ES2301898T3 - Procedimiento y dispositivo para ensanchamiento hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el ensanchamiento hidráulico de un tubo (16) con relación a una abertura de sujeción (17) de una pieza constructiva (18) adyacente, en el que se genera un estado de presión en el medio de presión con un aceite hidráulico, a través de un separador de medios (3) y un multiplicador de presión (4), y en el que: a) se introduce una sonda de presión (2) en un segmento de tubo a ensanchar, circundado exteriormente por la abertura de sujeción (17), en donde unas juntas (20, 21) fijadas a la sonda de presión (2) obturan un espacio de ensanchamiento entre el segmento de tubo a ensanchar y la sonda de presión (2); caracterizado porque b) el medio de presión es presionado en un tiempo de llenado de al menos 1 s y un máximo de 20 s en el multiplicador de presión (4) unido a la sonda de presión (2), la sonda de presión (2) y el espacio de ensanchamiento, en donde mediante el separador de medios (3) se genera una presión de llenado en el medio de presión, que supone 1,3 veces a 1,5 veces, con preferencia 1,4 veces la presión de aceite hidráulico; c) se establece una presión de ensanchamiento en el medio de presión en un tiempo de establecimiento de presión de al menos 1 s y un máximo de 20 s, en donde la presión de ensanchamiento en el medio de presión se aumenta mediante el multiplicador de presión (4) a entre 13 veces y 15 veces, con preferencia 14 veces la presión de aceite hidráulico; d) la presión de ensanchamiento se mantiene en el medio de presión para un tiempo de ensanchamiento prefijado de al menos 1 s y como máximo 10 s; y e) la presión de ensanchamiento se reduce automáticamente una vez transcurrido el tiempo de ensanchamiento.
Description
Procedimiento y dispositivo para ensanchamiento
hidráulico.
La invención se refiere a un procedimiento para
el ensanchamiento hidráulico de un tubo con relación a una abertura
de sujeción de una pieza constructiva adyacente, en el que se genera
un estado de presión en el medio de presión con un aceite
hidráulico, a través de un separador de medios y un multiplicador de
presión, y un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento.
Además de esto, la invención se refiere también a un procedimiento
para establecer un número máximo admisible de ensanchamientos de
tubo hidráulicos hasta la fatiga del material de la sonda de
presión. También se hace referencia a los preámbulos de las
reivindicaciones 1, 11 y 14.
Se conocen procedimientos y dispositivos de este
tipo, por ejemplo del documento DE 2616523, y han demostrado en el
pasado ser procedimientos o dispositivos muy adecuados, entre otras
cosas, para fijar tubos de intercambiadores de calor en
intercambiadores de calor o para fabricar árboles de levas para
motores de automóviles.
Debido a que se trata de procedimientos y de
instalaciones hidráulicos, en los que se obtienen presiones
notablemente elevadas, se producen en el transcurso del tiempo
fenómenos de fatiga en las diferentes piezas constructivas
sometidas a presión. Estos pueden poner en peligro, en ciertas
circunstancias, la seguridad aplicativa y por ello se vigila el uso
de dispositivos de ensanchamiento mediante mantenimientos regulares.
Durante estos mantenimientos se sustituyen, dependiendo de
intervalos de mantenimiento definidos previamente, una multitud de
piezas constructivas sometidas a presión. Los intervalos de
mantenimiento limitan de este modo el uso de los dispositivos de
ensanchamiento. Debido a los antecedentes del gran éxito obtenido
con estas instalaciones se ha producido ahora de forma creciente el
deseo de utilizar los dispositivos para el ensanchamiento hidráulico
con la mayor frecuencia o duración posible, con relación a lo que
era posible hasta ahora.
La invención se ha impuesto por ello la misión
de aumentar el número de ensanchamientos de tubo hidráulicos que
puede llevarse a cabo con un dispositivo de ensanchamiento.
La solución de esta misión se consigue con el
procedimiento conforme a la reivindicación 1, el procedimiento
conforme a la reivindicación 11 y el dispositivo conforme a la
reivindicación 14. De las reivindicaciones subordinadas pueden
deducirse otras formas de ejecución preferidas.
La invención se refiere según esto a un
procedimiento básicamente conocido para el ensanchamiento hidráulico
de tubos, en el que se genera un estado de presión en el medio de
presión con un aceite hidráulico, a través de un separador de
medios y un multiplicador de presión. Este procedimiento conocido
destaca porque utiliza para el ensanchamiento dos líquidos
diferentes y separados entre sí, por un lado el medio de presión y
por otro lado un aceite hidráulico, que actúa sobre el medio de
presión generando presión. En especial en el caso de usarse agua
como medio de presión, este procedimiento tiene la ventaja de que
los tubos ensanchados no entran en contacto con el aceite
hidráulico y por ello, una vez finalizado el proceso de
ensanchamiento, no es necesario limpiarlos de forma complicada.
