MXPA97000201A - Conexiones hidraulicas rizadas de tubo acompuerta - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un acoplamiento hidráulico, el cual comprende:una compuerta (404) que incluye una abertura, una porción que define un pasaje en comunicación con esta abertura, un collar (409) dispuesto alrededor de la abertura, y una superficie adelgazada (406) de unángulo axialmente estrecho, que conecta al pasaje y a la abertura;un tubo (405) en comunicación de fluido con la compuerta, incluyendo el tubo un labio alargado (410) en el extremo del tubo que da hacia la compuerta;y un anillo de compresión (408) dispuesto alrededor del tubo, haciéndose el anillo de compresión de un material metálico, deformándose el collar hacia adentro del anillo de compresión para forzar sellablemente el labio contra la superficie adelgazada de la compuerta.

Description

CONEXIONES HIDRÁULICAS RIZADAS DE TUBO A COMPUERTA ANTECEDENTES DE LA INVENCION 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a acoplamientos hidráulicos. Más específicamente, el campo de la invención es aquel de conexiones de compuertas hidráulicas tales como las que se utilizan en automóviles, aeronaves, y similares. 2. Técnica Relacionada Existen muchas conexiones de compuerta en el mercado actualmente, que se diseñan para conectar tubería o manguera hidráulica al equipo de potencia, tales como calibres de frenos, etcétera. Uno de los métodos más frecuentemente empleados de conexión, es la conexión de tipo de tubo a compuerta. La conexión de tubo a compuerta se utiliza en los sistemas de frenos, de dirección de potencia, y de aire acondicionado . El problema con los acoplamientos hidráulicos convencionales, es que son susceptibles a fugas, las cuales son tanto costosas como peligrosas. La garantía y los costos en casa de arreglar estas fugas pueden llegar a ser muy grandes, y no se puede ignorar la consideración medio-ambiental de los efectos de esa pérdida de fluidos contaminantes .

Tradicionalmente, la industria de suministro hidráulico ha recomendado mejores acabados superficiales y tolerancias más estrechas en la fabricación, con el objeto de minimizar el potencial de fugas. Sin embargo, esto ha fracaso para responder adecuadamente al problema. Para resolver adecuadamente este problema, se deben examinar las causas de las fugas en dos conexiones de compuerta de la técnica anterior. La conexión de tubo a compuerta de la técnica anterior, como se muestra en la Figura 1, comprende un tubo 1 que incluye un reborde levantado 2 que se asienta detrás de la porción de diámetro reducido 3. Se requiere que este diámetro 3 sea de un acabado superficial muy liso. Con frecuencia, la conexión de tubo a compuerta también incluye una característica de retención de anillo-0 4. La periferia del reborde 2 se tensa severamente durante el proceso de formación, y estas tensiones pueden conducir a agrietamiento, aunque una especificación apropiada de la composición de la tubería puede aminorar este problema. Sin embargo, la especificación de la composición química requerida, el tratamiento térmico, la dureza, el grosor de la pared, o de los métodos de fabricación específicos para la tubería, se agrega adicionalmente al gasto de la conexión. El tubo 1 se ensambla a una compuerta de acoplamiento 5 con la tuerca de tubo 6. La compuoi ta 5 tieuo una configuración interna muy finamente maquinada, que se requiere que tenga un acabado superficial fino con el objeto de sellar confiablemente. Cuando se ensambla con el anillo-0 11 requerido, como en la Figura 2, el reborde sobre la porción del tubo llega a topar axialmente de una manera apretada con la característica de cara plana 9 del fondo de la compuerta 5. El anillo-0 11 se impulsa bajando por el adelgazamiento 10 de la compuerta 5, y forma un sello en el área adelgazada y a lo largo de una porción de la interfaz paralela entre las superficies 7 y 8. La conexión de tubo a compuerta puede ser parte de una conexión de tipo de "Banjo". Las conexiones de "Banjo" se llaman así debido a su forma, que normalmente comprende un tubo cobresoldado sobre un componente redondo, dando lugar a un ensamble sustancialmente en forma de Banjo. Haciendo referencia a las Figura 3 y 4, las cuales muestran una conexión de "Banjo" de la técnica anterior, una conexión de Banjo típica está comprendida del cuerpo 102 a través del cual se ensambla el tornillo 103. La combinación del cuerpo 102 y el tornillo 103 se ensambla entonces a la compuerta 101. El sellado del ensamble de cuerpo/tornillo se realiza con roldanas de cobre (típicamente) 104 y 105, que se colocan a cada lado del cuerpo 102. Se emplean pares de torsión grandes (aplicados en la dirección radial de la flecha T de la Figura 4) para obtener un sello entre los componentes, los cuales algunas veces no se pueden sellar. Una falla común de este ensamble, es ajustar instantáneamente el tornillo, o separar las roscas de la compuerta, mientras se esfuerza por obtener un contacto sellador. Las conexiones de "Banjo" son útiles debido a sus beneficios de ensamble inherentes en situaciones en donde el tiempo tomado para ensamblar y la facilidad de acceso a los componentes, son consideraciones importantes. Las conexiones de "Banjo" se ensamblan desde el frente, y el ensamble se puede efectuar con herramientas de potencia. Esto no es cierto para otras conexiones que realizan la función servida por las conexiones de "Banjo", la de suministrar fluido a un componente a través de un cambio de dirección de 90° u otra reorientación similar del flujo de fluido. Este cambio del flujo de fluido se realiza mediante la conexión de un tubo o un conducto de fluido similar en una orientación transversal en relación con el eje del ensamble de tornillo/cuerpo. Esta conexión transversal con frecuencia se realiza con una conexión de tubo a compuerta. En la Figura 4 se muestra un dibujo de una conexión de "Banjo" de la técnica anterior ensamblada, en donde el cuerpo 102, mostrado en un corte parcial, se recesa internamente para crear la cámara de flujo 124 para el fluido presurizado. Se requiere que se haga una operación de ahuecamiento al cuerpo 102, más bien que en el tornillo 103, con el objeto de retener tanta resistencia a la tracción en el tornillo 103 como sea posible. Si se redujera el diámetro del tornillo 103 para crear una cámara de flujo, quedaría material insuficiente en el tornillo 103 para soportar los pares de torsión de ensamble masivos requeridos para obtener un sello. La operación de ahuecamiento requerida para el cuerpo 102 es costosa y difícil de controlar. También, el tornillo 103 se debe hacer de un material de tracción relativamente alta, con el objeto de resistir a la falla por tracción debido a altos pares de torsión, y estos materiales son duros de maquinar, lo cual complica adicionalmente la fabricación de las conexiones de "Banjo" de la técnica anterior. Un problema con las conexiones de "Banjo" de la técnica anterior involucra las cuatro trayectorias de fuga potenciales en cualquier conexión de Banjo estándar, una sobre cada lado de las roldanas de metal 104 y 105 que se localizan en los puntos de sellado 120, 121, 122, y 123 de la Figura 4. También un problema es que se requieren pares de torsión masivos para obtener un sello, lo cual a su vez requiere de un tornillo de alta resistencia a la tracción, y un cuerpo internamente recesado. Estos son requerimientos costosos para la fabricación de la conexión de "Banjo". Un problema adicional involucra la falta de cualquier sello secundario en la interfaz de la compuerta. Si las cuatro interfaces de metal a metal desarrollan una fuga, la única manera de superarla es impartir un mayor par de torsión al ensamble. Esto conduce regularmente a fallas por tracción de los tornillos, o roscas separadas sobre los tornillos o en las compuertas. Otros problemas involucran la forma, el tamaño, y la alineación de las conexiones de "banjo" de la técnica anterior. Las características de flujo dentro de la conexión se derivan primariamente de la consideración de las resistencias a la tracción, más bien que de la demanda del sistema. Esto conduce con frecuencia a restricciones de flujo que no son deseables. También, la asociación de caía a cara de los componentes requiere de un estrecho control con el objeto de formar un sello adecuado. La concentricidad y la cuadratura de los agujeros atravesados en los cuerpos, deben mantenerse cuidadosamente en la producción, y deben alinearse de una manera precisa durante el ensamble, para obtener un sello. Aunque no se puede ver inmediatamente la razón por la cual un acoplamiento de este diseño debe ser la fuente de tantas fugas, un análisis detallado revela que la interfaz no es ideal para un servicio a largo plazo confiable. Los siguientes párrafos describen los problemas inherentes en los acoplamientos hidráulicos de la técnica anterior. Un problema involucra el tope de la cabeza del tubo con la base de fondo plano de la compuerta, que es esencialmente cara a cara, en donde el reborde se pone en una deformación plástica por la presión ejercida por la tuerca del tubo. Existe muy poca resilencia elástica en la interfaz. Una vez que el metal del tubo se asienta después del ensamble, las fuerzas de presurización subsecuentes, la vibración, la flexión, el calentamiento, y el enf iamiento, etcétera, pueden dar lugar a un hueco que solamente se empeorará a través del tiempo. Otro problema involucra la orientación del anillo-0.

