ES1064182U - Sistema de fijacion de baja carga de compresion. - Google Patents
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Abstract
1. Un sistema de fijación de baja carga de compresión para un sujetador de tipo de compresión estructurado para asegurar una pluralidad de piezas de trabajo juntas, incluyendo dicho sujetador de tipo de compresión un miembro de pasador que tiene un vástago de pasador alargado destinado a estar situado en aberturas alineadas en las piezas de trabajo, terminando dicho miembro de pasador por un extremo en una cabeza ensanchada destinada a aplicarse a una superficie sobre un lado de las piezas de trabajo y en su extremo opuesto en una porción ranurada destinada a extenderse más allá de una superficie opuesta sobre el lado opuesto de las piezas de trabajo, comprendiendo dicha porción ranurada una porción de bloqueo que tiene una pluralidad de ranuras de bloqueo definidas mediante ranuras de pasador que se extienden circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que terminan en crestas de pasador, comprendiendo dicho sistema de fijación de cargas de baja compresión: una herramienta de instalación que incluye un miembro de yunque con una cavidad de compresión; y un collar de encabezamiento que incluye un vástago de collar generalmente recto destinado a ser comprimido dentro de dichas ranuras de bloqueo sobre dicho miembro de pasador en respuesta a una fuerza axial relativa o carga de compresión aplicada entre dicho miembro de pasador y dicho collar de encabezamiento mediante dicha herramienta de instalación, proporcionando de ese modo una magnitud deseada de carga de fijación sobre las piezas de trabajo que están unidas juntas para definir una junta unida, estando estructurada dicha cavidad de compresión de dicha herramienta de instalación para aplicar dicho vástago de collar y comprimir éste radialmente hacia el interior, teniendo dicho collar de encabezamiento cuando es comprimido, ranuras y resaltes de collar que interconectan dichas ranuras y resaltes de pasador, siendo dicho miembro de pasador y dicho collar de encabezamiento de diferentes materiales que tienen tensionesde cizallamiento finales de diferentes magnitudes para que la deformación de dicho miembro de pasador sea sustancialmente evitada tras la compresión de dicho collar en dicho miembro de pasador, en el que dicho collar de encabezamiento no requiere tratamiento térmico, y el vástago de collar generalmente recto de dicho collar de encabezamiento tiene un espesor de pared que es relativamente delgado reduciendo de ese modo la carga de compresión requerida para comprimir dicho collar de encabezamiento.
Description
Sistema de fijación de baja carga de
compresión.
La presente invención se refiere a sujetadores y
más concretamente, a un sistema de fijación que incluye un
sujetador de tipo de compresión, multipieza y una herramienta de
compresión por lo que, que presenta un equilibrio óptimo de baja
carga de compresión y alta resistencia.
En muchas aplicaciones comerciales sujetadores
de dos piezas roscadas o compresión, denominados ordinariamente
pernos de retención, son usados ordinariamente para asegurar cierto
número de piezas de trabajo juntas. Véanse, por ejemplo, las
Patentes de EE.UU. Núms. 2.531.048; 3.215.024; 3.915.053;
4.472.096; y 5.090.852. Las propiedades de los materiales (por
ejemplo, sin limitación, la resistencia a la tracción y la dureza)
de estos sujetadores varían dependiendo de la aplicación comercial
en la que se usarán los sujetadores. Para distinguir las
propiedades que varían de los sujetadores, los sujetadores se
designan típicamente por el Grado. El Grado de un sujetador es
indicativo de su resistencia. Las normas industriales establecen la
resistencia requerida por un sujetador para satisfacer un Grado
particular, siendo determinada la resistencia de un sujetador
particular por la resistencia del material del perno o pasador de
sujeción. Por ejemplo, un sujetador de Grado 5 de 1/2 pulgada tiene
una porción de vástago de perno o pasador de 1,27 cm de diámetro
para ser usado en una abertura de pieza de trabajo de 1,27 cm de
diámetro nominal, de acuerdo con la SAE (Sociedad de los Ingenieros
Americanos), J429, Grado 5 o A325 de la ASTM (Sociedad
Norteamericana para la Prueba de Materiales), tal sujetador de
Grado 5 tiene una resistencia a la tracción de 120 KSI (Miles de
Libras por Pulgada Cuadrada, 1 KSI <> 70,3 Kg/cm^{2}). A
modo de comparación, para ser calificado de Grado 8 un sujetador,
según la norma J429 de la SAE, Grado 8 o A 490 de ASTM, el
sujetador debe tener una resistencia a la tracción mínima de 150 KSI
(Miles de Libras por Pulgada Cuadrada, 10.545 Kg/cm^{2}). Los
sujetadores de Grado 5 se usan a menudo, por ejemplo en
aplicaciones de ferrocarriles (por ejemplo, en un vagón). Los
sujetadores de grado 8 se usan ordinariamente en aplicaciones de
transporte comerciales, por ejemplo, para asegurar componentes de
vagones dentro de la industria ferroviaria comercial.
Típicamente los sujetadores de tipo compresión
incluyen un pasador y un collar. La mayoría de estos sujetadores
son de la variedad de tipo de tracción e incluyen un vástago de
pasador con una porción de bloqueo que tiene ranuras de bloqueo y
una porción de tracción que tiene ranuras de tracción. Las ranuras
de tracción están destinadas a ser apresadas por dientes conjugados
en mandíbulas de plato de una herramienta de instalación con un
yunque de estampación. El yunque de estampación está destinado a
aplicar el collar y aplicar una fuerza axial relativa entre el
pasador y el collar, y a moverse sobre el collar y comprimir este
dentro de las ranuras de bloqueo. La fuerza axial relativa
comprende una combinación de la carga de tracción sobre el pasador
originada por las mandíbulas de plato y la carga de compresión
sobre el collar originada por el yunque de compresión. La porción
de tracción de muchos sujetadores de tipo de estampación está
conectada a la porción de ranura de bloqueo mediante una ranura de
cuello de rotura de reducida resistencia. La ranura de cuello de
rotura está destinada a fracturarse ante una fuerza de tracción o
axial de magnitud preseleccionada que es mayor que la requerida
para comprimir el collar. Consecuentemente, la porción de tracción,
o cola de pasador, será cortada y separada del vástago de pasador
después de terminada la estampación. Otros sujetadores de
estampación, no obstante, tienen porciones de arranque que
permanecen sobre el pasador después de terminar la instalación.
Véanse, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. Núms. 5.315.755,
5.548.889 y 5.604,968 (que describen una porción de tracción
roscada que no se corta del pasador). En otras palabras, estos
sujetadores son menos colas de pasador. Véanse, por ejemplo, las
figuras 1 a 8 de la patente '755.
Entre los problemas encontrados frecuentemente
con los sujetadores de tipo de estampación de resistencia
relativamente alta (por ejemplo, de Grado 5 y mayor), está la
magnitud excesiva de la carga de tracción aplicada requerida para
estampar completamente el collar. Esta origina un desgaste
prematuro de la herramienta de instalación, particularmente del
mecanismo de tracción, y también el desgaste de las ranuras de
tracción sobre el pasador. La elevada carga de estampación complica
también el procedimiento de instalación en general, especialmente
donde se usan herramientas de instalación accionadas manualmente.
En un intento de superar algunos de estos inconvenientes se han
efectuado diversas modificaciones de las diferentes herramientas
de instalación. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 4.299.519, que
se incorpora en esta memoria por su referencia pues está
completamente establecida en la misma, describe una porción de
tracción de pasador de forma de bellota y una estructura de
sujeción de herramienta de forma complementaria que está destinada
a proporcionar la aplicación de todas las ranuras de tracción de la
porción de tracción mediante la estructura de sujeción de la
herramienta y, de ese modo resiste el desgaste de las ranuras de
tracción. Véanse, por ejemplo, las figuras 1 a 5 de la patente
'519. Otras herramientas meramente incorporan cilindros de émbolo
neumáticos y/o hidráulicos, para facilitar la aplicación de la
fuerza de estampación necesaria. Véanse, por ejemplo, las Patentes
de EE.UU. Núms. 4.597.263 y 4.878.372. No obstante, esto añade
tamaño y peso a la herramienta, lo cual puede dificultar su
manipulación o limitar el acceso de la misma dificultando
potencialmente su aplicación precisa para accionar el sujetador y
por tanto la calidad de la instalación final. Consecuentemente,
hay mucho campo para mejorar la herramienta de instalación y el
método para los sistemas de fijación de tipo de estampación.
La elevada carga de estampación es en gran parte
el resultado de la utilización de collares sujetadores que tienen
un espesor de pared incrementado y están estructurados por tanto
para sobrellenar o sobreempaquetar las ranuras de bloqueo para
conseguir la resistencia requerida, para un Grado de sujetador
particular (por ejemplo, Grado 5 y Grado 8). Véase, por ejemplo, la
Patente de EE.UU. Nº 5.090.852, ya citada, (que describe una forma
de rosca de pasador modificada para que incluya ranuras huecas y un
contorno de raíz aerodinámico, teniendo el collar un espesor de
pared incrementado con suficiente material para recubrir tales
ranuras superficiales, consiguiendo así la resistencia tangencial
requerida); véase también la patente '755, ya citada, y las
Patentes de EE.UU. Núms. 5.548.889 y 5.604.968 (que describen una
construcción de ranuras de pasador superficiales y un vástago de
collar con un volumen que tiene un exceso de material de al menos
el 16% para recubrir las ranuras). El recubrimiento de las ranuras
de bloqueo es problemático. Es la fuente primaria de la carga de
estampación excesivamente alta, indeseable, anteriormente
mencionada. Consecuentemente, se han efectuado diversos intentos,
por medio de variaciones en el diseño del sujetador de tipo de
estampación, para combatir estos inconvenientes y, en particular,
la carga de estampación prohibitivamente elevada.
Por ejemplo, las Patentes de EE.UU. Núms.
6.233.802 y 6.497.024, que se incorporan en esta memoria por su
referencia como se establece claramente, describen un sistema de
fijación para un sujetador de tipo de estampación, de dos piezas,
que tiene una forma de rosca de ranura de bloqueo superficial que
está diseñada para permitir que el sujetador sea instalado con una
carga de estampación inferior a la del sujetador de tipo de
estampación convencional, de Grado comparable, manteniendo todavía
esencialmente las mismas propiedades físicas (por ejemplo,
resistencia a la tracción; carga de fijación) cuando está
instalado. La carga de estampación inferior permite el uso
ventajoso de una herramienta de instalación más ligera de peso. El
sistema se describe como aplicable tanto a sujetadores que tengan
rabillo como que no lo tengan. Para sujetadores de estampación de
tipo de tracción que tengan porciones de tracción roscadas que no
se corten, como en la patente '755, ya citada, la invención está
especificada para facilitar la aplicación de menos hilos de rosca
sobre las porciones de tracción porque no se requiere la fuerza
adicional requerida para fracturar un cuello de rotura. Se dice
que esto, (1) origina menos tensión sobre las roscas aplicadas del
miembro de tuerca o manguito roscado de la herramienta de tracción,
extendiendo de ese modo la vida útil, (2) permite el uso de un
pasador más corto, más económico, porque requiere menos
protuberancia de pasador para sujetar el número reducido de ranuras
de tracción que deben ser apresadas; y (3) permite que la
herramienta de instalación sea menor y por tanto más ligera y más
económica, puesto que se requieren cargas aplicadas inferiores para
finalizar la instalación. El sistema facilita también el uso de un
accionamiento interior. Véanse, por ejemplo, las figuras 17 y 18 de
la patente '755 (que ilustran un accionamiento interior que incluye
una barra de tracción roscada o husillo que puede ser aplicado
dentro de las ranuras de un ánima roscada en el extremo del vástago
de pasador). Como se describe en la patente '755 y las Patentes de
EE.UU. Núms. 5.548.889 y 5.604.968, que se incorporan en esta
memoria por su referencia como aquí se establece, el uso de ese
accionamiento interno permite una reducción en la protuberancia
relativa al accionamiento interno que, a su vez, proporciona un
montaje y apariencia final más eficiente del sujetador.
No obstante, como se describe en la patente
'024, citada anteriormente, para conseguir los beneficios
anteriores, fue necesario cambiar la forma de rosca (por ejemplo,
la estructura de la ranura de bloqueo) a una configuración más
superficial y ancha. Aunque la revisión de la forma de la rosca es
una opción viable para reducir la carga de compresión, 1 la forma
roscada descrita en la patente '024 es un cambio drástico que
requiere un paso significativamente mayor y una pluralidad de
diferentes radios con una transición relativamente abrupta y
discontinua entre los radios (por ejemplo, de un radio a otro). La
producción de pasadores con la forma de rosca descrita es, por lo
tanto difícil y cara. Adicionalmente, la transición discontinua
entre los radios de la forma de rosca impide maximizar la
aplicación complementaria de la forma de rosca mediante ranuras de
collar, cuando el sujetador se comprime. En ese caso, por lo tanto,
hay espacio también para mejorar la forma de la rosca para las
ranuras de bloqueo del pasador.
Adicionalmente, los collares del tipo descrito
en las patentes '802 y '024 tienen un margen muy estrecho de dureza
aceptable, porque una dureza demasiado alta requiere una carga de
compresión prohibitivamente alta y una dureza demasiado baja tiene
una resistencia insuficiente. Esto es particularmente problemático
con respecto a sujetadores de Grado más alto (por ejemplo, Grado 5
y superiores) en los cuales se requiere un incremento en la dureza
de ambos el perno y el collar para satisfacer los requisitos de
resistencia a la tracción de la industria. Consecuentemente, los
collares conocidos deben ser sometidos a un tratamiento térmico
para que sean suficientemente blandos para ser comprimidos y sean
compatibles con la forma de rosca revisada, pero suficientemente
fuertes para satisfacer la normativa de Grado de la industria. Esto
añade todavía más gastos y complejidad a la fabricación del
sujetador. Por ejemplo, dos de tales métodos de tratamiento térmico
incluyen recocido y temple y revenido; la obtención exacta de la
dureza deseada mediante el recocido es muy difícil de obtener y el
temple y el revenido son caros y difíciles sin una carburación o
descarburación indeseable de la superficie de los collares. Ambos
métodos son laboriosos y caros, requiriendo, por ejemplo, el coste
añadido de los gastos de funcionamiento del horno.
