ES2236664T3 - Procedimiento y dispositivo para el curvado por induccion de tubos. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el curvado por induccion de tubos.Info
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Abstract
Procedimiento para el curvado por inducción de tubos, en particular tubos de gran diámetro, en una instalación de curvado por inducción, en el que durante el proceso de curvado se ejerce una presión que actúa sobre el tubo inmediatamente detrás de la zona de calentamiento, caracterizado porque cada vez el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento se lleva con empleo de esfuerzos sobre al menos dos sitios del contorno, y en un plano que se elige porque en él se espera la máxima ovalidad, hasta alcanzar el diámetro exterior nominal del arco de tubo, en donde la prolongación hacia atrás del plano pasa por el punto central de rotación del brazo (8) de curvado de la instalación de curvado por inducción.
Description
Procedimiento y dispositivo para el curvado por
inducción de tubos.
La invención concierne a un procedimiento y un
dispositivo para el curvado por inducción de tubos según el
preámbulo de la reivindicación 1 o de la reivindicación 8.
Por el documento DE-OS 2112019 se
conoce un procedimiento y un dispositivo para el curvado por
inducción de tubos. En ese procedimiento se calienta parcialmente
un tramo de tubo en todo su contorno por medio de una bobina de
inducción y se curva el tubo con ayuda de un brazo de curvar. En
este procedimiento es una desventaja que debido a las fuerzas
actuantes el arco de tubo presenta en toda la zona del arco una
ovalidad que hace necesario un trabajo posterior de la zona del arco
a fin de conseguir el diámetro predeterminado.
Para superar ese problema ya ha sido propuesto
(DE 3150381 A1) que durante el proceso de curvado e inmediatamente
delante o detrás o bien delante y detrás de la zona de
calentamiento, en al menos dos planos perpendiculares entre sí, se
ejerza una presión que en caso necesario actúe por ambos lados del
tubo y se desarrolle de forma que circunde toda la extensión del
arco. Esa presión debe provocar una ovalidad previa que tenga en
cuenta además una recuperación elástica en sentido contrario en la
región elastoplástica del material, tanto en el plano de curvatura
horizontal como también en el vertical.
Esta forma de proceder presentada tiene que
efectuarse sobre una instalación en la que delante o detrás o bien
delante y detrás del inductor, en una estructura que se puede
ajustar en la separación lateral del tubo, al menos están dispuestos
cuatro rodillos de compresión que con ayuda de servomotores
hidráulicos en sí conocidos se pueden ajustar de forma continua en
su separación por un sistema hidráulico a través de elementos
hidráulicos en al menos dos planos que están situados
perpendiculares entre sí.
La forma de proceder presentada no conduce al
éxito deseado puesto que la necesaria ovalización previa o la
esperable recuperación elástica solamente se puede conseguir con
poca exactitud. Puede quedar preajustada en exceso o demasiado poco
de manera que después de la recuperación elástica permanece una
ovalidad no tolerable. El ajuste previo es problemático puesto que
depende de muchos parámetros a la vez. Influyen la relación s/D, la
relación R/D y el material. También el proceso de fabricación del
tubo de partida influye en el grado de la recuperación elástica.
En el documento JP 56026625 A está publicado un
dispositivo para el curvado por inducción de tubos. Delante del
inductor está dispuesta una guía compuesta de un dispositivo de
soporte que rodea al tubo con un gran número de rodillos de
compresión repartidos sobre el perímetro.
La separación de dos rodillos de compresión
situados uno frente a otro corresponde al diámetro exterior actual
del tubo que entra. Los rodillos de compresión que se pueden
ajustar a una separación predeterminada deben impedir la
ovalización del tubo curvado. Con preferencia, por cada juego de
rodillos están previstos dos rodillos de compresión dispuestos con
separación axial entre sí.
La invención tiene como tarea presentar un
procedimiento y un dispositivo para el curvado por inducción de
tubos con el que se puede evitar de modo constante la formación de
una ovalidad no permitida en la zona del arco.
Esta tarea queda ampliamente resuelta en el
preámbulo de las reivindicaciones 1 u 8 juntamente con las
características distintivas contenidas en las mismas. Otras
configuraciones ventajosas son el objeto de las restantes
reivindicaciones.
