiento HYTORC® Z® para espacios reducidos al utilizar los sistemas de torsión/tensión HYTORC®; Mecanismos de vibración HYTORC® Z® aplicados a los mismos; Arandelas Z®-Squirter®; Arandelas Z®-DTI; Conjuntos de arandela y tuerca HYTORC® Z®; Arandelas antiaflojamiento Z®; y cualquier combinación de los mismos. Otras divulgaciones incluyen: Conjuntos de fijación cónicos; Acoplamientos de torsión cónicos; Conjuntos de tuerca cónica de dos piezas; Conjuntos de tuerca de rosca cónica de dos piezas; Arandelas, tuercas y SMARTSTUDS antiaflojamiento Z® HYTORC®; y cualquier combinación de los mismos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para apretar elementos de fijación roscados

Los elementos de fijación roscados, como pernos, tornillos, tuercas y arandelas, son bien conocidos y se utilizan en aplicaciones de atornillado tradicionales. El mantenimiento y la reparación de las aplicaciones industriales comienzan con el aflojamiento y terminan con el apriete de estas fijaciones roscadas. Naturalmente, la industria se esfuerza por reducir las pérdidas de producción durante los trabajos de mantenimiento y/o reparación rutinarios, imprevistos y/o urgentes.

Las fijaciones mecánicas con componentes con rosca en espiral suelen realizarse con pernos, espárragos, tornillos, tuercas y arandelas. Las arandelas son elementos finos que pueden colocarse entre el elemento de fijación y el componente que se va a sujetar. Las arandelas se suelen utilizar para evitar daños por fricción en los componentes montados. Las arandelas también suelen utilizarse para distribuir las tensiones uniformemente y controlar las pérdidas por fricción.

Las tuercas convencionales suelen fabricarse a partir de una sola pieza de acero continua y homogénea. Las geometrías exteriores suelen tener características de acoplamiento giratorio para poder apretarlas con una contraparte o herramienta externa. La característica de acoplamiento giratorio más común es un hexágono, pero también son posibles otras características de acoplamiento giratorio como cuadrados, hexágonos múltiples, ranuras, surcos u orificios. Las tuercas suelen tener un diámetro interior roscado con una rosca de tornillo que encaja en la rosca de un perno, lo que permite que la tuerca se deslice sobre el perno y sólo se produzca un movimiento de rotación relativo entre el perno y la tuerca. En otras palabras, se utilizan para transferir o sostener una carga sobre un tornillo roscado exteriormente.

Existen dos métodos para apretar y aflojar conexiones roscadas, a saber, la torsión y la tensión. Sin embargo, hasta las innovaciones del solicitante, no era posible realizar el apriete hidráulico y la sujeción hidráulica con una misma herramienta. Los operarios necesitaban herramientas distintas para apretar y sujetar las conexiones roscadas.

El par de apriete tiene las siguientes ventajas: Puede aplicarse a la mayoría de las fijaciones roscadas existentes; es preciso dentro del cinco por ciento (5%) de la resistencia rotacional precalculada de la tuerca; evita el aflojamiento involuntario; garantiza una carga circunferencial más uniforme en el perno que la tensión; y supera las aplicaciones de lubricación desiguales, las partículas extrañas bajo la tuerca o en la brida y los daños menores en la rosca. Sin embargo, la torsión también tiene desventajas: Está sujeto a la fricción de la rosca y a la fricción de la superficie, ambas desconocidas; requiere el uso de una llave de acoplamiento aplicada a la tuerca en el otro lado de la aplicación para mantener fija la parte inferior del tornillo roscado; introduce una carga residual desconocida en el tornillo; y está sujeto a la torsión del tornillo y a la carga lateral, ambas perjudiciales para las aplicaciones de atornillado. El uso sostenible y preciso del par de apriete en las aplicaciones de atornillado requiere que se determine la fricción de la rosca y de la superficie de apoyo y que se eliminen la torsión y la carga lateral.

La ventaja del tensado es que no se producen torsiones ni cargas laterales. Sin embargo, el tensado tiene desventajas porque requiere que el perno sobresalga de la tuerca al menos su diámetro para que un tensor pueda tirar de él hacia arriba, lo que a menudo obliga a sustituir el perno y la tuerca; sólo es preciso dentro del 25% de la resistencia a la torsión supuesta; da lugar a un asiento manual impredecible de la tuerca; está sujeto a la fricción de la rosca y a la fricción de la superficie, ambas desconocidas; a menudo aprieta en exceso el perno en lugar de estirarlo; da lugar a una relajación incontrolable del perno debido a transferencia de carga desde el tensor; y da lugar a una carga residual desconocida en el perno. Una aplicación sostenible y precisa de las fuerzas de tracción a las uniones atornilladas requiere que se eliminen el estiramiento del perno y la transferencia de carga.

Las herramientas dinamométricas son conocidas en la industria e incluyen herramientas accionadas neumática, eléctrica e hidráulicamente. Las herramientas dinamométricas generan una fuerza de rotación para apretar y/o aflojar el perno y una fuerza de reacción igual y opuesta. Las herramientas de apriete hidráulico utilizan un extractor para aplicar presión hidráulica al perno, lo que suele provocar que el alargamiento del perno sea entre un 10% y un 20% superior al deseado, causando un sobreapriete del perno. A continuación, se aprieta la tuerca a mano hasta que quede apretada; se libera la presión del cilindro, el perno retrocede y la carga se transfiere del puente a la tuerca, comprimiendo la unión con fuerza de apriete.

En el contexto del par de apriete, los dispositivos de reacción convencionales hacen tope con objetos estacionarios practicables y accesibles, como elementos de fijación adyacentes, para impedir que el cuerpo de la herramienta gire hacia atrás mientras el elemento de fijación gira hacia delante. Esta fuerza de contacto ejerce una fuerza de tracción o carga lateral perpendicular al eje del tornillo sobre la tuerca que se va a apretar o aflojar. La fuerza de reacción de las herramientas de accionamiento cuadrado actúa a través del brazo de reacción e intenta torcer el extremo cilíndrico de la herramienta y/o doblar el accionamiento. Obsérvese la innovación del solicitante en la transmisión coaxial de la fuerza de reacción, que puede encontrarse en el HYTORC<®>AVANTI<®>. Otros desarrollos de los dispositivos de reacción tradicionales del estado de la técnica se divulgan, por ejemplo, en las patentes estadounidenses del solicitante: 4.671.142; 4.706.526; 5.016.502; Re.33.951; 6.152.243; D500060; y 7.765.895,

La industria se ha alejado de los engorrosos y complicados dispositivos hidráulicos de sujeción, pero también de los dispositivos de torsión que se utilizan debido a la torsión y la carga lateral de la fijación. De hecho, la sujeción mecánica es bastante popular.

El solicitante ha seguido desarrollando el elemento de fijación y ha resuelto muchos problemas de fijación con sus líneas de productos de tensores mecánicos HYTORC NUT™ y los controladores y herramientas asociados. La HYTORC NUT™ es un ejemplo de tuerca autoblocante y consta de un manguito interior, un manguito exterior y una arandela. Utiliza la arandela como punto de reacción para aplicar el par de entrada al manguito exterior. En un cierre automático, el manguito exterior actúa como una tuerca, mientras que el manguito interior se convierte en una extensión del tornillo y está conectado pivotantemente a la arandela. Este acoplamiento giratorio impide el movimiento de deslizamiento entre el manguito interior y la rosca del perno cuando se aplica un par de apriete al manguito exterior. Las tuercas autoblocantes con la misma geometría externa que las tuercas convencionales están sometidas a mayores cargas en la superficie de apoyo. Las tensiones de la superficie de apoyo son mayores porque el diámetro interior del manguito exterior se amplía para dejar espacio al manguito interior, lo que da lugar a un grosor de pared más fino que el de las tuercas estándar.

Además, también se conocen dispositivos para acoplar o conectar un eje de reacción o de salida de un dispositivo de salida de par a elementos de fijación utilizados en atornillado. Los elementos de fijación de apriete mecánicos autorreactivos de tres piezas suelen tener características de cuña, hexagonales o cuadradas para permitir el acoplamiento torsional con la parte de reacción del dispositivo de entrada de par. Esto se consigue mediante el solapamiento rotacional mecanizado entre dos piezas. El solapamiento se crea normalmente mediante un engranaje roscado externo e interno entre dos piezas de acoplamiento cualesquiera que impiden la rotación entre las dos piezas.

El solicitante ha hecho avanzar el atornillado y ha resuelto muchos problemas de atornillado con sus líneas de productos de tensores mecánicos HYTORC SMARTSTUD™ y los controladores y herramientas asociados. El HYTORC SMARTSTUD™ es un ejemplo de tensionador mecánico de pernos de tres piezas. Se compone de un perno, una tuerca y una arandela. El perno tiene una rosca exterior en ambos extremos. Debajo de la rosca superior, el perno también tiene un dentado u otra geometría para crear un acoplamiento giratorio con el diámetro interior de la arandela. La parte superior del perno también tiene estrías u otra geometría para proporcionar un acoplamiento rotacional con el eje de reacción del dispositivo de entrada de par. La tuerca tiene una rosca interna que se acopla con la rosca de la parte superior del perno. La tuerca tiene un chavetero u otra geometría para permitir la introducción de par desde el dispositivo de entrada de par. La arandela tiene una geometría interna que se acopla rotativamente con el chavetero u otra geometría por debajo de la rosca superior del perno.

En las aplicaciones de atornillado, las tensiones suelen estar cerca del límite elástico de los materiales. La característica de reacción que conecta el HYTORC SMARTSTUD™ con el dispositivo de entrada de par normalmente necesita estar sobredimensionada para evitar el fallo elástico del material. Por lo tanto, con las características de acoplamiento conocidas, no es posible transmitir el alto par con una característica interna como un cuadrado, hexágono o estriado interno en la parte superior del perno. En consecuencia, las aplicaciones de atornillado que están sujetas a cargas elevadas deben tener una característica externa en la parte superior del tornillo que permita el acoplamiento de un eje de reacción suficientemente dimensionado desde el dispositivo de entrada de par.

En otras palabras, el HYTORC NUT™ tiene dos manguitos, uno dentro del otro, con el manguito interior conectado a un disco de cuña para permitir únicamente el movimiento axial del manguito interior. Se atornilla a un perno o tornillo como una sola unidad. Un destornillador especial mantiene el manguito interior en su sitio y hace girar el manguito exterior. El perno se tira hacia arriba junto con el manguito interior y se tensa sin estiramiento excesivo ni recuperación elástica, como ocurre con un tensor hidráulico. La tuerca interior nunca gira contra la rosca del perno bajo carga, eliminando la posibilidad de rozamiento de la rosca del perno u otros daños. La HYTORC NUT™: Utiliza mecánicamente la fuerza de acción y reacción de la herramienta durante el apriete y afloje; convierte el par de apriete en elongación del perno libre de torsión en lugar de tirar como en el tensionado; permite una calibración precisa de la carga del perno con un ajuste exacto y la consecución de la elongación residual del perno deseada o la carga frente al par de apriete; elimina la carga lateral, la torsión, la transferencia y relajación de la carga, los brazos de reacción, las llaves de repuesto, los extractores y los puentes; elimina las mediciones del alargamiento de los pernos en aplicaciones críticas; aumenta la seguridad, el atornillado sin errores, la fiabilidad y la velocidad de las uniones; reduce los tiempos de atornillado en más de un 50%; y funciona en todas las uniones sin necesidad de modificaciones. Mejora el par de apriete y la tensión estirando los pernos en lugar de tirando de ellos, lo que evita un retroceso mecánico inseguro que daña el tornillo y la unión. El operario ajusta la fuerza del perno y la alcanza dentro de un rango del 30% al 90% del límite elástico.

Otros desarrollos del HYTORC NUT™ y del HYTORC SMARTSTUD™ se divulgan, por ejemplo, en las patentes estadounidenses del solicitante: 5,318,397; 5,499,558; 5,341,560; 5,539,970; 5,538,379; 5,640,749; 5,946,789; 6,152,243; 6,230,589; 6,254,323; 6,254,323; y 6,461,093.

Sin embargo, el HYTORC NUT™ y el HYTORC SMARTSTUD™ presentan una serie de retos. Los usuarios finales deben sustituir las tuercas estándar por unidades mecanizadas, tratadas y lubricadas con precisión. Además, el manguito interior debe tener un espesor radial relativamente grande en la unión con la arandela. A veces, esta unión puede absorber toda la fuerza de reacción que actúa sobre el manguito exterior. Además, son caros de fabricar y, a menudo, difíciles de vender a los usuarios finales de atornillados tradicionales que reducen costes. Además, algunas versiones de HYTORC NUT™ requieren que la tuerca se fabrique con dos manguitos cuyo diámetro exterior debe coincidir con el diámetro exterior de una tuerca normal, por lo que ambos manguitos tienen menos material que una tuerca normal. Esto requiere el uso de materiales de alta resistencia, lo que provoca la reticencia del cliente a cambiar de material y el miedo a lo desconocido. Otras versiones del HYTORC NUT™ requieren cambiar el tornillo, lo que resulta costoso y no es fácilmente aceptado por la industria.

El solicitante ha seguido avanzando en el atornillado industrial y ha resuelto muchos problemas de atornillado con sus líneas de productos HYTORC WASHER™ y los atornilladores y herramientas asociados. El HYTORC WASHER™ fue el primer ejemplo de discos de reacción utilizados como puntos de reacción para apretar tuercas y pernos en tornillos de rosca espiral. Los discos de reacción se colocan en la trayectoria de carga del perno o tornillo y, por lo tanto, siempre experimentan la misma e idéntica carga. En los sistemas de disco de reacción, el par de apriete se aplica a la tuerca o perno superior, mientras que el par de reacción opuesto se aplica al disco de reacción. La tuerca o tornillo superior y el disco de reacción correspondiente experimentan la misma e idéntica carga y par. Por lo tanto, sólo las fuerzas de fricción determinan el movimiento relativo. El componente con menor coeficiente de fricción tiende a moverse, mientras que el otro componente permanece relativamente anclado.

La arandela autorreactiva HYTORC WASHER™ tiene un segmento roscado internamente que se conecta a la rosca de un perno convencional. Encaja debajo de una tuerca convencional e impide que el perno gire, a la vez que proporciona un punto de enganche para la herramienta de apriete. Se aprieta con un casquillo doble patentado. Un casquillo exterior mantiene la arandela en su sitio y un casquillo interior hace girar la tuerca normal, tirando del perno hacia arriba a través de la arandela. La fuerza de reacción de la herramienta se convierte en una fuerza de sujeción que mantiene la HYTORC WASHER™ en su sitio. Esto mantiene fijo el segmento, y por tanto el perno, cuando se gira la tuerca hasta que el alargamiento del perno hace que se mueva un segmento axial dentro de la HYTORC WASHER™. Mejora el par y la tensión al estirar el perno en lugar de tirar de él. La ausencia de relajación por transferencia de carga o rebote mecánico permite un alargamiento de hasta el 90% del límite elástico.

La HYTORC WASHER™: proporciona una fricción de superficie de apoyo conocida para una carga residual del tornillo más uniforme; no requiere mecanizado de precisión de la cara; minimiza la torsión y la carga lateral de la operación de atornillado; evita que el tornillo gire con la tuerca; produce una expansión axial recta del tornillo sin necesidad de brazos de reacción ni llaves de apoyo; aumenta la carga residual sobre el tornillo y la uniformidad de la presión circunferencial de la junta; reduce el tiempo de preparación; aumenta la velocidad de atornillado; permite un atornillado axialmente alineado y manos libres incluso en aplicaciones invertidas; aumenta la seguridad del atornillado y minimiza el riesgo de daños al tornillo y a la junta.

El desarrollo de las líneas de productos HYTORC WASHER™ y los controladores y herramientas que se utilizan con ellas se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses del solicitante: 6,490,952; 6,609,868; 6,929,439; 6,883,401; 6,986,298; 7,003,862; 7,066,053; 7,125,213; 7,188,552; 7,207,760; y 7,735,397.

Sin embargo, la HYTORC WASHER™ también tiene sus trampas. Añade una altura innecesaria a las aplicaciones de atornillado. Los usuarios finales suelen tener que sustituir los pernos y tornillos estándar por versiones más largas, ya que la normativa exige que sobresalgan dos o más roscas de la tuerca al apretarla. Además, la HYTORC WASHER™ es más cara de fabricar que las arandelas convencionales y a menudo es difícil de vender a usuarios finales de atornillado tradicional que minimizan costes. Además, la HYTORC WASHER™ gira libremente y en sentido contrario cuando la fricción de la tuerca es mayor. Durante el funcionamiento, la HYTORC WASHER™ tiene dos superficies de fricción y la tuerca tiene una superficie de fricción y una fricción de rosca, por lo que la fricción total de ambas es casi idéntica, lo que significa que la HYTORC WASHER™ puede girar o la tuerca puede girar. Para evitar esto, se requiere una precarga, que no se puede conseguir si tanto la HYTORC WASHER™ como la tuerca se giran hacia abajo al mismo tiempo. Por último, a pesar de la eliminación de la carga lateral y la torsión, la corrosión seguirá acumulándose en las roscas, lo que no eliminará el gripado de las roscas.

Con sus líneas de productos HYTORC SMARTWASHER™ y los controladores y herramientas asociados, el solicitante ha hecho avanzar aún más el atornillado industrial y ha resuelto muchos problemas de atornillado. Esta arandela universal autoreaccionable se utiliza para apretar y aflojar elementos de fijación roscados que comprenden una tuerca y un perno con un eje y se insertan en un objeto, con la arandela colocada entre la tuerca y el objeto de modo que una primera superficie de apoyo de la arandela interactúa con una tuerca en un lado axial y una segunda superficie de apoyo de la arandela interactúa con el objeto en un lado axial opuesto. La arandela comprende: un cuerpo radialmente exterior que tiene una abertura radialmente interior adaptada para ser mayor que un diámetro del perno y una superficie radialmente exterior adaptada para absorber una fuerza de reacción de una herramienta; un segmento radialmente interior acoplable con una rosca del perno situada radialmente dentro del cuerpo exterior en la abertura radialmente interior y acoplable con el cuerpo exterior con un movimiento axial de fricción limitado con respecto al cuerpo; y un espaciador adaptado,, para ser situado entre el segmento radialmente interior y la tuerca y también situado radialmente dentro del cuerpo exterior en la abertura radialmente interior y axialmente espaciado del segmento radialmente interior. El cuerpo exterior, el segmento radialmente interior y el espaciador pueden montarse y separarse entre sí y utilizarse juntos o individualmente.

El solicitante utilizaba el cuerpo radial exterior y el segmento radial interior, que se insertaban juntos entre la tuerca y el objeto, para aplicaciones en las que se requería un alargamiento uniforme y preciso del tornillo. Cuando la tuerca es girada por la herramienta con la fuerza especificada, el cuerpo radial exterior recibe la fuerza especificada en dirección opuesta a la herramienta. El cuerpo radial exterior permanece inmóvil, mientras que el segmento radial interior, que encaja en la rosca del tornillo, impide positivamente que el tornillo gire. El tornillo simplemente se estira o afloja. En este caso, el disco, formado por el cuerpo radial exterior y el segmento radial interior, actúa como un disco de tracción.

El solicitante utilizó el cuerpo radialmente exterior, el segmento radialmente interior y el espaciador insertado entre la tuerca y el objeto para aplicaciones en las que se requería un alargamiento preciso del tornillo y había que controlar dicho alargamiento. Cuando la tuerca es girada por la herramienta con la fuerza especificada, el cuerpo radialmente exterior recibe la fuerza especificada en dirección opuesta a la herramienta. El cuerpo radialmente exterior permanece inmóvil, mientras que el segmento radialmente interior, que encaja en la rosca del tornillo, impide positivamente que el tornillo gire. El perno sólo se expande o relaja mientras el segmento radialmente interior se mueve axialmente, mientras que el espaciador limita el movimiento axial del segmento. En este caso, la arandela, que está formada por el cuerpo radial exterior, el segmento radial interior y el espaciador, funciona como una arandela de alta precisión.

El solicitante utilizó únicamente el cuerpo radialmente exterior de la arandela entre la tuerca y el objeto para aplicaciones normales cuando no se requería un alargamiento uniforme y preciso del perno. La superficie radial exterior del cuerpo se utiliza para absorber la fuerza de reacción igual y opuesta cuando la herramienta aplica la fuerza de rotación a la tuerca. La tuerca gira, pero el cuerpo radialmente exterior permanece inmóvil, y en este caso la arandela, que consiste únicamente en el cuerpo radialmente exterior, actúa como arandela de reacción.

El HYTORC SMARTWASHER™ ofrece muchas de las ventajas del HYTORC WASHER™ en un paquete más rentable y flexible. El desarrollo de las líneas de productos HYTORC SMARTWASHER™ y los controladores y herramientas para su uso se describen, por ejemplo, en la patente estadounidense nº 8.079.795 del solicitante.

Sin embargo, el HYTORC SMARTWASHER™ presenta una serie de retos similares a los del HYTORC WASHER™. Añade una altura innecesaria a las aplicaciones de atornillado. Los usuarios finales a menudo tienen que sustituir los pernos y tornillos estándar por versiones más largas, ya que las normativas exigen que sobresalgan dos o más roscas de la tuerca al apretar. Además, el HYTORC SMARTWASHER™ es más caro de fabricar que las arandelas convencionales y suele ser difícil de vender a usuarios finales de atornillado convencionales que minimizan costes. En particular, el solicitante creía que una expansión uniforme, exacta y precisa del perno no es posible cuando solo se utiliza el cuerpo radialmente exterior del HYTORC SMARTWASHER™ como arandela de reacción. Además, al utilizar el inserto roscado con el cuerpo radialmente exterior se conseguía un alargamiento uniforme y preciso del perno, pero el recorrido del perno está limitado al grosor de la arandela. Cuando se utiliza el espaciador, el recorrido se restringe aún más. Por último, a pesar de la eliminación de la carga lateral y la torsión, la corrosión sigue acumulándose en las roscas, lo que no elimina el gripado de las mismas.

Además, el HYTORC SMARTWASHER™ gira libremente y en sentido contrario cuando la fricción de la tuerca es mayor. Durante el funcionamiento, el HYTORC SMARTWASHER™ tiene dos superficies de fricción y la tuerca tiene una superficie de fricción y una fricción de rosca, por lo que la fricción total de ambos es casi idéntica, lo que significa que el HYTORC SMARTWASHER™ puede girar o la tuerca puede girar. Para evitar esto, se requiere una precarga, que no se puede lograr si tanto el HYTORC SMARTWASHER™ como la tuerca se giran hacia abajo al mismo tiempo.

Con los sistemas convencionales de discos de reacción, es necesario aplicar un lubricante para precargar selectivamente el disco, de modo que permanezca inmóvil a mayor fricción que la tuerca o el perno. Esto permite que el perno o la tuerca giren y generen carga a través de la rosca helicoidal de acoplamiento. La precarga necesaria de lubricante es un paso indeseable y difícil de controlar en el montaje del disco de reacción. Incluso pequeñas cantidades de lubricante en un disco de reacción convencional tienen el efecto perjudicial de hacer que el disco de reacción gire o resbale delante de la tuerca o el perno. Si la arandela gira delante de la tuerca o perno roscado en espiral, el sistema no puede generar fuerza en el perno. La manipulación incorrecta de las superficies de lubricación o fricción suele provocar el deslizamiento o giro involuntario de las arandelas de reacción convencionales.

Otros ejemplos de discos de reacción en el estado del arte incluyen los divulgados en las patentes de Nos.7,462,007 y 7,857,566. Estos discos de reacción están pensados para sustituir a las contratuercas y los muelles de disco, ya que se deforman elásticamente bajo carga para almacenar energía de precarga o de carga útil. En la mayoría de las realizaciones, se intenta minimizar la carga lateral sobre el tornillo incorporando un orificio roscado. La superficie en contacto con el objeto de estos discos de reacción cóncavos y/o convexos es pequeña en comparación con la superficie total de la arandela. En una realización, se divulga un orificio no roscado. Las mejoras de la fricción incluyen protuberancias, como las puntas de la forma hexagonal de la arandela o las extensiones moleteadas planas que muerden o cavan en la superficie del objeto. También se divulga un disco de reacción sustancialmente plano que no tiene realces de fricción.

El solicitante se esforzó por aumentar la velocidad de giro de los elementos de fijación en las llaves dinamométricas accionadas por fluido. La HYTORC<®>XXI<®>es una llave accionada por fluido que comprende: un accionador accionado por fluido que tiene un cilindro; un émbolo que puede girar alternativamente en el cilindro y que tiene un vástago con un extremo de vástago; un mecanismo de trinquete que tiene un trinquete provisto de una pluralidad de dientes y al menos dos trinquetes operativamente conectables al extremo del vástago del pistón y acoplables con un diente del trinquete de tal manera que durante una carrera de avance del pistón, uno de los al menos dos trinquetes engrana al menos un diente del trinquete mientras que el otro de los al menos dos trinquetes hace trinquete sobre al menos un diente del trinquete, mientras que durante una carrera de retroceso del pistón, el otro de los al menos dos trinquetes engrana al menos un diente del trinquete mientras que el otro de los al menos dos trinquetes hace trinquete sobre al menos un diente del trinquete. Al menos uno de los dos trinquetes puede desengancharse de los dientes del trinquete y elevarse por encima de él. El HYTORC<®>XXI<®>también incluye una unidad de liberación que puede ser activada por un operario independientemente del accionamiento y que puede actuar sobre al menos un trinquete para desengancharlo de los dientes del trinquete y levantarlo por encima de ellos. Esta función antirretroceso permite que la carraca gire hacia atrás para liberar la torsión acumulada y la flexión del material, de modo que la llave accionada por fluido pueda retirarse del trabajo. La HYTORC<®>XXI<®>es la primera llave hidráulica de rotación continua del mundo. Esto hace que esta herramienta sea hasta tres veces más rápida que cualquier otra llave del mercado. Tenga en cuenta que las ventajas de la HYTORC NUT™ y la HYTORC WASHER™ se hacen aún más evidentes cuando se utilizan conjuntamente con la HYTORC<®>XXI<®>. El HYTORC<®>XXI<®>se divulga en la patente de estadounidense nº 6.298.752 del solicitante.

A continuación, la demandante aplicó su profundo conocimiento e innovación en herramientas eléctricas de par de apriete a las herramientas neumáticas manuales para aumentar el par de apriete, concretamente mediante el desarrollo de las líneas de productos HYTORC® jGUN® y de los atornilladores y herramientas asociados. El solicitante comercializa estas herramientas bajo las marcas HYTORC® jGUN® Single Speed, Dual Speed y Dual Speed Plus. En cuanto la tuerca golpea la superficie de la brida, el grado de rotación para apretar o aflojar es muy bajo. Los clientes desean altas velocidades de giro para poder apretar o aflojar tuercas rápidamente. Las conocidas llaves de impacto, que ofrecen una gran velocidad de entrada y salida, tienen el inconveniente de que son imprecisas y sólo giran lentamente en cuanto la tuerca golpea la superficie de la brida. Por el contrario, las conocidas llaves dinamométricas manuales eran precisas en el par de apriete, pero relativamente lentas a la hora de subir y bajar tornillos. Sin embargo, eran mucho más rápidas que las llaves de impacto una vez que la tuerca giraba sobre la superficie de la brida.

La carcasa del motor de las herramientas manuales de aumento de par conocidas era independiente de la carcasa del engranaje para que el par no pudiera superar la resistencia al par del brazo o la mano del operario. De lo contrario, la carcasa del motor de la herramienta no podría sujetarse y giraría en la mano del operario. Había muchos multiplicadores de par motorizados en el mercado, y algunos de ellos tenían mecanismos de dos velocidades, otros reaccionaban a la punta del tornillo, lo que requería tornillos especiales, y otros tenían un brazo de reacción. Independientemente del par o la velocidad aplicados, la caja de engranajes giraba en sentido contrario al eje de salida. Al girar piezas a altas velocidades en las herramientas manuales de amplificación de par que existían en la época, se necesitaban cojinetes porque los engranajes y el eje de salida de la carcasa del engranaje giraban muy deprisa. Las versiones de alto par de estas herramientas eran demasiado grandes y pesadas.

La gama de productos HYTORC® jGUN® comprende una herramienta con una velocidad de salida o entrada en la que toda la carcasa del engranaje, junto con el engranaje interno y el eje de salida, gira a la misma velocidad elevada en la misma dirección. El operario simplemente conmuta la herramienta aplicando una fuerza giratoria a los engranajes y al eje de salida en una dirección y aplicando simultáneamente una fuerza giratoria opuesta a la carcasa del engranaje. Tenga en cuenta que las líneas de productos HYTORC NUT™ e HYTORC WASHER™ y los atornilladores y herramientas asociados son compatibles con el HYTORC® jGUN® Dual Speed. Con una versión de mayor velocidad y menor par del HYTORC® jGUN® Dual Speed, por ejemplo, el casquillo de arrastre con la tuerca y el casquillo de reacción con la HYTORC WASHER™ giran siempre juntos y a la misma mayor velocidad y al mismo menor par. La ARANDELA HYTORC WASHER™ y la tuerca están conectadas por pasadores para formar una unidad hasta que la tuerca se asienta en la HYTORC WASHER™. El par aumenta y los pasadores se descomponen por cizallamiento, de modo que la tuerca gira con un par mayor y una velocidad menor, mientras que la HYTORC WASHER™ se convierte en un objeto inmóvil y, por tanto, en un punto de reacción. La integración de la HYTORC WASHER™ y una tuerca conocida ya no es aceptable, ya que las partes de la conexión rota pueden afectar al coeficiente de fricción, provocar el gripado de la rosca y dejar depósitos no deseados perjudiciales en las interfaces de la rosca.

Cuando no se utilizaba el HYTORC® jGUN® con el HYTORC WASHER™, había que utilizar dispositivos de reacción para redirigir la fuerza de reacción generada al girar la tuerca hacia un objeto inmóvil. La velocidad de salida tenía que limitarse para evitar que el brazo de reacción saliera despedido a gran velocidad contra la tuerca vecina, lo que podría provocar un accidente si las extremidades del operario estuvieran en medio. El impacto de un brazo de reacción es necesario para el modo de funcionamiento de baja velocidad y alto par para apretar o aflojar elementos de fijación. Sin embargo, el brazo de reacción no es deseable para el modo operativo de alta velocidad y bajo par, de nuevo, para evitar accidentes y situaciones relevantes para la OSHA.

El solicitante aplicó su profundo conocimiento e innovación en herramientas neumáticas dinamométricas con dispositivos de reacción y las líneas de productos HYTORC<®>jGUN<®>para seguir mejorando las herramientas neumáticas manuales dinamométricas. El solicitante creó las líneas de productos HYTORC<®>FLIP-GUN<®>y los controladores y herramientas asociados. El HYTORC<®>FLIP-GUN<®>incluye un brazo de reacción posicionable. En una primera posición, la unidad amplificadora de par pasa a un modo de alta velocidad y bajo par, y el brazo de reacción puede ser utilizado como empuñadura por el operario mientras está perpendicular al eje de la herramienta. Cuando el brazo de reacción se coloca en una segunda posición coaxial con el eje de la herramienta, la unidad amplificadora de par se cambia a un modo de baja velocidad y alto par, y el brazo de reacción puede golpear contra un objeto estacionario ya que el alto par no puede ser absorbido por el operador.

Las características de la aplicación suelen tener un efecto perjudicial en las operaciones de atornillado, por ejemplo, roscas y superficies de tornillos y tuercas corroídas, sucias, retorcidas, cargadas de suciedad, desbarbadas, obstruidas, irregulares, desorientadas, desalineadas y/o desigualmente lubricadas. Las pérdidas de producción se ven a menudo agravadas por estas características desfavorables de la aplicación de atornillado. Naturalmente, la industria se esfuerza por reducir las pérdidas de producción durante los trabajos de mantenimiento y/o reparación rutinarios, no programados y/o urgentes.

El solicitante ha seguido innovando en sus herramientas neumáticas manuales dinamométricas, en particular mediante el desarrollo de las líneas de productos HYTORC<®>THRILL<®>y los atornilladores y herramientas asociados. El HYTORC<®>THRILL<®>es un torquímetro manual motorizado con dos modos de funcionamiento que se utiliza para apretar y aflojar elementos de fijación industriales sin reacción y con reacción asistida. Se compone de: un motor para generar un par que haga girar la fijación; un mecanismo multiplicador de par para un modo de menor velocidad/mayor par que incluye una pluralidad de multiplicadores de par; un mecanismo de impacto de par para un modo de mayor velocidad/menor par que incluye una pluralidad de impactadores de par; una carcasa conectada de forma operativa al menos a un multiplicador; un brazo de reacción para transmitir una fuerza de reacción generada en la carcasa durante el modo de menor velocidad/mayor par a un objeto estacionario; en el que durante el modo de menor velocidad/mayor par, al menos dos transmisores multiplicadores giran entre sí; y en el que durante el modo de mayor velocidad/menor par, al menos dos transmisores multiplicadores son unitarios para conseguir un movimiento de impacto del mecanismo de impacto. Ventajosamente, el HYTORC<®>THRILL<®>minimiza la exposición del operario a las vibraciones; proporciona una alta inercia rotacional en el modo de mayor velocidad/menor par debido a una masa elevada por la interacción entre el multiplicador y el mecanismo de impacto, lo que aumenta la salida de par del mecanismo de impacto; acciona elementos de fijación a alta velocidad sin utilizar un dispositivo de reacción, incluso cuando se requiere un par de apriete superior al que puede aplicar un operario para superar características desfavorables significativas de los elementos de fijación, como la deformación de la rosca y la cara y/o el gripado de la rosca; y afloja elementos de fijación muy torqueados o corroídos que están atascados en sus uniones y aprieta elementos de fijación a un par de apriete superior y más preciso deseado utilizando un dispositivo de reacción en el segundo modo.

La operación de impacto no es posible en THRILL<®>a velocidad inferior / par superior (modo de multiplicación), ya que el brazo de reacción posicionable golpea un objeto inmóvil y el mecanismo de impacto se bloquea durante el modo de multiplicación. Tenga en cuenta, sin embargo, que en el modo de velocidad más alta / par más bajo, la fuerza de rotación del motor se transmite al eje de salida a través de la etapa inicial del mecanismo multiplicador para desenroscar o atornillar una tuerca o cabeza de perno con poca o ninguna resistencia. El mecanismo de impacto se activa cuando el elemento de fijación presenta características de atornillado desfavorables, de modo que se requiere una fuerza intermitente para superar dichas deformaciones.

Cabe destacar los recientes avances del solicitante con la pistola HYTORC<®>FLASH<®>, que funciona con energía eléctrica, y la pistola HYTORC<®>Lithium Series<®>, que también funciona con energía eléctrica, pero con una batería y, por lo tanto, es portátil.

El desarrollo de la pistola HYTORC<®>jGUN<®>, de la pistola FLIP<®,>de la pistola THRILL<®>, de la pistola HYTORC<®>FLASH<®>y de la pistola HYTORC<®>Lithium Series<®>, así como de los controladores y herramientas asociados, se divulga, por ejemplo, en los números de patente estadounidense del solicitante y en los números de solicitud estadounidense: 6,490,952; 6,609,868; 6,929,439; 6,883,401; 6,986,298; 7,003,862; 7,066,053; 7,125,213; 7,188,552; 7.207.760; 7.735.397; 7.641.579; 7.798.038; 7.832.310; 7.950.309; 8.042.434; D608.614; y 13/577.995.