Es por lo tanto muy conveniente proporcionar un
sistema de fijación de la carga de baja compresión y alta
resistencia que presente entre otros atributos, todos los
beneficios de los sujetadores de baja compresión descritos en las
patentes '519, '755, '802, citadas anteriormente, pero que,
asimismo no requiera, por ejemplo, tratamientos térmicos
intensivos, por ejemplo, en tiempo y coste, del collar.
Existe, por lo tanto, un amplio espacio para
mejoras en la técnica de los sistemas de fijación de baja carga de
compresión y alta resistencia.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sujetador de tipo de compresión que presente un
equilibrio óptimo de carga de compresión reducida y alta
resistencia.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sujetador que emplee un collar de encabezamiento,
que no necesita ser tratado térmicamente (por ejemplo, templado y
revenido; recocido).
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un collar de alta resistencia con un espesor de pared
reducido, que reduzca de ese modo el peso y la carga de compresión,
consecuentemente, al mismo tiempo que mantiene la resistencia.
Un objeto más de la presente invención es
proporcionar un collar de encabezamiento que tenga propiedades
físicas suficientes (por ejemplo, dureza; resistencia), para
satisfacer un Grado de sujetador deseado (por ejemplo, Grado 5;
Grado 8).
Otro objeto de la invención es proporcionar un
collar que pueda ser empleado con sujetadores existentes y formas
de rosca de los mismos, ofreciendo al mismo tiempo la resistencia
requerida del Grado deseado (por ejemplo, sin limitación, Grado 5;
Grado 8).
Otro objeto de la presente invención es reducir
la carga de compresión necesaria para establecer el sujetador,
disminuyendo de ese modo el desgaste de componentes de la
herramienta de instalación (por ejemplo, sin limitación, el yunque
de estampación; manguitos; medias bóvedas) y alargando la vida útil
de las herramientas.
Otro objeto más de la presente invención es
proporcionar un sujetador que elimine operaciones de tratamiento
térmico caras (por ejemplo, recocido; temple y revenido) del collar
de sujetador.
Otro objeto más todavía de la presente invención
es proporcionar un collar que pueda ser empleado con una amplia
variedad de sujetadores de tipo de compresión que incluya pero no
se limite a sujetadores con cola de pasador o sujetadores con menos
cola de pasador, siendo tales sujetadores nuevos o parte de un
inventario existente con los cuales el collar es reconvertible.
Otro objeto de la presente invención es aumentar
la dureza del collar para mantener o mejorar el nivel de
resistencia del collar, pero disminuir la carga de compresión para
no sobrecargar las ranuras de bloqueo del pasador del
sujetador.
Un objeto más de la invención es proporcionar
una forma roscada de ranura de bloqueo de sujetador mejorada
diseñada para superar los inconvenientes experimentados por
conocidas formas de rosca huecas o de forma de onda.
Otro objeto de la invención es proporcionar una
forma roscada de ranura de bloqueo que está estructurada para
reducir la carga de compresión, que sea al mismo tiempo de
fabricación relativamente fácil y por tanto económica.
Otro objeto de la invención es proporcionar una
ranura de tracción complementaria y una configuración de la
estructura de sujeción de la herramienta que proporcione, entre
otros beneficios, una o más de las ventajas de mejorar la
aplicación entre las ranuras de tracción y la estructura de
sujeción, extendiendo la vida útil de la estructura de sujeción
(por ejemplo, el manguito), disminuyendo, por ejemplo, el diámetro
de la sección de tracción del pasador y aumentando la sección
transversal del manguito y por tanto el grosor y resistencia de las
roscas de tracción, y la longitud de la protuberancia mínima de la
porción de tracción del pasador.
Por lo tanto, un objeto general de la presente
invención es proporcionar un sujetador de tipo de compresión, alta
resistencia, mejorado y collar de encabezamiento que, por lo tanto,
puede ser instalado con una carga de compresión reducida con las
herramientas existentes y que presenta propiedades materiales
óptimas (por ejemplo, dureza; resistencia) del Grado de sujetador
deseado, y proporciona un sistema de sujeción de baja carga de
compresión que comprenda uno o más de, un collar de encabezamiento,
una porción de tracción de pasador mejorada y configuración de la
herramienta de instalación, y una forma roscada de sujetador
superior.
Estos objetos y otros son satisfechos por la
presente invención que proporciona un sistema de fijación de baja
carga de compresión.
En una realización de la invención, el sujetador
del sistema puede incluir un collar que tenga dureza incrementada
y un espesor de pared de collar reducido destinado a evitar la
sobrecarga de las ranuras de bloqueo. El collar es muy económico y
de compresión más fácil en comparación con sujetadores conocidos de
Grado comparable. Esto es así porque el collar de la presente
invención se emplea como encabezamiento, eliminando de ese modo las
costosas exigencias de un tratamiento térmico (por ejemplo, temple
y revenido; recocido). El collar asimismo no requiere modificación
de la forma roscada de la ranura de bloqueo del pasador. Por lo
tanto, puede emplearse fácilmente cuando existan pasadores y
herramientas de instalación que tengan una diversidad de diferentes
formas de rosca de la ranura de bloqueo, y su carga de compresión
sea reducida, lo cual puede atribuirse a su delgada pared, que
extiende la vida útil de la herramienta de instalación y/o permite
herramientas más ligeras de peso. El sujetador y el collar de la
presente invención, presentan todas las ventajas anteriores al
mismo tiempo que proporcionan además la sorprendente e inesperada
capacidad de resistencia suficiente para satisfacer las normas para
sujetadores de la industria de Grado 5 y Grado 8.
Consecuentemente, el sistema de fijación de baja
carga de compresión está destinado a un sujetador de tipo de
compresión estructurado que asegura una pluralidad de piezas de
trabajo juntas. El sujetador de tipo de compresión incluye un
miembro de pasador que tiene un vástago de pasador alargado
destinado a ser colocado en las aberturas alineadas en las piezas
de trabajo. El miembro de pasador termina en un extremo en una
cabeza ensanchada destinada a aplicarse a una superficie sobre un
lado de las piezas de trabajo y en su extremo opuesto en una
porción ranurada destinada a extenderse más allá de una superficie
opuesta sobre el lado opuesto de la pieza de trabajo. La porción
ranurada del pasador comprende una porción de bloqueo que tiene una
pluralidad de ranuras de bloqueo definidas mediante ranuras
de pasador que se extienden circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que terminan en crestas de pasador.
de pasador que se extienden circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que terminan en crestas de pasador.
El sujetador puede ser seleccionado del grupo
compuesto de sujetadores de cola larga de pasador y de sujetadores
de menos cola de pasador. La porción ranurada del pasador del
sujetador puede ser de menos cola de pasador e incluir un ánima
roscada interna en la que la herramienta de instalación incluye un
accionamiento interno estructurado para aplicar de modo roscado el
ánima interna durante la compresión del sujetador.
En otra realización de la invención, el sistema
de fijación de baja carga de compresión incluye un pasador que
tiene una porción de tracción sustancialmente recta que se extiende
desde el segundo extremo del pasador y que incluye una pluralidad
de ranuras de tracción. La porción de tracción tiene un diámetro
exterior que es menor que el diámetro exterior de la porción de
bloqueo del pasador. Una herramienta de instalación asociada tiene
un collar con una sección de tracción para ser aplicado de modo
complementario a las ranuras de tracción de la porción de tracción.
La longitud de la protuberancia de la porción de tracción del
extremo del pasador es relativamente corta. Por lo tanto, la
porción de tracción puede permanecer sobre el pasador después de la
compresión o puede ser desmontada rebanándola o fracturando la
ranura de cuello de rotura que se proporciona opcionalmente sobre
el pasador. El diámetro reducido de la porción de tracción permite
que las herramientas de instalación sean más gruesas y fuertes. La
naturaleza recta de la porción de tracción permite la aplicación
superior mediante la herramienta de instalación.
El primer diente de la sección de tracción de la
herramienta de instalación puede tener un diámetro mayor que el
resto de los dientes de la herramienta, lo cual alarga la vida útil
de la herramienta. La herramienta puede ser mejorada además, y la
carga de compresión reducida más, incluyendo una carga de
compresión relativamente pequeña.
En otra realización todavía del sistema de
fijación de carga baja de compresión, el pasador de sujetador puede
incluir una rosca definida por un cierto número de radios
mezclados que tenga una transición sustancialmente uniforme entre
cada radio de las ranuras de la forma roscada. Mejorando de ese
modo la aplicación de las ranuras mediante el collar, cuando este
es comprimido. Ese tipo de forma roscada elimina complejidades en
las matrices de laminación de las roscas usadas para laminar las
roscas.
Todos los mecanismos de baja carga de compresión
anteriores pueden ser empleados individualmente o en cualquier
combinación adecuada.
Una comprensión completa de la invención puede
conseguirse a partir de la descripción siguiente de las
realizaciones preferidas cuando sean leídas en combinación con los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
la figura 1 es una vista en sección transversal
del sistema de fijación de baja carga de compresión y un collar de
encabezamiento por lo que de acuerdo con una realización de la
invención, se emplea sobre un sujetador de tipo de compresión, que
tiene un pasador que incluye una cola de pasador desmontable, con
el sujetador mostrado insertado a través de orificios alineados en
dos piezas de trabajo antes de ser comprimidas mediante una
herramienta de instalación, que se muestra parcialmente;
la figura 2 es una vista en sección transversal
de un sistema de fijación de baja carga de compresión y el collar
de encabezamiento de la figura 1 empleado sobre el sujetador de
tipo de compresión de menos cola de pasador, con el sujetador
mostrado después de ser comprimido mediante la herramienta de
instalación, para asegurar dos piezas de trabajo juntas;
la figura 3 es una vista en sección transversal
del sistema de fijación de baja carga de compresión y el collar de
encabezamiento de la figura 1 empleado sobre un sujetador de tipo
de compresión de menos cola de pasador antes de ser comprimido
mediante una herramienta de instalación que tiene un accionamiento
interno, de acuerdo con otra realización de la presente
invención;
la figura 4 es una vista en planta de un collar
de la técnica anterior para un sujetador de tipo de compresión con
el ánima interior del collar mostrada en el dibujo con líneas de
trazos;
la figura 5 es una vista isométrica del collar
de encabezamiento de las figuras 1 a 3, que tiene un espesor de
pared reducido de acuerdo con una realización de la presente
invención, con una porción del collar recortada para simplificar la
ilustración;
las figuras 6A, 6B y 6C son vistas de modelo en
sección transversal de sujetadores de compresión que tienen forma
de onda, profunda, y formas de rosca de ranura de fijación
híbridas, respectivamente;
la figura 7 es una vista en sección transversal
de una porción de tracción de pasador sujetador mejorado y la
configuración de la herramienta de instalación de acuerdo con una
realización de la invención y de cuatro operaciones de instalación
secuenciales para comprimir el collar sujetador que emplea la
porción de tracción de pasador mejorada;
la figura 8 es una vista en sección transversal
de una porción extrema del collar para la herramienta de
instalación de la figura 7; y
la figura 9 es una vista en sección transversal
del miembro de yunque de la figura 7.
Las frases sobre la posición usadas en esta
memoria, tales como: más alto, más bajo, delantero, trasero, etc.,
se refieren al posicionamiento de los elementos mostrados en los
dibujos y no son limitativas en las reivindicaciones.
El término "número", como se usa en esta
memoria, se refiere a uno o más de uno (por ejemplo, una
pluralidad).
La expresión "como encabezamiento", como se
usa en esta memoria, se refiere a un collar que está endurecido
por deformación plástica, por ejemplo, por trabajo en frío, en vez
de cambiar la dureza usando un tratamiento térmico (por ejemplo,
temple y revenido; recocido). Los collares de la presente invención
presentan alta resistencia (por ejemplo, resistencia de Grado 5 u
8) sin requerir tratamiento térmico.
La frase "baja carga de compresión" se usa
con propósitos comparativos para describir la reducción en la carga
de compresión requerida proporcionada por las características (por
ejemplo, collar de encabezamiento; porción de tracción de la cola
de pasador de diámetro reducido; forma de rosca modificada) del
sistema de fijación de la presente invención en comparación con
sujetadores conocidos de un Grado similar. Ejemplos representativos
de tal carga de compresión reducida o baja son cuantificados en las
tablas y correspondiente descripción en esta memoria.
De modo similar, la frase "espesor de pared
reducido", como se usa en esta memoria, tiene propósitos
comparativos para describir la estructura de pared más fina del
collar de la presente invención en comparación con collares de
conocidos sujetadores de un Grado similar. Por ejemplo, el espesor
de pared del collar a modo de ejemplo es de espesor reducido,
teniendo menos volumen de material y por tanto está estructurado
para no recubrir las ranuras de bloqueo, a diferencia de muchos
sujetadores conocidos.
La expresión "porción de tracción", como se
emplea en esta memoria, se refiere a la porción de tracción del
pasador de sujetador y a la sección de tracción de la herramienta
de instalación complementaria que se ha de aplicar al mismo. Como
se examinará en esta memoria, la configuración de la porción de
tracción a modo de ejemplo comprende una porción de tracción
lateral paralela, de diámetro reducido, sustancialmente recta que
sobresale menos distancia desde el extremo de la porción de ranuras
de bloqueo del pasador que, por ejemplo, la porción de tracción en
forma de bellota cónica y la sección de herramienta complementaria
de la Patente de EE.UU. Nº 4.299. 519, que se incorpora en esta
memoria.
