ES2213067T3 - Dispositivo para la produccion de un acoplamiento tubular. - Google Patents
Dispositivo para la produccion de un acoplamiento tubular.Info
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Abstract
Dispositivo para la producción de un acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión con, al menos, un extremo de tubo, compuesto por un cuerpo base en forma de casquillo de rotación simétrica, presentando el cuerpo base al menos un espacio interior fundamentalmente cilíndrico dotado de medios dentados para la recepción del extremo del tubo y desplazándose los medios dentados con ayuda de medios de compresión que actúan sobre la superficie exterior del cuerpo base radialmente a la superficie del extremo del tubo alojado en el espacio interior, caracterizado porque el cuerpo base consta de un casquillo de acoplamiento en forma de cilindro hueco (2) con un grosor de pared fundamentalmente constante, disponiéndose por la cara interior del casquillo de acoplamiento (2) al menos dos dentados periféricos radiales (6, 7) retrasados frente al diámetro interior del casquillo de acoplamiento (2) y configurándose por la cara exterior del casquillo de acoplamiento (2), unas marcas de fijación periféricas radiales (8, 9) opuestas al respectivo dentado (6, 7), cuya anchura corresponde a la del dentado (6, 7) y porque se prevé un anillo de empuje (11) que se desplaza concéntricamente por el casquillo de acoplamiento (2) y que se configura para cubrir el casquillo de acoplamiento (2) prácticamente en toda su longitud, presentando el anillo de empuje (11) por su cara interior, salientes periféricos radiales (15, 16) que coinciden con las marcas de fijación (8, 9) y sendos ensanchamientos cónicos (17, 18) que por su cara exterior ascienden desde cada extremo del anillo de empuje (11) al centro del mismo; porque al anillo de empuje (11) se asigna por cada lado un anillo de compresión (12, 13) que rodea concéntricamente al anillo de empuje (11), mostrando cada anillo de compresión (12, 13) por su cara interior, un ensanchamiento cónico (19, 20) que coincide con el ensanchamiento cónico (17, 18) de manera que durante el desplazamiento axial de los anillos de compresión (12, 13) desde una posición inicial distanciada hasta una posición final prácticamente sin distancia, a través de los salientes (15, 16) y las marcas de fijación (8, 9) que coinciden con los salientes (15, 16), se produce un desplazamiento radial de los dentados (6, 7) a la superficie del tubo (4) alojado en el casquillo de acoplamiento (2).
Description
Dispositivo para la producción de un acoplamiento
tubular.
La invención está relacionada con un dispositivo
para la producción de un acoplamiento tubular de dos extremos de
tubo y, en especial, de un acoplamiento tubular compuesto por, al
menos, un cuerpo base que rodea al extremo del tubo y un medio de
compresión que rodea al cuerpo base, introduciéndose el cuerpo base
radialmente en la superficie del tubo mediante desplazamiento axial
de los medios de compresión.
Las uniones de tubos que emplean este principio
se conocen gracias a los documentos US-PS
3,827,727; US-PS 3,893,720; US-PS
4,026,006; US-PS 4,061,367; US-PS
4,482,174; US-PS 5,110,163.
El inconveniente de estas uniones de tubos radica
en que en el uso están limitadas en su funcionamiento en lo que se
refiere al tamaño del diámetro del tubo, los requisitos de calidad
al tubo a unir y la magnitud de la presión del medio. Por otra
parte, el diseño constructivo de los potenciales de desplazamiento
creados en estos acoplamientos tubulares provoca, además del
desplazamiento radial de material pretendido, que es absolutamente
necesario para conseguir una unión a prueba de escape bajo presión,
un desplazamiento axial de material que no contribuye a la unión a
prueba de escape bajo presión, pero que ejerce una influencia sobre
las fuerzas de compresión a aplicar desde fuera, de manera que las
fuerzas de compresión superan la medida necesaria para el
desplazamiento del material. Como consecuencia, se obtiene desde un
principio un sobredimensionamiento tanto de la herramienta de
compresión, como algunos de los elementos del acoplamiento
tubular.
La invención está basada en la tarea de crear una
unión de tubos a prueba de escape bajo presión a través de la
compresión axial que garantice la máxima universalidad en cuanto a
requisitos de calidad de los tubos a unir.
Otra tarea de la invención consiste en producir
mediante el empleo de tubos normales comerciales, por ejemplo,
tubos soldados, y de las consiguientes tolerancias admisibles en
cuanto a propiedades mecánicas y medidas longitudinales, y de los
materiales más diversos, una unión que incluso en el ámbito de alta
presión, resulte estanca.
Por otra parte, la invención pretende minimizar
las fuerzas necesarias para la aplicación mediante presión axial de
los elementos de compresión y, por consiguiente, la fuerza a
aplicar para la penetración en la superficie del tubo con la máxima
profundidad de penetración.
Todas estas tareas se resuelven gracias a un
dispositivo según las características de la reivindicación
principal.
El dispositivo para la producción de un
acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión con, al menos,
un extremo de tubo consta de un cuerpo base en forma de casquillo de
rotación simétrica, estando dotado este cuerpo base de, al menos,
una zona interior fundamentalmente cilíndrica equipada con medios
dentados para la recepción del extremo de tubo e introduciéndose los
medios dentados con ayuda de medios de compresión que actúan sobre
la superficie exterior del cuerpo base, radialmente en la superficie
del extremo de tubo alojado en la zona interior.
El cuerpo base se compone de un casquillo de
acoplamiento en forma de cilindro hueco con un grosor de pared
fundamentalmente uniforme, disponiéndose en la cara interior del
casquillo de acoplamiento, al menos, dos dentados de periféricos
radiales desplazados hacia atrás frente al diámetro interior del
casquillo de acoplamiento. Por la cara exterior del casquillo de
acoplamiento se han configurado marcas de fijación planas de
periféricas radiales opuestas al respectivo dentado, cuya anchura
corresponde a la anchura del dentado.
Un anillo de empuje que se desplaza
concéntricamente a través del casquillo de acoplamiento tiene la
misión de cubrir el casquillo de acoplamiento prácticamente en toda
su longitud, mostrando el anillo de empuje por su cara interior,
salientes radiales que corresponden a las marcas de fijación y por
su cara exterior, un ensanchamiento cónico ascendente orientado
desde cada extremo del anillo de empuje hacia su centro.
