ES2304384T3 - Dispositivo de acoplamiento de tuberia. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de acoplamiento de tubería (2) que comprende: un manguito (4) que tiene un extremo configurado para recibir en su interior un extremo plano de una tubería y que está provisto con una primera superficie de soporte anular (6); un miembro de compresión (12) dispuesto para englobar la tubería y que tiene una segunda superficie de soporte anular (10); un ensamblaje de sellado y sujeción (8) para sellado contra y sujeción de la tubería; y medios para estirar el miembro de compresión (12) y el manguito (4) axialmente juntos para comprimir el ensamblaje de sellado y sujeción (8) entre la primera y segunda superficies de soporte (6, 10) deformando de esta manera o moviendo el ensamblaje de sellado y sujeción (8) radialmente hacia dentro y hacia la conexión de sellado y sujeción con la tubería; caracterizado porque el ensamblaje de sellado y sujeción (8) comprende un miembro de sellado (14) y un medio de sellado (18), el medio de sellado (18) comprende un soporte anular que puede contraerse radialmente (16), el soporte anular que puede contraerse radialmente (16) tiene un hueco anular (36), en un lado radialmente interno (20a) del mismo, un miembro de sujeción (18) que está dispuesto dentro de un hueco anular (36), una superficie anular (54) del miembro de sujeción (18) y el soporte anular (16) están dispuestos para un movimiento axial relativo; el miembro de sujeción (18) y el hueco anular (36) están configurados de manera que, como respuesta al movimiento axial hacia fuera de la tubería, la superficie de sujeción (54) del miembro de sujeción (18) se mueve radialmente hacia dentro y hacia un contacto de sujeción más fuerte con la tubería.
Description
Dispositivo de acoplamiento de tubería.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para acoplamiento a una tubería. En particular, la
invención se refiere a un dispositivo de acoplamiento a tubería que
sujeta y sella tuberías con un intervalo de diámetros externos.
La expresión "tubería" como se usa en este
documento pretende incluir tuberías y tubos tal cual, y también
miembros de tipo tubería y empalmes para usar en canalizaciones
tales como ángulos, codos, conectores en "T", adaptadores de
borde y partes y dispositivos adaptadas para ajustarse a una
canalización tales como válvulas y bombas. Dichas tuberías pueden
tener diversas configuraciones finales, y serán de extremo plano, en
contraste con las de extremo rebordeado.
Los dispositivos de acoplamiento de tubería
comprenden habitualmente un manguito de acoplamiento anular que
puede conectarse con una tubería de extremo plano. La conexión puede
hacerse mediante un miembro de sellado o sujeción tal como una
junta de sellado dispuesta alrededor de una tubería de extremo
plano, y un miembro de compresión anular dispuesto alrededor del
final del manguito dispuesto para arrastrarlo axialmente contra el
miembro de sellado o sujeción para provocar que dicho miembro se
fuerce radialmente hacia dentro hacia el contacto de sellado entre
el miembro del manguito y la periferia externa de la tubería de
extremo plano localizada dentro del manguito. El manguito y/o el
miembro de compresión anular se proporcionan típicamente con
superficies anulares inclinadas radialmente para ayudar a la
deformación del miembro de sellado o sujeción en la dirección
radialmente hacia dentro.
Dichos acoplamientos de tubería pueden formarse,
por ejemplo, de hierro maleable, acero o materiales plásticos,
estando formadas las juntas de un material elastomérico
apropiado.
El miembro de compresión puede estar en forma de
una pestaña de compresión, estando provista la pestaña de
compresión con tuercas y pernos de refuerzo para conectar juntos la
pestaña de compresión con una pestaña o formación similar en, o
asociada con, el manguito de acoplamiento. Los pernos de refuerzo
pasan a través de aperturas espaciadas alrededor de las
extremidades externas de las pestañas respectivas, estando provistos
dichos pernos con un cabezal en un extremo y llevan una tuerca en
el otro de manera que las pestañas se arrastran juntas reforzando
las tuercas y pernos. Como alternativa, el miembro de compresión
puede roscarse para permitir su atornillarlo en o sobre los
extremos del manguito.
Un problema que enfrenta a los fabricantes de
acoplamientos de tubería es que para tuberías que tienen un
diámetro externo nominal dado (D.E.) las tuberías en la práctica
pueden tener D.E. que varían en un amplio intervalo. De esta
manera, es necesario que los acoplamientos puedan usarse para
conectar tuberías que tienen un amplio intervalo de D.E.
Muchos dispositivos de acoplamiento conocidos,
el miembro de compresión anular (por ejemplo, la pestaña de
compresión) y la parte opuesta del manguito contra el miembro de
sellado o sujeción (por ejemplo, la junta de sellado) se comprimen,
tienen superficies inclinadas, sirviendo los ángulos de inclinación
para ayudar a que la junta se deforme radialmente hacia dentro.
En dichos dispositivos de acoplamiento, la
eficacia de sellado o sujeción de la junta y/o cualquier elemento
de sujeción asociado con la misma, depende de las cargas de entrada
ejercidas cuando las dos superficies inclinadas del manguito y el
miembro de compresión se arrastran juntas una contra otra y por el
ángulo que al menos una de las superficies inclinadas forma con la
tubería.
