ES2635565T3

ES2635565T3 - Acoplamiento que tiene una cavidad con profundidad variable para una junta tórica

Info

Publication number: ES2635565T3
Application number: ES13836639.8T
Authority: ES
Inventors: Frank J. CYGLER; Douglas R. Dole; Philip W. Bancroft
Original assignee: Victaulic Co
Current assignee: Victaulic Co
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: AU2018204438B2; TWI607172B; WO2014042775A1; MX2015003091A; JP6493996B2; IL237084B; IL237084A0; CA3080361A1; CN104797871B; US20140070529A1; EP2895782A1; EP2895782A4; BR112015005390A2; AU2013316023B2; BR112015005390A8; CA2883634C; CN104797871A; CA2883634A1; US9435469B2; TW201411022A

Abstract

Acoplamiento (10) para unir elementos de tubería en relación de extremo con extremo, en el que dicho acoplamiento (10) comprende: una pluralidad de segmentos (12, 14) unidos de extremo con extremo que rodean un eje central (16) y que definen un espacio central (18) para recibir los elementos de tubería, en los que al menos uno de los segmentos comprende (12, 14): un par de salientes (28, 30) colocadas en relación separada en lados opuestos del segmento (12, 14) y que se extienden hacia el eje central (16), en las que al menos una parte de cada una de las salientes (28, 30) se puede acoplar respectivamente con uno de los elementos de tubería, en los que al menos unas una de las salientes (28, 30) tiene una superficie arqueada (32) orientada hacia el eje central (16), con segmentos (12, 14) que tienen paredes laterales (36, 38) desde las que se extienden las salientes (28, 30); una pared posterior (40) que se extiende entre las salientes (28, 30), en la que la pared posterior (40) tiene una superficie arqueada (44) orientada hacia el eje central (16), las paredes laterales (36, 38) están unidas a la pared posterior (40), y junto con las paredes laterales (36, 38) y la pared posterior (40) definen una cavidad para junta (42); una distancia (62, 62a) entre la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) y la superficie arqueada (32) de al menos una saliente (28, 30), medida a lo largo de una linea que se extiende a lo largo de una línea que se proyecta radialmente desde el eje central (16); y una junta anular (43) situada dentro del espacio central (18) de la cavidad para la junta (42); la superficie arqueada (32) de al menos una de las salientes (28, 30) tiene un primer radio de curvatura (34) medido desde un primer centro de curvatura (35); la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) tiene un segundo radio de curvatura (46) medido desde un segundo centro de curvatura (48), que no coincide con el primer centro de curvatura (35) medido en un plano (50) perpendicular al eje central (16); la distancia de desviación (60) entre el primer centro de curvatura (35) y el segundo centro de curvatura (48), da como resultado que la cavidad para la junta (42) sea una cavidad para junta (42) de forma excéntrica y de profundidad variable, la distancia (62, 62a) es un primer valor en un primer punto intermedio entre los extremos (56, 58) de al menos uno de los segmentos (12, 14), y un segundo valor en un segundo punto próximo a al menos uno de los extremos (56, 58) del por lo menos uno de los segmentos (12, 14), el primer valor es menor que el segundo valor, la cavidad con forma excéntrica para junta tórica (42) controla el grado de distorsión de la redondez de la junta tórica; al menos una de las salientes (28, 30) tiene al menos una muesca (31) situada en su extremo; en donde la muesca (31) tiene una longitud de entre el 5% al 30% de la longitud total de las superficies arqueadas (32).

Description

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DESCRIPCION

Acoplamiento que tiene una cavidad con profundidad variable para una junta torica.

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a acoplamientos mecanicos para unir elementos de tubena en relacion de extremo con extremo.

Antecedentes

Los acoplamientos mecanicos para juntar y unir elementos de tubena de extremo a extremo comprenden segmentos interconectables que se colocan rodeando circunferencialmente las partes del extremo de los elementos de tubena alineados coaxialmente. El termino "elemento de tubena" se usa aqu para describir cualquier artfculo o componente similar a un tubo o que tenga forma similar a una tubena. Los elementos de tubena incluyen tubena, accesorios de tubena tales como codos, tapas y tes, asf como componentes de control de fluidos tales como valvulas, reductores, filtros, restrictores, reguladores de presion y similares.