Al anillo de empuje se asigna por cada lado un
anillo de compresión que rodea concéntricamente al anillo de
presión, presentando cada anillo de compresión por su cara interior
un ensanchamiento cónico que corresponde al ensanchamiento cónico
del anillo de empuje de manera que durante el desplazamiento axial
de los anillos de compresión desde una posición inicial distanciada
a una posición final prácticamente sin distancia se produce, a
través de los salientes y de las marcas de fijación
correspondientes, un desplazamiento radial de los dentados al
interior de la superficie del tubo alojado en el casquillo de
acoplamiento.
Otras características de la invención se indican
en las subreivindicaciones.
La invención se describe con mayor detalle a la
vista de un ejemplo de realización. Los dibujos correspondientes
muestran en la
Figura 1 una sección longitudinal de un
acoplamiento tubular según la invención realizado a ambos lados,
representándose a la izquierda del eje de simetría A - A una mitad
previamente comprimida del acoplamiento tubular y a la derecha del
eje de simetría
A - A una mitad comprimida del acoplamiento tubular;
A - A una mitad comprimida del acoplamiento tubular;
Figura 2 una sección longitudinal de un
acoplamiento tubular según la figura 1 con el manguito de apoyo
insertado;
Figura 3 una sección longitudinal de la mitad
superior del acoplamiento tubular según la figura 1 en la que los
anillos de compresión opuestos se desplazan los unos frente a los
otros por medio de tornillos;
Figura 4 una sección longitudinal de la mitad
superior de un anillo de empuje con una superficie cónica
escalonada;
Figura 5 dos vistas de un anillo de empuje
segmentado por ranuras;
Figura 6 una sección longitudinal de la mitad
superior de otra variante de realización del acoplamiento
tubular:
Figura 7 una sección longitudinal de un
acoplamiento tubular según la invención realizado a ambos lados en
otra variante de realización;
Figura 8 una sección longitudinal de un
acoplamiento tubular según la figura 7 en el que el anillo de empuje
está dividido;
Figura 9 una sección longitudinal del
acoplamiento tubular según la invención en otra variante de
realización.
La figura 1 muestra una sección longitudinal de
un acoplamiento tubular 1 según la invención realizado a ambos
lados, representándose a la izquierda del eje de simetría A - A una
mitad previamente comprimida del acoplamiento tubular 1 y a la
derecha del eje de simetría A - A una mitad comprimida del
acoplamiento tubular 1.
El acoplamiento tubular 1 consta de un casquillo
de acoplamiento 2 en forma de cilindro con extremos de entrada
opuestos 3 en los que se introducen los extremos de los tubos 4 a
unir. En relación con el eje A - A, el acoplamiento tubular 1 tiene
una estructura simétrica, es decir, los elementos de acoplamiento
descritos a continuación y las relaciones de acción se refieren
siempre a una mitad del casquillo de acoplamiento 2. En el presente
ejemplo de realización, en el que se van a unir a prueba de escape
bajo presión dos tubos 4 del mismo diámetro, la configuración
constructiva de los elementos de acoplamiento de una de las mitades
del casquillo de acoplamiento 2 es simétrica a la de la otra mitad
con respecto al eje A - A. Por lo tanto, en este caso sólo se
describen la estructura y el funcionamiento del acoplamiento tubular
1 por uno de los lados.
El casquillo de acoplamiento 2 se fabrica
generalmente de un material idéntico al material de los tubos 4.
El casquillo de acoplamiento 2 es un cilindro
hueco cuyo grosor de pared a lo largo del casquillo de acoplamiento
2 se mantiene fundamentalmente constante y que guarda proporción con
el diámetro exterior del tubo 4 y con su grosor de pared.
La cara interior del casquillo de acoplamiento 2
muestra dentados periféricos radiales disponiéndose uno de los
dentados 6 cerca del extremo de entrada 3 del casquillo de
acoplamiento 2 y el segundo dentado 7 a distancia del primer dentado
6 en dirección al eje A - A. El dentado 6 consta en este ejemplo de
realización de tres dientes paralelos desplazado hacia atrás frente
al diámetro interior del casquillo de acoplamiento 2 de manera que
el diámetro medido en la zona de las puntas de los dientes es igual
o mayor que el diámetro interior del casquillo de acoplamiento 2. De
esto modo se evita que las puntas de los dientes se deterioren
durante al introducción del tubo 4 en el interior del casquillo de
acoplamiento 2.
Las puntas de los dientes de los dentados 6, 7 se
pueden configurar de manera distinta en función del respectivo caso
de aplicación. Cabe la posibilidad de aplanar o redondear la punta
de los dientes a fin de influir en el comportamiento de penetración
de los dentados 6, 7 en la superficie del tubo 4.
Por la cara exterior del casquillo de
acoplamiento 2 se encuentran marcas de fijación representadas a modo
de muescas planas periféricas radiales 8, 9 opuestas a los
respectivos dentados 6, 7. Más adelante se hablará de la función de
estas muescas 8, 9.
En un caso de aplicación especial el casquillo de
acoplamiento 2 se puede realizar en la zona del eje de simetría A -
A, es decir en la zona en la que los extremos de los tubos 4 se
encuentran opuestos en posición de acoplamiento, con un
estrechamiento interior escalonado que provoca una limitación de la
profundidad de introducción del tubo 4 insertado. Si el casquillo de
acoplamiento 2 no se estrecha interiormente, como en este ejemplo de
realización, se puede utilizar como casquillo corredizo.
Sobre el casquillo de acoplamiento 2 se encuentra
un conjunto de compresión 10 dispuesto coaxialmente con respecto al
primero que se compone del anillo de empuje 11, dos anillos de
compresión 12, 13 y, en su caso, un casquillo de cubrición 14.