En los acoplamientos de tubería fabricados para
tuberías de dimensiones ajustadas, es decir, tuberías fabricadas
para tolerancias muy pequeñas con poca variación de D.E., la
superficie o superficies inclinadas normalmente tienen un
ahusamiento o ángulo superficial. Cuando la carga axial se aplica
estirando dos superficies inclinadas juntas, que en la mayoría de
los casos comprende reforzar una tuerca y perno que conectan un par
de pestañas que se extiende radialmente hacia afuera desde la
superficies inclinadas, a cualquiera de los lados de un anillo de
sujeción o sellado, el ahusado superficial ayuda a mejorar la fuerza
de sujeción.
Sin embargo, cuando se usa un ángulo superficial
en acopladores de tubería destinados para usarlos en un amplio
intervalo de diámetros de tuberías, puede requerirse un intervalo
mucho mayor de movimiento axial para producir el movimiento radial
hacia dentro necesario de la junta, y por ejemplo, la longitud del
perno necesaria para conferir presión y reducir el diámetro de una
junta de sellado o sujeción, por ejemplo, 35 mm es considerable.
Para superar este problema, el ahusado de la
superficie de soporte puede escalonarse, aunque un inconveniente
aquí es el requisito inicial de una fuerza mucho mayor que tiene que
conferirse al elemento plano para crear una sujeción eficaz;
además, la fuerza de sujeción no se potencia adicionalmente,
significativamente por el ángulo.
Un dispositivo de acoplamiento conocido
destinado a usarlo con un amplio intervalo de D.E. de tubería se
describe en el documento EP-A-0 794
378. En el documento EP-A-0 794 378,
se describe un dispositivo que comprende un miembro de
sellado/sujeción que incluye un anillo de sujeción sustancialmente
cerrado que comprende una pluralidad de elementos de apoyo
deslizables y un par de superficies de soporte inclinadas que pueden
moverse axialmente una hacia la otra, presionando de esta manera
los elementos radialmente hacia dentro contra la tubería. Los
elementos de apoyo deslizables están ahusados en una dirección
radial hacia dentro y actúan de la misma manera que la cámara del
iris cuando se comprimen. La contracción radial del anillo de
sujeción se proporciona de esta manera gracias a que los elementos
de apoyo se deslizan uno sobre otro y giran de manera que los bordes
internos ahusados de los elementos se alinean más radialmente.
Un desarrollo del dispositivo mostrado en el
documento EP-A-0 794 378 se describe
en el documento EP-A-0 974 780. En
el documento EP-A-0 974 780, la
acción de sujeción se proporciona mediante un anillo de sujeción
separado mantenido dentro de un hueco en la superficie radialmente
interna de los elementos de apoyo deslizables. El anillo de
sujeción, que parecería no poder moverse axialmente con respecto a
los elementos de apoyo deslizables, se describe como formado a
partir de un resorte de acero y que tiene un diente de sujeción
presionado fuera del plano del anillo.
Otro dispositivo de acoplamiento conocido se
describe en el documento GB-A-2 227
067. Este documento describe un acoplamiento en el que un
ensamblaje de sujeción y sellado comprende una junta de sellado
anular, un anillo de transmisión de fuerza metálico y un anillo de
sujeción. El anillo de sujeción está formado a partir de una serie
de elementos unidos circunferencialmente.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un acoplamiento que puede usarse con tuberías que
tienen un amplio intervalo de DE para un DE nominal dado.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
acoplamiento de tubería en el que una fuerza de sujeción firme
puede aplicarse a una tubería en un amplio intervalo de DE de
tubería para evitar la retirada de la tubería del acoplamiento a
cargas finales.
Por consiguiente, en un primer aspecto, la
invención proporciona un dispositivo de acoplamiento de tubería que
comprende:
un manguito que tiene un extremo configurado
para recibir en su interior un extremo plano de una tubería y que
está provisto con una primera superficie de soporte anular;
un miembro de compresión dispuesto para rodear
la tubería y que tiene una segunda superficie de soporte anular;
un ensamblaje de sellado y sujeción para sellar
contra y sujetar la tubería; y
medios para estirar el miembro de compresión y
el manguito axialmente juntos para comprimir el ensamblaje de
sellado y de sujeción entre la primera y segunda superficies de
soporte para deformar o mover de esta manera el ensamblaje de
sellado y sujeción radialmente hacia dentro y hacia la conexión de
sellado y de sujeción con la tubería;
el ensamblaje de sellado y sujeción comprende un
miembro de sellado y un medio de sujeción, comprendiendo el medio
sujeción un soporte anular que puede contraerse radialmente, el
soporte anular que puede contraerse radialmente tiene un hueco
anular sobre un lado radialmente interno del mismo, estando
dispuesto un miembro de sujeción dentro del hueco anular, una
superficie de sujeción del miembro de sujeción y el soporte anular
están dispuestos para movimiento axial relativo. El miembro de
sujeción y el hueco anular están configurados de manera que en
respuesta al movimiento hacia fuera axial de la tubería, la
superficie de sujeción del miembro de sujeción se mueve radialmente
hacia dentro y hacia un contacto de sujeción más fuerte con la
tubería.
El soporte anular se forma preferiblemente a
partir de una pluralidad de elementos unidos.