Colocado tanto en el área adelgazada como en la interfaz paralela, el anillo-0 se deforma durante la operación de ensamble en una forma de riñon, quedando una porción en la porción adelgazada relativamente grande de la compuerta. Cuando el anillo-0 se asienta a través del tiempo, será incapaz de moverse adentro de la bolsa, siendo atrapado por la porción adelgazada. Con el objeto de que un anillo-0 funcione apropiadamente, debe ser capaz de moverse en respuesta a los diferenciales de presión. Por consiguiente, la colocación inapropiada del anillo-0 en la interfaz de la compuerta tiende a impedir que el anillo-0 se mueva, y por consiguiente, degrada el funcionamiento a largo plazo de la conexión. Un problema adicional involucra el hecho de que el único sello en la conexión de tubo a compuerta, es proporcionado por el anillo-O. Sin el anillo-0 en su lugar, el tubo no sella cuando se ensambla a la compuerta, inclusive contra bajas presiones. También, la mala alineación de los componentes puede dar como resultado un anillo-0 dañado, y con este problema frecuente, se notará inmediatamente una fuga. Existe un problema adicional en una situación en donde la conexión de tubo a compuerta se utiliza en los sistemas de aire acondicionado, debido a la naturaleza de búsqueda de los refrigerantes. Los anillos-0 son permeables al freón, especialmente bajo presión. Si el anillo-0 es el único sello en un sistema, se presenta una pérdida constante e irrecuperable de refrigerante hacia la atmósfera a través del anillo-0 permeable. Esta pérdida es lenta al principio, debido a la lentitud de la permeación a través del anillo-0, pero llega a ser más rápida a medida que el anillo-0 se asienta a través del tiempo, y se presentan mayores trayectorias de fuga. Con el objeto de aliviar los problemas anteriormente mencionados con las conexiones de banjo de la técnica anterior, la tubería transversal del banjo se conecta convencionalmente mediante cobresoldadura. La operación de cobresoldadura requiere que el ensamble de banjo completo, incluyendo el tubo transversal, se ponga en el horno de cobresoldadura. Ya que el tubo transversal es varias veces más grande que los otros componentes del banjo, la cobresoldadura del tubo requiere de mucho espacio adentro del tubo de cobresoldadura. La mayor cantidad de espacio de horno necesario, incrementa el costo de fabricación del ensamble del banjo. También, ya que los recubrimientos tales como el chapeado con zinc tienden a evaporarse en el horno de cobresoldadura, los componentes se deben ensamblar y cobresoldar en su condición no recubierta. Esto requiere que el ensamble de banjo se recubra subsecuentemente a la operación de cobresoldadura, para proporcionar un ensamble resistente a la corrosión. El requerimiento de estos dos pasos de procesamiento incrementa mucho el costo de fabricación del banjo, duplicando o triplicando con frecuencia el costo de los componentes de banjo mismos. El inventor de la presente solicitud desarrolló mejores acoplamientos de banjo y de tubo a compuerta que se describen en la Solicitud de Patente Internacional Número PCT/US92/09035, publicada como WO 93/08423 el 29 de abril de 1993. Lo que se necesita es un mejor acoplamiento hidráulico que utilice las propiedades elásticas de los materiales. También se necesita un mejor acoplamiento hidráulico que no deforme excesivamente los anillos-0 en el acoplamiento. Una necesidad adicional es de un acoplamiento hidráulico mejorado que incluya sellos secundarios. Existe una necesidad adicional de un mejor acoplamiento hidráulico para sistemas refrigerantes, que incluya sellos de metal con metal. Existe una necesidad adicional de un acoplamiento hidráulico mejorado que minimice el número de trayectorias de fuga potenciales. Todavía existe otra necesidad de un acoplamiento hidráulico mejorado, que requiera de menos procesamiento durante la fabricación.