El anillo de empuje 11 consiste en un cilindro
hueco de rotación simétrica que por la cara interior posee marcas de
fijación para la fijación en el casquillo de acoplamiento 2. Las
marcas de fijación tienen la forma de salientes periféricos radiales
15, 16 configurados de manera que coincidan con las muescas 8,9 de
la cara exterior del casquillo de acoplamiento 2. A través del
respectivo emparejamiento de muescas
8, 9 / salientes 15, 16 se define la posición axial del anillo de empuje 11 en el casquillo de acoplamiento 2. Los diámetros del fondo de mas muescas, por una parte, y de los salientes, por otra parte, se elige de modo que entre los dos elementos se consiga un estado precomprimido realizado mediante un ajuste de la holgura que facilita el montaje del acoplamiento tubular 1.
8, 9 / salientes 15, 16 se define la posición axial del anillo de empuje 11 en el casquillo de acoplamiento 2. Los diámetros del fondo de mas muescas, por una parte, y de los salientes, por otra parte, se elige de modo que entre los dos elementos se consiga un estado precomprimido realizado mediante un ajuste de la holgura que facilita el montaje del acoplamiento tubular 1.
En la parte superior del anillo de empuje 11 se
encuentran ensanchamientos cónicos 17, 18 que empiezan en los
extremos del anillo de empuje 11 y que van ascendiendo de forma
continua y regular hasta el eje de simetría B - B.
A cada ensanchamiento en forma de cono 17, 18 del
anillo de empuje 11 se asigna un anillo de compresión 12, 13. Los
anillos de compresión 12, 13 se muestran como cilindros huecos de
rotación simétrica que por su cara interior poseen un ensanchamiento
cónico 19, 20 orientado hacia el eje de simetría B - B. Estos
ensanchamientos cónicos 19, 20 de los anillos de compresión 12, 13
coinciden con los correspondientes ensanchamientos cónicos 17, 18
del anillo de empuje 11 tocándose ambos elementos en las superficies
cónicas.
En estado precomprimido del acoplamiento tubular
1 los anillos de compresión 12, 13 se han colocado sobre el
respectivo ensanchamiento 17, 18 del anillo de empuje 11 en la
medida necesaria para que exista entre los anillos de compresión
opuestos 12, 13 una distancia suficiente calculada de manera que
durante la ejecución del proceso de compresión los anillos de
compresión 122, 13 puedan realizar un movimiento axial los unos
respecto a los otros.
La parte superior del anillo de compresión 12, 13
presenta un par de periféricas radiales distanciadas 212, 11 que
reciben un casquillo de cubrición 14 que actúa como elemento de
retención. El casquillo de cubrición 14 muestra por sus bordes
cantos orientados hacia dentro 24, 25 que engranan con las muescas
periféricas 21, 22. En estado precomprimido, los cantos 24, 25
engranan respectivamente con la muesca 21 más cercana al eje de
simetría B - B, mientras que el engranaje de los cantos 24, 25 en
estado precomprimido del acoplamiento tubular 1 pasa a las muescas
22 situadas al lado. A fin de facilitar este paso durante el
movimiento axial de los anillos de compresión 12, 13, tanto los
cantos 24, 25 como las muescas 21, 22 presentan zonas oblicuas de
salida.
En el acoplamiento tubular comprimido 1 la misión
del casquillo de cubrición 14 consiste en evitar un desprendimiento
involuntario de los dos anillos de compresión 12, 13 y de impedir
además la acumulación de suciedad en el espacio intermedio 26 entre
los anillos de compresión 12, 13.
A continuación se describe el proceso de
producción del acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión
1. Sobre el casquillo de acoplamiento 2 se coloca empujando un
conjunto de compresión 10 formado por el anillo de empuje 11, un par
de anillos de compresión 12, 13 y el casquillo de cubrición 14. Los
salientes 15, 16 del anillo de empuje 11, orientado hacia dentro,
encajan durante este proceso en las muescas correspondientes 21, 22
que se encuentran por la cara exterior del casquillo de acoplamiento
2 definiendo así la posición del conjunto de compresión 10 en el
casquillo de acoplamiento 2. Este grupo de construcción se puede
fabricar previamente según la envergadura nominal de los tubos 4 a
unir y suministrar directamente en el lugar de montaje. En el lugar
de montaje, los extremos de los tubos a unir 4 se introducen en una
longitud previamente definida en el casquillo de acoplamiento 2. Por
medio de herramientas apropiadas, en sí conocidas, por lo que no se
describen aquí, los anillos de compresión 12, 13 pertenecientes a un
par se desplazan axialmente los unos frente a los otros. Durante
este movimiento los anillos de compresión 12, 13 pasan por las
superficies cónicas entre el anillo de compresión 12, 13 y el anillo
de empuje 11 desplazando el material del anillo de empuje 11 en
dirección radial. El desplazamiento se produce fundamentalmente a
través de los salientes 15, 16 del anillo de empuje 11 y se
transmite a los dentados 6, 7 situados en frente de las muescas 8,
9. Los dentados 6, 7 se introducen en dirección radial y a presión
en la superficie de los tubos a unir 4 y garantizan de esta forma
una unión a prueba de escape bajo presión entre el casquillo de
acoplamiento 2 y el tubo 4.
A través del ángulo de los ensanchamientos
cónicos de los anillos de compresión 12, 13 y del anillo de empuje
11, así como del camino recorrido el encajamiento axial se puede
influir en la fuerza axial a aplicar y en la profundidad de
penetración, la fuerza de sujeción del dentado periférico 6, 7 del
casquillo de acoplamiento 2 en el tubo a unir 4.
En la figura 2 se representa el mismo
acoplamiento tubular 1 descrito en la figura 1. La diferencia
consiste en que en el tubo 4 se introduce un manguito de apoyo 27
que proporciona al tubo 4 en la zona de desplazamiento una
resistencia que fomenta la penetración del dentado 6, 7 en la
superficie del tubo 4. El manguito de apoyo 27 presenta en su
superficie exterior unas elevaciones periféricas radiales que
compensan las tolerancias del tubo 4 al introducir el manguito de
apoyo 27 en el mismo.
En la figura 3 se representa la aplicación de la
fuerza de desplazamiento axial a los anillos de compresión 12, 13
por medio de tornillos 23. Los anillos de compresión 12, 13 muestran
en un círculo parcial 32 unas perforaciones dispuestas axialmente,
configurándose la perforación situada en el anillo de compresión 12
como orificio de paso 28 y la perforación opuesta en el anillo de
compresión 13 como orificio roscado 29. A través del apriete
uniforme de los tornillos 23 los anillos de compresión 12, 13 se
desplazan en las superficies cónicas de manera opuesta.