La separación del circuito de medio de presión
respecto al circuito de aceite hidráulico se consigue mediante el
uso de un separador de medios y un multiplicador de presión, estando
ambos unidos en cada caso a los dos circuitos de líquido. Con ello
el separador de medios sirve para llenar el dispositivo de
ensanchamiento o el multiplicador de presión, y el multiplicador de
presión para el verdadero establecimiento de presión para el
ensanchamiento.
El ensanchamiento hidráulico de los tubos se
produce normalmente en los pasos de procedimiento de implantación
de unas onda de presión, de llenado del espacio de ensanchamiento y
del dispositivo de ensanchamiento con medio de presión, de
establecimiento de presión en el medio de presión, de mantenimiento
de la presión de ensanchamiento durante un tiempo de ensanchamiento
prefijado y por último de reducción de la presión de ensanchamiento.
Este desarrollo del procedimiento debe conservarse básicamente, en
donde investigaciones de los inventores han demostrado que para
solucionar la misión es necesario retocar varios pasos de
procedimiento. Conforme a esto se consigue la misión por medio de
que durante el procedimiento:
- a)
- se introduce una sonda de presión en un segmento de tubo a ensanchar, circundado exteriormente por la abertura de sujeción, en donde unas juntas fijadas a la sonda de presión obturan un espacio de ensanchamiento entre el segmento de tubo a ensanchar y la sonda de presión;
- b)
- el medio de presión es presionado en un tiempo de llenado de al menos 1 s y un máximo de 20 s en el multiplicador de presión unido a la sonda de presión, la sonda de presión y el espacio de ensanchamiento, en donde mediante el separador de medios se genera una presión de llenado en el medio de presión, que supone 1,3 veces a 1,5 veces, con preferencia 1,4 veces la presión de aceite hidráulico;
- c)
- se establece una presión de ensanchamiento en el medio de presión en un tiempo de establecimiento de presión de al menos 1 s y un máximo de 20 s, en donde la presión de ensanchamiento en el medio de presión se aumenta mediante el multiplicador de presión a entre 13 veces y 15 veces, con preferencia 14 veces la presión de aceite hidráulico;
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- d)
- La presión de ensanchamiento se mantiene en el medio de presión para un tiempo de ensanchamiento prefijado de al menos 1 s y como máximo 10 s;
- e)
- La presión de ensanchamiento se reduce automáticamente una vez transcurrido el tiempo de ensanchamiento.
La solución de la misión comprende por lo tanto
una interacción de un gran número de diferentes parámetros de
procedimiento, que consiguen diferentes efectos sinérgicos en
relaciones complejas. Para simplificar se representan por ello a
continuación, en primer lugar, sólo las diferentes acciones de las
medidas.
Mediante la limitación del tiempo de llenado a
un periodo de tiempo limitado por estos límites inferiores y
superiores, las juntas elásticas sobre la sonda de presión pueden
adaptarse bien a las cargas que tienen lugar en este paso de
procedimiento. Por medio de esto se reduce la velocidad de
deformación y esto conduce a menores fenómenos de fatiga en las
juntas. Con ello contiene el llenado con medio de presión el llenado
del espacio de ensanchamiento, de la sonda de presión y todos los
conductos de presión y mecanismos unidos a la sonda de presión,
como por ejemplo del multiplicador de presión. Aparte de esto el
periodo de tiempo de llenado está limitado de tal manera, que
asegura un tiempo de reacción suficientemente grande para las
bombas y los émbolos del dispositivo de ensanchamiento pero, al
mismo tiempo, optimiza el desarrollo de funcionamiento con un
tiempo máximo corto. Además de esto puede deducirse ahora de la
superación del tiempo máximo que, por ejemplo, existe una falta de
estanqueidad, es decir, que es necesario comprobar las juntas o la
sonda de presión.
De la limitación del tiempo de establecimiento
de presión a un tiempo máximo se deduce un establecimiento
homogeneizado de la presión de ensanchamiento en el dispositivo, con
un modo de trabajo económico. Frente a esto, el tiempo de
establecimiento de presión mínimo junto con la presión de
ensanchamiento mínima produce que también aquí de nuevo el tiempo
de la aplicación de fuerza en las juntas es suficientemente grande
para aumentar su estabilidad. Las juntas ya no se cargan más de
modo explosivo.
De este modo, el periodo de tiempo de 1 s a un
máximo de 20 s, tanto durante el llenado como durante el
establecimiento de presión, representa precisamente el compromiso
óptimo entre una velocidad con preferencia elevada de la ejecución
del procedimiento frente a una aplicación de fuerza más lenta,
deseable para un desarrollo de procedimiento lo más duradero
posible. Mediante este compromiso se logra ahora que las juntas
fijadas a la sonda de presión presenten unas estabilidades
claramente mayores, con un tiempo de llenado y de establecimiento de
presión
rápido.
rápido.
