JUNTA PORTADORA DE TORNILLOS.

Junta portadora de tornillos.

La presente invención divulga un miembro de estanqueidad que comprende un cuerpo principal y una junta de estanqueidad.

Dicha junta de estanqueidad está configurada para retener los tornillos necesarios para el montaje de dicho miembro de estanqueidad. De esta manera se facilita el montaje posterior de dicho miembro de estanqueidad y se reduce el gasto logístico.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[001] La presente invención se refiere al campo de retenedores de tornillos. Además, la presente invención se refiere a sistemas que se fijan mediante los tornillos que se transportan por medio de los retenedores de la invención, como por ejemplo, vehículos que comprenden dichos sistemas.

ESTADO DE LA TÉCNICA

[002] Son conocidas varias técnicas para retener tornillos acoplados a elementos que se vayan a atornillar. Como el transporte de tornillos por separado de los elementos que se van a atornillar resulta normalmente en la perdida de los tornillos, se han desarrollado soluciones en los cuales se pueda transportar el tornillo sujeto de forma suelta al elemento a atornillar. De esta forma se facilita el montaje de dichos elementos, ya que los tornillos se encuentran ya correctamente dispuestos. Además, se previene que se pierdan durante el transporte de dichos elementos.

[003] Sin embargo, las soluciones existentes suelen mantener la unión de forma permanente. Cuando se trata de acoplar estos tornillos a sistemas de conexiones de fluidos, por ejemplo tuberías o motores de automóviles, los tornillos del estado de la técnica no son apropiados por razones que se exponen a continuación.

[004] Una conexión de fluidos se genera mediante un acoplamiento entre dos elementos, donde uno de ellos es un subsistema vinculado al vehículo (como un motor, turbocompresor, compresor volumétrico, sistema de refrigeración, entre otros) y el otro es un subconjunto tubo que porta fluidos de un punto al otro del vehículo. El experto medio en la materia entendería que aunque para facilitar la comprensión de la divulgación de la invención se hace mención a un vehículo, y a los subsistemas típicamente presentes en los vehículos, las enseñanzas de la invención son igualmente aplicables a cualquier otra unión de subsistemas por donde pasen fluidos, y por tanto haga falta tanto una unión prieta para garantizar la estanqueidad provista por una junta de estanqueidad.

[005] Dado que la unión entre estos dos elementos debe ser estanca es necesaria la presencia de una junta de estanqueidad entre ellos. Las juntas son de naturaleza metálica en los acoplamientos donde la temperatura del entorno o del fluido que se vehicula es elevada (superior a los 200ºC) , o bien cuando el medio exterior o el fluido tienen propiedades agresivas (por ejemplo ácidos, aceites, alcoholes, combustible, y similares) que pueden afectar la características químicas de las juntas, provocando su degradación.

[006] También se conocen juntas fabricadas a base de capas superpuestas de materiales “fibrosos” de naturaleza cerámica (fibras de vidrio, aramida, y similares) y capas metálicas opcionales que no precisan protuberancias de estanqueidad específicas, debido a su baja resistencia a la compresión. Sin embargo, las juntas de este tipo son por lo general de mayor coste y mayor dificultad para el reciclaje que las juntas 100% metálicas.

[007] La junta metálica presenta sobre su plano al menos una protuberancia, como por ejemplo un resalte o nervio continúo, que rodea o limita la zona por donde va a pasar el fluido desde el tubo al subsistema o viceversa para conseguir la estanqueidad. Es necesario que la protuberancia ejerza una presión de contacto sobre las interfaces que lo compriman que sea sensiblemente mayor que la presión interior del fluido que está limitando. Idealmente, la presión de contacto es de naturaleza elástica.

[008] Para conseguir esta presión de contacto se emplean normalmente cargas de compresión realizadas por uniones atornilladas. Es común que la rosca hembra de la unión atornillada pertenezca al subsistema vinculado al vehículo. En casos particulares, la junta puede incorporar elementos de fijación de forma que esta puede estar solidarizada al subsistema tubo mediante un plegado de dichos elementos.