A pesar de las recientes innovaciones del solicitante con el THRILL<®>, la carga lateral y el desgaste de la rosca siguen siendo problemas importantes en las aplicaciones de atornillado industrial y no han sido abordados en absoluto por las herramientas intensificadoras del mercado. La abrasión es el desgaste del material causado por una combinación de fricción y adherencia entre superficies metálicas durante el movimiento lateral o deslizamiento, a menudo debido a una lubricación deficiente. Durante el gripado, partes del material se desprenden de una superficie de contacto y se adhieren o incluso se sueldan por fricción a la superficie vecina, especialmente cuando las superficies se presionan entre sí con una gran fuerza. El gripado suele producirse en aplicaciones de alta carga y baja velocidad. Es la transferencia visible de material que se desprende de una superficie por adherencia y permanece en la otra en forma de bulto levantado. La abrasión no suele ser un proceso gradual, sino que se produce con rapidez y se extiende rápidamente a medida que los grumos levantados provocan una mayor abrasión.

La corrosión de un tornillo que lleva mucho tiempo apretado suele producirse entre las roscas de contacto de la tuerca y el tornillo y la tuerca y la brida. La corrosión puede tener varias causas, como los productos químicos, el calor, la humedad y la lubricación. En aplicaciones de alta temperatura, por ejemplo, la lubricación aplicada durante el apriete se seca y une las roscas con el paso del tiempo. Además, las reacciones químicas dentro y fuera del recipiente suelen provocar corrosión galvánica. Al aflojar, la corrosión interna de la rosca empuja la grasa seca a lo largo de la rosca del tornillo. La fuerza de reacción ejercida sobre el objeto estacionario ejerce una fuerza igualmente grande sobre el lado cercano de la tuerca que se va a girar. De hecho, la carga lateral o fuerza de impacto de una herramienta puede ser de 3 a 4 veces la salida de par, ya que el punto de impacto del brazo de reacción suele estar a sólo medio pie o incluso a menos de un pie del centro del accionamiento.

Esta carga lateral hace que la rosca de la tuerca y el perno engranen con enorme fuerza en el lado cercano donde se aplica, de modo que la grasa seca se acumula en este punto al girar la tuerca. Las irregularidades de la rosca a menudo no pueden superarse. Sólo se engrana la mitad de la rosca entre el perno y la tuerca y la rosca empieza a atascarse. Esto hace que la rosca del perno se rompa y se requiera un par mucho mayor y, por tanto, una carga lateral mucho mayor para arrancar la tuerca, lo que puede destruir el perno y la rosca de la tuerca. A menudo, el perno se atasca hasta el punto de que todo el par se agota por la fricción de la rosca, lo que puede provocar la rotura del perno o de la herramienta utilizada para girarlo. La herramienta dinamométrica utilizada originalmente para apretar el tornillo suele ser insuficiente para aflojar el mismo tornillo corroído. Para este tipo de tornillos corroídos, el par de afloje puede ser de 1 a 3 veces mayor que el par de apriete, y puede ser necesaria una herramienta adicional más potente. El atornillado a altas temperaturas, como en turbinas y carcasas, suele ser crítico y requiere tornillería inoxidable o de precisión, con costes de sustitución extremadamente elevados. Además, el uso de tornillos de rosca fina, que últimamente se han hecho muy populares, multiplica este problema.

Incluso si la herramienta no ejerce ninguna carga lateral sobre el tornillo, la rosca puede agrietarse al acumularse la grasa seca en el engranaje de la rosca mientras se afloja la tuerca. Este aflojamiento requiere un par de apriete mayor en un punto que el par de apriete original, lo que provoca el gripado de la rosca al apretar. Esto también ocurre con la HYTORC NUT™ entre el manguito interior y exterior. Es una práctica común en la industria que los operarios golpeen las fijaciones corroídas con un mazo para pulverizar la corrosión antes de aplicar el par de apriete. Esta costumbre es peligrosa, puede arruinar la rosca del tornillo que se extiende más allá de la tuerca y es incivilizada. También se produce una abrasión no deseada entre la cara de la tuerca y la cara de la brida, ya que la carga lateral cambia la orientación perpendicular de la tuerca que se gira. Esto, a su vez, aumenta la fricción rotacional de la tuerca y hace que la fuerza del perno generada por el par de aflojamiento sea impredecible, lo que provoca una degradación estética, terminaciones de juntas no paralelas, fugas del sistema y fallos de herramientas, elementos de fijación y juntas.

Las arandelas conocidas pueden reducir la fricción entre el tornillo roscado, la tuerca y la junta porque la arandela está hecha de un material más duro. El apéndice M de ASME PCC-1-2010 establece que: "generalmente se acepta que el uso de arandelas de acero endurecido mejora la conversión del par aplicado en precarga del perno al proporcionar una superficie de apoyo lisa y de baja fricción para la tuerca. Las arandelas protegen las superficies de contacto de la brida de los daños causados por una tuerca en rotación. Estas son consideraciones importantes cuando se utilizan métodos de par de apriete (manuales o hidráulicos) para apretar pernos". Sin embargo, las arandelas conocidas no minimizan y/o eliminan el gripado de la superficie y la rosca causado por la carga lateral. Además, las arandelas conocidas pueden moverse durante el apriete, permitiendo que la arandela gire con la tuerca o la cabeza del tornillo en lugar de quedar apretada. Esto puede afectar a la relación entre par y tensión.

Otra finalidad de la incorporación de arandelas en un sistema de atornillado típico de es distribuir las cargas bajo las cabezas de los tornillos y las tuercas creando una mayor superficie de carga. De lo contrario, el esfuerzo de carga de los tornillos podría superar la capacidad de carga de los materiales de conexión, lo que provocaría una pérdida de precarga en los tornillos y la fluencia de los materiales.

Los procesos de endurecimiento, como la nitruración, se descubrieron para evitar el gripado de las superficies de fricción de los elementos de fijación. La nitruración endurece la superficie de los metales, pero aumenta las probabilidades de fractura, sobre todo en presencia de esfuerzos de tracción. Aunque la nitruración puede utilizarse en elementos de fijación por compresión, como las arandelas, para evitar el gripado, otros elementos de fijación, como los pernos, no son buenos candidatos para la nitruración. Los pernos están sometidos a tensiones de tracción puras durante la carga y, por tanto, es probable que sufran un fallo catastrófico durante la nitruración. Las tuercas son más seguras, pero están sujetas a tensiones de aro debido a la carga de la rosca. Estas tensiones de aro suelen ser tensiones de tracción. Las tuercas tienen un esfuerzo de tracción mucho menor que los tornillos, pero el riesgo de rotura en superficies endurecidas sigue siendo posible. Una fractura que penetre en un tornillo o una tuerca puede provocar una pérdida catastrófica de carga en el elemento de fijación. Una fractura que migre a una arandela no provocaría una pérdida de carga.

Los diseñadores siguen centrándose en la integridad de las uniones atornilladas. Las uniones atornilladas tienden a perder su precarga cuando se someten a esfuerzos cortantes causados por vibraciones transversales. Las soluciones anteriores para asegurar las uniones atornilladas, como las tuercas de seguridad y las arandelas de seguridad dentadas y de cuña de dos piezas estándar, no optimizan la integridad de las uniones atornilladas.

El ensayo Junker es el método reconocido en el sector para comparar el rendimiento relativo de las soluciones de fijación. Esto permite a los diseñadores especificar elementos de fijación que funcionarán en una amplia gama de condiciones sin aflojarse. Los procedimientos de ensayo Junker descritos en las normas ISO 16130, DIN 65151 y DIN 25201-4B permiten recopilar datos de ensayo precisos y repetibles. Una muestra de junta no asegurada se somete a ciclos de vibración transversal con valores de desplazamiento crecientes hasta que se afloja. A continuación, se prueba la junta asegurada en las mismas condiciones. La precarga se representa gráficamente frente al número de ciclos de carga para evaluar el comportamiento de autoaflojamiento de la junta asegurada.

Lo que se requiere es una simplificación del diseño y el funcionamiento de herramientas, destornilladores, elementos de fijación y arandelas, la eliminación de las fuerzas de reacción, flexión y tracción, así como una mayor velocidad de fijación, eficiencia, fiabilidad, repetibilidad y seguridad, todo ello a un coste menor. La técnica anterior para arandelas a prueba de reacción puede encontrarse en US 10107325 B2 y WO 2015/100115 A2. La invención reivindicada se refiere a una arandela de reacción a prueba de liberación con las características de la reivindicación 1.

DESCRIPCIÓN

La invención de la presente divulgación sólo puede describirse a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales las figuras 36 a 39 muestran realizaciones según la invención reivindicada y las figuras restantes son útiles para una mayor comprensión de la invención. Las figuras muestran:

Las figuras 1A-1C son vistas en perspectiva de un lado superior y un lado inferior, así como una vista lateral de una primera realización de una lavadora HYTORC® Z®;

Las figuras 2A-2B son vistas en perspectiva hacia arriba y hacia abajo de una conexión realizada con una conexión roscada con la arandela Z® de la figura 1A-1C y una tuerca, un cierre Z®;

Las Figuras 3A-3C son vistas laterales y en perspectiva de una herramienta eléctrica de baja reacción, una Pistola HYTORC® Z®, para el apriete y/o aflojamiento minimizado del Sujetador Z®

Las figuras 4A - 4B son vistas en perspectiva y lateral de la conexión atornillada y del elemento de conexión atornillado Z®;

Las figuras 5A-5D son vistas en perspectiva, en sección transversal y en sección transversal lateral de una unidad de acción y reacción coaxial con dos accionamientos, un casquillo HYTORC<®>Z<®;>

Las figuras 6A-6E son vistas de arriba abajo, de abajo arriba y laterales de los medios Z<®>para aumentar el coeficiente de fricción y las fuerzas asociadas que actúan sobre el elemento de fijación Z<®;>

Las figuras 7A-7C son múltiples vistas de diferentes realizaciones de arandelas Z<®>con diferentes dimensiones y anchuras de arandelas Z<®>que aumentan el coeficiente de fricción, tales como bandas moleteadas;

Las figuras 8A-8L son vistas superiores de varias realizaciones de arandelas Z<®>con diferentes formas;

Las figuras 8D1-8D3 son vistas en perspectiva de un lado superior y otro inferior, así como una vista lateral de otra realización de una arandela Z<®;>

Las figuras 8D4-8D10 son vistas laterales en sección transversal de diversos tipos, tamaños y posiciones de los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción Z<®;>

Las figuras 9A-9B son vistas en sección transversal lateral de tipos alternativos de elementos de fijación Z<®>y casquillos Z<®>para su uso con arandelas Z<®;>

La figura 10 es una vista en sección transversal lateral de una alternativa de arandela Z<®>y casquillo Z<®,>en la que el diámetro de la arandela es menor que el de la tuerca;

Las figuras 11A-11C son vistas múltiples de varias realizaciones de tomas Z<®>con diferentes dimensiones y anchuras;

Las figuras 12A-14B son vistas en perspectiva de la aplicación del sistema Z<®>a las herramientas dinamométricas HYTORC<®,>incluidos los adaptadores de estrías, las placas de reacción y los eslabones desplazados.

Las Figuras 15A-15G son vistas en perspectiva y lateral de la aplicación de una Arandela de Fricción de Doble Cara HYTORC<®>en el sistema Z<®;>

Las figuras 15H-15K son vistas en perspectiva y lateral de la aplicación de una tuerca/perno HYTORC<®>Z<®>en el sistema Z<®;>

La figura 16A es una vista en perspectiva de una realización en forma de la herramienta 10A en un modo de menor velocidad y mayor par ("LSHT");

La figura 16B es una vista en perspectiva de una realización de la herramienta 10B en un modo con mayor velocidad y menor par ("HSLT");

La figura 17A es una vista en sección transversal lateral de la herramienta 10A en modo LSHT

La figura 17B es una vista en sección transversal lateral del molde 10B en modo HSLT;

La figura 18 es una vista en sección transversal lateral de un conjunto multiplicador de par 200 y un conjunto de fuerza de vibración 300 de la herramienta 10A en modo LSHT

La figura 19 es una vista transversal en perspectiva de un conjunto de carcasa de herramienta eléctrica 101, un conjunto de mango de herramienta eléctrica 103 y componentes internos asociados de la herramienta 10A y la herramienta 10B

La figura 20 es una vista en perspectiva de un conjunto de cambio de modo 400 de la herramienta 10A y la herramienta 10B;

La figura 21A es una vista en sección transversal lateral de una realización en forma de molde 10F;

La figura 21B es una vista en sección transversal lateral de una realización en forma de molde 10G;

La figura 22A es una vista en sección transversal lateral de una realización en forma de herramienta 10H

La figura 22B es una vista en sección transversal lateral de una realización en forma de molde 10I;

La figura 23A es una vista superior de una realización en forma de Z® -squirter® arandela 2301 para indicación directa de tensión;

La figura 23B es una vista de la lavadora 2301 desde abajo;

La figura 23C es una vista en sección transversal de la arandela 2301 a lo largo de la línea 2314 de la figura 23A;

La figura 23D es una vista ampliada de una porción de la figura 23C

Las figuras 24A-24F muestran el estado de la lavadora 2301 durante el proceso de instalación;

La figura 24G es una vista superior de una realización en forma de disco Z® -DTI 2401 para indicación directa de tensión;

La figura 24H es una vista inferior de la arandela 2401;

La figura 24I es una vista en sección transversal de la arandela 2401;

La figura 24J es una vista ampliada de una parte de la figura 24I;

Las figuras 25A-25E son vistas múltiples de una realización en forma de arandela y tuerca 2502 del HYTORC® Z®; Las figuras 26A-26D son vistas múltiples de una realización en forma de disco HYTORC<®>Z<®>y conjunto de tuerca 2602;

Las figuras 27A-27D son vistas múltiples de una realización en forma de HYTORC<®>Z<®>arandela y tuerca 2702;

La figura 28A es una vista en perspectiva de un cierre roscado y una realización en forma de tuerca cónica de dos piezas 2801;

Las figuras 28B-28C son vistas laterales y/o en sección transversal de un manguito interior y un manguito exterior de y un cierre roscado para su uso con el conjunto de tuerca cónica de dos piezas 2801

Las figuras 29A-29F son vistas laterales de diversas realizaciones de tuercas cónicas de dos piezas con diferentes cantidades de pasos, dimensiones, geometrías, ángulos y/o espaciamientos;

Las figuras 30A-30D son múltiples vistas de una realización en forma de un dispositivo 3001 para acoplar torsionalmente un sujetador roscado 3010 y un dispositivo de entrada de torsión 3002;

Las figuras 31A-31C son vistas en perspectiva de diferentes realizaciones de un dispositivo para acoplar torsionalmente un elemento de fijación roscado y un dispositivo de entrada de par con diferentes tamaños de paso, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos

Las figuras 32A-32D son vistas múltiples de una realización en forma de un conjunto madre cónico de dos partes 3202

Las figuras 33A-33C son vistas múltiples de una realización en forma de la arandela HYTORC<®>Z<®>y la tuerca cónica de dos partes 3202B;

Las figuras 34A-34C son vistas múltiples de una realización en forma de un conjunto de tuerca roscada cónica de dos partes 3402;

Las figuras 35A-35C son vistas múltiples de una realización en forma de la arandela HYTORC<®>Z<®>y la tuerca cónica de dos partes 3402B;

Las figuras 36-39 son vistas en perspectiva de realizaciones de la presente invención en forma de arandelas HYTORC<®>antiaflojamiento Z<®;>y

Las figuras 40A-40D son vistas en perspectiva de realizaciones en forma de tuercas HYTORC<®>Anti-Looseing Z<®.>

Cabe señalar que la invención según la presente solicitud se limita a las realizaciones mostradas en las Figuras 35A a 39.

El sistema HYTORC® Z®.Esta divulgación se refiere al sistema HYTORC<®>Z<®>del solicitante, que comprende: Herramientas que tienen modos de múltiples velocidades/múltiples pares con mecanismos de multiplicación de par y vibración sin el uso de pilares de reacción externos; un medio de transmisión de potencia para conseguir una acción y reacción coaxial en línea para su uso con dichas herramientas; la impulsión significa y el desplazamiento significa acoplable a arandelas bajo el tuerca para uso con tales herramientas y transmisión de poder significa; asoció arandelas y tornillos para uso con tales herramientas, transmisión de poder significa y la impulsión significa; y asoció accesorios para uso con tales herramientas, transmisión de poder significa, impulsión significa, arandelas y tornillos.

El sistema HYTORC<®>Z<®>incluye lo siguiente: Z<®>arandelas colocadas bajo tuercas o cabezas de tornillos de diversos tipos, con perímetros de enganche de diversas formas, tamaños, geometrías y estrías, tales como arandelas/radios de enganche diferentes, y superficies precargadas por fricción con fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y fricción relativamente menor contra la tuerca, como agentes de tratamiento para mejorar la fricción de varios tipos, tamaños y posiciones; pistolas HYTORC<®>Z<®>con una potente pistola intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.), intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.), intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.), intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.), intermitente, intermitente, intermitente). HYTORC<®>Z<®>Llaves de vaso con doble accionamiento, de acción y reacción coaxial, con manguitos exteriores para reaccionar a las arandelas Z<®>y manguitos interiores para girar tuercas o cabezas de tornillos; HYTORC<®>Z<®>adaptadores de estrías y placas de reacción para compatibilidad con sistemas de par/tensión HYTORC<®,>incluidos los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI<®>e ICE<®,>el sistema de juego limitado STEALTH<®,>la serie neumática jGUN<®,>la pistola FLASH<®>y los multiplicadores eléctricos de la serie LITHIUM, entre otros; la combinación de la arandela HYTORC<®>Z<®>y la arandela HYTORC<®>Z<®>Dual Friction Washer<TM>, que incluye una arandela de doble fricción y/o la tuerca/perno HYTORC<®>Z<®>para contrarrestar el par de apriete bajo una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta; HYTORC<®>Z<®>eslabones de desplazamiento de accionamiento doble para espaciamiento estrecho cuando se utilizan sistemas de par/tensión HYTORC<®;>mecanismos de vibración HYTORC<®>Z<®;>arandelas Z<®>-Squirter<®;>arandelas Z<®>-DTI; conjuntos de arandela y tuerca HYTORC<®>Z<®;>arandelas antibloqueo Z<®;>y cualquier combinación de las mismas. Otras divulgaciones incluyen:<®>Sujetadores cónicos; Acoplamientos de torsión cónicos; Tuercas cónicas de dos piezas; Tuercas roscadas cónicas de dos piezas; Arandelas, tuercas y SMARTSTUDS antiaflojamiento Z<®>de HYTORC; y cualesquiera combinaciones de las mismas.

La arandela HYTORC® Z®.Las normas internacionales de atornillado exigen la colocación de arandelas endurecidas bajo las uniones roscadas industriales. Las arandelas HYTORC<®>Z<®>son arandelas endurecidas propiedad del solicitante y forman el punto de reacción directamente debajo de la tuerca o cabeza de tornillo del elemento de fijación durante el apriete y/o afloje. Las arandelas HYTORC<®>Z<®>se utilizan con elementos de fijación roscados industriales que tienen una superficie de reacción coaxial, un perno y una tuerca que se puede atornillar al perno o una cabeza de perno conectada al perno. Eliminan todos los posibles puntos de pellizco para las extremidades de los operarios. Los operadores no tienen que buscar objetos estacionarios satisfactorios contra los que reaccionar. El arriostramiento recto y coaxial elimina prácticamente la flexión y/o la carga lateral del cerrojo. Proporcionan una superficie superior lisa, uniforme y de baja fricción sobre la que gira la tuerca o la cabeza del perno; la superficie superior tiene un acabado pulido contra el que puede girar la tuerca o la cabeza del perno. Ofrecen una superficie inferior de fricción mejorada sobre la que reacciona la herramienta.

Las arandelas Z<®>protegen las superficies de las bridas de daños o incrustaciones y distribuyen uniformemente la carga del perno por la junta gracias a su mayor superficie. Pueden fabricarse en una amplia gama de tamaños imperiales y métricos y en una amplia gama de materiales para adaptarse a cualquier aplicación. Cumplen todos los requisitos ASME, ASTM y API en cuanto a dimensiones, dureza y espesor. Pueden utilizarse con herramientas de par neumáticas, hidráulicas, eléctricas y manuales. Una arandela de fricción adicional elimina la necesidad de una llave adicional, lo que impide que la tuerca opuesta gire junto con el perno.

El trabajo reciente de investigación y desarrollo del solicitante relacionado con la arandela Z<®>incluye la creación de prototipos y la evaluación experimental de varios espesores, tamaños de enganche externo, geometrías de enganche externo y estrías, recubrimientos y tratamientos de baja fricción en la superficie superior del elemento de fijación, tamaños, formas y ubicaciones de las mejoras de fricción, como patrones de estrías en la superficie inferior de la brida, tamaños y formas de chaflanes en las superficies inferior, superior, interior y exterior, especificaciones de materiales y especificaciones de tratamiento térmico.

La figura 1A muestra una primera realización de un disco 1 HYTORC<®>Z<®>para uso con sistemas de torsión/tensión HYTORC<®.>Se trata de una vista en perspectiva del lado superior o superficie de apoyo superior 2 del disco 1. La figura 1B muestra una vista en perspectiva del lado inferior o superficie de apoyo inferior 3 del disco 1 y la figura 1C muestra una vista lateral de un lado del borde o superficie de apoyo lateral 4 del disco 1.

La arandela 1 es de forma generalmente anular y tiene una cavidad interna 5. Como se muestra en la figura 1, la forma anular de la arandela 1 incluye lóbulos 6 que se extienden radialmente y que forman una forma parecida a una flor. En general, la superficie de apoyo superior 2 es lisa y tiene una fricción superficial relativamente baja con respecto a la tuerca o cabeza del tornillo. Cabe señalar que pueden utilizarse lubricantes en la superficie de apoyo superior 2 para reducir la fricción superficial entre ésta y la tuerca, la cabeza del perno u otro elemento de fijación roscado. La superficie de apoyo inferior 3 está estructurada y tiene una fricción superficial relativamente alta en comparación con la superficie de la brida. La superficie de apoyo inferior 3 se muestra con una superficie interior lisa 3A y elevaciones de fricción rugosas, como moleteados, 7 con mayor fricción superficial. El moleteado radialmente elevado 7 aumenta la fricción superficial de la superficie de apoyo inferior 3. En la realización mostrada, la superficie moleteada 7 tiene la forma de un anillo que se extiende más allá de la superficie lisa 3A. Los lóbulos exteriores 6 comprenden superficies inclinadas en ángulo 8, que están formadas entre la superficie de apoyo inferior 3 y la superficie de apoyo lateral 4.

La arandela 1 tiene, entre otros, un radio anular R1A, un radio lobular R1L, un radio moleteado R1Ky un radio de cavidad R1V. La arandela 1 tiene una altura H1, una primera altura de chaflán H1Bi, una segunda altura de chaflán H1Bii, una altura de moleteado H1Ky un ángulo de chaflán °1.

La figura 2A muestra una vista en perspectiva hacia arriba y la figura 2B muestra una vista en perspectiva hacia abajo de una conexión 30 que se va a cerrar. La conexión 30 comprende un primer elemento 31 y un segundo elemento 32, que se fijan uno frente al otro mediante un elemento de fijación 20, que se conoce generalmente en la técnica como un perno. El elemento de fijación 20 tiene un primer extremo 21 que tiene una cabeza de perno 22 y un segundo extremo 23 que tiene un compromiso roscado 24. El segundo extremo 23 del elemento de fijación 20 se inserta a través de una abertura 33 en el primer y segundo elementos 31 y 32, que se extiende desde una superficie de apoyo 34 del segundo elemento 32 a una superficie de apoyo 35 del primer elemento 32. Como preparación para el proceso de apriete, la arandela 1 se coloca sobre el segundo extremo 23, con la superficie de apoyo inferior 3 orientada hacia la superficie de apoyo 35. La tuerca roscada 36 se coloca en el segundo extremo 23.

La arandela Z® sólo se utiliza en un lado de la junta y no debe utilizarse ninguna otra arandela por debajo. Deben seguirse los procedimientos habituales para lubricar pernos y tuercas. El lubricante sólo es necesario en la rosca del tornillo y entre la tuerca o la cabeza del tornillo y la parte superior de la arandela Z®, y no debe utilizarse entre la arandela y la brida. Tenga en cuenta que el valor de par de apriete correcto para un perno determinado depende en gran medida del lubricante utilizado. Normalmente, no se requiere lubricante en la parte posterior de la tuerca o cabeza del perno.

En la industria, el tornillo suele ajustarse de modo que el extremo superior sobresalga 2-3 roscas por encima de la tuerca al apretarlo. Esto sirve como comprobación para asegurar que la tuerca y el perno están completamente acoplados. Normalmente no hay razón para que el tornillo sobresalga más. El exceso de longitud debe ajustarse en el otro lado de la brida para que el casquillo pueda encajar libremente con toda la tuerca. En zonas de corrosión grave, es admisible que el perno quede a ras de la tuerca después del apriete para minimizar el riesgo de daños en la rosca y facilitar la extracción de la tuerca. Ventajosamente, el grosor de la arandela 1 es ideal. Si la arandela fuera demasiado gruesa, el sistema de fijación no dispondría de suficiente rosca exterior. Por el contrario, si la arandela fuera demasiado fina, podría fallar bajo cargas de alta presión.

La pistola HYTORC® Z® (general). Una herramienta eléctrica sin brazo de reacción para apretar y/o aflojar con un mínimo de garras una fijación roscada industrial del tipo que comprende una superficie de reacción coaxial, un perno y una tuerca acoplable al perno o una cabeza de perno conectada al perno: un motor para generar una fuerza de torsión; un accionamiento para transmitir la fuerza de torsión; un mecanismo multiplicador de la fuerza de torsión en una carcasa que contiene un multiplicador de la fuerza de torsión para todos los modos de torsión desde una resistencia más baja hasta una resistencia más alta; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que contiene un generador de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión desde una resistencia más baja hasta una resistencia más alta.

Las llaves de impacto neumáticas convencionales martillean el perno con una fuerza incontrolada, mucho ruido y vibraciones excesivas. La pistola HYTORC® Z® es un multiplicador de par de precisión que aplica una fuerza consistente y medida perno a perno, sin la fuerza incontrolada, el ruido elevado y/o la vibración excesiva de las llaves de impacto neumáticas estándar. La pistola Z® es la primera herramienta neumática de apriete de par de precisión y reacción cero del mundo. Garantiza una carga de pernos consistente y precisa. La pistola Z® combina un potente mecanismo de impacto y un preciso multiplicador de par de apriete en una herramienta que combina una salida rápida con un par de apriete calibrado. Se maneja con una empuñadura de pistola y dispone de un interruptor direccional para apretar o aflojar, una palanca de selección de velocidad para velocidades alta y baja y un accionamiento automático de la llave de vaso que engrana la arandela Z® debajo de la tuerca. El mecanismo de impacto aprieta o afloja las tuercas independientemente de la corrosión o las imperfecciones de la rosca. El mecanismo multiplicador de par rompe o aprieta las fijaciones. Funciona con la arandela Z®, por lo que no hay brazos de reacción externos, ni puntos de pellizco, ni cargas laterales imprecisas. Realiza todos los trabajos de fijación de forma más rápida, segura y mejor que nunca, todo con una sola herramienta.

La pistola Z<®>incorpora una función de dos velocidades que se controla cambiando de forma sencilla y rápida del modo de alta velocidad al modo de baja velocidad y viceversa. En el modo de alta velocidad, la toma doble gira a varios cientos de revoluciones por minuto, pero el par está limitado para que la herramienta no pueda girar ni retroceder en las manos del operario. Al deslizar el selector hacia arriba, la herramienta se bloquea en el modo de potencia/par y la tuerca o el perno se aprieta automáticamente al par deseado en función de las presiones de fluido neumático calibradas.

La ventaja de la pistola Z<®>es que resuelve los problemas de la industria con las herramientas de refuerzo de par hidráulicas, neumáticas o eléctricas. Esto maximiza las ventajas y elimina los inconvenientes del par y la tensión; maximiza las ventajas y elimina las desventajas de HYTORC NUT™, HYTORC WASHER™, HYTORC<®>AVANTI<®,>HYTORC<®>XXI<®,>HYTORC<®>jGUN<®,>HYTORC<®>FLIP-GUN<®>y HYTORC<®>THRILL<®>- que pueden perjudicar el engrane de la rosca debido a la carga lateral y a la acumulación de corrosión seca; minimiza la exposición del operario a las vibraciones; proporciona una mayor inercia en el modo de fuerza intermitente debido a una mayor masa mediante la cooperación entre el multiplicador y el mecanismo de impacto, lo que aumenta la salida de par del mecanismo de impacto; desprende elementos de fijación a mayor velocidad y sin necesidad de utilizar un brazo de reacción, incluso cuando se requiere un par superior al que puede aplicar un operario para superar características de atornillado desfavorables; afloja elementos de fijación muy apretados y/o corroídos que están atascados en sus uniones y aprieta elementos de fijación con un par superior y más preciso deseado utilizando una superficie de reacción coaxial en el modo de par de resistencia superior. El mecanismo de fuerza vibratoria puede activarse mientras la tuerca está apretada para pulverizar la corrosión seca antes de aplicar el par completo para aflojar la tuerca. De este modo, se requiere menos par para aflojar la conexión roscada industrial y la grasa pulverizada y seca no se acumula ni se concentra en partes de las roscas. Además, la tuerca permanece paralela a la cara de la unión durante el apriete y afloje y las roscas no están sometidas a una carga lateral enorme e irregular, lo que da como resultado una fricción más uniforme de la cara y la rosca. Esto garantiza una carga de par más uniforme y, por tanto, una compresión uniforme de la junta para evitar fugas y fallos de estanqueidad durante el apriete. También facilita el uso de la herramienta, reduce el riesgo de error del operario y aumenta su seguridad.

Las uniones roscadas industriales 20 se aprietan normalmente utilizando una herramienta de par, apriete y/o par y apriete accionada hidráulica, neumática o eléctricamente. Las figuras 3A, 3B y 3C muestran una herramienta eléctrica de baja reacción 10, la pistola HYTORC<®>Z<®,>para apretar y/o aflojar uniones roscadas 20 minimizando la bilis. La herramienta 10 comprende un motor para generar una fuerza de torsión; un accionamiento para transmitir la fuerza de torsión; un mecanismo multiplicador de la fuerza de torsión en una carcasa con un codificador multiplicador de la fuerza de torsión para todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración con un codificador de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia. Obsérvese que la herramienta 10 funciona en un modo de mayor velocidad y menor par ("HSLT") como la herramienta 10A mostrada en las figuras 3A y 3B, y en un modo de menor velocidad y mayor par ("LSHT") como la herramienta 10B mostrada en la figura 3C.

La herramienta 10A de las figuras 3A y 3B y la herramienta 10B de la figura 3C comprenden: un conjunto de accionamiento y salida 100; un conjunto multiplicador de par 200; un conjunto de fuerza de vibración 300; un conjunto de cambio de modo 400; y un conjunto de casquillo de reacción y salida de doble accionamiento 15, como el casquillo HYTORC Z<®>.

En el modo HSLT, la herramienta 10A: comprime la arandela 1 entre la tuerca asentada 36 en el sujetador precargado 20 y la junta precargada 30 hasta un par de apriete previo predeterminado; descomprime la arandela 1 entre la tuerca asentada 36 en el sujetador descargado 20 y la junta aflojada 30 a partir del par de apriete previo predeterminado; y/o hace vibrar la arandela 1 presurizada entre la tuerca 36 apretada en el elemento de fijación cargado 20 y la junta apretada 30 para pulverizar adecuadamente la corrosión de las roscas del tornillo. En el modo LSHT, la herramienta 10B: comprime la arandela 1 entre la tuerca apretada 36 en el elemento de fijación cargado 20 y la junta apretada 30 hasta un par de apriete predeterminado; y/o comprime la arandela 1 entre la tuerca asentada 36 en el elemento de fijación preaflojado 20 en la junta preaflojada 30 a partir del par de apriete predeterminado.

En el modo HSLT, la herramienta 10A: mueve la tuerca 36 o tanto la tuerca 36 como la arandela 1 sobre el elemento de fijación 20 con la fuerza rotacional hacia abajo en una dirección para asentar la tuerca 36 y comprimir la arandela 1 sobre el elemento de fijación precargado sobre la junta precargada 30 hasta un par de apriete predeterminado; girar la tuerca asentada 36 o tanto la tuerca asentada 36 como la arandela comprimida 1 sobre el elemento de fijación precargado 20 en la junta precargada 30 con la fuerza de rotación en la dirección opuesta al par de apriete previo predeterminado; o vibrar (impactar) la tuerca apretada 36 sobre la arandela comprimida 1 para aplicar vibración a fin de pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca. En el modo LSHT, la herramienta 10B aprieta la tuerca 36 sobre la arandela comprimida 1 en el elemento de fijación precargado 20 sobre la junta precargada 30 con la fuerza de rotación en una dirección hasta el par de apriete predeterminado y aplica la fuerza de reacción en la dirección opuesta a la arandela comprimida 1; o afloja la tuerca 36 en la arandela comprimida 1 en el elemento de unión precargado 20 en la unión precargada 30 con la fuerza rotacional en sentido contrario al par de apriete predeterminado y aplica la fuerza de reacción en el sentido uno a la arandela comprimida 1.

Durante el funcionamiento, la herramienta 10B en modo LSHT cambia a la herramienta 10A en modo HSLT cuando se afloja la tuerca 36 y se afloja la arandela 1 con el par de apriete previo especificado. Durante el funcionamiento, la herramienta 10A en modo HSLT cambia a la herramienta 10B en modo LSHT cuando la tuerca 36 está colocada y la arandela 1 está aflojada con el par de apriete previo especificado o cuando la corrosión de la rosca se ha reducido lo suficiente. Obsérvese que el operario utiliza la unidad de cambio de modo 400 para cambiar la herramienta del modo LSHT al modo HSLT o viceversa. Nótese que la unidad de cambio 400 es un interruptor manual, pero también puede ser automático. También debe tenerse en cuenta que la activación o desactivación del conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede ser manual o automática. Cabe señalar que el modo LSHT- puede conmutarse de controlado por par a asistido por vibración o viceversa y que el modo HSLT puede conmutarse de controlado por vibración a asistido por par o viceversa. Obsérvese que el conjunto de potencia de vibración (compactación) 300 puede seguir funcionando incluso cuando el disco 1 comienza o deja de girar. Y nótese que el modo LSHT para aflojar la tuerca 36 puede ser asistido por vibración para superar la corrosión por productos químicos, calor y/o lubricantes y evitar el agarrotamiento de la rosca del tornillo.

La aplicación de un par de apriete a un tornillo genera fricción en la cara, fricción en la rosca y carga en el tornillo. La fricción y la carga del tornillo son inversamente proporcionales: cuanto mayor es la fricción, menor es la carga del tornillo generada. La velocidad a la que se aprieta un tornillo tiene una gran influencia en la cantidad de fricción y, por lo tanto, en la fuerza del tornillo generada en una unión que se va a apretar. Ventajosamente, la pistola Z<®>utiliza el principio de que los coeficientes de fricción de la rosca y la cabeza inferior disminuyen al aumentar la velocidad.