Aparte de esto, las investigaciones han
demostrado que en especial el aumento de la presión de
ensanchamiento a 13 a 15 veces, con preferencia 14 veces, la
presión de aceite hidráulico a través del multiplicador de presión,
en interacción con los periodos de tiempo limitados para el llenado
del espacio de ensanchamiento y de la sonda de presión, representa
un valor relativo especialmente favorable. Esta combinación reduce
de nuevo mucho los fenómenos de fatiga en las juntas y en la sonda
de presión y, precisamente, bastante más de lo podría esperarse de
las diferentes medidas. En especial ha demostrado con ello ser
óptima una presión de llenado que sea 1,4 veces la presión de
aceite hidráulico, frente a una presión de ensanchamiento que sea 14
veces la presión de aceite hidráulico.
Asimismo se mantiene la presión de
ensanchamiento durante un tiempo de ensanchamiento de 1 s a un
máximo de 10 s. Bajo la presión de ensanchamiento, el tubo comienza
a deformarse plásticamente y se habla aquí de fluencia del material
de tubo, que con ello sufre una gran deformación permanente. Las
deformaciones de tubo se controlan aquí a través del tiempo y no a
través de la aplicación de fuerza, en donde el tiempo de
ensanchamiento se elige dependiendo de los materiales de tubo, de
la geometría de la abertura de sujeción y de la rigidez o geometría
de la pieza constructiva adyacente. La limitación del periodo de
tiempo produce a su vez un comportamiento de deformación
correspondiente a las dimensiones y lo materiales usuales. Con ello
las juntas tienen precisamente tiempo suficiente para poder seguir
las deformaciones plásticas del segmento de tubo a ensanchar. Con
relación a esto el límite mínimo de 1 s es un valor que se
necesita, en caso necesario para los materiales habituales se
deformen en realidad plásticamente en la medida suficiente.
Por último mediante el establecimiento de
presión automático, es decir autónomo, de la presión de
ensanchamiento, una vez transcurrido el tiempo de ensanchamiento,
se hace posible la inmediata descarga de la sonda de presión así
como de las juntas de sonda. Por lo tanto se evitan cargas
innecesarias, cuando se han conseguido los resultados deseados, y
esto aumenta de nuevo claramente la vida útil de estas piezas
constructivas.
En resumen esto produce, al ensanchar un único
tubo, dado el caso un desarrollo de procedimiento más lento que se
compensa mediante un mayor número de los ensanchamientos llevados a
cabo con la instalación de ensanchamiento invariable. El
ensanchamiento de una gran cantidad de tubos se lleva a cabo por lo
tanto de forma más rápida y económica.
En un perfeccionamiento ventajoso del
procedimiento se genera una presión de ensanchamiento de 2.000 bar a
4.000 bar. Este margen de presión ha demostrado ser especialmente
adecuado para los ensanchamientos de tubos de todos los materiales
corrientes, desde el punto de vista de la estabilidad de los
dispositivos de ensanchamiento.
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Si previamente se desea ensanchar
hidráulicamente tubos soldados en una placa de tubo, en una forma de
ejecución preferida del procedimiento se dispone la sonda de
presión distanciada del borde de placa de tubo, en donde la
distancia es de 1,0 veces a 1,5 veces el diámetro interior del tubo
a ensanchar.
Asimismo se mide con preferencia una deformación
que se produce en el tubo ya durante el ensanchamiento. Esta
medición de deformación del tubo realizada durante el ensanchamiento
puede utilizarse a una optimización de la aplicación de presión,
para de este modo proteger a su vez los dispositivos para llevar a
cabo el procedimiento, como por ejemplo la sonda de presión y las
juntas, contra carga innecesaria o excesiva.
Asimismo se detecta con preferencia la
deformación que se produce en el tubo a partir de una caída de
presión en el medio de presión y/o en el aceite hidráulico. De este
modo puede medirse indirectamente la deformación en el caso de
características conocidas del medio de presión o del aceite
hidráulico. Para esto puede detectarse por técnica de medición por
ejemplo el comportamiento de deformación plástico, ya que al
alcanzarse el llamado límite de fluencia se modifica
fundamentalmente el comportamiento de material. Hasta que se alcanza
el límite de fluencia, por ejemplo el acero presenta una relación
aproximadamente lineal entre tensión y dilatación, mientras que
después de esto se producen grandes deformaciones sin aumentos de
presión adicionales. Cuando fluye un tubo de acero, se dilata de
repente intensamente bajo la presión actual. Este efecto se utiliza
a continuación para la detección mediante técnica de medición del
comportamiento de deformación. De este modo puede expandirse de
nuevo ligeramente el medio de presión sometido a presión, de una
vez, a causa de la sección transversal del tubo que aumenta
rápidamente. Esto conduce a una reducción de presión a corto plazo,
que puede determinarse mediante técnica de medición, por ejemplo
mediante una oscilación de la presión o también dado el caso de la
potencia de accionamiento del sistema hidráulico. De este modo es
posible medir directamente, durante el ensanchamiento, las
deformaciones que se
producen.
producen.
