ES2276242T3 - Sistema adaptador de celda de combustible para herramientas de combustion. - Google Patents
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Abstract
Un adaptador (16) de celda de combustible configurado para la conexión a una celda (14) de combustible que es acoplable sobre una válvula (12) de medición de combustible de una herramienta (10) de combustión, teniendo la celda de combustible un vástago (52) y teniendo la válvula (12) de medición un niple (56), comprendiendo dicho adaptador: un cuerpo adaptador (18) que tiene una base (22) configurada para el acoplamiento en la celda (14) de combustible y una boquilla (20) conectada a dicha base (22); definiendo dicho cuerpo adaptador (18) una cámara (26) configurada para acomodar el vástago (52) y el niple (56); y un sello inserto (44) que comprende un cuerpo (46) que define una pasaje central (48) que tiene un extremo (50) de celda de combustible y un extremo (54) de niple de válvula, estando provisto dicho pasaje para la comunicación de fluido entre dicho extremo (50) de celda de combustible y el extremo (54) de niple de válvula; teniendo dicho cuerpo un diámetro; caracterizado porque elsello comprende una porción (58) de pestaña fijada a dicho extremo (54) de niple de válvula y que tiene un diámetro mayor que el diámetro de dicho cuerpo; teniendo dicha porción (58) de pestaña una superficie externa (64) provista de un reborde (62).
Description
Sistema adaptador de celda de combustible para
herramientas de combustión.
Esta invención se refiere a mejoras en sistemas
adaptadores de celda de combustible para uso en herramientas de
combustión. Como se ejemplifica en las patentes de Estados Unidos de
Norteamérica 4,403,722, 4,483,474, 4,522,162 y 5,115,944, se conoce
el uso de un surtidor para surtir un combustible de hidrocarburo
hacia una herramienta energizada con gas, tal como, por ejemplo,
una herramienta accionadora de sujetador energizada con gas. Dichas
herramientas accionadas con gas y dichas celdas de combustible están
comercialmente disponibles a partir de ITW-Paslode
(una división de Illinois Tool Works, Inc.) de Vernon Hills,
Illinois, bajo su marca IMPULSE. En particular, una celda de
combustible adecuada se describe en la patente de los Estados Unidos
de Norteamérica nº. 5,115,944, antes mencionada.
Se conoce un sistema estándar para unir una
celda de combustible a una herramienta de combustión, es decir
colocar una celda de combustible en una herramienta de combustión
con una unidad de medición tal como una válvula y que no tiene
adaptador. Este sistema tiene la ventaja de ser compacto, aunque no
protege la entrada de la unidad de medición hembra del polvo y
otros desechos. Asimismo, cuando no se utiliza un adaptador, una
tapa protectora o envase de lámina al vacío es necesario para
transportar la celda de combustible.
Hay otro sistema de unión de celda de
combustible conocido para herramientas de combustión, en donde un
adaptador de soporte de sello similar a manguito se une a la celda
de combustible y crea un sello para unir el vástago de la celda de
combustible y un ensamblador desde la herramienta de combustión. Sin
embargo, este sistema adaptador no protege a la celda de
combustible del polvo y otros desechos. Otra desventaja es que se
considera que la presencia de sólo este adaptador disminuye la vida
útil y la capacidad de la celda de combustible.
Una desventaja de las celdas de combustible de
herramienta de combustión convencionales como se describió antes es
que las estructuras de alineación convencionales empleadas para
alinear los vástagos correspondientes o pasajes de la celda de
combustible y la unidad de medición de combustible de herramienta o
válvula no proporciona la alineación coaxial consistente de esos
pasajes, lo cual puede conducir a combustible desperdiciado, vidas
útil de celda de combustible reducida y rendimiento menor al
óptimo.
Un problema de diseño relacionado de las celdas
de combustible de herramienta de combustión convencionales es que
es necesario mantener la alineación adecuada entre el vástago de la
celda de combustible y el niple de válvula de medición de la
herramienta, tanto durante la instalación de la celda de combustible
dentro de la herramienta como cuando está expuesta a un ambiente de
sitio de construcción o de funcionamiento en taller relativamente
adverso para dichas herramientas.
El mantener un sellado adecuado entre el vástago
de la celda de combustible y el niple de válvula de medición de
herramienta también es un problema, ya que es necesario que el sello
evite el escape de combustible, mientras acomoda la acción
deslizante del vástago de la celda de combustible con relación al
sello y el niple a medida que la celda de combustible es insertada
en, o retirada de la herramienta. Ante la inserción en la
herramienta, el vástago de la celda de combustible debe ser
presionado dentro de la celda de combustible a fin de permitir la
liberación del combustible. Además, si la celda de combustible es
retirada de la herramienta antes de que esté vacía, se debe
permitir que el vástago regrese a su posición cerrada o extendida a
fin de evitar el derrame de combustible.
