Conocimientos básicos de acoplamientos rápidos.

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Si las mangueras o tuberías en un sistema de energía fluida se conectan y desconectan más de una vez a la semana, es probable que los conectores rápidos se amorticen rápidamente al aumentar la productividad. A pesar de la simplicidad del concepto, muchos acoplamientos de acción rápida están diseñados con precisión para aplicaciones de fluidos específicas. Su uso generalizado a lo largo de los años ha dado como resultado una amplia variedad de diseños que sirven no solo para aplicaciones industriales específicas sino también generales. Por lo tanto, puede surgir incertidumbre sobre si un diseño en particular es mejor para una aplicación determinada.

Independientemente del fabricante, todas las conexiones rápidas tienen algunas cosas en común. Ambos tienen dos partes: un enchufe y un enchufe. El enchufe es macho y el enchufe es hembra. Cuando se conectan correctamente, estos componentes sellan y bloquean la junta de manera efectiva para controlar la presión interna y resistir cualquier tirón que pueda separar la junta. Las piezas se pueden desconectar fácilmente sin herramientas desenganchando el mecanismo de bloqueo y separando las piezas.

donde se usan

Cuanto más frecuentemente se conecte y desconecte la manguera, más valioso será el conector rápido. También se vuelven más importantes a medida que aumenta la productividad de la máquina.

Una aplicación común es en las estaciones de trabajo de ensamblaje donde los trabajadores pueden tener que cambiar rápidamente de llaves de impacto a taladros y remachadoras. Un medio acoplamiento de acción rápida en cada herramienta y un medio acoplamiento de acoplamiento en la línea de aire permiten cambios de herramienta en segundos. Sin acoplamiento, cada herramienta requiere una línea de aire separada;Una gran cantidad de herramientas y líneas de producción pueden saturar las estaciones de trabajo y ralentizar la producción.

En los bancos de pruebas hidráulicas, los acoplamientos rápidos eliminan los cuellos de botella al reducir el tiempo necesario para probar cada componente. Con solo empujar/jalar rápidamente, los componentes están listos para la prueba. Por el contrario, si los técnicos tienen que acceder al sistema con accesorios y llaves para cada procedimiento de prueba, los tiempos de prueba se dispararán.

disposición de válvulas

De los muchos diseños diferentes de acoplamientos rápidos, cualquiera de los dos tipos se utiliza para la aplicación. El tipo sin válvula tiene la ventaja de una baja pérdida de presión a través del acoplamiento, pero no proporciona ningún medio para evitar que el fluido se escape después de desconectar el acoplamiento. Sin embargo, si la caída de presión en el sistema se debe mantener al mínimo y se puede tolerar el drenaje de fluido de una manguera desconectada, entonces los accesorios sin válvula pueden ser la primera opción del diseñador.

Claramente, se puede preferir un acoplamiento sin fugas cuando está desconectado para todas las aplicaciones, siendo iguales todos los demás factores. Incorpore una válvula de cierre en una o ambas mitades del acoplamiento para que el fluido pueda fluir a través del acoplamiento solo cuando las dos mitades estén conectadas. Cuando se desconecta el acoplamiento, la conexión mecánica entre las mitades del acoplamiento se rompe, lo que hace que la válvula se cierre y bloquee el flujo.

Cuando solo una mitad del acoplamiento tiene una válvula, generalmente está en el extremo de la fuente (aguas arriba) del acoplamiento. Los sistemas neumáticos suelen utilizar esta configuración: un semiacoplamiento con válvula evita la pérdida de aire en el sistema cuando se desconecta la junta, y un semiacoplamiento sin válvula permite que escape el aire aguas abajo.

En aplicaciones hidráulicas, ambas mitades del acoplamiento suelen tener válvulas. Esta práctica no solo minimiza la fuga de fluidos, sino que también limita la cantidad de aire, suciedad y agua que pueden ingresar al sistema. Cuando se rompe la conexión, el aire puede quedar atrapado entre las válvulas y entrar al sistema cuando se vuelve a conectar la conexión. Por lo tanto, si el sistema hidráulico no puede tolerar inclusiones de aire, es posible que se requieran medidas especiales para eliminar el aire. Para abordar estos problemas, muchos fabricantes ahora ofrecen conexiones planas que reducen el derrame de fluido a una gota o menos cada vez que se desconecta la conexión. Además, las superficies de contacto de cada mitad del acoplamiento están niveladas cuando se desconecta el acoplamiento. Esto minimiza la entrada de aire y limpia las superficies de contacto antes de volver a conectar.

Precauciones de la válvula

Si bien estos diseños con válvula ofrecen la conveniencia de controlar la pérdida de fluido, existen compensaciones. En primer lugar, los acoplamientos con válvulas pueden producir caídas de presión mucho mayores que los diseños sin válvulas. La cantidad de esta pérdida depende del tamaño y diseño del acoplamiento. La caída de presión puede reducirse hasta cierto punto sobredimensionando el acoplamiento. También puede haber alguna desviación en la caída de presión de un diseño de acoplamiento a otro. Si la caída de presión es un problema, asegúrese de consultar la documentación del fabricante para obtener los datos adecuados.