Como se representa en la figura 4, la parte
superior del anillo de empuje 11 se puede realizar de forma
escalonada hasta el eje de simetría B - B siguiendo a un segmento
cónico ascendente regular 30 un segmento destalonado 31 realizado a
modo de estrechamiento cónico. Estas series se repiten hasta el eje
de simetría B - B, con preferencia cuatro veces. Con una
configuración complementaria de la cara interior de los anillos de
compresión 12, 13, estos segmentos destalonados 31 impiden el
resbalamiento mutuo en estado precomprimido o totalmente
comprimido.
En la figura 5 se representa el anillo de empuje
11 en una versión parcialmente segmentada. El cuerpo del anillo de
empuje 11 está ranurado, con excepción de los salientes periféricos
radiales 15 y 16. De esta manera se minimizan las fuerzas de
compresión axiales necesarias manteniendo las propiedades del
conjunto de compresión 10 y del desplazamiento radial. La cantidad y
la anchura de las ranuras 34 están directamente relacionadas con el
acortamiento radial del anillo de empuje 11.
En una variante modificada el anillo de empuje 11
puede componerse de varios segmentos arqueados.
La forma de la zona de fijación entre el anillo
de empuje 11 y el casquillo de acoplamiento 2 representada en la
figura 6 se puede modificar aún más. Cabe, por ejemplo, la
posibilidad de realizar la zona de fijación por todo el contorno del
casquillo de acoplamiento 2. Las ranuras anulares periféricas 33
sirven de zona de salida para las tensiones que se incrementan
demasiado en los elementos de construcción del acoplamiento y que se
producen en la compresión de tubos con una amplia gama de
tolerancias cuando la tolerancia del diámetro exterior del tubo se
aproxima al límite superior.
Las formas de la parte inferior del anillo de
empuje 11 representadas en los ejemplos de realización se pueden
modificar aún más sin salirse del alcance de protección de la
patente.
El acoplamiento tubular se describe en otra
variante de realización. El acoplamiento tubular 101 se compone,
según la figura 7, de un casquillo de acoplamiento en forma de
cilindro hueco 102 con extremos de entrada opuestos 103 en los que
se introducen los extremos de los tubos a unir 104 hasta el eje de
simetría C - C.
La cara interior del casquillo de acoplamiento
102 posee dentados periféricos radiales 106, disponiéndose el primer
dentado 106 cerca del extremo de entrada 103 del casquillo de
acoplamiento 102 y el segundo dentado 107 a distancia del primer
dentado 106, en dirección del eje C - C, cerca del extremo de tubo
introducido. Por consiguiente, los extremos de los tubos 104 se
posicionan en el casquillo de acoplamiento 102 de modo que a cada
extremo de tubo se asigna tanto un dentado 106 como un dentado
107.
Sobre el casquillo de acoplamiento 102 se
encuentra un conjunto de compresión 110 dispuesto coaxialmente con
respecto al mismo, que consta del anillo de empuje 111 y de dos
anillos de compresión 112, 113.
El anillo de empuje 111 es un cilindro hueco de
rotación simétrica que fundamentalmente tiene la misma longitud que
el casquillo de acoplamiento 102. El anillo de empuje 111 y el
casquillo de acoplamiento 102 poseen en sus extremos unas marcas de
fijación de acción axial que en el casquillo de acoplamiento 102 se
representan como un reborde periférico plano 121 y en el anillo de
empuje 11 como una ranura plana 122 correspondiente al reborde 121.
Estas marcas de fijación definen la posición axial del anillo de
empuje 111 en el casquillo de acoplamiento 102 y garantizan en
estado precomprimido una unión positiva entre el casquillo de
acoplamiento, por una parte, y el anillo de empuje, por otra parte.
Gracias a esta sujeción de los distintos elementos del grupo de
construcción se consigue un elevado grado de prefabricación del
acoplamiento tubular.
Por la cara superior del anillo de empuje 111 se
encuentran unos ensanchamientos cónicos 117, 118 que parten de los
extremos del anillo de empuje 111 y ascienden de forma continua y
uniforme hasta el eje de simetría C - C.
A cada ensanchamiento cónico 117, 118 del anillo
de empuje 111 se asigna un anillo de compresión 112, 113. Los
anillos de compresión 112, 113 se representan como cilindros huecos
de rotación simétrica que por su cara interior muestran un
ensanchamiento cónico 119, 120 orientado hacia el eje de simetría C
- C. Estos ensanchamientos cónicos 119, 120 coinciden con los
correspondientes ensanchamientos cónicos 1117, 118 del anillo de
empuje 111 tocándose ambos elementos en las superficies cónicas.
En estado precomprimido del acoplamiento tubular
101mlos anillos de compresión 112, 113 se colocan tanto sobre los
respectivos ensanchamientos 117, 118 del anillo de empuje 111 que
exista una distancia suficiente entre los anillos de compresión
opuestos 112, 113 calculada de manera que durante la realización del
proceso de compresión los anillos de compresión 112, 113 puedan
moverse axialmente los unos frente a los otros.
A continuación se describe el proceso de
producción del acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión
101. Sobre el casquillo de acoplamiento 102 se coloca empujando un
conjunto de compresión formado por el anillo de empuje 111 y un par
de anillos de compresión 112, 113. Este grupo de construcción se
puede fabricar previamente según la envergadura nominal de los tubos
104 a unir y suministrar directamente en el lugar de montaje. En el
lugar de montaje, los extremos de los tubos a unir 104 se introducen
en una longitud previamente definida en el casquillo de acoplamiento
102 hasta el eje de simetría C - C. Por medio de herramientas
apropiadas, en sí conocidas, por lo que no se describen aquí, los
anillos de compresión 112, 113 pertenecientes a un par se desplazan
axialmente los unos frente a los otros. Durante este movimiento los
anillos de compresión 112, 113 pasan por las superficies cónicas
entre el anillo de compresión 112, 113 y el anillo de empuje 11
desplazando el material del anillo de empuje 111 en dirección
radial. El desplazamiento se produce fundamentalmente a través de
los salientes 115, 116 del anillo de empuje 111 y se transmite a los
dentados 106, 107 situados en frente a los salientes 115, 116. Los
dentados 106, 107 se introducen en dirección radial y a presión en
la superficie de los tubos a unir 104 y garantizan de esta forma una
unión a prueba de escape bajo presión entre el casquillo de
acoplamiento 102 y el tubo 104.