La expresión "forma de rosca", como se
emplea en esta memoria, se refiere a la forma de la rosca de la
ranura de bloqueo de pasador, mejorada, a modo de ejemplo, de la
invención. La nueva forma de la rosca es un híbrido porque, entre
otras nuevas características, la forma de la rosca es, en parte, un
híbrido de ciertas características de diversas formas de rosca. Se
apreciará, no obstante, que han sido necesarios diversos ensayos y
experimentación para desarrollar la forma de rosca híbrida, a modo
de ejemplo, y conseguir las ventajas asociadas atribuibles a la
misma.
Aunque se definen ejemplos de sujetadores de la
presente invención con referencia a ciertos tamaños concretos, es
decir diámetros nominales, los conceptos pueden extenderse
fácilmente a sujetadores de un amplio abanico de tamaños (por
ejemplo, diámetros; longitudes).
Como se muestra en las figuras
1-3 y 7, la presente invención se refiere a
sujetadores multicomponentes (por ejemplo, pasador y collar) de
tipo de compresión, tales como, por ejemplo, los sujetadores
mostrados y descritos en la patente '024, ya citada, que ha sido
incorporada en esta memoria por su referencia. En las figuras 1 a
3, 6B, 6C y 7 los componentes de sujetador comparables se numeran
con los mismos números en cada una de las figuras, pero se incluye
la designación de diferenciación de la letra "a" (figura 2),
"b" (figura 3), "c" (figura 6B) y "d" (figuras 6C y
7) y, a menos que se describa de otra manera, pueden ser
considerados sustancialmente los mismos. Una primera característica
del sistema 50 de fijación de baja carga de compresión a modo de
ejemplo, un collar 14 de encabezamiento se muestra utilizado en
cada uno de los sujetadores 10, 10a, 10b, 10c y 10d de las figuras
1, 2 y 3, 6B, 6C y 7 respectivamente.
La figura 1 muestra un sujetador 10 que incluye
un miembro 12 de pasador con una cola 41 de pasador y el collar 14
de baja carga de compresión como encabezamiento de la presente
invención. El miembro 12 de pasador tiene un vástago 15 alargado,
que se extiende a través de aberturas alineadas o ánimas 16 y 17 en
un par de piezas 18, 20 de trabajo, respectivamente, que han de ser
aseguradas juntas. Una cabeza 22 sobresaliente, ensanchada en un
extremo del vástago 15 se aplica con la superficie trasera 23 de la
pieza 18 de trabajo. El vástago 14 tiene una porción 24 de vástago
cilíndrica lisa adyacente a la cabeza 22 que está destinada a ser
recibida dentro de las ánimas 16 y 17 alineadas con un montaje
holgado. No obstante, se apreciará que en algunas instalaciones la
porción 24 de vástago recta puede ser dimensionada para que
proporcione un montaje de interferencia o tolerancia estrecha con
una o ambas ánimas 16 y 17. Adyacente y enteriza con la porción 24
de vástago recta hay una porción 25 de vástago de bloqueo que tiene
una pluralidad de ranuras 26 de bloqueo anulares que se extienden
circunferencialmente.
El sujetador 10 de la figura 1, como previamente
se ha expuesto, incluye una cola de pasador o porción 41 de vástago
de tracción que tiene una meseta anular recta 42 seguida por una
pluralidad de ranuras 44 de tracción. Una ranura 40 de cuello de
rotura que tiene un diámetro de raíz reducido está situada entre la
porción 25 de bloqueo y la meseta anular 42 de la porción 41 de
tracción y define la sección más débil del vástago 15 de pasador.
La porción 41 de tracción, que incluye la meseta 42 y las ranuras
44 de tracción, es de diámetro Da reducido, con relación al
diámetro Db de las crestas 71 de las ranuras 26 de bloqueo de la
porción 25 de bloqueo. El diámetro Db es también el mismo que el de
la porción 24 de vástago recta. Se apreciará, sin embargo, que, en
aplicaciones que implican una tolerancia estrecha o un montaje de
interferencia ligera (no mostrado) con las ánimas 16 y 17, las
crestas 71 de las ranuras 26 de bloqueo serán de un diámetro menor
(no mostrado) que el de la porción 24 de vástago recta. Las ranuras
44 de tracción están destinadas a ser apresadas por una herramienta
100 de instalación que se emplea para establecer el sujetador 10
de la manera mostrada y descrita en la patente '024, ya citada.
La herramienta 100 requerida para la instalación
(por ejemplo, compresión) del collar 14 puede ser construida
generalmente de una manera conocida por los expertos en la técnica
y es, por lo tanto, mostrada solo parcialmente con propósitos de
simplicidad. En resumen, la herramienta 100 tiene un montaje
delantero 102 con una pluralidad de mandíbulas 104 espaciadas
circunferencialmente destinadas a apresar las ranuras 44 de tracción
de la porción 41 de vástago de tracción. Las mandíbulas 104 están
situadas en un montaje 106 de cuello tubular que está se apoya de
modo deslizable en un alojamiento 108 de yunque, que termina en
un extremo en el que una sección 110 de yunque de compresión tiene
una cavidad 112 de compresión. Las mandíbulas 104 son empujadas
normalmente de modo elástico axialmente hacia trayectorias cónicas
114 hacia la posición radialmente cerrada, mostrada, por un montaje
116 de seguidor de mandíbula (mostrado parcialmente en la figura
1). No obstante, se apreciará también que, como se ha expuesto en
esta memoria, otras configuraciones de la instalación adecuadas
(véase por ejemplo, la porción 177 de tracción de cola de pasador
de diámetro reducido de las figuras 7 a 9) y métodos distintos a
los mostrados y descritos con respecto a las figuras 1 a 3 son
contemplados por el sistema 50 de fijación de baja carga de
compresión a modo de ejemplo.
Las figuras 2 y 3 muestran el collar 14 a modo
de ejemplo empleado sobre dos variedades representativas de
sujetadores 10a, 10b de menos cola de pasador, respectivamente. Las
figuras ilustran además como el collar 14 a modo de ejemplo se
puede emplear con una diversidad de herramientas de instalación
conocidas. Por ejemplo, la figura 2, muestra una herramienta 200 de
instalación que incluye un accionamiento exterior 202 con un ánima
204 roscada interior y una barra 206 de detección. Esta
herramienta 200 de instalación se examina también detalladamente en
la patente '024, que se incorpora en esta memoria. Brevemente, el
accionamiento exterior 102 se aplica a las ranuras 26a y acciona o
aplica una fuerza axial relativa sobre el yunque 210 de compresión
de modo que este recibe el collar 14 dentro de la cavidad 212 de
compresión y comprime el collar 14 a medida que las piezas: 18a y
20a de trabajo se aseguran juntas.
La figura 3 ilustra un collar 14 a modo de
ejemplo empleado con otro tipo de sujetador 10b de menos cola de
pasador. El vástago 15b de pasador incluye una ánima 77 roscada
interior destinada a ser usada con una herramienta 300 de
instalación que incluye un accionamiento interior 306 con una barra
302 de accionamiento que tiene roscas 304 que corresponden a las
roscas del ánima interior 77. Tal herramienta de instalación se
muestra y describe también en la patente '024. En resumen, el
accionamiento interior 306 de la herramienta 300 de instalación
aplica el ánima interna 77 del vástago 15b de pasador y arrastra el
yunque 310 de compresión hacia el collar 14 de modo que es recibido
y comprimido dentro de la cavidad 312 de compresión.
Consecuentemente, se apreciará que el collar 14
de baja carga de compresión, de encabezamiento, de la presente
invención puede ser empleado con una amplia variedad de
sujetadores, y herramientas para eso, incluyendo sujetadores de
ambas variedades, de cola de pasador y de menos cola de pasador,
que tienen formas de rosca de ranura de bloqueo helicoidales o
anulares convencionales con ranuras más superficiales y más
profundas o un paso reducido en comparación con la forma de rosca
modificada mostrada en las figuras 2-3 y descrita
en relación con la invención de la patente '024, ya citada. Esta es
una mejora significativa porque, como se examinará brevemente a
continuación, aunque la estructura del sujetador de la patente '024
se basa en la carga de compresión requerida que se reduce a una
magnitud que puede ser gestionada, lo cual requiere una forma de
rosca que cambia drásticamente y que el collar sea tratado
térmicamente (por ejemplo, templado y revenido, recocido) para
lograr las propiedades de material necesarias (por ejemplo, la
resistencia). El collar 14 de la presente invención, aunque puede
ser aplicado con sujetadores de la forma de rosca revisada
mencionados anteriormente (véanse, por ejemplo, figuras
2-3) puede también ser fácilmente empleado con
sujetadores que tengan una forma de rosca tradicional o
convencional con ranuras de bloqueo más estrechas y más profundas.
Véanse, por ejemplo, las figuras 7 y 7A y la descripción que se
acompaña en la patente '024. Como se examinará en esta memoria el
collar 14 de encabezamiento a modo de ejemplo puede ser también
empleado con la forma 26d de rosca híbrida mejorada del sistema 50
de fijación a modo de ejemplo de la
invención.
invención.
Haciendo referencia a las figuras 4 y 5, un
conocido collar de la técnica anterior (por ejemplo, 14') es
comparado con el collar 14 a modo de ejemplo de la presente
invención. El collar 14' incluye una brida 59' diametral opcional
ensanchada con un vástago cilíndrico 61' y un ánima pasante 65'. El
vástago 61' de collar es de una configuración cilíndrica
generalmente uniforme con un espesor t' de pared generalmente
uniforme. El collar 14' tiene una porción 69' de vástago recta que
termina en su extremo más exterior en una porción 67' de vástago
ensanchada hacia fuera radialmente, también generalmente de espesor
t'.
Como el collar 14 a modo de ejemplo (figuras
1-3, 5 y 7) de la presente invención, antes de ser
comprimido el collar 14' ha de ser a ser dispuesto sobre el vástago
15 de pasador (Véase, por ejemplo, la figura 1) y, con las piezas
18, 20 de trabajo (figura 1) juntas, el vástago 61' de collar
estará alineado radialmente con las ranuras 26 de bloqueo (figura
1). Al mismo tiempo, la brida 59' se aplicará con la superficie
exterior 73 de la pieza 20 de trabajo. Las piezas 18 y 20 de
trabajo tienen un espesor combinado t1 (figura 1) que define un
apriete nominal del sujetador (por ejemplo, 10). No obstante, se
apreciará que el sujetador 10 puede ser empleado sobre un margen de
apriete predeterminado, que varía de piezas de trabajo que tengan
un espesor total mínimo menor que t1 (no mostradas) a un espesor
total máximo mayor que t1 (no mostrado).
Como se ha expuesto en la patente '024, que se
incorpora en esta memoria por su referencia, la carga axial
relativa requerida para comprimir el vástago 61' de collar es
minimizada reduciendo el juego entre la porción 69' de ánima de
collar recta de diámetro uniforme y las crestas 71 (véase, por
ejemplo, la figura 1) de las ranuras 26 de bloqueo. En la invención
de la patente '024 este juego radial se reduce radialmente de modo
significativo a alrededor de la mitad del usual del perno de
bloqueo convencional. Véase, por ejemplo, la figura 7 de la patente
'024 (que ilustra la forma de rosca de un sujetador de tipo de
compresión típico). Puesto que el juego radial estrecho
proporcionado por el diámetro ID' interior minimizado, el diámetro
OD' exterior puede ser reducido al espesor t' necesario para
proporcionar el volumen deseado. Por tanto, como se expone en la
patente '024, el diámetro interior ID' y el diámetro exterior OD'
son seleccionados para proporcionar el espesor t' de pared deseado
del vástago 61' de collar obteniendo el volumen necesario de
material de collar para comprimir y la cantidad deseada de relleno
de las ranuras de bloqueo, al mismo tiempo que se proporciona la
reducción deseada en la carga de compresión.
No obstante, como se muestra en las figuras 4A,
7A, 8A y 9A de la patente '024, y se examina en la descripción que
se acompaña, tal sujetador y collar 14' por tanto, requieren una
forma de rosca modificada para incluir las ranuras 26 de bloqueo,
que son más anchas y generalmente más superficiales (comparando las
estructuras de ranura modificadas mostradas en las figuras 4A, 8A y
9A de la patente '024 con el sujetador de la técnica anterior de la
figura 7A). Adicionalmente, aunque la rosca del sujetador
modificado ayuda a superar la alta carga de compresión mencionada
anteriormente, también requiere el gasto considerable del
tratamiento térmico del collar 14' para mantener las propiedades
del material requeridas (por ejemplo, la resistencia).
Consecuentemente, en vista de los intentos
conocidos anteriores para mejorar el diseño del sujetador de tipo
de compresión, ha sido bien reconocido, el deseo mantenido largo
tiempo dentro de la técnica de los sujetadores de proporcionar un
sujetador económico de Grado alto que presente un equilibrio óptimo
de baja carga de compresión y alta resistencia. Aunque los
sujetadores anteriormente mencionados han satisfecho
sustancialmente el objetivo de reducir la carga de compresión, lo
han hecho hasta ahora solamente a cambio de un tratamiento térmico
del collar y de modificaciones en la forma de la rosca de elevado
coste. Entre las maneras con las que el sistema 50 de fijación de
baja presión de la presente invención supera estos inconvenientes
una de ellas es proporcionando el collar 14 anteriormente
mencionado que puede ser empleado con una amplia variedad de
sujetadores existentes y formas de rosca de los mismos, y, puede
ser empleado como encabezamiento, sin requerir un tratamiento
térmico, al mismo tiempo que todavía presenta un alto Grado (por
ejemplo, Grado 5 y Grado 8) de propiedades de material (por
ejemplo, resistencia, sin limitación). El collar 14, por lo tanto,
puede ser empleado retroactivamente con sujetadores existentes como
un componente aislado mejorado, o alternativamente en combinación
con las características de baja compresión del sistema 50 de
fijación a modo de ejemplo.
