APARATO DE SUJECIÓN INDICADOR DE CARGA.

Un aparato que comprende:

un elemento de sujeción (1) que incluye una cabeza (3) de perno,

que tiene una cara de referencia (11) , y un vastago (4), un taladro (7) que se extiende dentro del elemento de sujeción (1) a traves de la cabeza (3) del perno y dentro del vastago (4), una barra (8) dispuesta en el taladro (7) y asegurada al elemento de sujeción (1) y que tiene una cara extrema (8A) situada próxima a la cara de referencia (11) , y una separación que cambia, que se forma entre la cara extrema (8A) del elemento (8) y la cara de referencia (11) de la cabeza (3) del perno, en respuesta a la carga aplicada al elemento de sujeción (1) ; que se caracteriza porque el aparato comprende, ademas un condensador de reactancia soportado por una cabeza sensora portatil (13, 17A, 33A) soportada de manera retirable sobre la cabeza (3) del perno en un circuito para detectar el cambio en la separación que produce una variación en la reactancia del condensador del circuito sin entrar en contacto con la cara extrema (8A) o la cara de referencia (11) .

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09015749.

Solicitante: CLARKE, RONALD C.
CLARKE, PHILOMENA
.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 328 WEST GEORGIA AVENUE PHOENIX, AZ 85013 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CENEY,STANLEY.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 17 de Agosto de 1998.

Clasificación PCT:

  • F16B31/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16B DISPOSITIVOS PARA UNIR O BLOQUEAR LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS O LAS PARTES DE LAS MAQUINAS, p. ej. CLAVOS, CLAVIJAS, TUERCAS, TORNILLOS, BULONES, ANILLOS QUE FORMAN RESORTE, ABRAZADERAS, BRIDAS, GRAPAS, CUÑAS; UNIONES O ARTICULACIONES (acoplamientos para la transmisión de mecanismos de rotación F16D). › F16B 31/00 Uniones mediante tornillos especialmente modificados para soportar un esfuerzo de tracción; Bulones de ruptura (forma del roscado F16B 33/04). › señalando o limitando la carga de tracción.
  • G01B7/16 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 7/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios eléctricos o magnéticos. › para la medida de la deformation de un sólido, p. ej. galga extensiométrica resistiva.
  • G01N21/00 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad).
  • G01N27/00 G01N […] › Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R).
  • H01F5/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS.Bobinas de inducción (bobinas superconductoras H01F 6/06; inductancias fijas del tipo por señal H01F 17/00).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Finlandia, Rumania, Chipre.

PDF original: ES-2375090_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato de sujeción indicador de carga.

Campo del Invento Este invento se refiere a sistemas de sujeción indicadores de la carga que estan adaptados para indicar las cargas a las cuales estan sometidos y, mas concretamente, a un dispositivo electr6nico sin contacto, tal como un condensador de reactancia, el cual mide el cambio en el espacio de separación o la forma que se produce cuando se deforma un sistema de sujeción.

Antecedentes Es deseable que los sistemas de sujeción aplicados sean apretados con precisión a los niveles de carga designados, con objeto de asegurar la integridad estructural de la unión fijada con pernos. Es bien sabido que, indicando la deformación, se proporciona una representación verdadera de la carga inducida en los sistemas de sujeción. Las llaves de par de torsión son corrientemente usadas para apretar los elementos de sujeción hasta niveles de par de torsión predeterminado, pero estan sujetas a un rozamiento no predecible, de modo que la deformación producida puede ser bastante inexacta. En otras palabras, el control del par de torsión no conducira a una medida precisa de la carga de un sistema de sujeción.