El procedimiento se ejecuta con preferencia de
tal modo que la presión de ensanchamiento y/o el tiempo de
ensanchamiento se elijan dependiendo de la deformación que se
produce en el tubo. Por lo tanto se produce un acoplamiento de
parámetros de ensanchamiento con la deformación que se produce
realmente, de tal modo que se hace posible optimizar la presión de
ensanchamiento y el tiempo de ensanchamiento hasta un punto en el
que generan precisamente la deformación deseada.
Con preferencia se ejecuta el procedimiento con
ayuda de un dispositivo de regulación, en donde el dispositivo de
regulación mantiene constante la presión de ensanchamiento durante
el tiempo de ensanchamiento. Esto quiere decir que, en el caso de
esta forma de ejecución del procedimiento, el dispositivo de
regulación establece la presión de ensanchamiento mediante medios
de medición adecuados, como por ejemplo registradores de alta
presión (registradores HD), a través de un dispositivo de regulación
adecuado, como por ejemplo un ordenador con medio de memoria y
unidad de cálculo. Si después se producen modificaciones de volumen
más intensas en el espacio de ensanchamiento durante el proceso de
ensanchamiento, se post-regula mediante el
dispositivo de regulación la potencia de un elemento de
accionamiento, por ejemplo una bomba hidráulica. Por medio de esto
se compensa la reducción de presión producida a causa de la fluencia
y se acelera u optimiza de nuevo el proceso de ensanchamiento.
En otra forma de ejecución del procedimiento se
introduce en el dispositivo de regulación al menos la geometría del
tubo a ensanchar así como de la abertura de sujeción en la pieza
constructiva adyacente y una fuerza de sujeción de tubo prefijada,
en donde el dispositivo de regulación establece la presión de
ensanchamiento y el tiempo de ensanchamiento necesarios para
alcanzar esta fuerza de sujeción de tubo. Esto significa que la
fuerza de sujeción de tubo a alcanzar, es decir, la fuerza con la
que debe sujetarse posteriormente el tubo en la abertura de
sujeción, se prefija en el dispositivo de regulación como valor
objetivo. De este modo el dispositivo de regulación puede calcular
autónomamente junto con los datos para la geometría del tubo a
ensanchar, los parámetros presión de ensanchamiento y tiempo de
ensanchamiento necesarios para alcanzar el objetivo.
Deberían introducirse el diámetro y el grosor de
la pared de tubo así como el diámetro de taladro de la abertura de
sujeción. Los datos sobre los materiales del tubo a ensanchar o de
la pieza constructiva adyacente sólo son necesarios cuando, por
ejemplo, pueden utilizarse otros materiales no usuales o una serie
de diferentes materiales. Después se introducirían en el
dispositivo de regulación, dado el caso, también estos materiales o
características de material necesarias de forma correspondiente,
como por ejemplo el módulo E. Si deben utilizarse siempre los
mismos materiales, se consignan los valores de material en el
dispositivo de regulación, de forma práctica, en un banco de datos
de material. El dispositivo de regulación puede establecer después,
a partir de los valores de geometría y material, la presión de
ensanchamiento necesaria para obtener el ensanchamiento.
Con ello es especialmente ventajoso que el
dispositivo de regulación establezca autónomamente, para determinar
la presión de ensanchamiento necesaria y el tiempo de
ensanchamiento, las características de material del tubo y dado el
caso también de la pieza constructiva adyacente a partir de una
medición de deformación. Mediante el registro del comportamiento de
deformación dependiendo de la presión aplicada el dispositivo de
regulación puede, o bien reconocer después mediante el ajuste de
los valores de medición a partir de la medición de deformación con
un banco de datos de material de qué materias primas o materiales se
trata, o calcular autónomamente sus propias leyes de material. Esto
es responsable de una precisión extrema a la hora de aplicar las
presiones de ensanchamiento y los tiempos de ensanchamiento y
reduce en gran medida la carga sobre las sondas de presión y las
piezas constructivas de junta. Aumenta de nuevo el número de
ensanchamientos que pueden llevarse a cabo con un dispositivo de
ensanchamiento.
Como perfeccionamiento el dispositivo de
regulación establece un grado de desgaste de la sonda de presión.