En consecuencia, existe la necesidad de un
sistema de unión de celda de combustible mejorado que protege a la
celda de combustible del polvo y otros desechos mientras está en
uso. Además, existe la necesidad de un sistema adaptador de celda
de combustible que mantenga un acoplamiento alineado directo entre
el vástago de la celda de combustible y el niple de la válvula de
medición de combustible de la herramienta, tanto durante la
inserción como durante la retirada de la celda de combustible desde
la herramienta.
El documento
US-B1-6.217.085 describe el
preámbulo de la reivindicación 1, el documento
EP-A-1.197.299 enseña un adaptador
de celda de combustible que está acoplado en una válvula de medición
de combustible, teniendo la celda de combustible un vástago y la
válvula de medición un niple, comprendiendo dicho adaptador:
Un cuerpo adaptador que tiene una base
configurada para el acoplamiento en la celda de combustible y un
niple conectado a dicha base;
definiendo dicho cuerpo adaptador una cámara
configurada para acomodar el vástago y el niple; y
un sello inserto que comprende un cuerpo que
define un pasaje que tiene una celda de combustible y un extremo de
niple de válvula, estando dicho pasaje provisto para la comunicación
de fluido entre dicha celda de combustible y dicho extremo de niple
de válvula.
El objeto de la invención del presente caso es
mejorar el modo en el cual se asegura el adaptador a la celda de
combustible.
Las necesidades antes mencionadas son
satisfechas o excedidas por el adaptador de celda de combustible de
acuerdo con la reivindicación 1 y una herramienta de combustión de
acuerdo con la reivindicación 11.
En la realización preferida, el extremo de celda
de combustible de dicho cuerpo de dicho sello inserto están
configurados para recibir de manera coincidente un extremo libre del
vástago.
Más ventajosamente, el reborde de dicha porción
de pestaña, está configurado para acoplarse de forma sellada a un
extremo del niple.
La invención será mejor entendida con la lectura
de la siguiente descripción, con referencia a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
herramienta de combustión que incorpora la presente invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva
despiezada fragmentaria del presente adaptador y la celda de
combustible;
la figura 3 es una vista en perspectiva
despiezada fragmentaria del presente adaptador, el sello inserto y
la celda de combustible;
la figura 4 es una sección vertical fragmentaria
del presente sistema adaptador de celda de combustible que ilustra
el adaptador y el sello inserto moldeado acoplado a la celda de
combustible, antes de la depresión del vástago de la celda de
combustible;
la figura 5 es una sección vertical fragmentaria
del montaje de la figura 4 que muestra el acoplamiento total de la
celda de combustible y el adaptador con la herramienta de válvula de
medición de combustible;
la figura 6 es una vista en perspectiva de un
sello inserto para uso con el presente adaptador;
la figura 7 es una vista en perspectiva inversa
del sello de la figura 6;
la figura 8 es una sección tomada a lo largo de
la línea 8-8 de la figura 7 y en la dirección
indicada generalmente;
la figura 9 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa del sello inserto de la figura 7;
la figura 10 es una sección compuesta similar a
las figuras 4 y 5 de una realización alternativa del presente sello
inserto y adaptador de celda de combustible; y
la figura 11 es una vista en perspectiva de otra
realización alternativa del presente adaptador de celda de
combustible.
Haciendo referencia ahora a la figura 1, una
herramienta energizada por combustión del tipo adecuado para uso
con la presente invención está designada de manera general como 10.
La herramienta 10 incluye un alojamiento 11 que encierra una
válvula 12 de medición de combustible, y una cámara 13 de celda de
combustible la cual aloja de manera liberable una celda 14 de
combustible. La construcción y operación de la herramienta 10 se
describe en detalle en los documentos referidos anteriormente. A
pesar de que se describe una herramienta de tipo de recorte, se
considera que la presente invención puede ser utilizada con
cualquier tipo de herramienta de combustión que utilice una celda
de combustible.
En las figuras 2 y 3, un adaptador de celda de
combustible, designado generalmente como 16, está configurado para
la conexión a la celda 14 de combustible, y facilita el acoplamiento
de la celda de combustible en la cámara 13 de celda de combustible.