En una realización preferida, la invención
proporciona un dispositivo de acoplamiento de tubería que
comprende:
un manguito que tiene un extremo configurado
para recibir un extremo plano de una tubería y que está provisto
con una primera superficie de soporte anular;
un miembro de compresión dispuesto para englobar
la tubería y que tiene una segunda superficie de soporte
anular;
un ensamblaje de sellado y sujeción para sellar
contra y sujetar la tubería; y
medios para arrastrar el miembro de compresión y
el manguito axialmente juntos para comprimir el ensamblaje de
sellado y sujeción entre la primera y segunda superficies de soporte
deformando de esta manera o moviendo el ensamblaje de sellado y
sujeción radialmente hacia dentro y hacia la conexión de sellado y
sujeción con la tubería;
El ensamblaje de sellado y sujeción comprende un
miembro de sellado y un medio de sujeción, comprendiendo el medio
de sujeción un soporte anular formado a partir de una pluralidad de
elementos unidos que cuando someten a compresión radial, se acercan
entre sí en una dirección circunferencial, teniendo cada uno de los
elementos un hueco en una superficie radialmente interna del mismo,
definiendo los huecos juntos un hueco anular en un lado radialmente
interno del soporte anular, estando dispuesto un miembro de sujeción
dentro del hueco anular, una superficie de sujeción del miembro de
sujeción y soporte anular están dispuestos para movimiento
axialmente relativo; el miembro de sujeción y el hueco anular están
configurados de manera que en respuesta a un movimiento hacia fuera
axial de la tubería, la superficie de sujeción del miembro de
sujeción se mueve radialmente hacia dentro y hacia un contacto de
sujeción más fuerte con la tubería.
La superficie de sujeción del miembro de
sujeción y el soporte anular se disponen para movimiento axial
relativo; el miembro de sujeción y el hueco anular están
configurados de manera que como respuesta del movimiento hacia
fuera axial de la tubería, la superficie de sujeción del miembro de
sujeción se mueve radialmente hacia dentro y hacia un contacto de
sujeción más fuerte con la tubería. De esta manera, la superficie de
sujeción del miembro de sujeción se dispone para sujetar la tubería
más fuertemente como respuesta a las fuerzas que actúan para
replegar la tubería desde el manguito de acoplamiento. De esta
manera, el acoplamiento de la invención puede resistir cargas
finales y puede evitar que se tire de la tubería hacia fuera del
acoplamiento.
El mecanismo mediante el que la superficie de
sujeción se impulsa radialmente hacia dentro contra la tubería como
una carga final de retracción y se aplica a la tubería puede variar.
Por ejemplo, el miembro de sujeción puede tomar la forma de un
anillo de agarre, por ejemplo un anillo de agarre troncocónico, un
borde radialmente externo del anillo de agarre mantenido contra el
movimiento por la configuración del hueco en el soporte anular, y
un borde radialmente interno que puede girar alrededor del borde
externo de manera que se une adicionalmente a la tubería según la
tubería se somete a fuerzas de retracción. Sin embargo, se prefiere
que el hueco en el soporte anular se configure para proporcionar
una superficie de apoyo anular que se apoya contra una superficie
radialmente externa del miembro de sujeción para impulsar el miembro
de sujeción radialmente hacia dentro contra la tubería. En una
realización actualmente más preferida, el miembro de sujeción tiene
sustancialmente forma de cuña y el hueco anular presenta una
superficie con rampa que se apoya a lo largo de una superficie
inclinada radialmente externa de la forma de cuña del miembro de
sujeción para forzar al miembro de sujeción radialmente hacia
dentro contra la tubería.
El miembro de sujeción se forma típicamente a
partir de material plástico, aunque puede formarse a partir de
otros materiales tales como metales. La superficie de sujeción está
provista con estrías, rebordes u otros salientes que potencian la
sujeción. Para potenciar adicionalmente la eficacia de sujeción
ejercida sobre la tubería, la superficie de sujeción está provista
preferiblemente con medios para potenciar la sujeción que tienen
una mayor dureza que la dureza del cuerpo principal del propio
miembro de sujeción. Por ejemplo, la superficie de sujeción puede
tener dispuesta en su interior o sobre la misma uno o más resaltos o
salientes de sujeción metálicos, o puede tener embebido en la
superficie de la misma o recubierto sobre la misma un material
abrasivo, por ejemplo un material abrasivo que tiene una dureza en
la escala de Mohs de más de 9,0, preferiblemente un material tal
como carborundo (carburo de silicio) que tiene una dureza en la
escala de Mohs de al menos 9,5.
El medio para potenciar la sujeción puede
moldearse en los miembros de sujeción durante la fabricación, o
puede asegurarse en o a la superficie de sujeción después de la
fabricación. Por ejemplo, pueden unirse adhesivamente a la
superficie de sujeción.
El miembro de sujeción puede ser de una
configuración anular o parcialmente anular y puede disponerse de
forma continua o discontinua alrededor de la tubería. Por ejemplo,
el miembro de sujeción puede comprender una pluralidad, por ejemplo
dos, tres, cuatro, cinco o seis miembros dispuestos
circunferencialmente alrededor de la tubería. Los miembros de
sujeción pueden segmentarse, y pueden disponerse de manera que cada
segmento coopera con uno de una pluralidad de elementos unidos que
constituyen el soporte anular. Los segmentos típicamente se unen
mediante bisagras para permitir que el miembro de sujeción se
conforme al radio de la tubería. Como alternativa, el miembro de
sujeción puede comprender una pluralidad de miembros de sujeción
individuales discretos, adaptado cada uno para cooperar con un
elemento unido del soporte anular. Cuando se proporcionan miembros
de sujeción individuales para cada elemento unido, los miembros de
sujeción pueden unirse de manera que los miembros de sujeción
pueden variarse según cambia la circunferencia de soporte anular
durante el uso. De esta manera, por ejemplo, los miembros de
sujeción pueden conectarse juntos de una manera similar a los
elementos.