De acuerdo con la teoría de la invención, en
todos los casos el tramo de arco que abandona la zona de
calentamiento, en uno de los planos que se ha seleccionado como en
donde se espera la máxima ovalidad, se lleva de modo forzado al
diámetro exterior nominal del arco de tubo sobre al menos dos
puntos del contorno, cortando el plano en su prolongación trasera
el punto central de rotación del brazo de curvado.
Debido a las desiguales proporciones de los
esfuerzos en la zona de tracción en comparación con la zona de
compresión, la forma oval no queda simétrica con respecto al
sistema de coordenadas. A fin de tener esto en cuenta se propone
como una mejora disponer un tercer rodillo de compresión en el
campo de la zona de compresión.
A diferencia del procedimiento conocido no se
produce ninguna ovalización previa sino que una y otra vez se fuerza
el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento.
Este modo de proceder parte de la base de que al
inicio del proceso de curvado se tiene que generar en primer lugar
una pieza de arco para poder ejercer mediante rodillos ajustables
una fuerza de deformación controlada sobre dicho primer tramo de
arco y no sobre el tubo de partida.
A fin de poder impedir la ovalización que
usualmente se origina y se marca con más fuerza a medida que
progresa el proceso de curvado, con preferencia se ajustan los dos
rodillos situados uno frente a otro y en caso necesario también un
tercer rodillo.
Las posiciones de ajuste óptimas y las
separaciones de los rodillos se obtienen en cada caso mediante
cálculos previos, por ejemplo mediante el método de elementos
finitos (FEM). Para ello se pueden elegir las zonas del contorno en
las cuales se origina la máxima ovalidad. La presión de sostén de
los rodillos ajustados tiene que ser tan elevada que a pesar de los
crecientes esfuerzos que actúan en contra, las distancias
consignadas entre ellos permanezcan invariables.
De esta manera los tramos de arco que salen de la
zona de calentamiento son forzadamente deformados bajo control y se
impide la formación de una ovalidad inadmisible.
Otras características ventajosas y otras ventajas
y detalles de la invención se desprenden de la siguiente descripción
de un ejemplo de ejecución representado en un dibujo.
Se muestran:
Figura 1 de forma esquemática la comparación
entre una sección de tubo curvado con respecto a una sección
ideal de un tubo,
Figura 2 la distribución de espesores de pared en
una sección de un tubo curvado,
Figura 3 de forma esquemática una instalación de
curvado por inducción configurada de acuerdo con la
invención,
Figura 4 una vista en la dirección X en la figura
3.
En la figura 1 se ha dibujado esquemáticamente
para demostración una sección 2 transversal de tubo curvada por
inducción sobre una sección 1 transversal de tubo ideal.
Como bien se puede apreciar, la sección 1
transversal de tubo que originalmente era casi circular, se comprime
adquiriendo forma oval por los esfuerzos que actúan durante el
curvado por inducción. Si se designa con X el plano horizontal de
curvado entonces resulta evidente que en el eje Y la sección 2
transversal de tubo se desplaza hacia fuera y queda por fuera de la
sección 1 transversal de tubo, y al revés, en el eje X la sección 2
transversal de tubo curvado se desplaza hacia dentro y al menos en
uno de los lados queda completamente dentro de la sección 1
transversal de tubo ideal.
La figura 2 muestra la misma sección 2
transversal de un tramo de arco que la figura 1 pero con una
representación exagerada del espesor de pared. De modo conocido el
tubo de partida no solamente se comprime hasta forma oval por las
fuerzas que actúan durante el curvado por inducción, sino que a la
vez se reduce el espesor 3 de pared en la zona de tracción y se
ensancha el espesor 4 de pared en la zona de compresión.
En la figura 3 se ha representado
esquemáticamente una instalación 5 de curvado por inducción
configurada de acuerdo con la invención. Está compuesta por un
inductor 6 refrigerado con agua, aquí tan solo esbozado, un elemento
7 de apriete con un brazo 8 de curvado fijado a él. Las líneas de
fuga del inductor 6 y del brazo 8 de curvado se cortan en el punto
9 de giro.