COMPENDIO DE LA INVENCION La presente invención involucra una conexión de tubo a compuerta rizada que crea un sello primario de metal con metal, y permite un sello secundario elastomérico. Esto elimina la necesidad de formar roscas o realizar una operación de cobresoldadura, mientras que proporciona un acoplamiento hidráulico altamente resistente a las fugas. También, la presente invención permite que los componentes de la conexión se recubran para la resistencia a la corrosión antes del ensamble de los componentes. Se fuerza un anillo de compresión hasta un contacto sellador con la superficie de la compuerta, rizando un collar de la compuerta, e impulsando el anillo hacia adentro de la interfaz . La conexión de tubo a compuerta rizada también se puede utilizar para conectar el tubo al ensamble de tornillo/cuerpo de una conexión de banjo. La deformación elástica de los componentes de acoplamiento es la preferida, debido a que la memoria elástica del material (ya sea metal o hule y similares) imparte una fuerza selladora continua. En comparación, la deformación plástica del material, que deforma permanentemente los componentes de la conexión, no imparte una fuerza selladora adicional. Tanto los metales como los materiales de tipo de hule están sujetos a ambas formas de deformación, ya que el material de metal se puede deformar plásticamente con un alto par de torsión cuando se ensambla, mientras que los materiales elásticos se pueden deformar plásticamente al asentarse a través del tiempo. Las modalidades de la presente invención imparten múltiples sellos a la interfaz de la compuerta, y utilizan la memoria elástica de los componentes metálicos en la interfaz en donde sea posible. Esto se obtiene mediante el uso de componentes elásticos en los casos en donde esto sea posible o deseable, en conjunto con superficies metálicas adelgazadas a tope, que permiten la generación de una interfaz cuya integridad se mejora por la memoria elástica. Con las compuertas hechas de materiales más suaves, se puede utilizar un componente metálico que tenga un adelgazamiento complementario, o un componente polimérico de resina, para crear un sello de contacto de una integridad similar. Las superficies metálicas adelgazadas agudas proporcionan una alta carga unitaria que aminora la necesidad de los costosos materiales necesarios para recibir los altos pares de torsión requeridos con los componentes de conexión de la técnica anterior. La presente invención resuelve específicamente la necesidad de un acoplamiento hidráulico, utilizando componentes capaces de recubrirse previamente al ensamble. La interfaz resultante entre el tubo y la compuerta resiste la vibración, los ciclos de calentamiento y enfriamiento, los impulsos de presión, la flexión, y otras condicion s operativas del freno, la dirección de potencia, y los sistemas de aire acondicionado utilizados por las industrias automotrices. La conexión de la presente invención incluye múltiples sellos en la interfaz, teniendo cada uno diferentes características, con el objeto de sellar tanto a bajas como a altas presiones, bajo condiciones agresivamente destructivas. También, la presente invención se puede implementar de una manera eficiente y económica. La presente invención utiliza superficies adelgazadas en sus interfaces para invocar la memori elástica de los componentes del ensamble, y utilizando sellos de metal con metal con sellos elastoméricos. La conexión de la invención requiere de fuerzas de asociación para crear el sello necesario entre las superficies de metal . La presente invención utiliza el collar rizado como la parte componente para aplicar las fuerzas de asociación requeridas. La fuerza de ensamble es creada mediante el uso de una prensa con rodillos, monedas, cuñas, o deformaciones de otra manera del collar sobre los componentes ensamblados, capturando a todos los componentes en su condición ensamblada. Los sellos elastoméricos se colocan adentro de una bolsa de mayor área de sección transversal que aquella del sello elastomérico mismo, para no interferir con los sellos de metal con metal . El collar rizado también proporciona una separación del punto de aplicación de las fuerzas de asociación, de las superficies selladoras, con el objeto de ofrecer una mejor resistencia a las fuerzas flexurales y a la vibración. El diseño resultante puede traducirse fácilmente a una variedad de tamaños de tubería y componentes de conexión para utilizarse en muchos campos hidráulicos. Un objeto de la presente invención es proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado que utilice las propiedades elásticas de los materiales. También es un objeto proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado que no deforme excesivamente los anillos selladores en el acoplamiento. Un objeto adicional es proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado que incluya sellos secundarios. Un objeto adicional es proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado para sistemas refrigerantes, que incluya sellos de metal con metal.