Por ejemplo, la Pistola Z<®>funciona de la siguiente manera. Supongamos que un trabajo requiere apretar pernos de 11⁄2" con tuercas de 2<(3) />(8)"a un par de 520 pies-libra utilizando una pistola Z<®>Gun-A1. La pistola Z<®>Gun-A1 se utiliza para rangos de par de apriete de 300-1200 ft-lbs. La pistola Z<®>Gun-A1 viene con una transmisión cuadrada estándar de 3⁄4" y mide (LxAxA) 11,92" x 3,29" x 9,47". La carcasa de salida tiene un radio de 1,98". La altura y anchura de la empuñadura son de 6,94" y 2,12" respectivamente. Las velocidades de giro en vacío y final están comprendidas entre 4000 y 7. La fuerza de giro de la herramienta viene determinada por la presión de aire suministrada por un filtro/regulador/lubricador (FRL). El operario consulta la tabla de conversión presión/par adecuada para este valor. En este caso, un par final de 520 ft-lbs corresponde a una presión de aire de 50 psi. Por lo tanto, el operador ajusta la presión de suministro de aire del FRL a 50 psi.

Como se muestra en la figura 3B, la herramienta 10A baja la tuerca 36 hasta que se apoya firmemente contra la brida en el modo HSLT. La arandela 1' se comprime entre la tuerca de asiento 36' y la junta de asiento 30'. En el modo de salida (HSLT), la corredera (conjunto de cambio de modo 400) está en posición baja y la herramienta 10A se sujeta con ambas manos.

Como se muestra en la figura 3C, el operador tira del interruptor 400 hacia arriba para iniciar el apriete en el modo LSHT. La tuerca de asiento 36' se aprieta de modo que el casquillo de reacción exterior 17 encierre completamente la arandela comprimida 1'. Obsérvese la ausencia de puntos de pellizco, ya que ambas manos se encuentran fuera de la zona de apriete alrededor de la tuerca de asiento 36'. El operario aprieta el gatillo hasta que la herramienta 10B se bloquea y el casquillo de reacción interior 16 ya no puede moverse hacia delante. El operario ha aplicado un par de apriete de 520 ft-lbs a la tuerca apretada 36'' y a la arandela presurizada 1'', y cualquier otra tuerca se apretará con la misma fuerza mientras se mantenga la presión FRL. Las figuras 4A y 4B muestran una unión apretada 30'' que comprende el sujetador apretado 20'', la tuerca apretada 36'' y la arandela presurizada 1''.

Obsérvese que las superficies biseladas 8 de la arandela 1 ayudan a eliminar las soldaduras y otros problemas de holgura que se forman entre las bridas y los tubos de la junta 30. Además, las superficies biseladas 8 ayudan al casquillo de reacción exterior a acoplarse y conectarse de forma giratoria a la arandela 1. Además, las superficies biseladas 8 ayudan al casquillo de reacción exterior a acoplarse y conectarse de forma giratoria a la arandela 1. Las superficies biseladas 8 también pueden adaptarse a modificaciones del casquillo de reacción exterior 17 para permitir su uso en conexiones atornilladas inversas.

El operario invierte el procedimiento para aflojar la tuerca apretada 36'' y esta vez comienza en modo LSHT. Los efectos del tiempo y la corrosión pueden hacer que las tuercas y/o tornillos sean más difíciles de aflojar que cuando se apretaron. Dado que no es importante alcanzar un determinado valor de par de apriete al aflojar, el operario puede subir la presión de aire FRL hasta el valor máximo o cerca de él para que la herramienta reciba casi toda la potencia. Para aflojar se conecta un control direccional. El operario aplica la herramienta 10B a la aplicación y coloca un casquillo de arrastre interior 16 en la tuerca apretada 36'' y un casquillo de reacción exterior 17 en la arandela presurizada 1''. El operario tira del selector de velocidad 400 hacia arriba, activa la herramienta 10B y afloja la tuerca apretada 36'' hasta que pueda girarse a mano y se desenganche de las arandelas de presión 1''. El operador cambia el selector de velocidad 400 a la posición HSLT para aflojar la tuerca 36. Debe recordarse que el mecanismo de fuerza de vibración puede activarse mientras se aprieta la tuerca para pulverizar la corrosión seca antes de aplicar el par completo a la tuerca para aflojarla. De este modo, se requiere menos par de apriete para aflojar la conexión roscada industrial y la grasa pulverizada y seca no se acumula ni se concentra en partes de las roscas.

Tenga en cuenta que las partes de esta especificación que comienzan con las Figuras 16-23 contienen una discusión detallada de la pistola HYTORC Z<®>y las herramientas asociadas.

Zócalos HYTORC Z® ®.Las ventajas de las arandelas Z<®>se optimizan cuando se utilizan con los manguitos HYTORC Z<® ®,>que tienen una acción y reacción coaxial de doble accionamiento. Los manguitos exteriores reaccionan a las arandelas Z<®>y los manguitos interiores giran las tuercas o cabezas de tornillos junto a (sobre) las arandelas. Varios sistemas patentados de llaves de vaso dobles desarrollados por HYTORC<®>hacen precisamente eso. En primer lugar, la pistola Z<®>con un casquillo Z<®>es la forma más rápida y sencilla de aprovechar al máximo esta tecnología no reactiva. Las partes del casquillo exterior rodean la arandela Z<®>y están conectadas de forma giratoria a los dientes del cuerpo de la herramienta dinamométrica. El casquillo interior está conectado al accionamiento de la herramienta y hace girar la tuerca. La acción de impacto de la pistola Z<®>empuja rápidamente la tuerca hacia abajo y luego cambia sin esfuerzo al modo de par de apriete controlado mientras responde a la arandela Z<®.>No hay puntos de apriete externos ni cargas laterales no deseadas. Por primera vez, es posible generar un par de apriete controlado con una herramienta neumática sin sacrificar la velocidad ni la flexibilidad. Estas llaves de vaso patentadas superan todas las normas ANSI aplicables en cuanto a robustez y seguridad y están disponibles en una variedad de tamaños en pulgadas y métricas para adaptarse a cualquier trabajo.

El solicitante ha revelado importantes características de las arandelas en sus solicitudes de patentes relacionadas con HYTORC WASHER™. Las arandelas colocadas en la trayectoria de la carga giran con la tuerca (o la cabeza del tornillo) o permanecen inmóviles; las arandelas nunca giran en sentido contrario al de la tuerca debido a la fricción facial y a la compresión de la carga. La innovación del solicitante determinó la eficacia de las arandelas de respuesta en serie. A pesar de los beneficios de fricción del acoplamiento de la rosca, la HYTORC WASHER™ es viable basándose en esta observación.

En general, las juntas que hay que cerrar se aprietan con un perno y una tuerca. El perno con una arandela endurecida junto a la cabeza del perno se inserta a través de los orificios de la junta. La tuerca con una arandela endurecida adyacente se enrosca en el perno. Un casquillo de acción interior hace girar la tuerca y aprieta la unión, y un casquillo de reacción exterior transmite la fuerza de reacción de la herramienta a la arandela endurecida con encaje geométrico. A medida que aumenta el par de acción sobre la conexión, la fuerza de reacción del par de acción aumenta proporcionalmente. El casquillo exterior acoplable giratoriamente está engranado geométricamente con la arandela endurecida, lo que impide que la herramienta gire con respecto al operario debido a la fuerza de reacción.

Las figuras 5A, 5B y 5C son vistas en perspectiva del conjunto coaxial de acción y reacción 15 con doble accionamiento. La figura 5A es una vista en perspectiva de la sección transversal ensamblada. La figura 5B es una vista en perspectiva ensamblada. La figura 5C es una vista en perspectiva en despiece. La figura 5D es una vista en planta del conjunto de casquillo de acción y reacción coaxial 15 con doble accionamiento en la conexión apretada 30''.

En el modo HSLT, como se muestra en las figuras 3A y 3B, el conjunto de casquillo 15 sirve sustancialmente para transmitir una forma vibratoria de una fuerza rotacional a la tuerca 36 y a la arandela 1 en una dirección. En el modo LSHT, como se muestra en la figura 3C, cuyos resultados se muestran en las figuras 4A y 4B, el conjunto de casquillo 15 sirve sustancialmente para transmitir una forma multiplicada de la fuerza rotacional a la tuerca 36 en una dirección y la correspondiente forma multiplicada de una fuerza de reacción en otra dirección a la arandela 1 que actúa como objeto estacionario.

Como se muestra en la figura 5A, el casquillo de reacción interior 16 tiene un borde interior 52 con una tuerca o cabeza de tornillo que engrana en el casquillo (51). El casquillo de reacción exterior 17 tiene un borde interior inferior 62 con una arandela 1 que encaja en un borde exterior 4 de la arandela o casquillo exterior 9. El casquillo de arrastre interior 16 está dispuesto esencialmente en el interior del casquillo de reacción exterior 17. Están acoplados entre sí mediante un dispositivo de acoplamiento de casquillos 18. Los casquillos cooperan y son relativamente giratorios en direcciones opuestas a través del alojamiento de la herramienta. El borde interior inferior 62 y los medios de acoplamiento 61 del disco 1 y el borde exterior 4 del disco 1 y los medios de acoplamiento 9 del casquillo exterior son sustancialmente verticales. El casquillo de reacción exterior 17 incluye un borde exterior inferior 63 que tiene una superficie cónica que está inclinada hacia el interior en dirección a la parte inferior del borde interior inferior 62. Una superficie inferior 54 del casquillo interior 62 está inclinada hacia el interior. Una superficie inferior 54 del casquillo interior 16 gira sobre y/o por encima de una superficie superior 64 de un borde interior inferior 65 del casquillo exterior 17. Obsérvese que el acoplamiento de encaje 18 está previsto para su uso con las herramientas hidráulicas de accionamiento cuadrado de HYTORC<®.>Obsérvese que el acoplamiento de encaje 18A está previsto para su uso con las llaves dinamométricas neumáticas y eléctricas de HYTORC<®,>como la herramienta 10A (y 10B).

La arandela 1 tiene, entre otros, el radio del anillo R1A, el radio del lóbulo R1L, el radio de la moleta R1Ky el radio del agujero central R1V. La arandela 1 tiene una altura H1W, una primera altura de chaflán H1Bi, una segunda altura de chaflán H1Bii, una altura de moleteado H1Ky un ángulo de chaflán °1. La tuerca 36 tiene un radio hexagonal R36Ny una altura H36N. El manguito de reacción exterior 17 tiene un radio R17Wpara encajar con la arandela, que incluye un ancho de hueco G1Aentre la arandela y el manguito exterior que facilita que el manguito de reacción exterior 17 encaje con la arandela 1. Un espacio 19 de altura H(1L) proporciona suficiente holgura entre los casquillos interior y exterior 16 y 17. El casquillo interior 16 es libre de girar sobre la superficie superior 64.

Pero obsérvese la patente estadounidense n.º 8.631.724, con fecha de expedición de 21 de enero de 2014, titulada "FASTENING SOCKETS, WASHERS AND FASTENERS USED WITH THE WASHERS AND THE FASTENING SOCKETS". Los elementos de fijación exteriores de la patente '724 no encajan en la superficie exterior de una arandela, sino solo en una "región del borde exterior", lo que aumenta la probabilidad de fallo.

El casquillo de reacción exterior 17 de la herramienta 10A está inactivo e inactivo en el modo HSLT. No está engranado con el alojamiento del conjunto multiplicador de par 200. Los transmisores de fuerza vibratoria de impacto y/o del conjunto de fuerza vibratoria 300 están engranados con un eje de salida que hace girar el casquillo de accionamiento interior 16 para enroscar o desenroscar la tuerca 36 en el elemento de fijación 20. Sin embargo, el casquillo de reacción exterior 17 de la herramienta 10B está acoplado de forma giratoria a la arandela 1 bajo la tuerca 36 y está en contacto geométrico con ella. Cuando la tuerca 36' está montada, la arandela 1' comprimida sirve como objeto estacionario contra el que reacciona la carcasa del conjunto multiplicador de par 200 a través del casquillo de reacción 17. Cuando la carcasa del conjunto multiplicador de par 300 se mantiene inmóvil, los transmisores multiplicadores de par aprietan la tuerca montada 36'' a través del eje de salida de par.

Cuando se utiliza cualquier tipo de herramienta con casquillos de reacción, el casquillo de accionamiento hace girar una tuerca o una cabeza de tornillo. En una realización de dicha herramienta, el casquillo de reacción es estacionario en el modo HSLT. En otra realización de dicha herramienta, el casquillo de reacción gira en la misma dirección que el casquillo de accionamiento en el modo HSLT, pero es estacionario en el modo LSHT. Y en otra realización de dicha herramienta, el casquillo de reacción es estacionario o gira en la dirección opuesta al casquillo de accionamiento en el modo HSLT, pero es estacionario en el modo LSHT.

En otras palabras, el casquillo de accionamiento está siempre conectado operativamente a la tuerca o a la cabeza del tornillo durante todos los modos de par de torsión de menor a mayor resistencia. Y el casquillo de reacción está: conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial para transmitir una fuerza de reacción a la superficie de reacción coaxial durante el modo de par de mayor resistencia; conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial durante el modo de par de menor resistencia o el modo de fuerza intermitente; o conectado operativamente a la carcasa y desconectado operativamente de la superficie de reacción coaxial durante el modo de par de menor resistencia o el modo de fuerza intermitente.

En otras palabras, una herramienta eléctrica de torsión incluye: un medio de accionamiento para conectar con un casquillo de accionamiento de un conjunto de casquillo de reacción y acción coaxial de doble accionamiento para girar una tuerca o una cabeza de perno; un medio de reacción para conectar con un casquillo de reacción del conjunto de casquillo de reacción y acción coaxial de doble accionamiento para transmitir la fuerza de reacción a una arandela; un medio de conexión entre el medio de accionamiento y el medio de reacción; al menos dos modos de funcionamiento que incluyen un modo de par de torsión bajo de alta velocidad y un modo de par de torsión alto de baja velocidad; en el que los medios de accionamiento giran el casquillo de reacción en una dirección durante el modo de par elevado de baja velocidad y el modo de par reducido de alta velocidad; en el que el casquillo de reacción gira en una dirección cuando se activan los medios de conexión entre los medios de accionamiento y los medios de reacción en el modo de par reducido de alta velocidad, pero no gira la arandela cuando se desactivan los medios de conexión en el modo de par elevado de baja velocidad.

En otras palabras, un torque herramienta de poder comprende: un medio de accionamiento para conectar un casquillo de accionamiento a una tuerca o cabeza de perno; un primer medio de reacción y un segundo medio de reacción para conectar un casquillo de reacción a una arandela; al menos dos modos de funcionamiento - un modo de alta velocidad y bajo par y un modo de baja velocidad y alto par; en el que el casquillo de accionamiento es girado por el medio de accionamiento durante ambos modos para girar la tuerca o cabeza de perno; en el que el casquillo de reacción está conectado a una arandela situada debajo de la cabeza de la tuerca o del perno; un primer medio de reacción que impide que el casquillo de reacción gire en el modo de baja velocidad y alto par mientras la arandela recibe una fuerza de reacción mayor; y un segundo medio de reacción que impide que el casquillo de reacción gire en el modo de alta velocidad y bajo par mientras un operador recibe una fuerza de reacción menor. En este caso, un conjunto multiplicador de par que contiene un adaptador estriado es el primer medio de reacción. El segundo medio de reacción es un brazo inversor con un adaptador estriado.

Los manguitos dobles, especialmente los manguitos de reacción (manguitos), se han desarrollado para su uso en combinación con todos los sistemas de apriete/torque eléctricos, hidráulicos y neumáticos HYTORC<®.>Fue necesario minimizar el diámetro exterior de los manguitos de reacción para garantizar la máxima holgura entre los sistemas de reacción de la herramienta y los elementos de fijación circundantes. Para minimizar el diámetro exterior de los casquillos de reacción también fue necesario minimizar el diámetro exterior de los casquillos de acción.

En general, se desarrollaron numerosas geometrías de piezas para manguitos, casquillos y anillos adaptadores. Todos los componentes potenciales se fabricaron como prototipos en el centro de investigación y desarrollo de HYTORC<®>y se probaron experimentalmente. Como parte de las pruebas de calidad, las piezas se sometieron a la carga de aplicación correspondiente durante innumerables ciclos. También se analizaron experimentalmente diversas alternativas de materiales y tratamientos térmicos.

Tenga en cuenta que las partes de esta especificación que comienzan con las figuras 16-23 contienen explicaciones adicionales sobre las tomas HYTORC Z<®>.

HYTORC® Z<®>Arandela - Enganche radial del elemento de fijación diferencial.En las herramientas dinamométricas con dispositivos de reacción de la técnica anterior, el par de reacción es igual y opuesto al par de acción. Sin embargo, la fuerza de reacción ejercida por el brazo de reacción es mucho mayor con un objeto estacionario en las proximidades. La fuerza de reacción se multiplica por la distancia, la longitud del brazo de reacción. Así, la carga lateral o fuerza de reacción del pilar para una herramienta puede ser de 2 a 4 veces la salida de par en los puntos de pilar que están, por ejemplo, a 1⁄2 pie del eje de rotación del accionamiento. Esta mayor fuerza de reacción se concentra en este único punto. Por supuesto, los brazos de reacción más cortos transmiten una fuerza de resistencia a la reacción menor a los puntos de pilar más cercanos al eje de rotación del actuador. Es obvio que un brazo de reacción extremadamente corto transmitiría una fuerza de resistencia a la reacción similarmente grande pero ligeramente mayor que las salidas de la herramienta de torsión porque el punto de pilar está extremadamente cerca del eje de rotación del actuador.

Las irregularidades de la rosca provocan propiedades de atornillado desfavorables. Entre otras cosas, la carga lateral hace que la rosca de la tuerca y el perno engranen con enorme fuerza en el lado cercano al que se aplica, de modo que la grasa seca se acumula en este punto al girar la tuerca. A menudo, sólo pequeñas fracciones de la superficie total de la rosca quedan engranadas entre el perno y la tuerca. Esto provoca la rotura de la rosca del tornillo, lo que requiere un par mucho mayor y, por tanto, una carga lateral mucho mayor para aflojar la tuerca. Esta cadena de acontecimientos suele arruinar las roscas de los pernos y las tuercas. El tornillo se atasca o se agarrota en el punto en el que la fricción de la rosca consume todo el par, lo que puede provocar la rotura del tornillo o de la herramienta utilizada para girarlo.

La herramienta dinamométrica utilizada originalmente para apretar el tornillo a menudo no es suficiente para aflojar el mismo tornillo corroído. Estos elementos de fijación corroídos pueden requerir pares de afloje de dos a cuatro veces superiores al par de apriete, por lo que se necesita una herramienta más potente para aflojar las roturas. Los elementos de fijación a altas temperaturas, como en turbinas y carcasas, suelen ser críticos y requieren elementos de fijación inoxidables o de ingeniería de precisión con costes de sustitución extremadamente elevados. Además, el uso de tornillos de rosca fina, que últimamente se han hecho muy populares, multiplica este problema.

Del mismo modo, el par de reacción es igual y opuesto al par de acción en la unidad de casquillo de acción y reacción coaxial HYTORC<®>con dos accionamientos. Pero la característica de la amplificación de la fuerza de reacción también es aplicable. Las divulgaciones de las patentes HYTORC WASHER™ y SMARTWASHER<TM>del Solicitante muestran que estas arandelas tienen un radio sustancialmente similar al de la tuerca. Las fuerzas de reacción ejercidas sobre estas arandelas eran de magnitud similar al par de reacción igual y opuesto. Esto ayuda a explicar por qué las ARANDELAS HYTORC™ y las ARANDELAS SMARTWASHER<TM>giraban a veces con la tuerca o la cabeza del tornillo.

Los expertos en fijación industrial han reconocido que es necesario utilizar tamaños relativamente similares de elementos de fijación. En las uniones atornilladas normales, no importa si la cabeza del tornillo o la tuerca están provistas de un par de apriete. Esto supone, por supuesto, que la cabeza del tornillo y la tuerca tienen el mismo diámetro y las superficies de contacto son las mismas para conseguir el mismo coeficiente de fricción. Si éste no es el caso, sí importa. Supongamos que la tuerca tiene una pestaña y la cabeza del tornillo no. Si el par de apriete se determinó suponiendo que se debía apretar la tuerca, pero la cabeza del tornillo se apretó después, el tornillo podría estar sobrecargado. Normalmente, el 50% del par de apriete se utiliza para superar la fricción bajo la superficie de apriete. Por tanto, un radio de fricción menor hace que fluya más par de apriete hacia la rosca del tornillo, lo que provoca que se apriete en exceso. En el caso contrario, es decir, si al determinar el par de apriete se supusiera que se debe apretar la cabeza del tornillo y después se apretara la tuerca, el tornillo quedaría insuficientemente apretado.

Al igual que un brazo de reacción extremadamente largo aplica una fuerza de reacción extremadamente mayor a un objeto estacionario cercano, un brazo de reacción extremadamente corto aplica una fuerza de resistencia a la reacción de magnitud similar pero ligeramente mayor a la salida de la herramienta de torsión. En este sentido, el casquillo de reacción exterior 17 puede considerarse un brazo de reacción de 360°que aplica esta fuerza de resistencia de reacción de magnitud similar pero ligeramente mayor a la salida de la herramienta de torsión infinitamente alrededor del borde exterior 4 del disco 1. En efecto, el casquillo de reacción exterior 17 ejerce una fuerza de resistencia a la reacción mayor sobre el disco de reacción 1 por debajo de la tuerca 36. Esto sólo se consigue mediante un engrane de forma geométrica disco 1 - casquillo de reacción exterior 17 ligeramente mayor que un engrane de forma geométrica tuerca 36 - casquillo de reacción interior 16. La observación básica del solicitante sobre las arandelas combinada con esta nueva observación asegura una arandela silenciosa en la que reaccionar.

Como se muestra en la figura 5D, el borde exterior 4 de la arandela presurizada 1'' sobresale más allá de un borde exterior 37 de la tuerca apretada 36''. Una fuerza de reacción 92, que actúa en una dirección diferente 94 y es absorbida por el borde exterior de la arandela 4, es mayor que un par de acción 91, que actúa en una dirección 93 y es absorbido por la tuerca 36. La arandela presurizada 1'' absorbe la fuerza de reacción 92 de la herramienta 10B, de modo que la herramienta 10B ejerce un par de acción 91 sobre la tuerca 36'' y ejerce una fuerza de reacción 92 ligeramente mayor pero opuesta sobre el borde exterior de la arandela 4. La tuerca con asiento 1'' gira, pero el disco comprimido 1'' permanece inmóvil. Este posicionamiento relativo, es decir, que el borde exterior de la arandela 4 está más alejado del centro de rotación o del eje de la fuerza de rotación A10que el borde exterior de la tuerca 37, constituye un aspecto innovador. La fuerza de reacción 92 actúa a través del brazo de palanca efectivo del manguito exterior 17 a una distancia R1Adel eje de la fuerza de rotación A10, que tiende a mantener inmóvil el disco 1. Como resultado de los diferentes radios de los encajes poligonales exteriores, la arandela 1 permanece inmóvil en la articulación 30 en lugar de girar con la tuerca 36 cuando se aprieta o afloja el cierre 20.

HYTORC® Z® Medios para aumentar el coeficiente de fricción de las arandelas. Refiriéndose a la figura 6, se muestra una vista de abajo arriba de la superficie de apoyo inferior 3, que está provista de medios 60 para aumentar la fricción. La tuerca 36 se muestra junto a la superficie de apoyo superior lisa 2. Las fuerzas de fricción entre la tuerca 36 y la arandela 1 son menores cuando las superficies de contacto lisas 2 y 38 están en contacto que cuando la superficie de contacto rugosa 3 y la superficie de la brida 30 están en contacto, por lo que la tuerca 36 tiende a girar y la arandela 1 tiende a permanecer inmóvil.

Las figuras 6B, 6C, 6D y 6E explican este fenómeno. La figura 6B muestra cómo se aprieta la tuerca 36 y se presiona contra la superficie de apoyo superior 2 de la arandela 1. La superficie de apoyo superior 2 y una superficie de apoyo inferior 38 de la tuerca 1 son lisas. Durante el apriete, una fuerza de fricción 71ractúa entre la tuerca 36 y la arandela 1 en una dirección 92. Una fuerza de compresión Fnde la tuerca 36 actúa sobre la arandela 1 en una dirección descendente a lo largo del eje de fuerza de rotación A10. Un radio r es un radio de fricción efectivo o la distancia desde el eje de fuerza de rotación A10a un centro de la superficie de fricción 73rde la superficie de apoyo inferior 38 de la tuerca 36.

La figura 6C muestra cómo se presiona la arandela 1 contra la superficie de apoyo 35 de la junta 30. La superficie de apoyo 35 y la superficie de apoyo inferior 3 de la arandela 1 están en contacto de fricción entre sí bajo carga. Durante el apriete, una fuerza de fricción 72Ractúa entre la arandela 1 y la junta 30 en una dirección diferente 93. Una fuerza de compresión Fbde la junta 30 actúa sobre la arandela 1 en dirección ascendente a lo largo del eje de rotación A10. Un radio R es un radio de fricción efectivo o la distancia desde el eje de la fuerza de rotación A10hasta un centro de la superficie de fricción 74Rde la superficie de apoyo inferior 3 de la arandela 1.

La figura 6D muestra una combinación de las figuras 6B y 6C. La figura 6E muestra Fny Fb. La fuerza de compresión Fc, que se genera al apretar la tuerca 36 sobre el elemento de fijación 20, es la misma a ambos lados de la arandela 1, de modo que Fn= Fb= Fc. Fuerza de rozamiento (FR)= μ * Fc, donde μ es el coeficiente de rozamiento. Cabe señalar que el radio de fricción efectivo del agente de tratamiento para mejorar la fricción 60 o R es mayor que el radio de fricción efectivo de la tuerca 36 o r, de modo que Fc * R > Fc * r. Esto significa que el par de torsión para vencer la fricción entre la tuerca 36 y la arandela 1 es menor que el par de torsión que vencería la fricción entre el agente de tratamiento mejorador de la fricción 60 de la arandela 1 y la junta 30.

Volviendo al ejemplo de la figura 6A, los medios de tratamiento 60 que aumentan el coeficiente de fricción se muestran, por ejemplo, como un moleteado elevado radialmente 7 con un radio interior R7. El moleteado radial 7 se representa lo más alejado posible del eje de fuerza de rotación A10con un radio RMAXsustancialmente máximo para maximizar el par de apriete (τ(R) (MAX)) estando aún por debajo del margen de presión de la tuerca 36. Al aumentar la fuerza de apriete, el moleteado 7 se adhiere a la superficie de la brida 35 y resiste así el intento del disco 1 de girar con la tuerca 36. El coeficiente de rozamiento μ permanece constante y se multiplica por la fuerza de compresión constante Fcpara obtener<una fuerza de rozamiento constante (Fb). El par de reacción (τ(R) ) es F * R. El par máximo puede alcanzarse en un>radio esencialmente máximo, RMAX, de modo queτRMAX= F * RMAX. En otras palabras, el radio de fricción efectivo R de la arandela 1 es mayor que el radio de fricción efectivo r de la tuerca 36. En general, el radio de fricción efectivo de las arandelas Z<®>es mayor que el radio de fricción efectivo de las tuercas o cabezas de tornillos. Cabe señalar que los principios de la mecánica (estática, dinámica, etc.) para que describen las aplicaciones convencionales de atornillado<y las fuerzas asociadas son bien conocidos en este campo.>

En otras palabras, la resistencia del disco 1 al deslizamiento o al giro mientras se aplica un par de reacción es función de la carga y del coeficiente de fricción. Las siguientes expresiones representan las relaciones entre la fuerza de deslizamiento, la fricción, la carga y el par en un disco de reacción:

Resistencia a la fuerza de deslizamiento = (coeficiente de fricción) x (carga)

FR= µ * F(N

donde: FR= fuerza (resistencia), µ = coeficiente de fricción, y FN= fuerza normal (peso o carga).

En una unión atornillada, la fuerza necesaria para vencer la fricción y generar deslizamiento o rotación es función del par aplicado y del radio de fricción. Por lo tanto, la fuerza para generar deslizamiento puede expresarse de la siguiente manera:

<FS= (par) / (radio de fricción)>

FS= τ / r(F

donde: FR= fuerza (deslizamiento),= par y rF= radio de rozamiento efectivo. Por lo tanto, en una fijación:

FS= FR

τ / rF= µ * FN, de modo que:

τ = µ * rF* F(N

La expresión anterior muestra que la resistencia al deslizamiento bajo par es función del coeficiente de fricción, de la carga y del radio de la superficie de fricción. En general, se supone que este radio de fricción efectivo es el valor medio de los radios del agujero central y de la superficie de apoyo exterior. Cuanto mayor sea el radio de fricción, mayor será la resistencia al deslizamiento o al giro. Por lo tanto, se entiende que un medio para aumentar el radio de fricción de la arandela en relación con el radio de fricción de la tuerca o el perno anclará la arandela en relación con la tuerca o el perno. Al tratarse de fuerzas de torsión iguales y opuestas, las arandelas de reacción y las tuercas o pernos ejercerán siempre fuerzas de torsión idénticas sobre la carga del perno. Los coeficientes de fricción de los elementos de fijación son idénticos si se utilizan materiales y lubricantes similares en todos ellos. Por lo tanto, aumentando el radio de fricción de la superficie de apoyo de la arandela, se puede garantizar que las arandelas permanezcan ancladas en relación con la tuerca o el perno en todas las situaciones de fijación.

Al precargar la superficie del cojinete hacia el exterior, se aumenta el radio de fricción del disco. Esto puede lograrse añadiendo características superficiales en la zona más externa de la superficie del cojinete, descuidando las zonas más internas. Debido a las elevadas cargas y a la típica incrustación de las superficies de contacto, sólo se requiere una pequeña cantidad de mecanizado selectivo de la superficie para aumentar eficazmente el radio de fricción.

La posición y el área de cobertura de los tratamientos de mejora del coeficiente de fricción, como el estriado en relieve, y su relación con la base de la tuerca o la cabeza del tornillo garantizan la eficacia del sistema Z®. La parte inferior de la arandela contiene tratamientos de mejora del coeficiente de fricción orientados hacia el exterior que definen una sección de fricción para el acoplamiento con la superficie de la junta. La sección de fricción está situada alrededor de una porción circunferencial exterior de la superficie inferior y se extiende hacia el interior hasta una anchura inferior a la anchura total del cuerpo de la arandela. La superficie de fricción tiende a asegurar la tuerca manteniendo la fuerza del tornillo, evitando así que se afloje involuntariamente. En otras palabras, la cara inferior de la arandela está rugosa para asegurar una fricción significativa entre la unión y la arandela al apretar o aflojar el tornillo. Las fuerzas de fricción generadas entre la arandela y la unión son considerables y evitan de forma fiable la rotación no deseada de la arandela durante la carga y en la fase inicial del aflojamiento.

Inesperadamente, no es posible obtener un rendimiento repetible experimentalmente cuando la superficie mejorada por fricción 7 cubre completamente o está cerca del orificio central de la superficie inferior 3 de la arandela 1. En la mayoría de los casos, esta disposición falla y la arandela 1 gira con la tuerca 36

El concepto de la arandela Z® funciona de forma similar si sólo se utiliza un anillo exterior con medios para aumentar el coeficiente de fricción. No es necesario tener tanto una parte interior lisa, es decir, la superficie interior 3A, como una parte exterior rugosa. Pero las diferentes estructuras superficiales de la parte inferior del disco contribuyen al sesgo de fricción en la parte inferior en su conjunto y entre la parte inferior y la parte superior del disco.

La presente divulgación tiene por objeto definir una arandela de tipo reacción cuya superficie de fricción está desplazada hacia el exterior, por ejemplo, un radio de fricción del disco de reacción que está sesgado hacia el exterior con respecto a la tuerca. Esto da lugar a un desplazamiento novedoso y no obvio del radio de la superficie de fricción, que impide que el disco gire delante de la tuerca. Los discos de reacción anteriores sin precarga de fricción tendían a girar, especialmente cuando se utilizaban en superficies duras. Su rendimiento era escaso y sólo funcionaban en condiciones ideales sobre superficies ideales. Los discos de reacción que giraban causaban daños no deseados en las caras de las bridas, un mantenimiento ineficaz del sistema y de los tornillos industriales y pérdidas económicas. Las arandelas con posicionamiento externo del coeficiente de fricción, que aumentan el grado de tratamiento, garantizan superficies de brida impecables, aumentan la eficacia de los trabajos de atornillado industrial y mantenimiento de sistemas y minimizan las pérdidas económicas.

Volviendo a la figura 5D: Las diferencias relativas de acoplamiento radial entre la arandela y el elemento de fijación, es decir, que el borde exterior 4 de la arandela 1 está más alejado del centro de rotación o eje de rotación A10que el borde exterior 37 de la tuerca 36, sirven como medio adicional para aumentar el coeficiente de fricción en otra realización. Un área mayor de disco/brida con un radio de encaje más largo aumenta la fricción en la cara en comparación con un área menor de tuerca/disco con un radio de encaje más corto.

En otras palabras, en las aplicaciones de atornillado, el par de fricción generado por la interacción entre la arandela y la superficie de la brida es mayor que el par de fricción generado por la interacción entre la tuerca y la arandela. La arandela permanece inmóvil, de modo que es posible acoplar un casquillo de retención en una posición rotacionalmente fija con respecto al alojamiento de la herramienta. El casquillo de retención se acopla al borde poligonal exterior de la arandela mientras que la herramienta de apriete se acopla a la tuerca. Cuando se aprieta, la arandela se presiona bajo la tuerca y el alojamiento de la herramienta se asegura contra el giro en relación con la arandela. La arandela absorbe el par de reacción y la fuerza de reacción del alojamiento de la herramienta, que son opuestos al par de apriete, y los transfiere a la arandela comprimida. No se requiere ningún agente de reacción externo.

Las figuras 7A, 7B y 7C muestran diferentes dimensiones de arandelas y anchuras de medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción, como bandas moleteadas. La figura 7A muestra una arandela 17Acon una cavidad interna u orificio central 57Apara su uso con un tornillo M14, un tamaño relativamente pequeño. La banda moleteada 7(7A) ocupa la mayor parte de la superficie de la superficie de apoyo inferior 37A. No obstante, la superficie de apoyo inferior 3(7A) tiene una superficie interior lisa 3A7Aadyacente a la cavidad 57A. La superficie interior lisa 3A(7A) se forma entre la cavidad 57A, que recibe el elemento de fijación 20, y la banda moleteada 77A. El disco 17Atiene un radio interior, rin7A, un radio exterior, rout7A, un radio moleteado interior, rinK7A, un radio moleteado exterior, routK7A, y un radio de lóbulo, rL7A. Las figuras 7B y 7C tienen dimensiones similares.