El miembro de sujeción y el hueco anular están
provistos preferiblemente con medios de retención que cooperan para
prevenir el desmontaje accidental del miembro de sujeción. De esta
manera, por ejemplo, el miembro de sujeción o el hueco anular puede
configurarse para que presente uno o más salientes y huecos
cooperantes. El hueco anular puede configurarse ventajosamente para
proporcionar un surco para recibir un saliente (por ejemplo una
proyección de tipo tallo o de tipo lengüeta) sobre el miembro de
sujeción. El surco y el saliente se configuran de manera que el
miembro de sujeción se mantiene firmemente en su sitio durante el
traslado e instalación, aunque la resistencia a desconectarse es
suficientemente baja para permitir que el miembro de sujeción se
mueva tras la aplicación de una carga final retroactiva sobre la
tubería.
En una realización preferida, el soporte anular
del medio de sujeción se forma a partir de una pluralidad de
elementos unidos y los elementos unidos se configuran de manera que
no están en la relación completamente de apoyo antes de la
compresión sino que en lugar de ello están espaciados
circunferencialmente. Típicamente, los elementos pueden tener
superficies entre los bordes radialmente internos de los cuales hay
un hueco circunferencial de hasta aproximadamente 10 mm, más
normalmente menos de 8 mm, por ejemplo 4-6 mm antes
de la compresión. Después de la compresión y contracción radial,
los huecos entre dichos bordes radialmente internos de las
superficies de los elementos pueden reducirse hasta el 100%, por
ejemplo hasta el 90%, dependiendo del diámetro real de la tubería
respecto a su tamaño nominal. Para evitar la extrusión del miembro
de sellado a través de los huecos circunferenciales entre las
superficies de los elementos, los elementos están provistos
preferiblemente con proyecciones que solapan o interdigitales que
sirven para cubrir o al menos reducir los huecos. Por ejemplo, un
elemento puede estar provisto con una proyección tal como una
lengüeta u orejeta en un lado del mismo de manera que solapa con un
hueco que encaja con otro elemento. En el estado no comprimido, las
proyecciones son suficientes para tapar el hueco y, cuando el
soporte anular se comprime y los huecos circunferenciales se
reducen, las proyecciones y huecos en elementos adyacentes se
deslizan hacia una relación de solapamiento. Como alternativa, o
adicionalmente, los elementos pueden estar provistos con
proyecciones interdigitales que tapan los huecos circunferenciales
y que se impulsan juntas hacia una relación de solapamiento cuando
se comprime el soporte anular.
Los elementos unidos están provistos
preferiblemente con medios para asegurarlos juntos en un estado no
comprimido. Más preferiblemente, los elementos están provistos con
primera y segunda posiciones de retén, una primera posición de
retén sirve para mantener los elementos juntos y es suficiente para
prevenir la compresión involuntaria durante la manipulación
transitoria o rutinaria, y una segunda posición de retén a la que
los elementos pueden comprimirse durante el uso.
Los elementos unidos pueden unirse
ventajosamente juntos mediante una conexión de tipo macho o hembra
tal como una disposición de bola y encaje o de lengüeta y surco.
Preferiblemente, cada elemento tiene un elemento macho y un
elemento hembra, aunque es posible que elementos alternos tengan
sólo elementos machos o sólo elementos hembra, aunque esto es menos
preferido. Cuando se proporciona una disposición de macho y hembra,
el elemento hembra y/o el elemento macho pueden tener nervaduras de
interconexión, huecos u otros salientes que funcionan como retenes,
por ejemplo, para proporcionar al menos dos posiciones de retén como
se ha definido anteriormente en este documento.
Los elementos típicamente se unen mediante
bisagra para permitirles conformarse al diámetro de la tubería. De
esta manera, por ejemplo, cuando se emplea una disposición de
lengüeta y surco o una disposición de bola y encaje, la lengüeta o
bola puede configurarse para que pueda girar en el surco o encaje.
Por consiguiente, la lengüeta puede tener un borde bulboso
redondeado para permitir que gire libremente.
El miembro de sellado se forma típicamente a
partir de un material elastomérico adecuado tal como goma natural o
sintética, conociendo los especialistas en la técnica numerosos
ejemplos de los mismos y no requieren un análisis aquí. El miembro
de sellado preferiblemente tiene medios para asegurarlo al medio de
sujeción. Por ejemplo, el miembro de sellado puede tener un borde
fino u otro saliente que pueda mantenerse en un surco o hueco
configurado adecuadamente en el soporte anular. Dicho hueco o surco
puede estar provisto con medios de retén tales como nervaduras para
ayudar a la retención del borde fino o saliente.
Para permitir al usuario establecer fácilmente
si el miembro de sujeción se ha instalado en el soporte anular o
no, puede estar provisto con "medios de señalización" tales
como, por ejemplo, una lengüeta u otro elemento identificable
visualmente y/o mediante un código de color.