Un cuerpo adaptador 18 tiene una boquilla generalmente cilíndrica 20
y una base 22 configurada para el acoplamiento sobre la celda 14 de
combustible, y la boquilla está conectada a la base. La boquilla 20
del cuerpo 18 tiene un extremo libre 24 y define una cámara 26 que
preferiblemente es generalmente axial, con una membrana frangible
28 que bloque la cámara 26. Esta membrana frangible 28 tiene un
orificio 30 que permite el escape de aire, y está colocado
preferiblemente en o adyacente al extremo libre 24 de la boquilla
20 para indicar en forma visual la alteración cuando se rompe. Sin
embargo, se contemplan otras ubicaciones a lo largo de la cámara 26
para la membrana 28. En una realización preferida, el diámetro del
orificio 30 mide aproximadamente 0,025 cm, aunque el diámetro puede
variar dependiendo de la aplica-
ción.
ción.
En el cuerpo adaptador 18, la boquilla 20 tiene
una pluralidad de lengüetas 32 y, una pluralidad de costillas 34 de
soporte. Cada una de las lengüetas 32 tiene preferiblemente una
configuración de rampa, que se extiende en una configuración
inclinada desde el extremo libre 24 hacia la base 22, y cada una
tiene preferiblemente un extremo truncado 36 de lengüeta. Las
costillas de soporte generalmente en forma de L 34 tienen cada una
de preferencia un extremo truncado 38 de costilla, y están
configuradas para conectar la boquilla 20 a la base 22. En la
realización preferida, las lengüetas individuales 32 y las costillas
34 de soporte están separadas en forma circunferencial unas de
otras, y la separación de las lengüetas con relación a las costillas
34 de soporte es escalonada, de manera que las lengüetas y las
costillas de soporte no están en alienación axial entre sí. De
igual manera, las costillas 34 sostienen la base 22 en una relación
radialmente separada hacia la boquilla 20. Se considera que esta
configuración puede cambiar en vista de la herramienta, la celda de
combustible y/o los requerimientos de rendimiento del material
asociados con aplicaciones particulares.
En la realización preferida, el adaptador 16
está provisto de una formación 40 de sujeción la cual está
configurada para ser acoplada por un sujetador (no mostrado)
colocado en la cámara 13 de celda de combustible del alojamiento
11. Esta formación 40 de sujeción puede tener una variedad de
formas. En la realización ilustrada en las figuras
2-5, los extremos truncados 36 de lengüeta
correspondientes y los extremos de costilla 38 de las lengüetas 32
y las costillas 34 de soporte definen una ranura 40 que está
colocada sobre la boquilla 20. Aunque se prefiere que el cuerpo
adaptador 18 tenga una formación 40 de sujeción en la forma de una
ranura como se acaba de describir, también está contemplado que la
formación de sujeción sea de manera alternativa una costilla o
saliente, que se extiende generalmente de manera radial desde el
cuerpo adaptador 18. Dichos salientes pueden formar una costilla
anular o pueden ser también lengüetas o segmentos de costilla
separados, individuales.
También en una realización preferida, las
lengüetas 32 están radialmente separadas una en relación a la otra,
y las costillas de soporte están radialmente separadas una en
relación a la otra. Las lengüetas 32 también están axialmente
oblicuas, en otras palabras, no están axialmente alineadas en
relación a las costillas de soporte opuestas 34 correspondientes.
Por lo tanto, en las figuras 2 y 3, se define una relación
escalonada entre las lengüetas 32 y las costillas 34 de
soporte.
Existe por lo menos una proyección 42 formada en
la base 22 configurada para acoplar por fricción la celda 14 de
combustible. En una realización preferida, existe una pluralidad de
proyecciones 42 colocadas en una forma que se extienden radialmente
alrededor del exterior de la base 22.
Haciendo referencia ahora a las figuras
3-8, el cuerpo adaptador 18 aloja un sello inserto
44 que encaja en la cámara 26. El sello inserto 44 incluye un
cuerpo 46 que define un pasaje axial 48 (que se observa mejor en
las figuras 4 y 5). Además, el sello inserto 44 tiene un primer
extremo 50 o de celda de combustible configurado para recibir un
vástago 52 de celda de combustible, y un segundo extremo 54 o de
niple de válvula configurado para acoplar de manera sellada un
niple 56 de válvula de combustible que se proyecta desde la válvula
12. Una porción 58 de pestaña está fijada, preferiblemente formando
o moldeando de manera integral, o uniendo a través de tecnologías
conocidas la porción de pestaña al cuerpo 46 en el extremo 54 de
niple de válvula. La porción 58 de pestaña define por tanto la
ubicación de sellado para el niple 56 de válvula una vez que la
celda 14 de combustible está operativamente acoplada en la
herramienta 10.