Recuerde que las HYTORC WASHERs™ y las HYTORC SMARTWASHERs™ añaden una altura innecesaria en aplicaciones de atornillado. El espesor de las arandelas Z® suele ser pequeño en comparación con su diámetro exterior. Por ejemplo, la relación media entre el espesor H1Wy el diámetro exterior D(1A) de las arandelas mostradas en los dibujos es de aproximadamente 0,08 y puede oscilar entre 0,04 y 0,12. Otras relaciones describen las arandelas Z®, entre ellas: la relación media entre la altura H1Wde la arandela y la altura H(36N) de la tuerca es de aproximadamente 0,170 y puede oscilar entre 0,10 y 0,30; la relación media entre el diámetro D(1A) de la arandela y el diámetro D36de la tuerca es de aproximadamente 1,10 y puede oscilar entre 0,80 y 1,40. Estas relaciones se indican únicamente a título descriptivo,

Obsérvese la dificultad de cuantificar características significativas de la precarga por fricción del sistema Z®. Por ejemplo, las superficies relativas de las arandelas y las tuercas (o las cabezas de los tornillos) tienen un efecto mínimo en los resultados de la precarga por fricción con el sistema Z®. De hecho, los elementos de fijación roscados relativamente pequeños pueden tener relaciones muy diferentes que los elementos de fijación roscados relativamente grandes.

El dato más significativo es el cálculo del radio de fricción efectivo de la arandela y el tornillo roscado. Las arandelas Z® funcionan con tanta fiabilidad porque los tratamientos que mejoran la fricción se precargan selectivamente alejándose del orificio central y acercándose al borde exterior. El radio de fricción efectivo de la arandela es mayor que el radio de fricción efectivo del tornillo roscado. Por ejemplo, el radio de fricción efectivo de una arandela con una banda radial de tratamientos para mejorar la fricción en la parte inferior es el centro de esta banda. Obsérvese que esta discusión asume el caso ideal en el que la carga del tornillo se distribuye uniformemente bajo la tuerca o la cabeza del tornillo debido al uso de la arandela Z®.

Tenga en cuenta que los aumentos de fricción no son necesarios en muchas aplicaciones, aunque garantizarán que la arandela permanezca inmóvil en todas las aplicaciones, independientemente de: las caras relativas de la arandela/el elemento de fijación o los radios de acoplamiento, la dureza relativa del material del elemento de fijación/el elemento de fijación y los tratamientos relativos de la superficie del elemento de fijación/el elemento de fijación, como lubricantes (revestimiento de molibdeno, etc.) o recubrimientos (pintura, etc.). Los aumentos de fricción tienen efecto al principio de una operación de apriete, cuando hay poca o ninguna carga sobre el tornillo y/o la tuerca. Este desplazamiento de la fricción garantiza que la arandela siempre se sujete.

Entre los medios alternativos para aumentar el coeficiente de fricción cabe citar la rugosidad, las superficies poligonales, las ranuras, el moleteado, los picos, los surcos, las ranuras, los puntos salientes, las acanaladuras u otras proyecciones similares. Otras posibilidades incluyen protuberancias ajustadas a presión, anillos concéntricos o en espiral, ranuras o dientes radiales, patrones de gofres, etc. Es suficiente cualquier proceso que fuerce a las zonas de la superficie exterior a interactuar de forma más agresiva con la superficie de la brida, como moleteado selectivo, esmerilado, granallado, fresado, mecanizado, forjado, fundición, moldeado, conformado, desbastado, estampado, doblado o incluso el simple alivio de las zonas interiores. Cabe señalar que también pueden utilizarse combinaciones de dichos tratamientos para mejorar la fricción. Si el acoplamiento entre la arandela 1 y el manguito de reacción exterior 17 es algo mayor que el acoplamiento entre la tuerca 36 y el manguito de reacción interior 16, los medios para aumentar el coeficiente de fricción pueden: no ser necesarios; estar situados en cualquier parte de la cara inferior de la arandela; o estar situados sustancialmente más allá del radio de fricción efectivo de la tuerca o de la cabeza del tornillo en la cara inferior de la arandela. Para conseguir las propiedades según la invención, basta con que la cara inferior de la arandela sea plana. Sin embargo, la superficie de fricción opuesta también puede ser cónica hacia el exterior, por lo que el borde exterior del anillo de fricción es más grueso que el borde interior. En caso necesario, el disco y, por tanto, su cara inferior también pueden tener una curvatura. Se obtienen resultados especialmente buenos con una curvatura convexa hacia la junta. Esto se describe en la patente estadounidense n.º 7.462.007, con fecha de publicación de 9 de diciembre de 2008, titulada "Reactive Biasing Fasteners". Obsérvese, sin embargo, que las arandelas no ejercen una fuerza de polarización axial sobre el tornillo alargado.

Las arandelas de reacción para atornillado industrial suelen tener una forma exterior que permite un acoplamiento rotacional con un dispositivo para aplicar el par, y una superficie de fricción de apoyo en la cara inferior que está precargada de forma discontinua y selectiva en zonas fuera del agujero central. Estas características de fricción superficial se generan selectivamente en la cara inferior de la arandela y excluyen cualquier zona cercana al radio del orificio central. Estas características de fricción superficial pueden crearse mediante moleteado, esmerilado, granallado, fresado, mecanizado, forja, fundición, moldeado, conformado, desbaste, estampado, grabado, troquelado o doblado. Las características de fricción superficial pueden crearse simplemente eliminando material cerca del orificio del disco de reacción. Las características de fricción superficial también pueden crearse con superficies discontinuas y/o texturas en una o más áreas fuera del orificio y/o colocadas individualmente, al azar o en cualquier disposición.

Geometrías alternativas de la arandela Z®.Las figuras 8A a 8L muestran formas alternativas de la arandela 1. Las arandelas pueden tener un borde exterior (y los correspondientes medios de enganche) conformado con una geometría adecuada para engranar de forma no giratoria con el borde interior del alojamiento exterior (y los correspondientes medios de enganche) conformado con una geometría correspondiente adecuada o sustancialmente idéntica. La forma comercialmente disponible de la arandela Z<®>1 es una arandela de "patrón de flor" que tiene porciones cóncavas que se extienden hacia el interior y porciones convexas que se extienden hacia el exterior dispuestas alternativamente y repetidamente en dirección radial alrededor de un círculo de referencia imaginario centrado en un punto central de la arandela. Las figuras 8B, 8E, 8G, 8H y 8I son derivaciones claras de tales arandelas en forma de flor. Obsérvese que la figura 8K muestra una forma de enganche de varios lados y la figura 8J un enganche en forma de cuña, que pueden considerarse en forma de flor con un número creciente de dientes de enganche.

Otras geometrías adecuadas son triángulo, triángulo curvado, cuadrado, rectángulo, paralelogramo, rombo, trapezoide, trapecio, cometa, pentágono, hexágono, heptágono, octágono, nonágono, decágono, círculo con protuberancias exteriores, elipse u óvalo. Obsérvese que los bordes exteriores de cualquier forma adecuada pueden ser curvos en lugar de angulares para permitir un fácil encaje con los zócalos Z<®.>

Las figuras 8D1, 8D2 y 8D3 muestran la realización de la figura 8D, Z<®>Arandela 18Dpara su uso con diversas herramientas eléctricas. Se muestran vistas en perspectiva de los lados superior e inferior o una vista en sección transversal lateral de la arandela 18D. En general, la arandela 18Dtiene una forma hexagonal anular con dimensiones y características similares a las de las figuras 1A, 1B y 1C, pero con el sufijo "8D". La forma hexagonal de la arandela 18Dcomprende esquinas laterales 68Aque se extienden radialmente y forman una forma hexagonal. Generalmente, la superficie de apoyo superior 28Des lisa con menor fricción superficial y la superficie de apoyo inferior 38Dtiene elevaciones de fricción o esquinas inferiores 78Dcon mayor fricción superficial. Cabe señalar que se pueden utilizar lubricantes en la superficie de apoyo superior 28Dpara reducir la fricción superficial entre ésta y la tuerca roscada 36 u otro elemento de fijación roscado. Las esquinas radiales inferiores 78(D)aumentan la fricción superficial de la superficie de apoyo inferior 38D. Aunque las esquinas laterales 68Dno se muestran, pueden incluir superficies inclinadas en ángulo 88Dformadas entre la superficie de apoyo superior 28Dy una superficie de apoyo lateral 48D. Dichas superficies inclinadas 88Dpueden formar una porción de borde exterior que comprende superficies cónicas y dientes de encaje, en las que las superficies cónicas se inclinan gradualmente hacia fuera y hacia la superficie de apoyo inferior 38Dy la superficie de apoyo lateral 48D.

El disco 18Dtiene, entre otros, un radio anular R8A, un radio lobular R8L, un radio moleteado R8Ky un radio de cavidad R8V. El disco 18Dtiene una altura H8, una primera altura de chaflán H8Bi, una segunda altura de chaflán H8Bii, una altura de moleteado H8Ky un ángulo de chaflán °8. Dichas superficies biseladas 88Apueden ayudar a la arandela 18Aa superar un radio de esquina de una brida y otras holguras. Otras superficies biseladas 8 pueden ayudar al casquillo de reacción exterior a acoplarse y conectarse rotativamente con la arandela 1. Las superficies biseladas 8 también pueden permitir modificaciones en el casquillo de reacción exterior 17 para permitir aplicaciones de atornillado inverso.

Colocación alternativa de los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción de la arandela Z®.

Las figuras 8D4 - 8D10 muestran la arandela 18Dcon diferentes repeticiones de superficies precargadas por fricción con una fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y una fricción relativamente menor contra la tuerca. En otras palabras, la arandela 18Dse muestra con diferentes tipos, tamaños y posiciones de medios para aumentar el coeficiente de fricción. Cabe señalar que estas variaciones se muestran con de la arandela 18D, pero se aplican a todas las arandelas de reacción divulgadas. La figura 8D4 se muestra sin mejoras de fricción, sólo con la parte inferior lisa. La figura 8D5 muestra mejoras de fricción empotradas en la parte inferior del disco mediante la eliminación de material cerca del orificio central. La figura 8D6 muestra una banda relativamente fina de elevaciones de fricción formada en una región del borde exterior de la cara inferior. La figura 8D7 muestra una banda relativamente gruesa de elevaciones de fricción formada equidistante de una región del borde interior y de una región del borde exterior de la cara inferior. La figura 8D8 muestra una banda relativamente fina con una anchura de 1X de realces de fricción formada a una distancia de 1X del borde exterior y 2X del borde interior de la superficie inferior. La figura 8D9 muestra un medio de mejora de la fricción, en este caso un anillo inclinado hacia abajo con bordes afilados formado en el borde exterior de la superficie inferior. Aunque la arandela 18D5se muestra curvada, no ejerce ninguna fuerza axial de precarga sobre el perno alargado. Alternativamente, la arandela 18D5puede no tener diferencias de altura excepto en los bordes afilados.

Como se muestra en la figura 8D10, las arandelas también pueden estar provistas de configuraciones para el enclavamiento positivo con el casquillo de reacción exterior. Tales enclavamientos positivos son rebajes moldeados en el borde exterior de la arandela 18(D).El casquillo de reacción exterior contendría medios de encaje apropiados para permitir la operación a manos libres, y una vez asentada la tuerca, la operación a manos libres en una operación de apriete inverso.

En las divulgaciones del estado de la técnica sobre arandelas sensibles para el atornillado industrial con superficies de fricción, no se discute ni la importancia de la ubicación ni la extensión de la cobertura de dichas superficies de fricción. El solicitante descubrió que los medios para aumentar el coeficiente de fricción, situados en los radios interiores de la arandela cerca del perno o en toda la parte inferior de la arandela, provocaban el movimiento de la arandela o su rotación con la tuerca. Estas estrategias sólo tuvieron un éxito marginal y en ocasiones dieron lugar a arandelas inamovibles. En otras palabras, los tratamientos de fricción sobre porciones más grandes, enteras y/o interiores de la cara inferior de las arandelas son mucho menos eficaces que los tratamientos de fricción sobre porciones más pequeñas y/o exteriores.

Sujetadores alternativos y tipos de casquillo Z® para utilizar con la arandela Z®.La figura 9A muestra la arandela 18Dpara su uso con un tornillo con la cabeza del tornillo 20A roscada en un orificio ciego y un conjunto de casquillo coaxial de doble accionamiento HYTORC<®.>La figura 9B muestra la arandela 18Dpara su uso con un tornillo con cabeza hueca 20B roscado en un orificio ciego y un conjunto de casquillo coaxial y de reacción HYTORC<®>modificado con doble accionamiento 15C. Se pueden utilizar diferentes geometrías de elementos de fijación con las herramientas, piezas y accesorios del sistema Z<®>con las modificaciones de diseño adecuadas, como se muestra en la figura 9B. El conjunto de receptáculo 15C modificado contiene un conector 16C para accionar el elemento de fijación en lugar del receptáculo de acción 16

Área reducida de la arandela Z®.La figura 10 es similar a la figura 5D, excepto en que un borde exterior 410Ade una arandela presurizada 110A’’ se inclina alejándose del borde exterior 37 de la tuerca apretada 36''. En particular, la fuerza de par de reacción 9210A, que actúa en una dirección diferente 94 y es absorbida por el borde exterior 410Ade la arandela, puede ser menor que la fuerza de par de acción 91, que actúa en una dirección 93 y es absorbida por la tuerca 36. La arandela presurizada 110A'' absorbe la fuerza de par de reacción 9210Ade la herramienta 10B, de manera que la herramienta 10B ejerce un par de acción 91 sobre la tuerca 36' y puede ejercer una fuerza de reacción 9210Amenor sobre el borde exterior de la arandela 410A. Los refuerzos de fricción agresivos 710Ason necesarios para evitar que la arandela 110Agire con la tuerca 36'. La tuerca 36' gira, pero la arandela comprimida 110A' está inmóvil. Este posicionamiento relativo, a saber, que la amplificación de fricción 710Ay, por tanto, un radio de fricción efectivo de la arandela 110Aestá más alejado del centro de rotación o del eje de fuerza de rotación A10que un radio de fricción efectivo de la tuerca 36, es un aspecto innovador. La fuerza de reacción 9210Aactúa a través del casquillo exterior 17A a una distancia R10Amás o menos alejada del eje de la fuerza de rotación A10, lo que provoca que el disco 110Ase mantenga inmóvil. Como resultado de la diferencia en los radios de fricción efectivos, el disco 110Apermanece estacionario en la junta 30 en lugar de rotar con la tuerca 36 cuando el cierre 20 se aprieta o afloja. Obsérvese que la superficie inferior 54 del casquillo interior 16 gira sobre y/o por encima de una superficie superior 64A de un borde interior inferior 65A del casquillo exterior 17A. En este caso, el casquillo interior 16 y el casquillo exterior 17A pueden experimentar una fricción superficial adicional debido a la mayor superficie de la superficie superior 64A.

En otras palabras, con el sistema HYTORC<®>Z<®>pueden utilizarse arandelas cuyos bordes exteriores coincidan con el borde exterior de la tuerca o cabeza del perno o estén acortados con respecto a éste. En tales casos, es necesario dar forma a la parte inferior de la arandela con tratamientos agresivos de mejora del coeficiente de fricción para garantizar que el radio de fricción efectivo de la arandela sea mayor que el radio de fricción efectivo de la tuerca o cabeza del perno. Los resultados satisfactorios también son probables con los mejoradores de fricción agresivos cuando la fuerza de reacción absorbida por el borde exterior de la arandela es sustancialmente igual o menor que el par de acción absorbido por el borde exterior de una tuerca o cabeza de perno. En estos casos, dichos aumentadores de fricción agresivos pueden incluir rugosidades, superficies poligonales, ranuras, estrías, puntos, surcos, ranuras, puntos salientes u otras protuberancias similares. La compensación del coeficiente de rozamiento agresivo, que aumenta los medios de tratamiento más allá de R20, sigue siendo una característica importante en este caso. Cabe señalar que el casquillo exterior 17A modificado de requiere un diseño sofisticado para acoplarse y rotar con el disco 1. También hay que señalar que el casquillo exterior 17A modificado puede permitir aplicaciones de atornillado inverso

Tamaños alternativos del encaje Z®.Las figuras 11A, 11B y 11C muestran diferentes tamaños de casquillos de reacción, incluyendo el casquillo exterior 1711Acon paredes rectas y los casquillos exteriores 1711By 1711Ccon paredes cónicas. Estas variaciones permiten utilizar conectores roscados y arandelas HYTORC<®>Z<®>de diferentes tamaños con la misma pistola Z<®.>Se pueden utilizar otras configuraciones según sea necesario.

El sistema Z® se aplica a las herramientas dinamométricas HYTORC®.HYTORC<®>ha desarrollado adaptadores de estrías y placas de reacción para adaptar el sistema Z<®>a su gama de herramientas dinamométricas de accionamiento eléctrico, hidráulico y neumático para aplicaciones de apriete con holgura normal, con poca holgura y con desplazamiento. La figura 12A muestra los medios de acoplamiento de estrías o adaptadores de estrías 18 y 18A como se muestra en las figuras 5A, 5B, 5C y 5D. El adaptador estriado 18A está previsto para su uso con pistolas dinamométricas neumáticas y eléctricas HYTORC<®>como la pistola Z<®>10A (y 10B) como se muestra en la figura 12B. Tiene la forma de un anillo anular con chaveteros de enclavamiento en sus lados interior y exterior. El casquillo de arrastre interior 16 y el casquillo de reacción exterior 17 del casquillo de arrastre doble 15 están acoplados entre sí por la carcasa del molde y/u otros medios conocidos y/o protegidos a través de los medios de acoplamiento del casquillo 18A y son relativamente giratorios en direcciones opuestas en el modo LSHT.

Como se muestra en la figura 12C, el adaptador estriado 18 está destinado a utilizarse con las herramientas hidráulicas dinamométricas del solicitante, como el HYTORC<®>ICE<®>10C y el HYTORC<®>AVANTI<®>10D y otras herramientas de este tipo. Tiene la forma de un anillo escalonado con una parte superior y otra inferior que están fusionadas y tienen radios diferentes. El anillo superior tiene un radio más corto y está dentado internamente para engranar de forma no giratoria con las piezas de soporte de reacción dentadas 19A y 19B de las herramientas 10C y 10D. El anillo inferior tiene un radio mayor y está dentado externamente para engranar de forma no giratoria con las partes dentadas del casquillo de reacción exterior 16. El casquillo de accionamiento interior 16 y el casquillo de reacción exterior 17 del casquillo de accionamiento doble 15A están acoplados cooperativamente entre sí por las carcasas de las herramientas y/u otros medios conocidos y/o protegidos mediante medios de acoplamiento de casquillos 18 y son relativamente giratorios en direcciones opuestas.

Las figuras 13A y 13B muestran una almohadilla de reacción 17B Z<®>para su uso con el HYTORC<®>STEALTH<®>10E, que está diseñada principalmente para uniones atornilladas con poca holgura. La almohadilla de reacción 17B tiene una forma adaptada a las dimensiones del STEALTH<®>10E y se fija a la carcasa de la herramienta mediante pasadores o tornillos sin torsión. Z<®>La almohadilla de reacción 17B está unida sin torsión a la arandela 1 de Z<®>.

Sistema Z® aplicado al eslabón offset HYTORC®.Las ventajas del sistema Z®se pueden conseguir con eslabones offset intercambiables protegidos con dos accionamientos, como el dispositivo 80. El eslabón 80 es accionado por herramientas de par de acción y reacción coaxiales propias de HYTORC<®,>como la herramienta de par hidráulica HYTORC<®>ICE<®>10C o el multiplicador de par neumático HYTORC Z<® ®>Gun 10B (o 10A). Otras herramientas de este tipo son la HYTORC<®>protegida jGUN<®>Single Speed, jGUN<®>Dual Speed Plus, AVANTI<®>10D y/o STEALTH<®>10E. Dichos eslabones intercambiables de doble velocidad patentados se describen en detalle en las siguientes solicitudes de patente de propiedad conjunta y presentadas conjuntamente: Solicitud del Tratado de Cooperación en materia de Patentes n.º PCT/US2014/035375, con fecha de presentación de 24 de abril de 2014, titulada "APARATO PARA TENSAR SOPORTES ROSCADOS"; y Solicitud de Estados Unidos n.º 61/940.919, con fecha de presentación de 18 de febrero de 2014, titulada "APARATO PARA TENSAR SOPORTES ROSCADOS".

Las Figuras 14A y 14B muestran vistas en perspectiva superior e inferior del conjunto de enlace de accionamiento compensado 80 para transmitir y multiplicar el par de HYTORC<®>ICE<®>10C para apretar o aflojar un sujetador roscado (no mostrado) a través de la arandela Z<®>1. El enlace 80 comprende: un conjunto de entrada de fuerza de accionamiento 81, un conjunto de salida de fuerza de accionamiento 82 y un conjunto de fuerza de reacción 83.

Generalmente, durante el apriete, una superficie moleteada inferior de la arandela Z<®>1 descansa sobre una conexión a apretar, mientras que una superficie inferior de una tuerca o cabeza de tornillo a apretar descansa sobre una superficie lisa superior de la arandela Z<®.>Los bordes exteriores de la arandela Z<®>1 encajan en un rebaje de un casquillo de reacción exterior del conjunto de fuerza de reacción 83 y reaccionan en el mismo. Mientras tanto, la tuerca o la cabeza del tornillo se aprieta a través de la arandela Z<®>1 a través de un casquillo interior del conjunto de salida de fuerza de accionamiento 82.

Ventajosamente, la disposición del eslabón de accionamiento desplazado: permite el acceso a elementos de fijación anteriormente inaccesibles debido, por ejemplo, a roscas salientes, espacios libres limitados y obstrucciones; hace viables equipos anteriormente inutilizables, ya sean de accionamiento eléctrico, hidráulico, manual y/o neumático; hace viables materiales avanzados anteriormente inutilizables, como el aluminio de calidad aeronáutica; crea componentes modulares, como casquillos de accionamiento reductores y aumentadores de hexágono, adaptadores de accionamiento macho a hembra, para adaptarse a las características de la aplicación de atornillado; proporciona una multiplicación de par precisa para adaptarse a las características de la aplicación de atornillado. Casquillos de accionamiento reductores y aumentadores hexagonales, adaptadores de accionamiento macho a hembra, para adaptarse a las características de la aplicación de atornillado; proporciona una multiplicación del par precisa y personalizable; domina la aplicación de las fuerzas de accionamiento y reacción; supera la corrosión, la deformación de la rosca y de la superficie; evita el agarrotamiento de las roscas de los tornillos; anula la carga lateral; garantiza una carga equilibrada de los tornillos para una compresión simétrica de la unión; simplifica el uso de los tornillos y las herramientas; minimiza el riesgo de error del operario; y maximiza la seguridad del atornillado.

El sistema HYTORC® Z® junto con una Arandela de Fricción de Doble Cara HYTORC®.En referencia a las Figuras 15A - 15G, puede ser necesario evitar que la tuerca trasera (no mostrada) o la cabeza del perno giren, dependiendo de las condiciones de fricción relativa encontradas durante el uso del sistema HYTORC<®>Z<®.>Si es necesario, el operario inserta un disco de fricción 85 de doble cara patentado por HYTORC<®>debajo de la tuerca trasera o de la cabeza del perno 22. Las dos superficies de fricción 86 y 87 impiden que la cabeza del tornillo 22 gire, especialmente en cuanto se aplica una carga al tornillo 24. Las discusiones sobre la fricción en relación con la arandela Z<®>1 se refieren generalmente a las superficies mejoradas por fricción 86 y 87. Se consiguen ventajas similares para la superficie de apoyo inferior 3 de la arandela Z<®>1 mediante la colocación estratégica de las mejoras de fricción en las superficies 86 y 87.

En otras palabras, un sistema de arandelas propietario de HYTORC<®>o un sistema de arandelas de doble contrafricción comprende una primera arandela con medios de acoplamiento de fuerza de reacción externa y una superficie de fricción para su uso bajo una tuerca o cabeza de tornillo que se va a apretar o aflojar (por ejemplo, la arandela Z<®>1) y una segunda arandela con dos superficies de fricción para su uso bajo una tuerca o cabeza de tornillo en el otro lado de la junta (por ejemplo, la arandela de doble fricción 85). Este sistema de doble arandela de fricción impide que el perno o tornillo gire, de modo que la rosca y la superficie de fricción del elemento de fijación pueden controlarse para lograr una mejor relación par-carga del perno. Además, el uso del disco de fricción de doble cara 85 elimina la necesidad de una llave de repuesto. Obsérvese que todos los tratamientos para aumentar el coeficiente de fricción comentados en relación con la arandela HYTORC<®>Z<®>se aplican también a la arandela de fricción de doble cara 85 HYTORC<®>.

Tenga en cuenta que este sistema de disco de doble contrapar se puede utilizar con cualquier pieza, combinación o todas las piezas del sistema HYTORC<®>Z<®.>Recuerde que el par de apriete tiene una fricción desconocida y la tensión tiene una relajación del perno desconocida. Este sistema de arandelas puede suministrarse en un juego para eliminar la fricción incontrolable de la cara y la carga lateral incontrolable y mejorar la precisión de la carga del perno de par y tensión. Tenga en cuenta que las arandelas de fricción de doble cara HYTORC<®>también se pueden utilizar solas sin arandelas Z<®>para conseguir algunas de las ventajas descritas anteriormente.

Además, se pueden utilizar arandelas indicadoras de tensión directa o arandelas squirter<®>con cualquier pieza, combinación o piezas del sistema HYTORC<®>Z<®.>Se describen en las siguientes patentes estadounidenses concedidas a Applied Bolting Technology Products, Inc: 5,769,581, 5,931,618, 6,425,718 y 8,002,641. En una realización particularmente ventajosa, otro sistema de arandela HYTORC<®>patentado o sistema de arandela de doble contra par y/o indicador de carga (no mostrado) comprende una primera arandela, que tiene un dispositivo de aplicación de fuerza de reacción externa y una superficie de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno a apretar o aflojar (como la arandela Z® 1), y una segunda arandela que tiene dos superficies de fricción para su uso debajo de una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta (por ejemplo, la arandela de doble cara 1). El disco de fricción de doble cara 85), que tiene las propiedades de los discos squirter®. Este sistema de doble disco de fricción impide que el perno o tornillo gire para controlar la fricción de la rosca y la superficie del elemento de fijación, lograr una mejor relación par de apriete/carga del perno e indicar claramente cuándo se ha completado una fijación. Tenga en cuenta que todos los tratamientos para aumentar el coeficiente de fricción comentados en relación con la arandela HYTORC® Z® también se aplican a la arandela de fricción de doble cara HYTORC® 85, incluidas las propiedades de la arandela Squirter®.

El sistema HYTORC® Z® se utiliza con una tuerca HYTORC® Z® o un perno Z®.El reciente trabajo de investigación y desarrollo del solicitante en relación con el sistema Z® incluye la aplicación de tratamientos para aumentar el coeficiente de fricción comentado en relación con la arandela HYTORC® Z® a tuercas y cabezas de pernos. Como se describe con referencia a las Figuras 15A - 15G, puede ser necesario evitar que la tuerca trasera (no mostrada) o la cabeza del perno giren, dependiendo de las condiciones de fricción relativa encontradas durante el uso del sistema HYTORC® Z®. Una solución es utilizar el disco de fricción de doble cara 85 del propio HYTORC® debajo de la tuerca trasera o cabeza del perno 22.

Haciendo referencia a las Figuras 15H - 15K, otra solución consiste en aplicar tratamientos de aumento del coeficiente de fricción comentados en relación con la arandela HYTORC® Z® a tuercas y cabezas de perno, como la cara inferior de la tuerca trasera (no mostrada) o la cabeza de perno 22A y/o 22B. Sus respectivas superficies mejoradas por fricción 86A y 86B evitan que las cabezas de perno 22A y 22B giren, particularmente una vez que se aplica una carga a los pernos 24A y 24B. Nótese que las intensidades de fricción de 86A son muy similares a las de la arandela 1, como se muestra en muchas figuras. Obsérvese que las intensidades de fricción de 86B son muy similares a las de la arandela 18D6en la figura 8D9.

Dicho de otro modo un sistema de arandela y tuerca o perno desarrollado por HYTORC® o un sistema de arandela Z® y tuerca Z® o perno Z® con par de apriete contrario comprende una primera arandela con medios para aplicar una fuerza de reacción externa y una superficie de fricción para su uso bajo una tuerca o cabeza de perno a apretar o ay una tuerca o perno con una superficie de fricción inferior al otro lado de la arandela. superficie de fricción para su uso bajo una tuerca o cabeza de perno a apretar o aflojar (como la arandela Z® 1) y una tuerca o perno con una superficie de fricción inferior en el otro lado de la junta (como la cabeza de perno Z® 22A). El sistema de arandela Z® -tuerca/tornillo Z® impide que el perno o tornillo gire, de modo que se puede controlar la fricción de la rosca y de la superficie del elemento de fijación para lograr una mejor relación entre la fuerza de torsión y la fuerza del perno, y elimina la necesidad de una llave de repuesto. Además, la arandela Z® - tuerca/tornillo Z® es una alternativa al sistema de arandela antipar doble cuando este último es más caro y/o menos eficaz.

En general, la mayor parte de lo expuesto en las Figuras 1 - 15G en relación con el sistema HYTORC® Z®, y en particular la mayor parte de lo expuesto en las Figuras 7 y 8 en relación con las arandelas 1 - 18D7de Z® (como los tipos y disposiciones de los tratamientos para aumentar el coeficiente de fricción y las geometrías de enganche externo), puede relacionarse con las tuercas y/o cabezas de perno traseras de las Figuras 15H - 15K.

Tenga en cuenta que el sistema de arandela Z<®>- tuerca/perno Z<®>puede utilizarse con cualquier pieza, combinación o todas las piezas del sistema HYTORC<®>Z<®.>Recuerde que el par tiene una fricción desconocida y la tensión tiene una relajación del perno desconocida. El sistema de arandela Z<®>- tuerca/perno Z<®>se puede ensamblar y/o suministrar como piezas, combinaciones y/o kits para eliminar la fricción incontrolable de la cara y la carga lateral incontrolable para mejorar la precisión de la carga del perno de par y tensión.

La pistola HYTORC® Z® (en detalle). Haciendo referencia a las Figuras 16A y 16B, se muestran vistas en perspectiva ejemplares de las herramientas 10A y 10B mostradas originalmente en las Figuras 3A-3C como la pistola HYTORC Z<®.>Las herramientas 10A y 10B incluyen: un conjunto de accionamiento y salida 100, un conjunto multiplicador de par 200, un conjunto de fuerza de vibración 300, un conjunto de cambio de modo 400, y un conjunto de casquillo doble de accionamiento y reacción 15 o el casquillo HYTORC<®>.

La figura 17A muestra un ejemplo de sección transversal lateral de la herramienta 10A en modo LSHT. La figura 17B muestra un ejemplo de vista en sección transversal lateral de la herramienta 10B en modo HSLT.

Las figuras 17A y 17B muestran el conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 de las herramientas 10A y 10B. Los componentes de entrada de accionamiento incluyen la carcasa de la herramienta de accionamiento 101, que incluye un mecanismo generador de accionamiento 102, un conjunto de mango 103 y un mecanismo de cambio 104. El mecanismo generador de accionamiento 102 genera una fuerza de giro de par 91 en una dirección 93 para girar la tuerca 36 y se muestra como un medio de accionamiento de motor que puede incluir un motor hidráulico, neumático, eléctrico o manual. La carcasa de la herramienta eléctrica 101 se muestra generalmente como un cuerpo cilíndrico con un conjunto de mango 103 que es sostenido por un operador. El conjunto de mango 103 incluye un mecanismo de conmutación 104 para conmutar el mecanismo de accionamiento 102 entre una posición de reposo y una posición de funcionamiento, y viceversa. Un eje de entrada de par 121 conecta los componentes de entrada de accionamiento del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 al conjunto multiplicador de par 200 y al conjunto de fuerza de vibración 300, y transmite el par 91 entre ellos. Un eje de salida de par 122 incluye una porción de accionamiento 123, que puede estar formada como un accionamiento cuadrado, por ejemplo. El eje de salida de par 122 conecta los componentes de salida de accionamiento del conjunto de entrada y salida de accionamiento 100 al conjunto multiplicador de par 200 y al conjunto de fuerza de vibración 300, y transmite una forma multiplicada o vibrada de la fuerza de par 91 entre él y el conjunto de salida de accionamiento doble y casquillo de reacción 15. En un modo de funcionamiento, un adaptador estriado de fuerza de reacción 443 recibe la fuerza de reacción de par 92 en la dirección opuesta 94.

La figura 18 es una vista lateral en sección transversal del conjunto multiplicador de par 200 y del conjunto de fuerza de vibración 300 de la herramienta 10A en modo LSHT. La figura 18 también muestra porciones del conjunto de entrada y salida 100. Los componentes no mostrados en las otras FIGURAS incluyen el cojinete de eje de salida de par 191. La figura 19 es una vista en perspectiva transversal del conjunto de alojamiento de la herramienta de accionamiento 101, el conjunto de mango de la herramienta de accionamiento 103, y los componentes internos asociados de la herramienta 10A y la herramienta 10B. La figura 19 muestra porciones del conjunto de accionamiento y salida 100. Los componentes mostrados incluyen: una cubierta de mango trasera 131; una junta 137 adyacente a la cubierta trasera 131 y la parte trasera de la carcasa 101; un conjunto de motor 102; un conjunto de válvula de aire 132 que tiene una válvula de aire exterior 133 y una válvula de aire interior 134 retenidas por un pasador 135. La cubierta trasera 131 está unida a la parte trasera de la carcasa 101 y está retenida por pernos de par BHCS 136. Un conjunto de gatillo 150 incluye: un mecanismo de gatillo 104, muelles 151, un casquillo de eje de gatillo 152, y una varilla de gatillo 153. El mango 103 incluye: un conjunto de válvula de control 155 que tiene una válvula de control 157 y un pasador 156; un muelle cónico 161; un espaciador de válvula reguladora 162; juntas tóricas 163, una de las cuales está formada entre el conjunto de válvula de control 155 y un alojamiento de regulador interno 164 y una de las cuales está formada entre el alojamiento de regulador interno 164 y la placa de base 173. Entre la placa de base 173 y un filtro de ruido 172 hay un tamiz de malla 171. Un tornillo Allen 174 conecta estos componentes y la placa de base 173 a la unidad de empuñadura 103 con una junta 176. Un puerto de aire 175 sobresale de la placa de base 173 y está conectado a la carcasa del regulador interno 164. Un conjunto de pulsador de empuñadura 180 (no mostrado) permite al operador cambiar la dirección de la fuerza de rotación e incluye: un inserto de pulsador de empuñadura 181; una cremallera de pulsador 182; un muelle 183; y conectores 184.