El grado de desgaste puede obtenerse por ejemplo del número de
ensanchamientos que se llevan a cabo realmente con la sonda de
presión. Como grado de desgaste pueden registrarse también mediante
el dispositivo de regulación, sin embargo, las tensiones que se
producen realmente en la sonda de presión. Con ello pueden
establecerse las tensiones, por ejemplo, a partir de las presiones
aplicadas en el sistema hidráulico. El grado de desgaste hace
posible una evaluación del estado de la sonda de presión, con lo que
el número de ensanchamientos o la duración del uso de la sonda de
presión puede adaptarse óptimamente a su durabilidad. Por medio de
esto se obtienen en total cantidades de usos o ensanchamientos
claramente superiores, que pueden llevarse a cabo con una sonda de
presión.
La misión es resuelta también mediante un
procedimiento para establecer un número máximo de ensanchamientos
de tubo hidráulicos, que pueden llevarse a cabo con una sonda de
presión, en el que se establece el número máximo de ensanchamientos
teniendo en cuenta las deformaciones de tubo de los tubos
ensanchados. Se trata por lo tanto de un procedimiento para
predecir la durabilidad de la sonda de presión, en el que la carga
sobre la sonda de presión se establece indirectamente a través de
las deformaciones del tubo ensanchado por el mismo y no a partir de
la carga directa sobre la sonda de presión. Esto tiene la ventaja de
que las deformaciones del tubo ensanchado pueden medirse bastante
más fácilmente que, por ejemplo, una carga de tensión sobre la
propia sonda de presión. Por otro lado existe, dependiendo de las
juntas utilizadas, una relación directa entre la deformación de
tubo y la carga sobre la sonda, de tal modo que de aquí puede
establecerse un límite superior para la carga admisible de la sonda
de presión.
Con preferencia se establece, antes de llevar a
cabo ensanchamientos, el número máximo de ensanchamientos posibles
con deformaciones de tubo definidas. Esto significa que el máximo
número posible de ensanchamientos que pueden realizarse con la
sonda de presión se determina con base en las deformaciones de tubo
deseadas y, precisamente, si es posible antes de que se lleve a
cabo aunque sólo sea un ensanchamiento con la sonda de presión. Por
lo tanto se determinan concretamente las condiciones de uso de la
sonda y de aquí se establece después su vida útil. De este modo
puede comunicarse al usuario de la sonda de presión, ya antes de la
puesta en funcionamiento de la sonda de presión, con qué frecuencia
puede usarla con estos requisitos. Esto produce un valor estimativo
muy preciso de la carga sobre la sonda de presión, que se orienta a
la carga sobre la sonda de presión que se produce realmente con una
probabilidad máxima.
Como perfeccionamiento se miden las
deformaciones de tubo que se producen después de llevar a cabo al
menos un ensanchamiento, con preferencia cada uno de ellos, y de
aquí se establece un número máximo de ensanchamientos posibles. De
este modo, después de cada ensanchamiento, puede determinarse a
partir de la deformación de tubo conseguida realmente cuántos
ensanchamientos son posibles con el dispositivo de ensanchamiento.
De este modo se consigue también llevar a cabo diferentes
condiciones de uso o ensanchamientos de diferente intensidad con el
dispositivo de ensanchamiento, con una precisión optimizada de la
predicción de durabilidad.
Aparte de esto este perfeccionamiento puede
llevarse a cabo también partiendo de la predicción de durabilidad
que se basa en deformaciones de tubo definidas. Después se
establece, en el caso de una desviación respecto a las
deformaciones de tubo definidas, un número máximo corregido teniendo
en cuenta las deformaciones de tubo generadas realmente con la
sonda de presión. Partiendo de un primer valor estimativo teórico se
obtiene de este modo una predicción, mejorada siempre después de
cada ensanchamiento, para el número máximo admisible de
ensanchamientos.
En total pueden reducirse, en las dos formas de
ejecución del procedimiento para predecir la durabilidad, los
coeficientes de seguridad habituales a la hora de establecer los
ensanchamientos de presión máximos admisibles, a causa de la
mejorada precisión de predicción. Esto permite un claro aumento
adicional del número de ensanchamientos que pueden llevarse a cabo
con la sonda de presión. Al mismo tiempo se obtiene de la predicción
mejorada también una mayor
seguridad para el usuario, ya que se establece mucho más exactamente el grado real de carga sobre la sonda de presión.
seguridad para el usuario, ya que se establece mucho más exactamente el grado real de carga sobre la sonda de presión.
La misión es también resuelta con un dispositivo
para llevar a cabo este procedimiento, que presenta un separador de
medios, un multiplicador de presión y una sonda de presión con
juntas, en donde a través del separador de medios y del
multiplicador de presión con un aceite hidráulico se genera un
estado de presión en el medio de presión, en el que el material de
la sonda de presión es 34 CrNiMo 6. Este material especial ha
demostrado en pruebas ser especialmente resistente a la presión,
resistente a la carga de forma permanente, resistente a la
corrosión y por ello muy adecuado.
