Un tubo (14) para su uso en conjunto con un segundo tubo (12) y una abrazadera (16) de tubo para formar una unión solapada de tubo,

que comprende:

una sección de tubo (22) que tiene un extremo de tubo diametralmente agrandado y una ranura (24) de sellado plegable que se extiende axialmente hacia dentro de dicho extremo de tubo desde una superficie de extremo de dicha sección de tubo;

teniendo dicha ranura (24) de sellado unas primera y segunda paredes (32, 34) laterales que están circunferencialmente separadas por un hueco (X), definiendo cada una de dichas paredes (32, 34) laterales un diente (42, 44);

donde cada uno de dichos dientes (42, 44) tiene un borde (46) que se extiende circunferencialmente que se acopla al borde del otro diente cuando ducha ranura (24) de sellado es plegada por una fuerza radial hacia dentro sobre el extremo del tubo, de modo que dichos bordes (46) forman un sellado entre dichas paredes laterales, caracterizado porque cada una de dichas primera y segunda paredes (32, 34) de dicha ranura (24) de sellado definen también una cavidad (82, 84), estando el diente (42) de la primera pared (32) lateral axialmente alineado con la cavidad (84) de la segunda pared (34) lateral y la cavidad (82) de la primera pared (32) lateral estando axialmente alineada con el diente (44) de la segunda pared (34) lateral, de modo que cuando la ranura (24) de sellado es plegada por una fuerza radial hacia a dentro aplicada sobre dicho extremo del tubo, dicho diente de cada pared lateral se acopla a la cavidad de la otra pared lateral, y dichas cavidades permiten que dicha ranura de sellado sufra una magnitud significativa de cierre circunferencial.

Unión solapada de tubo con ranura de sellado mejorada para un mejor cierre circular.

La presente invención se refiere a uniones de tubos; más particularmente, se refiere a una unión solapada telescópica de tubo especialmente adaptada para su uso en sistemas de escape de vehículos

Antecedentes de la invención

En los sistemas de escape de los vehículos, es deseable proporcionar una unión de tubo con una gran resistencia a la tracción y con un buen sellado hermético entre los tubos. Es cada vez más importante conseguir una gran fiabilidad y uniformidad en las uniones de tubos de escape con un buen sellado hermético.

En la patente US 4, 629, 226 de Cassel, concedida el 16 de diciembre de 1986, se describe una unión solapada de tubo que presenta una zona de sellado plegable en el tubo externo. Esto se consigue disponiendo en el tubo exterior un par de ranuras de intersección de extremo a extremo que proporcionan un alivio para la contracción circular de la zona de sellado en la región de solapamiento de los extremos de los tubos. Se dispone una banda de abrazadera alrededor del tubo externo que cubre la ranura interior. Cuando se aprieta la banda de abrazadera alrededor del tubo exterior, la zona de sellado del tubo externo se pliega para conseguir una unión ajustada con el tubo interior. Las ranuras de intersección interna y externa están desviadas circularmente con relación a las paredes laterales adyacentes sustancialmente alineadas unas con otras y a la pared de extremo interior de la ranura exterior sustancialmente alineada con la pared de extremo exterior de la ranura interior. Con esta alineación y con las paredes laterales y las paredes de extremo de las ranuras que son rectilíneas, una esquina interior de la ranura externa presenta una intersección punto-a-punto con una esquina exterior de la ranura interior. Con esta estructura, sólo es necesaria una pequeña magnitud de plegado del tubo exterior para provocar una unión hermética entre la pared de extremo interna de la ranura exterior y la pared de extremo externa de la ranura interior.

La patente US 5, 588, 680 de Cassel et al, concedida el 31 de diciembre de 1996, describe una unión solapada de tubo para sistemas de escape de vehículos en la que se dispone un par de ranuras de no-intersección de extremo a extremo para permitir un alivio para la contracción circular de la zona de sellado en la zona de superposición de los extremos del tubo. Con esta configuración, es necesaria una ubicación precisa de las esquinas adyacentes de las ranuras y las paredes laterales y de extremo, que forman las esquinas, son rectilíneas. En esta unión de tubo, se consigue un sellado hermético al apretar la banda de abrazadera sobre el tubo externo incluso aunque no haya ninguna contracción sustancial de la zona de sellado al plegarse las ranuras porque un segmento de puente rompible de la pared del tubo se extiende entre esquinas adyacentes de las ranuras. Por tanto, las ranuras se aíslan unas de otras cuando el elemento de puente rompible bien se deforma ligeramente o bien se rompe completamente al plegarse la región de superposición del tubo exterior.