Un objeto todavía adicional es proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado que minimice el número de trayectorias de fuga potenciales. Todavía otro objeto es proporcionar un acoplamiento hidráulico mejorado que requiera menos par de torsión para el ensamble.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características anteriormente mencionadas y los objetos de la invención, y la manera de obtenerlos, llegarán a quedar más claros, y la invención misma será mejor entendida, haciendo referencia a la siguiente descripción de las modalidades de la invención, tomada en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento de tubo a compuerta de la técnica anterior antes del ensamble. La Figura 2 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento de tubo a compuerta de la técnica anterior, ensamblado. La Figura 3 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento de "banjo" de la técnica anterior antes del ensamble. La Figura 4 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento de "banjo" de la técnica anterior, ensamblado. La Figura 5 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento de tubo a compuerta antes del ensamble. La Figura 6 es una vista lateral, en sección transversal parcial, del acoplamiento de tubo a compuerta de la Figura 5, ensamblado. La Figura 7 es una vista seccional amplificada de las porciones a tope de la compuerta, la tuerca, y el tubo de la Figura 6. La Figura 8 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento hidráulico transversal antes del ensamble. La Figura 9 es una vista lateral, en sección transversal parcial, del acoplamiento de la Figura 8, ensamblado sin anillos-0. La Figura 10 es una vista lateral, en sección transversal parcial, del acoplamiento de la Figura 8, ensamblado con anillos-O. La Figura 11 es una vista lateral, en sección transversal parcial, del acoplamiento de la Figura 8, que muestra un pasaje transversal. La Figura 12 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de una segunda modalidad del acoplamiento de tubo a compuerta.