Como perfeccionamiento las juntas sobre la sonda
de presión se componen de un material de junta con dureza 90 Shore
A. Los materiales gomosos de esta dureza presentan una buena
capacidad de deformación elástica, con una elevada durabilidad y
sobresalientes características de obturación.
Asimismo el líquido hidráulico debe cumplir la
DIN 51524 Parte 2. Esto garantiza un nivel especialmente elevado de
seguridad de funcionamiento y rentabilidad del dispositivo de
ensanchamiento hidráulico que, como han demostrado los ensayos,
dependen en gran medida de la calidad del aceite hidráulico usado.
De este modo éste asume la misión de un portador de energía,
mientras que lubrica de forma fiable también todas las piezas
interiores desplazadas mutuamente del dispositivo de
ensanchamiento. Al mismo tiempo un aceite hidráulico de este tipo
no ataca los elementos de obturación antes citados, no espuma a las
presiones de trabajo existentes, presenta una buena resistencia al
envejecimiento y ofrece una buena protección contra la corrosión.
Por último un aceite hidráulico con tales características presenta
también una relación viscosidad-temperatura
favorable, es decir, en el caso de las diferencias de temperatura
que se producen en el aceite en l funcionamiento de ensanchamiento,
no se producen unas variaciones de tenacidad excesivamente
grandes.
Además de esto el aceite hidráulico se filtra
y/o refrigera, en donde la temperatura de aceite máxima se limita
con preferencia a entre 40ºC y 50ºC. El aceite hidráulico debe
cumplir concretamente la clase de pureza 16/12 según la ISO 4406.
Con la refrigeración se evita un calentamiento inadmisible del
aceite hidráulico, en donde se utiliza de forma ventajosa un
refrigerador de aceite refrigerado por aire, que se conecta a 50ºC y
se desconecta a 40ºC.
De forma especialmente preferida se utiliza como
medio de presión agua desalada en el dispositivo. Esta no ataca los
tubos ensanchados, y los tubos ya no tienen que limpiarse después
del ensanchamiento hidráulico.
A continuación se explica ulteriormente la
invención con base en un dibujo. En el mismo muestran
esquemáticamente:
la figura 1 una representación en corte
tridimensional de un dispositivo de ensanchamiento hidráulico con
una sonda de presión conforme a un primer ejemplo de ejecución;
la figura 2 un corte longitudinal a través de
una sonda de presión implantada en un tubo a ensanchar conforme a
un segundo ejemplo de ejecución.
El dispositivo de ensanchamiento 1 mostrado en
la figura 1 presenta una sonda de presión 2, un separador de medios
3, un multiplicador de presión 4, un recipiente de agua 5, una
válvula de conexión 6 y un recipiente de aceite 7. En el separador
de medios 3 se encuentra un émbolo de separador de medios 8
desplazable y en el multiplicador de presión se encuentra un émbolo
de multiplicador de presión 9 desplazable. El multiplicador de
presión 4 está unido al recipiente de líquido hidráulico 7 a través
de un conducto hidráulico 10 y el separador de medios 3 al
recipiente de aceite 7 a través de un conducto hidráulico 11, que
deriva del conducto hidráulico 10, y un conducto hidráulico 12.
Desde el recipiente de agua 5 conduce un conducto de agua a presión
12 hasta el conducto de sonda de presión 14, del que deriva un
conducto de agua a presión 15 que conduce hasta el separador de
medios 15.
Para el ensanchamiento hidráulico de un tubo 16
en una abertura de sujeción 17 de una placa de tubo 18 adyacente se
implanta, en un primer paso, la sonda de presión 2 en el tubo. En el
caso del primer ejemplo de ejecución de la sonda de presión 2
representada en la figura 1 asegura un tope 19 circular, que
sobresale por encima del diámetro del tubo 16, que las juntas 20 y
21 de la sonda de presión se encuentren dentro de la abertura de
sujeción 17. Por lo tanto, mediante el tope 19 se asegura que el
ensanchamiento del tubo sólo tenga lugar en la región de la
abertura de sujeción 17. Además de esto, la distancia entre el tope
19 y la junta de sonda de presión 21 trasera se corresponde con 1,0
veces el diámetro interior del tubo a ensanchar, ya que aquí el
tubo 16 a ensanchar ya se ha soldado en la placa de tubo 18 para
obturar con una costura de soldadura estanca 22.