También en esta variante especial de realización
los ensanchamientos cónicos 117, 118 del anillo de empuje 111 se
configuran de forma escalonada. Esto significa que, partiendo del
extremo del anillo de empuje 111, a cada zona mayor del
ensanchamiento cónico sigue un estrechamiento cónico de menor
medida. Esta configuración escalonada se repite por todo el
ensanchamiento cónico 117, 118 hasta el eje de simetría. Los
ensanchamientos cónicos 119, 120 de los anillos de compresión 112,
113 se realizan de forma complementaria.
Los efectos funcionales de esta configuración
escalonada de las superficies opuestas tienen importancia en dos
aspectos. En estado precomprimido el engranaje positivo entre el
anillo de empuje 111, por una parte, y los anillos de compresión
112, 113, por otra parte, garantizan una sujeción de los distintos
elementos del grupo de construcción y, por consiguiente, un elevado
grado de prefabricación del acoplamiento tubular. En estado
comprimido, la misma configuración garantiza que los anillos de
compresión no puedan retroceder del anillo de empuje. De este modo
se incrementa la seguridad de la unión de los tubos sometidos a las
cargas más diversas.
En una variante de realización configurada según
la figura 8 el anillo de empuje 111 se divide por su eje de simetría
radial D - D en los segmentos de anillo de empuje 111' y 111''. Los
dos segmentos del anillo de empuje 111' y 111'' se acoplan entre sí
con ayuda de un anillo intermedio axial 140. El anillo intermedio
140 tiene el mismo diámetro interior que los segmentos del anillo de
empuje 111' y 111'' a fin de colocar la unidad de anillo de empuje
formada por los segmentos 111' y 111'' en el casquillo de
acoplamiento 102 de la misma longitud.
El anillo intermedio 140 presenta en su exterior
dos bridas periféricas distanciadas 141', 141'' que sirven de tope
para la cara frontal del respectivo segmento del anillo de empuje
111', 111'' orientada hacia el eje de simetría D - D. El anillo
intermedio 140 posee además una zona orientada desde la brida 141',
141'' hacia fuera que termina en un borde 142', 142'' orientado
radialmente hacia fuera. El extremo del segmento del anillo de
empuje 111', 111'' asignado al borde 142', 142'' tiene una zona con
un diámetro mayor que el diámetro interior en la que se ha
practicado una ranura 143', 143'' que engrana con el borde 142',
142''. Este engranaje garantiza un estado de premontaje de los dos
segmentos del anillo de empuje 111', 111''.
El espacio situado entre las bridas 141', 141''
sirve para la recepción de una herramienta de compresión no
representada apoyándose la herramienta de compresión, por una parte,
en la brida y, por otra parte, en la superficie frontal orientada
hacia fuera del anillo de compresión correspondiente. La ventaja de
esta variante consiste en la reducción del recorrido de compresión
y, por consiguiente, en la minimización de la herramienta de
compresión.
La invención se describe a la vista de otro
ejemplo de realización. En este ejemplo, el dispositivo sirve para
la unión a prueba de escape bajo presión de dos extremos de tubo
opuestos al mismo nivel que tienen el mismo diámetro nominal. El
acoplamiento tubular 201 realizado de acuerdo con la figura 9 se
limita a uno de los lados del dispositivo que es simétrico al eje A
- A.
El extremo del tubo 204 se introduce desde uno de
los lados en el casquillo de acoplamiento 202 en forma de cilindro
hueco, aproximadamente hasta el centro del mismo. En la zona que
recibe el extremo del tubo 204, el interior del casquillo de
acoplamiento 202 está dotado de una serie de dientes periféricos
radiales 206, desplazados hacia atrás con respecto al diámetro
interior del casquillo de acoplamiento 202 y orientados contra la
superficie del extremo del tubo 204.
Sobre esta parte del casquillo de acoplamiento
202 se coloca un anillo de empuje 211 cuyo diámetro interior es
ligeramente mayor que el diámetro exterior del casquillo de
acoplamiento 202. Por su cara exterior el anillo de empuje 211
presenta un ensanchamiento cónico 217, 218 que parte de cada extremo
y asciende hasta el centro del anillo de empuje 211.
Al anillo de empuje 211 se asignan a ambos lados,
concéntricamente, sendos anillos de compresión 212, 213. Cada
anillo de compresión 212, 213 posee por su cara interior un
ensanchamiento cónico 219, 220 que coincide con los ensanchamientos
cónicos 217, 218. En la posición no comprimida del dispositivo,
identificada con la referencia 245, los anillos de compresión 212,
213 se empujan sobre la respectiva zona extrema del anillo de empuje
211 ajustándose los ensanchamientos (217/219, 218/220) en estas
zonas.
Desde esta posición 245, los anillos de
compresión 212, 213 se desplazan con ayuda de una herramienta no
representada y a través de los ensanchamientos cónicos, hasta la
posición comprimida del dispositivo, tal como se representa en 246.
El anillo de empuje 211 se introduce radialmente en el casquillo de
acoplamiento 202 lo que a su vez da lugar un desplazamiento radial
de los dientes 206 a la superficie del extremo del tubo 204. De esta
manera se obtiene una unión de los tubos a prueba de escape bajo
presión e inseparable.
Una característica fundamental de la invención
consiste en montar previamente los distintos elementos del
acoplamiento tubular, como lo son el casquillo de acoplamiento 202,
el anillo de empuje 211 y los anillos de compresión 212, 213 para
ponerlos a disposición en el lugar de montaje en forma de un grupo
de construcción compacto. Para ello es necesario dotar los distintos
elementos de medios que permitan un posicionamiento definido de los
distintos elementos entre sí.