Se verá que, en la realización preferida, el
cuerpo 46 de sello inserto es preferiblemente cilíndrico (sin
embargo están contempladas otras formas, tales como poligonal), y
tiene un diámetro o altura "D" (Figura 8). Se observará además
que la porción 58 de pestaña tiene un diámetro "Da" (Figura 8)
mayor que el diámetro D del cuerpo 46. Para mantener la
comunicación de fluido entre el niple 56 de válvula y el vástago 52
de celda de combustible, la porción 58 de pestaña tiene una
abertura 60 en comunicación de fluido con el pasaje 48.
Para obtener una relación de sellado positiva
con el niple 56 de válvula, la porción 58 de pestaña tiene un
reborde 62 en una superficie externa 64 de la porción de pestaña. En
la realización preferida, el reborde está ubicado centralmente en
la superficie externa 64 y tiene un diámetro "d" (figura 8) que
es menor que el diámetro "D" del cuerpo 46 de sello.
Haciendo referencia ahora a la figura 6, se
observará que la porción 58 de pestaña tiene una periferia que
define una superficie 66 que es generalmente paralela a un eje
longitudinal del cuerpo 46 de sello. En la realización preferida,
la superficie periférica 66 está facetada, estando hecha de varias
facetas 68 unidas por esquinas radiadas o redondeadas 70. Sin
embargo, también se contemplan las esquinas afiladas o no
redondeadas. El sello 44 está configurado de manera que las
esquinas 70 son los puntos de contacto deslizante con la cámara 26.
Se prefiere que el diámetro "Da" de la porción 58 de pestaña
esté dimensionado para mantener la relación deslizante de
resistencia relativamente baja en la cámara 26, siempre que
proporcione aún una función de centrado para conservar la
alineación del vástago 52 de celda de combustible con el niple 56 de
válvula de combustible. Se sabe que la alineación inadecuada de
estos dos componentes reduce la vida útil y/o deteriora el
rendimiento de la celda de combustible. A pesar de que en la
realización preferida la superficie 66 es hexagonal, se comprenderá
que se contemplan un número de formas poligonales que sean
adecuadas, dependiendo de la aplicación.
En el extremo opuesto desde la porción 58 de
pestaña, el cuerpo 46 de sello inserto define un rebaje 72
configurado para acomodar de manera coincidente el vástago 52 de
celda de combustible. Para proporcionar la comunicación de fluido
entre la celda 14 de combustible y la válvula 12 de medición, el
rebaje 72 tiene una abertura 74 (figura 8) que está en comunicación
de fluido con, y preferiblemente coextensiva con, la abertura 60 en
la porción 58 de pestaña, y que es parte del pasaje 48.
Haciendo referencia ahora a la figura 9, A pesar
de que se prefiere la superficie periférica 66 de la porción 58 de
pestaña sea facetada poligonal, también se contempla que la
superficie puede ser generalmente circular. En la figura 9, un
sello inserto alternativo está designado generalmente como 76, y
características que son compartidas con el sello 44 están
designadas con números de referencia idénticos. La principal
distinción entre el sello 44 y el sello 76 es que el sello 76 está
provisto de una porción 78 de pestaña que tiene una superficie 80
de borde periférico que es generalmente circular. Se comprenderá que
el diámetro "Da" de la porción 78 de pestaña está dimensionado
para promover la relación de deslizamiento/centrado antes descrita
en relación con la porción 58 de pestaña. Por lo tanto, entre otras
cosas, el diámetro "Da" puede variar dependiendo del
coeficiente relativo de fricción entre la porción 78 de pestaña y la
cámara, y el tipo de válvula de celda de combustible y vástago de
válvula empleados.
Sin importar la forma de la superficie
periférica 66, 80, aparte de proporcionar una superficie de contacto
deslizante con la cámara 26, las porciones 58, 78 de pestaña actúan
para centrar el vástago 52 en el adaptador 16 y mantienen la
alineación adecuada entre el vástago y el niple 56 de válvula. Los
sellos insertos 44 y 76 también soportan el acoplamiento entre el
vástago 52 y el niple 56 durante la operación de la herramienta 10
hasta el grado que no es necesario otro soporte para la conexión de
vástago-niple.
Siempre que ambos sellos 44 y 76 sean
deslizables en la cámara 26, los materiales utilizados para el
adaptador 16 en general y el cuerpo 18 en particular, así como los
materiales utilizados para el sello inserto 44, 76, la acción de
deslizamiento relativo entre los sellos insertos y la cámara pueden
variar dependiendo de la aplicación. En la realización preferida,
los sellos insertos 44 y 76 son relativamente más elásticos o
similares a caucho que el adaptador 16. De manera específica, los
sellos 44 y 76 están hechos preferiblemente a partir de caucho de
epiclorhidrina que tiene una dureza aproximada de Durómetro 70 o
equivalente que tiene la elasticidad, capacidad de moldeo y
resistencia deseadas para la impregnación y dilatación del
combustible. Otros materiales que tienen las características
deseadas antes enumeradas podrían utilizarse para el sello inserto
44, 76.