La Figura 13 es una vista lateral, en sección transversal parcial, de un acoplamiento hidráulico de la presente invención, antes del rizado. La Figura 14 es una vista en sección transversal amplificada del ensamble de tubo antes del rizado. La Figura 15 es una vista lateral, en sección transversal parcial, del acoplamiento hidráulico de la Figura 13 después del rizado. La Figura 16 es una vista separada en partes, en sección transversal parcial, del ensamble del tubo de la Figura 13. Los caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a través de las diferentes vistas. Aunque los dibujos representan una modalidad de la presente invención, los dibujos no necesariamente están a escala, y ciertas características pueden estar exageradas con el objeto de ilustrar mejor y explicar mejor la presente invención. Las ejemplificaciones estipuladas en la presente ilustran una modalidad preferida de la invención, en una forma de la misma, y estas ejemplificaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invención de ninquna manera.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades preferidas descritas más adelante no pretenden ser exhaustivas ni limitar la invención a la forma precisa descrita en la siguiente descripción detallada. Más bien, las modalidades se seleccionan y se describen de tal manera que otros expertos en este campo puedan utilizar sus enseñanzas. La presente invención se refiere a acoplamientos hidráulicos, y particularmente a acoplamientos que utilizan las propiedades elásticas de los materiales, por ejemplo metales o anillos-O, para formar un contacto sellador entre los componentes de acoplamiento. Una modalidad de un acoplamiento de tubo n compuerta descrita en la Solicitud de Patente Internacional WO 93/0823 anteriormente mencionada, se muestra en las Figuras 5 a 7. El cuerpo 201 de la compuerta contiene un pasaje internamente definido para la comunicación de fluido, y tiene roscas internas 202 para acoplarse con la tuerca de tubo 204. La tuerca de tubo 204 se dispone sobre la porción expandida 207 del tubo 203, e incluye un extremo que tiene una pared relativamente delgada o reborde 208. También, la porción de hombro 211 de la tuerca 204 topa con la porción de transición 210 del tubo 203. La pared delgada 208 puede incluir un adelgazamiento para acoplarse con la superficie adelgazada 215 de la compuerta 201, aunque este adelgazamiento no es necesario para practicar la presente invención. La pared delgada 208 de la tuerca 204 está diseñada para conformarse a la superficie adelgazada 215 en el fondo de la compuerta 201 durante el ensamble, e impacta sobre el exterior de la porción expandida 207 del tubo 203. De una manera alternativa, se puede incluir el anillo-0 209 para una seguridad de sellado adicional en donde se desee. En muchas situaciones, los anillos-0 no son componentes aceptables en los sistemas hidráulicos o de gas, y el acoplamiento funciona apropiadamente ya sea con o sin el anillo-0 209. En donde no exista esta restricción sobre el uso de anillos-O, entonces el uso del anillo-0 209 hará que el ensamble sea todavía más confiable a largo plazo. La tuerca de tubo 204 se conecta con la compuerta 201 mediante el acoplamiento de las roscas externas 205 de la tuerca 204 con las roscas internas 202 de la compuerta 201. Cuando se ensambla manualmente, el labio 206 sobre la porción expandida 207 del tubo 203 hace contacto con la superficie adelgazada 215 adelante de cualquier contacto con el anillo-0 209. Esto asegura que haya una fuga visible desde el ensamble en el caso de que no se presente un apriete con la llave. Sobre la aplicación de un par de torsión suficiente durante el apriete con la llave de la tuerca 204, la porción de hombro 211 fuerza a la porción expandida 207 hacia adentro de la compuerta 201, haciendo que el labio 206 haga contacto y se deforme sobre la superficie adelgazada 215, creando una interfaz de metal con metal entre el labio 206 y la superficie adelgazada 215, que ella misma sella contra la presión. A medida que continúa el apriete con la llave, el anillo-0 209 se pone en contacto con la superficie adelgazada 215, y finalmente, la pared delgada 208 de la tuerca de tubo 204 hace contacto con la superficie adelgazada 215. Cuando se aplica el par de torsión de apriete con llave final, la pared delgada 208 de la tuerca de tubo 204 se conforma con la superficie adelgazada 215 de la compuerta 201, y se impulsa hacia abajo hasta hacer contacto con la porción expandida 207 del tubo 203. El acoplamiento de la porción expandida 207 y la tuerca 204, forma un segundo sello de metal con metal como un respaldo para el sello entre el labio 206 y la superficie adelgazada 215. El anillo-0 209, que ocupa el espacio entre los sellos de metal con metal del ensamble, se asienta en la bolsa 216 así formada, y constituye un tercer sello en el ensamble. El sistema de tres sellos mostrado en la Figura 7 es mucho más efectivo que el único sello elástico que existe con las conexiones de tubo a compuerta anteriores . Haciendo referencia a la Figura 7, el sello 212 se forma entre el labio 206 y la superficie adelgazada 215, y se forman sellos adicionales 213 y 214 entre la pared delgada 208 y tanto la superficie adelgazada 215 como la porción expandida 207, respectivamente, y se forma otro sello mediante el anillo-0 209. También se derivan beneficios adicionales por la presencia de los sellos de metal con metal, cuando se utilizan con refrigerantes de aire acondicionado, los cuales son capaces de tener permeación a través de los sellos elastoméricos. La existencia de sellos de metal con metal previene inclusive las fugas por permeación más ligeras, e inclusive cuando fracasen los sellos de metal, harían significativamente más lenta la velocidad de permeación del refrigerante a través de la interfaz. El acoplamiento de tubo a compuerta de las Figuras 5 a 7 se ensambla insertando la tuerca 204 en la compuerta 201, y acoplando roscablemente las roscas 205 de la tuerca 204 con las roscas 202 de la compuerta 201. Si se continúa girando la tuerca 204, se acoplan las roscas 205 y 202 hasta que el labio 206 hace contacto con la superficie adelgazada 215. Con un apriete manual de la tuerca 204, el anillo-0209 todavía no estaría en contacto con la superficie adelgazada 215, y se podría notar una fuga si se introdujera fluido presurizado a través de la interfaz. Al apretar adicionalmente utilizando una llave, la tuerca 204 se puede girar de tal manera que se deforme el labio 206 sobre la superficie adelgazada 215. También, el anillo-0 209 opcional se coloca en un contacto sellador con la superficie adelgazada 215. Con otro apriete de la llave, la pared delgada 208 entra en contacto con la superficie adelgazada 215, y por consiguiente, se deforma y forma un sello sobre la superficie adelgazada 215. Finalmente, la pared delgada 208 se fuerza hacia adentro hasta que se deforma hasta un contacto sellador con la porción expandida 207. El par de torsión requerido para deformar el labio 206 y poner la tuerca 204 en un contacto sellador, es relativamente pequeño en comparación con los pares de torsión requeridos con las conexiones de la técnica anterior, debido a que el adelgazamiento estrecho de la superficie 215 facilita la deformación del labio 206. Adicionalmente, con un ángulo superficial en la compuerta, la carga unitaria de los componentes de acoplamiento que se genera durante el ensamble, es excepcionalmente alta, mejorando el potencial para un sello confiable. La naturaleza de un adelgazamiento es tal que se invoca la memoria elástica entre las superficies adelgazadas de acoplamiento, asegurando de esta manera una integridad a largo plazo de la interfaz, inclusive bajo las influencias más agresivas, tales como vibración, calentamiento y enfriamiento, impulso, flexión, etcétera. En una forma del acoplamiento, el tubo 203 inicialmente tiene un diámetro externo que es mayor que el diámetro interno de la tuerca 204. El acoplamiento se forma compactando primero un extremo del tubo, y colocando la tuerca sobre la porción compactada. En seguida, el extremo del tubo compactado nuevamente se expande hasta un grado, de tal manera que la tuerca se capture sobre el tubo, y se forma el labio. La diferencia entre la porción compactada y el diámetro externo del tubo puede ser tan poca como unas cuantas milésimas de pulgada; sin embargo, este diferencial es suficiente para capturar la tuerca. El diferencial entre el diámetro externo del tubo y el diámetro externo de la porción compactada del tubo está en la escala de 0.254 milímetros a 1.27 milímetros, más particularmente en la escala de 0.381 milímetros a 0.762 milímetros, y específicamente de aproximadamente 0.508 milímetros. También se describe un acoplamiento hidráulico transversal en la Solicitud de Patente Internacional WO 93/08423, que resultó de la consideración de los mismos requerimientos, y que incluye una interfaz de metal con metal adelgazada respaldada por anillos-O opcionales, los cuales se muestran en las Figuras 8 a 11. El acoplamiento transversal comprende la compuerta 301, el cuerpo 304, y el tornillo 309. La compuerta 301 tiene roscas internas 302 y una superficie adelgazada 303 en la cual se ajusta el adelgazamiento externo 305 del cuerpo 304. El cuerpo 304 define el pasaje axial 306, que está en comunicación de fluido con la compuerta 