Por ese motivo, el casquillo de acoplamiento 202
se realiza por la cara exterior del segmento que recibe el extremo
del tubo 204 con muescas periféricas radiales 235. El anillo de
empuje 211 presenta por su cara interior marcas de fijación
periféricas radiales 236 realizadas en forma de rebordes que
coinciden con las muescas 235. La tolerancia entre los elementos se
calcula de manera que al colocar el anillo de empuje 211 sobre el
casquillo de acoplamiento 202 mediante aplicación de fuerza manual,
los rebordes 236 encajen en las muescas 235 fijando la posición de
ambos elementos en estado precomprimido.
De manera similar, el anillo de empuje 211
presenta por su cara exterior, y los anillos de compresión 212, 213
por su cara interior, sendos medios para el posicionamiento de los
mismos entre sí.
En su ensanchamiento cónico 217, 218, cerca de su
extremo, el anillo de empuje 211 dispone de una marca de fijación
237, 238 y cerca de su centro de otra marca de fijación 239, 240,
mientras que el anillo de compresión correspondiente 212, 213
muestra por su ensanchamiento cónico 219, 220, realizado en su cara
interior, por el extremo orientado hacia el anillo de empuje 211,
una marca de fijación 241, 242 y por el extremo separado del anillo
de empuje 211, otra marca de fijación 243, 244.
Las marcas de fijación coinciden de manera
distinta según el estado del acoplamiento tubular 201. En estado no
comprimido del acoplamiento tubular 201, las marcas de fijación 237,
238 configuradas en el anillo de empuje 211 coinciden con las marcas
de fijación 241, 242 de los anillos de compresión 212, 213. Como
consecuencia, todos los elementos del acoplamiento tubular 201, se
ensamblan en fábrica formando una unidad de construcción que se
puede suministrar así de compacta al lugar del montaje.
Al comprimir el acoplamiento tubular 201, el
engranaje de las marcas de fijación que actúan entre el anillo de
empuje 211 y los anillos de compresión 212, 213, se modifica de
manera que las marcas de fijación 239 y 240 del anillo de empuje 211
establezcan una realización de actuación con las marcas de fijación
241, 242 del anillo de compresión 212, 213, por una parte, y las
marcas de fijación 237 y 238 del anillo de empuje 211 con las marcas
de fijación 243, 244 del anillo de compresión 212, 213, por otra
parte. De este modo se evita que los anillos de compresión 212, 213
retrocedan después de la compresión a través de las zonas cónicas,
poniendo en peligro la estabilidad del acoplamiento tubular 201.
Otra característica de la invención radica en la
realización del anillo de empuje 211. En su sección transversal, el
anillo de empuje 211 se compone de segmentos distanciados que rodean
uniformemente al casquillo de acoplamiento 202. Para ello, el anillo
de empuje 211 se ranura por su contorno en todo el grosor de pared y
en sentido axial, realizando preferentemente unas almas entre
segmentos adyacentes que tienen la forma del anillo de empuje 211.
La ventaja de esta variante puede verse en que al comprimir el
acoplamiento tubular 201 se minimiza el trabajo de deformación entre
el anillo de empuje 211 y los anillos de compresión 212, 213, dado
que la reducción pretendida y necesaria del diámetro del anillo de
empuje 211 se realiza en primer lugar a través del cierre de las
ranuras entre los segmentos adyacentes y no a través de una
deformación del anillo de empuje 211. La reducción del diámetro del
anillo de empuje 211 mediante el desplazamiento de los anillos de
compresión 212, 213 se transmite al segmento del casquillo de
acoplamiento 202 que recibe el extremo del tubo 204, desplazándose
los dientes 206 al interior de la superficie del extremo del tubo
204, con lo que garantizan un acoplamiento tubular a prueba de
escape bajo presión 201.
Otra posibilidad de distanciar los distintos
segmentos del anillo de empuje 211 de manera definida consiste en
aplicar entre los segmentos una masa elástica de distanciamiento que
garantiza una distribución regular de los segmentos por el perímetro
del anillo de empuje 211. Al comprimir el acoplamiento tubular, la
masa de distanciamiento sale por la presión entre los segmentos
contiguos.
La invención crea una unión tubular que garantiza
la máxima universalidad con respecto a los requisitos a la calidad
de los tubos a unir. Tiene un comportamiento calculable y está en
condiciones de garantizar acoplamientos tubulares a prueba de escape
bajo alta presión, incluso en caso de grandes tolerancias del
diámetro exterior del tubo.
La solución según la invención minimiza las
fuerzas necesarias para la colocación a presión axial de los anillos
de compresión en el anillo de empuje y, por consiguiente, en el
casquillo de acoplamiento.
Se caracteriza por una elevada estabilidad frente
a vibraciones, fuerzas de tracción axial sobre el tubo y variaciones
extremas de la temperatura.
El acoplamiento tubular se compone de piezas
individuales de rotación simétrica fáciles de fabricar que en cuanto
a la elección de los distintos materiales dependiente de su función,
permiten con sus propiedades específicas, unas combinaciones óptimas
con vistas a las características pretendidas del acoplamiento
tubular.
La solución según la invención permite una
estandarización de la realización del conjunto de
compresión.
compresión.
Un solo conjunto de compresión se puede utilizar
en combinación con distintos materiales del casquillo de
acoplamiento o con distintas formas de realización. También es
posible comprimir diferentes diámetros exteriores de tubo mediante
la adaptación constructiva del casquillo de acoplamiento dentro de
ciertos límites.
A pesar de haber descrito esta invención a la
vista de algunos ejemplos de realización preferidos que muestran la
unión de dos extremos de tubo, el experto puede ver sin mayores
problemas que se pueden llevar a cabo modificaciones y cambios sin
desviarse del alcance de la protección de las siguientes
reivindicaciones. Se puede ver que sólo por uno de los lados se
emplea la unión comprimida realizada según la invención, mientras
que por el otro lado se emplean elementos de unión tradicionales
como, por ejemplo, tornillos o bridas, lo que únicamente representa
una forma de aplicación específica de la invención.