Dispositivos Anteriores para Medir la Extension del Elemento de Sujecion del Tipo de Contacto Con algunos dispositivos de medición, por ejemplo con transductores lineales, es necesario que hagan contacto fisico para que sean funcionales. Estos metodos de contacto son de por si dificiles de usar en el campo. Las mediciones de la deformación son extremadamente pequefas y cualquier contaminación de la superficie (por corrosión, suciedad, abrasivos naturales, dafos en servicio, etc.) conduce a errores significativos. En consecuencia, un objeto del presente invento es medir la deformación usando para ello un dispositivo y un metodo sin contacto.

Dispositivos y Metodos Anteriores para Medir la Extension de un Elemento de Sujecion del Tipo sin Contacto En los anteriores dispositivos y metodos para medir sin contacto la extensión de un elemento de sujeción bajo deformación se han utilizado componentes dentro de cada elemento de sujeción individual, tipicamente un perno o un esparrago. Estos metodos anteriores plantean una serie de problemas significativos asociados a los mismos.

Un problema con los dispositivos para medir sin contacto anteriores es el de que es prohibitivamente caro instrumentar cada elemento de sujeción individual con componentes electricos. Ademas, la instrumentación integrada compromete la integridad del elemento de sujeción y no es adecuada para los ambientes asperos de muchas aplicaciones. En consecuencia, un objeto del presente invento es proporcionar un elemento de sujeción indicador de la carga adecuado para su coste, en el cual el propio elemento de sujeción no tenga partes electricas.

Otro problema que plantean los dispositivos para medir sin contacto es el de que tipicamente requieren una complicada modificación del elemento de sujeción, lo que hace que sea dificil el proceso de fabricación. En consecuencia, un objeto del presente invento es medir la extensión de un elemento de sujeción usando un dispositivo y un metodo sencillos, que solamente requieran una ligera modificación del sistema de sujeción, el cual se incorpora facil y c6modamente durante el proceso de fabricación.

En el documento US RE 30.183 se presenta un transductor de microdesplazamientos con un circuito sintonizado por radiofrecuencia. Un bucle de inductancia - capacitancia define un circuito resonante y esta dispuesto en un miembro sometido a esfuerzo. Las deformaciones que se producen por el esfuerzo varian la inductancia o la capacitancia del circuito, y su frecuencia de resonancia. Un medidor de inmersión se utiliza para detectar la frecuencia de resonancia y de esta manera proporciona un indicador de lectura del esfuerzo en el miembro.

El documento US 5.392.654 presenta un conjunto sensor de la carga en un perno para consolidar roca, para uso para determinar la carga en una tuerca enroscada sobre un perno incrustado en la cara de una roca. El conjunto comprende una pluralidad de arandelas elasticas dispuestas para estar montadas en el perno entre la tuerca y la placa de techo. Un sensor comprende una bobina de inducción adaptada para ser colocada, en uso, alrededor de las arandelas. El sensor incluye un indicador acoplado a la bobina de inducción, con lo que, en uso, las arandelas elasticas definen un espacio de separación que varia dependiendo de la carga sobre el perno. La bobina de inducción proporciona una indicación electrica de la variación del espacio de separación y el indicador proporciona una indicación de la carga sobre el perno.

Un dispositivo adicional para medir sin contacto la fuerza de precarga esta descrito en el documento DE 44 10 722 A1. Un sensor para medir la fuerza de precarga de tornillos comprende una bobina a traves de la cual circula una corriente alterna y que esta orientada hacia la superficie del tornillo. La superficie esta fabricada de un material conductor electricamente. El sensor tiene un borde exterior, con el cual se mantiene en el borde de la cabeza del

tornillo. Y, de esta manera, se proporciona una distancia constante de manera que la bobina mide solamente la desviación de la cabeza de la bobina, que se produce por la fuerza de precarga.

Para indicar cuando la tensión en un perno alcanza un valor predeterminado, el documento US 5.291.789 describe proporcionar un contacto electrico que se sujeta en una posición adyacente a una superficie orientada axialmente del perno y en una posición fija en relación con una parte remota del perno. El apriete del perno reduce la holgura entre el contacto y la superficie del perno. Cuando la holgura se ha eliminado, se enciende una bombilla.