La patente US 6, 089, 624 concedida a Cassel et al el 18 de julio del 2000 describe una unión solapada de tubo en la que un extremo telescópico externo del tubo tiene una ranura plegable que incluye una ranura en zigzag definida por un par de dientes que sobresalen hacia dentro. El extremo telescópico se superpone sobre un segundo extremo de tubo de menor diámetro y se dispone una banda de abrazadera alrededor del extremo telescópico de modo que se superponga sobre al menos una porción de la ranura plegable. La banda de abrazadera se aprieta entonces, acercando así los dientes sobresalientes entre sí, y cerrando la ranura. La descripción de la patente US 6, 089, 624 se incorpora al presente documento por referencia.

Para tubos que tienen unas tolerancias dimensionales razonablemente buenas, se puede diseñar una ranura plegable que tenga una anchura específica de acuerdo con los diámetros de los dos extremos del tubo de modo que, durante el apretamiento de la banda de abrazadera, la ranura se pliegue parcial o completamente pero sólo lo suficiente para deformarse ligeramente, en caso de que lo haga. Sin embargo, los inventores han descubierto que cuando hay un mayor grado de variabilidad entre los diámetros de los tubos de un conjunto de tubos al otro, la magnitud del cierre circular de ciertas ranuras puede ser más limitado de lo deseable debido al enganche de algunas partes de las ranuras, como los dientes, con la pared opuesta de la ranura, y ello puede conducir a situaciones en las que el extremo exterior telescópico del tubo no se abraza suficientemente bien para sellar el extremo del tubo interno.

Por tanto, un objeto general de la invención es proporcionar una unión solapada de tubo con una zona de sellado mejorada, particularmente una que es adecua para acomodar variaciones en los diámetros de los extremos de los tubos.

Compendio de la invención

De acuerdo con un aspecto de esta invención, se proporciona un tubo y una unión solapada de tubo según se especifica en las reivindicaciones 1 y 4.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para acopar de manera telescópica los extremos de un tubo interno y externo. El método incluye los pasos de: (a) proporcionar un extremo de tubo interno;

(b) proporcionar un extremo de tubo externo que tiene una zona de sellado con una ranura de sellado plegable similar a la descrita anteriormente, (c) proporcionar una banda de abrazadera que tiene una banda de apretamiento y un mecanismo de apriete; (d) situar la banda de abrazadera alrededor del extremo del tubo externo y sobre la zona de sellado; (e) insertar el extremo del tubo interno dentro del extremo del tubo externo; y (f) forzar los dientes de la ranura de sellado para que entren en sus cavidades asociadas al apretar el mecanismo de apriete de modo que la banda de apretamiento aplique una fuerza radial hacia dentro a al menos una porción de dicha zona de sellado.

Breve descripción de las figuras

A continuación se describen en el presente documento ejemplos de realizaciones de la invención en conjunto con las figuras adjuntas, donde se usan referencias similares para denotar elementos similares, y donde:

La FIG. 1 es una vista de despiece en perspectiva de una realización de una unión solapada de tubo que muestra las partes de la unión antes de su montaje;

La FIG. 2 es una vista lateral de la unión solapada de tubo de la FIG. 1 con las partes en estado montado después de apretar una banda de abrazadera;

La FIG. 3 es una vista de la unión solapada de tubo de la FIG. 2 tomada a lo largo de las líneas 3--3;

LA FIG. 4 es una vista de una unión solapada de tubo de la FIG. 2 tomada a lo largo de las líneas 4--4;

La FIG. 5 es una vista ampliada de la ranura de sellado de la unión solapada de tubo de la FIG. 1 en una posición no-plegada;

La FIG. 6 es una vista ampliada de la ranura de sellado de la unión solapada de tubo de la FIG. 1 en una posición parcialmente plegada;

La FIG. 7 es una vista ampliada de la ranura de sellado de la unión de tubo solapada de la FIG. 1 en una posición completamente plegada; y