Cada segmento de acoplamiento mecanico comprende una carcasa que tiene salientes que se extienden radialmente hacia dentro desde la carcasa y que se acoplan, por ejemplo, a las superficies exteriores de elementos de tubena de extremo liso, elementos de tubena que tienen un reborde y asiento o ranuras circunferenciales que se extienden alrededor de cada uno de los elementos de tubena que se van a unir. El acoplamiento entre las salientes y los elementos de tubena proporcionan una sujecion mecanica a la union y asegura que los elementos de tubena permanezcan acoplados incluso bajo presion interna y fuerzas externas elevadas. Los alojamientos definen un canal anular o cavidad que recibe una junta torica o union estanca, tfpicamente un anillo elastomerico que se acopla a los extremos de cada elemento de tubena y coopera con los segmentos y los elementos de tubena para proporcionar un cierre estanco a los fluidos. Los segmentos tienen elementos de conexion, normalmente en forma de salientes que sobresalen hacia fuera desde los alojamientos. Las orejetas estan adaptadas para recibir sujeciones o pasadores, tales como tuercas y pernos, que se pueden apretar de manera ajustable para atraer los segmentos el uno hacia el otro.

Las salientes de los acoplamientos de la tecnica anterior habitualmente tienen superficies arqueadas con un radio de curvatura que esta sustancialmente adaptado al radio de curvatura de la superficie exterior del elemento de tubena que esta destinado a acoplarse. Para los acoplamientos utilizados con elementos de tubena acanalados, los radios de curvatura de las superficies arqueadas son mas pequenos que los radios de curvatura de las superficies exteriores de los elementos de tubena por fuera de las ranuras de modo que las salientes encajen dentro de las acanaladuras y las acoplen.

Los procedimientos para asegurar la union de los elementos de tubena en relacion de extremo a extremo comprenden un proceso de instalacion secuencial cuando se utilizan acoplamientos mecanicos de acuerdo con la tecnica anterior. Habitualmente, el acoplamiento es recibido por el tecnico con los segmentos atornillados y la junta torica capturada dentro de los canales de los segmentos. El tecnico primero desmonta el acoplamiento desenrollandolo, quitando la junta torica, lubricandolo (en caso de no estar pre-lubricado) y lo coloca alrededor de los extremos de los elementos de la tubena que va a unir. La instalacion de la junta torica a menudo requiere que se lubrique y estire para acomodar los elementos de tubena. Con la junta torica en posicion en ambos elementos de tubena, los segmentos se colocan uno a uno combinando los extremos de los elementos de tubena y capturando la junta torica entre ellos. Durante la colocacion, los segmentos encajan en la junta, las salientes se alinean con las ranuras, los pernos se insertan a traves de las lenguetas, las tuercas se enroscan sobre los pernos y se aprietan, empujando los segmentos de acoplamiento uno hacia el otro, comprimiendo la junta y acoplando las salientes dentro de las ranuras.

Tal y como resulta evidente a partir de la descripcion anterior, la instalacion de acoplamientos de tubena mecanica de acuerdo con la tecnica anterior requiere que el tecnico maneje tfpicamente al menos siete partes de piezas individuales (y mas cuando el acoplamiento tiene mas de dos segmentos) y debe desmontar y volver a montar completamente el acoplamiento. Se ahorrana tiempo, esfuerzo y gastos significativos si el tecnico pudiera instalar un acoplamiento de tubena mecanica sin tener primero que desarmarlo y montarlo de nuevo, pieza por pieza.

La figura 1 muestra un acoplamiento 11 que tiene segmentos de acoplamiento 13 y 15. Los segmentos estan unidos extremo con extremo por medio de los elementos de conexion 17 y 19, comprendiendo los elementos de conexion los elementos de fijacion roscados 21. Los segmentos 13 y 15 estan mostrados apoyados en relacion espaciada entre sf sobre la superficie exterior de junta torica 23 capturada entre los segmentos. Esta configuracion es posible porque la circunferencia de la superficie exterior de la junta torica

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no deformada 23 es mayor que la suma de las circunferencias de las superficies sobre los segmentos con los que interactua la superficie exterior de la junta torica. Cuando los segmentos estan soportados de esta manera, es posible insertar elementos de tubena en el espacio central 25 entre los segmentos sin desmontar el acoplamiento. Sin embargo, hay algunos inconvenientes para esta solucion al problema de la instalacion de acoplamientos mecanicos. Observese en particular que la junta torica 23 esta distorsionada en una forma ovalada por la geometna de un segmento ajustado montado sobre al menos una porcion de la junta torica antes de que la junta torica se haya asentado correctamente en la cavidad para junta torica del segmento. Si el grado de distorsion de la junta torica no esta controlado, la forma ovalada puede dar lugar a que ocurra un pellizco y dano en junta en la zona entre los miembros de conexion 17 y 19 de los segmentos 13 y 15.

Existe claramente la necesidad de un acoplamiento de tubena con el que se pueda controlar la distorsion de la junta torica para evitar danar la junta torica con la que se utiliza, pero tambien permitira que los elementos de tubena sean insertados de forma fiable sin desmontar el acoplamiento.