Otra característica de los sellos insertos 44 y
76 es que se crea una relación de sellado entre el niple 56 de
válvula y los sellos insertos 44 y 76 a través del acoplamiento
coincidente entre el reborde 62 y un orificio escariado 82 (figuras
4 y 5) formado en el extremo del niple 56 de válvula de medición de
combustible. El orificio escariado 82 define un espacio configurado
para proporcionar un área de superficie relativamente grande para
hacer contacto con el reborde 62. El reborde 62 está configurado
para inmovilizarse mutuamente con el orificio escariado 82. De
manera más específica, el reborde 62 está ahusado o inclinado desde
la base hacia su extremo más externo (que se observa mejor en las
figuras 7 y 8). Esta forma, en conjunción con el material elástico
utilizado para formar el sello inserto 44, 76 da como resultado un
sello directo entre el sello inserto y el niple 56 de válvula. La
porción de orificio escariado del niple 56 de válvula
preferiblemente metálico forma un borde afilado que "muerde"
dentro del reborde 62 al acoplamiento operativo del adaptador 16 y
su celda 14 de combustible asociada sobre la herramienta 10.
Para reducir al mínimo el derrame de
combustible, cuando la celda 14 de combustible es retirada desde la
cámara 13 de celda de combustible, como es bien conocido en la
técnica, el vástago 52 está diseñado para ajustar a una posición
completamente extendida que cierra una válvula de celda de
combustible interna (no mostrada) y evita el escape de combustible.
Como tal, el sello inserto 44, 76 y de manera específica el rebaje
72, está configurado para permitir que el vástago 26 se deslice
hasta su posición sellada original tan pronto como la celda 14 de
combustible, con su adaptador unido 16, se desacople de la válvula
12 de medición.
En la realización preferida, el adaptador 16
está provisto de otras características opcionales que mejoran el
rendimiento. Mientras está en uso, la membrana frangible 28 tiene la
ventaja de proteger la celda 14 de combustible del polvo y otros
desechos. Adyacente a la membrana 28, el adaptador 16 está provisto
preferiblemente de una pluralidad de salientes opcionales 90 (como
se ven mejor en las figuras 4 y 5) que facilitan el acoplamiento
operativo sobre el niple 56 de válvula. En la realización preferida,
hay tres salientes 90, aunque se contempla que será adecuado
cualquier número de salientes mayor de dos. Cada una de los
salientes 90 tiene un extremo superior 92, una pared externa 94,
una pared interna 96 y un par de paredes laterales 98. Para ahorrar
material y evitar el atascamiento de las superficies opuestas del
adaptador 16 y el niple 56 de válvula, los salientes 90 están
circunferencialmente separados alrededor del extremo libre 24.
Aunque no se requiere, en la realización preferida, cada uno de los
salientes 90 está asociado con una lengüeta correspondiente 32.
Asimismo, las paredes internas 96 de los salientes 90 están
biseladas ya que están inclinadas hacia la membrana 28 para
facilitar el acoplamiento coaxial adecuado entre el niple 56 de
válvula y la boquilla 20. En otras palabras, las paredes internas
96 ejecutan una función de ubicación para facilitar el acoplamiento.
Finalmente, la cámara 26 y el orificio escariado 82 del niple 56 de
válvula están en alineación coaxial a fin de permitir la
transferencia de combustible desde la celda 14 de combustible hacia
la válvula 12 de medición.
Otra característica de los salientes 90 es que
cada uno de ellos tiene preferiblemente la misma longitud que se
proyecta en forma axial desde la boquilla 20, o la distancia desde
la membrana frangible 20 hacia el extremo superior 92. En el
montaje, los extremos superiores 92 se acoplan a una superficie
opuesta 100 de la válvula 12 de medición (figura 5). De esta
manera, se obtiene la alineación apropiada de la celda 14 de
combustible y la válvula 12 de medición, al tiempo que se crea una
separación entre los dos componentes que el usuario puede
fácilmente limpiar de desechos y polvo mediante soplado, aspirado,
etc. Se prefiere también que los salientes 90 estén alineados o
asociados cada uno con una de las lengüetas 32 correspondientes, y
en la realización ilustrada, existe un saliente 90 asociado con
cada lengüeta 32.