Después de implantar y reglar la sonda 2 se
bombea agua en el espacio de ensanchamiento, por medio de que en
primer lugar se lleva la válvula de conexión hidráulica 6 a una
primera posición I. Por medio de esto se bombea aceite hidráulico
desde la bomba 23, a través del conducto hidráulico 12, hasta el
separador de medios 3. Este aceite hidráulico presiona el émbolo de
separador de medios 8 contra el agua que ha fluido previamente
desde el depósito de agua 5 hasta el separador de medios 3, a través
del conducto de agua a presión 15, hasta el conducto de agua a
presión 13, en donde una válvula de retención 24 impide que el agua
fluya inversamente hasta el depósito de agua 5. Por medio de esto
se bombea agua hasta el conducto de sonda de presión 14 y fluye
desde allí, a través de la sonda de presión 2, hasta el espacio de
ensanchamiento situado entre las dos juntas 20 y 21 y la pared de
tubo así como la sonda de presión, mientras que al mismo tiempo
también fluye agua hasta el multiplicador de presión 4. A causa de
la relación de émbolo de 1:1,4 del separador de medios 3 se obtiene
una presión de agua aumentada 1,4 veces respecto a la presión de
aceite hidráulico. Esto asegura un llenado rápido del espacio de
ensanchamiento de la sonda de presión y del multiplicador de
presión.
A continuación se lleva la válvula de conexión 6
a la posición II, de tal modo que la bomba de aceite 23 bombea
aceite hidráulico hasta el multiplicador de presión 4 y al mismo
tiempo produce, a través del conducto hidráulico 11, una reposición
del émbolo de separador de medios 8. Por lo tanto se bombea al mismo
tiempo hasta el multiplicador de presión 4 y se presiona hacia
fuera del separador de medios 3 y se aspira agua nueva en el
separador de medios 3. Con ello mediante la introducción a presión
de aceite hidráulico en el multiplicador de presión 4 se somete el
agua a presión, en el multiplicador de presión 4 y en el espacio de
ensanchamiento unido al mismo. De la relación de émbolo de 1:14 del
multiplicador de presión 4 se obtiene un aumento, de 14 veces la
presión de aceite hidráulico, de la presión de agua con respecto a
la presión de aceite hidráulico. La presión de aceite hidráulico
puede leerse mientras tanto en un manómetro 25. Si se ha conseguido
la presión deseada en el aceite hidráulico, se obtiene de forma
correspondiente una presión de ensanchamiento 14 veces mayor en el
espacio de ensanchamiento. Esta se mantiene durante un determinado
tiempo de ensanchamiento. Una vez transcurrido el tiempo de
ensanchamiento o tras alcanzarse la deformación de tubo deseada, se
leva la válvula de conexión 6 a una tercera posición. Se trata de
la marcha en vacío, en donde se descargan la sonda de presión 2, el
separador de medios 3 y el multiplicador de presión 4. Al mismo
tiempo se desconecta la bomba de aceite 23, de tal modo que el agua
puede volver a desplazar hacia atrás el émbolo de multiplicador de
presión 9, ya que el agua sólo puede fluir hasta el multiplicador
de presión 4 a causa de la válvula de retención 26. Una vez
finalizado el proceso de ensanchamiento puede extraerse después la
sonda de presión 2 desde el tubo ensanchado 16, con lo que el agua
residual fluye hacia fuera y el dispositivo de ensanchamiento 1
vuelve a estar disponible para un proceso de ensanchamiento
ulterior.
\newpage
En la figura 2 se muestra un segundo ejemplo de
ejecución de la sonda de presión 2, que presenta en cada caso dos
conductos de afluencia 27 y 28 unidos al conducto de sonda de
presión 14. Sobre estos dos conductos de afluencia 27, 28 se
asienta en cada caso un anillo de estanqueidad 20 ó 21 en un rebajo
29 circular.
Esta forma de ejecución de la sonda de presión
tiene la ventaja de que el llenado del espacio de ensanchamiento
entre los dos anillos de estanqueidad 20, 21 se produce de tal modo,
que el agua se bombea a través del conducto de sonda de presión 14
y los conductos de afluencia 27 y 28 unidos al mismo. Con ello el
agua presiona los anillos de estanqueidad 20 y 21 contra la pared
del tubo 16. Esto quiere decir que los anillos de estanqueidad no
sobresalen durante la implantación por encima de la superficie de la
sonda de presión 2, por lo que la sonda de presión 2 puede
implantarse con facilidad. Hasta que no se llena el espacio de
ensanchamiento con agua no se dilatan las juntas 20, 21 mediante el
agua que fluye hacia fuera y, por medio de esto, se aplican sobre
el tubo 16 para obturar. Esto minimiza la abrasión de las juntas 20,
21 al implantarse en el tubo 16 y de este modo aumenta el número de
ensanchamientos que pueden llevarse a cabo con las mismas.