301, que incluye la superficie anular 308 que da hacia la compuerta 301. En el extremo distal del cuerpo 304 hay un adelgazamiento interno 307 que se acopla con el adelgazamiento externo 319 sobre el tornillo 309. El tornillo 309 tiene superficies 311 y 317 que pueden soportar anillos-O opcionales 322 y 323 en las bolsas 327 y 328, respectivamente. La bolsa 327 se define entre la superficie 311, la superficie adelgazada 303, y las superficies anulares 312 y 308 del tornillo 309 y el cuerpo 304, respectivamente. La bolsa 328 se define entre la extensión 316, la superficie 317, la superficie anular 318, y la superficie adelgazada 307. Durante el ensamble, si se desean anillos-O, entonces el anillo 323 se coloca primero sobre la superficie 317. Luego se ensambla el tornillo 309 en el cuerpo 304, y se coloca el anillo-0 322 sobre la superficie 311. En la situación en donde se utilizan los anillos-O 322 y 323, lo que será en la mayoría de los casos, la conexión formada por el tornillo 309 y el cuerpo 304 se mantiene junta mediante el anillo-0323, lo cual es una ventaja durante la conexión final a la compuerta 301. Una vez que se ensambla el tornillo 309 a través del cuerpo 304, entonces se ensambla la combinación de tornillo/cuerpo a la compuerta 301 mediante el acoplamiento de las roscas 310 del tornillo 309 con las roscas 302 de la compuerta 301. A medida que se aplica el par de torsión a la cabeza hexagonal 320 del tornillo 309, los adelgazamientos de acoplamiento del tornillo al cuerpo y del cuerpo a la compuerta, crean una carga unitaria muy alta, e invocan la memoria elástica entre las partes de acoplamiento. El resultado neto de los adelgazamientos de acoplamiento, es un acoplamiento que sella en pares de torsión relativamente bajos, y debido a la elasticidad en la interfaz, permanece sellado durante un tiempo considerable. Haciendo referencia a la Figura 9, se forman sellos en los lugares 324 y 325, los cuales proporcionan esta interfaz elástica. Cuando se utilizan anillos-O 322 y 323 (ver la Figura 10) , se mejora considerablemente la confiabilidad del sistema. El conducto de fluido interno proporcionado por el cuerpo 304 se define por la pared cilindrica interna 306 y el tornillo 309. Específicamente, el conducto incluye la cámara 326, la abertura 315, y el agujero 321. La cámara 326 se define por la pared 306 y la superficie externa 314 del tornillo 309, y también se puede definir adicionalmente por las extensiones 313 y 316 del tornillo 309. El agujero 321 está en comunicación de fluido con la cámara 326 en virtud de la abertura 315 que se localiza sobre la superficie externa 314. Haciendo referencia a la Figura 11, se define otro pasaje 332, que es transversal al agujero 321, por el brazo 331 del cuerpo 309. El pasaje 332 está en comunicación de fluido con la cámara 326 para proporcionar de esta manera un conducto de fluido para el flujo desde un tubo, u otro dispositivo que se pueda conectar al brazo 331, y a la compuerta 301. La Figura 12 muestra otra modalidad del acoplamiento de tubo a compuerta descrito en la Solicitud de Patente Internacional WO 93/08423. En la modalidad ilustrada, el tubo 203' no incluye un labio, sino que más bien, la porción expandida 207' se extiende hasta la compuerta 201 y proporciona una superficie de asentamiento para el anillo-0 209. Este diseño es conveniente cuando se desea hacer la conexión del tubo 203' a la compuerta 201 solamente mediante el apriete manual de la tuerca 204. La porción expandida 207 no se extiende para hacer contacto con la superficie adelgazada 215, sino que la tuerca 204 oprime al anillo-0 hasta un contacto sellador con la superficie adelgazada 215. Haciendo referencia a la Figura 12, los sellos se forman mediante el anillo-0209 y la porción de pared delgada 208. Ya que se aplica un par de torsión a la tuerca 204 durante el ensamble, la pared delgada 208 oprime contra el anillo-0209, y por consiguiente, fuerza al anillo-0209 hasta un contacto sellador con la superficie adelgazada 215 de la compuerta 201, hasta que se forma un contacto sellador entre la pared delgada 208 y la porción expandida 207' . Después del ensamble, esta modalidad funciona similarmente a la modalidad mostrada en las Figuras 5 a 7, excepto porque, en lugar de un sello, en 212 de la Figura 7, queda un hueco 222 entre la porción expandida 207' y la superficie adelgazada 215. Las porciones conectoras de los acoplamientos hidráulicos (es decir, la tuerca 204 del acoplamiento de tubo a compuerta y el tornillo 309 del acoplamiento transversal) se hacen de un material tal como acero ligero, acero inoxidable, monel , titanio, aluminio, latón, y diferentes aleaciones maquinables, así como ciertos plásticos, tales como un material polimérico de resina. Las porciones de conducto del acoplamiento hidráulico (es decir, el tubo 203 y el cuerpo 304) se hacen de un material tal como cobre, latón, acero ligero, acero inoxidable, titanio, aluminio, y diferentes aleaciones maleables/maquinables, así como ciertos plásticos tales como un material polimérico de resina. El ángulo de las superficies adelgazadas de las interfaces de acoplamiento (es decir, las superficies adelgazadas 215 del tubo a la compuerta, 303 de la compuerta de banjo, y 307 de la porción de cuerpo del banjo), está en la escala de 5° a 45°, más particularmente en la escala de 10° a 30°, y de preferencia de aproximadamente 15°. De conformidad con la presente invención, la Figura 13 muestra el acoplamiento transversal 401 antes de la operación de rizado. El acoplamiento transversal 401 incluye el tornillo 402 y el cuerpo de conducto 403, que son similares al acoplamiento transversal de las Figuras 8 a 11. Sin embargo, la presente invención utiliza la porción de compuerta transversal 404 para proporcionar una conexión para el tubo transversal 405. La porción de compuerta 404 incluye la superficie adelgazada 406, y se puede formar integralmente como parte del cuerpo del conducto 403, o alternativamente se puede formar por separado y luego conectarse al cuerpo del conducto 403, por ejemplo, mediante cobresoldadura. Sin embargo, esta conexión se puede realizar antes de la conexión de rizado del tubo 405 a la porción de compuerta 404. La superficie adelgazada 406 recibe el extremo del tubo 405, el anillo sellador 407 (en la forma de un anillo-O) , y el anillo de compresión 408. Como se muestra más particularmente en la Figura 14, la porción de compuerta 404 incluye el collar rizado 409 que se extiende más allá del anillo de compresión 408. El tubo 405 tiene un extremo especialmente formado que incluye el labio adelgazado 410, la porción de asentamiento 411, y la alteración del tubo 412. El labio adelgazado 410 tiene una superficie externa que corresponde generalmente al adelgazamiento de la superficie adelgazada 406. La porción de asentamiento 411 es generalmente cilindrica, y en conjunto con el anillo de compresión 408 y la superficie adelgazada 406, define la bolsa 413. La bolsa 413 es significativamente más grande en el área de sección transversal que el anillo sellador 407, y proporciona un lugar para el anillo sellador 407. La porción de asentamiento 411 se expande con un diámetro más grande que el extremo no conectado con el banjo del tubo 405, siendo la alteración del tubo 412 la porción que conecta a la porción de asentamiento expandida 411 con la porción principal del tubo 405. El anillo de compresión 408 incluye un cuerpo anular que tiene una cara de extremo 415 que define un límite de la bolsa 413, correspondiendo el asiento adelgazado 416 en general con el adelgazamiento de la superficie adelgazada 406, y el adelgazamiento inverso 417 para acomodar el collar rizado 409 en el proceso de ensamble final. La alteración del tubo 412 tiene una superficie externa que está angulada para corresponder con el asiento angulado interno 414 del anillo de compresión 408, de tal manera que se puede formar un sello adicional entre el exterior del tubo 405 y el interior del anillo de compresión 408. El anillo de compresión 408 se puede hacer de un material tal como acero ligero, acero inoxidable, monel, titanio, aluminio, latón, y diferentes aleaciones aquinables, así como ciertos plásticos tales como un material polimérico de resina. La Figura 15 muestra el collar 409 después de rizarse sobre el anillo de compresión 408 ya sea mediante suaje, laminación, acuñación, o un proceso similar. El collar 409 se oprime en el adelgazamiento inverso 417 para impulsar al anillo de compresión 408 entre la superficie adelgazada 406 de la porción de compuerta 404 y la superficie de asentamiento 411. Este rizado del collar 409 crea sellos de metal con metal entre: (1) el labio adelgazado 410 del tubo 405 y la superficie adelgazada 406 de la porción de compuerta 404, (2) el asiento adelgazado 416 del anillo de compresión 408 y la superficie adelgazada 406 de la porción de compuerta 404, y (3) la alteración de tubo 412 del tubo 405 y el asiento angulado interno 414 del anillo de compresión 408. De una manera alternativa, primero se puede ensamblar el anillo de compresión 408 en la porción de compuerta 404 antes de rizar el collar 409. Además, el anillo sellador 407 se localiza en la bolsa 413 para proporcionar un sello secundario elastomérico para responder a los diferenciales de presión a través de la interfaz, si fallaran los múltiples sellos de metal con metal .