El proceso de curvado se desarrolla ahora de
forma que el tubo 10 de partida se calienta mediante el inductor 6
en una estrecha banda sobre el perímetro. El elemento 7 de apriete
colocado sobre el extremo frontal está unido con un brazo 8 de
curvado que se gira lentamente de acuerdo con el movimiento de
avance. Debido al giro actúan fuerzas sobre la estrecha banda
calentada del tubo 10 de partida y le obligan a seguir la vía curva
determinada por el radio R del arco.
A fin de contrarrestar el efecto de ovalización
representado en las figuras 1 y 2 se ha dispuesto de acuerdo con la
invención una estructura 11 detrás del inductor 6. En este ejemplo
de ejecución está dotada con tres rodillos 14, 14', 14'' de
compresión que con preferencia se pueden ajustar hidráulicamente
(véase la figura 4). Con preferencia, los rodillos 14, 14', 14'' de
compresión vistos en sección transversal tienen una forma de
diábolo.
Se han representado de forma esbozada los
agregados 12, 13, 13' hidráulicos que accionan el ajuste de los
rodillos de compresión. En este ejemplo de ejecución están
dispuestos de tal manera que en el eje Y están los dos 13, 13'
situados de modo aproximado uno frente a otro y en el eje X se
encuentra un agregado 12 hidráulico en el campo de la zona de
compresión. Las flechas periféricas que se han dibujado en los
agregados 13, 13' hidráulicos quieren señalar la posibilidad de que
se puede ajustar de forma variable la posición óptima.
| Nr. | Designación |
| 1 | sección transversal ideal del tubo |
| 2 | sección transversal curvada del tubo |
| 3 | espesor de pared en la zona de tracción |
| 4 | espesor de pared en la zona de compresión |
| 5 | instalación de curvado por inducción |
| 6 | inductor |
| 7 | elemento de apriete |
| 8 | brazo de curvado |
| 9 | tubo de giro |
| 10 | tubo de partida |
| 11 | estructura |
| 12 | agregado hidráulico |
| 13,13' | agregado hidráulico |
| 14,14',14'' | rodillos de compresión |
Claims (11)
1. Procedimiento para el curvado por inducción de
tubos, en particular tubos de gran diámetro, en una instalación de
curvado por inducción, en el que durante el proceso de curvado se
ejerce una presión que actúa sobre el tubo inmediatamente detrás de
la zona de calentamiento, caracterizado porque cada vez el
tramo de arco que abandona la zona de calentamiento se lleva con
empleo de esfuerzos sobre al menos dos sitios del contorno, y en un
plano que se elige porque en él se espera la máxima ovalidad, hasta
alcanzar el diámetro exterior nominal del arco de tubo, en donde la
prolongación hacia atrás del plano pasa por el punto central de
rotación del brazo (8) de curvado de la instalación de curvado por
inducción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada se
ejerce la primera vez cuando el primer tramo de arco ha alcanzado
la necesaria extensión del arco para que se le pueda acoplar un
medio de guiado.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada
se ejerce sobre dos sitios del contorno situados enfrente uno de
otro.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el plano del esfuerzo de deformación
controlada coincide aproximadamente con el plano de curvatura
vertical.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada
se ejerce sobre tres sitios dispuestos de forma repartida sobre el
contorno.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el tercer sitio del esfuerzo de
deformación controlada está situado en el plano de curvatura
horizontal en el campo de la zona de compresión.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el número, la
posición y las separaciones de los sitios del esfuerzo de
deformación controlada se obtienen por estimación o por cálculo.
8. Dispositivo para la ejecución del
procedimiento según la reivindicación 1 con un inductor (6)
refrigerado con agua, un brazo (8) de curvado y una estructura (11)
dispuesta detrás del inductor en la que están fijados unos rodillos
de compresión (14, 14', 14'') que se pueden ajustar radialmente de
forma continua, caracterizado porque están dispuestos al
menos dos rodillos de compresión (14, 14', 14'') desplazables en la
dirección del contorno que durante el proceso de curvado se pueden
ajustar y fijar a una separación predeterminada.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque están previstos dos rodillos de
compresión que están situados uno enfrente de otro.
10. Dispositivo según las reivindicaciones 8 y 9,
caracterizado porque el mecanismo de ajuste para los rodillos
de compresión está provisto con un tope.
11. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el desplazamiento de los dos rodillos de
compresión situados uno enfrente de otro está acoplado de forma
compartida.
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