Otra característica del presente adaptador 16 es
que las costillas 34 de soporte separadas son el punto de sujeción
de la boquilla 20 a la base 22 y están configuradas para
proporcionar una acción de separación si un usuario intenta retirar
el adaptador desde la celda 14 de combustible. Ante la rotura por
esfuerzo cortante de las costillas 34, el adaptador de celda de
combustible 16 no puede ser reutilizado en otra celda 14 de
combustible, eliminando la introducción de polvo, desechos o
impurezas que pueden interferir con la conexión durante la
reutilización. La naturaleza de uso individual del presente
adaptador 16 también inhibe el uso de celdas de combustible
recargadas o genéricas que pueden impedir la óptima operación de la
herramienta. Se contempla que la rotura por esfuerzo cortante de
las costillas 34 de soporte puede ser ocasionada por la variación
de la forma, tamaño, espesor y composición de material de las
costillas, o por la adición de estriado u otras faltas de
uniformidad de la estructura de costilla. La estructura de costilla
34 de soporte incluirá cualesquiera otros medios conocidos en la
técnica para ocasionar la rotura del material en la ubicación de
costilla en la retirada siempre que se mantenga la resistencia
suficiente para soportar el impacto de la combustión y la presión
del propulsor de gas durante el uso.
Un factor relacionado de diseño del adaptador es
que las costillas 34 están configuradas de manera que la base 22
asegura el adaptador 16 a la celda 14 de combustible en forma más
segura que las costillas separadas radialmente 34 aseguran la
boquilla a la base 22. Por lo tanto, ante un intento de desacoplar
el adaptador desde la celda 14 de combustible, y una fuerza de
torsión ejercida sobre la boquilla 20, la boquilla se libera de la
base 22. Un factor para asegurar la base 22 a la celda 14 de
combustible en forma más rígida que la boquilla 20 es retenida en
la base es a través de la configuración de la periferia de la base
para que tenga por lo menos una de las proyecciones o cuñas 42
formadas en la base y configurada para acoplar por fricción la
celda de combustible. En la realización preferida, la cuña 42 está
colocada en la periferia del exterior de la base 22 y es de un
diámetro ligeramente mayor que el diámetro interno de la celda 14 de
combustible. A la compresión y colocación mecánica, la cuña 42
ajusta en configuración hermética con la celda 14 de combustible
debajo de un vástago laminado 102 (figura 2) que acopla de manera
fija la base a la celda de combustible.
Haciendo referencia ahora a las figuras
2-5, para colocar el adaptador 16 sobre la celda 14
de combustible, el sello inserto 44 es ajustado sobre el extremo 52
de vástago de celda de combustible de manera que el vástago es
recibido de forma coincidente en el rebaje 72. A continuación, el
adaptador 16 es colocado sobre el vástago 52 de celda de
combustible y el sello inserto 44, de manera que el sello inserto es
acomodado en la cámara 26. Como se describió antes, el
dimensionamiento de la porción 58 de pestaña, 78 es tal que el
vástago 52 está generalmente centrado en la cámara 26 para
facilitar la alineación, y la comunicación de fluido eficiente
entre el vástago y el niple 56 de válvula. La instalación y uso del
sello inserto 76 es idéntica al sello inserto 44 y no se describe
aquí como tal. Para unir de manera segura el adaptador 16 sobre la
celda 14 de combustible, la base 22 es mecánicamente comprimida y
empujada hacia abajo sobre el vástago laminado 102 (figuras 2 y 3)
de la celda de combustible, de manera que las cuñas 42 en la base
enganchan sobre y acoplan por fricción el vástago laminado.
Con el adaptador 16 en su lugar sobre la celda
14 de combustible y antes de que el sistema sea colocado en una
herramienta 10 de combustión, la membrana frangible 28 estará
intacta (sin perforar) lo cual proporciona al adaptador la ventaja
de proteger la celda de combustible durante el transporte. Debido a
esta ventaja, no hay necesidad de una tapa protectora de celda de
combustible. Otra ventaja es que la membrana frangible intacta 28
proporciona identificación visual de que la celda 14 de combustible
no se ha utilizado.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, la
celda 14 de combustible y el adaptador 16 se muestran acoplados
sobre el niple 56 de válvula en la posición que ocurre cuando la
celda de combustible es introducida dentro de la cámara 13 de celda
de combustible de la herramienta 10. La válvula de niple 56 ha
perforado la membrana frangible 28 y el orificio escariado 82 ha
enganchado de manera acoplada el reborde 62 en la porción 58 de
pestaña. Sin embargo, en este punto, la celda 14 de combustible no
ha sido presionada completamente en acoplamiento hasta el grado que
fluya el combustible. Esto se puede ver mediante la posición del
vástago 52 de celda de combustible, el cual está aún en la posición
cerrada. Obsérvese también que el sello inserto 44 está colocado en
la cámara 26 de adaptador más cercana al extremo de boquilla 24 que
a la celda 14 de combustible.