Sumario del Invento A continuación se hace un breve sumario del invento, el cual consigue los anteriores y otros objetos y proporciona los beneficios y ventajas indicados en lo que antecede, y los que se indicaran despues, de acuerdo con la estructura, la función y los resultados del presente invento, tal como se ha realizado y como se describe aqui en lineas generales. El invento del solicitante incluye el aparato aqui descrito, con el cual se consiguen los objetos y beneficios del presente invento.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un sistema de sujeción indicador de la carga que comprende un cuerpo al cual se aplica una deformación cuando esta en uso el elemento de sujeción, unos medios de detección de la carga que tienen partes dispuestas para movimiento relativo en respuesta al cambio en la longitud o en la forma del cuerpo o en una arandela de disefo asociada bajo una deformación aplicada, y un dispositivo de medición de la separación sin contacto, separado, tal como un dispositivo electr6nico que incluye un condensador de reactancia (designado aqui en lo que sigue colectivamente y/o por separado como "un dispositivo para medir la separación sin contacto") el cual, cuando esta asegurado adyacente al elemento de sujeción, registra el citado movimiento relativo de las partes m6viles por un metodo sin contacto.

El sistema de sujeción puede adoptar la forma de un perno o un esparrago, una tuerca y arandelas, o bien puede adoptar otras formas. En la forma de un perno, el cuerpo del elemento de sujeción comprende una cabeza y un vastago, el cual puede ser de forma sustancialmente estandar. Analogamente, en la forma de un esparrago, el cuerpo comprende un vastago que puede ser de forma sustancialmente estandar. En una u otra de dichas formas, una arandela puede incorporar los medios para indicar que las partes m6viles son detectadas por un dispositivo de medición de la separación sin contacto, separado, del tipo descrito en lo que antecede. En el caso de un perno o un esparrago, el elemento de detección de la carga responde a un cambio de longitud del vastago bajo la deformación aplicada. En el caso de la arandela, el elemento de detección de la carga detecta el cambio de forma en la forma de la arandela bajo la deformación aplicada. Convenientemente, el dispositivo para medir la separación puede ser asegurado a la cabeza del perno, al extremo de la rosca, al extremo del esparrago, o a la arandela, en donde pueda ser facilmente asegurado cuando el sistema de sujeción este en uso.

El elemento de detección de la carga indica los cambios en la longitud del cuerpo del elemento de sujeción, o los cambios en la forma de la arandela, o los cambios en la forma de la cabeza de perno mientas esta siendo asegurado el sistema de sujeción y cuando ha sido asegurado el sistema de sujeción. Por... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato que comprende:

un elemento de sujeción (1) que incluye una cabeza (3) de perno, que tiene una cara de referencia (11) , y un vastago (4) , un taladro (7) que se extiende dentro del elemento de sujeción (1) a traves de la cabeza (3) del perno y dentro del vastago (4) , una barra (8) dispuesta en el taladro (7) y asegurada al elemento de sujeción (1) y que tiene una cara extrema (8A) situada pr6xima a la cara de referencia (11) , y una separación que cambia, que se forma entre la cara extrema (8A) del elemento (8) y la cara de referencia (11) de la cabeza (3) del perno, en respuesta a la carga aplicada al elemento de sujeción (1) ; que se caracteriza porque el aparato comprende, ademas un condensador de reactancia soportado por una cabeza sensora portatil (13, 17A, 33A) soportada de manera retirable sobre la cabeza (3) del perno en un circuito para detectar el cambio en la separación que produce una variación en la reactancia del condensador del circuito sin entrar en contacto con la cara extrema (8A) o la cara de referencia (11) .

2. Un aparato segun la reivindicación 1, en el que el condensador de reactancia en el circuito esta formado por dos condensadores de reactancia (15 y 16) .


 

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