La FIG. 8 es una vista ampliada de otra realización de una ranura de sellado en una posición no-plegada.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Con referencia a las figuras, se muestran realizaciones ilustrativas de una unión solapada de tubo que está especialmente adaptada para su uso en el sistema de escape de un vehículo. Se apreciará a medida que transcurre la descripción, sin embargo, que la unión solapada de tubo que se muestra aquí es útil para otras aplicaciones y no está limitada a sistemas de escape de vehículos. Los términos "axialmente", "angularmente", "circunferencialmente" y "radialmente" se refieren a direcciones relativas a la forma generalmente cilíndrica de los tubos y de la unión solapada de tubo ilustrados, de modo que la dirección axial se extiende a lo largo del eje de esta forma generalmente cilíndrica, angularmente se refiere a posiciones en puntos alrededor de la circunferencia de esta forma generalmente cilíndrica, la dirección circunferencial se extiende alrededor de la circunferencia de esta forma generalmente cilíndrica, y las direcciones radiales se... [Seguir leyendo]

1. Un tubo (14) para su uso en conjunto con un segundo tubo (12) y una abrazadera (16) de tubo para formar una unión solapada de tubo, que comprende:

una sección de tubo (22) que tiene un extremo de tubo diametralmente agrandado y una ranura (24) de sellado plegable que se extiende axialmente hacia dentro de dicho extremo de tubo desde una superficie de extremo de dicha sección de tubo;

teniendo dicha ranura (24) de sellado unas primera y segunda paredes (32, 34) laterales que están circunferencialmente separadas por un hueco (X) , definiendo cada una de dichas paredes (32, 34) laterales un diente (42, 44) ;

donde cada uno de dichos dientes (42, 44) tiene un borde (46) que se extiende circunferencialmente que se acopla al borde del otro diente cuando ducha ranura (24) de sellado es plegada por una fuerza radial hacia dentro sobre el extremo del tubo, de modo que dichos bordes (46) forman un sellado entre dichas paredes laterales,

caracterizado porque cada una de dichas primera y segunda paredes (32, 34) de dicha ranura (24) de sellado definen también una cavidad (82, 84) , estando el diente (42) de la primera pared (32) lateral axialmente alineado con la cavidad (84) de la segunda pared (34) lateral y la cavidad (82) de la primera pared (32) lateral estando axialmente alineada con el diente (44) de la segunda pared (34) lateral, de modo que cuando la ranura (24) de sellado es plegada por una fuerza radial hacia a dentro aplicada sobre dicho extremo del tubo, dicho diente de cada pared lateral se acopla a la cavidad de la otra pared lateral, y dichas cavidades permiten que dicha ranura de sellado sufra una magnitud significativa de cierre circunferencial.

2. Un tubo de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha ranura (24) de sellado se extiende desde dicha superficie de extremo de dicha sección de tubo hasta una pared (36) de extremo y donde la anchura (X) de dicha hueco en la dirección circunferencial es uniforme a lo largo de la longitud de dicha ranura (24) de sellado.

3. Un tubo de acuerdo con la reivindicación 1, donde dichos dientes (42, 44) están conectados por un puente

(124) rompible (Fig. 8) que se rompe durante el plegado de dicha ranura (24) de sellado.

4. Una unión solapada de tubo que incluye el tubo (14) de la reivindicación 1 o 2 como tubo exterior, donde dicha unión solapada de tubo comprende:

un tubo (12) interior que tiene un extremo de tubo;

teniendo dicho extremo de tubo de dicho tubo (14) exterior una zona (22) de sellado que se extiende por al menos una porción de dicho extremo del tubo interior, donde dicha zona de sellado incluye dicha ranura (24) de sellado; y

una banda (16) de abrazadera que se extiende sobre al menos una porción de dicha zona (22) de sellado,

donde apretar dicha banda de abrazadera provoca que dicha ranura (24) de sellado se pliegue de modo que dicho primer diente (42) es recibido por dicha segunda cavidad (84) y dicho segundo diente (44) es recibido por dicha primera cavidad (82) .

5. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde al menos una de dichas primera y segunda paredes (32, 34) laterales además incluye unas primera y segunda secciones (62, 62') axiales que se extienden en una dirección generalmente paralela al eje de dicha unión solapada de tubo.

6. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 5, donde dicha al menos una pared (32) lateral incluye esquinas redondeadas entre dicha primera sección (62') axial y dicho diente (42) , entre dicho diente

(42) y dicha cavidad (82) , y entre dicha cavidad (82) y dicha segunda sección (62) axial.

7. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde al menos uno de dichos primer y segundo diente (42, 44) incluye un borde (46) exterior generalmente enfrentado a un extremo abierto de dicha ranura (24) de sellado, un borde (48) libre generalmente enfrentado a la pared (34) lateral opuesta, y un borde I50) interior generalmente enfrentado a dicha pared (36) de extremo.

8. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 7, donde dicho borde (46) exterior se extiende en una dirección generalmente perpendicular al eje de dicha unión solapada de tubo, extendiéndose dicho borde

(48) libre en una dirección generalmente paralela a dicho eje, y extendiéndose dicho borde (50) interior en una dirección generalmente inclinada con relación a dicho eje.

9. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicho borde (46) exterior tiene una longitud dentro del rango d.

4. 8 mm, inclusive, dicho borde (48) libre tiene una longitud dentro del rango d.

2. 4 mm, inclusive, y dicho borde (50) interior tiene una longitud dentro del rango d.

2. 5 mm, inclusive, y se extiende

según un ángulo 6 generalmente dentro del rango de 25º - 45º, inclusive.

10. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde al menos una de dichas primera y segunda cavidades (82, 84) incluye un borde (46) exterior generalmente enfrentado a un extremo abierto de dicha ranura (24) de sellado, un borde (58) interno generalmente enfrentado a la pared (34) lateral opuesta, y un borde

(60) interior generalmente enfrentado a dicha pared (36) de extremo.

11. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 10, donde dicho borde (46) exterior se extiende en una dirección generalmente perpendicular al eje de dicha unión solapada de tubo, extendiéndose dicho borde (58) interno en una dirección generalmente paralela a dicho eje, y extendiéndose dicho borde (60) interior en una dirección generalmente inclinada con relación a dicho eje.

12. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicho borde (46) exterior tiene una longitud dentro del rango d.

4. 8 m, inclusive, dicho borde (58) interno tiene una longitud dentro del rango d.

2. 4 mm, inclusive, y dicho borde (60) interior tiene una longitud dentro del rango d.

2. 5 mm, inclusive, y se extiende según un ángulo ψ generalmente dentro del rango de 25º - 45º, inclusive.

13. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde dicha pared (36) de extremo tiene una forma generalmente ovalada y se extiende en una dirección generalmente perpendicular al eje de dicha unión solapada de tubo.

14. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde dicha anchura X uniforme de dicho hueco entre dichas primera y segunda paredes (32, 34) laterales está dentro del rango d.

4. 10 mm, inclusive.

15. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde dicho tubo exterior incluye una pluralidad de ranuras de sellado circunferencialmente separadas alrededor de dicha zona de sellado.

16. Una unión solapada de tubo de acuerdo con la reivindicación 4, donde dicha banda (16) de abrazadera comprende una banda (72) de apretamiento que rodea al menos una porción de dicha zona de sellado y un mecanismo (74) de apretamiento para apretar dicha banda de abrazadera, incluyendo dicho mecanismo de apretamiento un elemento (92) situado entre las paredes (80, 90) laterales de dicha banda de apretamiento, y una tuerca y perno (98, 102) , donde dicho perno (98) se extiende a través de dichas paredes laterales y dicho elemento.

17. Un método para acoplar telescópicamente los extremos de unos tubos (12, 14) interior y exterior, que comprende los pasos:

(a) proporcionar un extremo de tubo interior;

(b) proporcionar un extremo de tubo exterior que tiene una zona (22) sellado con una ranura (24) de sellado plegable, incluyendo dicha zona de sellado una primera pared (32) lateral con un primer diente (42) y una cavidad (82) , una segunda pared (34) lateral con un segundo diente (44) y una cavidad (84) , y una pared (36) de extremo, donde dichas primera y segunda paredes (32, 34) laterales son generalmente paralelas la una a la otra y están dispuestas de modo que dicho primer diente (42) se opone a dicha segunda cavidad (84) de un modo generalmente complementario, y dicho segundo diente (44) se opone a dicha primera cavidad (82) de un modo generalmente complementario;

(c) proporcionar una banda (16) de abrazadera que tiene una banda (72) de apretamiento y un mecanismo de apretamiento;

(d) disponer dicha banda (16) de abrazadera alrededor de dicho extremo de tubo (14) exterior y sobre dicha zona de sellado;

(e) insertar dicho extremo de tubo (12) interior dentro de dicho extremo (14) de tubo exterior, de modo que dicha zona (22) de sellado se extienda sobre al menos una porción de dicho extremo de tubo interior; y

(f) forzar dicho primer diente (42) para que entre en dicha segunda cavidad (84) y dicho segundo diente (44) para que entre en dicha primera cavidad (82) al apretar dicho mecanismo (74) de apretamiento de modo que dicha banda (12) de abrazadera aplique una fuerza radial hacia dentro sobre al menos una porción de la zona

(22) de sellado.