Dispositivo estanco de unión (101, 401, 501), en particular para un circuito que conduce aire,

en concreto para un circuito de admisión de aire de motor de vehículo automóvil, estando este dispositivo destinado a montarse radialmente entre una tubería externa (T) y una boquilla interna (E), y que comprende al menos: - un inserto (103, 403, 503) que presenta una zona final que es apta para garantizar una función de estanqueidad con la boquilla y que comprende al menos un resalte (104) que delimita una pared axial (107) radialmente saliente hacia el exterior destinado a establecer un contacto ajustado y estanco con la tubería; y - una junta de estanqueidad anular con reborde(s) (110, 410, 510) cuyo o al menos un reborde (112, 412, 512) está destinado a apoyarse de forma estanca en la boquilla, siendo solidario con una cara radialmente interna de este resalte, que se caracteriza porque dicho el o uno al menos de dichos reborde(s) destinado a apoyarse en la boquilla consta de una membrana de separación (112a, 412a, 512a) que se extiende, a partir de un cuerpo de la junta (111) solidario con dicho resalte, de manera radialmente oblicua hacia el interior en estado no contraído de la junta y que se termina con un grosor radial máximo con un engrosamiento (112b, 212b, 312b, 412b, 512b), el cual es apto para ir a pegarse radialmente contra la boquilla con una presión de contacto suficiente para garantizar la estanqueidad con la boquilla, en particular a unas presiones de aire reducidas en el circuito, y siendo apta dicha membrana para absorber las vibraciones que se generan durante la utilización, comprendiendo esta membrana una primera cara (112aa) radialmente externa girada hacia dicha pared (107) del resalte (104) y un segunda cara (112ab) radialmente interna que está destinada a girarse hacia dicha boquilla y que presenta, entre dicho cuerpo de la junta y dicho engrosamiento, una concavidad continua de sección axial, es decir, una forma continuamente cóncava, por ejemplo, prácticamente en arco de círculo

Campo técnico

La invención se refiere a un dispositivo estanco de unión, en particular pero no exclusivamente, para un circuito de admisión de aire de motor de vehículo automóvil, estando destinado este dispositivo a montarse entre una tubería flexible y una boquilla rígida.

En los sistemas de conexión de aire actuales, se utilizan esencialmente dos técnicas de unión.

La primera técnica de unión se basa en la utilización de una abrazadera de tubos para fijar un extremo de la tubería sobre la boquilla rígida. La experiencia muestra que las funciones de estanqueidad entre la boquilla y la tubería, por una parte, y de resistencia a la tracción de la tubería, por otra parte, solo se pueden garantizar de forma correcta mediante una fuerza de apriete importante de la abrazadera de tubos sobre la boquilla.

La segunda técnica de unión denominada sistema de unión rápida se basa en la utilización de un inserto interno y de un manguito externo entre los que un extremo de la tubería se fija mediante engaste, un elemento de bloqueo/desbloqueo que garantiza la fijación del inserto y/o del manguito sobre la boquilla.

La experiencia también muestra que las funciones de estanqueidad y de resistencia a la tracción solo pueden garantizarse de forma correcta realizando una operación de engaste con una fuerza importante sobre el inserto y/o el manguito.

Estas dos técnicas de unión presentan algunos inconvenientes, en particular una compresión importante de la tubería que conlleva una deformación del material y, a la larga, un riesgo de corte o de desgarro de la tubería y una estanqueidad defectuosa, así como un riesgo de desencajamiento de la tubería si no está colocada de forma correcta.

El documento de patente WO-A-03/091616 a nombre de la demandante ha permitido superar estos inconvenientes al proponer un dispositivo de unión en el que el perfil del inserto presenta un resalte final que define una garganta que recibe una junta de estanqueidad, por ejemplo, con reborde que se monta o se sobremoldea en esta garganta, delimitando este inserto en particular una primera zona apta para garantizar una función de estanqueidad entre el inserto, por una parte, y la tubería y la boquilla, por otra parte, y una segunda zona apta para garantizar la función de resistencia a la tracción de la tubería.