El conjunto de mecanismo multiplicador de par 200 incluye un mecanismo multiplicador de par 210 en un alojamiento de mecanismo multiplicador de par 201 que está configurado sustancialmente para el modo LSHT e incluye una pluralidad de conjuntos transmisores multiplicadores de par. En las realizaciones ilustradas en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de mecanismo multiplicador de par 200 incluye cinco (5) conjuntos transmisores multiplicadores 211, 212, 213, 214 y 215. Se entenderá que existen numerosos tipos conocidos de mecanismos multiplicadores de fuerza. Generalmente, los conjuntos codificadores multiplicadores de par 211 - 215 forman el mecanismo multiplicador de par 210, un sistema de engranaje epicicloidal compuesto. Puede incluir una pluralidad de engranajes planetarios exteriores que giran alrededor de un engranaje solar central. Los engranajes planetarios pueden estar montados sobre soportes móviles, que a su vez pueden girar en relación con el engranaje solar. Dichos engranajes planetarios compuestos pueden incluir engranajes de anillo exterior que engranan con las ruedas planetarias. Los sistemas de engranajes planetarios simples tienen un sol, un anillo, un soporte y un conjunto planetario. Los sistemas de engranajes planetarios compuestos pueden incluir estructuras planetarias entrelazadas, estructuras planetarias escalonadas y/o estructuras planetarias multietapa. En comparación con los reductores planetarios simples, los reductores planetarios compuestos presentan las ventajas de una mayor relación de reducción, una mejor relación par-peso y configuraciones más flexibles.

Los conjuntos de transformadores multiplicadores de fuerza rotativa 211-215 pueden contener: Jaulas de engranajes; engranajes planetarios; engranajes anulares; engranajes solares; engranajes oscilantes; engranajes cicloidales; engranajes planetarios; conectores; espaciadores; anillos de cambio; anillos de retención; bujes; cojinetes; tapas; engranajes de transmisión; ejes de transmisión; pasadores de posicionamiento; engranajes de transmisión; resortes; o cualquier combinación o partes de los mismos. Los transmisores multiplicadores de par como el 211 - 215 también pueden incluir otros componentes similares conocidos. Debe tenerse en cuenta que el eje de entrada de par 121 también puede considerarse un transmisor multiplicador de par; en particular, es un engranaje de sol motor de primera etapa del transmisor multiplicador de par 211. Los conjuntos multiplicadores de par son generalmente conocidos y divulgados y descritos. Un ejemplo se divulga y describe en la patente estadounidense US 7.950.309 del solicitante.

La figura 18 muestra más detalles de las partes del conjunto multiplicador de par 200 que las figuras 17A y 17B. Entre las piezas mostradas en la Figura 18 y no mostradas en las Figuras 17A y 17B se encuentran: una tuerca de seguridad 250; una arandela de seguridad 249; un cojinete 241; un adaptador de alojamiento 247; un espaciador de cojinete 252; un anillo de retención interior 243; un cojinete 242; un conector de engranaje 248; un anillo de retención interior superior y otro inferior 251; un cojinete de bolas superior e inferior 246; un cojinete sellado doble 244; y un anillo de retención interior 245.

El conjunto de fuerza vibratoria 300 incluye un mecanismo de fuerza vibratoria 310 en un alojamiento de mecanismo de fuerza vibratoria 301 configurado sustancialmente para el modo HSLT y que incluye uno o más transmisores vibratorios. En la realización mostrada en las FIGS. 17A y 17B, el conjunto de fuerza vibratoria 300 incluye dos transmisores 311 y 312 de vibración, particularmente de impactación. Se entenderá que hay varios mecanismos de fuerza vibratoria conocidos, que a menudo comprenden un yunque y un martillo giratorio. El motor hace girar el martillo y el yunque tiene una resistencia rotacional. Cada golpe genera una fuerza de impacto que se transmite a la salida.

En general, los conjuntos de fuerza de vibración pueden incluir mecanismos de fuerza de vibración tales como mecanismos de fuerza ultrasónica, incluidos transductores de fuerza ultrasónica, mecanismos de fuerza de desequilibrio de masa, incluidos transductores de fuerza de desequilibrio de masa, u otros mecanismos de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento o velocidad), incluidos transductores de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento o velocidad). Otros transductores de fuerza de vibración pueden incluir: Martillos, yunques, conectores, espaciadores, anillos de cambio, anillos de retención, bujes, cojinetes, tapas, engranajes de transmisión, ejes de transmisión, pasadores de posicionamiento, engranajes de transmisión, muelles, o cualquier combinación de los mismos. Los transmisores de vibraciones como 311 y 312 también pueden incluir otros componentes similares conocidos. La figura 18 también muestra un pasador 320.

En general, las velocidades de rotación de las herramientas 10A y 10B disminuyen a medida que aumenta el par. Alternativamente, la activación o desactivación del mecanismo de fuerza vibratoria 310 puede ser tal que el mecanismo de fuerza vibratoria 310 se vuelve ineficaz o efectivo cuando las velocidades rotacionales caen por debajo o exceden un número predeterminado. En el modo HSLT, el mecanismo de fuerza vibratoria 310 genera una fuerza rotacional sobre la tuerca. En el modo LSHT, el mecanismo de fuerza vibratoria 310 actúa como una extensión para transferir la fuerza rotacional de una parte de la herramienta a otra. El mecanismo de fuerza vibratoria 310 puede estar situado cerca del motor de la herramienta, cerca de la salida de la herramienta o en cualquier lugar intermedio.

En el modo HSLT, el mecanismo de fuerza vibratoria 310 siempre recibe una fuerza rotacional y gira; la carcasa puede o no recibir una fuerza rotacional; y la salida de par es relativamente baja, por lo que la carcasa no necesita reaccionar. Debe tenerse en cuenta que en las realizaciones de las Figuras 17A y 17B, el mecanismo de fuerza vibratoria 310 sólo puede ser operado en un modo de velocidad más alta, tal como el modo HSLT. Esto a su vez significa que a una velocidad más baja cuando el mecanismo amplificador de par está operando, tal como en el modo LSHT, no hay choque y/o vibración mínima. En el modo HSLT, al menos dos multiplicadores giran junto con el martillo para aumentar la inercia y soportar el movimiento de impacto del mecanismo de impacto. Si un elemento de fijación tiene poca o ninguna corrosión, deformación de la rosca y de la superficie y/o agarrotamiento de la rosca, el mecanismo de fuerza vibratoria 310 puede no ser necesario en el modo HSLT.

El conjunto de cambio de modo de desplazamiento 400 es esencialmente para cambiar la herramienta 10A del modo LSHT al modo HSLT y la herramienta 10B del modo HSLT al modo LSHT. En las realizaciones mostradas en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de cambio de modo deslizante 400 comprende: una base de cambio 401; un collar de cambio 442; un pivote de cambio estriado 443; un anillo de cambio estriado 445; un anillo de cambio externo 456; y un conjunto de cambio interno 450. El conjunto de cambio interno 450, como se muestra en las Figuras 17A y 17B, comprende: un casquillo de cambio interno 452; un anillo de cambio interno 453; y cojinetes de bolas de embrague 454.

El conjunto deslizante 400 puede incluir lo siguiente: Conjuntos manuales (manuales secuenciales, no sincronizados o preseleccionados) o automáticos (manuales, semiautomáticos, electrohidráulicos, saxomáticos, de doble embrague o continuamente variables); convertidores de par; bombas; engranajes planetarios; embragues; bandas; válvulas; conectores; espaciadores; anillos de cambio; anillos de retención; casquillos; cojinetes; collarines; bolas de bloqueo; tapas; engranajes de transmisión; ejes de transmisión; sincronizadores; pasadores de posicionamiento; engranajes de transmisión; muelles; o cualquier combinación o parte de los mismos. Los componentes de cambio de marcha también pueden incluir otros componentes similares conocidos. Se entenderá que hay varios dispositivos de cambio conocidos que a menudo incluyen componentes de cambio que comprenden collares, anillos y bolas de bloqueo.

La figura 18 muestra más detalles de las partes del conjunto desplazador 400 que las figuras 17A o 17B. Los componentes adicionales del conjunto de cambio de modo 400 mostrados en la figura 18 y no mostrados en las figuras 17A y 17B incluyen: anillos de retención interiores 451, 457 y 459; un casquillo inferior 446 y un casquillo superior 447; y tapones de reacción de anillo de cambio 458. La figura 20 es una vista en perspectiva del conjunto de cambio de modo 400 desde la herramienta 10A y la herramienta 10B. La figura 20 muestra los principales componentes externos del conjunto de cambio de modo 400. Los componentes no mostrados en otras figuras incluyen: una tapa de eje de bloqueo 402; un inserto de mango 403; un mango 404; un mango de tracción 405; un actuador y pasador de cambio 406; un pasador de pivote 407; un soporte de extensión de cambio 410; SHCS 411; un conjunto de montaje de cambio 430; un miembro de cambio inferior y uno superior 441; un muelle ondulado 448; y un estriado de soporte 449.

Volviendo a las figuras 5A - 5D, se muestran una vista en perspectiva y una vista en sección transversal del conjunto de casquillo de salida y reacción dual 15 de la herramienta 10A y de la herramienta 10B y del conjunto de casquillo de salida y reacción dual 15A de la herramienta 10C y de la herramienta 10D.

En el modo LSHT, el conjunto de casquillo doble de accionamiento y reacción 15 sirve esencialmente para transmitir una forma multiplicada de fuerza rotacional 91 a la tuerca 36 en una dirección y la correspondiente forma multiplicada de fuerza de reacción 92 en otra dirección 94 a la arandela 1 de Z<®,>que actúa como objeto estacionario. En el modo HSLT, el conjunto de casquillo de accionamiento y reacción dual 15 sirve esencialmente para transmitir una forma vibrante de la fuerza rotacional 91 a la tuerca 36 o a la tuerca 36 y la arandela 1 en una dirección 93. En la realización mostrada en las Figuras 17A y 17B, el conjunto de buje de accionamiento y reacción doble 15 incluye un buje de accionamiento interior 16 y un buje de reacción exterior 17. El buje de reacción exterior 17 es encajable de forma no giratoria con el pivote de cambio de estría de fuerza de reacción 443 durante el modo LSHT. Se entenderá que existen varios mecanismos de acoplamiento conocidos para transmitir fuerzas rotacionales y de reacción a elementos de fijación roscados y a sus tuercas y arandelas, incluyendo alomado, chavetero y otras geometrías.

La herramienta 10A funciona en modo LSHT de la siguiente manera. El operario tira de la base deslizante 401 hacia atrás. Los rodamientos de bolas de embrague/bloqueo 454 se desenganchan de la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par y engranan con el anillo estriado 445 en el pivote 443 de la cuña deslizante de fuerza de reacción. La base del interruptor 401 está conectada a la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par. Los multiplicadores de par 211 - 215 están desbloqueados y pueden girar libremente en relación entre sí. Cuando el operador tira de la base de conmutación 401 a una posición trasera, el anillo de cuña 453 de la unidad de conmutación para la fuerza de vibración (fuerza de impacto) encaja en la carcasa 301 del mecanismo de fuerza de vibración. Esto bloquea los transmisores de fuerza de vibración 311 y 312 y, por tanto, el conjunto de fuerza de vibración 300. De este modo, el eje de salida de fuerza rotatoria 120 puede ser accionado por la quinta jaula de engranaje del multiplicador de fuerza rotatoria 215, que está conectado a la carcasa 301 del mecanismo de vibración (mecanismo de acción) mediante estrías. La junta giratoria de desplazamiento del eje estriado 443 está unida mediante estrías al casquillo de reacción 17. El casquillo de reacción 17 está unido geométricamente a la arandela 1 por debajo de la tuerca 36. Una vez insertada la tuerca 36, la arandela 1 comprimida sirve como objeto estacionario con el que la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par reacciona al casquillo de reacción 17. Cuando la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par se mantiene estacionaria, los transmisores multiplicadores de par 211 - 215 aprietan la tuerca 36 acoplada a través del eje de salida de par 120.

Generalmente, la operación de la herramienta 10B requiere la activación o desactivación del mecanismo de impactación 310. El conjunto de conmutación de modo de cambio 400 puede conmutar la herramienta 10A entre el mecanismo de multiplicación 210, el mecanismo de impactación 310, una porción del mecanismo de multiplicación 210 (tal como uno de la pluralidad de codificadores de multiplicación), una porción del mecanismo de impactación 310 (tal como uno de la pluralidad de codificadores de impactación), o cualquier combinación de los mismos.

La herramienta 10B funciona de la siguiente manera en el modo HSLT. El operario empuja la base de cambio 401 a una posición de avance. Los cojinetes de embrague/bloqueo 454 engranan la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par y la carcasa 301 del mecanismo de vibración (mecanismo de impacto). El anillo estriado 445 se desengancha del interior del pivote de desplazamiento del estriado de fuerza de reacción 443, dejándolo inactivo. Por lo tanto, el casquillo de reacción 17 está inactivo porque no está engranado con la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par. Dado que los cojinetes de embrague/bloqueo 454 están engranados con la carcasa 301 del mecanismo multiplicador de par, los transmisores multiplicadores de par 211 - 215 están bloqueados y no pueden girar uno respecto al otro. Por lo tanto, el conjunto multiplicador de par 200 gira como una masa unitaria alrededor del eje de entrada de par 121. El motor 102 hace girar el eje de entrada de par 121, que incluye el engranaje de motor solar de la primera etapa del multiplicador de par 211. Cuando el operador empuja la base del interruptor 401 hacia adelante, el anillo estriado 453 del mecanismo de fuerza de vibración (mecanismo de impacto) también se desengancha de la carcasa 301. Esto desbloquea el mecanismo de fuerza de vibración. Esto desbloquea los transmisores de fuerza de vibración 311 y 312 y, por tanto, el conjunto de fuerza de vibración 300. La carcasa del mecanismo de fuerza de vibración 301 está engranada con la jaula del quinto engranaje del multiplicador de par 215. El transmisor de fuerza vibratoria 312 (yunque) está conectado mediante estrías al eje de salida de par 120, que mueve la tuerca 36 hacia arriba o hacia abajo en el perno 23 por el impacto del transmisor de fuerza vibratoria 311 (martillo).

Volviendo a las Figuras 3A-3C y Figuras 4A-4B, en general y desde la perspectiva de la tuerca 36, la herramienta 10A aprieta, afloja, o aprieta y afloja la tuerca 36 en el modo LSHT. Y la herramienta 10B impulsa la tuerca 36 hacia arriba, hacia abajo o impulsa hacia arriba y hacia abajo en el modo HSLT. En general, y desde la perspectiva de la arandela 1, en el modo LSHT, la herramienta 10A: presiona la arandela 1'' entre la tuerca 36'' apretada en el perno 23'' cargado y la junta 30'' apretada al par de apriete predeterminado; y/o presiona la arandela 1'' entre la tuerca 36'' asentada en el perno 23' preaflojado y la junta 30' preaflojada al par de apriete predeterminado. En general y desde la perspectiva de la arandela 1, la herramienta 10B en modo HSLT presiona comprime la arandela 1' entre la tuerca asentada 21' en el perno precargado 23' en la junta precargada 30' hasta el par de apriete predeterminado; descomprime la arandela 1' entre la tuerca 36 en el perno 23 en la junta aflojada 30 a partir del par de apriete predeterminado; o hace vibrar la arandela 1'' a presión entre la tuerca 21'' apretada sobre el perno 23'' cargado en la junta 30'' apretada para pulverizar adecuadamente la corrosión del perno. Obsérvese que los números de referencia con ' y '' representan valores de fuerza similares.

En el modo HSLT, la herramienta 10B mueve bien: bien la tuerca 36 o tanto la tuerca 36 como la arandela 1' sobre el perno 23' se mueven hacia abajo con una fuerza rotacional 91 en una dirección 93 para asentar la tuerca 36' y comprimir la arandela 1' sobre el perno 23' precargado sobre la junta precargada 30' hasta un par de apriete predeterminado; hacer girar la tuerca 36'' ajustada o tanto la tuerca 36'' ajustada como la arandela 1'' comprimida sobre el perno 23' precargado en la junta 30' precargada con una fuerza giratoria 92 en la dirección opuesta 94 de un par de apriete previo predeterminado; o hacer vibrar (golpear) la tuerca 36'' ajustada sobre la arandela 1'' comprimida para pulverizar adecuadamente la corrosión de la rosca. En el modo LSHT, la herramienta 10A aprieta la tuerca apretada 36'' sobre la arandela comprimida 1'' sobre el perno precargado 23' en la junta precargada 30' con una fuerza de rotación 91 en una dirección 93 hasta el par de apriete predeterminado y aplica una fuerza de reacción 92 en la dirección opuesta 93 a la arandela comprimida 1''; o afloja la tuerca apretada 36'' sobre la arandela comprimida 1'' en el perno cargado 23'' en la junta precargada 30'' con una fuerza de rotación 92 en la dirección opuesta 94 a un par de apriete predeterminado y aplica una fuerza de reacción 91 en una dirección 93 a la arandela comprimida 1''. Obsérvese que los números de referencia con ' y '' representan valores de fuerza similares.

Durante el funcionamiento, la herramienta 10A pasa del modo LSHT a la herramienta 10B en modo HSLT cuando se afloja la tuerca 36 y se afloja la arandela 1 con el par de apriete previo predeterminado. Durante el funcionamiento, la herramienta 10B pasa del modo HSLT a la herramienta 10A en modo LSHT cuando la tuerca 36 está colocada y la arandela 1 está aflojada con el par de apriete previo predeterminado o cuando la corrosión de la rosca se ha reducido lo suficiente. Cabe señalar que el operador utiliza la unidad de cambio de modo 400 para cambiar la herramienta del modo LSHT al modo HSLT o viceversa, pero dicho cambio también puede incluir otros componentes similares conocidos. Nótese que la unidad de cambio de modo 400 es un interruptor manual, pero también puede ser automático. Del mismo modo, nótese que la activación o desactivación del conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede ser manual o automática. Obsérvese que el modo LSHT puede conmutarse de controlado por par a asistido por vibración o viceversa, y que el modo HSLT puede conmutarse de controlado por vibración a asistido por par o viceversa. Cabe señalar que el conjunto de fuerza de vibración (impacto) 300 puede seguir funcionando incluso cuando la lavadora 1 comienza o deja de girar. Y nótese que el modo LSHT para aflojar la tuerca 36 puede ser asistido por vibración para superar la corrosión por productos químicos, calor y/o lubricantes y evitar el agarrotamiento de la rosca del tornillo.

Cabe señalar que las herramientas eléctricas para el apriete y aflojamiento con garras reducidas de elementos de fijación industriales también pueden caracterizarse porque la carcasa 201 del mecanismo multiplicador de par está conectada operativamente a al menos un transductor multiplicador de par 211 - 215; en el modo LSHT, al menos dos de los transductores multiplicadores 211 - 215 giran relativamente entre sí; y en el modo HSLT, al menos dos de los transductores multiplicadores 211 - 215 son unitarios para soportar el movimiento de impacto impartido por el mecanismo desplazador de par 310. En el modo HSLT, el eje de salida de par 120 y la combinación del conjunto multiplicador de par 200, incluida su carcasa, giran como una masa unitaria en la misma dirección. Esto crea una inercia que aumenta el par suministrado por el mecanismo de compresión para superar la corrosión, la deformación de la rosca y de la superficie y evitar el agarrotamiento de la rosca del tornillo.

Métodos para apretar y aflojar de forma deslizante dos piezas juntas con elementos de fijación industriales 20 del tipo que tiene una tuerca 36, una arandela 1 y un perno 23 con una herramienta eléctrica (10A y 10B) del tipo que tiene: un motor 102 para generar una fuerza de rotación; un accionamiento (122 y 123) para transmitir la fuerza de rotación 91; un mecanismo multiplicador de la fuerza de rotación 210 en la carcasa del mecanismo multiplicador de la fuerza de rotación 201 para el modo LSHT que incluye transmisores multiplicadores de la fuerza de rotación 211 - 215; un mecanismo multiplicador de la fuerza de vibración 310 para el modo HSLT que incluye transmisores de vibración 311, 312; un casquillo de accionamiento 16 conectado operativamente a la tuerca 36; un casquillo de reacción 17 conectado operativamente a la arandela 1 en el modo LSHT para transmitir la fuerza de reacción 92 a la arandela 1; y conectado operativamente o desconectado operativamente de la arandela 1 en el modo HSLT. Dicho método comprende: en el que el apriete comprende: colocar la arandela 1 en un extremo de perno libre 25; colocar la tuerca 36 sobre la arandela 1 en el extremo de perno libre 25; apretar, en el modo HSLT, la tuerca 36 o la tuerca 36 y la arandela 1 en el extremo de perno libre 25 a un par de apriete previo predeterminado para asentar la tuerca 36 y comprimir la arandela 1; cambiar del modo HSLT al modo LSHT; y apretar, en el modo LSHT, la tuerca 36 ajustada a un par de apriete predeterminado y comprimir la arandela 1 entre la tuerca 36 apretada y la junta 30 apretada; en el que el aflojamiento comprende: colocar la herramienta 10A sobre la tuerca apretada 36 y la arandela presurizada 1; aflojar la tuerca apretada 36 sobre la arandela presurizada 1 en el modo LSHT a un par de aflojamiento predeterminado; cambiar del modo LSHT al modo HSLT; y permitir que la tuerca apretada 36 o la tuerca apretada 36 y la arandela presurizada 1 corran contra el extremo de perno libre 25 en el modo HSLT. El método de aflojamiento comprende, además: hacer vibrar la tuerca apretada 36 sobre la arandela presurizada 1 en el modo HSLT para eliminar la corrosión de las roscas del perno por vibración; y cambiar del modo HSLT al modo LSHT.

Las herramientas 10A y 10B (arriba) y las herramientas 10F, 10G, 10H y 10I (abajo) se describen generalmente como herramientas eléctricas para apretar y aflojar mecánicamente un tornillo roscado industrial que tiene una superficie de reacción coaxial, un perno, y una tuerca acoplable con el perno o una cabeza de perno conectada al perno. Las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I comprenden: un motor para generar una fuerza de torsión; un accionamiento para transmitir la fuerza de torsión; un mecanismo multiplicador de torsión en una carcasa que tiene un codificador multiplicador de torsión para todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza de vibración que tiene un codificador de vibración para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia.

Alternativamente, las herramientas 10A y 10B (arriba) y las herramientas 10F, 10G, 10H y 10I (abajo) pueden describirse como herramientas motorizadas para apretar y aflojar por deslizamiento una fijación industrial del tipo que tiene una tuerca, una arandela y un perno, comprendiendo las herramientas un motor para generar una fuerza de torsión; un accionamiento para transmitir la fuerza de torsión; un mecanismo multiplicador de la fuerza de torsión en una carcasa que tiene un multiplicador de la fuerza de torsión para un modo de torsión continuo; un mecanismo de fuerza vibratoria que tiene un vibrador para: un modo de torsión intermitente; un modo de fuerza intermitente; o ambos, el modo de torsión intermitente y el modo de fuerza intermitente.

La figura 21A muestra una vista ejemplar en sección transversal de una realización de la herramienta 10F, una herramienta accionada por motor para apretar, aflojar o apretar y aflojar de forma deslizante un elemento de fijación roscado industrial 801 que tiene un perno y una tuerca que pueden acoplarse de forma roscable con el perno. La herramienta 10F comprende: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 810; un conjunto multiplicador de par 820; un conjunto de fuerza de vibración 830; un conjunto de cambio de modo 840; y un conjunto de casquillo de salida de accionamiento y brazo de reacción 850.

La figura 21B muestra un ejemplo de una vista en sección transversal de una realización de la herramienta 10G. Las herramientas 10F y 10G son similares, como indica la duplicación de los números de referencia. La herramienta 10G es una herramienta eléctrica de baja reacción para apretar, aflojar o apretar y aflojar por deslizamiento minimizado un elemento de fijación industrial roscado 802 que tiene una superficie de reacción coaxial, como la arandela HYTORC Z® ® 1, un perno y una tuerca que puede enroscarse con el perno. La herramienta 10G incluye: un conjunto de accionamiento y salida 810; un conjunto multiplicador de par 820; un conjunto de fuerza de vibración 830; un conjunto de cambio de modo 840; y un conjunto de casquillo doble de accionamiento y reacción 855 similar al casquillo 15 HYTORC Z®.

Las herramientas 10F y 10G incluyen un mecanismo multiplicador de par con una o más etapas de engranaje. Un mecanismo de fuerza vibratoria incluye: un mecanismo de impacto de fuerza rotatoria con un martillo y un yunque; y un mecanismo de fuerza intermitente 860 que consiste en un mecanismo de fuerza ultrasónica con un generador de fuerza ultrasónica, un mecanismo de fuerza de desequilibrio de masa con un generador de fuerza de desequilibrio de masa, u otro mecanismo de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, rotación o velocidad) con un generador de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, rotación o velocidad). La herramienta 10F es una pistola HYTORC® THRILL® modificada con mecanismo de fuerza intermitente 860. La herramienta 10G es una pistola HYTORC® Z® modificada con un mecanismo de fuerza intermitente 860.

La figura 22A muestra una vista ejemplar en sección transversal de una realización de la herramienta 10H, una herramienta motorizada para apretar, aflojar o apretar y aflojar de forma deslizante un tornillo roscado industrial 901 que tiene un perno y una tuerca que puede acoplarse de forma roscable con el perno. La herramienta 10H comprende: un conjunto de entrada y salida de accionamiento 910; un conjunto multiplicador de par 920; un conjunto de fuerza de vibración 960; un conjunto de cambio de modo 940; y un conjunto de casquillo de salida de accionamiento y brazo de reacción 950.

La figura 22B muestra un ejemplo de una vista en sección transversal de una realización de la herramienta 10I. Las herramientas 10H y 10I son similares, como indica la duplicación de los números de referencia. La herramienta 10I es una herramienta motorizada sin brazo de reacción para apretar, aflojar o apretar y aflojar por deslizamiento minimizado un elemento de fijación roscado industrial 901 que tiene una superficie de reacción coaxial, tal como la arandela HYTORC Z® 1, un perno y una tuerca que puede enroscarse con el perno. La herramienta 10I incluye: un conjunto de accionamiento y salida 910; un conjunto multiplicador de par 920; un conjunto de fuerza de vibración 960; un conjunto de cambio de modo 950; y un conjunto de casquillo doble de accionamiento y reacción 955 similar al casquillo 15 HYTORC Z® ®.

Las herramientas 10H y 10I comprenden un mecanismo multiplicador de par con una o más etapas de engranaje. Un mecanismo de fuerza vibratoria 960 comprende un mecanismo de fuerza ultrasónica con un generador de fuerza ultrasónica, un mecanismo de fuerza de desequilibrio de masa con un generador de fuerza de desequilibrio de masa u otro mecanismo de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, rotación o velocidad) con un generador de fuerza de perturbación variable en el tiempo (carga, desplazamiento, rotación o velocidad). La herramienta 10H es una HYTORC® jGUN® Dual Speed Plus modificada con un mecanismo de fuerza intermitente 960. La herramienta 10I es una HYTORC® jGUN® Dual Speed Plus modificada con un mecanismo de fuerza intermitente 960 y un conjunto de buje de accionamiento y reacción dual 955 similar al buje HYTORC Z® 15.

Para las herramientas 10A, 10B, 10G y 10I, el casquillo de reacción está conectado funcionalmente a la tuerca. El casquillo de reacción puede estar conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial durante el modo de par de mayor resistencia para transmitir una fuerza de reacción a la superficie de reacción coaxial. Alternativamente, el casquillo de reacción puede estar conectado operativamente a la carcasa y a la superficie de reacción coaxial o conectado operativamente a la carcasa y desconectado operativamente de la superficie de reacción coaxial durante el modo de torsión de menor resistencia o durante el modo de fuerza intermitente. El casquillo de accionamiento se muestra como un casquillo interior y el casquillo de reacción se muestra como un casquillo exterior.

Las siguientes realizaciones se refieren a las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I. Para facilitar la descripción, debe tenerse en cuenta que cualquier referencia a una "tuerca" o "tornillo" incluye las siguientes posibilidades: una cabeza de tornillo unida a un tornillo; una tuerca y una arandela en y/o sobre un tornillo; una cabeza de tornillo unida a un tornillo y una arandela sobre el tornillo. Puede utilizarse cualquier geometría adecuada de tornillo, como por ejemplo una cabeza de tornillo de cabeza hueca hexagonal ("SSC"), una cabeza de tornillo de cabeza hueca hexagonal de botón ("SHBS"), una cabeza de tornillo de cabeza hexagonal ("HHCS"), una cabeza de tornillo ranurado de cabeza redonda ("RHSS"), una cabeza de tornillo torx de cabeza plana ("FHTS"), una cabeza de tornillo de cabeza hueca hexagonal ("SSS") o una cabeza de tornillo de cabeza hueca hexagonal ("SHCS").

En estas discusiones, la superficie de reacción coaxial se describe como una arandela. Sin embargo, en algunos casos, la arandela puede estar integrada o conectada a una junta que se va a apretar o aflojar. En otros casos, la superficie de reacción coaxial es una porción del tornillo que se extiende más allá de la tuerca. En otros casos, un brazo de reacción coaxial puede apoyarse contra un objeto estacionario practicable y accesible para permitir el apriete y aflojamiento por deslizamiento.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar una de las siguientes acciones durante el modo de fuerza intermitente. Las herramientas pueden mover la tuerca o la tuerca y la arandela hacia abajo con una fuerza de rotación intermitente en una dirección. Las herramientas pueden mover la tuerca o la tuerca y la arandela hacia arriba con una fuerza de rotación intermitente en la dirección opuesta. O las herramientas pueden golpear, hacer vibrar, o ambos golpear y hacer vibrar la tuerca o la tuerca y la arandela con una fuerza rotacional intermitente para aplicar vibración y rotación en la dirección opuesta, con la fuerza vibratoria intermitente para aplicar vibración, o con ambas.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar cualquiera de los siguientes procedimientos durante el modo de fuerza intermitente. Las herramientas pueden mover la tuerca o la tuerca y la arandela hacia abajo en una dirección con la fuerza de rotación intermitente para mover la tuerca desde un estado de rotación restrictiva que tiene características de apriete significativamente desfavorables a un estado que tiene un par de apriete previo predeterminado, y para comprimir la arandela entre una junta a apretar y la tuerca asentada. Las herramientas pueden subir la tuerca o la tuerca y la arandela con el par de apriete intermitente en la dirección opuesta para aflojar la tuerca desde el estado de par de apriete previo predeterminado hasta el estado de rotación restrictiva con características de apriete significativamente desfavorables y descomprimir la arandela entre la junta a aflojar y la tuerca aflojada. O las herramientas pueden impactar, hacer vibrar, o ambos, la tuerca y la arandela con una fuerza rotacional intermitente para causar vibración y rotación en la dirección opuesta, la fuerza vibracional intermitente para causar vibración, o ambos, desde una condición de corrosión de rosca insuficientemente pulverizada a una condición de corrosión de rosca suficientemente pulverizada. Por ejemplo, las herramientas pueden generar ondas ultrasónicas a través de un generador de ondas ultrasónicas, como el mecanismo de fuerza vibratoria 960, para hacer vibrar el sujetador a velocidades muy altas para pulverizar la corrosión de la rosca.

A menudo es necesaria una fuerza de choque (impacto, vibración, ultrasonido, etc.) para comprimir firmemente la arandela entre la tuerca y la superficie de la brida. Sin esta compresión inducida por el impacto, la arandela no podría absorber la fuerza de reacción debida a las dos fricciones de las dos superficies de la arandela. Cuando la arandela está correctamente comprimida, la superficie de la arandela en contacto con la tuerca experimenta una fricción rotacional en el sentido de las agujas del reloj debida al par ejercido por la herramienta y una fricción rotacional igual y opuesta en el sentido contrario a las agujas del reloj debida a la fuerza de reacción. La fricción de la arandela contra la superficie de la brida impide que la arandela gire. En otras palabras, la herramienta está diseñada para mantener la arandela en su sitio a medida que se gira la tuerca, eliminando la carga lateral habitual y las diferencias de superficie de una tuerca a otra. Un mejor control de la rosca y de la fricción superficial se traduce en una mejor transmisión del par de apriete a la carga del tornillo.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar una de las siguientes acciones durante el modo de par de mayor resistencia. Las herramientas pueden apretar la tuerca a menor velocidad y mayor par en una dirección y ejercer una fuerza de reacción en la dirección opuesta sobre la arandela. Y/o las herramientas pueden aflojar la tuerca con una fuerza de giro a una velocidad inferior y un par mayor en la dirección opuesta y ejercer la fuerza de reacción en una dirección sobre la arandela.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar una de las siguientes acciones durante el modo de par de apriete de mayor resistencia. Las herramientas pueden apretar la tuerca con la fuerza de giro a menor velocidad y mayor par de apriete en una dirección para apretar la tuerca desde un par de apriete predeterminado hasta un par de apriete predeterminado ( ), y aplicar la fuerza de reacción en la dirección opuesta a la arandela para presurizar la arandela entre una junta aflojada y la tuerca apretada. Y/o las herramientas pueden girar hacia abajo la tuerca con la fuerza de giro a menor velocidad y mayor par en la dirección opuesta para aflojar la tuerca desde el estado de par de apriete predeterminado hasta el estado de par de preapriete predeterminado, y aplicar la fuerza de reacción en una dirección a la arandela para despresurizar la arandela entre la junta aflojada y la tuerca aflojada.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar una de las siguientes acciones en el modo de par inferior. Las herramientas pueden mover la tuerca o la tuerca y la arandela hacia abajo en una dirección a una velocidad más alta y un par de torsión más bajo. Y/o las herramientas pueden girar la tuerca o la tuerca y la arandela en la dirección opuesta a una velocidad más alta y un par más bajo.

Más específicamente, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden realizar cualquiera de las siguientes acciones durante el modo de bajo par de arrastre. Las herramientas pueden girar la tuerca o la tuerca y la arandela a una velocidad más alta y un par de apriete más bajo en una dirección para llevar la tuerca desde un estado de rotación libre con características de apriete adversas insignificantes hasta el estado de par de apriete previo predeterminado y comprimir la arandela entre la junta a apretar y la tuerca asentada. Y/o las herramientas pueden subir la tuerca o la tuerca y la arandela a la velocidad más alta y la fuerza de giro de par más baja en la dirección opuesta para aflojar la tuerca desde el estado de par de apriete previo predeterminado hasta el estado libremente giratorio con características de apriete insignificantemente desfavorables y descomprimir la arandela entre la junta a aflojar y la tuerca aflojada.

En general, las herramientas 10A, 10B, 10F, 10G, 10H y 10I pueden apretar, aflojar o apretar y aflojar la tuerca en el modo de par de torsión superior. Las herramientas pueden apretar, aflojar o apretar y aflojar la tuerca o la tuerca y la arandela en el modo de par de torsión intermitente o en el modo de par de torsión de menor resistencia. Las herramientas pueden cambiar del modo de torsión intermitente al modo de torsión de mayor resistencia cuando la tuerca se ha colocado y la arandela se ha comprimido con el par de preapriete predeterminado y/o la corrosión de la rosca se ha pulverizado lo suficiente. Las herramientas pueden pasar del modo de par de resistencia superior al modo de par de resistencia intermitente y/o al modo de par de resistencia inferior cuando se afloja la tuerca y se descomprime la arandela con el par de preapriete predeterminado. Las herramientas pueden pasar del modo de resistencia de par inferior al modo de resistencia de par superior cuando se coloca la tuerca y se comprime la arandela con el par de preapriete predeterminado.

Durante el funcionamiento, las herramientas pueden cambiar: del modo de par de mayor resistencia al modo de par intermitente; del modo de par de mayor resistencia al modo de par de menor resistencia; del modo de par de menor resistencia al modo de par intermitente; del modo de par intermitente al modo de par de mayor resistencia; o del modo de par intermitente al modo de par de menor resistencia.