En otro aspecto, la invención proporciona una
combinación de un dispositivo de acoplamiento de tubería como se ha
definido anteriormente en este documento y una tubería.
En otro aspecto más, la invención proporciona un
método para acoplamiento del extremo de una tubería a un
dispositivo de acoplamiento a una tubería, que comprende las etapas
de:
- (a)
- poner un manguito de un dispositivo de acoplamiento de tubería como se ha definido anteriormente en este documento sobre un extremo de una tubería;
- (b)
- estirar el miembro de compresión y el manguito anular axialmente juntos de manera que compriman el medio de sujeción entre la primera y segunda superficies de apoyo para deformar o mover los medios de sujeción radialmente hacia dentro y hacia una conexión de sellado y sujeción con la tubería.
En otro aspecto más, la invención proporciona un
ensamblaje de sellado y de sujeción como se ha definido
anteriormente en este documento.
La invención se ilustrará ahora, aunque sin
limitación, mediante la referencia a los siguientes dibujos en
forma de diagrama, en los que:
La Figura 1 es un alzado de sección lateral
parcial a través de una junta de tubería de acuerdo con una
realización de la invención.
La Figura 2 es una vista ampliada de un extremo
de la disposición mostrada en la Figura 1.
\newpage
La Figura 3 es una vista isométrica de un
elemento individual a partir del cual se forma el soporte anular
del medio de sujeción.
La Figura 4 es una vista isométrica de un
miembro de sujeción.
La Figura 5 es una vista isométrica de una junta
de sellado.
La Figura 6 es un alzado de sección lateral de
una forma alternativa de la junta de sellado.
La Figura 7 es una vista isométrica parcialmente
seccionada del medio de sellado y sujeción cuando está
ensamblado.
La Figura 8 es una vista isométrica parcialmente
seccionada de un acoplamiento de tubería de acuerdo con una segunda
realización de la invención.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, un
dispositivo de acoplamiento de tubería 2 de acuerdo con una
realización de la presente invención incluye un manguito
generalmente cilíndrico 4, que en esta realización se ha moldeado a
partir de hierro dúctil, aunque alternativamente puede fabricarse a
partir de acero, por ejemplo formando un blanco cilíndrico a partir
de una tira de blanco y deformando después el blanco cilíndrico a la
forma deseada.
En cada extremo, el manguito 4 está provisto con
una primera superficie de apoyo anular inclinada 6. Un ensamblaje
de sellado y sujeción 8 está situado entre la primera superficie de
apoyo anular 6 y una segunda superficie de apoyo 10 de una pestaña
de compresión 12. Los pernos de pestaña (no mostrados) pasan a
través de la apertura 12a en las pestañas de compresión y
proporcionan un medio para arrastrar las pestañas de compresión
juntas.
El ensamblaje de sellado y sujeción 8 comprende
una junta 14 formada a partir de un material elastomérico, un
miembro anular 16 (correspondiente al "soporte anular" de las
reivindicaciones) y un miembro de sujeción 18. El miembro anular 16
(soporte anular) está formado a partir de una pluralidad de
elementos unidos 20 formados a partir de materiales plásticos
moldados. La estructura de los elementos se muestra con más detalles
de las Figuras 3 a 7.
Como puede observarse mejor a partir de la
Figura 3, cada elemento 20 tiene un lado radialmente interno 20a,
un lado radialmente externo 20b, un lado axialmente interno 20c, un
lado axialmente externo 20d, y lados circunferencialmente
orientados 20e y 20f.
El lado orientado circunferencialmente 20e en
esta realización tiene un surco generalmente semicilíndrico 22 que
se extiende desde una lengüeta 24 que tiene una parte bulbosa 24a.
En el lado orientado circunferencialmente opuesto 20f, un par de
paredes que se proyectan 26 definen un surco 28 en el que la
lengüeta 24 de un elemento adyacente 20 puede ajustarse para unir
dos elementos juntos. Los rebordes de retén 30 y 32 proporcionan un
medio para retener la lengüeta en el surco y, junto con la parte
bulbosa de la lengüeta 24, constituyen un mecanismo de conexión de
ajuste por presión. La parte bulbosa 24a de la lengüeta tiene una
superficie redondeada (típicamente de sección transversal circular)
y esto permite que la lengüeta 24 gire en el surco 28 y de esta
manera acomoda las curvaturas de tubería de diferentes radios.
La superficie axialmente interna del elemento 20
tiene una parte de orejeta 34 que se extiende desde la misma.
Localizado detrás de la parte de orejeta 34 hay un hueco
correspondiente en profundidad al espesor de la parte de orejeta 34
y configurado para poder aceptar la parte de orejeta de un elemento
adyacente. Las partes de orejeta de solapamiento 34 y los huecos
complementarios sirven para cubrir cualquier hueco entre los
elementos y de esta manera evitar que la junta 14 se extruya entre
los elementos por compresión.
El lado radialmente interno del elemento tiene
un hueco generalmente triangular 36 formado en su interior,
extendiéndose el hueco en una ranura 38, cuyas paredes laterales
están provistas con rebordes de sujeción 40. También se ajusta en
el lado radialmente interno del elemento una ranura 42, cuyas
paredes están provistas con rebordes de sujeción 44.