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. /Un acoplamiento hidráulico, el cual comprende: una compuerta (404) que incluye una abertura, una porción que define un pasaje en comunicación con esta abertura, un collar (409) dispuesto alrededor de la abertura, y una superficie adelgazada (406) de un ángulo axialmente estrecho, que conecta al pasaje y a la abertura; un tubo (405) en comunicación de fluido con la compuerta, incluyendo el tubo un labio alargado (410) en el extremo del tubo que da hacia la compuerta; y un anillo de compresión (408) dispuesto alrededor del tubo, haciéndose el anillo de compresión de un material metálico, deformándose el collar hacia adentro del anillo de compresión para forzar sellablemente el labio contra la superficie adelgazada de la compuerta. )

2. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 1, en donde el anillo de compresión incluye un asiento adelgazado (416) que se deforma hasta un contacto sellador con la superficie adelgazada de la compuerta.

3. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 2, en donde el anillo de compresión también se deforma hasta un contacto sellador con el tubo.

4. El acoplamieno hidráulico de la reivindicación ""-- 2, el cual comprende además un anillo sellador (407) , en donde el labio, el anillo de compresión, y la superficie adelgazada definen una bolsa (413) , y el anillo sellador se dispone adentro de la bolsa. 5

5. El acoplamieno hidráulico de la reivindicación 3, el cual comprende además un anillo sellador (407) , en donde este labio, el anillo de comp^e^ión, y la superficie adelgazada definen una bolsa (413) , y el anillo sellador se dispone adentro de la bolsa. 0

6. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 4, en donde la bolsa tiene un área de sección transversal más grande que el área de sección transversal del anillo sellador.

7. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 1, en donde el labio incluye una superficie adelgazada que da 5 hacia afuera, sustancialmente complementaria con la superficie adelgazada de la compuerta.

8. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 1, en donde el anillo de compresión comprende una aleación de metal maquinable. 0

9. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 1, en donde el anillo de compresión incluye un adelgazamiento inverso (417) que hace contacto con el collar, mediante lo cual, el adelgazamiento inverso facilita la retención por el collar del anillo de compresión hasta un contacto sellador con 5 la superficie adelgazada.

10. Un acoplamiento hidráulico, el cual comprende: una compuerta (404) que incluye una abertura, una porción que define un pasaje en comunicación con esta abertura, un collar (409) dispuesto alrededor de la abertura, y una superficie adelgazada (406) que conecta el pasaje y la abertura; un tubo (405) en comunicación de fluido con la compuerta; y un anillo de compresión (408) dispuesto alrededor del tubo, incluyendo el anillo de compresión un asiento adelgazado (416) , comprendiendo el anillo de compresión un material de metal, deformándose el collar hacia adentro del anillo de compresión, para forzar sellablemente el asiento adelgazado contra la superficie adelgazada de la compuerta .

11. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 10, en donde el anillo de compresión también se deforma hasta un contacto sellador con el tubo.

12. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 10, en donde el tubo incluye un labio (410) en el extremo del tubo que da hacia la compuerta, y este labio también se fuerza sellablemente contra la superficie adelgazada de la compuerta.

13. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 10, el cual comprende además un anillo sellador (407), en donde el tubo, el anillo de compresión, y la superficie adelgazada, definen una bolsa (413) , y el anillo senador se dispone adentro de esta bolsa.

14. El acoplamieno hidráulico de la reivindicación 13, en donde la bolsa tiene un área de sección transversal mayor que el área de sección transversal del anillo sellador.

15. El acoplamieno hidráulico de la reivindicación 10, en donde el tubo incluye una superficie adelgazada que da hacia afuera sustancialmente complementaria con la superficie adelgazada de la compuerta.

16. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 10, en donde el anillo de compresión comprende una aleación de metal maquinable.

17. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 10, en donde el anillo de compresión incluye un adelgazamiento inverso (417) que hace contacto con el collar, mediante lo cual, el adelgazamiento inverso facilita la retención por el collar del anillo de compresión hasta un contacto sellador con la superficie adelgazada.

18. Un acoplamiento hidráulico, el cual comprende: una compuerta (404) que incluye una abertura, una porción que define un pasaje en comunicación con esta abertura; un collar (409) dispuesto alrededor de la abertura, una superficie adelgazada (406) que conecta el pasaje y la abertura, incluyendo la compuerta un cuerpo que define una cámara axial (326) que aloja a un tornillo (402) , e incluyendo el tornillo un agujero axial (321) y dos proyecciones anulares r~- (313, 316); definiendo la compuerta, el tornillo, y las proyecciones anulares una cavidad interna, e incluyendo el tornillo un orificio (315) localizado entre las proyecciones anulares, mediante lo cual, se proporciona una trayectoria de flujo de fluido desde el canal hasta la cavidad interna y a través del orificio y del agujero del tornillo,- un tubo (405) en comunicación de fluido con la r^ compuerta, configurando este tubo como una extensión 0 transversal que define un canal transversalmente localizado en relación con la cámara axial, proporcionando la cámara axial comunicación de fluido entre el tornillo y el canal transversal ,- y un elemento conector (408) para asegurar 5 sellablemente el tubo a la compuerta, deformándose el collar hacia adentro del elemento conector para forzar sellablemente el tubo en la superficie adelgazada.

19. El acoplamiento hidráulico de la reivindicación 18, el cual comprende además dos anillos selladores (322, 0 323) , en donde el tornillo incluye una primera porción de asentamiento localizada entre un extremo del tubo y una porción roscada externa sobre un primer extremo del tornillo, y una segunda porción de asentamiento localizada adyacente a las proyecciones anulares sobre un segundo extremo del 5 tornillo, localizándose los anillos selladores sobre las primera y segunda porciones de asentamiento del tornillo. RESUMEN La presente invención se refiere a un acoplamiento hidráulico mejorado que forma sellos de contacto para conectar fluidamente un tubo a una compuerta adelgazada mediante rizado (de tubo a compuerta) . El sello de contacto incluye un sello de metal con metal con un sello elastomérico secundario. Un collar rizado (409) de la compuerta, retiene un anillo de compresión (308) en un contacto de metal con metal. Otra modalidad de la invención proporciona un acoplamieno de fluido transversal (401) para un tubo (405) , siendo la compuerta (404) parte del ensamble de tornillo/cuerpo (402/403) de un acoplamiento de "banjo". El collar rizado de la presente invención se remueve del sello de contacto, de tal manera que se pueden resistir mejor las fuerzas flexurales y la vibración del acoplamiento. La compuerta, el tubo, y el anillo de compresión definen una bolsa (413) para la localización de un anillo sellador (407) dispuesto en la bolsa. La bolsa tiene un área de sección transversal más grande que el área de sección transversal del anillo sellador. El tubo puede incluir un labio (410) que tiene una superficie adelgazada que da hacia afuera sustancialmente complementaria con la superficie adelgazada (406) de la compuerta. El anillo de compresión incluye un asiento angulado interno (414) que hace contacto con el tubo. El anillo de compresión también incluye un adelgazamiento inverso (417) que hace contacto con el collar, de tal manera que el adelgazamiento inverso facilita la retención por el collar del anillo de compresión hasta un contacto sellador con la superficie adelgazada.