Aunque el dispositivo que se describe en ese documento ofrece resultados de estanqueidad y de resistencia a la tracción satisfactorios, la demandante ha aspirado a mejorar aun más la estanqueidad que se obtiene por medio de las juntas con reborde en unas condiciones concretas de funcionamiento de las líneas de alimentación de aire de los motores turbo comprimidos, que son inherentes en particular, por una parte, a las temperaturas elevadas del aire cargado de aceite que circula por esas líneas y a las fuertes tensiones dinámicas denominadas de « tipo rótula » que se dan entre la boquilla interna « motor » y la tubería externa, que generan vibraciones en las tres direcciones, y, por otra parte, a las condiciones de baja presión de aire que caracterizan en particular la fase de arranque de estos motores.

En efecto, se comprueba que el aire cargado de aceite que circula a temperatura elevada –de forma típica hasta en torno a 225ºC en esas líneas de alimentación de aire es susceptible de infiltrarse en la boquilla« motor » y la junta dadas las tensiones a las que se ve sometida la boquilla que de algún modo hacen que el reborde de apoyo de la junta se deslice sobre esta boquilla, generando entonces esta infiltración una condensación no deseada del aceite en la pared circundante más fría que se puede escurrir sobre esta por efecto de la gravedad, en particular en el caso de un eje de simetría vertical para el dispositivo de unión.

Por otra parte, si las juntas con reborde van a pegarse de forma satisfactoria contra la boquilla en unas condiciones de alta presión de aire, por expansión radial de la junta causada por esta alta presión, no sucede lo mismo en unas condiciones de depresión o de baja presión en la línea en la que el reborde de la junta destinada a apoyarse en la boquilla no se beneficia en absoluto de esta expansión y en la que la estanqueidad al aire puede dejar por lo tanto mucho que desear.

Los documentos WO 2005/103550 y DE 20 2005 003 976 U1 muestran otros dispositivos de unión.

Un objetivo de la presente invención es, por lo tanto, proponer un dispositivo estanco de unión para un circuito que conduce aire, en concreto para un circuito de admisión de aire de motor de vehículo automóvil, estando este dispositivo destinado a montarse radialmente entre una tubería externa y una boquilla interna, y que comprende al menos:

- Un inserto que presenta una zona final que es apta para garantizar una función de estanqueidad con la boquilla y que comprende al menos un resalte que delimita una pared axial saliente radialmente hacia el exterior destinada a establecer un contacto ajustado y estanco con la tubería; y

- Una junta de estanqueidad anular con reborde(s) cuyo reborde o al menos uno de los rebordes está destinado a apoyarse de forma estanca en la boquilla siendo solidario con una cara radialmente interna de este resalte,

que resuelve los inconvenientes citados con anterioridad mejorando más aun la estanqueidad al aire que se obtiene en particular en unas condiciones de alta temperatura y de presión de aire reducida, al mismo tiempo que absorbe de forma satisfactoria las vibraciones tridimensionales que se generan en funcionamiento y que minimiza las fuerzas de montaje de la junta sobre la boquilla.

Para ello, un dispositivo de unión de acuerdo con la invención se define por las características de la reivindicación 1.

Hay que señalar que este engrosamiento permite garantizar una estanqueidad muy satisfactoria de la junta de acuerdo con la invención respecto de la boquilla, con independencia de las tensiones mecánicas de « tipo rótula » citadas con anterioridad, debido a que dicho engrosamiento se apoya radialmente en este último de forma elástica a la manera de un fuelle con una fuerza de contacto de intensidad relativamente elevada, incluso en caso de depresión o de muy baja presión en el circuito, y también debido a que el cuerpo de la junta está estrechamente solidarizado con el resalte de tal modo que impide el paso de aire a alta temperatura cargado de aceite alrededor de la junta.

También hay que señalar que la o cada membrana de la junta con reborde(s) de acuerdo con la invención permite, gracias al reducido grosor que esta presenta en su longitud relativamente importante, separar la función de estanqueidad, que realiza este engrosamiento, de la función de absorción de las vibraciones con la que cumple de forma eficaz esta membrana en unión con dicho cuerpo de la junta, tanto para el intervalo de las bajas frecuencias típicamente comprendidas entre 0 y 50 Hz durante la fase de arranque de un motor turbo comprimido, como para el intervalo de las frecuencias nominales usualmente comprendidas entre 50 Hz y 200 Hz.