Otras desventajas de los acoplamientos con válvulas incluyen un tamaño más grande y un costo más alto. Las diferencias de costos variarán según el tamaño y el diseño individual. Por lo general, los acoplamientos diseñados para una caída de presión baja, sin fugas de fluido y sin atrapamiento de aire son más costosos. Los fabricantes señalan, sin embargo, que la diferencia de precio se compensa con la mayor productividad que se obtiene al no tener que limpiar las fugas de líquido.

Tipo de acoplamiento

Hay más de una docena de diseños comunes de acoplamientos rápidos. Este artículo describe seis de los mecanismos de bloqueo más populares para aplicaciones de energía hidráulica.

bloqueo de bola , Figura 1, es el diseño más común con la más amplia gama de aplicaciones. Un juego de bolas está ubicado en agujeros alrededor del ID del cuerpo del zócalo. Estos orificios suelen ser cónicos o escalonados para reducir su diámetro en el ID del cuerpo del enchufe, de modo que cuando se desconecte el acoplamiento, la bola no caiga en la cavidad desocupada por el enchufe.

Un manguito accionado por resorte alrededor del diámetro exterior del cuerpo del manguito empuja la bola hacia el diámetro interior del cuerpo del manguito. Para colocar el tapón, empuje el manguito hacia atrás, abriendo el espacio y permitiendo que la bola se mueva libremente hacia afuera. Una vez que el tapón está en su lugar, aflojar el manguito fuerza la bola hacia adentro contra la ranura de bloqueo en el diámetro exterior del tapón. Para desconectar, empuje el manguito hacia atrás para dejar espacio para que la bola se mueva hacia afuera y permita que se retire el tapón.

Acoplamiento de bloqueo de rodillos , Figura 2, utilice rodillos de bloqueo o pasadores para encajar de extremo a extremo en una ranura o ranura alrededor del ID del casquillo. Cuando se inserta el tapón, el bisel en el diámetro exterior del tapón empuja los rodillos hacia afuera. Una vez que el tapón se inserta la distancia especificada, los rodillos se deslizan en las ranuras de retención en el diámetro exterior del tapón. Retraiga el manguito de bloqueo, permitiendo que la rampa en el diámetro exterior del obturador mueva los rodillos hacia afuera, liberando el obturador.

acoplamiento de bloqueo de pasador , Figura 3, permite una conexión a presión con una sola mano, ya que no es necesario retraer el manguito exterior para realizar la conexión. En este diseño, las clavijas se montan en forma troncocónica alrededor del DI del cuerpo del zócalo. Debido a la rampa en el enchufe, empujar el enchufe en el enchufe moverá los pines hacia adelante y hacia atrás. Un corte de pasador cruzado bloquea el enchufe en el enchufe. Al retraer el manguito de resorte, se fuerza el pasador fuera de la ranura de bloqueo, liberando el enchufe del zócalo.

plano Los acoplamientos sin fugas, figura 4, tienen una válvula de cierre de asiento en cada mitad de acoplamiento. En la mayoría de los casos, la fuga durante el desacoplamiento se limita a una película de aceite en las superficies de contacto del acoplamiento y evita que entre aire durante el acoplamiento. También están diseñados para una restricción de flujo mínima, lo que minimiza la caída de presión durante la operación del equipo.

acoplamiento de bayoneta , Figura 5, se basa en la disposición familiar de bloqueo por torsión ampliamente utilizada en una variedad de aplicaciones, especialmente acoplamientos de plástico para equipos neumáticos de servicio liviano. Para conectar las dos mitades del acoplamiento, cuando el enchufe se introduce en el enchufe, las lengüetas del diámetro exterior del enchufe encajan en las ranuras del manguito del enchufe. Un giro rápido bloquea las orejetas en su lugar. Al girar el tapón en la dirección opuesta se separan las dos mitades.

Acoplamiento de bloqueo de anillo , Figura 6, usando anillos divididos en ranuras y ranuras del casquillo. Empujar el tapón en su lugar hace que el bisel del tapón separe el anillo en la abertura hasta que el anillo encaje detrás del hombro de retención del tapón. Girar el manguito exterior expande el anillo, liberándolo del hombro de retención, lo que permite que las mitades se separen. Este diseño proporciona un flujo máximo dentro de un sobre pequeño para aplicaciones comunes de aire comprimido. Una variación de este diseño utiliza mordazas en lugar de anillos partidos para unir las piezas.

Acoplamiento de bloqueo de leva , Figura 7, bloquea el enchufe al enchufe cuando las dos palancas exteriores se pliegan contra los lados del enchufe. Estos son más comunes en tamaños más grandes y generalmente requieren más espacio que los acoplamientos comparables del mismo tamaño. Además, si las líneas se conectan o desconectan con frecuencia, el mecanismo de bloqueo puede desgastarse, lo que puede provocar fugas.