La figura 5 muestra una vista isométrica más
detallada de un collar 14 de baja carga de compresión de
encabezamiento a modo de ejemplo, que se muestra como empleado con
los sujetadores 10, 10a, 10b, 10c, 10d en las figuras 1 a 3 y 7,
respectivamente. Una porción del collar 14 está recortada para
ilustrar a modo de ejemplo el reducido espesor t de la pared del
collar 14 (compárese, por ejemplo, con el espesor t' del collar 14'
en la figura 4). Por tanto, para un sujetador de Grado comparable,
el collar 14 de la presente invención tendrá un diámetro interior
ID sustancialmente equivalente al diámetro exterior Db de la cresta
71 de la ranura de bloqueo (figura 1), similar a ID' del collar
14' de la figura 4. No obstante, el diámetro exterior OD del collar
14 a modo de ejemplo es menor que OD' del collar 14' de la técnica
anterior, resultando de ese modo el espesor t de pared reducido a
modo de ejemplo del vástago 61. Como se examinará detalladamente en
esta memoria, el espesor t de pared reducido da como resultado un
menor volumen de material que ha de ser comprimido en las ranuras
(por ejemplo, 26, 26a, 26b, 26c, 26d de las figuras 1 a 3, 6B, 6C y
7 respectivamente). Esto en combinación con la dureza incrementada
del collar 14 a modo de ejemplo, origina en las ranuras (por
ejemplo, 26, 26a, 26b, 26c, 26d) de bloqueo que no sean rellenadas
excesivamente, lo cual se opone directamente a muchos diseños
conocidos de collar de la técnica anterior. Asimismo, reduciendo el
ID del collar, el collar ha de recorrer menos distancia durante la
compresión para aplicar las ranuras de bloqueo. Se consume menos
carga de compresión en la compresión de los collares de la presente
invención en las ranuras de bloqueo porque los collares tienen
menos juego desde el diámetro exterior de las crestas que en la
técnica anterior. En los sistemas de perno de bloqueo de la técnica
anterior, se proporcionaba más juego entre los collares y el
diámetro exterior de las crestas de modo que se aplicaba más carga
de compresión al collar para comprimirlo a través del aire antes de
que fuese comprimido dentro de las ranuras de bloqueo. El espesor
t de pared reducido, no sobrecarga las ranuras 26, 26a, 26b, 26c y
26d de bloqueo y reduce el juego entre el collar y el diámetro
exterior de las crestas del perno de bloqueo lo cual reduce la
carga axial relativa requerida para comprimir el collar 14 a modo
de ejemplo.
Consecuentemente, la presente invención alcanza
el objetivo similar de reducir la carga de compresión de una
manera más económica, mejor que la de la técnica conocida anterior.
Se apreciará que la diferencia exacta o cantidad que se reduce el
espesor t de la pared del collar 14 a modo de ejemplo en
comparación, por ejemplo, el espesor t' de collar 14', dependerá
parcialmente del tamaño (por ejemplo, sin limitación 1/2 pulgada,
5/8 de pulgada, 3/4 de pulgada) del particular sujetador en
cuestión. Por ejemplo, la diferencia en espesor de la pared de
collar será probablemente mayor entre un par de sujetadores de 3/4
de pulgada de Grado comparable, que, por ejemplo entre un par de
sujetadores de 1/4 de pulgada de Grado comparable. Ejemplos de los
efectos del espesor t reducido del vástago 61 del collar de la
presente invención, así como números representativos para tal
espesor, se explicarán y apreciarán mejor por medio del examen de
los ejemplos siguientes. Los ejemplos ilustran y examinan los
resultados de varios experimentos realizados con el propósito de
evaluar los efectos del espesor t de pared del vástago 61 de collar
reducido sobre los collares 14 de alta resistencia, de
encabezamiento y los sujetadores (por ejemplo, 10, 10a, 10b, 10c y
10d). Los ejemplos siguientes se proporcionan para ilustrar mejor
las mejoras y no son limitativos para la invención.
El propósito del primer experimento fue
determinar si collares hechos para dimensiones de
HS5CF-R12 podrían ser usados como encabezamiento
para satisfacer valores de Grado 8. El sujetador
HS5CF-R12 es un sujetador de tipo de compresión, de
Grado 5, comercialmente disponible, que es fabricado por Huck
International, Inc. de Waco, Texas.
El experimento implica un ensayo del diámetro
exterior (OD), dureza, carga de compresión, tensión y carga previa
de collares de Grado 8 templados y revenidos estándar que fueron
ensayados y comparados con collares de Grado 5 de encabezamiento.
Los resultados fueron cuantificados en la Tabla 1 que se muestra a
continuación.
| Descripción de Collar | HS8CF-R12 | Collar "A" | Collar "B" |
| Condición Tratamiento Térmico | Temple-Revenido | Como encabezamiento | Recocido a 462ºC |
| Dureza de Collar | Rb77 | Rb90 | Rb89 |
| Diámetro Exterior de Collar | 1,442 cm | 1,428 cm | 1,428 cm |
| Tensión (Especif. 11.600 min) | 5.928 kg | 5.625 kg | 5.774 kg |
| Porcentaje sobre esoecif. | 13% | 7% | 10% |
| Precarga (Especif: 7400 min.) | 3.806 kg | 3.647 kg | 3.434 kg |
| Porcentaje sobre especif. | 13% | 9% | 2% |
| Carga de compresión | 2.653 kg | 2.204 kg | 2.177 kg |
| Porcentaje de dism. de la Estándar | Estándar | 18% | 18% |
| HS7 Presión de Compresión Mínima | 4.823 N/cm^{2} | 3.927 N/cm^{2} | 3.927 N/cm^{2} |
| Porcentaje de dism. de la Estándar | Estándar | 19% | 19% |
Como se muestra en la Tabla 1, ambos collares
"A" y "B" tienen una carga de compresión que es un 18%
más baja que la normal ordinaria del collar
HS8CF-R12, y ambos satisfacen los requisitos de
precarga y tensión mínima de la industria del Grado 5. El
experimento descubrió que el collar de encabezamiento, collar
"A", tenía dos ventajas claras sobre el collar "B":
1) El collar "A" no requiere una operación
de tratamiento térmico (por ejemplo, temple y revenido; recocido),
y por lo tanto tampoco se efectúa una operación adicional de
limpieza o descarburación el collar; y
2) El collar "A" tiene un margen de
precarga significativamente superior a la especificación mínima de
la industria para el collar "B".
Aunque el Collar "A" no tiene una tensión
real y una precarga tan altas como el collar de Grado "5"
normal actual, tiene significativamente una carga de compresión un
18% más baja. Consecuentemente, el ensayo confirmó que los collares
de encabezamiento que tienen un OD reducido y por tanto un espesor
de pared de acuerdo con la presente invención, pueden conseguir
económicamente una carga de compresión reducida (18%) al mismo
tiempo que presentan propiedades de material óptimas.
El segundo experimento es consecuencia del deseo
de desarrollar un modo económico para mejorar la vida útil de la
instalación y reducir el coste de fabricación de los collares de
Grado 8. Concretamente, el objetivo del experimento fue determinar
si los collares de encabezamiento pueden aumentar la carga de
aplicación previa, disminuir la carga de compresión, y mantener la
misma tensión y precarga que los collares templados y revenidos
estándar. La carga de aplicación previa es la carga a la que el
collar 14 aplica primero las ranuras 26, 26a, 26b, 26c, 26d de
bloqueo de pasador. Después de este punto la salida de separación
de la hoja (por ejemplo, la pieza 18, 20; 18a, 20a, 18b, 20b, 18c,
20c de trabajo) está restringida porque el collar 14 está adherido
sobre el pasador 12, 12a, 12b, 12c, 12d. Si queda una separación
después de la aplicación previa, la fijación se reduce porque el
alargamiento del collar disminuye la separación en vez de estirar
el pasador 12, 12a, 12b, 12c, 12d.
Los collares HSCF-R20 del mismo
orden de trabajo y materia prima (tensión de 3.550 Kg/cm^{2})
fueron divididos en cuatro grupos. Los collares
HSCF-R20 son collares disponibles comercialmente
que son fabricados por Huck International, Inc. de Waco, Tejas.
- El grupo 1 fue el grupo de control y fue
tratado de la manera convencional (por ejemplo mediante temple y
revenido). El diámetro OD del collar fue de 1,009'' = 2,563 cm
- El grupo 2 fue de encabezamiento y el OD del
collar retornó a 2,540 cm
- El grupo 3 fue de encabezamiento y el OD del
collar retornó a 2,527 cm
- el grupo 4 fue de encabezamiento y el OD del
collar retornó a 2,515 cm.
Todos los collares fueron chorreados con
granalla y parafinados para que tuviesen la misma superficie,
textura y lubricante. Adicionalmente, se usó el mismo orden de
trabajo de los pasadores en todos los ensayos, así como las mismas
herramientas de la instalación y los mismos instrumentos de ensayo.
Si hicieron tres ensayos con cada grupo para cada categoría de la
carga de aplicación, carga de compresión, precarga y de tracción.
Para simplificar el informe, solamente se incluyen los valores
medios de los ensayos en la Tabla 2 de esta memoria.
| Dureza | Aplicación | Compresión | Kg Precarga | Kg Tracción | |
| Rb | Kg | Kg | 11.945 min. | 17.083 min. | |
| Temple-Revenido | |||||
| OD 2,563 cm | 76 | 2.572 | 8.578 | 12.824 | 17.679 |
| Encabezamiento | |||||
| OD 2,540 cm | 88 | 4.017 | 8.047 | 13.131 | 19.039 |
| OD 2,527 cm | 88 | 3.476 | 7.268 | 12.366 | 18.077 |
| OD 2,515 cm | 88 | 3.343 | 6.444 | 10.992 | 16.932 |
El margen de tolerancia del OD de collar para
collares estándar es de 2,555 cm a 2,570 cm. Usando el mismo margen
de tolerancia par los collares de encabezamiento, el margen de OD
de collar permisible está comprendido entre de alrededor de 2,527
cm y 2,542 cm. Como se muestra, los valores de OD en la Tabla 2
varían de alrededor de 2,515 cm a 2,563 cm y pueden ser tomados
como los valores mínimo y máximo. Los valores medios de 2,540 y
2,527 cm pueden, por lo tanto, ser comparados directamente con los
valores nominales de 2,563.
Como muestran los resultados cuantificados en la
Tabla 2, los collares de encabezamiento ofrecen las siguientes
ventajas sobre los collares estándar templados y revenidos:
1. Valores mecánicos mejorados: carga de
aplicación alrededor del 44% mayor, carga de compresión alrededor
del 11% más baja, carga de tracción alrededor del 5% superior y la
misma precarga. La precarga está alrededor del 7% por encima de la
especificación de la industria mínima con ambos tipos de collares,
pero la resistencia a la tracción mejora de alrededor del 3% sobre
la especificación mínima a alrededor del 9% sobre la especificación
cuando se usa el collar como de encabezamiento. El collar de
compresión proporciona también una disminución en la presión de la
herramienta de instalación de alrededor del 10% al 20% que es una
ventaja muy significativa que origina un desgaste de la herramienta
reducido, herramientas menores más accesibles y herramientas más
ligeras
de peso.
de peso.
2. Calidad mejorada: Los problemas de
descarburación y de caja se eliminan cuando los collares no son
templados y revenidos. Adicionalmente, la consistencia de la dureza
continúa siendo la misma porque los collares de encabezamiento
permanecen dentro de un margen de dureza de alrededor de 10 Rb.
También es posible que ciertos collares templados y revenidos
puedan no satisfacer los requisitos de tracción si la dureza se
aproxima a la especificación de Grado mínima de Rb 68. Este no es
un problema con la dureza incrementada de los collares de
encabezamiento a modo de ejemplo.
3. Coste Reducido: Eliminando el tratamiento
térmico y la operación de limpieza chorreada con granalla asociada
con este, los collares de encabezamiento reducen los gastos de
fabricación. Adicionalmente, el coste de la materia prima del
collar puede ser reducido sustituyendo el alambre AISI 1010 de
acero, que se usa ordinariamente para producir los collares, por el
alambre AISI 1006 laminado en caliente que puede ser usado para
producir collares de encabezamiento a modo de ejemplo porque se
endurece sustancialmente lo mismo que el alambre de acero AISI 1010
recocido. Los collares de encabezamiento pueden ser de un acero de
bajo carbono recocido o no recocido. Es asimismo no recocido y por
lo tanto, más económico.
4. Tiempo de espera reducido: La eliminación del
tratamiento térmico y la inspección asociada con el mismo ahorra
dos o tres días del tiempo típicamente requerido para producir los
collares.
Consecuentemente, los resultados del Ejemplo 2
confirman además las ventajas de usar un collar de encabezamiento
de acuerdo con la presente invención. Adicionalmente, cuando se
considera en combinación con el Ejemplo 1, la capacidad del
sujetador y el collar para ese de la presente invención se reduce
el desgaste de componentes (por ejemplo, el yunque; el casquillo)
de la herramienta de instalación y por tanto el incremento de la
vida útil resulta evidente. Aunque el desgaste del yunque podría
esperarse que aumentase puesto que a modo de ejemplo los collares
de encabezamiento son más duros, se ha descubierto por medio de la
presente invención que el desgaste del yunque realmente no cambia
significativamente tras reducir el OD y por tanto el espesor, t, de
la pared, del collar 14 a modo de ejemplo y la vida útil del
casquillo es incrementada como un resultado de la reducida presión
requerida por la herramienta.
Además de los resultados de los dos primeros
experimentos, el tercer experimento comprobó además los efectos de
incrementar la dureza del collar disminuyendo al mismo tiempo el
espesor de la pared del collar, en un intento de hallar un
equilibrio óptimo entre la alta resistencia y la baja carga de
compresión. Se obtuvieron resultados de la separación en una
fijación inferior a la óptima sobre la unión. No obstante, el
incremento de la dureza del collar aumenta también la fuerza de
compresión para instalar el collar, como se evidencia en el Ejemplo
2. La disminución del espesor de la pared de collar reduce la
fuerza de compresión desproporcionadamente más que la carga de
aplicación (extracción de la separación). Consecuentemente,
combinando los descubrimientos de los experimentos anteriores,
este experimento estaba destinado a superar limitaciones de diseño
de sujetadores conocidos equilibrando la dureza de collar
incrementada con la disminución en el espesor de la pared de collar
para mantener la misma tensión y precarga e incrementar la carga de
aplicación mientras se disminuye la carga de compresión, mejorando
de ese modo la vida útil de la instalación. Un objetivo del
experimento fue también efectuar la operación anterior sin cambiar
el pasador estándar o la herramienta de instalación con el objeto
de mantener el intercambio futuro potencial con el nuevo collar
tan simple y económico como es posible.