[009] En una gran mayoría de arquitecturas del subsistema tubo se presenta una terminación del mismo en forma de brida, en forma de banjo, o en forma de codo que tiene un nivel de rigidez importante, capaz de convertir con gran eficiencia los esfuerzos axiales de los tornillos a esfuerzos de compresión del nervio de estanqueidad.

[010] Esta conversión eficiente se relaciona con un elevado modulo de inercia a la flexión sobre el eje definido por los centros de las zonas atornilladas, en el elemento de la terminación (banjo, brida, codo, y demás) del subsistema tubo. El modulo de inercia es proporcional a la distancia (espesor) del elemento de terminación. Por contra el peso y el coste del componente que ejerce como terminación también es proporcional, siendo por tanto un parámetro limitante en el diseño.

[011] Igualmente la eficiencia máxima se consigue al disminuir los pares de fricción que se oponen al giro del tornillo durante el proceso de atornillado de forma que el par de apriete nominal se convierta en grado máximo en un esfuerzo axial de compresión. En estos pares de fricción influyen tanto las secciones de contacto como los coeficientes de fricción entre materiales.

[012] La FIG. 1 muestra una sección transversal de una unión de estanqueidad 100 del estado de la técnica en la cual un miembro de estanqueidad 101 está montado a un subsistema vinculado al vehículo 102. Mediante la unión de estanqueidad se conecta un tubo 103 por el cual fluye un líquido 104. El miembro de estanqueidad 101 comprende una brida como cuerpo principal 105 y una junta de estanqueidad 106. En la zona 107 del flujo de líquidos, la junta de estanqueidad presenta una protuberancia 108 que limita dicha zona 107. El montaje del miembro de estanqueidad 101 se efectúa mediante un tornillo 109 que se atornilla en una hembra 110 del subsistema 102 vinculado al vehículo. Miembros de este tipo tienen la desventaja común que no son capaces de retener tornillos.

[013] En el caso de estos miembros de estanqueidad se manifiestan los pares de fricción principalmente en dos lugares. El par de fricción asociado al contacto 111 de roscas entre tornillo y hembra y el par de fricción asociado al contacto 112 entre un medio de tope como puede ser una valona, que es un tipo de reborde, o una arandela de la cabeza del tornillo y el plano exterior de la brida. Este par de fricción aparece en la fase final del atornillado y es directamente proporcional al esfuerzo de atornillado buscado, siendo especialmente elevado en caso de manifestarse falta de planitud de la zona de contacto o en el caso de existir falta de perpendicularidad entre el eje del tornillo y el plano externo de la brida, al producirse en ambos casos contactos localizados entre tornillo y brida que pueden aumentar de forma dramática el par de fricción. Este efecto es generalmente no deseable ya que se reduce de forma sensible la fuerza de transmisión hacia el nervio de estanqueidad. El esfuerzo mayor necesario para compensar esta perdida se traslada ya sea en un montaje menos cómodo o una configuración no deseada de las herramientas de montaje. Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un sistema que facilite el montaje del tornillo y obtener al mismo tiempo máxima estanqueidad.

[014] Por otra parte, si la fuerza de transmisión hacia el nervio de estanqueidad no es suficiente, puede causar escapes de líquido que resultarían en un malfuncionamiento del motor. Además, dado que la junta de estanqueidad suele estar en un lugar de difícil acceso y mala visibilidad para el operario que la tiene que montar, no se puede comprobar si la posición del tornillo, y por tanto la resultante estanqueidad, es la adecuada. Por lo tanto, también existe la necesidad de proporcionar un sistema que permita al operario montar un miembro de estanqueidad de manera fácil y que cumpla con las exigencias de calidad necesarias.