Claims (18)
1. Dispositivo para la producción de un
acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión con, al menos,
un extremo de tubo, compuesto por un cuerpo base en forma de
casquillo de rotación simétrica, presentando el cuerpo base al menos
un espacio interior fundamentalmente cilíndrico dotado de medios
dentados para la recepción del extremo del tubo y desplazándose los
medios dentados con ayuda de medios de compresión que actúan sobre
la superficie exterior del cuerpo base radialmente a la superficie
del extremo del tubo alojado en el espacio interior,
caracterizado porque el cuerpo base consta de un casquillo de
acoplamiento en forma de cilindro hueco (2) con un grosor de pared
fundamentalmente constante, disponiéndose por la cara interior del
casquillo de acoplamiento (2) al menos dos dentados periféricos
radiales (6, 7) retrasados frente al diámetro interior del casquillo
de acoplamiento (2) y configurándose por la cara exterior del
casquillo de acoplamiento (2), unas marcas de fijación periféricas
radiales (8, 9) opuestas al respectivo dentado (6, 7), cuya anchura
corresponde a la del dentado (6, 7) y porque se prevé un anillo de
empuje (11) que se desplaza concéntricamente por el casquillo de
acoplamiento (2) y que se configura para cubrir el casquillo de
acoplamiento (2) prácticamente en toda su longitud, presentando el
anillo de empuje (11) por su cara interior, salientes periféricos
radiales (15, 16) que coinciden con las marcas de fijación (8, 9) y
sendos ensanchamientos cónicos (17, 18) que por su cara exterior
ascienden desde cada extremo del anillo de empuje (11) al centro del
mismo; porque al anillo de empuje (11) se asigna por cada lado un
anillo de compresión (12, 13) que rodea concéntricamente al anillo
de empuje (11), mostrando cada anillo de compresión (12, 13) por su
cara interior, un ensanchamiento cónico (19, 20) que coincide con el
ensanchamiento cónico (17, 18) de manera que durante el
desplazamiento axial de los anillos de compresión (12, 13) desde una
posición inicial distanciada hasta una posición final prácticamente
sin distancia, a través de los salientes (15, 16) y las marcas de
fijación (8, 9) que coinciden con los salientes (15, 16), se produce
un desplazamiento radial de los dentados (6, 7) a la superficie del
tubo (4) alojado en el casquillo de acoplamiento (2).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte superior del anillo de empuje
(11) se realiza escalonado hasta el eje de simetría B - B, siguiendo
a un segmento regular (30) que asciende de forma cónica, un segmento
destalonado (31) realizado a modo de estrechamiento cónico y
repitiéndose esta serie varias veces, mientras que la cara interior
de los anillos de compresión (12, 13) se realiza de forma
complementaria a las zonas correspondientes del anillo de empuje
(11).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cara superior del anillo de
compresión (12, 13) se realiza con un par de muescas periféricas
radiales distanciadas (21, 22) para la recepción de un casquillo de
cubrición cilíndrico (14) que puentea el espacio intermedio (26)
entre los anillos de compresión (12, 13), presentando el casquillo
de cubrición (14) por sus bordes, unos cantos (24, 25) orientados
hacia dentro que engranan con las muescas periféricas (21, 22) de
manera que en estado precomprimido del acoplamiento tubular (1), los
cantos (24, 25) engranen con la muesca (21) más próxima al eje de
simetría B - B y en estado comprimido del acoplamiento tubular (1)
con las muescas (22) situadas al lado y presentando tanto los cantos
(24, 25) como las muescas (21,22), unas zonas oblicuas de
salida.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en los salientes (15, 16) se configura
una acanaladura hueca periférica radial (33) para la creación de una
zona de compensación.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los anillos de compresión (12, 13)
muestran perforaciones periféricas axiales dispuestas en un círculo
parcial común (32) para la recepción de elementos de tracción que
actúan entre los anillos de compresión (12, 13).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque las perforaciones se realizan en uno de
los anillos de compresión (12, 13) como perforaciones de paso (28),
las del anillo de compresión opuesto (13, 12) como perforaciones
roscadas (29) para la recepción de tornillos (23).
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el anillo de empuje (11) se compone de
una serie de segmentos.
8. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 7,
caracterizado porque el anillo de empuje (11) se dota por su
parte superior, de unas ranuras (34) que se desarrollan axialmente y
que no tocan la zona de los salientes (15, 16).
9. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 7,
caracterizado porque entre los segmentos se aplica una masa
distanciadora elástica que garantiza la distribución simétrica de
los segmentos por el perímetro del anillo de empuje (11).
10. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el extremo del tubo (4) se puede
introducir un manguito de apoyo (27), presentando dicho manguito de
apoyo (27) por su cara exterior, unas elevaciones periféricas
radiales para la compensación de grandes tolerancias en el diámetro
nominal del tubo (4) y mostrando el manguito de apoyo (27) por una
de sus caras, un reborde que limita la introducción del manguito de
apoyo (27) en el tubo (4).
11. Dispositivo para la producción de un
acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión con, al menos,
un extremo de tubo formado por un cuerpo base a modo de casquillo de
rotación simétrica, presentando el cuerpo base al menos un espacio
interior dotado de medios dentados fundamentalmente cilíndricos para
la recepción del extremo del tubo y desplazándose los medios
dentados con ayuda de medios de compresión que actúan sobre la
superficie exterior del cuerpo base radialmente a la superficie del
extremo del tubo alojado en el espacio interior,
caracterizado porque el casquillo de acoplamiento (102) se
realiza para la recepción de dos extremos de tubo (104)
introducibles hasta el eje de simetría C - C, porque se prevé un
anillo de empuje (111) que se coloca concéntricamente sobre el
casquillo de acoplamiento (102) y sirve para cubrir el casquillo de
acoplamiento (102) prácticamente en toda su longitud, presentado el
anillo de empuje (111) por su cara interior, salientes periféricos
radiales (115, 116) que coinciden con la superficie exterior del
casquillo de acoplamiento (102) y, por su cara exterior, un
ensanchamiento cónico (117, 118) que asciende desde cada extremo del
anillo de empuje (112) hacia el centro del mismo; porque al anillo
de empuje (111) se asigna por cada lado, un anillo de compresión
(112, 113) que rodea concéntricamente al anillo de empuje (111),
presentando cada anillo de compresión (112, 113) por su cara
interior, un ensanchamiento cónico (119, 120) que coincide con el
ensanchamiento cónico (117, 118) de manera que durante el
desplazamiento axial de los anillos de compresión (112, 113) desde
una posición inicial distanciada a una posición final prácticamente
sin distancia a través de los salientes (115, 116) y la superficie
exterior del casquillo de acoplamiento (102) que coincide con los
salientes (115, 116) se produce un desplazamiento radial de los
dentados (106, 107) a la superficie del tubo (104) alojado en el
casquillo de acoplamiento (102).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el espacio interior del casquillo de
acoplamiento (102) posee en sus extremos de entrada un reborde
periférico (106) dispuesto en frente del saliente (115) del anillo
de empuje (111) y porque el espacio interior del casquillo de
acoplamiento (102) está dotado, en su zona próxima al eje de
simetría
C - C, de un par de dentados periféricos (107) situados en frente del saliente (116) del anillo de empuje (111) asignándose a cada extremo del tubo (104) tanto un reborde (106) como un dentado (107).