Por otra parte, hay que señalar que la junta con reborde(s) de acuerdo con la invención, que está solidarizada con el resalte del inserto, no requiere de unas fuerzas de montaje demasiado importantes contra la boquilla interna, estas fuerzas de montaje siendo de forma ventajosa inferiores a 5 daN para esta junta de acuerdo con la invención.

De preferencia, la ratio del grosor medio de la o de cada membrana, medido entre dicho cuerpo de la junta y el engrosamiento correspondiente, por el grosor del resalte en la dirección radial de la junta (en estado no contraído) es inferior o igual a 0,9.

Como indicación aun más preferente, esta membrana presenta un grosor medio, medido entre el cuerpo de la junta y el engrosamiento, que está comprendido entre 0,2 mm y 0,9 mm, y este engrosamiento presenta, en la dirección radial de la junta (siempre en estado no contraído), un grosor que está comprendido entre 0,3 mm y 5 mm. En efecto, la demandante ha comprobado que una junta con un grosor medio de membrana inferior a 0,2 mm no da buenos resultados de estanqueidad debido a una excesiva flexibilidad de la membrana y que, a la inversa, una junta con un grosor medio de membrana superior a 0,9 mm tampoco es deseable debido a que es susceptible de romperse de forma prematura, teniendo en cuenta el envejecimiento térmico del cual es el centro en funcionamiento.

De este modo hay que señalar que esta... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo estanco de unión (101, 401, 501), en particular para un circuito que conduce aire, en concreto para un circuito de admisión de aire de motor de vehículo automóvil, estando este dispositivo destinado a montarse radialmente entre una tubería externa (T) y una boquilla interna (E), y que comprende al menos:

- un inserto (103, 403, 503) que presenta una zona final que es apta para garantizar una función de estanqueidad con la boquilla y que comprende al menos un resalte (104) que delimita una pared axial (107) radialmente saliente hacia el exterior destinado a establecer un contacto ajustado y estanco con la tubería; y

- una junta de estanqueidad anular con reborde(s) (110, 410, 510) cuyo o al menos un reborde (112, 412, 512) está destinado a apoyarse de forma estanca en la boquilla, siendo solidario con una cara radialmente interna de este resalte,

que se caracteriza porque dicho el o uno al menos de dichos reborde(s) destinado a apoyarse en la boquilla consta de una membrana de separación (112a, 412a, 512a) que se extiende, a partir de un cuerpo de la junta

(111) solidario con dicho resalte, de manera radialmente oblicua hacia el interior en estado no contraído de la junta y que se termina con un grosor radial máximo con un engrosamiento (112b, 212b, 312b, 412b, 512b), el cual es apto para ir a pegarse radialmente contra la boquilla con una presión de contacto suficiente para garantizar la estanqueidad con la boquilla, en particular a unas presiones de aire reducidas en el circuito, y siendo apta dicha membrana para absorber las vibraciones que se generan durante la utilización, comprendiendo esta membrana una primera cara (112aa) radialmente externa girada hacia dicha pared (107) del resalte (104) y un segunda cara (112ab) radialmente interna que está destinada a girarse hacia dicha boquilla y que presenta, entre dicho cuerpo de la junta y dicho engrosamiento, una concavidad continua de sección axial, es decir, una forma continuamente cóncava, por ejemplo, prácticamente en arco de círculo.

2. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque dicha junta (110, 410, 510) presenta un primer tramo (113) radialmente externo de forma prácticamente cilíndrica que se prolonga prácticamente en ángulo recto hasta uno de sus extremos por un segundo tramo (114) prácticamente en forma de corona para formar dicho cuerpo de la junta (111), dicha membrana (112a, 412a, 512a) extendiéndose, en estado no contraído de la junta, de forma prácticamente cónica a partir de este segundo tramo convergiendo hacia dicho engrosamiento (112b, 212b, 312b, 412b, 512b) en dirección al otro extremo (113a) del primer tramo.

3. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 2, que se caracteriza porque dicha junta (110, 410, 510) está solidarizada con dicho inserto (103, 403, 503) por medio de un sobremoldeo de dicho engrosamiento (104) mediante inyección de un material destinado a formar la junta, de tal modo que todo o parte del primer tramo (113) y/o de dicho segundo tramo (114) de la junta sea(n) solidario(s) con dicha cara interna de este engrosamiento.

4. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque dicho engrosamiento (112b, 212b, 412b, 512b) presenta, visto en sección axial y en estado no contraído de la junta (110, 410, 510), una forma oblonga en la dirección radial.

5. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 4, que se caracteriza porque, visto en sección axial, dicha engrosamiento (112b, 412b, 512b) está prácticamente inscrito en un rectángulo cuyos dos lados largos prolongan respectivamente dichas primera y segunda caras (112aa y 112ab) de dicha membrana (112a, 412a, 512a) y cuyo lado corto radialmente interno presenta una superficie convexa (112ba) que modifica la concavidad de esta segunda cara.

6. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque esta superficie convexa (112ba) se prolonga prácticamente en ángulo recto por uno de los lados largos del rectángulo que forma una cara plana radial (112bb) para este engrosamiento (112b, 412b, 512b), en estado no contraído de la junta (110, 410, 510).

7. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque dicho engrosamiento (312b) presenta, visto en sección axial, un contorno prácticamente circular que le confiere una geometría globalmente tórica.

8. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el ratio del grosor medio de dicha membrana (112a, 412a, 512a) medida entre dicho cuerpo de la junta (111) y dicho engrosamiento (112b, 212b, 312b, 412b, 512b), por el grosor de dicho engrosamiento en la dirección radial y en estado no contraído de la junta (110, 410, 510) es inferior o igual a 0,9.

9. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 8, que se caracteriza porque dicha membrana (112a, 412a, 512a) presenta un grosor medio, medido entre dicho cuerpo de la junta (111) y dicho engrosamiento (112b, 212b, 312b, 412b, 512b), que está comprendido entre 0,2 mm y 0,9 mm, y porque dicho engrosamiento presenta, en la dirección radial de dicha junta (110, 410, 510) en estado no contraído, un grosor que

está comprendido entre 0,3 mm y 5 mm.

10. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicha pared axial (107) saliente que tiene el resalte (104) está unida al resto de dicho inserto (103, 403, 503) mediante una pared de unión (105) prácticamente radial que forma un hombro para dicho cuerpo de la junta (111), y porque esta pared axial del resalte forma un extremo libre (108) axialmente interno del inserto con respecto a dicha tubería (T).

11. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 10, que se caracteriza porque dicho primer tramo (113) de la junta (110, 410, 510) supera axialmente este extremo libre (108) del inserto (103, 403, 503) envolviéndolo radialmente en al menos una parte de su grosor.

12. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicho inserto (103, 403, 503) es metálico y porque dicha junta (110, 410, 510) está realizada a base de al menos:

- un caucho seleccionado dentro del grupo formado por los fluorocarbonados (FKM), los copolímeros de etileno y de acrilato de metilo (EAM) y los fluorosiliconados (FVMQ); o bien

- un elastómero termoplástico perteneciente a la familia de los vulcanizados termoplásticos (TPV).

13. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con la reivindicación 12, que se caracteriza porque dicha junta (110, 410, 510) presenta una deformación remanente a la compresión (DRC) tras 70 horas y a 200ºC que es inferior a un 20 % y está realizada de preferencia a base de un caucho fluorocarbonado (FKM).

14. Dispositivo de unión (401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicha junta (410, 510) consta de una pluralidad de rebordes de estanqueidad (412, 412' o 512, 512') prácticamente paralelos entre sí, que incluyen dicho reborde (412 o 512) destinado a apoyarse en la boquilla (E) y al menos un reborde de estanqueidad secundario (412' o 512') que se extiende a partir de dicho cuerpo de junta (411, 511) y está destinado a apoyarse o bien en la boquilla extendiéndose radialmente hacia el interior, o bien en la tubería (T) extendiéndose radialmente hacia el exterior.

15. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque comprende además un manguito externo (2), destinado a ajustar radialmente una parte final de dicha tubería (T) de tal modo que lo aprisiona por compresión contra dicho inserto (103, 403, 503), y un elemento de bloqueo/desbloqueo (7) de la boquilla (E), por ejemplo accionable en rotación para pasar de una posición de bloqueo a una posición de desbloqueo y viceversa.

16. Dispositivo de unión (101, 401, 501) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque está equipado con dicha tubería (T) y dicha boquilla (E), que están realizadas respectivamente en un material flexible y en un material rígido.