Haciendo referencia ahora a la figura 5, se verá
que el adaptador 16 y la celda 14 de combustible están completamente
acoplados sobre la válvula 12 de medición de combustible, ya que
los salientes 90 están en contacto con la válvula y el vástago 52
de celda de combustible está presionado. Para acomodar este
movimiento de componentes, el sello inserto 44 se ha movido de
manera deslizable dentro de la cámara 26 hacia la celda 14 de
combustible y en alejamiento desde la válvula 12 de medición de
combustible. De esta manera, se mantiene una conexión de soporte
físico y sellado directo entre la celda 14 de combustible y el niple
56 de válvula. Además, el sello inserto 44 es suficientemente
deslizable dentro de la cámara 26, y el rebaje 72 está dimensionado
de manera que a la retirada de la celda 14 de combustible desde la
cámara 13 de celda de combustible, el vástago 52 de celda de
combustible puede regresar fácilmente a la posición cerrada sin
perder una cantidad inaceptable de combustible.
Haciendo referencia ahora a la figura 10, una
realización alterna del adaptador 16 se muestra y designa de manera
general como 110. Los componentes del adaptador 110 que son
compartidos con el adaptador 16 están designados con idénticos
números de referencia. El adaptador 110 está provisto de un sello
inserto modificado 112, que tiene características compartidas con
el sello inserto 44 designadas con idénticos números de referencia.
Asimismo, la figura 10 está provista en un formato de vista
separada, que combina las vistas de las posiciones mostradas en las
figuras 4 y 5.
Una de las características del adaptador 110 que
es una desviación del adaptador 16 es que un escalón 114 en el
extremo de válvula de combustible de la cámara 26a tiene una
configuración angulada o inclinada, en comparación con la forma en
ángulo recto del adaptador 16 de las figuras 4 y 5. En la
realización preferida, el ángulo del escalón 114 es de 30º, aunque
se contemplan otros ángulos. Este escalón 114 define un asiento
circular 116 que acopla la superficie periférica 80 de una porción
118 de pestaña preferiblemente circular del sello inserto 112. Este
acoplamiento facilita la función de centrado de la porción 118 de
pestaña antes descrita, ya que se sabe que los vástagos de celda 14
de combustible son descentrados u oblicuos.
De igual manera, ya que se sabe que la válvula
de celda de combustible interna (no mostrada) tiene derrame, otra
función del acoplamiento de la porción 118 de pestaña y el asiento
114 es evitar que cualquier combustible en la cámara 26 escape
hacia el ambiente. Para facilitar esta función de sellado, la
porción 118 de pestaña está provista preferiblemente con una
superficie biselada 120 sobre por lo menos una cara 122, 124 de la
porción 118 de pestaña. La superficie biselada 120 es generalmente
complementaria con el asiento 114 para aumentar al máximo el área
de contacto entre los dos componentes y por lo tanto incrementar la
superficie sellada. Sin embargo, también se contempla un borde no
biselado o generalmente en ángulo recto para la cara y la superficie
periférica, como se muestra en la figura 9.
Otra característica del sello inserto 112 es que
un reborde 126 se extiende axialmente desde la porción 118 de
pestaña a una distancia mayor que el reborde 62. Además, la
construcción preferida del reborde 126 es generalmente cónica o
ahusada desde la cara 122. Esta forma incrementa el área de
superficie de contacto de sellado entre el reborde 62 y un orificio
escariado 128 del niple 56 de válvula. A diferencia del orificio
escariado generalmente en ángulo recto 82 de la realización de las
figuras 4 y 5, el orificio escariado 128 define un cavidad
generalmente cónica que es complementaria con el reborde 126,
incrementando de esta manera el área de superficie de contacto de
reborde/orificio escariado y de manera similar incrementando la
relación de sellado.
Haciendo referencia ahora a la figura 11, otra
realización alternativa del adaptador 16, 110 está designada de
manera general como 130. El adaptador 130 comparte muchos
componentes y características con los adaptadores 16, 110
previamente descritos, y su cámara (no mostrada) puede tomar bien la
forma de la cámara 26 o la cámara 26a. Una característica
distinguible principal del adaptador 130 es que en lugar de una
pluralidad de lengüetas 32, hay una sola lengüeta angulada anular
132. De manera similar, en lugar de una pluralidad de costillas 34
de soporte, hay una sola costilla 134 de soporte. Se considera
también que cuando esté provista la costilla de soporte individual
134, aún puede haber lengüetas anguladas separadas 32, y
viceversa.