Para consistencia, se usó el mismo orden de
trabajo de los collares a través de todo el ensayo. El espesor de
la pared de collar fue disminuido mecanizando el OD del collar en
incrementos de 0,0254 cm. La carga de aplicación, la carga de
compresión, la precarga y la resistencia a la tracción fueron
inspeccionadas para obtener el espesor de pared óptimo. El modo más
consistente de elevar significativamente la dureza del collar, como
se aprendió de los Ejemplos 1 y 2, fue dejar los collares de
encabezamiento, que daban un incremento de dureza neto comprendido
entre 20-25 puntos de Rb. Una vez determinado el
espesor de pared de collar óptimo, fueron efectuados los mismos
ensayos para comparar los pasadores estándar con los pasadores
descritos aquí más adelante en relación con la patente '024,
teniendo el último que había sido tratado térmicamente la misma
dureza y rotura de pasador. Esto se hizo para determinar el efecto
de la forma de la ranura de bloqueo. Todos los ensayos fueron
efectuados sobre el equipo de ensayo de producción usando
procedimientos de ensayo estándar.
Para simplificar el informe y puesto que hubo
una variación insignificante entre los ensayos, solamente se
representa el valor medio de los tres ensayos efectuados para cada
condición. La Tabla 3 muestra en esta memoria el resultado del
espesor de pared de collar reducido cuando se emplea con pasadores
de una forma de rosca estándar.
| Collar | OD de | Pared de | Aplicación | Compresión | Expulsión | Fijación | Tensión | |
| Rb | Collar cm | Collar cm | Kg | Kg | Kg | Kg | Kg | |
| Temple- | 72 | 2,515 | 0,424 | 3.061 | 8.869 | 1.328 | 12.137 | 16.167 |
| Revenido | ||||||||
| Encabezado | 92 | 2,515 | 0,424 | 5.205 | 9.511 | 1.351 | 13.396 | 18.167 |
| Encabezado | 92 | 2,489 | 0,411 | 4.931 | 8.717 | 1.358 | 12.824 | 17.236 |
| Encabezado | 92 | 2,464 | 0,399 | 4.503 | 7.913 | 1.300 | 12.022 | 15.416 |
| Encabezado | 92 | 2,438 | 0,386 | 3.954 | 6.152 | 938 | 8.588 | 8.970 |
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Como puede calcularse a partir de la Tabla 3, un
OD de 2,476 cm de collar duro de encabezamiento calculado
proporcionará idénticos valores de la tensión y fijación que el
collar estándar actual, pero la carga de aplicación aumentará
alrededor del 54%, y la carga de compresión disminuirá alrededor
del 6%. Estos resultados confirman además los atributos del
sujetador y los collares de carga de baja compresión, paredes
delgadas y encabezado consecuentemente de la presente
invención.
Los datos de tensión, fijación y aplicación para
ranuras de bloqueo estándar (por ejemplo, del tipo examinado con
referencia a las figuras 7 y 7A de la patente '024) de este grupo
valida el primer grupo de datos en la Tabla 3. La carga de
compresión fue de alrededor de 595,4 kg inferior a la prevista,
alrededor de una reducción del 12% en vez de la reducción del 6%
original. No hubo diferencia significativa en valores debidos a la
forma de rosca de la ranura de bloqueo. Hubo una reducción
significativa (alrededor del 40%) de la carga de compresión
asociada con una ranura de bloqueo híbrida revisada en combinación
con el collar de encabezamiento de pared delgada, duro en
comparación con las cargas de compresión asociadas con una forma
de rosca de ranura de bloqueo helicoidal estándar y un collar
templado y revenido.
En resumen, el experimento confirma que la
dureza puede ser incrementada de modo consistente usando collares
de encabezamiento y el espesor de la pared de collar puede ser
reducido porque la resistencia del collar es incrementada a partir
de esa dureza más alta. La reducción del OD del collar a alrededor
de 2,476 cm no crea cambios en los valores de la precarga o la
tensión reales, pero incrementa la extracción de la separación
alrededor del 50% y disminuye la carga de compresión alrededor del
10%. La dureza Rockwell b que aumentó alrededor de 20 puntos
incrementó también la resistencia al desgaste calculada del collar
alrededor del 40% y no es necesario cambio alguno en el pasador o
yunque de compresión para comprimir los collares de encabezamiento.
Consecuentemente, no solamente los sujetadores y collares del
sistema 50 de fijación de la presente invención presentan
propiedades físicas optimizadas, baja carga de compresión y
eficiencia económica, sino que los collares 14 pueden ser también
empleados fácilmente con una amplia variedad de pasadores de
sujetador existentes y formas de rosca de los mismos, así como con
la forma 26d de rosca híbrida mejorada (figura 6C) de la
invención.
Es conveniente que el pasador 12, 12a, 12b, 12c,
12d (figuras 1-3, 6A, 6B, 6C y 7) sea
suficientemente duro con relación a la dureza del collar 14 para
resistir la tensión de aplastamiento o deformación excesiva, o el
estrechamiento debido a las cargas de compresión. Por lo tanto, en
una forma de la invención, por ejemplo, para el sujetador de tipo
de Grado 5, el pasador 12, 12a, 12b, 12c, 12d podría fabricarse de
acero AISI 1038 0 acero AISI 1541 o de otros materiales comparable
para el mismo Grado que tengan una dureza comprendida entre
alrededor de Re24 y alrededor de Re35 y una resistencia a la
tracción final de al menos 8450 kg/cm^{2}. Típicamente, los
collares convencionales (por ejemplo, 14') para tales sujetadores
se hacían de acero al carbono AISI 1010, que tenía que ser tratado
térmicamente entre alrededor de Rb65 a Rb85 y una resistencia a la
tracción final de al menos alrededor de 4.260 kg/cm^{2}.
No obstante, como se ha expuesto anteriormente,
el collar 14 a modo de ejemplo se hace, por ejemplo, de acero AISI
1006 o de cualquier otro material de acero al carbono bajo recocido
o no recocido. El acero AISI 1006 no es recocido. El alambre de
acero no recocido, denominado ordinariamente alambre "verde"
es menos caro haciendo de ese modo el collar 14 a modo de ejemplo
de producción más económico. El pasador 12, 12a, 12b, 12c, 12d
tiene una suficiente dureza para aceptar tanto altas precargas de
tracción deseadas como cargas de compresión sobre el collar 14 sin
deformarse sustancialmente. En adición, el collar 14, así como los
collares examinados, por ejemplo, el de la patente '024, pueden
estar revestidos con un lubricante convencional tal como una cera
de polietileno o alcohol cetílico solubles en agua. El collar 14
podría estar chapado de cinc. Esto ayuda a mantener las cargas de
compresión en el nivel bajo deseado y minimiza también el desgaste
de la cavidad 112, 212, 312, 412 de compresión. Por tanto, como se
muestra a través de los Ejemplos 1 a 3, el vástago 61 (figura 5)
del collar 14 se proporciona con un espesor t de pared suficiente
y, volumen por tanto, para garantizar que suficiente material de
collar se moverá axialmente al ser alargado, pero al mismo tiempo
tendrá suficiente resistencia, para que los resaltes 60 de pasador
(figura 1) y los resaltes de collar, formados durante la
compresión, permanezcan en aplicación sustancialmente completa a
medida que se alcanza la carga de tracción de diseño sobre la
unión. A este respecto, el espesor de pared requerido (figura 5)
del vástago 61 de collar aumentará ligeramente para los sujetadores
de mayor diámetro y disminuirá para los sujetadores de menor
diámetro, al mismo tiempo que se conserva suficientemente delgado
para presentar las ventajas descubiertas por medio de la presente
invención, y más fino que los collares de la técnica anterior
conocidos de tamaño y Grado comparables. La Tabla 4 resume además
las mejoras del collar 14 a modo de comparación entre collares 14'
templados y revenidos conocidos y el collar 17 de encabezamiento de
la invención como se emplea con los sujetadores de Grado 5 y Grado
8 conocidos 10, 10a, 10b, 10c, 10d y con los sujetadores de Grado 5
y Grado 8 mejorados 10c, 10d (figuras 6 y 7) del sistema 50 de
fijación de baja carga de compresión a modo de ejemplo. Las
diversas dimensiones de collar se muestran para tres tamaños de
sujetador nominales diferentes: 1/2 pulgada, 5/8 de pulgada y 3/4
de pulgada. Para los dos primeros tipos de sujetador, las
dimensiones del collar del collar 14' templado y revenido existente
se muestran primero con los valores del collar 14 de encabezamiento
de la invención, que se muestra endentado y desplazado hacia la
derecha. Solamente las válvulas de collar de encabezamiento se
muestran para los sujetadores de Grado 5 y Grado 8 etiquetados
"Siguiente Generación". Estos sujetadores emplean la forma 126
de rosca híbrida (figura 6C) de la invención, que será examinada en
esta memoria.
Como se nuestra en la Tabla 4, se ha hallado con
el collar de encabezamiento de la presente invención que la
relación del O.D. al I.D. (diámetro exterior a diámetro interior)
de un collar de encabezamiento es de alrededor de: (i) 1,491 para
un sujetador de Grado 5 de 5/8 de pulgada existente, (ii) 1,540
para un sujetador de Grado 8 de 5/8 de pulgada existente, (iii)
1,481 para un sujetador de Grado 5 de la generación siguiente de
5/8 de pulgada, y (iv) 1,502 para un sujetador de Grado 8 de la
generación siguiente de 5/8 de pulgada. Un intervalo adecuado de la
relación de O.D a I.D. para el collar de presente invención sería
probablemente de alrededor de 1,47 a 1,55 o de cualquier otro
intervalo que esté comprendido en ese intervalo. Realizaciones a
modo de ejemplo adicionales de los intervalos no se establecen con
el propósito de simplificar esta memoria. Con los collares
templados y revenidos de la técnica anterior, se halló que la
relación de O.D. a I.D. del collar es de alrededor de: (i) 1,509
para un sujetador de Grado 5 de 5/8 de pulgada y (ii) 1,557 para un
sujetador de Grado 8 de 5/8 de pulgada.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
La reducción en la carga de compresión permite
una reducción en el tamaño de la herramienta de instalación (por
ejemplo, 100, 200, 300 de las figuras 1 a 3, respectivamente; véase
también la herramienta 400 de instalación de las figuras 7 a 9) que
origina una reducción correspondiente en el peso de hasta el 40% en
comparación con el peso de las herramientas de instalación
convencionales. Véase por ejemplo, la patente '024, ya citada,
(examen de la reducción de peso de la herramienta en comparación
con la herramienta 148 de la figura 7, en la misma).
En vista del hecho de que muchos sujetadores
(por ejemplo, 10, 10a, 10b, 10c, 10d) con los cuales el collar 14
de la presente invención puede ser empleado, tienen porciones de
tracción y/o colas de pasador de reducido tamaño, puede ser
conveniente proporcionar un mecanismo para mantener el pasador y el
collar juntos cuando se efectúa el primer premontaje en las piezas
de trabajo, en la preparación para la instalación. Por lo tanto, el
collar puede ser proporcionado opcionalmente con una lengüeta 90 de
premontaje flexible. Véase, por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº
4.813.834. La estructura y funcionamiento de la lengüeta 90 de
montaje opcional, si se emplea, sería muy parecido al que se
describe de la patente '834, ya citada, cuya descripción se
incorpora en esta memoria por su referencia como se establece en
esta memoria. Brevemente, la lengüeta 90 de montaje está situada en
la porción 55 de ánima avellanada del collar 14 y es de longitud
circunferencial limitada. La lengüeta 90 de montaje, como se indica
en la patente '834, ya citada, es preferiblemente de una
construcción flexible y, como tal, puede ser de un material
plástico tal como, por ejemplo, poliuretano. La lengüeta 90 se
extiende radialmente hacia el interior una distancia suficiente
para estar situada dentro de las ranuras de bloqueo tales como las
ranuras 26, 26a, 26b, 26c, 26d. De esta manera, una vez situada en
una de las ranuras de bloqueo, el collar 14 será mantenido sobre el
pasador asociado 12, 12a, 12b, 12c, 12d. La lengüeta 90 está
situada dentro de la porción 55 de ánima avellanada que está en un
punto alineado con la brida 59. La lengüeta opcional 90 facilita el
movimiento del collar 14 sobre el pasador y el indizado de la
lengüeta 90 sobre las crestas de la ranura de bloqueo. Se apreciará
que la lengüeta 90 podría estar situada alternativamente en el
extremo opuesto del collar 14. También se apreciará que el collar
no necesita emplear la lengüeta opcional 90.
Se apreciará también que una o más porciones del
collar 14 pueden ser de una configuración diferente a la que se
muestra y describe en esta memoria. Por ejemplo, el collar puede no
tener brida (no se muestra) o tener una brida de tamaño reducido
(no se muestra) y/o el collar puede no incluir la porción 55 de
ánima avellanada. Adicionalmente, el collar 4 puede incluir
opcionalmente ese tipo de porción de ánima avellanada en el extremo
opuesto del collar (no mostrada). Se debe tener en cuenta también
que, como se expone en la Patente de EE.UU. Nº 4.867.625, la
lengüeta (por ejemplo, 90) de montaje opcional puede comprender una
rosca limitada (no mostrada), más sustancial, de una prolongación
preseleccionada de modo que alguna magnitud de la sujeción inicial
de la pieza de trabajo puede ser alcanzada en adición a la
retención del collar 14 y el pasador asociado en una condición
preensamblada con las piezas de trabajo. Véase, por ejemplo, la
patente '625 (incorporada en esta memoria por la referencia a la
descripción relativa a la rosca hembra limitada como si se
estableciese completamente en esta memoria).