La junta de sellado 14 tiene una parte inclinada
14a que se asienta entre la primera superficie del soporte 6 del
manguito, y los lados axialmente internos del elemento; y una parte
generalmente cilíndrica 14b que se asienta entre el lado
radialmente interno del elemento 20 y la tubería. Un borde fino
corto orientado radialmente hacia fuera 14c se retiene dentro de la
ranura 42, sirviendo los bordes de sujeción 44 para ayudar a anclar
la junta de forma segura en su sitio.
Como se ha indicado anteriormente, las partes de
orejeta que solapan 34 y los huecos complementarios en el lado
axialmente interno de los elementos sirven para cubrir cualquier
hueco entre los elementos y de esta manera evitar que la junta 14
se extruya entre el elemento a compresión. Para evitar la extrusión
de la parte cilíndrica 14b entre los elementos a compresión, los
lados orientados circunferencialmente de los elementos están
provistos con proyecciones 46, 50 y surcos 48, 52 con los que los
surcos y proyecciones en un elemento pueden interdigitarse con los
surcos o proyecciones en un elemento adyacente para cubrir el hueco
circunferencial entre los elementos. De esta manera, mientras que
los huecos circunferenciales entre las superficies circunferenciales
de elementos adyacentes antes de la compresión pueden ser de hasta
5 mm o mayor, los huecos se cubren sustancialmente mediante las
lengüetas que solapan 34 y proyecciones/surcos 66-52
evitando de esta manera la extrusión de la junta. Se entenderá que
el hueco nunca será mayor que la anchura de las proyecciones de los
surcos y de esta manera normalmente no es mayor de aproximadamente
1 mm, un hueco suficientemente pequeño para evitar la extrusión de
la junta en condiciones normales de uso.
El miembro de sujeción 18 se dispone en el hueco
generalmente triangular 36 en la superficie radialmente interna del
elemento. El miembro de sujeción 18 tiene generalmente forma de cuña
en la sección transversal y tiene un tallo de retención que se
extiende desde el extreme mayor de la cuña. El tallo de retención se
mantiene de forma relativamente ligera entre las paredes y los
rebordes de sujeción de la ranura 38 evitando esta manera el
desmontaje involuntario del miembro de sujeción aunque por lo demás
puede moverse en una dirección axial a lo largo de una superficie
con rampa 56 del hueco 36.
El miembro de sujeción puede formarse a partir
de un material plástico o un metal, y tiene una serie de estrías en
su superficie de sujeción radialmente interna. Para mejorar las
propiedades de sujeción de las superficies de sujeción,
particularmente con tuberías metálicas, o tuberías de material
plástico más duro, la superficie de sujeción está recubierta con
una capa unida adhesivamente de polvo de carborundo 54. Como
alternativa, o adicionalmente, los elementos de sujeción metálicos
endurecidos pueden moldearse en miembros de sujeción o pueden
montarse en o sobre la superficie de los mismos.
El miembro de sujeción puede proporcionarse como
un solo miembro anular continuo con una rotura circunferencial para
permitir la contracción radial, o puede proporcionarse en forma de
una pluralidad de segmentos de sujeción cada uno de los cuales
coopera con una pluralidad de elementos. Como alternativa, los
miembros de sujeción pueden estar presentes como entidades
individuales, una asociada con cada elemento. Los miembros de
sujeción pueden moldearse en longitudes y después cortarse al
tamaño, o pueden moldearse a la longitud deseada. De esta manera,
como se muestra la Figura 4, el miembro de sujeción puede formarse
como una serie de segmentos 60 unidos entre partes articuladas 62.
Las partes articuladas 62 permiten que el miembro de sujeción se
doble al radio requerido de curvatura y que proporcione un medio
para separar los segmentos individuales si se desea. El miembro de
sujeción puede tener un código de color o estar provisto con una
etiqueta sobresaliente para permitir al usuario observar que el
miembro de sujeción está en su sitio antes de ensamblar la
junta.
En una realización alternativa preferida, no
mostrada, se proporcionan miembros de sujeción individuales, cada
miembro de sujeción está asociado con un solo elemento. Los miembros
de sujeción individuales se unen de forma articulada juntos,
preferiblemente de una manera tal que los huecos circunferenciales
entre ellos pueden variarse (es decir, reducirse) a compresión. De
esta manera, los miembros de sujeción pueden unirse de una manera
similar a los elementos 20.
Para ensamblar el ensamblaje de sujeción y
sellado, una pluralidad elementos 20 se acoplan juntos mediante
ajuste de deslizamiento de uno sobre otro para formar una
disposición de "brazalete" anular, y el miembro o miembros de
sujeción se ponen en su sitio. Los rebordes de retén 30 y 32
definidos en una localización intermedia o un primer retén que
mantiene la parte bulbosa 24a de la lengüeta firmemente en su
posición durante el ensamblaje y antes de la compresión. De esta
manera, la primera posición de retén sirve para evitar la compresión
o contracción involuntaria del medio de sujeción durante el
transporte y manipulación rutinarios. La junta 14 se une después al
soporte anular, el borde fino interno 14c se mantiene dentro de la
ranura 42 de cada elemento. El ensamblaje de sujeción y sellado de
ensamblado puede ponerse después dentro del extremo acampanado 6 del
manguito 4 y mantenerse en su sitio mediante la pestaña de
compresión 10 y los pernos de compresión (no mostrados).