La activación o desactivación del mecanismo de vibración o del mecanismo de multiplicación del par puede ser manual o automática. Por consiguiente, el mecanismo de cambio puede ser manual o automático. Además, el mecanismo de cambio, y por tanto cualquier modo de funcionamiento o combinación de modos de funcionamiento y mecanismos correspondientes, puede activarse automáticamente en respuesta a una carga observada en la fijación. Por ejemplo, una herramienta motorizada puede requerir vibración y/o impacto para pulverizar la corrosión en un tornillo apretado e impulsar la tuerca hacia arriba o hacia abajo a gran velocidad. La tuerca apretada a par no puede girar únicamente mediante vibración y/o impacto. Un operario puede necesitar activar la vibración y/o el impacto para pulverizar la corrosión seca en la tuerca apretada por par, lo que puede hacerse independientemente o en combinación con el mecanismo multiplicador de par. Como se ha mencionado anteriormente, el par necesario para aflojar la tuerca es mayor que el par de apriete original porque la lubricación se ha secado o ha desaparecido, la corrosión está presente y el perno sigue cargado y estirado. En otras palabras, se requieren pares de apriete más elevados para aliviar y relajar el perno. Una vez que la tuerca se ha aflojado, se puede girar a mayor velocidad, o se puede subir en modo de baja resistencia y/o en modo de par intermitente. Sin embargo, es posible que la tuerca necesite liberarse a través de la rosca del perno corroída y/o dañada o defectuosa. Esto suele requerir vibración y/o fuerza intermitente en combinación con el mecanismo multiplicador de par. Al descender, la tuerca gira a mayor velocidad en el modo de par de menor resistencia y/o en el modo de par intermitente. Una vez más, el modo de par de menor resistencia por sí solo puede no ser suficiente para superar roscas de pernos corroídas y/o dañadas o defectuosas. Del mismo modo, esto a menudo requiere vibración o fuerza intermitente y/o fuerza intermitente en combinación con el mecanismo multiplicador de par.

En general, se dan a conocer métodos para el apriete y/o aflojamiento minimizado por anillos rozantes de un elemento de fijación roscado industrial que tiene una superficie de reacción coaxial, un perno y una tuerca roscable con el perno o una cabeza de perno conectada al perno con una herramienta de baja potencia de reacción que comprende un motor para generar una fuerza de torsión; un accionamiento para transmitir la fuerza de torsión; un mecanismo multiplicador de torsión en una carcasa que incluye un multiplicador de torsión para todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia; y al menos un mecanismo de fuerza vibratoria que incluye un vibrador para un modo de fuerza intermitente operable durante todos los modos de torsión de menor resistencia a mayor resistencia. El método de apriete comprende: desplazarse hacia abajo en una dirección de la tuerca, la cabeza del perno, la tuerca y la superficie de reacción coaxial, o la cabeza del perno y la superficie de reacción coaxial; y apretar en la dirección de la tuerca o la cabeza del perno mientras se reacciona en la dirección opuesta de la superficie de reacción coaxial. El método de aflojamiento comprende: aflojar en la dirección opuesta de la tuerca o de la cabeza del perno mientras se reacciona en la dirección opuesta a la superficie de reacción coaxial; y subir en la dirección opuesta de la tuerca, de la cabeza del perno, de la tuerca y de la superficie de reacción coaxial, o de la cabeza del perno y de la superficie de reacción coaxial.

Obsérvese que términos similares son intercambiables, como: Intensificador, multiplicador y multiplicación; efecto e impacto.

Más concretamente, en una realización del mecanismo de percusión, la carcasa de la herramienta y las etapas de engranaje permanecen inmóviles mientras que el mecanismo de percusión vibra. Cuando el mecanismo de percusión se retira del motor, un eje conduce desde el motor a través del centro de los multiplicadores al mecanismo de percusión y desde allí a la salida. Si el mecanismo de percusión está situado inmediatamente después del motor y antes de los multiplicadores, el motor acciona el mecanismo de percusión y un eje conduce desde el mecanismo de percusión a través del centro de los multiplicadores hasta el accionamiento de salida.

En otra realización de la operación de impacto, la carcasa de la herramienta y las etapas de engranaje giran juntas mientras el impacto traquetea mediante bloqueando las etapas de engranaje. Esto puede conseguirse conectando la corona dentada a la corona dentada anular, la corona dentada a la jaula de engranajes o la jaula de engranajes a la corona dentada anular de una etapa planetaria. En cualquier caso, todas las jaulas de engranajes y la carcasa actúan como una prolongación giratoria desde el motor hasta el mecanismo de impacto o desde el mecanismo de impacto hasta la salida de la herramienta.

En otra realización del mecanismo de impacto, el alojamiento de la herramienta es estacionario y las jaulas de engranajes giran al unísono mientras el mecanismo de impacto traquetea bloqueando las jaulas de engranajes entre sí. Cuando el mecanismo de impacto se retira del motor, la(s) jaula(s) de engranajes actúa(n) como una extensión dentro de la carcasa desde el motor hasta el mecanismo de impacto. Si el mecanismo de impacto está situado inmediatamente después del motor y antes de los multiplicadores, la(s) jaula(s) de engranajes actúa(n) como una extensión dentro de la carcasa desde el mecanismo de impacto hasta la salida de la herramienta.

En general, al menos dos codificadores multiplicadores giran entre sí en el funcionamiento LSHT. En el funcionamiento con multiplicador, el alojamiento de la herramienta gira siempre en sentido contrario a los engranajes planetarios y al eje de salida de los multiplicadores, por lo que el alojamiento de la herramienta debe reaccionar. Si el multiplicador aumenta el par, la velocidad de rotación es tan lenta que el mecanismo de impacto resulta ineficaz. Si el mecanismo de percusión está situado después del multiplicador y cerca de la salida de la herramienta, el mecanismo de percusión no golpeará cuando gire con el último engranaje planetario. Si el mecanismo de percusión está situado antes del multiplicador y cerca del motor, el mecanismo de percusión gira a gran velocidad y debe bloquearse.

En un diseño en el que el mecanismo de golpeo se separa del motor, ocurre lo siguiente: El mecanismo de golpeo está parado mientras los multiplicadores giran; el eje de salida del motor va al multiplicador para multiplicar el par; y el último engranaje planetario se extiende a través del mecanismo de golpeo hasta la salida. Si el mecanismo de percusión está situado inmediatamente después del motor y antes de los multiplicadores, el eje de salida del motor pasa a través del mecanismo de percusión al multiplicador para la multiplicación del par y el último engranaje planetario se desplaza hasta la salida.

En otra realización, el mecanismo de impacto gira a la velocidad del último engranaje solar del multiplicador de potencia. Cuando el mecanismo de impacto se retira del motor, el eje de salida del motor se dirige al multiplicador para multiplicar el par, y el último engranaje solar hace girar el mecanismo de impacto, que hace girar el eje de salida de la herramienta. Si el mecanismo de percusión está situado inmediatamente después del motor y antes de los multiplicadores, la rotación del mecanismo de percusión para hacer girar los multiplicadores provocaría sacudidas, que deberían evitarse. Por otra parte, el mecanismo de percusión puede bloquearse enclavando el martillo con la carcasa del martillo o enclavando el martillo con el yunque. El mecanismo de percusión actúa como una prolongación entre la salida del motor y la primera rueda solar del multiplicador.

La velocidad del último engranaje planetario del multiplicador puede ser lo suficientemente alta como para accionar el mecanismo del martillo. Al bloquear el martillo en la carcasa de impacto, el martillo en el yunque, la carcasa de impacto en la carcasa de la herramienta o el martillo en la carcasa de la herramienta, se puede evitar un impacto en el eje de salida de la herramienta.

En una realización especial del modo LSHT, el mecanismo multiplicador está situado cerca del motor y antes del mecanismo de impacto. El motor evita el mecanismo multiplicador y transmite su fuerza de salida a la salida a través de al menos una parte del mecanismo multiplicador por medio de un pasador. En otra realización específica del modo LSHT, el mecanismo de impacto está situado cerca del motor y antes del mecanismo multiplicador. El mecanismo de impacto transmite su fuerza de salida a la salida a través de al menos una parte del mecanismo multiplicador por medio de un pasador.

La herramienta eléctrica para apretar y aflojar elementos de fijación industriales con garras se describe en el presente documento con dos o tres modos de funcionamiento, un modo de menor velocidad y mayor par, un modo de mayor velocidad y menor par y un modo de fuerza intermitente. Se entiende que los al menos dos modos de funcionamiento descritos en el presente documento son meros ejemplos. Pueden añadirse otros modos de funcionamiento a uno u otro de los modos de funcionamiento y/o medios de entrada y/o salida. Se entenderá que no hay limitación a sólo dos velocidades, sino que son posibles múltiples velocidades. Por ejemplo, las herramientas de amplificación de par conocidas suelen accionarse mediante motores neumáticos o eléctricos. A menudo, la fuerza generada y las velocidades de rotación de estos motores se aumentan o disminuyen mediante engranajes planetarios o similares, que pueden formar parte del motor. A menudo en herramientas de amplificación de par conocidas, uno o más de los medios de amplificación se desconectan temporalmente para aumentar la velocidad del motor de la herramienta. Otras herramientas de amplificación de par conocidas utilizan mecanismos de relación de transmisión y/o reducción como componentes independientes o junto al motor para aumentar y/o reducir la velocidad del eje, que pueden incluir dichos mecanismos de relación de transmisión y/o reducción como componentes independientes, como transmisores de multiplicación y parte del mecanismo de multiplicación 210, o como transmisores de vibración y parte del mecanismo de vibración 310. El conjunto de multiplicación 200 puede estar configurado para incluir una pluralidad de transmisores de multiplicación en una pluralidad de carcasas de conjunto de multiplicación.

Z® -squirter® arandela. La figura 23A es una vista superior y la figura 23B es una vista inferior de la lavadora híbrida Z<®>-indicadora de tensión directa o Z<®>-squirter<®>2301. La arandela 2301 designada Z<®>-squirter<®>tiene características similares a la arandela 1 mostrada en las FIGS. precedentes de la presente solicitud y características similares a las arandelas indicadoras de tensión directa divulgadas en las siguientes patentes de EE.UU. concedidas a Applied Bolting Technology Products, Inc: 5,769,581; 5,931,618; 6,425,718; 8,002,641 y otras.

La arandela Z<®>-squirter<®>2301 incluye protuberancias 2312 que tienen una altura H23Cformadas en una primera superficie 2314 y las correspondientes depresiones 2316 formadas en una segunda superficie 2318. La figura 23C es una vista en sección transversal de la arandela Z<®>-squirter<®>2301 a lo largo de la línea 2314 de la figura 23A, y la figura 23D es una vista ampliada de una porción de la figura 23C. La arandela Z<®>-squirter<®>2301 también incluye canales 2362 que se extienden desde cada rebaje 2316 hasta un borde exterior de la segunda superficie 2318. El rebaje 2316 se rellena con un material indicador 2364, como se muestra en detalle en la figura 23D. Z<®>-squirter<®>La arandela 2301 se fabrica mediante un proceso similar al de las arandelas de tensión directa divulgadas en las patentes US Nos.

5,769,581, 5,931,618, 6,425,718 y 8,002,641. Por ejemplo, se utilizan una herramienta y una matriz para punzonar las protuberancias 2312, las depresiones 2316 y los canales 2362 en la arandela 1 Z<®.>Pueden utilizarse otros procesos, como el mecanizado de metales o la fundición de metales, para producir la arandela de chorro Z<®®>2301. En algunos casos, tras la conformación, el producto metálico se somete a un tratamiento térmico de endurecimiento y templado para conseguir unas características de carga/deformación similares a las de un muelle. En una realización ejemplar, la arandela 2301 del chorreador Z<®®>está hecha de acero al carbono, pero también pueden utilizarse acero inoxidable, metales no ferrosos y otros productos de aleación. El material de visualización 2364 es un material sólido elastomérico extrudible, como la silicona coloreada.

Las figuras 24A-24F muestran el estado de la arandela Z<®>-squirter<®>2301 cuando un tornillo 2350, que tiene un radio similar a R(1V),se aprieta sobre la arandela Z<®>-squirter<®>2301. La figura 24A muestra la disposición de la arandela Z<®>-squirter<®>2301 junto a una cabeza de tornillo 2350, que se atornilla con una tuerca 2352 (no mostrada). El estado mostrado en la figura 24A se denomina estado 1, en el que el tornillo 2350 está en reposo. Cuando se aprieta el tornillo 2350, la parte inferior de la cabeza del tornillo entra en contacto con las protuberancias 2312 y comienza a empujar las protuberancias 2312 hacia la primera superficie 2314, como se muestra en la figura 24B. En este estado, denominado etapa 2, las protuberancias 2312' están ligeramente comprimidas sobre la primera superficie 2314 y tienen una altura H(24B). La figura 24C es una vista ampliada de una de las depresiones 2316, que ilustra que la fuerza ejercida por la protuberancia 2312' empuja el material indicador 2364' dentro del canal 2362. A medida que el tornillo 2350 se aprieta más, las protuberancias 2312 se comprimen y el apriete finaliza cuando la altura H de las protuberancias 2312'' está en o por debajo de una altura predeterminada H24D. En este punto, el instalador del tornillo sabe que la tensión del tornillo es igual o superior al mínimo requerido. Este estado se denomina etapa 3 y se muestra en la figura 24D. La figura 24E muestra las protuberancias 2312 en comparación con las protuberancias 2312''. La figura 24F es una vista ampliada de uno de los rebajes 2316, que muestra que la fuerza ejercida por los salientes 2312'' empuja el material 2364'' a través del canal 2362. El instalador del tornillo también sabe que la tensión del tornillo es igual o mayor que el mínimo requerido una vez que el material indicador 2364'' es forzado a través del canal 2362; el material indicador 2364'' es visible en la superficie de la unión atornillada.

En general, el Z<®>-squirter<®>Washer 2301 sirve como punto de reacción para el apriete y como indicador de carga en uno. Tiene las siguientes características y/o ventajas Está hecha de una aleación de acero endurecido u otro material resistente; Proporciona una superficie firme sobre la que puede girar una tuerca roscada o la cabeza de un perno; Protege la superficie de unión del perno de ser penetrada o dañada por el giro y la carga de la tuerca roscada o la cabeza del perno; distribuye la fuerza de apriete resultante en el perno sobre un área mayor que la de la tuerca o la cabeza del perno por sí solas; tiene características de enganche externas que pueden engranarse con un casquillo de acoplamiento o dispositivo similar conectado a una herramienta dinamométrica para proporcionar un punto al que el casquillo o dispositivo, y por tanto la herramienta dinamométrica, puedan responder; tiene una superficie inferior rugosa o mecanizada que se acopla a la junta y, cuando se comprime, proporciona suficiente resistencia a la fricción para resistir cualquier par de apriete aplicado a la tuerca o al perno; tiene una superficie superior lisa o de baja fricción sobre la que puede girar la cabeza de la tuerca o del perno; tiene protuberancias o protuberancias superficiales diseñadas para aplanarse bajo una cantidad predeterminada de esfuerzo de compresión bajo una tuerca o cabeza de perno con o sin un líquido o material gomoso blando bajo las protuberancias que puede ser exprimido hacia la periferia exterior de la arandela para indicar visualmente la compresión satisfactoria de la arandela y, por tanto, la consecución de la carga predeterminada deseada del perno; elimina los puntos de pellizco normalmente asociados a las herramientas hidráulicas de atornillado con brazos de reacción externos, creando una mayor seguridad para el operario de la herramienta; elimina la dificultad de encontrar un punto de reacción externo adecuado para la herramienta dinamométrica, mejorando la seguridad y la velocidad; elimina los efectos perjudiciales de la carga lateral y la flexión de los pernos u otros elementos de fijación durante el apriete con un brazo de reacción externo, ya que se puede aplicar una tensión axial recta; funciona con otros dispositivos y accesorios para reducir la torsión en una contratuerca asociada; funciona de forma similar con las denominadas "herramientas tensoras" que crean una carga en el perno estirando directamente un perno o tornillo sin requerir un gran par de apriete; y "chisporrotea" o indica de otro modo que la carga del perno ha alcanzado el nivel deseado porque los salientes de la arandela se han aplanado o comprimido lo suficiente y el material indicador es visible.

Z® -DTI. La figura 24G es una vista superior y la figura 24H es una vista inferior de la arandela híbrida Z<®>-indicadora de tensión directa, o Z<®>-DTI, 2401. La arandela Z<®>-DTI 2401 tiene características similares a las arandelas 1 y 2301 mostradas en las FIGS. precedentes de la presente solicitud y características similares a las arandelas indicadoras de tensión directa divulgadas en las siguientes patentes de EE.UU. y solicitudes de patente de EE.UU. presentadas por empresas relacionadas J & M TURNER Inc. F. Jonathan M. Turner, TurnAnut LLC y TurnaSure LLC, 5,015,132, 5,370,483, 5,667,346, 7,635,243, 9,863,457, 2018/0291945 y otras.

Las arandelas Z<®>-DTI, como la 2401, tienen protuberancias altas en el lado superior y rebajes correspondientes en el lado inferior. La figura 24I es una vista en sección transversal de la arandela Z<®>-DTI 2401 y la figura 24J es una vista ampliada de una porción de la figura 24I. La arandela Z<®>-DTI 2401 también puede incluir un material indicador. Cabe señalar que gran parte de lo que se ha dicho sobre la arandela Z<®>-squirter<®>se aplica también a la arandela Z<®>-DTI 2401. Como muchas variantes conocidas de estas arandelas, las arandelas Z<®>-DTI, al igual que la 2401, tienen la característica común de que las protuberancias están alineadas y centradas sobre los rebajes.

Una realización alternativa de la arandela Z<®>-DTI, similar a la 2401 pero no mostrada en los dibujos, comprende una o más depresiones en una superficie inferior que están desplazadas de una o más protuberancias en una superficie superior, en la que la una o más depresiones están más alejadas del agujero central del cuerpo anular que la una o más protuberancias. El desplazamiento de las protuberancias y las depresiones refuerza la arandela y la hace más adecuada para su uso en conjuntos de elementos de fijación con orificios agrandados o sobredimensionados. Obsérvese que en la patente estadounidense 9.863.457 se describen diversas variantes de arandelas Z<®>-DTI similares a la 2401.

Una realización alternativa de la arandela Z<®>-DTI, similar a la 2401 pero no representada en los dibujos, comprende lo siguiente. La arandela Z<®>-DTI tiene un cuerpo anular y uno o más salientes en forma de herradura. El cuerpo anular tiene un orificio central, una periferia, un borde exterior, una primera superficie y una segunda superficie opuesta a la primera superficie. Los salientes en forma de herradura tienen cada uno una altura, un vértice más próximo al orificio central y una abertura dirigida hacia el borde exterior. Los salientes en forma de herradura son parte integrante del cuerpo anular y son golpeados y parcialmente cizallados desde el cuerpo anular de manera que sobresalen de la primera superficie del cuerpo anular, dejando una o más depresiones correspondientes en la segunda superficie del cuerpo anular. Los salientes en forma de herradura pueden estar desplazados radialmente de sus correspondientes depresiones. Un material de visualización es inicialmente encapsulado y confinado dentro de la región de la primera superficie delimitada por los salientes en forma de herradura. Obsérvese que en la solicitud de patente estadounidense 2018/0291945 se divulgan diversas variaciones de las mismas para arandelas Z® -DTI, similares a 2401.

En general, los discos Z® -DTI, como el 2401, sirven como punto de reacción para el apriete y como indicador de carga en uno. Tiene las siguientes características y/o ventajas Está fabricado con una aleación de acero endurecido u otro material resistente; Proporciona una superficie firme sobre la que puede girar una tuerca roscada o la cabeza de un perno; Protege la superficie de unión del perno de ser penetrada o dañada por el giro y la carga de la tuerca roscada o la cabeza del perno; distribuye la fuerza de apriete resultante en el perno sobre un área mayor que la de la tuerca o la cabeza del perno por sí solas; tiene características de enganche externas que pueden engranarse con un casquillo de acoplamiento o dispositivo similar conectado a una herramienta dinamométrica para proporcionar un punto al que el casquillo o dispositivo, y por tanto la herramienta dinamométrica, puedan responder; tiene una superficie inferior rugosa o mecanizada que se apoya en la junta y, cuando se comprime, proporciona suficiente resistencia a la fricción para resistir cualquier par de apriete aplicado a la tuerca o tornillo; tiene una superficie superior lisa o de baja fricción sobre la que puede girar la cabeza de la tuerca o tornillo; tiene protuberancias o protuberancias superficiales diseñadas para aplanarse bajo una cantidad predeterminada de esfuerzo de compresión bajo una tuerca o cabeza de perno con o sin un líquido o material gomoso blando bajo las protuberancias que puede ser exprimido hacia la periferia exterior de la arandela para indicar visualmente la compresión satisfactoria de la arandela y, por tanto, la consecución de la carga predeterminada deseada del perno; elimina los puntos de pellizco normalmente asociados a las herramientas hidráulicas de atornillado utilizadas con brazos de reacción externos, creando una mayor seguridad para el operario de la herramienta; elimina la dificultad de encontrar un punto de reacción externo adecuado para la herramienta dinamométrica, mejorando la seguridad y la velocidad; elimina los efectos perjudiciales de la carga lateral y la flexión de los pernos u otros elementos de fijación durante el apriete con un brazo de reacción externo, ya que se puede aplicar una tensión axial recta; funciona con otros dispositivos y accesorios para reducir la torsión en una contratuerca asociada; funciona de forma similar con las denominadas "herramientas tensoras" que crean una carga en el perno estirando directamente un perno o tornillo sin requerir un gran par de apriete; y "chisporrotea" o indica de otro modo que la carga del perno ha alcanzado el nivel deseado porque los salientes de la arandela se han aplanado o comprimido lo suficiente y el material indicador es visible.

HYTORC® Z® Conjuntos de disco y tuerca. Durante el apriete, se genera una fuerza de reacción igual y opuesta, que debe transferirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario. Volviendo a las figuras 2-5, la arandela Z® 1 se coloca entre la superficie superior 35 de la junta 30 y la superficie de apoyo inferior 38 de la tuerca roscada 36. En las Figuras 25A-25E, una arandela Z® 2501 se forma adyacente y unitaria con la superficie de apoyo inferior 2538 de una tuerca roscada 2536. Las arandelas HYTORC® Z® se divulgan completamente en la presente solicitud y en las solicitudes de patente PCT cotitulares y pendientes: Nº de serie PCT/US2014/70996, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados"; y/o Nº de serie PCT/US2014/71000, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados". Un conjunto de disco y tuerca 2502 HYTORC® Z® comprende: una tuerca roscada 2536 y un disco de reacción 2501 para absorber el contrapar generado al apretar o aflojar el tornillo roscado.

El disco de reacción 2501 incluye: un borde exterior 2514 que tiene una forma geométrica 2519 que permite el acoplamiento rotacional con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 2513 que tiene tratamientos de mejora del coeficiente de fricción 2517 que están sesgados en regiones fuera de un orificio central 2515. El disco de reacción 2501 está unido de forma liberable a la tuerca roscada 2536. La conexión entre el disco de reacción 2501 y la tuerca roscada 2536 se rompe en o antes de un pre-par predeterminado y el disco de reacción 2501 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, el disco de reacción 2501 y el conjunto 2502 se separan cuando la conexión se rompe tan pronto como las fuerzas de compresión y fricción superan esta conexión. Puede utilizarse cualquier método y/o medio adecuado de unión y/o unión, como adhesivos, colas, epoxis, imanes, disolventes, soldaduras, soldaduras, etc. Dichos métodos y/o medios de adhesión y/o unión pueden seleccionarse, prepararse y/o desarrollarse con propiedades específicas, favorables y repetibles para adaptarse a cualquier aplicación de atornillado. Obsérvese que tal combinación da como resultado un conjunto de tuerca y arandela que presenta ventajas similares a las de la HYTORC NUTTM.

En las Figuras 26A-26D, se forma una arandela Z® 2601 adyacente a una superficie de apoyo inferior 2638 de una tuerca roscada 2236 y es libremente giratoria con la misma. Las arandelas Z® de HYTORC® se divulgan completamente en la presente solicitud y en las solicitudes de patente PCT cotitulares y pendientes: Nº de serie PCT/US2014/70996, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados"; y/o Nº de serie PCT/US2014/71000, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados". Un conjunto de disco y tuerca 2602 HYTORC® Z® comprende: una tuerca roscada 2636 y un disco de reacción 2601 para absorber el contrapar generado al apretar o aflojar el cierre roscado.

El disco de reacción 2601 incluye: un borde exterior 2614 que tiene una forma geométrica 2619 que permite el acoplamiento rotacional con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 2613 que tiene tratamientos de mejora del coeficiente de fricción 2617 que están sesgados en regiones externas a un orificio central 2615. Las porciones del disco de reacción inferior 2601 adyacentes al orificio central 2615 se eliminan de manera que un borde interior inferior 2662 tiene una superficie cónica que se inclina hacia fuera en dirección a la superficie inferior 2613.

La tuerca roscada 2636 tiene una superficie exterior 2622 con una forma geométrica 2626. La forma geométrica 2626 también está formada como un medio de acoplamiento 2629 que está acoplado de forma no giratoria con la porción de acción del dispositivo de torsión. Las porciones de la tuerca roscada inferior 2636, que son adyacentes a la superficie exterior 2622 se eliminan de manera que un borde exterior inferior 2663 tiene una superficie cónica inclinada hacia fuera y hacia abajo. En otras palabras, la superficie inferior 2638 es manipulada (deformada o empujada hacia fuera) para formar un labio que encaje en el borde interior inferior 2662 del disco de reacción 2601. En otras palabras, la tuerca o cabeza de perno y el disco de reacción están conectados por una protuberancia que se extiende hacia afuera y hacia abajo desde la parte inferior de la tuerca o cabeza de perno y se acopla a un rebaje que se extiende hacia adentro y hacia arriba desde la parte inferior del disco de reacción. El encaje del conjunto 2602 mantiene unidas la tuerca roscada 2636 y el disco de reacción 2601 y les permite girar libremente.

La rotación libre entre el disco de reacción 2601 y la tuerca roscada 2636 termina en o antes de un pre-par predeterminado, y el disco de reacción 2601 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, la rotación libre entre el disco de reacción 2601 y la tuerca roscada 2636 cesa en cuanto las fuerzas de compresión y fricción superan esta conexión.

Puede utilizarse cualquier método y/o estructura de conexión adecuados. Por ejemplo, pueden utilizarse juntas tóricas. En una realización, una junta tórica de plástico cizalla en o antes del pre-par predeterminado. En otra realización, una junta tórica de goma crea un ajuste de interferencia que se supera en o antes del pre-par predeterminado. En otra realización, como se muestra en las Figs.27A-27D, la estructura de conexión se forma como lengüetas de ajuste de interferencia deformables que crean un ajuste de interferencia que se supera en o antes del pre-par predeterminado. Tales métodos y/o estructuras pueden seleccionarse, prepararse y/o desarrollarse con características específicas, ventajosas y repetibles para adaptarse a cualquier aplicación de atornillado. Una arandela y tuerca 2702 HYTORC® Z® comprende: una tuerca roscada 2736 y una arandela de reacción 2701 para absorber el contrapar generado al apretar o aflojar el tornillo roscado. Obsérvese que tales combinaciones dan como resultado un conjunto de tuerca y arandela que presenta ventajas similares a las de la HYTORC NUTTM.

Los discos de reacción 2501, 2601, 2701 y/o cualquier variante útil de los mismos pueden utilizarse como puntos de reacción adecuados al apretar y/o aflojar conexiones roscadas cuando se utilizan con los dispositivos 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variante útil de los mismos. Los tratamientos de mejora del coeficiente de fricción 2517, 2617, 2717 y/o cualquier variante útil de los mismos pueden incluir: rugosidades, superficies poligonales, ranuras, estrías, espigas, surcos, ranuras, puntos o esquinas salientes, otras protuberancias de este tipo, o una combinación de los mismos. Pueden producirse mediante moleteado, esmerilado, granallado, fresado, mecanizado, forja, fundición, moldeado, conformado, desbastado, estampado, grabado, troquelado, doblado, exposición del material del disco cerca del orificio central, o cualquier combinación de los mismos. Dichos tratamientos de mejora del coeficiente de fricción pueden distribuirse uniformemente por las superficies inferiores 2513, 2613, 2713 y/o cualquier variación razonable de las mismas alejándose del radio de los orificios centrales 2515, 2615, 2715 y/o cualquier variación razonable de los mismos. Pueden estar formados individualmente, en disposición aleatoria, en fila o en cualquier combinación de los mismos.Estos discos de reacción tienen un radio de fricción efectivo mayor que el radio de fricción efectivo de las tuercas roscadas 2536, 2636, 2736 y/o cualquier variación razonable de las mismas.

En general, los discos de reacción 2501, 2601, 2701 y/o cualquier variación razonable de los mismos y las tuercas roscadas 2536, 2636, 2736 y/o cualquier variación razonable de las mismas pueden mantenerse unidos de cualquier manera predeciblemente deformable para evitar el desmontaje inadvertido de los conjuntos 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variación razonable de los mismos.

Ventajosamente, los conjuntos de tuerca roscada de disco de reacción 2502, 2602, 2702 y/o cualquier variación razonable de los mismos aumentan la velocidad de fijación, la eficiencia, la fiabilidad, la repetibilidad y la seguridad mediante: Control sobre la geometría de la tuerca utilizada con discos de reacción específicos; Control sobre el disco de reacción utilizado con pernos y/o tamaños de rosca específicos; y Eliminación de componentes perdidos.

Dispositivo de fijación cónico escalonado. Las figuras 28A-28C ilustran un dispositivo ejemplar 2801 -un conjunto de cierre cónico escalonado- según una realización. El dispositivo 2801 tiene un miembro de manguito interior 2810 y un miembro de manguito exterior 2820 y se utiliza ejemplarmente con un espárrago roscado 2830. El miembro de manguito interior 2810 puede estar acoplado de forma giratoria y roscada con el espárrago 2830; puede estar acoplado de forma giratoria y cónica con el miembro de manguito exterior 2820; y puede estar acoplado de forma no giratoria con una porción de acción de un dispositivo de entrada de par. El miembro de manguito exterior 2820 es acoplable de forma no giratoria con una porción de reacción del dispositivo de entrada de par de torsión; y acoplable de forma giratoria y cónica con el miembro de manguito interior 2810. El miembro de manguito interior 2810, cuando es girado por la porción de acción del dispositivo de entrada de par, ejerce una carga sobre el pasador 2830 para cerrar una articulación (no mostrada)

El miembro de manguito interior 2810 es un cuerpo anular y, como se muestra en las figuras 28A y 28B, está formado como un manguito. Tiene una superficie interior 2811 con un medio de rosca helicoidal interior 2815 que puede acoplarse con una superficie exterior 2831 con un medio de rosca helicoidal exterior 2834 del espárrago 2830. Tiene una superficie exterior 2812 con una formación cilíndrica 2816 que puede acoplarse de forma giratoria con una superficie interior 2821 con una formación cilíndrica 2825 del miembro de manguito exterior 2820. Además, tiene una superficie inferior 2814 que puede acoplarse de forma giratoria con la superficie interior 2821.

La formación cilíndrica 2816 tiene la forma de un cono truncado invertido de un cono escalonado, que tiene una apariencia cónica de abajo hacia arriba. Cada escalón de la superficie exterior 2812 es progresivamente más pequeño de arriba a abajo.Una característica cilíndrica hueca exterior se retira de la superficie exterior del miembro de manguito interior 2810 a poca profundidad. Las características cilíndricas huecas externas sucesivas se quitan en los intervalos regulares de la longitud y de la anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de los elementos cilíndricos exteriores eliminados continúa hasta que no hay espacio suficiente para otro elemento cilíndrico interior.

El miembro de manguito interior 2810 tiene además una superficie superior 2813 con un medio de acoplamiento 2817 que puede estar formado por una pluralidad de orificios que se extienden en una dirección axial y están separados entre sí en una dirección circunferencial. El medio de acoplamiento 2817 se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de entrada de par.

El miembro de manguito exterior 2820 es un cuerpo anular y, como se muestra en la figura 28B, está formado como un manguito. Tiene una superficie interior 2821 con una forma cilíndrica 2825 que puede acoplarse de forma giratoria con una superficie exterior 2812 con una forma cilíndrica 2816 del miembro de manguito interior 2810. El miembro de manguito exterior 2820 tiene una superficie exterior 2822 con un medio de acoplamiento 2827. El miembro de manguito exterior 2820 tiene una superficie exterior 2822 con un medio de acoplamiento 2827. El medio de acoplamiento 2827 está formado por una pluralidad de picos exteriores que se extienden en una dirección axial y espaciados en una dirección circunferencial. Los medios de acoplamiento 2827 engranan de forma no giratoria con las espigas interiores de una porción de reacción del dispositivo de entrada de par.

La formación cilíndrica 2825 tiene forma de cono truncado de un cono escalonado que se estrecha o es cónico de arriba abajo. Cada escalón de la superficie interior 2821 se hace progresivamente más pequeño de arriba a abajo. Un elemento cilíndrico interior se retira de la superficie interior del miembro de manguito exterior 2820 a poca profundidad. Las características cilíndricas internas sucesivas se quitan en los intervalos regulares de la longitud y de la anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de las características cilíndricas internas eliminadas se continúa hasta que el espacio ya no permite la adición de otra característica cilíndrica interna.

El espárrago 2830 tiene una forma cilíndrica con una rosca exterior 2834 que se acopla a la rosca interior 2815 del manguito interior 2810. Un extremo 2832 del espárrago 2830 tiene un medio de acoplamiento 2833 que puede estar formado por una forma poligonal 2835, que en este caso es una forma hexagonal. La formación poligonal 2835 permite el acoplamiento rotacional con el dispositivo de entrada de par.

La geometría de cierre cónico escalonado del dispositivo 2801 crea una carga de tracción en el perno 2830 por la acción mecánica de deslizamiento a través del plano helicoidalmente inclinado entre las roscas del perno 2834 y las roscas internas del miembro de manguito 2815. El dispositivo de entrada de par aplica rotación bajo par de torsión a los medios de acoplamiento 2817 del miembro de manguito interior, mientras que el par de torsión responde a los dientes externos 2827 del miembro de manguito exterior para crear la acción de rosca helicoidal deslizante. Debido a que la superficie exterior 2812 y la superficie interior 2821 son sustancialmente lisas, el miembro de manguito exterior 2820 permanece estático mientras que el miembro de manguito interior 2820 gira. El elemento de reacción del dispositivo de entrada de par está conectado de forma giratoria al extremo 2832 del perno 2830 mediante medios de acoplamiento 2833. Esto impide la rotación del perno 2830 y permite un movimiento de deslizamiento relativo entre las roscas del elemento de manguito interior 2815 y las roscas del perno 2834. El desplazamiento del perno se produce en proporción a la resistencia a dicho desplazamiento, ya que el dispositivo de entrada de par aplica continuamente par al elemento de manguito interior 2810 mientras responde a los dientes externos del elemento de manguito exterior 2827 y está acoplado rotativamente al perno 2830 por los medios de acoplamiento 2833.