Otros medios mediante los cuales el sistema 50
de fijación de baja carga de compresión de la invención reduce las
cargas de compresión se muestran en la figura 6C y en particular,
por medio de la comparación de la figura 6C con las figuras 6A y
6B. Concretamente, como se muestra en la figura 6C, se proporciona
una forma 26d de rosca híbrida para las ranuras 26d de bloqueo del
pasador 12d, que mejora las formas de rosca ya conocidas tales como
la ranura 26b de bloqueo de forma de onda y la ranura 26c de
bloqueo profunda, que son ejemplos de las figuras 6A y 6B,
respectivamente. La forma de rosca a modo de ejemplo e la figura 6C
está definida por una característica híbrida única de las
características que incluyen un cierto número de radios mezclados
que proporcionan una transición sustancialmente uniforme entre las
crestas 28d, 30d y la base de las ranuras 26d de bloqueo. Más
concretamente, la primera cresta 28d tiene un primer radio R1, la
segunda cresta tiene un cuarto radio R4, y dos radios intermedios
R2, R3 definen la porción de base o valle 132 de la ranura 26d
mientras simultáneamente se interconectan suavemente el primer
radio R1 y el cuarto radio R4. De esta manera, la forma 26d (figura
6C) de rosca híbrida mejora tras la relativa falta de uniformidad
y la transición abrupta de las formas superficiales y profundas,
26b, 26c, de las figuras 6A y 6B, respectivamente. En particular,
la forma de onda relativamente superficial 26b de la figura 6A
requiere muchos más radios y tiene una transición relativamente
discontinua entre los radios, y la forma 26c de rosca de ranura de
bloqueo profunda de la figura 6B tiene una transición no mezclada
relativamente abrupta entre los radios. Adicionalmente, como se
muestra, la forma de onda 26b de la figura 6A tiene un paso 36b
ancho y una profundidad 38b relativamente superficial, mientras que
la forma 26c de rosca profunda de la figura 6B tiene por el
contrario un paso 36c relativamente estrecho y una profundidad 38c
mucho mayor.
Como puede apreciarse con la referencia
continuada a las figuras 6A y 6B, respectivamente, la forma 26b de
onda relativamente superficial tiende a sobreempaquetar cuando el
collar 14 está comprimido, lo cual como se ha expuesto
anteriormente, incrementa desafortunadamente la carga de
compresión. Inversamente, como se muestra, los cambios abruptos en
la forma 26c de rosca profunda de la figura 6B tienden a producir
el efecto opuesto, produciéndose menos de la cantidad deseada de
aplicación entre las ranuras 26c de bloqueo del pasador 12c y el
collar 14, cuando este es comprimido.
Haciendo referencia ahora a la figura 6C y
comparando la forma 26d de rosca híbrida con las formas 26b y 26c
de rosca de las figuras 6A y 6B, respectivamente, se apreciará que
la forma de rosca híbrida tiene un paso 36d y una profundidad algo
intermedios. Esto, en combinación con los radios R1, R2, R3, R4
mezclados mencionados anteriormente proporciona una forma 26d de
rosca mezclada, suave que consecuentemente favorece la aplicación
de interconexión complementaria de las ranuras 62 de collar con las
ranuras 26d de bloqueo cuando el collar 14 es comprimido,
reduciendo de ese modo la carga de compresión. Las ventajas de la
forma 126 de rosca a modo de ejemplo pueden apreciarse mejor
mediante la siguiente tabla de valores, Tabla 5, que resume un
ejemplo comparativo, no limitativo, de valores de tres sujetadores
de Grado 8, de 5/8 de pulgada, que tienen diferentes pasadores 12b,
12c, 12d con diferentes formas 26b, 26c, 26d de rosca mostradas y
descritas con respecto a las figuras 6A, 6B y 6C.
| Tipo de forma de rosca | Profundidad de | Paso (cm) | Carga de compresión |
| Ranura de Bloqueo | (Kg) | ||
| Ranura de Bloqueo de Forma de Onda | 0,069 cm | 0,330 | 7.603 |
| Ranura de Bloqueo Profunda | 0,081 cm | 1,755 | 6.595 |
| Ranura de Bloqueo Híbrida | 0,071 cm | 0,254 | 6.733 |
La forma de rosca de la ranura de bloqueo
profunda establecida en la Tabla 5 fue desarrollada para reducir los
problemas asociados con la recuperación del ánima 204 roscada
interna representada en la figura 2. Se halló que el incremento de
la profundidad de las ranuras 26c de bloqueo era útil en la
reducción de daños en el ánima 204 roscada interior. Después de lo
cual, se determinó que las ranuras 26c de bloqueo profundas no eran
necesarias con un mecanismo 177 de tracción del tipo mostrado en la
figura 7. La forma de rosca de la ranura de bloqueo híbrida
establecida en la Tabla 5 fue desarrollada para ser usada con el
mecanismo 177 de tracción del tipo mostrado en la figura 7.
Como se muestra, la forma 26d (figura 6C) de
rosca de ranura de bloqueo híbrida tiene una profundidad 38d y un
paso 36d relativamente intermedios cuando se comparan con la forma
de onda y las formas 26b, 26c de rosca de ranura de bloqueo
profundas, respectivamente, al mismo tiempo que logran todas las
ventajas anteriores, incluyendo la conservación d e una carga de
compresión reducida generalmente comparable con la de la ranura 26c
de bloqueo profunda de la figura 6B. Se apreciará también que la
forma 26d de rosca híbrida a modo de ejemplo podría ser empleada
con el collar 14 de encabezamiento anteriormente mencionado, para
incluso reducir más las cargas de compresión. A modo de ejemplo,
para el sujetador de Grado 8 de 5/8 de pulgada de la figura 6C y la
Tabla 5, podría esperarse una reducción en la carga de compresión
de alrededor del 11% de la ranura de bloqueo de forma de onda
cuando se usase la forma 26d de rosca híbrida a modo de ejemplo de
la figura 6C en combinación con el collar 14 de encabezamiento.
También podría esperarse una reducción para el sujetador de Grado 8
de 5/8 pulgadas de la figura 6C y la Tabla 5, en la carga de
compresión de alrededor del 40% de una forma de rosca de ranura de
bloqueo helicoidal estándar cuando la forma 26d de rosca híbrida a
modo de ejemplo de la figura 6C se utilizase en combinación con el
collar 14 de encabezamiento anteriormente mencionado.
Se ha hallado con el collar de encabezamiento de
la presente invención que la relación de la resistencia a la
cizalladura entre un pasador y un collar es de alrededor de: (i)
1,8 para un sujetador de Grado 8 y (ii) 1,6 para un sujetador de
Grado 5. Un margen que puede ser adecuado de la relación de
resistencia a la cizalladura entre un pasador y un collar de la
presente invención sería probablemente de alrededor de 1,5 a 2,1 o
cualquier otro margen comprendido dentro de ese margen.
Realizaciones adicionales a modo de ejemplo de márgenes no se
establecen debido al propósito de simplificar la especificación.
Con los collares templados y revenidos de la técnica anterior se
halló que la relación de la resistencia a la cizalladura entre un
pasador y un collar es de alrededor de: (i) 2,5 para un sujetador
de Grado 8 y (ii) 2,2 para un sujetador de Grado 5.
Se ha hallado también con el collar de
encabezamiento de la presente invención que las ranuras de bloqueo
se empaquetan típicamente: (i) alrededor del 40% para la forma de
rosca 26c de la ranura de bloqueo profunda y alrededor del 60% para
la forma de rosca 26d de ranura de bloqueo híbrida para un
sujetador de Grado 8, y (ii) alrededor del 30% para la forma de
rosca 26c de ranura de bloqueo profunda y alrededor del 50% para la
forma de rosca 26d de ranura de bloqueo híbrida. El uso de la
ranura de bloqueo más profunda con menos sobreempaquetamiento que
las ranuras de bloqueo ha sido hallado conveniente desde el punto
de vista de la acomodación del acabado pintado de que se aplica al
pasador que se acumula en las roscas de las ranuras de bloqueo.
Se ha hallado también que la relación típica de
la longitud de paso a la profundidad de la ranura de bloqueo es de
alrededor de 2,8 para la forma de rosca de ranura de bloqueo y de
alrededor de 3,6 para la forma de rosca de ranura de bloqueo
híbrida. Un margen que puede ser adecuado de la relación típica de
la longitud de paso a la profundidad de la ranura de bloqueo sería
probablemente de alrededor de 2,5 a 4,0 o cualquier otro margen
comprendido dentro de ese margen. La ranura de bloqueo con la forma
de onda de la técnica anterior tenía una relación típica de la
longitud de paso a la profundidad de las ranuras de bloqueo de
alrededor de 4,8.
Las figuras 7, 8 y 9 muestran todavía más
mecanismos para reducir cargas de compresión y por tanto
incrementar la vida útil de las herramientas de la instalación, de
acuerdo con la invención. Como la forma 26d de rosca híbrida y el
collar 14 de encabezamiento previamente examinado, el siguiente
mecanismo de carga baja de compresión puede ser empleado también
independientemente de cualquier combinación adecuada con una o
ambas de las formas 26d de rosca híbrida anteriormente mencionadas
(figura 6C) y como collar 14 de encabezamiento (figuras 1 a 3, 5,
6A, 6B y 6C).
La figura 7 muestra un sujetador 10d y la
herramienta 400 de instalación para asegurar dos piezas 18d, 20d de
trabajo juntas en el que sujetador tiene un mecanismo 177 de
tracción que comprende una porción 179 de tracción relativamente
corta, sustancialmente recta, en el segundo extremo 19 del pasador
12d. Adicionalmente, se muestran cuatro operaciones secuenciales
para instalar el sujetador 10d usando el sistema 50 de baja carga
de compresión a modo de ejemplo de acuerdo con un método de la
invención.
La sección 179 de tracción del pasador 12d tiene
una longitud 183 relativamente corta y por tanto se extiende o
sobresale del segundo extremo 19 del pasador 12d una corta
distancia. En efecto, la longitud 183 de la protuberancia de la
sección de tracción a modo de ejemplo es tan corta que, a
diferencia de la sección de tracción de forma de bellota de la
Patente de EE.UU. Nº 4.299.519 (véanse, por ejemplo, las figuras 1
a 5) que han sido incorporadas por su referencia en esta memoria,
la sección 179 de tracción de la invención no está destinada a ser
cortada después de ser instalada, aunque el corte de la sección 179
de tracción se concibe usando una ranura de cuello de rotura sobre
el pasador 12d o rebanando la sección 179 de tracción con una
herramienta de corte en otras realizaciones de la invención (no
mostradas). Esto elimina ventajosamente la carga de choque de la
herramienta 400 de instalación conocida por ser originada por la
fractura repentina de una ranura de cuello de rotura (véase por
ejemplo, la ranura 40 de cuello de rotura de la figura 1). Esto
elimina también restos de cola de pasador, y ruido de rotura de
pasador. La realización preferida de la porción de tracción
configurada en forma de bellota de la patente '519 padece estos
inconvenientes. Más concretamente, a modo de ejemplo, para el
sujetador 10d de Grado 8 de 5/8 de pulgada, la sección 179 de
tracción a modo de ejemplo sobresale alrededor de 0,25 cm o menos
que la sección de tracción de forma de bellota de la patente '519.
Asimismo, a diferencia con la sección de tracción configurada en
forma de bellota de la patente '519, la sección 179 de tracción a
modo de ejemplo, se extiende sustancialmente recta teniendo todas
las ranuras 181 de tracción sustancialmente el mismo diámetro Da,
que es menor que el diámetro exterior Da' de la porción 25d de
bloqueo del pasador 12d, como se muestra. Como se examinará, la
configuración del diámetro Da reducido, recto, de la porción 179 de
tracción a modo de ejemplo favorece una mejor aplicación mediante
la herramienta 400 de instalación y una vida útil extendida.
También es significativamente más fácil la fabricación que, por
ejemplo, la de la configuración en forma de bellota de la patente
'519, en la que cada ranura de la porción de tracción tiene un
diámetro diferente.
Otras mejoras del sistema 50 de fijación de la
invención se muestran también en las figuras 7, 8 y 9.
Concretamente, la herramienta 400 de instalación a modo de ejemplo
para instalar el sujetador 10d incluye un collar 402 que tiene una
sección 404 de tracción con una pluralidad de dientes 408
estructurados para aplicarse de modo complementario a las ranuras
181 de la porción 179 de tracción del pasador (por ejemplo, el
pasador 12d), y un miembro 410 de yunque que tiene una cavidad 412
de compresión para comprimir el collar 14, como se ha expuesto
anteriormente. La configuración generalmente recta de la porción
179 de tracción a modo de ejemplo permite a pesar diámetro reducido
D_{B} que el espesor T de la sección transversal (figuras 7 y 8)
del collar 402 (figuras 7 y 8) sea aumentado. Concretamente, el
espesor T puede ser incrementado hasta alcanzar el valor total de
la diferencia de los diámetros D_{a}' y D_{B} de la porción 25c
de bloqueo de pasador y la porción 179 de tracción,
respectivamente. Esto hace la herramienta 400 de instalación más
robusta proporcionándole por tanto una vida útil más larga. La
porción 179 de tracción de diámetro reducido a modo de ejemplo
también resulta con menos material que el requerido para la
fabricación de la porción 179 de tracción si se compara, por
ejemplo, con la porción 25a de bloqueo y tracción del sujetador loa
de la figura 2. Esto permite a su vez que las ranuras 181 de
tracción de la sección 179 de tracción de pasador a modo de
ejemplo, y los dientes 408 correspondientes de la sección 404 de
tracción de la herramienta de instalación tengan un mayor espesor,
reduciendo de ese modo el desgaste y excoriación de las ranuras 181
de tracción. El desgaste y excoriación de las ranuras de tracción
son inconvenientes de la técnica conocidos desde hace mucho tiempo.