Claims (18)
1. Procedimiento para el ensanchamiento
hidráulico de un tubo (16) con relación a una abertura de sujeción
(17) de una pieza constructiva (18) adyacente, en el que se genera
un estado de presión en el medio de presión con un aceite
hidráulico, a través de un separador de medios (3) y un
multiplicador de presión (4), y en el que:
- a)
- se introduce una sonda de presión (2) en un segmento de tubo a ensanchar, circundado exteriormente por la abertura de sujeción (17), en donde unas juntas (20, 21) fijadas a la sonda de presión (2) obturan un espacio de ensanchamiento entre el segmento de tubo a ensanchar y la sonda de presión (2); caracterizado porque
- b)
- el medio de presión es presionado en un tiempo de llenado de al menos 1 s y un máximo de 20 s en el multiplicador de presión (4) unido a la sonda de presión (2), la sonda de presión (2) y el espacio de ensanchamiento, en donde mediante el separador de medios (3) se genera una presión de llenado en el medio de presión, que supone 1,3 veces a 1,5 veces, con preferencia 1,4 veces la presión de aceite hidráulico;
- c)
- se establece una presión de ensanchamiento en el medio de presión en un tiempo de establecimiento de presión de al menos 1 s y un máximo de 20 s, en donde la presión de ensanchamiento en el medio de presión se aumenta mediante el multiplicador de presión (4) a entre 13 veces y 15 veces, con preferencia 14 veces la presión de aceite hidráulico;
- d)
- la presión de ensanchamiento se mantiene en el medio de presión para un tiempo de ensanchamiento prefijado de al menos 1 s y como máximo 10 s; y
- e)
- la presión de ensanchamiento se reduce automáticamente una vez transcurrido el tiempo de ensanchamiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se genera una presión de ensanchamiento
de 2.000 bar a 4.000 bar.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para
ensanchar un tubo (16) soldado en una placa de tubo (18) se dispone
la sonda de presión (2) distanciada del borde de placa de tubo (22)
soldado, en donde la distancia es de 1,0 veces a 1,5 veces el
diámetro interior del tubo (16) a ensanchar.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se mide al
menos una deformación que se produce en el tubo (16) durante el
ensanchamiento.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la deformación que se produce en el tubo
(16) se establece a partir de una caída de presión en el medio de
presión y/o en el aceite hidráulico.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión
de ensanchamiento y/o el tiempo de ensanchamiento se eligen
dependiendo de la deformación que se produce en el tubo (16).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un
dispositivo de regulación mantiene constante la presión de
ensanchamiento durante el tiempo de ensanchamiento.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
introduce en el dispositivo de regulación al menos la geometría del
tubo (16) a ensanchar así como de la abertura de sujeción (17) en
la pieza constructiva (18) adyacente y una fuerza de sujeción de
tubo prefijada, en donde el dispositivo de regulación establece la
presión de ensanchamiento y el tiempo de ensanchamiento necesarios
para alcanzar esta fuerza de sujeción de
tubo.
tubo.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
dispositivo de regulación establece autónomamente, para determinar
la presión de ensanchamiento necesaria y el tiempo de
ensanchamiento, las características de material del tubo (16) y
dado el caso también de la pieza constructiva (18) adyacente a
partir de una medición de deformación.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
dispositivo de regulación establece un grado de desgaste de la
sonda de presión (2).
11. Procedimiento para establecer un número
máximo de ensanchamientos de tubo hidráulicos que pueden llevarse a
cabo con una sonda de presión, caracterizado porque se
establece el número máximo de ensanchamientos teniendo en cuenta
las deformaciones de tubo de los tubos (16) ensanchados.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque se establece, antes de llevar a cabo
ensanchamientos, el número máximo de ensanchamientos posibles con
deformaciones de tubo definidas.
13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó
12, caracterizado porque se miden las deformaciones de tubo
que se producen después de llevar a cabo al menos un ensanchamiento,
con preferencia cada uno de ellos, y de aquí se establece un número
máximo de ensanchamientos posibles.
14. Dispositivo para llevar a cabo un
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, que presenta
un separador de medios (3), un multiplicador de presión (4) y una
sonda de presión (2) con juntas (20, 21), en donde a través del
separador de medios (3) y del multiplicador de presión (4) con un
aceite hidráulico se genera un estado de presión en el medio de
presión, caracterizado porque el material de la sonda de
presión (2) es 34 CrNiMo 6.
15. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque las juntas (20, 21) sobre la sonda de
presión (2) se componen de un material de junta con dureza 90 Shore
A.
16. Dispositivo según una de las dos
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido
hidráulico cumple la DIN 51524 Parte 2.
17. Dispositivo según una de las dos
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aceite
hidráulico se filtra y/o refrigera, en donde la temperatura de
aceite máxima se limita con preferencia a entre 40ºC y 50ºC.
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como medio
de presión se utiliza agua desalada.
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