C - C, de un par de dentados periféricos (107) situados en frente del saliente (116) del anillo de empuje (111) asignándose a cada extremo del tubo (104) tanto un reborde (106) como un dentado (107).
13. Dispositivo según las reivindicaciones 11 y
12, caracterizado porque el canto interior de los extremos de
entrada del casquillo de acoplamiento (102) se aplanan o se
redondean.
14. Dispositivo según las reivindicaciones 11 y
12, caracterizado porque los extremos de entrada del
casquillo de acoplamiento (102) presentan por su perímetro exterior
un reborde plano (121) que coincide con una ranura plana (122)
situada en la cara interior de los extremos del anillo de empuje
(111) de una forma que permite un posicionamiento axial del
casquillo de acoplamiento (102) y del anillo de empuje (111) entre
sí.
15. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el anillo de empuje (111) se divide en
su eje de simetría radial D - D en dos segmentos de anillo de empuje
(111'; 111'') que se pueden acoplar entre sí por medio de un anillo
intermedio axial (140), presentando el anillo intermedio (140) el
mismo diámetro interior que los segmentos del anillo de empuje
(111'; 111'') para empujar la unidad del anillo de empuje formada
por los segmentos del anillo de empuje (111'; 111'') y el anillo
intermedio (140) sobre el casquillo de acoplamiento (102) de la
misma longitud.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el anillo intermedio (140) presenta en
su cara exterior dos bridas periféricas distanciadas (141': 141'')
que sirven de tope para la cara frontal del respectivo segmento del
anillo de empuje (111'; 111'') orientada hacia el eje de simetría D
- D, mostrando el anillo intermedio (140) además una zona orientada
desde la brida (141'; 141'') hacia fuera que termina en un borde
(142'; 142'') orientado radialmente hacia fuera, y porque el extremo
del segmento del anillo de empuje (111'; 111'') asignado al borde
(142'; 142'') tiene una zona con un diámetro mayor que el diámetro
interior en la que se ha practicado una ranura (143'; 143'') que
engrana con el borde (142'; 142'').
17. Dispositivo para la producción de un
acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión para extremos
de tubos opuestos al mismo nivel compuesto por un cuerpo base en
forma de casquillo de rotación simétrica, presentando este cuerpo
base al menos una zona interior fundamentalmente cilíndrica equipada
con medios dentados para la recepción del extremo de tubo e
introduciéndose los medios dentados con ayuda de medios de
compresión que actúan sobre la superficie exterior del cuerpo base,
radialmente en la superficie del extremo de tubo alojado en la zona
interior, caracterizado porque el cuerpo base consta de un
casquillo de acoplamiento en forma de cilindro hueco (202) con un
grosor de pared fundamentalmente uniforme, disponiéndose en cada una
de las zonas interiores del casquillo de acoplamiento (202) al menos
dos dientes periféricos radiales distanciados (206) colocados hacia
atrás con respecto al diámetro interior del casquillo de
acoplamiento (202); porque se prevé un par de anillos de empuje
(211) que se pueden empujar concéntricamente sobre el casquillo de
acoplamiento (202) configurados para rodear al casquillo de
acoplamiento (202) en la parte de la zona interior y porque cada
anillo de empuje (211) muestra por su cara exterior un
ensanchamiento cónico (217, 218) que asciende desde cada extremo del
anillo de empuje (211) hacia su centro, asignándose a cada anillo de
empuje (211), por cada lado, un anillo de compresión (212, 213) que
rodea concéntricamente al anillo de empuje (211), mientras que cada
anillo de compresión (212, 213) presenta por su cara interior un
ensanchamiento cónico (217, 218) que coincide con el ensanchamiento
cónico (219, 220) de manera que durante el desplazamiento axial de
los anillos de compresión (212, 213) desde una posición inicial
distanciada (245) a una posición final prácticamente sin distancia
(246) se produce un desplazamiento radial de los dientes (206) en la
superficie del tubo (204) alojado en el casquillo de acoplamiento
(202).
18. Dispositivo para la producción de un
acoplamiento tubular a prueba de escape bajo presión,
caracterizado porque por la cara exterior del casquillo de
acoplamiento (202), respectivamente en la parte de la zona interior,
se configuran marcas de fijación periféricas radiales (235),
preferentemente en forma de muescas, presentando el anillo de empuje
(211) por su cara interior unas marcas de fijación (236) realizadas
preferentemente en forma de rebordes que coinciden con las marcas de
fijación (235) y provocando las marcas de fijación (235, 236) una
fijación del casquillo de acoplamiento (202) y del anillo de empuje
(211) en un estado de premontaje como unidad de construcción, y
porque el anillo de empuje (211) presenta en su ensanchamiento
cónico (217, 218), cerca de su extremo, una marca de fijación (237,
238) y cerca de su centro otra marca de fijación (239, 240),
mientras que el anillo de compresión correspondiente (212, 213)
dispone en su ensanchamiento cónico (219, 220) configurado en su
cara interior, por el extremo orientado hacia el anillo de empuje
(211), de una marca de fijación (241, 242) y por el extremo alejado
del anillo de compresión (211) de otra marca de fijación (243, 244)
que coinciden con las marcas de fijación practicadas en el anillo de
empuje (211) de manera que las marcas de fijación (237/243, 239/241,
240/242, 238/244) engranan entre sí para mantener la unidad de
construcción en un estado de premontaje (245) y las marcas de
fijación (237/243, 239/241, 240/242, 238/244) para mantener el
dispositivo comprimido (246).
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