Los pocos primeros hilos de rosca del diseño de la bellota con
conicidad de la patente '519 pueden ser susceptibles de un desgaste
y excoriación que origine una reducción del diámetro de los hilos
de rosca, y por tanto se reduzcan la robustez y resistencia al
desgaste.
Como se indica, la figura 7 muestra también el
método general de instalación que usa el sistema 50 de fijación de
de baja carga de compresión a modo de ejemplo. Concretamente, como
se muestra, en funcionamiento, una vez que el pasador 12d está
insertado a través de las aberturas alineadas 16d, 17d en las
piezas de trabajo 18d, 20d, el collar 14 se aplica sobre el segundo
extremo 19 del pasador 12d. Como se ha expuesto anteriormente el
collar puede no referirse necesariamente al collar 14 de
encabezamiento a modo de ejemplo anteriormente mencionado. La
porción 179 de tracción del pasador 12d se aplica entonces mediante
el collar 402 de la herramienta 400 de instalación. El collar a
modo de ejemplo es un collar 402 de sujeción dividido que se
expande a una posición abierta (figura 7, ilustración superior) y
se contrae a una posición contraída o cerrada (figura 7, segunda
ilustración desde arriba) en la que los dientes 408 de la sección
404 de tracción de collar se aplican complementariamente de modo
sustancialmente completo a las ranuras 181 de tracción de la
porción 179 de tracción. La herramienta 400 de instalación es
accionada entonces de ese modo arrastrando el collar 402 dentro del
yunque 410 de compresión, y cerrando la sección 404 de tracción
del collar 402, para que el collar 402 introduzca el pasador 12d y
el collar 14 dentro en la cavidad 412 de compresión del yunque 410
aplicando de ese modo una carga de compresión radialmente hacia el
interior y comprimiendo el collar 14 dentro de las ranuras 26d de
bloqueo del pasador. La barra 406 de detección detecta entonces
cuando ha terminado la operación de compresión detectando cuando ha
sido empujado completamente el pasador 12d, y consecuentemente
desactiva la herramienta 400 de instalación retirando el collar
402, liberando la sección 179 de tracción, y expulsando el collar
14 del yunque 410. Consecuentemente, el sistema 50 de instalación a
modo de ejemplo y el método mejoran y simplifican grandemente la
instalación consiguiendo todas las ventajas de una instalación de
menos cola de pasador al mismo tiempo que evitan los inconvenientes
asociados tales como el mayor desgaste debido al giro del
manguito, que es sustituido por el collar 402 de larga utilización.
Esto elimina también una pluralidad de otros componentes de las
herramientas de la instalación separados tales como un collar
separado, un expulsor de liberación, mandíbulas separadas, y
seguidor y resorte, y los sustituye con esencialmente una parte,
del collar 402 sujetador dividido a modo de ejemplo. De esta manera
la invención reduce la duración del ciclo de instalación, el coste
y la complejidad de conocidas aplicaciones giratorias y proporciona
un herramental que es más rápido, más ligero, menos ruidoso y que
contiene menos partes que se mueven, logrando una reducción de
gastos significativa.
Se apreciará que otras configuraciones y métodos
de instalación distintos a los mostrados y descritos en esta
memoria podrían ser empleados. Por ejemplo, como se ha expuesto
anteriormente, se puede concebir que una sección de tracción de
pasador que puede ser seccionada (no mostrada) o una configuración
de mecanismo de tracción de accionamiento (no mostrado) podrían ser
empleadas sin salirse del alcance de la invención. Se apreciará
también que aunque la sección 179 de tracción se muestra teniendo
ranuras 181 de tracción, podría concebirse que otras formas de
rosca (por ejemplo, roscas helicoidales, sin limitación) fuesen
empleadas si se hiciesen las modificaciones correspondientes en la
herramienta de instalación.
Las mejoras de la herramienta 400 de instalación
a modo de ejemplo conseguidas mediante la configuración de la
porción de tracción del pasador a modo de ejemplo son además
apreciadas con referencia a las figuras 8 y 9.
La figura 8 muestra parte de la sección 404 de
tracción del collar 402 sujetador dividido a modo de ejemplo por
la herramienta 400 de instalación. La sección 404 de tracción tiene
un extremo 405 de aplicación (orientado hacia la izquierda en la
figura 8) y una pluralidad de dientes 408. En el ejemplo de la
figura 8, la sección 404 de tracción tiene cuatro dientes 408. El
primer diente 409, que es adyacente al extremo 405 de aplicación
tiene un primer diámetro ID_{1} interior. El resto de los dientes
408 tienen un segundo diámetro ID_{2}, que es menor que ID_{1}.
Abriendo hacia arriba el diámetro interior ID_{1}, del primer
diente 409 de tracción, como se muestra, el diseño de collar de la
invención resiste el desbastado de ese diente 409.
Concretamente, la cima (mostrada en línea de
trazos en el dibujo de la figura 8) del primer diente 409 a modo de
ejemplo es eliminada para abrir hacia arriba el diámetro interior,
ID1 en ese lugar. Esto a su vez mueve el punto primario de carga
desde este lugar a uno que está más atrás dentro de la sección 404
de tracción, (por ejemplo, hacia la derecha con respecto a la
figura 8), reduciendo de ese modo el momento que carga sobre el
radio r de la raíz más adelantado del diente 409 y por tanto
incrementando la vida útil del collar 402. Más concretamente, a
modo de ejemplo con referencia a la primera altura h del primer
diente en el ejemplo de la figura 8, una reducción en la altura del
diente de alrededor del 30% origina un incremento espectacular en
la vida útil de la herramienta 400 de alrededor de 24.000 ciclos de
instalación a alrededor 5.500 Kg de presión de compresión para un
sujetador de Grado 5, que tiene una sección 179 de tracción a modo
de ejemplo (figura 7), ya que el diente delantero 409 falló
previamente al cabo de 14.000 ciclos. Esta mejora espectacular fue
el resultado, como se ha expuesto anteriormente, de reducir el
brazo del movimiento sobre el diente delantero 409 aumentando al
ID_{1}, que desplaza el modo de fallo hacia atrás a un área más
robusta (por ejemplo, el cuarto diente 408 de la izquierda) de la
sección 404 de tracción del collar 402. Esta mejora es en adición
al incremento anteriormente mencionado en la vida útil logrado por
el mayor espesor T de pared del collar 402. Adicionalmente, como
anteriormente se ha expuesto, todo esto se consigue por medio de la
utilización del collar 402 de sujetador dividido de componente
único a modo de ejemplo, que está destinado a expandirse y
contraerse sin requerir la separación de las mandíbulas, un eyector
separado, o un resorte y seguidor separados. Esto ocurre porque el
collar 402 sujetador dividido, a modo de ejemplo, incluye una o más
hendiduras (no mostradas) que le permiten contraerse desde una
posición relajada o abierta (ilustración superior de la figura 7)
hasta una posición cerrada o contraída (segunda ilustración de la
figura 7) que está dibujada dentro del ánima interior 420 (figura
9) del yunque 410 que ejerce una fuerza radialmente hacia el
interior para cerrar la sección 404 de tracción del collar. Se
apreciará, sin embargo, que cualquier diseño (no mostrado) de
collar alternativo adecuado o conocido que tenga, por ejemplo, sin
limitación, mandíbulas (no mostradas) que puedan ser cerradas
separadas podría ser empleado, por ejemplo, para aplicar y tensar
la porción 179 de tracción de pasador (figura 7).
La figura 9 muestra todavía otro avance del
sistema 50 de fijación de baja carga de tracción a modo de
ejemplo.
Concretamente, el yunque 410 de compresión a
modo de ejemplo incluye la cavidad 412 de compresión que, como se
muestra, tiene una sección 414 de entrada redondeada para facilitar
la aplicación inicial con el collar 14 (figura 7), una meseta 416
de compresión, y un ánima interior 420. La meseta 416 de compresión
tiene un primer diámetro, D_{1}, y el ánima interior 420 tiene un
segundo diámetro D_{2} que es mayor que el primer diámetro
D_{1}. Consecuentemente, el diámetro D_{2} de ánima interior
que se abre hacia arriba detrás de la meseta 416 de compresión,
alivia la carga de presión compresora sobre el collar 14 (figura
7). Esto resulta posible por la naturaleza relativamente estrecha
(es decir, pequeña) de la meseta 416 de compresión a modo de
ejemplo, (mostrada mejor en la vista en primer plano en sección de
la figura 9). La anchura 418 estrecha de la meseta de compresión
define una pequeña área de compresión porque esta se abre entonces
en el ánima interior 420 de mayor diámetro D_{2}, en oposición a
tener un diámetro único continuo durante sustancialmente toda la
longitud L del yunque 410 de compresión. El diámetro D_{2}
incrementado, del ánima interior 420 del yunque 410 a modo de
ejemplo proporciona también espacio para acomodar el espesor T de
pared más grueso y por tanto más fuerte del collar 402 (figuras 7 y
8), incrementando más de ese modo la vida útil. Además, la longitud
L, del yunque mejorado 410 de la invención puede ser también
acortada, en comparación, por ejemplo, con el yunque 110 de la
figura 1. Consecuentemente, el sistema 50 de fijación de baja carga
de compresión de la invención proporciona también un cierto número
de mejoras de la herramienta 400 de la instalación reduciendo el
número de piezas para la herramienta, disminuyendo el peso de la
herramienta, reduciendo las cargas de compresión requeridas por la
herramienta, reduciendo el coste de fabricación de la herramienta,
e incrementando la vida útil prevista de la herramienta.
A la vista de lo anterior, la invención
proporciona un sistema de fijación de baja carga de compresión y un
método con numerosas características de la herramienta de
instalación y los sujetadores mejoradas, que incluyen un collar de
encabezamiento, una forma de rosca de bloqueo híbrida, una sección
de tracción de pasador mejorado, y una diversidad de mejoras de la
herramienta de instalación, siendo todas ellas capaces
independientemente, y combinadas de cualquier manera, de reducir las
cargas de compresión y de mejorar la instalación de los sujetadores
de tipo de compresión.
Aunque se han descrito realizaciones concretas
de la invención detalladamente, los expertos en la técnica deben
tener en cuenta que se pueden desarrollar diversas modificaciones y
alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas globales de
la descripción. Consecuentemente, las disposiciones particulares
descritas son solamente ilustrativas y no limitativas del alcance
de la invención que está fijado exclusivamente por la
reivindicaciones adjuntas y por cualquiera y todas las equivalentes
de las mismas.
- 10
- sujetador
- 10a
- sujetador
- 10b
- sujetador
- 10c
- sujetador
- 10d
- sujetador
- 12
- miembro de pasador
- 12a
- pasador
- 12b
- pasador
- 12c
- miembro de pasador
- 12d
- pasador
- 13
- primer extremo
- 14
- collar
- 14'
- collar
- 15
- vástago alargado
- 15a
- vástago de pasador
- 15b
- vástago de pasador
- 15c
- vástago alargado
- 16
- ánima de primera pieza de trabajo
- 16a
- ánima de primera pieza de trabajo
- 16b
- ánima de primera pieza de trabajo
- 16d
- ánima de primera pieza de trabajo
- 17
- ánima de segunda pieza de trabajo
- 17a
- ánima de segunda pieza de trabajo
- 17b
- ánima de segunda pieza de trabajo
- 17c
- ánima de segunda pieza de trabajo
- 17d
- ánima de segunda pieza de trabajo
- 18
- primera pieza de trabajo
- 18a
- primera pieza de trabajo
- 18b
- primera pieza de trabajo
- 18c
- primera pieza de trabajo
- 18d
- primera pieza de trabajo
- 19
- segundo extremo del pasador
- 20
- segunda pieza de trabajo
- 20a
- segunda pieza de trabajo
- 20b
- segunda pieza de trabajo
- 20c
- segunda pieza de trabajo
- 20d
- segunda pieza de trabajo
- 22
- cabeza
- 22a
- cabeza
- 22b
- cabeza
- 22c
- cabeza
- 22d
- cabeza
- 23
- superficie posterior
- 23a
- superficie posterior
- 23b
- superficie posterior
- 23c
- superficie posterior
- 23d
- superficie posterior
- 24
- porción de vástago uniforme
- 24a
- porción de vástago uniforme
- 24b
- porción de vástago uniforme
- 24c
- porción de vástago uniforme
- 24d
- porción de vástago uniforme
- 26
- ranuras de bloqueo de pasador
- 26a
- ranuras
- 26b
- ranura de bloqueo
- 26c
- ranura de bloqueo
- 26d
- forma de rosca híbrida
- 36
- paso
- 36a
- paso
- 36b
- paso
- 36c
- paso
- 36d
- paso
- 38
- profundidad
- 38b
- profundidad
- 38c
- profundidad
- 38d
- profundidad
- 40
- ranura de cuello de rotura
- 41
- porción de vástago de tracción
- 42
- meseta anular recta
- 44
- ranuras de tracción
- 50
- sistema de fijación de baja carga de compresión
- 59
- brida
- 61
- vástago de collar
- 61
- vástago de collar
- 62
- ranuras de collar
- 64
- resaltes de collar
- 65'
- ánima pasante
- 67'
- porción de vástago ensanchada hacia fuera
- 69
- porción de vástago recta
- 71
- cresta
- 73
- superficie
- 77
- ánima roscada
- 100
- herramienta de instalación
- 102
- montaje de morro
- 104
- mandíbulas espaciadas circunferencialmente
- 106
- montaje de cuello tubular
- 108
- alojamiento de yunque
- 110
- sección de yunque de compresión
- 112
- cavidad de montaje
- 114
- trayectorias cónicas
- 116
- montaje de seguidor de mandíbula
- 128
- primera cresta
- 130
- segunda cresta
- 132
- base de ranura
- 134
- ranura de pasador
- 136
- paso
- 138
- profundidad
- 177
- mecanismo de tracción
- 179
- porción de tracción
- 181
- ranuras de tracción
- 183
- longitud
- 200
- herramienta de instalación
- 202
- accionamiento exterior
- 204
- ánima roscada interna
- 296
- barra de detección
- 210
- yunque de compresión
- 212
- cavidad de compresión
- 300
- herramienta de instalación
- 302
- barra de accionamiento
- 304
- roscas.