Junta multitubo , Figura 8, es el fluido equivalente de un conector eléctrico estilo Cannon. Conectan o desconectan varias líneas de forma rápida y sencilla, mientras mantienen la orientación adecuada de la línea y rutas de flujo discretas durante la reconexión.

Selección de acoplamiento

Antes de seleccionar un acoplamiento, se deben responder preguntas sobre su desempeño esperado. Estos problemas se centran no solo en el acoplamiento, sino también en los medios fluidos. Por ejemplo, ¿qué fluido fluirá a través del acoplamiento?Las propiedades del fluido (viscosidad, corrosividad, etc.) afectarán el tipo de acoplamiento que se debe usar.

Otras preguntas sobre los fluidos involucran la temperatura (variación alta, baja o amplia), la presión y el flujo.

Después de comprender los detalles del fluido, es necesario responder preguntas sobre la estructura del eje asociado.¿Con qué frecuencia se conectan y desconectan los acoplamientos?¿Qué tipo y diámetro de manguera o tubería se usará para contener el fluido?¿Los accesorios o las mangueras están sujetos a abuso, como la caída de objetos, vibraciones severas o contaminación ambiental?

Una vez respondidas estas preguntas, se puede hacer una selección preliminar del tipo de acoplamiento: una, dos o ninguna válvula de cierre, así como el tipo de mecanismo de conexión/desconexión. Tenga en cuenta que un estilo puede brindar la mayor comodidad en el servicio, pero la menor pérdida de presión de los diferentes modelos puede ser más adecuada para la aplicación.

Los materiales de construcción son otra consideración. Hay disponible una variedad de juntas tóricas y materiales de sello (elastómeros, PTFE, etc.) para adaptarse a la mayoría de los fluidos en una amplia gama de temperaturas. El material elegido para el enchufe y el enchufe también es importante. El acero, el acero inoxidable, el latón y el aluminio son comunes. Además, muchas piezas están hechas de acero al carbono y recubiertas con metales resistentes a la corrosión para reducir los costos de materiales.

Los plásticos se pueden utilizar en muchas aplicaciones si la presión, la temperatura y el entorno químico lo permiten. Tenga en cuenta que los acoplamientos de plástico pueden contener piezas metálicas internas que pueden corroerse con algunos tipos de fluidos hidráulicos.

La clasificación de presión está relacionada con el valor que proporciona la mejor vida útil y la presión máxima que se puede soportar sin fallar. La literatura debe incluir datos para determinar la caída de presión a través del acoplamiento con el flujo y la presión esperados. Muchos de estos cálculos se basan en el flujo de agua a 60°F.

Recuerde que la caída de presión del aceite será mayor porque es más viscoso. Los cálculos para el aire son más complicados porque la densidad del gas varía mucho con su presión y temperatura. La regla general del aire para estimar el flujo de aire máximo a una entrada de 100 psig y una caída de presión de 5 psi es multiplicar el coeficiente de flujo del acoplamiento por 25. Por lo general, la literatura contiene datos más detallados sobre el flujo de aire máximo a la presión de entrada y la caída de presión especificadas. Por lo tanto, se debe obtener del fabricante la válvula exacta para una caída de presión de acoplamiento específica.

También tenga en cuenta que el acoplamiento puede estar sujeto a presiones muy por encima de la presión máxima de trabajo. El movimiento repentino de una válvula o la aplicación repentina de una carga pesada pueden hacer que la presión del sistema aumente y disminuya rápidamente en milisegundos. Estos picos de presión generalmente no se detectan en el sistema, pero aun así pueden dañar los sellos y los elementos de bloqueo del acoplamiento. Eventualmente, el acoplamiento tendrá fugas, será difícil desconectarlo o volverlo a conectar, o cualquier combinación de estas condiciones. Para evitar estos problemas, elija un acoplamiento con una clasificación de presión muy por encima de la presión de trabajo máxima esperada.

Dependiendo de la aplicación, el acoplamiento puede experimentar vibración o rotación relativa entre las mitades de acoplamiento cuando se presuriza. En la mayoría de los casos, estas condiciones dan como resultado fugas o dificultad para conectar o desconectar, lo que reduce la expectativa de vida del acoplamiento. Por lo tanto, consulte al fabricante para determinar si el acoplamiento puede soportar estas condiciones.

Algunas palabras sobre el reemplazo

Los diversos diseños de acoplamientos de acción rápida disponibles difieren no solo en la forma en que las dos mitades se conectan entre sí, sino también en la disposición de las válvulas para evitar que escape líquido cuando se desconecta el acoplamiento. Varios diseños son bastante estándar e intercambiables de un fabricante a otro.

Estos acoplamientos estandarizados se basan en diseños cuyas patentes expiraron hace un año. Aún así, algunos fabricantes advierten contra el intercambio de diseños estándar entre fabricantes, ya que podría causar problemas si las tolerancias sueltas en una línea de productos coinciden con otra que requiere tolerancias más estrictas. Los acoplamientos pueden coincidir según el tamaño nominal, pero es posible que no encajen o funcionen correctamente juntos.

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