Además, en lugar de una pluralidad de
proyecciones separadas 42, hay una sola proyección anular 136
configurada para lograr un ajuste por fricción hermético con el
vástago laminado 102 de celda de combustible. El ajuste por
fricción es básicamente en un sentido, ya que una vez que el
adaptador 130 es asegurado sobre el vástago laminado 102 de celda
de combustible, éste no puede ser retirado sin ruptura del
adaptador. Una vez que un usuario coloca unas pinzas o llave de
tuercas sobre el adaptador 130 y aplica la cantidad de torsión y
fuerza de agarre necesarias para retirar el ajuste entre la
proyección 136 y el vástago laminado 102, una porción 138 de cuerpo
se tornará deformada y desalineada, si no es que se destruye, hasta
el punto que éste será inutilizable.
Claims (11)
1. Un adaptador (16) de celda de combustible
configurado para la conexión a una celda (14) de combustible que es
acoplable sobre una válvula (12) de medición de combustible de una
herramienta (10) de combustión, teniendo la celda de combustible un
vástago (52) y teniendo la válvula (12) de medición un niple (56),
comprendiendo dicho adaptador:
un cuerpo adaptador (18) que tiene una base (22)
configurada para el acoplamiento en la celda (14) de combustible y
una boquilla (20) conectada a dicha base (22);
definiendo dicho cuerpo adaptador (18) una
cámara (26) configurada para acomodar el vástago (52) y el niple
(56); y
un sello inserto (44) que comprende un cuerpo
(46) que define una pasaje central (48) que tiene un extremo (50)
de celda de combustible y un extremo (54) de niple de válvula,
estando provisto dicho pasaje para la comunicación de fluido entre
dicho extremo (50) de celda de combustible y el extremo (54) de
niple de válvula; teniendo dicho cuerpo un diámetro;
caracterizado porque el sello comprende
una porción (58) de pestaña fijada a dicho extremo (54) de niple de
válvula y que tiene un diámetro mayor que el diámetro de dicho
cuerpo;
teniendo dicha porción (58) de pestaña una
superficie externa (64) provista de un reborde (62).
2. El adaptador de la reivindicación 1, en el
que dicho extremo (50) de celda de combustible de dicho cuerpo (46)
de dicho sello inserto (44) está configurado para recibir de forma
coincidente un extremo libre del vástago (52).
3. El adaptador de una de las reivindicaciones 1
y 2, en el que dicho reborde (62) de dicha porción (58) de pestaña
está configurada para acoplarse de forma sellada a un extremo del
niple (56).
4. El adaptador de la reivindicación 1, en el
que dicho reborde (62) es generalmente cónico y se ahusa en
alejamiento de dicho extremo (54) de niple de válvula.
5. El adaptador de una de las reivindicaciones 1
a 4, en el que dicho sello inserto (44) está configurado para el
movimiento deslizable dentro de dicha cámara (26).
6. El adaptador de una de las reivindicaciones 1
a 5, en el que dicha porción (58) de reborde tiene una periferia
exterior (66) que está configurada para acoplarse deslizablemente a
dicha cámara (26).
7. El adaptador de una de las reivindicaciones 1
a 6, en el que dicha cámara (26) tiene un escalón inclinado (114)
configurado para acoplarse de forma sellada a la periferia (66) de
la porción (58) de reborde de dicho cuerpo (46) de sello.
8. El adaptador de una de las reivindicaciones 1
a 7, en el que dicha boquilla (20) tiene un extremo libre de
saliente que incluye una pluralidad de salientes (90) separados
circunferencialmente, teniendo cada uno un extremo interno
biselado.
9. El adaptador de la reivindicaciones 8, en el
que dicha boquilla (20) comprende además una pluralidad de
lengüetas (32) separadas circunferencialmente, y cada uno de dichos
salientes (90) está asociado con una de dichas lengüetas
correspondientes (32), y dicha base (22) está configurada para estar
asegurada de forma inmovilizada sobre la celda de combustible.
10. El adaptador de una de las reivindicaciones
1 a 9, en el que dicha boquilla (20) está asegurada a dicha base
(22) por al menos una costilla (34) de manera que dicha base (22)
está radialmente separada de dicho cuerpo adaptador.
11. Una herramienta de combustión que
comprende:
un alojamiento (11) que encierra una válvula
(12) de medición de combustible que tiene un niple (56);
una celda (14) de combustible que tiene un
vástago (52) y está configurada para ser acomodada en dicho
alojamiento en comunicación de fluido con dicha válvula de medición
de combustible;
estando provista dicha celda (14) de combustible
de un adaptador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a
10.
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