Puede insertarse una tubería en un extremo del
acoplamiento ensamblado, estando el extremo de la tubería insertado
suficientemente lejos para que sobresalga más allá del ensamblaje de
sujeción y sellado. Para completar la junta, los pernos de pestaña
se aprietan de esta manera estirando los dos rebordes juntos, lo que
tiene el efecto de comprimir los ensamblajes de sellado y sujeción
entre las pestañas de compresión y las superficies inclinadas de
los extremos acampanados del manguito. Cuando los ensamblajes de
sellado y sujeción se comprimen, el soporte anular de los elementos
conectados se desplaza radialmente hacia dentro hacia la tubería de
manera que la parte cilíndrica de la junta de sellado 14 se sella
contra la tubería, y la superficie sujeción del miembro de sellado
entra en contacto de sujeción con la tubería. Al mismo tiempo, la
parte inclinada de la junta de sellado se comprime entre el lado
axialmente interno de los elementos 20 y la superficie inclinada 6
del extremo acampanado del manguito, formando de esta manera un
sellado entre el ensamblaje de sellado de sujeción y el
manguito.
Según se comprime el ensamblaje de sellado de
sujeción, los elementos individuales 20 que tienen huecos
circunferenciales entre ellos antes de la compresión, se ven
forzados a acercare en una dirección circunferencial, cuyo resultado
neto es que el ensamblaje de sellado y sujeción experimenta una
contracción radial. Según los elementos se mueven juntos, las
partes bulbosas 24a de las lengüetas 24, que se asientan entre los
retenes 30 y 32 en las paredes del surco 28 en la primera posición
del retén antes de la compresión, se fuerzan hacia la segunda
posición de retén pasado el retén 32 hacia los extremos ciegos del
surco.
Una ventaja particular del acoplamiento de la
presente invención es que la presencia de miembros de sujeción
separados con forma de cuña axialmente móviles proporciona una
acción de sujeción más eficaz y eficiente sobre la tubería. Si una
carga final axial se aplica a la tubería en una dirección lejos del
acoplamiento, la retracción de la tubería desde el acoplamiento se
evita mediante el anillo de sujeción. Como resultará evidente a
partir de los dibujos, si la tubería P se empuja en la dirección D
lejos del acoplamiento, el miembro de sujeción se moverá con ella,
siendo el resultado que la superficie inclinada 58 del miembro de
sujeción tenderá a desplazarse a lo largo de la superficie en rampa
56 del hueco impulsando de esta manera al miembro de sujeción
radialmente hacia dentro a una conexión de sujeción aún más fuerte
con la tubería previniendo de esta manera un movimiento
adicional.
Otra ventaja del acoplamiento y en particular
del medio de sellado y sujeción es que el miembro de sujeción puede
retirarse fácilmente sin usar herramientas especiales. El
acoplamiento puede usarse por lo tanto en situaciones en las que un
anillo de sujeción se considera innecesario o indeseable.
El acoplamiento de la tubería mostrado en la
Figura 1 ilustra un manguito de acoplamiento 2 en el que los pernos
de pestaña se extienden desde un extremo del manguito al otro,
pasando los pernos a través de las aperturas 12a en ambas pestañas.
Sin embargo, en una realización alternativa preferida, como se
muestra en la Figura 8, el manguito 102 está provisto con un
extremo de pestaña 102a que tiene aperturas 102b que se alinean con
aperturas 112a en la pestaña de compresión 112. Los pernos de
pestaña 160 pasan a través de las aperturas y pueden apretarse
mediante tuercas 162 para estirar la pestaña de compresión y el
manguito juntos para comprimir el ensamblaje de sellado y
sujeción.
En una variación preferida adicional, como se
muestra la Figura 6, la junta de sellado 114 tiene nervaduras 114g
para proporcionar una capacidad de sellado potenciada y un borde
fino con terminación bulbosa 114c para ayudar a la retención en el
surco 42 del elemento 20.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es, únicamente, para conveniencia del lector. No forma
parte del documento de patente europea. Si bien se ha tenido gran
cuidado al compilar las referencias, no pueden excluirse errores u
omisiones y la OEP declina toda responsabilidad a este respecto.
\bullet EP 0794378 A [0012] [0012] [0013]
\bullet EP 0974780 A [0013] [0013]
\bullet GB 2227067 A [0014].
Claims (20)
1. Un dispositivo de acoplamiento de tubería (2)
que comprende:
un manguito (4) que tiene un extremo configurado
para recibir en su interior un extremo plano de una tubería y que
está provisto con una primera superficie de soporte anular (6);
un miembro de compresión (12) dispuesto para
englobar la tubería y que tiene una segunda superficie de soporte
anular (10);
un ensamblaje de sellado y sujeción (8) para
sellado contra y sujeción de la tubería; y
medios para estirar el miembro de compresión
(12) y el manguito (4) axialmente juntos para comprimir el
ensamblaje de sellado y sujeción (8) entre la primera y segunda
superficies de soporte (6, 10) deformando de esta manera o moviendo
el ensamblaje de sellado y sujeción (8) radialmente hacia dentro y
hacia la conexión de sellado y sujeción con la tubería;
caracterizado porque
el ensamblaje de sellado y sujeción (8)
comprende un miembro de sellado (14) y un medio de sellado (18), el
medio de sellado (18) comprende un soporte anular que puede
contraerse radialmente (16), el soporte anular que puede contraerse
radialmente (16) tiene un hueco anular (36), en un lado radialmente
interno (20a) del mismo, un miembro de sujeción (18) que está
dispuesto dentro de un hueco anular (36), una superficie anular
(54) del miembro de sujeción (18) y el soporte anular (16) están
dispuestos para un movimiento axial relativo; el miembro de
sujeción (18) y el hueco anular (36) están configurados de manera
que, como respuesta al movimiento axial hacia fuera de la tubería,
la superficie de sujeción (54) del miembro de sujeción (18) se mueve
radialmente hacia dentro y hacia un contacto de sujeción más fuerte
con la tubería.
2. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 1 en el que el soporte anular (16) se
forma a partir de una pluralidad de elementos unidos (20).
3. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 2 en el que el soporte anular (16) se
forma partir de una pluralidad elementos unidos (20) que, cuando se
someten a compresión radial, se mueven más cerca juntos en una
dirección circunferencial, teniendo cada uno de los elementos un
hueco en una superficie radialmente interna del mismo, definiendo
los huecos juntos el hueco anular en el que se recibe el miembro de
sujeción (18).
4. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una cualquiera de la reivindicaciones 1 a 3 en el que
hueco anular se configura para proporcionar una superficie de
desplazamiento anular (56) que se desplaza contra una superficie
radialmente externa (58) del miembro de sujeción para impulsar el
miembro de sujeción (18) radialmente hacia dentro contra la
tubería.
5. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 4 en el que el medio de sujeción (18)
tiene forma sustancialmente de cuña y el hueco anular (36) presenta
una superficie en rampa (56) que se desplaza a lo largo de una
superficie inclinada radialmente externa (58) de la forma de cuña
del miembro de sujeción (18) para forzar al miembro de sujeción
radialmente hacia dentro contra la tubería.
6. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el
que el miembro de sujeción (18) está formado a partir de material
plástico.
7. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 6 en el que la superficie de
acoplamiento (54) está provista con estrías, rebordes u otros
salientes que potencian la sujeción.
8. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 7 en el que la superficie de sujeción
(54) está provista con un medio que potencia la sujeción que tiene
una mayor dureza que la dureza de un cuerpo principal del propio
miembro de sujeción (18).
9. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 8 en el que el medio para potenciar
la sujeción se selecciona entre (i) uno o más resaltos o salientes
de sujeción metálicos sobre o en la superficie de sujeción; (ii) un
material abrasivo, por ejemplo un material abrasivo que tiene una
dureza en la escala de Mohs de más de 9,0, preferiblemente un
material tal como carborundo (carburo de silicio) que tiene una
dureza en la escala de Mohs de al menos 9,5, embebido o recubierto
sobre la superficie de sujeción; y combinaciones de los mismos.
10. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en
el que el miembro de sujeción (18) comprende una pluralidad, por
ejemplo dos, tres, cuatro, cinco o seis miembros segmentados
dispuestos circunferencialmente alrededor de la tubería.
11. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones 2 a 10 y cualquiera
de las reivindicaciones dependientes de las mismas en el que cada
elemento (20) del soporte anular (16) tiene un solo miembro de
sujeción individual (60) asociado con el mismo.
12. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 11 en el que los miembros de sujeción
individuales (60) de elementos adyacentes están unidos de forma
articulada (62) juntos.
13. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 12 en el que los miembros de sujeción
individuales se unen de forma articulada mediante un medio (60, 62)
para variar la distancia circunferencial entre los miembros de
sujeción.
14. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el
que miembro de sujeción y el hueco anular están provistos con un
medio de retención que coopera para evitar el desmontaje accidental
del miembro de sujeción.
15. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14, en el
que para prevenir la extrusión del miembro de sellado (14) a través
de los huecos circunferenciales entre las superficies de los
elementos (20), los elementos están provistos con proyecciones que
se solapan interdigitales (34) que sirven para cubrir o al menos
reducir los huecos circunferenciales entre los elementos.
16. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15 en el que los
elementos (20) están provistos con una primera y segunda posiciones
de retén (30, 32), sirviendo una primera posición de retén (30)
para mantener los elementos (20) juntos y que es suficiente para
prevenir la compresión involuntaria y una segunda posición de retén
(32) a la que los elementos pueden comprimirse durante el uso.
17. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con la reivindicación 16 en el que los elementos (20) se
unen juntos mediante una disposición de lengüeta (22) y surco (28) o
una disposición de bola y encaje.
18. Un dispositivo de acoplamiento de tubería de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el
que miembro de sujeción (18) está provisto con "un medio de
señalización" tal como, por ejemplo, una lengüeta u otro
elemento identificable visualmente y/o mediante un código de color
para ayudar al usuario a determinar si el miembro de sujeción está
en su sitio.
19. Una combinación de un dispositivo de
acoplamiento de tubería como se ha definido en una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores y una tubería.
20. Un método para acoplar el extremo de una
tubería a un dispositivo de acoplamiento de tubería de acuerdo con
una de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas
de:
- (a)
- poner el manguito del dispositivo de acoplamiento de la tubería sobre el extremo de una tubería;
- (b)
- estirar el miembro de compresión y el manguito axialmente juntos para comprimir el medio de sujeción entre la primera y segunda superficies de soporte para deformar o mover el medio de sujeción radialmente hacia dentro y hacia la conexión de sellado y sujeción con la tubería.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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