Los medios de acoplamiento 2817 del manguito interior pueden tener cualquier geometría adecuada o pueden utilizarse con otros medios o características para el acoplamiento rotacional con el dispositivo de entrada de par, como dientes de engranaje, hexágono, doble hexágono, piñón o cualquier otra geometría común que permita el acoplamiento rotacional. Una posible alternativa es la geometría hexagonal mostrada como 2947 en la figura 29A.

Los medios de acoplamiento del elemento de manguito exterior 2826 pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o pueden utilizarse con otros medios o características para el acoplamiento rotacional con el dispositivo de entrada de par, como un dentado, hexágono, doble hexágono, estriado u otra geometría común que permita el acoplamiento rotacional. Una posible alternativa es la geometría hexagonal mostrada como 2956 en la figura 29B.

Obsérvese que el número, las dimensiones, las geometrías y el espaciado de las características cilíndricas exteriores (elemento de manguito interior 2810) e interiores (elemento de manguito exterior 2820) retiradas pueden variar en función de la aplicación con el fin de optimizar las propiedades del dispositivo 2801, como el sesgo de tensión.

La figura 28B muestra el miembro de manguito interior 2810 con cuatro características cilíndricas exteriores eliminadas a intervalos regulares de longitud y anchura. La figura 28B muestra el miembro de manguito exterior 2820 con cuatro características cilíndricas interiores eliminadas a intervalos regulares de longitud y anchura. Como se muestra en la figura 29C, variando el número, las dimensiones, las geometrías y los espaciamientos de una característica cilíndrica exterior e interior eliminada a la siguiente, se varían los ángulos nominales, las alturas de paso y las anchuras de paso de una superficie exterior 2962 con una formación cilíndrica 2966 y una superficie interior 2961 con una formación cilíndrica 2965. Alternativamente, la longitud del escalón puede ser infinitamente pequeña para producir una conicidad virtualmente suave. Las porciones exteriores del miembro de manguito interior 2810 y la porción interior del miembro de manguito exterior 2820 pueden retirarse en un paso para formar superficies cónicas lisas, respectivamente

La figura 29D muestra una superficie exterior 2972 con una formación cilíndrica 2976 y una superficie interior 2971 con una formación cilíndrica 2975 con contra superficies con diferentes distancias verticales o alturas de escalón. Esto permite el movimiento sólo en escalones seleccionados, mientras que otros escalones están cargados. La deformación plástica permite el movimiento vertical de manera que la distribución de la tensión a través de cada superficie escalonada se ve influenciada estratégicamente. En otras palabras, una mayor distancia entre las superficies de contacto de los elementos de manguito interior y exterior 2810 y 2820 permite la expansión radial durante la carga.

La figura 29E muestra una superficie exterior 2982 con una formación cilíndrica 2986 y una superficie interior 2981 con una formación cilíndrica 2985 que tienen superficies de contacto con diferentes ángulos de escalón. Esto promueve una distribución de polarización más uniforme y controlada a través de los escalones. En otras palabras, uno o ambos elementos de manguito interior y exterior 2810 y 2820 pueden tener superficies verticales escalonadas con diferentes ángulos de paso para dirigir la tensión a superficies horizontales escalonadas selectivas.

La figura 29F muestra el miembro de manguito exterior 2820 con características internas en la parte inferior que cooperan con características externas de acoplamiento similares añadidas al pasador 2830. Estas pueden incluir ranuras, moleteado, hexágono, ranuras, doble hexágono u otras geometrías. Permiten el desplazamiento axial del perno 2830, pero acoplan el movimiento de rotación del miembro de manguito exterior 2820 y el perno 2830, eliminando tanto los medios de acoplamiento 2833 que comprenden una formación poligonal 2835 como la necesidad de acoplar este hexágono al elemento de reacción del dispositivo de entrada de par. El engranaje interno 2998 y el engranaje externo 2999 asociado forman una interfaz de engranaje entre el miembro de manguito exterior 2820 y el perno 2830.

El dispositivo 2801 consta de una tuerca (elemento de manguito interior 2810) y una arandela (elemento de manguito exterior 2820), que se utilizan habitualmente en la industria de la fijación. Se modifica la interfaz estándar entre la tuerca y la arandela con una superficie plana. El punto de reacción del par de apriete se desplaza hacia arriba en comparación con las fijaciones convencionales de tres piezas. El dispositivo utiliza el concepto de los elementos de fijación convencionales de tres piezas, que permite el acondicionamiento de la superficie del manguito exterior para evitar el gripado, combinado con una disposición convencional de tuerca y arandela que mantiene la tensión radial, de modo que el manguito interior puede acondicionarse en su superficie con un riesgo mínimo de rotura.

Generalmente, el conjunto de tuerca cónica de dos piezas para su uso con un perno o tornillo de un sujetador roscado y un dispositivo de torsión comprende un miembro interior rígido con una superficie interior roscable con el elemento de fijación y una superficie exterior definida por una pluralidad de pasos que forman una conicidad; un miembro exterior con una superficie interior cónica inversa no giratoria con la superficie exterior cónica del miembro interior; y en el que el conjunto de tuerca de dos piezas, cuando gira por una parte de acción del dispositivo de torsión, ejerce una carga sobre el elemento de fijación roscado. El miembro interior está endurecido metalúrgicamente en su superficie, parcial o totalmente.

Ventajosamente, la materia divulgada permite un área de superficie de soporte de carga entre el miembro interior y el miembro exterior que permite una distribución de la tensión vertical y radial estratégicamente orientada sin necesidad de aumentar significativamente las dimensiones totales; un área de superficie de soporte de carga tridimensional en lugar de un plano bidimensional convencional; una distribución más eficiente y uniforme de las tensiones de carga a través del área de superficie de soporte de carga; una mayor resistencia a la torsión; un dispositivo de menor masa, dimensiones y volumen que es lo suficientemente pequeño como para caber en espacios reducidos y/o confinados típicos de las aplicaciones de atornillado industrial; la eliminación del endurecimiento de la rosca; y la prevención de la fractura catastrófica y la pérdida de carga que anteriormente limitaban el uso de procesos de endurecimiento en las fijaciones roscadas.

Acoplamiento torsional cónico. Haciendo referencia a las figuras 30A-30D, se muestra un dispositivo ejemplar 3001 para acoplar torsionalmente un sujetador roscado 3010 y un dispositivo de entrada de par 3002 de acuerdo con una realización. El dispositivo 3001 tiene un primer miembro de acoplamiento 3003 que tiene una superficie exterior cónica 3004 y una formación poligonal 3005; y un segundo miembro de acoplamiento 3013 que tiene una superficie interior cónica inversa 3014 y una formación poligonal 3015 que es acoplable de forma no giratoria con la superficie exterior cónica 3004 del primer miembro de acoplamiento 3003.

En otras palabras, el dispositivo 3001 acopla de forma no giratoria el dispositivo de entrada de par 3002 y el sujetador roscado 3010 que tiene un vástago 3030 con un orificio axial cónico 3012 en un extremo. El dispositivo 3001 incluye un miembro de acoplamiento 3003 que tiene una superficie exterior 3004 cónica inversa que puede acoplarse de forma no giratoria con el orificio axial cónico 3012.

La discusión de la cantidad, dimensiones, geometrías y espaciado de las características cilíndricas distales externas (miembro de manguito interno 2810) e internas (miembro de manguito externo 2820) de las figuras 28A-10 se aplica en general a la cantidad, dimensiones, geometrías y espaciado de las características poligonales distales externas (primer miembro de acoplamiento 3003) e internas (segundo miembro de manguito 3013) de las figuras 30A-30D. Obsérvese que la interfaz entre los elementos de manguito interior y exterior 2810 y 2820 es cilíndrica y lisa, lo que permite la rotación relativa. Obsérvese, sin embargo, que la interfaz entre los elementos de acoplamiento primero y segundo es poligonal y angular, de modo que no es posible la rotación relativa.

Una geometría cónica para el acoplamiento de torsión de un elemento de fijación roscado y un dispositivo de salida de torsión da como resultado una mejor distribución de la tensión de carga. La realización de las figuras 30A-30D introduce una geometría de acoplamiento de perfil bajo que permite formar un elemento de acoplamiento torsional en la parte superior de un tornillo interior. Como resultado, las tensiones se distribuyen de forma más uniforme y los elementos de acoplamiento pueden alojarse de forma más eficiente.

Generalmente, se utiliza un orificio escalonado de 12 puntos en la parte superior del perno para la conexión a torsión con un tensor mecánico de pernos de tres piezas y/o una fijación para su uso con el perno. Una característica interna de 12 puntos está situada en la parte superior del perno a poca profundidad. Se añaden sucesivamente elementos de 12 puntas con tamaños de 12 puntas más pequeños, cada uno a menor profundidad, comenzando cada uno donde lo deja el elemento de 12 puntas anterior. El patrón de disminución de la geometría de 12 puntos se hace más y más pequeño hasta que el espacio ya no permite la adición de otra característica de 12 puntos. Ventajosamente, un eje de dispositivo de entrada de par con características externas coincidentes para cada una de las etapas permite una distribución uniforme de la tensión y una alta resistencia a la torsión, al tiempo que reduce la masa y el volumen de los pernos.

Como en las figuras 31B y 31C, el ángulo nominal de la forma cónica que forma estas características se aumenta o disminuye variando la profundidad y cambiando el tamaño de una característica de 12 puntas a la siguiente. La característica de 12 puntos puede sustituirse por cualquier geometría que impida la rotación entre las dos partes, como el hexágono de la figura 31A. Además, la profundidad del paso puede elegirse infinitamente pequeña para crear una conicidad suave. Para optimizar la producción de un acoplamiento de este tipo, pueden utilizarse escalones y geometrías diferentes.

Conjunto de tuerca cónica de dos piezas.Haciendo referencia a las Figuras 32A-32D, se ilustra un conjunto de tuerca de dos piezas ejemplar 3202 para su uso con un perno o tornillo de un sujetador roscado (no mostrado) y un dispositivo de torsión (no mostrado), que comprende: un miembro interior rígido 3210 que tiene una superficie interior roscable con el sujetador y una superficie exterior definida por una pluralidad de pasos que forman una conicidad; un miembro exterior 3220 que tiene una superficie interior inversamente cónica de forma no giratoria con la superficie exterior cónica del miembro interior; y en el que el conjunto de tuerca de dos piezas 3202, cuando es rotado por una porción de acción del dispositivo de torsión, aplica una carga al sujetador roscado. El miembro interior está endurecido metalúrgicamente en su superficie, parcial o totalmente.

El miembro interior 3210 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las figuras 32B y 32C, está formado como un inserto roscado. Tiene una superficie interior 3211 con un medio roscado helicoidal interior 3217 que puede acoplarse con una superficie exterior que tiene un medio roscado helicoidal exterior del espárrago o del perno del elemento de fijación roscado. Tiene una superficie exterior 3212 con una formación geométrica 3216 que puede acoplarse de forma no giratoria con una superficie interior 3221 que tiene una formación geométrica 3225 del miembro exterior 3220. El miembro interior 3210 tiene además una superficie inferior 3218 que es adyacente y termina al mismo tiempo que una superficie inferior 3230 del miembro exterior 3220.

En esta realización ejemplar, la formación geométrica 3216 tiene la forma de un cono truncado invertido modificado de una pirámide hexagonal angular que tiene una apariencia cónica desde abajo hacia arriba. El radio de cada escalón de la superficie exterior 3212 disminuye de arriba a abajo.Una característica hexagonal modificada hueca externa se retira de la superficie externa del miembro interno 3210 a una profundidad relativamente poco profunda. Sucesivas características hexagonales modificadas huecas externas se eliminan a intervalos regulares de longitud y anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de los elementos hexagonales modificados externos eliminados continúa hasta que el espacio (altura) restringe la adición de otro elemento de este tipo.

El miembro interior 3210 también tiene una superficie superior 3213. La superficie superior 3213 puede incluir un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del cierre cónico escalonado 2801, que se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión.

El miembro exterior 3220 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las figuras 32A-32C, está formado como un manguito. Tiene una superficie interior 3221 con una formación geométrica 3225 que es encajable de forma no giratoria con la superficie exterior 3212 del miembro interior 3210. El miembro exterior 3220 tiene una superficie exterior 3222 con una formación geométrica 3226. El miembro exterior 3220 tiene una superficie exterior 3222 con una formación geométrica 3226. La formación geométrica 3226 también está formada como un medio de acoplamiento 3229, que está acoplado de forma no rotatoria con la parte de acción del dispositivo de torsión. En esta realización ejemplar, el acoplamiento giratorio 3229 se forma como una característica hexagonal modificada, pero puede formarse con cualquier geometría adecuada. Y puede ser similar al medio de acoplamiento 2827 del sujetador cónico escalonado 2801.

En esta realización ejemplar, la formación geométrica 3225 tiene la forma de un cono truncado modificado de una pirámide hexagonal angular, que también tiene un aspecto cónico de abajo a arriba. El radio de cada escalón de la superficie interior 3221 se hace cada vez más pequeño de arriba abajo. Una característica hexagonal interior modificada se retira de la superficie interior del miembro exterior 3220 a una profundidad relativamente poco profunda. Las características hexagonales modificadas internas sucesivas se quitan en los intervalos regulares de la longitud y de la anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de los elementos interiores hexagonales modificados eliminados continúa hasta que no hay espacio suficiente para otro elemento interior hexagonal modificado.

Más generalmente, la superficie exterior 3212 del miembro interior 3210 y la superficie interior 3221 del miembro exterior 3220 están conformadas para presentar cualquier medio adecuado para el acoplamiento rotacional (poligonal y angular) de modo que el miembro interior 3210 y el miembro exterior 3220 no sean relativamente rotativos. En efecto, la porción de acción del dispositivo de torque ejerce una carga sobre el sujetador roscado cuando el dispositivo 3202 es rotado ya sea por el miembro interno 3210, el miembro externo 3220, o ambos miembros interno y externo 3210 y 3220 debido a este acoplamiento rotacional. Obsérvese que el miembro exterior 3220 rodea sustancialmente al miembro interior 3210. Debe tenerse en cuenta que el miembro interior 3210 y el miembro exterior 3220 pueden comprimirse deformablemente de una manera predecible para evitar el desmontaje inadvertido y/o el aflojamiento resultante de las superficies parcialmente acopladas del dispositivo 3202.

La geometría de una región de superficie de apoyo entre el miembro interior 3210 y el miembro exterior 3220 permite una distribución de esfuerzos vertical y radial mejorada y estratégicamente orientada sin necesidad de aumentar sustancialmente el diámetro del dispositivo 3202. Las formaciones geométricas 3216 y 3225 pueden formarse como conos truncados de conos angulados y escalonados para un número relativamente bajo de escalones o como conos truncados de conos angulados y lisos para un número relativamente alto de escalones. Cabe señalar que pueden utilizarse cantidades, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos de escalones variables para lograr tales ventajas Una de estas modificaciones de la formación geométrica 3216 incluye esquinas redondeadas 3218 para distribuir mejor las tensiones del aro de la carga del hilo. Obsérvese que la formación geométrica 3216 puede formarse con cualquier geometría adecuada. Una modificación de la formación geométrica 3225 incluye esquinas redondeadas 3227 para una mejor distribución de las tensiones de aro de la carga de hilo. Las esquinas redondeadas 3227 también coinciden con las esquinas redondeadas 3218 del miembro interior 3210. Obsérvese que la formación geométrica 3225 puede formarse con cualquier geometría adecuada. La superficie superior 3213 puede tener una porción de borde superior 3215, como se muestra en la figura 32B, para mejorar la distribución de las tensiones de atornillado. El miembro exterior 3220 tiene además una superficie superior 3223 como se muestra en la Figura 32B. La superficie superior 3223 está inclinada o inclinada hacia abajo para proporcionar una mejor distribución de las tensiones de atornillado. La superficie inferior 3230 puede tener una porción de borde inferior 3228, como se muestra en la figura 32C, para mejorar la distribución de las tensiones de atornillado.

Las figuras 32C y 32D muestran ejemplos del dispositivo 3202 y de un dispositivo 3202A. La conicidad del elemento interior 3210 del dispositivo 3202 aumenta desde la superficie superior 3213 hasta la superficie inferior 3218. Del mismo modo, la conicidad del elemento exterior 3220 disminuye desde la superficie superior 3223 hasta la superficie inferior 3230. El dispositivo 3202 muestra una realización preferida. Por el contrario, la conicidad del miembro interior 3210A del dispositivo 3202A disminuye desde una superficie superior 3213A hasta una superficie inferior 3218A. De forma similar, la conicidad de un miembro exterior 3220A aumenta desde una superficie superior 3223A hasta una superficie inferior 3230A. La figura 32D ilustra una realización alternativa que puede utilizarse en situaciones limitadas. Debe tenerse en cuenta que el dispositivo 3202A puede estar provisto de características adicionales para mejorar su funcionalidad. Una de dichas características puede incluir un labio formado en la superficie superior 3213A y que se extiende radialmente hacia fuera para asegurar que el miembro exterior 3220A permanezca adyacente al miembro interior 3210A durante la carga.

Cabe recordar que el dispositivo 3202 evita el gripado de las roscas. Las fracturas catastróficas y las pérdidas de carga han limitado anteriormente la aplicación de procesos de endurecimiento a las uniones roscadas. Ventajosamente, sin embargo, el miembro interior 3210 del dispositivo 3202 está endurecido superficial, parcial o totalmente de forma metalúrgica. Pueden utilizarse muchos procesos de endurecimiento metalúrgico, tales como: Temple por llama, temple por inducción, carburación, boruración, nitruración, cianuración, carbonitruración, nitrocarburación ferrítica, recocido, temple, envejecimiento, revenido, tratamiento térmico (diferencial, llama, inducción, cementación, etc.), tratamiento en frío (criogénico), o cualquier combinación de los mismos. El agrietamiento, que de otro modo conduciría a un fallo catastrófico y/o pérdida de carga, se evita con el dispositivo 3202 porque el miembro exterior 3220 no endurecido metalúrgicamente rodea sustancialmente al miembro interior 3210 endurecido metalúrgicamente.

La geometría cónica escalonada del dispositivo 3202 crea una carga de tracción en el perno o tornillo por la acción mecánica de deslizamiento en el plano inclinado entre las roscas del perno y las roscas del miembro interior 3217. La acción de deslizamiento de la rosca helicoidal se crea utilizando el dispositivo de torsión para apretar el miembro interior 3210, el miembro exterior 3220, o ambos miembros interior y exterior 3210 y 3220.

HYTORC® Z® Arandela para utilizar con el conjunto de tuerca cónica de dos piezas. Durante el apriete, se genera una fuerza de reacción igual y opuesta que debe transmitirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario.

Cabe señalar que las superficies inferiores 3218 y/o 3230 de los miembros interiores y/o exteriores 3210 y/o 3220, como se muestra en la figura 32C, descansan sobre una superficie superior de la junta. Alternativamente, como se muestra en las figuras 33A-33C, puede formarse un disco de reacción 3301 entre dichas superficies inferiores y la superficie superior de la junta. El disco de reacción 3301 está formado como una arandela HYTORC<®>Z<®,>que se divulga en su totalidad en la presente solicitud y en las solicitudes de patente PCT cotitular y co-pendiente: número de serie PCT/US2014/70996, con fecha de presentación de 17. diciembre de 2014, titulada "Apparatus for Tightening Threaded Fasteners"; y/o número de serie PCT/US2014/71000, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Apparatus for Tightening Threaded Fasteners". Un aparato 3202B comprende: un conjunto de tuerca de dos piezas 3202; y un disco de reacción 3301 para recibir el contrapar generado al apretar o aflojar el elemento de fijación roscado.

El disco de reacción 3301 incluye: un borde exterior 3304 que tiene una forma geométrica 3309 que permite el acoplamiento rotacional con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); y una superficie inferior 3303 que tiene tratamientos 3307 para aumentar el coeficiente de fricción que están sesgados en regiones fuera de un orificio central 3305. El disco de reacción 3301 está unido de forma liberable al conjunto de tuerca de dos piezas 3202. La conexión entre el disco de reacción 3301 y el conjunto de tuerca de dos piezas 3202 se rompe a un par previo predeterminado y el disco de reacción 3301 se convierte en un punto de reacción adecuado. En este ejemplo, el disco de reacción 3301 y el conjunto de tuerca 3202 se separan una vez que la conexión es vencida por la presión y las fuerzas de fricción. Puede utilizarse cualquier método de conexión adecuado. Debe tenerse en cuenta que tal combinación resulta en un conjunto de tuerca y disco que tiene ventajas similares al HYTORC NUT<TM>. Alternativamente, el disco de reacción 3301 y el conjunto de tuerca 3202 pueden ser componentes separados.

El disco de reacción 3301 puede utilizarse como un punto de reacción adecuado al apretar y/o aflojar las conexiones roscadas utilizadas con el dispositivo 3202. Los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 3307 pueden incluir lo siguiente: Rugosidades, superficies poligonales, ranuras, picos, ranuras, puntos o esquinas salientes, otras protuberancias de este tipo, o cualquier combinación de las mismas. Pueden producirse mediante moleteado, esmerilado, granallado, fresado, mecanizado, forja, fundición, moldeado, conformado, desbaste, relieve, grabado, estampado, doblado, exposición del material del disco cerca del orificio central, o cualquier combinación de los mismos. Dichos tratamientos de mejora del coeficiente de fricción pueden estar distribuidos uniformemente sobre la superficie inferior 3303 o espaciados del radio del orificio central 3305. Pueden estar formados individualmente, al azar, en serie, o en cualquier combinación de los mismos.Estos discos de reacción tienen un radio de fricción efectivo que es mayor que el radio de fricción efectivo del conjunto 3202

Obsérvese que las realizaciones del dispositivo 2801 de las Figs. 28-29 pueden aplicarse al dispositivo 3202. Sin embargo, debe recordarse que los elementos de manguito interior y exterior del dispositivo 2801 no están acoplados de forma giratoria y, por lo tanto, no son relativamente giratorios. Por ejemplo, la superficie superior 3213 puede incluir un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del dispositivo de cierre cónico escalonado 2801, que está acoplado de forma no giratoria con la porción de acción del dispositivo de torsión. Dicho medio de acoplamiento interno puede estar formado por cualquier geometría adecuada o utilizar cualquier otro medio o característica para acoplarse rotatoriamente con el dispositivo de torsión, como dientes de engranaje, hexágono, doble hexágono, almenado o cualquier otra geometría común que proporcione un acoplamiento rotatorio. Una posible alternativa es la geometría hexagonal mostrada como 2747 en la Figura 29A. Del mismo modo, los medios de acoplamiento exteriores 3229 pueden estar formados por cualquier geometría adecuada o utilizar cualquier otro medio o característica para el acoplamiento rotacional con el dispositivo de torsión, como un dentado, hexágono, hexágono doble, dentado o cualquier otra geometría común que proporcione un acoplamiento rotacional. Una posible alternativa es la geometría hexagonal mostrada como 2956 en la figura 29B. Debe tenerse en cuenta que el número, las dimensiones, las geometrías y el espaciado de las características cilíndricas exteriores (miembro interior 3210) e interiores (miembro exterior 3220) retiradas pueden variar en función de la aplicación con el fin de optimizar las características del dispositivo 3202, como el sesgo de tensión.

Las figuras 32A-32C muestran el miembro de manguito interior 3210 con cuatro características cilíndricas exteriores eliminadas a intervalos regulares de longitud y anchura, y el miembro de manguito exterior 3220 con cuatro características cilíndricas interiores eliminadas a intervalos regulares de longitud y anchura. Sin embargo, como se muestra en la Figura 29C, el número, las dimensiones, las geometrías y las separaciones de una característica cilíndrica exterior e interior eliminada a la siguiente varían los ángulos nominales, las alturas de paso y las anchuras de paso. Alternativamente, la longitud del escalón puede ser infinitamente pequeña para crear una conicidad virtualmente suave. Las porciones exteriores anguladas del elemento de manguito interior 3210 y las porciones interiores anguladas del elemento de manguito exterior 3220 pueden eliminarse en un paso para formar una superficie cónica relativamente lisa, aunque acoplada rotatoriamente.

Las figuras 32A-32C muestran superficies de contacto del elemento interior 3210 y el elemento exterior 3220 con distancias verticales o alturas de escalón constantes. La figura 29D muestra que las superficies de contacto del dispositivo 3202 pueden tener diferentes distancias verticales o alturas de escalón. Esto permite el movimiento sólo en escalones seleccionados mientras que otros escalones están cargados. La deformación plástica permite el movimiento vertical de manera que la distribución de la tensión a través de cada superficie escalonada se ve afectada estratégicamente. En otras palabras, una mayor distancia entre las superficies de contacto de los elementos de manguito interior y exterior 2810 y 2820 permite la expansión radial durante la carga. Nótese que esta característica puede tener una aplicabilidad limitada debido a las propiedades metalúrgicamente endurecidas del miembro interior 3210.

Las figuras 32A-32C muestran superficies de unión del elemento interior 3210 y del elemento exterior 3220 con ángulos de escalón constantes, concretamente 90°. La figura 29E muestra que las superficies de unión del dispositivo 3202 pueden tener diferentes ángulos de escalón. Esto favorece una distribución del sesgo más uniforme y controlada a través de los escalones. En otras palabras, uno o ambos elementos interior y exterior 3210 y 3220 pueden tener superficies verticales escalonadas con diferentes ángulos de escalón para dirigir la tensión a superficies horizontales escalonadas selectivas.

Cabe señalar que lo expuesto sobre el dispositivo 3001 en las figuras 30 y 31 puede aplicarse al dispositivo 3202. Sin embargo, debe recordarse que el dispositivo 3001 es una alternativa para acoplamientos giratorios conocidos entre un dispositivo de torsión y un perno, mientras que el dispositivo 3202 es una alternativa para tuercas roscadas conocidas. Por ejemplo, como puede verse en las figuras 31B y 31C, el ángulo nominal de la forma cónica que forma estas características en el dispositivo 3202 se aumenta o disminuye cambiando la profundidad y el tamaño de una característica de 12 puntas a la siguiente. La característica de 12 puntos puede sustituirse por cualquier geometría que impida la rotación entre las dos partes, como el hexágono de la Figura 31A. Además, la profundidad del escalón puede elegirse infinitamente pequeña para crear una conicidad suave. Para optimizar la producción de un acoplamiento de este tipo, pueden utilizarse geometrías y tamaños de escalón mixtos.

En el presente documento se describen elementos de fijación roscados que comprenden espárragos o pernos y un dispositivo 3202. En el presente documento se describen dispositivos de torsión accionados neumática, eléctrica, hidráulica o manualmente para apretar o aflojar dichos elementos de fijación roscados. Y los sistemas que comprenden tales sujeciones roscadas y dispositivos del esfuerzo de torsión se divulgan adjunto.

En general, las tuercas de dos piezas aquí descritas tienen unas dimensiones más reducidas para un espaciado limitado de los pernos en comparación con las tuercas de tres piezas conocidas y una mejor prevención del gripado de la rosca, la rotura y la pérdida de carga en comparación con las tuercas conocidas. Una superficie de soporte de carga entre las partes interior y exterior permite una distribución de la tensión vertical y radial estratégicamente orientada sin necesidad de aumentar significativamente las dimensiones. Manejan las tensiones de tracción anulares típicas de las tuercas roscadas industriales de forma que se minimiza la probabilidad de rotura. En otras palabras, las dimensiones compactas y el endurecimiento metalúrgico selectivo de las tuercas aquí presentadas minimizan el riesgo de rotura y evitan las pérdidas de carga debidas a cualquier rotura que pueda producirse. La estructura de dos piezas aísla las zonas donde se producen las mayores tensiones de aro, es decir, cerca de las roscas internas, para evitar que las fracturas se propaguen por todo el conjunto. Las tensiones de aro generadas por la rosca se limitan estrictamente al elemento interior. Se controlan las tensiones y deformaciones que provocan fracturas en las piezas templadas o endurecidas superficialmente. E incluso si se formaran fracturas, sólo migrarían a través de la parte interior endurecida del conjunto y no provocarían una pérdida de carga catastrófica.

Se entenderá que cualquiera de los elementos descritos anteriormente, o dos o más juntos, también pueden encontrar aplicación útil en otras construcciones diferentes de los tipos descritos anteriormente. Un ejemplo de ello es una arandela Z<®>-squirter<®>en combinación con un conjunto de tuerca cónica de dos piezas en cualquier configuración descrita con referencia a las Figuras 25, 26, 27, 33 y/o cualquier parte de las mismas.

Tuerca roscada cónica de dos piezas.En referencia a las Figuras 34A-34C, la tuerca roscada cónica de dos piezas 3402 ejemplar para su uso con un perno o tornillo de un sujetador roscado (no mostrado) y un dispositivo de torsión (no mostrado) que comprende: un miembro interior rígido 3410 que tiene una superficie interior roscable con el sujetador y una superficie exterior definida por una formación de rosca que forma un cono; un miembro exterior 3420 que tiene una superficie interior definida por una formación de rosca cónica invertida roscable con la formación de rosca cónica de la superficie exterior del miembro interior 3410; y en el que el conjunto de tuerca de dos piezas 3402, cuando es girado por una porción de acción del dispositivo de torsión, ejerce una carga sobre el sujetador roscado. El miembro interior está endurecido metalúrgicamente de forma superficial, parcial y/o total.

El miembro interior 3410 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las Figuras 34B y 34C, está formado como un inserto roscado. Tiene una superficie interior 3411 con una rosca interior 3417 que puede engranarse con una superficie exterior con una rosca exterior del perno o tornillo del cierre roscado. Tiene una superficie exterior 3412 que tiene una forma geométrica o una forma de rosca cónica 3416 acoplable rotativamente con una superficie interior 3421 que tiene una forma geométrica o una forma de rosca cónica inversa 3425 del miembro exterior 3420. El miembro interior 3410 tiene además una superficie inferior 3418 adyacente y coincidente con una superficie inferior 3430 del miembro exterior 3420.

En esta realización ejemplar, la formación de rosca cónica 3416 tiene la forma de un cono truncado invertido modificado de una pirámide cónica lisa, que tiene una apariencia cónica de abajo hacia arriba. El radio de cada rosca en la superficie exterior 3412 disminuye de arriba hacia abajo.Una característica circular hueca exterior se retira de la superficie exterior del miembro interior 3410 a una profundidad relativamente poco profunda. Los sucesivos elementos circulares huecos exteriores se eliminan a intervalos continuos de longitud y anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de los elementos circulares exteriores retirados continúa hasta que el espacio (altura) restringe la adición de otro elemento de este tipo.

El miembro interior 3410 también tiene una superficie superior 3413. La superficie superior 3413 puede incluir un medio de acoplamiento, similar al medio de acoplamiento 2817 del cierre cónico escalonado 2801, que se acopla de forma no giratoria con la parte de acción del dispositivo de torsión.

El miembro exterior 3420 es un cuerpo geométrico y, como se muestra en las figuras 34A-34C, está formado como un manguito. Tiene una superficie interior 3421 con una rosca cónica inversa 3425, que puede acoplarse de forma giratoria con la superficie exterior 3412 del miembro interior 3410. El miembro exterior 3420 tiene una superficie exterior 3422 con una formación geométrica 3426. El miembro exterior 3420 tiene una superficie exterior 3422 con una formación geométrica 3426. La formación geométrica 3426 también está formada como un medio de acoplamiento 3429 que es no giratorio acoplable con la parte de acción del dispositivo de torsión. En esta realización ejemplar, el medio de acoplamiento rotacional 3429 está formado como una característica hexagonal modificada, pero puede estar formado con cualquier geometría adecuada. Y puede ser similar al medio de acoplamiento 2827 del sujetador cónico escalonado 2801.

En esta realización ejemplar, la forma de rosca cónica invertida 3425 tiene la forma de un cono truncado modificado de una pirámide cónica lisa, que tiene una apariencia cónica de abajo hacia arriba. El radio de cada rosca en la superficie interior 3421 disminuye de arriba hacia abajo. Un elemento circular interior se retira de la superficie interior del miembro exterior 3420 a una profundidad relativamente baja. Las características circulares internas sucesivas se quitan en los intervalos continuos de la longitud y de la anchura. Cada elemento sucesivo comienza donde termina el anterior. El patrón geométrico de los elementos circulares interiores eliminados continúa hasta que no se pueden añadir más elementos circulares interiores por razones de espacio.

Generalmente, la superficie exterior 3412 del miembro interior 3410 y la superficie interior 3421 del miembro exterior 3220 tienen la forma de cualquier medio relativamente giratorio adecuado (circular y liso) de modo que el miembro interior 3410 y el miembro exterior 3420 son relativamente giratorios hasta que los miembros interior y exterior 3410 y 3420 se acoplan adecuadamente. En efecto, la porción de acción del dispositivo de torque ejerce una carga sobre el sujetador roscado cuando el dispositivo 3402 es rotado ya sea por el miembro interno 3410, el miembro externo 3420, o ambos miembros interno y externo 3410 y 3420 debido a estos medios relativamente rotatorios hasta que estén adecuadamente acoplados. Obsérvese que el miembro exterior 3420 rodea sustancialmente al miembro interior 3210. Debe tenerse en cuenta que el miembro interior 3210 y el miembro exterior 3420 pueden ser deformablemente presionados juntos de una manera predecible para evitar el desmontaje inadvertido y/o la relajación resultante de las superficies parcialmente acopladas del dispositivo 3402.

La geometría de un área de superficie de soporte de carga entre el miembro interior 3410 y el miembro exterior 3420 permite una distribución de esfuerzos verticales y radiales mejorada y estratégicamente orientada sin necesidad de aumentar significativamente el diámetro del dispositivo 3402. Las formas de rosca cónica 3416 y 3425 pueden formarse como frustraciones de conos lisos y escalonados para un número relativamente bajo de pasos o como frustraciones de conos lisos e inclinados para un número relativamente alto de pasos. Cabe señalar que pueden utilizarse cantidades, dimensiones, geometrías, ángulos y/o intervalos de escalones variables para lograr tales ventajas. Las modificaciones para mejorar la distribución de los esfuerzos de atornillado pueden incluir características similares a las descritas en la figura 32B, tales como esquinas redondeadas 3218 y 3227, porción de borde superior 3215, superficie superior biselada 3223 y/o porción de borde inferior 3228.

La figura 34C muestra un ejemplo del dispositivo 3402. La conicidad del miembro interior 3410 del dispositivo 3402 aumenta desde la superficie superior 3413 hasta la superficie inferior 3418. De manera similar, la conicidad del miembro exterior 3420 disminuye desde una superficie superior 3423A hasta una superficie inferior 3430. Otra realización del dispositivo 3402, no mostrada, puede corresponder al dispositivo 3202A de la figura 32D

Conviene recordar que el dispositivo 3402 evita el gripado de las roscas. Las fracturas catastróficas y las pérdidas de carga han limitado anteriormente el uso de procesos de endurecimiento en conexiones roscadas. Ventajosamente, sin embargo, el miembro interior 3410 del dispositivo 3402 está endurecido superficial, parcial o totalmente de forma metalúrgica. Pueden utilizarse muchos procesos de endurecimiento metalúrgico, tales como: Temple a la llama, temple por inducción, carburación, boruración, nitruración, cianuración, carbonitruración, nitrocarburación ferrítica, recocido, temple, envejecimiento, revenido, tratamiento térmico (diferencial, a la llama, por inducción, cementación, etc.), tratamiento en frío (criogénico), o cualquier combinación de los mismos. El agrietamiento, que de otro modo conduciría a fallo catastrófico y/o pérdida de carga, se evita con el dispositivo 3402 porque el miembro exterior no endurecido metalúrgicamente 3420 rodea sustancialmente al miembro interior endurecido metalúrgicamente 3410.