[015] Otro problema de los sistemas actuales es la limitación de posicionar, en un primer lugar, la junta de estanqueidad junto con la brida y luego, en segundo lugar, posicionar y montar los tornillos. Este montaje en dos etapas consume mucho tiempo. Además, como se ha mencionado anteriormente, el subsistema tubo suele estar en un lugar de difícil acceso y mala visibilidad. A veces, se encuentra incluso en una posición a la que no se puede acceder con la mano pero sólo con el atornillador, u otra herramienta de montaje. Por lo tanto existe también la necesidad de proporcionar un sistema que facilite el montaje del miembro de estanqueidad que sea más rápido, más fácil y más seguro, incluso en el caso que el operario no lo pueda comprobar.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[016] Se resuelven todos los problemas anteriormente mencionados mediante un miembro de estanqueidad optimizado. En una realización de la invención se divulga un miembro de estanqueidad...

1. Miembro de estanqueidad del tipo que se acopla a otro miembro, ambos miembros configurados para permitir el flujo de líquidos y estando acoplados mediante la fijación de tornillos, el miembro de estanqueidad comprendiendo:

al menos un cuerpo principal; y

al menos una junta de estanqueidad montada sobre el al menos un cuerpo principal;

la al menos una junta de estanqueidad estando configurada para retener los tornillos que fijan dichos miembros.

2. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 1, en el que el cuerpo principal es una brida.

3. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 2, en el que la junta de estanqueidad presenta unas protuberancias que limitan la zona de flujo.

4. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 3, en el que la junta de estanqueidad es de metal, preferiblemente del tipo plastificante o con efecto de muelle.

5. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 4, en el que la configuración para retener los tornillos son uno o más taladros de retención en la junta de estanqueidad.

6. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 5, en el que dichos taladros de retención presentan un diámetro que corresponde al diámetro del tornillo a montar.

7. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 6, en el que dichos taladros de retención presentan además una entrada orientada hacia las protuberancias.

8. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 6, en el que dichos taladros de retención presentan una geometría circular modificada configurada para reducir la fricción de roscado.

9. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 8, en el que dicha geometría circular modificada presenta unos lóbulos, unos arcos o una almena a modo de arandela.

10. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 9, en el que la almena a modo de arandela puede estar en el plano con el taladro de retención o embutido en el taladro de la brida.

11. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 5, en el que dichos taladros de retención están configurados para ser embutidos por al menos 1 mm en el taladro para el paso de un tornillo en la brida.

12. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 5, en el que dichos taladros de retención se ubican en el plano de estanqueidad o en unas aletas laterales plegadas de la junta paralelas al plano de estanqueidad con una separación entre ellos que corresponde al menos al ancho de la brida.

13. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 12, en el que dichos taladros de retención se ubican en unas aletas plegadas de la junta paralelas al plano de estanqueidad con una separación entre ellos que corresponde al ancho de la brida.

14. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 12, en el que dichos taladros de retención se ubican en unas aletas plegadas de la junta paralelas al plano de estanqueidad con una separación entre ellos que es mayor que el ancho de la brida.

15. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 14, en el que los taladros de retención presentan además uno o más clips para fijar el medio de tope de los tornillos.

16. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 15, en el que dichos taladros de retención están abiertos hacia la terminación de la aleta.

17. Miembro de estanqueidad de la reivindicación 1, que comprende además los tornillos para su montaje posterior.

18. Un sistema para la circulación de líquidos que comprende el miembro de estanqueidad de las reivindicaciones 1-17, en el que dicho sistema se selecciona entre el grupo que consiste en un motor, un turbocompresor, un compresor volumétrico, un sistema de refrigeración o un sistema de calefacción.

18. Un sistema para la circulación de líquidos que comprende el miembro de estanqueidad de las reivindicaciones 1-17, en el que dicho sistema se selecciona entre el grupo que consiste en un motor, un turbocompresor, un compresor volumétrico, un sistema de refrigeración o un sistema de calefacción.

19. Uso del miembro de estanqueidad de las reivindicaciones 1-17 para facilitar el montaje de un sistema de líquidos.

FIG. 1 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4A FIG. 4B

FIG. 4E FIG. 4F FIG. 5 FIG. 6A

FIG. 6B FIG. 6C

FIG. 6D FIG. 7