Claims (20)
1. Un sistema de fijación de baja carga de
compresión para un sujetador de tipo de compresión estructurado
para asegurar una pluralidad de piezas de trabajo juntas,
incluyendo dicho sujetador de tipo de compresión un miembro de
pasador que tiene un vástago de pasador alargado destinado a estar
situado en aberturas alineadas en las piezas de trabajo, terminando
dicho miembro de pasador por un extremo en una cabeza ensanchada
destinada a aplicarse a una superficie sobre un lado de las piezas
de trabajo y en su extremo opuesto en una porción ranurada
destinada a extenderse más allá de una superficie opuesta sobre el
lado opuesto de las piezas de trabajo, comprendiendo dicha porción
ranurada una porción de bloqueo que tiene una pluralidad de ranuras
de bloqueo definidas mediante ranuras de pasador que se extienden
circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que terminan
en crestas de pasador, comprendiendo dicho sistema de fijación de
cargas de baja compresión:
una herramienta de instalación que incluye un
miembro de yunque con una cavidad de compresión; y
un collar de encabezamiento que incluye un
vástago de collar generalmente recto destinado a ser comprimido
dentro de dichas ranuras de bloqueo sobre dicho miembro de pasador
en respuesta a una fuerza axial relativa o carga de compresión
aplicada entre dicho miembro de pasador y dicho collar de
encabezamiento mediante dicha herramienta de instalación,
proporcionando de ese modo una magnitud deseada de carga de
fijación sobre las piezas de trabajo que están unidas juntas para
definir un junta unida, estando estructurada dicha cavidad de
compresión de dicha herramienta de instalación para aplicar dicho
vástago de collar y comprimir este radialmente hacia el interior,
teniendo dicho collar de encabezamiento cuando es comprimido,
ranuras y resaltes de collar que interconectan dichas ranuras y
resaltes de pasador, siendo dicho miembro de pasador y dicho
collar de encabezamiento de diferentes materiales que tienen
tensiones de cizallamiento finales de diferentes magnitudes para
que la deformación de dicho miembro de pasador sea sustancialmente
evitada tras la compresión de dicho collar en dicho miembro de
pasador,
en el que dicho collar de encabezamiento no
requiere tratamiento térmico, y el vástago de collar generalmente
recto de dicho collar de encabezamiento tiene un espesor de pared
que es relativamente delgado reduciendo de ese modo la carga de
compresión requerida para comprimir dicho collar de
encabezamiento.
2. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, en el que el espesor de pared
relativamente delgado del vástago generalmente recto de dicho
collar de encabezamiento está estructurado para resistir el
sobreempaquetamiento de dichas ranuras de dicho pasador, reduciendo
más de ese modo la carga de compresión requerida para comprimir
dicho collar de encabezamiento.
3. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, en el que dicho collar presenta
propiedades físicas suficientes para calificarlo para un Grado de
sujetador seleccionado del grupo compuesto de Grado 5 y Grado 8.
4. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 3, en el que la dureza de dicho
collar de encabezamiento está comprendida entre 85 Rb y 95 Rb.
5. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, en el que dicho collar de
encabezamiento es de un acero de bajo carbono recocido o no
recocido.
6. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, que incluye una brida ensanchada
en un extremo de dicha porción de vástago de collar, estando dicha
brida ensanchada estructurada para aplicar una superficie de
confrontación sobre la superficie adyacente de dichas piezas de
trabajo.
7. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, que incluye una lengüeta de
montaje destinada a aplicar dichas ranuras de bloqueo de dicho
pasador para mantener dicho sujetador en una posición ensamblada
con una precarga predeterminada opcional, antes de que dicho collar
de encabezamiento sea comprimido.
8. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 1, en el que dicho collar de
encabezamiento tiene un diámetro exterior y un diámetro interior; y
en el que la relación del diámetro exterior al diámetro interior
del collar está comprendida entre 1,47 y 1,55.
9. Un sistema de fijación de baja carga de
compresión según la reivindicación 1 para asegurar una pluralidad
de piezas de trabajo juntas usando un sujetador de tipo de
compresión, comprendiendo dicho sistema de baja carga de
compresión:
un miembro de pasador que tiene un vástago de
pasador alargado destinado a estar situado en aberturas alineadas
en las piezas de trabajo y que termina en un primer extremo en una
cabeza ensanchada que se aplica a una superficie sobre un lado de
las piezas de trabajo y en un segundo extremo en una porción
ranurada que se extiende más allá de una superficie opuesta sobre
el lado opuesto de las piezas de trabajo, comprendiendo dicha
porción ranurada una porción de bloqueo que tiene una pluralidad de
ranuras de bloqueo definidas por ranuras de pasador que se
extienden circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que
terminan en crestas de pasador, teniendo dicha porción de bloqueo
de dicho pasador un diámetro exterior;
una porción de tracción sustancialmente recta
que se extiende desde el segundo extremo de dicho pasador, y que
incluye una pluralidad de ranuras de tracción, teniendo dicha
porción de tracción un diámetro exterior que es menor que el
diámetro exterior de dicha porción de bloqueo de dicho pasador;
una herramienta de instalación que incluye un
miembro de yunque con una cavidad de compresión, y un collar que
tiene una sección de tracción con una pluralidad de dientes
estructurados para que se apliquen de modo complementario en
ranuras de tracción de dicha porción de tracción; y
un collar que incluye un vástago de collar
generalmente recto destinado a ser comprimido entre dichas ranuras
de bloqueo sobre dicho miembro de pasador en respuesta a una
fuerza de tracción axial relativa aplicada a dicha porción de
tracción de dicho miembro de pasador mediante dicha sección de
tracción de dicha herramienta de instalación proporcionando de ese
modo una magnitud deseada de la carga de fijación sobre las piezas
de trabajo, que están unidas juntas para definir una junta unida
por dicha cavidad de compresión de dicha herramienta de instalación
que está estructurada para aplicar una carga de compresión
aplicando dicho vástago de collar y comprimiendo este radialmente
hacia el interior, teniendo dicho collar cuando es comprimido,
ranuras de collar y resaltes que interconectan dichas ranuras y
resaltes de pasador, siendo dicho miembro de pasador y dicho collar
de diferentes materiales que tienen tensiones cortantes finales de
diferentes magnitudes para sustancialmente evitar la deformación de
dicho miembro de pasador tras comprimir dicho collar al mismo.
10. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 9, en el que dicha porción de
tracción de dicho pasador tiene una cierta longitud; en el que la
longitud de dicha porción de tracción es sustancialmente menor que
la longitud de dicha porción de bloqueo de dicho pasador para que
la longitud que sobresalga de dicha porción de tracción del segundo
extremo de dicho pasador sea relativamente corta; y en el que dicha
porción de pasador está estructurada para que permanezca sobre el
segundo extremo de dicho pasador después de la instalación de dicho
sujetador.
11. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 9, en el que todas las ranuras de
tracción de dicha porción de tracción de dicho pasador tienen
sustancialmente el mismo diámetro, y en el que todos los dientes de
dicha sección de tracción de dicha herramienta de instalación están
estructurados para aplicarse completamente a las ranuras de
tracción de dicha porción de tracción para resistir el desgaste y la
exfoliación de dichas ranuras de tracción.
12. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 11, en el que dicha sección de
tracción de dicha herramienta de instalación tiene un extremo de
aplicación; en el que el primer diente de dichos dientes de dicha
sección de tracción que es adyacente a dicho extremo de aplicación
tiene un primer diámetro interior; en el que el resto de los
dientes de dicha sección de tracción tienen un segundo diámetro
interior; y en el que el primer diámetro interior de dicho primer
diente es mayor que el segundo diámetro.
13. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 9, en el que el collar de dicha
herramienta de instalación tiene un cierto espesor de la sección
transversal; y en el que la diferencia entre el diámetro exterior
de la porción de bloqueo del pasador y el menor diámetro exterior
de la porción de tracción de dicho pasador proporciona un
correspondiente incremento en dicho espesor de la sección
transversal de dicho collar, extendiendo de este modo la vida útil
de dicha herramienta de instalación.
14. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 9, en el que dicho collar es un
collar de sujeción dividido único; en el que la porción de tracción
de dicho collar de sujeción dividido está destinada a expandirse
para recibir dicha porción de tracción de dicho pasador y
contraerse para que dichos dientes de dicha porción de tracción se
apliquen de modo complementario a dichas ranuras de tracción de
dicha porción de tracción sin requerir que el collar sea recalcado
sobre la porción de tracción, y sin requerir utilización alguna de
un eyector separado, un par separado de mandíbulas opuestas y un
seguidor y resorte separados.
15. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 9, en el que la cavidad de
compresión de dicho miembro de yunque de dicha herramienta de
instalación tiene una sección de entrada redondeada estructurada
para recibir dicho collar, una meseta de compresión adyacente a
dicha sección de entrada y que tiene un primer diámetro, y una
ánima interior que tiene un segundo diámetro, estando dicha meseta
de compresión estructurada para proporcionar dicha carga de
compresión radialmente hacia el interior sobre dicho collar; en el
que dicha meseta de compresión es relativamente estrecha para
reducir la carga de compresión requerida para comprimir dicho
collar; y en el que el segundo diámetro interior de dicha ánima
interior es mayor que dicho primer diámetro interior de dicha
meseta de compresión para aliviar algo dicha carga de compresión
dirigida radialmente hacia el interior y de ese modo reducir más
dicha carga.
16. Un sistema de fijación de baja carga de
compresión según la reivindicación 1 para asegurar una pluralidad
de piezas de trabajo juntas usando un sujetador de tipo de
compresión, comprendiendo dicho sistema de fijación de baja carga
de compresión:
un miembro de pasador que tiene un vástago de
pasador alargado destinado a estar situado en aberturas alineadas
en las piezas de trabajo y que termina en un primer extremo en una
cabeza ensanchada que se aplica a una superficie sobre un lado de
las piezas de trabajo y en un segundo extremo sobre el lado opuesto
de las piezas de trabajo, comprendiendo dicha porción ranurada una
porción de bloqueo que tiene una pluralidad de ranuras de bloqueo
definida por ranuras de pasador que se extienden
circunferencialmente y resaltes de pasador asociados que terminan
en crestas de pasador, teniendo dicha porción de bloqueo de dicho
pasador un diámetro exterior;
una herramienta de instalación que incluye un
miembro de yunque con una cavidad de compresión; y
un collar que incluye un vástago de collar
generalmente recto destinado a ser comprimido dentro de dichas
ranuras de bloqueo sobre dicho miembro de pasador en respuesta a
una fuerza axial o carga de compresión aplicada entre dicho miembro
de pasador y dicho collar mediante dicha herramienta de
instalación, proporcionando de ese modo una magnitud deseada de
carga de fijación sobre las piezas de trabajo que se sujetan juntas
para definir una junta unida, estando dicha cavidad de compresión
de dicha herramienta de instalación estructurada para aplicar dicho
vástago de collar y comprimir este radialmente hacia el interior,
teniendo dicho collar cuando está comprimido ranuras de collar y
resaltes que interconectan dichas ranuras y resaltes de pasador,
dicho miembro de pasador y dicho collar que son de diferentes
materiales que tienen tensiones cortantes de diferentes magnitudes
para evitar sustancialmente que dicho miembro de pasador sea
deformado por la compresión de dicho collar,
en el que dichas ranuras de bloqueo de dicho
pasador comprenden una forma de rosca definida por un número d
radios para cada una de dichas ranuras de pasador, dichos resaltes
de pasador, y dichas crestas de pasador de dichas ranuras de
bloqueo, estando mezclados dichos radios para lograr una transición
sustancialmente suave entre dichos radios y favorecer de ese modo
la aplicación de interconexión complementaria de dichas ranuras de
collar con dichas ranuras de bloqueo cuando dicho collar es
comprimido, y para reducir la carga de compresión requerida para
comprimir dicho collar.
17. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 16, en el que dichas crestas de
cada ranura de pasador incluyen una primera cresta y una segunda
cresta; en el que la distancia entre dichas primera y segunda
crestas define el paso de dichas ranuras de bloqueo; en el que
dichos radios incluyen primero, segundo, tercero y cuarto radios; y
en el que dicho segundo radio y dicho tercer radio definen la
porción inferior de dicha ranura de pasador, estando dichos
primero, segundo, tercero y cuarto radios mezclados para
proporcionar dicha transición sustancialmente suave entre
ellos.
18. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 17, en el que la forma de rosca
definida por dichos radios mezclados es seleccionada de un grupo
compuesto de una forma de rosca anular, una forma de rosca
helicoidal y una forma de rosca de onda.
19. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 16, en el que la relación de la
resistencia cortante entre dicho pasador y dicho collar está
comprendida entre alrededor de 1,5 y 2,1.
20. El sistema de fijación de baja carga de
compresión de la reivindicación 16, en el que cada una de dichas
ranuras de bloqueo tiene una longitud y una profundidad de paso; y
en el que la relación de la longitud de paso a la profundidad está
comprendida entre alrededor de 2,5 y 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601982U ES1064182Y (es) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Sistema de fijacion de baja carga de compresion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601982U ES1064182Y (es) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Sistema de fijacion de baja carga de compresion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1064182U true ES1064182U (es) | 2007-02-16 |
| ES1064182Y ES1064182Y (es) | 2007-05-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200601982U Expired - Fee Related ES1064182Y (es) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Sistema de fijacion de baja carga de compresion |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1064182Y (es) |
-
2006
- 2006-09-07 ES ES200601982U patent/ES1064182Y/es not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1064182Y (es) | 2007-05-16 |
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