La geometría lisa y cónica del dispositivo 3402 crea una carga de tracción en el perno o tornillo por la acción mecánica de deslizamiento en el plano inclinado entre las roscas del perno y las roscas del miembro interior 3417. La acción de deslizamiento helicoidal de la rosca se crea utilizando el dispositivo de torsión para apretar el miembro interior 3410, el miembro exterior 3420, o ambos miembros interior y exterior 3410 y 3420.

HYTORC® Z® Arandela para utilizar con la tuerca roscada cónica de dos piezas. Durante el apriete, se genera una fuerza de reacción igual y opuesta que debe transmitirse a un punto de reacción adecuado, un objeto estacionario. Cabe señalar que las superficies inferiores 3418 y/o 3430 de los miembros interiores y/o exteriores 3410 y/o 3420, como se muestra en la figura 34C, descansan sobre una superficie superior de la junta. Alternativamente, como se muestra en las figuras 35A-35C, puede formarse un disco de reacción 3501 entre dichas superficies inferiores y la superficie superior de la junta. El disco de reacción 3501 está formado como una arandela HYTORC<®>Z<®,>que se divulga en su totalidad en la presente solicitud y en las solicitudes de patente PCT cotitular y copendiente: número de serie PCT/US2014/70996, con fecha de presentación de 17. diciembre de 2014, titulada "Apparatus for Tightening Threaded Fasteners"; y/o número de serie PCT/US2014/71000, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Apparatus for Tightening Threaded Fasteners". Un aparato 3402B comprende: un conjunto de tuerca roscada cónica de dos piezas 3402; y un disco de reacción 3501 para recibir el contrapar generado al apretar o aflojar el elemento de fijación roscado. Debe observarse que la discusión del dispositivo 3202B de las Figuras 33A-33C se refiere al dispositivo 3402B de las Figuras 35A-35C. Debe observarse que la discusión del dispositivo 2801 de las Figuras 28-29 puede aplicarse a los dispositivos 3402 y 3402B. Cabe señalar que las realizaciones relativas al dispositivo 3001 de las Figuras 30 y 31 pueden transferirse a los dispositivos 3402 y 3402B

En el presente documento se describen elementos de fijación roscados con espárragos o pernos y dispositivos 3402 y 3402B. En el presente documento se describen dispositivos de torsión accionados neumática, eléctrica, hidráulica o manualmente para apretar o aflojar dichos elementos de fijación roscados. Y sistemas que comprenden tales sujetadores roscados y dispositivos de torsión se divulgan en el presente documento.

En general, las tuercas de dos piezas aquí descritas tienen unas dimensiones más reducidas para un espaciado limitado de los pernos en comparación con las tuercas de tres piezas conocidas y una mejor prevención del gripado de la rosca, la rotura y la pérdida de carga en comparación con las tuercas conocidas. Una superficie de soporte de carga entre las piezas interior y exterior permite una distribución de la tensión vertical y radial estratégicamente orientada sin necesidad de aumentar significativamente las dimensiones. Manejan las tensiones de tracción anulares típicas de las tuercas roscadas industriales de forma que se minimiza la probabilidad de rotura. En otras palabras, las dimensiones compactas y el endurecimiento metalúrgico selectivo de las tuercas aquí presentadas minimizan el riesgo de rotura y evitan las pérdidas de carga debidas a cualquier rotura que pueda producirse. La estructura en dos partes aísla las zonas donde se producen las mayores tensiones de tracción del aro, es decir, cerca de las roscas internas, para evitar que las fracturas se desplacen por todo el conjunto. Las tensiones de aro generadas por la rosca se limitan estrictamente al elemento interior. Las tensiones y deformaciones que provocan fracturas en las piezas templadas o endurecidas superficialmente están controladas. E incluso si se formaran fracturas, sólo migrarían a través de la parte interior endurecida del conjunto y no provocarían una pérdida de carga catastrófica.

Se entenderá que cualquiera de los elementos descritos anteriormente, o dos o más juntos, también pueden encontrar aplicación útil en otras construcciones diferentes de los tipos descritos anteriormente. Un ejemplo de ello es una arandela Z<®>-squirter<®>en combinación con un conjunto de tuerca cónica de dos piezas en cualquier configuración divulgada con referencia a las Figuras 25, 26, 27, 33 y/o cualquier parte de las mismas.

HYTORC®Arandelas antiaflojamientoZ®.Los recientes trabajos de investigación y desarrollo del solicitante en relación con el sistema Z<®>incluyen la aplicación de los tratamientos descritos anteriormente para aumentar el coeficiente de fricción en ambas caras de las arandelas HYTORC<®>Z<®>para evitar el autoaflojamiento inducido por vibraciones de las conexiones roscadas.

Las figuras 36A y 36B muestran vistas en perspectiva de una realización de la presente invención en forma de un disco de reacción antiaflojamiento Z<®>HYTORC<®.>El disco de reacción antiaflojamiento 3601 está formado como un disco HYTORC<®>Z<®>modificado, que se divulga en su totalidad en la presente solicitud y en las solicitudes de patente PCT cotitulares y copendientes: Nº de serie PCT/US2014/70996, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados"; y/o Nº de serie PCT/US2014/71000, con fecha de presentación de 17 de diciembre de 2014, titulada "Aparato para apretar elementos de fijación roscados". El disco de reacción 3601 comprende: un borde exterior 3604 que tiene una forma geométrica 3609 que permite un acoplamiento giratorio con un dispositivo de torsión a través de un conjunto de acción y reacción coaxial de accionamiento dual (no mostrado); una superficie inferior 3603 que tiene medios 3607A para aumentar el coeficiente de fricción que están sesgados en regiones fuera de un orificio central 3605; y una superficie superior 3602 que tiene medios 3607B para aumentar el coeficiente de fricción que están sesgados en regiones fuera del orificio central 3605.

Debe recordarse que las uniones atornilladas tienden a perder la carga deseada cuando se someten a esfuerzos cortantes causados por vibraciones transversales. La adición novedosa y no obvia de los medios 3607B para aumentar el coeficiente de fricción en la parte superior del disco de reacción 3601 sirve como solución para asegurar las uniones atornilladas. El resultado es una mayor seguridad de la unión roscada al limitar y evitar el autoaflojamiento de las uniones roscadas inducido por las vibraciones. De hecho, el disco de reacción 3601 superó fácilmente la prueba Junker, lo que indica un gran rendimiento en diversas condiciones sin aflojarse. Por el contrario, las arandelas estándar del sector no superaron rápidamente la prueba Junker, lo que indica un rendimiento deficiente en una amplia gama de condiciones con un riesgo significativo de aflojamiento. Obsérvese que la arandela 1 de Z<®>tampoco superó la prueba Junker, pero funcionó mucho mejor que las arandelas estándar del sector.

Las figuras 37, 38 y 39 muestran vistas en perspectiva de realizaciones alternativas del disco de reacción 3601 de la presente invención en forma de arandelas antiaflojamiento Z<®>3701, 3801 y 3901, respectivamente. Al igual que el disco de reacción 3601, las arandelas 3701, 3801 y 3901 comprenden: un borde exterior que tiene una forma geométrica que permite el acoplamiento rotacional con un dispositivo de par de torsión a través de un conjunto coaxial de doble acción y reacción (no mostrado); y una cara inferior que tiene tratamientos de mejora de la fricción que están sesgados en regiones fuera de un orificio central. Sin embargo, los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 3707, 3807 y 3907 de las superficies superiores 3702, 3802 y 3902 de las arandelas 3701, 3801 y 3901 son diferentes de los medios 3607B para aumentar el coeficiente de fricción de la superficie superior 3602 del disco de reacción 3601. Los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 3707, 3807 y 3907 varían en anchura, de más anchos a más estrechos, en regiones que se extienden hacia el interior, hacia sus orificios centrales.

Al igual que el disco de reacción 3601, las arandelas 3701, 3801 y 3901 también superaron la prueba Junker con facilidad, lo que indica un buen rendimiento en una amplia gama de condiciones sin aflojarse. Estos resultados también sugieren que la ubicación y el área de los tratamientos de aumento del coeficiente de fricción tienen un efecto limitado o mínimo sobre la resistencia al aflojamiento. En otras palabras, la mejora del rendimiento antiaflojamiento de las arandelas parcialmente revestidas es comparable a la de las arandelas totalmente revestidas, como las de la técnica anterior (“prior art”), incluidas Nordlock y Heico.

A diferencia de la arandela de reacción 3601 (con medios 3607B sesgados hacia el exterior) y de las arandelas totalmente cubiertas (como las del estado de la técnica, incluidas Nordlock y Heico), las arandelas 3701, 3801 y 3901 requieren menos par de apriete para alcanzar una carga deseada. Además, la arandela 3901 requiere menos par de apriete que la arandela 3801, que a su vez requiere menos par de apriete que la arandela 3701 para alcanzar una carga deseada.

Sorprendentemente, la arandela 3901 requiere un par similar al de la arandela 1 de Z<®,>que tiene una superficie superior lisa, para alcanzar la carga deseada. Estos resultados apoyan las teorías de fricción del solicitante comentadas anteriormente con respecto a la figura 6. En otras palabras, la entrada de par necesaria para conseguir una carga deseada es proporcional a la distancia desde el orificio central de un aumento de fricción

En las arandelas de la presente invención, la precarga efectiva del radio de fricción del solicitante garantiza que el tornillo o la tuerca giren, es decir, se deslicen delante de la arandela. Las arandelas 3601, 3701, 3801 y 3901 de la serie Antiaflojamiento Z<®>van un paso más allá y tienen una doble arandela de fricción mejorada con una zona de fricción precargada selectivamente hacia dentro en la cara superior y una zona de fricción precargada selectivamente hacia fuera en la cara inferior. Este concepto de doble cara y doble precarga selectiva permite optimizar la transmisión del par y, al mismo tiempo, evita el aflojamiento involuntario debido a las tensiones de cizallamiento provocadas por las vibraciones transversales. Y es ciertamente novedoso y nada obvio.

Conviene recordar que los diseñadores se centran en la integridad de las uniones atornilladas evitando la pérdida de carga. Las soluciones de bloqueo de roscas más modernas, como las tuercas de seguridad y las arandelas de seguridad dentadas y de cuña de dos piezas estándar, no optimizan la integridad de la unión atornillada. Por ejemplo, un par de apriete demasiado alto para alcanzar las cargas deseadas puede provocar que los elementos de fijación se carguen más allá del límite elástico y/o un par de apriete demasiado bajo puede provocar un aflojamiento involuntario. La desalineación, los esfuerzos de torsión y las cargas laterales también afectan a la integridad de las uniones atornilladas.

HYTORC<®>Arandelas antiaflojamiento Z<®>3601, 3701, 3801 y 3901, por su parte, optimizan la integridad de las uniones atornilladas mediante: Simplificando el diseño y el manejo de herramientas, atornilladores, elementos de fijación y arandelas; Eliminando las fuerzas de reacción, torsión, flexión y tracción y las pérdidas de carga involuntarias; y Aumentando la relación de par, la alineación, la resistencia a las vibraciones, la velocidad de fijación, la eficacia, la fiabilidad, la repetibilidad y la seguridad, todo ello a un coste menor.

Tenga en cuenta que las arandelas antiaflojamiento Z<®>de HYTORC<®>pueden utilizarse con cualquier pieza del sistema Z<®>de HYTORC<®,>que incluye lo siguiente: Z<®>arandelas colocadas bajo tuercas o cabezas de tornillos de diferentes tipos y que tengan perímetros de enclavamiento de diferentes formas, tamaños, geometrías y estrías, como diferencias de radio entre la arandela y el tornillo, y superficies de enclavamiento por fricción con una fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y una fricción relativamente menor contra la tuerca, como por ejemplo tratamientos de mejora de la fricción de varios tipos, tamaños y posiciones; pistolas HYTORC Z<®>con un potente mecanismo de impacto y un multiplicador de par preciso en la misma herramienta, que combina una acción rápida con un par de apriete calibrado; vasos HYTORC Z<®>con doble accionamiento y acción coaxial y reacción con manguitos exteriores para responder a las arandelas Z<®>y un manguito interior para girar tuercas o cabezas de tornillos; adaptadores de estrías y placas de reacción HYTORC Z<® ®>para compatibilidad con sistemas de par/tensión HYTORC<®,>incluidos los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI<®>e ICE<®,>el sistema de juego limitado STEALTH<®,>la serie neumática jGUN<®,>la pistola FLASH<®>y los multiplicadores eléctricos de la serie LITHIUM, entre otros; la combinación de la arandela HYTORC<®>Z<®>y la arandela de doble fricción HYTORC<®>Z<®>Dual Friction Washer<TM>, que incluye una arandela de doble fricción mejorada y/o la tuerca/perno HYTORC<®>Z<®>para contrarrestar el par de apriete bajo una tuerca o cabeza de perno al otro lado de la junta; HYTORC Z<® ®>eslabones desplazados de accionamiento dual para espaciamiento estrecho cuando se utilizan sistemas de torsión/tensión HYTORC<®>'s; mecanismos de vibración HYTORC Z<® ®>aplicados a los mismos; arandelas Z<®>-squirter<®;>arandelas Z<®>-DTI; arandelas y tuercas HYTORC<®>Z<®;>sujetadores cónicos; acoplamientos torsionales cónicos; tuercas cónicas de dos piezas; tuercas roscadas cónicas de dos piezas; y todas las combinaciones de los mismos.

HYTORC® Tuercas antiaflojamiento Z® y SmartStuds.Los recientes trabajos de investigación y desarrollo del solicitante en relación con el sistema Z<®>incluyen la aplicación de los tratamientos descritos anteriormente para aumentar el coeficiente de fricción en la cara inferior de las tuercas HYTORC<®>y los SMARTSTUDS con el fin de evitar el autoaflojamiento inducido por vibraciones de las conexiones roscadas.

<®>Las Figuras 40A-40D muestran varias vistas en perspectiva de una realización en forma de tuerca antiaflojamiento Z 4001 HYTORC<®.>La tuerca antiaflojamiento 4001 está formada como una HYTORC NUT™ modificada o sujetador autorreactivo divulgado en la sección de antecedentes de la presente solicitud y en las siguientes patentes estadounidenses emitidas de titularidad común: 5,318,397; 5,499,9558; 5,341,560; 5,539,970; 5,538,379; 5,640,749; 5,946,789; 6,152,243; 6,230,589; 6,254,323; 6,254,323; y 6,461,093. La tuerca 4001 es un ejemplo de tuerca automática e incluye un manguito interior 4010, un manguito exterior 4020 y una arandela 4030. La arandela 4030 sirve como punto de reacción para aplicar el par de entrada al manguito exterior 4020. El manguito exterior 4020 actúa como una tuerca, mientras que el manguito interior 4010 se convierte en una extensión de un perno roscado 4050 y está acoplado rotativamente a la arandela 4030. Este acoplamiento rotativo impide el movimiento de deslizamiento entre el manguito interior 4010 y el perno roscado 4050 durante la aplicación del par de torsión al manguito exterior 4020.

En otras palabras, el HYTORC NUT™ tiene dos manguitos, uno dentro del otro, con el manguito interior conectado a un disco de cuña para permitir el movimiento axial del manguito interior solamente. Se atornilla a un perno o tornillo como una sola unidad. Un destornillador especial mantiene el manguito interior en su sitio y hace girar el manguito exterior. El perno se tira hacia arriba junto con el manguito interior y se tensa sin estiramiento excesivo ni recuperación elástica, como ocurre con un tensor hidráulico. El manguito interior nunca gira contra la rosca del perno bajo carga, eliminando la posibilidad de que se dañe la rosca del perno. Obsérvese que en las patentes citadas anteriormente se dan a conocer otras versiones de la HYTORC NUT<TM>, que pueden utilizarse en su lugar. Debe tenerse en cuenta que una o más de las características de rosca y enganche de la tuerca 4001 de las Figuras 40A-40D.

Específicamente para estas realizaciones, una superficie inferior 4033 de la arandela 4030 tiene tratamientos de aumento del coeficiente de fricción 4037 que están precargados en regiones fuera de un orificio central 4005. Obsérvese que en la versión preferida de la tuerca antiaflojamiento Z<®>4001 de HYTORC<®,>una superficie superior 4032 no tiene tratamientos de aumento del coeficiente de fricción. Sin embargo, en otras versiones, la superficie superior 4032 puede tener tales tratamientos.

HYTORC<®>Antiaflojamiento Z<®>SMARTSTUDS no se muestran en los dibujos, pero son un ejemplo de dispositivo tensor mecánico de tres partes para pernos. Se componen de un perno, una tuerca y una arandela. El perno tiene una rosca exterior en ambos extremos. Debajo de la rosca superior, el perno también tiene un dentado u otra geometría para crear un acoplamiento giratorio con el diámetro interior de la arandela. La parte superior del perno también tiene un dentado u otra geometría para proporcionar un acoplamiento rotacional con el eje de reacción del dispositivo de entrada de par. La tuerca tiene una rosca interna que se acopla con la rosca de la parte superior del perno. La tuerca tiene un chavetero u otra geometría para permitir la introducción de par desde el dispositivo de entrada de par. La arandela tiene una geometría interna que se acopla rotativamente con la chaveta u otra geometría bajo la rosca superior del perno. Obsérvese que en las patentes concedidas anteriormente se describen otras versiones del HYTORC SMARTSTUD<TM>que pueden utilizarse en su lugar.

Específicamente para estas realizaciones del HYTORC<®>Antiaflojamiento Z<®>SMARTSTUD, una superficie inferior del disco tiene tratamientos que mejoran la fricción localizados en áreas fuera de un agujero central. Nótese que en la versión preferida del HYTORC<®>Anti-Aflojamiento Z<®>SMARTSTUD, la superficie superior no tiene tratamientos que mejoren la fricción. En otras versiones, sin embargo, la superficie superior puede tener tales tratamientos.

Debe recordarse que las uniones atornilladas tienden a perder la carga deseada cuando se someten a esfuerzos cortantes causados por vibraciones transversales. La adición novedosa y no obvia de tratamientos 4037 para aumentar el coeficiente de fricción en la cara inferior 4033 de la tuerca 4001 sirve como solución para asegurar las uniones atornilladas. El resultado es una mayor seguridad de la unión roscada al limitar y evitar el autoaflojamiento de las uniones roscadas inducido por las vibraciones. La tuerca 4001 superó la prueba Junker con facilidad, lo que indica un gran rendimiento en diversas condiciones sin aflojarse. HYTORC<®>Antiaflojamiento Z<®>SMARTSTUDS obtuvo resultados similares en la prueba Junker. Por el contrario, los elementos de fijación de tres piezas autoaflojables estándar del sector y los pernos tensores mecánicos no superaron la prueba Junker, lo que indica un rendimiento deficiente en una amplia gama de condiciones con un riesgo significativo de aflojamiento.

Tenga en cuenta que las tuercas y SMARTSTUDS antiaflojamiento Z<®>de HYTORC<®>pueden utilizarse con cualquier pieza del sistema HYTORC<®>Z<®,>que incluye lo siguiente: Z<®>Arandelas colocadas bajo tuercas o cabezas de tornillos de diferentes tipos y con perímetros de enclavamiento de diferentes formas, tamaños, geometrías y estrías, como diferencias de radio entre la arandela y el tornillo, y superficies precargadas por fricción con una fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y una fricción relativamente menor contra la tuerca, como por ejemplo Medios para aumentar el coeficiente de fricción de diferentes tipos, tamaños y posiciones; pistolas HYTORC Z<®>con un potente mecanismo de impacto y un preciso multiplicador de par en la misma herramienta, combinando una secuencia rápida con un par calibrado; vasos HYTORC Z<® ®>con doble accionamiento y acción y reacción coaxial con manguitos exteriores para reaccionar a las arandelas Z<®>y un manguito interior para girar tuercas o cabezas de tornillos; HYTORC Z<® ®>adaptadores de estrías y placas de reacción para compatibilidad con sistemas de par/tensión HYTORC<®,>incluidos los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI<®>e ICE<®,>el sistema de juego limitado STEALTH<®,>la serie neumática jGUN<®,>la pistola FLASH<®>y los multiplicadores eléctricos de la serie LITHIUM, entre otros; la combinación de la arandela HYTORC<®>Z<®>y la arandela HYTORC<®>Z<®>Dual Friction Washer<TM>, que incluye una arandela de doble fricción mejorada y/o la tuerca/perno HYTORC<®>Z<®>para contrarrestar el par de apriete bajo una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta; los eslabones HYTORC Z<® ®>Dual Drive Offset Links para espacios reducidos cuando se utilizan los sistemas de par de apriete/tensión de HYTORC<®>Mecanismos de vibración HYTORC Z<® ®>aplicados a los mismos; arandelas Z<®>-Squirter®; arandelas Z® -DTI; conjuntos de arandela y tuerca HYTORC® Z®; elementos de fijación cónicos; acoplamientos de torsión cónicos; tuercas cónicas de dos piezas; tuercas roscadas cónicas de dos piezas; arandelas antiaflojamiento HYTORC® Z® y todas sus combinaciones.

Notas generales. Declaraciones generales. Obsérvese que puede utilizarse cualquier tipo de componentes, tamaños y materiales de aparatos adecuados, incluidos: categorías de elementos de fijación, por ejemplo, tornillos para madera, tornillos de máquina, tornillos de máquina para cortar roscas, tornillos de chapa, SMS autoperforantes, pernos hexagonales, pernos de carro, tirafondos, tornillos de cabeza hueca, tornillos de fijación, pernos en J, tornillos de cabeza plana, ovalada, redonda, hexagonal, hexagonal con arandela, hexagonal con arandela ranurada, de casquete, de botón, etc.; tipos de accionamiento, por ejemplo phillips y frearson, ranurado, combinado, hembra, hexagonal, allen, cuadrado, torx, otras geometrías múltiples, etc.; tipos de tuerca, por ejemplo hexagonal, de bloqueo, de caperuza, de bellota, de brida, cuadrada, de bloqueo de par, ranurada, de castillo, etc. tipos de arandelas, por ejemplo planas, de defensa, de acabado, cuadradas, de muelle, de reacción, etc.; y tipos de roscas, por ejemplo en V aguda, nacional americana, unificada, métrica, cuadrada, ACME, whitworth estándar, de nudillo, de contrafuerte, simple, doble, triple, cuadrada doble, ACME triple, etc.

Esta divulgación se refiere al sistema HYTORC® Z® del solicitante, que comprende: Herramientas que tienen modos multivelocidad/multipar con mecanismos de multiplicación de par y vibración sin el uso de pilares de reacción externos; un medio de transmisión de potencia para conseguir una acción coaxial y reacción en serie para su uso con dichas herramientas; medios de accionamiento y medios de desplazamiento acoplables a arandelas bajo la tuerca para su uso con dichas herramientas y medios de transmisión de potencia; arandelas asociadas y fijaciones para uso con tales herramientas, transmisión de poder significa y paseo significa; y accesorios asociados para uso con tales herramientas, transmisión de poder significa, paseo significa, arandelas y fijaciones.

Resumen.En general, una arandela no reactiva comprende: un borde exterior que tiene una forma geométrica que permite el acoplamiento rotacional con una herramienta eléctrica; una superficie inferior que tiene un medio para aumentar el coeficiente de fricción sesgado en regiones fuera de un agujero central; y una superficie superior que tiene un medio para aumentar el coeficiente de fricción sesgado en regiones hacia el agujero central. El medio para aumentar el coeficiente de fricción rodea el central aburre. En otras palabras, la superficie inferior tiene una parte exterior, el medio de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción está dispuesto alrededor de la parte exterior y se extiende hacia el interior, hacia el orificio central, hasta una anchura inferior a la anchura de la superficie inferior; y la superficie superior tiene una parte interior, el medio de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción está dispuesto alrededor de la parte interior y se extiende hacia el exterior, alejándose del orificio central, hasta una anchura inferior a la anchura de la superficie superior. En otras palabras, el borde exterior define un radio de disco; el central aburre define un radio de cavidad; la superficie más baja tiene una porción exterior, con el coeficiente de fricción que aumenta el tratamiento significa colocado alrededor de la porción exterior y extendiendo interiormente hacia el central aburre para definir un radio interior más grande que el radio de cavidad; y la superficie superior tiene una porción interior, en la que los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción interior y se extienden hacia el exterior alejándose del orificio central para definir un radio exterior mayor que el radio de la cavidad pero menor que el radio del disco.

Un disco de reacción que indica tensión directa comprende: un borde exterior con una forma geométrica que permite el acoplamiento rotatorio con una herramienta eléctrica; una superficie inferior con una depresión discreta y un medio de tratamiento que aumenta el coeficiente de fricción, sesgado en regiones fuera de un orificio central; y una superficie superior con una protuberancia discreta formada en ella. En otras palabras, la superficie inferior tiene una porción exterior, en el que el coeficiente de fricción que aumenta el tratamiento significa está colocado alrededor de la porción exterior y extiende hacia el centro aburre a una anchura menos de la anchura de la superficie inferior. En otras palabras, el borde exterior define un radio de disco; el orificio central define un radio de cavidad; y la superficie inferior tiene una porción exterior, en la que los medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción exterior y se extienden interiormente hacia el orificio central para definir un radio interior mayor que el radio de cavidad.

Un disco de reacción antiaflojamiento con indicación directa de tensión comprende: un borde exterior con una forma geométrica que permite el acoplamiento rotatorio con una herramienta eléctrica; una superficie inferior con un rebaje discreto y medios de tratamiento que mejoran el coeficiente de fricción, sesgados en regiones situadas fuera de un orificio central; y una superficie superior con una protuberancia discreta formada en ella y medios de tratamiento que mejoran el coeficiente de fricción, sesgados en regiones situadas hacia el orificio central. En otras palabras, la superficie inferior tiene una porción externa, el coeficiente de fricción que aumenta el tratamiento significa ser dispuesto alrededor de la porción externa y extendiendo interiormente hacia el agujero central a una anchura menos que la anchura de la superficie inferior; y la superficie superior tiene una porción interna, el coeficiente de fricción que aumenta el tratamiento significa ser dispuesto alrededor de la porción interna y extendiendo exteriormente lejos del agujero central a una anchura menos que la anchura de la superficie superior. En otras palabras, el borde exterior define un radio de disco; el orificio central define un radio de cavidad; la superficie inferior tiene una porción exterior con los medios de tratamiento de mejora del coeficiente de fricción dispuestos alrededor de la porción exterior y que se extienden hacia dentro en dirección al orificio central para definir un radio interior mayor que el radio de cavidad; y la superficie superior tiene una porción interior con los medios de tratamiento de mejora del coeficiente de fricción dispuestos alrededor de la porción exterior y que se extienden hacia dentro en dirección al orificio central para definir un radio interior mayor que el radio de cavidad; y la superficie superior tiene una porción interior, en la que los medios de tratamiento para aumentar el coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción interior y se extienden hacia fuera, alejándose del orificio central, para definir un radio exterior que es mayor que el radio de la cavidad pero menor que el radio del disco.

Una tuerca de tensión mecánica que no se afloja y responde por sí misma comprende: un manguito interior; un manguito exterior; y una arandela que tiene una superficie inferior con medios de tratamiento de aumento del coeficiente de fricción sesgados en regiones fuera de un orificio central. En otras palabras, la superficie inferior tiene una porción exterior, el coeficiente de fricción que aumenta tratamiento significa ser colocado alrededor de la porción exterior y extendiendo hacia el centro aburre a una anchura menos de la anchura de la superficie inferior. En otras palabras, un borde exterior define un radio de disco; el orificio central define un radio de cavidad; y la superficie inferior tiene una porción exterior, en la que los medios de tratamiento para mejorar el coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción exterior y se extienden hacia dentro, hacia el orificio central, para definir un radio interior mayor que el radio de cavidad.

El sistema HYTORC® Z® incluye lo siguiente: Z® arandelas colocadas bajo tuercas o cabezas de tornillos de diversos tipos, con perímetros de enganche de diversas formas, tamaños, geometrías y estrías, tales como diferencias de radio de encaje entre arandelas y tornillos, y superficies precargadas por fricción con fricción relativamente mayor contra la superficie de la brida y fricción relativamente menor contra la tuerca, como agentes de tratamiento para mejorar la fricción de varios tipos, tamaños y posiciones; pistolas HYTORC Z® con un potente sistema de control intermitente (impacto, vibración, ultrasonido, etc.) de impacto y vibración. HYTORC Z® ® vasos con doble accionamiento, acción y reacción coaxial, con manguitos exteriores para reaccionar a las arandelas Z® y manguitos interiores para girar tuercas o cabezas de tornillos; adaptadores de estrías y placas de reacción HYTORC Z® ® para compatibilidad con sistemas de par/tensión HYTORC®, incluidos los sistemas de accionamiento cuadrado AVANTI® e ICE®, el sistema de juego limitado STEALTH®, la serie neumática jGUN®, la pistola FLASH® y los multiplicadores eléctricos de la serie LITHIUM, entre otros; la combinación de la arandela HYTORC® Z® y la arandela de doble fricción HYTORC® Z® Dual Friction WasherTM, que incluye una arandela de doble fricción mejorada y/o una tuerca/perno HYTORC® Z® para el contratorque bajo una tuerca o cabeza de perno en el otro lado de la junta; HYTORC Z® ® eslabones de desplazamiento de accionamiento dual para espaciamiento estrecho en el uso de sistemas de par/tensión HYTORC®; mecanismos de vibración HYTORC Z® ®; arandelas Z® -squirter®; arandelas Z® -DTI; conjuntos de arandela y tuerca HYTORC® Z®; arandelas antibloqueo Z®; y cualquier combinación de las mismas. Otras divulgaciones incluyen: ®Sujetadores cónicos; Acoplamientos de torsión cónicos; Tuercas cónicas de dos piezas; Tuercas roscadas cónicas de dos piezas; Arandelas, tuercas y SMARTSTUDS antiaflojamiento Z® de HYTORC; y cualesquiera combinaciones de las mismas.

Se entenderá que cualquiera de los elementos descritos anteriormente, o dos o más juntos, también pueden encontrar aplicación útil en otros tipos de construcciones diferentes de los tipos descritos anteriormente. Las características divulgadas en la descripción precedente o en las reivindicaciones siguientes o en los dibujos adjuntos, expresadas en sus formas específicas o en forma de un medio para realizar la función divulgada, o un método o proceso para lograr el resultado divulgado, pueden utilizarse individualmente o en cualquier combinación de tales características para realizar la invención en diversas realizaciones de la misma. Cabe señalar que las descripciones de los componentes numerados en la descripción pueden diferir ligeramente entre sí.

Aunque la invención se ha ilustrado y descrito como una realización en y/o con un dispositivo de torsión, no pretende limitarse a los detalles mostrados, ya que pueden realizarse diversas modificaciones y cambios estructurales sin apartarse en modo alguno del espíritu de la presente invención.

Sin más análisis, lo anterior revelará la esencia de la presente invención de forma tan completa que otros puedan adaptarla fácilmente a diversas aplicaciones utilizando el estado actual de los conocimientos, sin omitir características que, desde el punto de vista de la técnica anterior, son características esenciales de los aspectos generales o específicos de la presente invención.

En la presente descripción y en las reivindicaciones, los términos "cónico", "ahusado" y sus variaciones significan que las características, pasos, cantidades, dimensiones, geometrías e intervalos especificados de un extremo a otro pueden ser graduales, repentinos, escalonados y/o cónicos: no uniformes, variables, estrechamientos, disminuciones, empequeñecimientos, adelgazamientos, etc.

En esta descripción y en las reivindicaciones, los términos "que comprende", "que incluye", "que comprende" y sus variaciones significan que se incluyen las características, pasos o enteros especificados. Estos términos no deben interpretarse en el sentido de excluir la presencia de otras características, etapas o componentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Disco de reacción antiaflojamiento (3601) para absorber un contrapar generado debido al apriete o aflojamiento de una fijación roscada, que comprende:

un borde exterior (3604) con una forma geométrica (3609) que permite una conexión giratoria con una herramienta eléctrica;

una superficie inferior (3603) que tiene medios (3607A) para aumentar el coeficiente de fricción sesgado en regiones fuera de un orificio central (3605); y

una superficie superior (3602) con medios (3607B) para aumentar el coeficiente de fricción que están sesgados en regiones hacia el orificio central (3605), en las que

la superficie inferior (3603) tiene una porción exterior, los medios (3607A) para aumentar el coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción exterior y se extienden hacia el interior del orificio central (3605) hasta una anchura inferior a la anchura de la superficie inferior (3603); y

la superficie superior (3602) tiene una porción interior, en la que los medios (3607B) de aumento del coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción interior y se extienden hacia el exterior alejándose del orificio central (3605) hasta una anchura menor que la anchura de la superficie superior (3602),

donde el borde exterior (3604) define un radio de disco;

el orificio central (3605) define un radio de cavidad;

la superficie inferior (3603) comprende la porción exterior, en la que los medios (3607A) de aumento del coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción exterior y se extienden hacia el interior en dirección al orificio central (3605) para

un radio interior mayor que el radio de la cavidad, y

definir un radio exterior menor que el radio de la arandela; y

la superficie superior (3602) comprende la porción interior, los medios (3607B) para aumentar el coeficiente de fricción están dispuestos alrededor de la porción interior y se extienden hacia afuera alejándose del orificio central (3605) para definir un radio exterior que es mayor que el radio del vacío pero menor que el radio del disco.

2. El disco de reacción antiaflojamiento (3601) según la reivindicación 1, en el que los medios (3607A, (3607B) de aumento del coeficiente de fricción rodean el orificio central (3605).

3. El disco de reacción antiaflojamiento (3601) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que los medios (3607B) de aumento del coeficiente de fricción superior tienen una superficie mayor que los medios (3607A) de aumento del coeficiente de fricción inferior.

4. El disco de reacción antiaflojamiento (3601) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los medios (3607A, 3607B) de aumento del coeficiente de fricción inferior están sesgados selectivamente hacia el borde exterior (3604) y en el que los medios (3607A, 3607B) de aumento del coeficiente de fricción superior están sesgados selectivamente hacia el orificio central (3605).

5. El disco de reacción antiaflojamiento (3601) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios (3607A) de aumento del coeficiente de fricción inferior están sesgados discontinuamente en regiones hacia el borde exterior (3604), y en el que los medios (3607B) de aumento del coeficiente de fricción superior están sesgados discontinuamente en regiones hacia el orificio central (3605).

6. El disco de reacción antiaflojamiento (3601) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los medios (3607A, 3607B) de aumento del coeficiente de fricción comprenden: rugosidades; superficies poligonales; ranuras; estrías; espigas; surcos; ranuras; puntos o esquinas salientes; otros salientes de este tipo; o cualquier combinación de los mismos.

7. Elemento de fijación roscado para fijar objetos, que comprende

un tornillo;

bien una tuerca para apretar o aflojar que puede enroscarse con el tornillo, o bien una cabeza de perno para apretar o aflojar que está conectada al tornillo; y

el disco de reacción antiaflojamiento (3601) según las reivindicaciones 1 a 6, que está dispuesto entre uno de los objetos y la tuerca o la cabeza del tornillo.

5