El documento US 2008/0007061 A1 describe un acoplamiento para unir elementos de tubena. El acoplamiento comprende dos segmentos. Cada segmento comprende una pared posterior y un par de salientes de tal manera que se define una cavidad en la que se coloca una junta. La pared posterior define una superficie arqueada que es concentrica con respecto a superficies arqueadas definidas por dichas salientes. Una de las salientes tiene una muesca en su extremo final.

La solicitud internacional WO 2013/077966 publicada el 30 de mayo de 2013, reivindica la prioridad del 21 de noviembre de 2011 que corresponde a la solicitud de patente europea EP 2 783 145 A0. Como resultado, este documento constituye la tecnica anterior segun el Artmulo 54 (3) EPC. Este documento describe un acoplamiento para unir elementos de tubena. El acoplamiento comprende dos segmentos. Cada segmento comprende una pared posterior y un par de salientes de tal manera que se define una cavidad en la que se coloca una junta. La pared posterior define una superficie arqueada que es excentrica con respecto a superficies arqueadas definidas por las salientes. Una de las salientes tiene una muesca en su extremo final.

Sumario

La presente invencion se refiere a acoplamientos para acoplar elementos de tubena de union en una relacion de extremo a extremo. En un ejemplo de realizacion, el acoplamiento comprende una pluralidad de segmentos unidos de extremo a extremo que rodean un eje central y que definen un espacio central para recibir los elementos de tubena. Por lo menos uno de los segmentos comprende un par de salientes colocadas en relacion separada en lados opuestos del segmento y que se extienden hacia el eje central. Por lo menos una parte de cada una de las salientes se puede acoplar con respecto a uno de los elementos de tubena. Cada una de las salientes tiene una superficie arqueada de frente al eje central. La superficie arqueada tiene un primer radio de curvatura medido desde un primer centro de curvatura. Una pared posterior se extiende entre las salientes. La pared posterior tiene una superficie arqueada de frente al eje central. La superficie arqueada de la pared posterior tiene un segundo radio de curvatura medido desde un segundo centro de curvatura.

Las paredes laterales estan unidas a la pared posterior y junto con las paredes laterales y la pared posterior definen la cavidad para una junta.

La distancia entre la superficie arqueada de la pared posterior y la superficie arqueada de al menos una de las salientes, medida a lo largo de una lmea que se proyecta radialmente y que se extiende desde el eje central. Una junta anular esta colocada en el espacio central de la cavidad para la junta.

La superficie arqueada de cada saliente tiene un radio de curvatura medido desde un centro de curvatura de la superficie arqueada. La superficie arqueada de la pared posterior tiene un radio de curvatura medido desde un centro de curvatura de la superficie arqueada de la pared posterior.

Cuando se mira o se mide en el plano orientado perpendicularmente al eje central del acoplamiento. La distancia de desviacion 60 entre el centro de curvatura 35 y el centro de curvatura 48 da como resultado una cavidad de forma excentrica para junta torica 42 de profundidad variable.

La distancia entre la superficie arqueada de la pared posterior y la superficie arqueada de al menos una de las salientes, medida a lo largo de una lmea que se proyecta radialmente y que se extiende desde el eje central, es un primer valor en un primer punto intermedio entre los extremos de al menos uno de los segmentos, y un segundo valor en un segundo punto proximo a al menos uno de los extremos del por lo menos uno de los segmentos. El primer valor es menor que el segundo valor.

La cavidad con forma excentrica para junta torica controla el grado de distorsion de la redondez de la junta

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torica. Las salientes tienen una o mas muescas situadas al final de cada saliente. Una muesca tiene una longitud de entre el 5% al 30% de la longitud total de las superficies arqueadas.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en alzado de un ejemplo de acoplamiento mecanico de tubena no comprendido en la presente invencion;

La figura 2 es una vista en alzado de un ejemplo de acoplamiento mecanico de tubena no comprendido en la presente invencion;

La figura 2A es una vista en alzado de un ejemplo de acoplamiento mecanico de tubena de acuerdo con la invencion;

La figura 3 es una vista en seccion transversal de un ejemplo de un segmento de acoplamiento mecanico de tubena no comprendido en la presente invencion;

La figuras 3A es una vista en seccion transversal de un ejemplo de un segmento de un acoplamiento mecanico de tubena de acuerdo con la invencion;

La figura 4 es una vista en seccion transversal del ejemplo de un segmento de acoplamiento mecanico de tubena tomado en la linea 4-4 de la figuras 3;

Las figuras 5 y 5A son vistas en seccion transversal de ejemplos de segmentos de acoplamientos mecanicos de tubenas de acuerdo con la presente invencion;

Las figuras 6 y 6A son vistas en seccion transversal de ejemplos de segmentos de acoplamientos mecanicos de tubena de acuerdo con la invencion; y

La Figura 7 muestra una vista parcial en seccion transversal de un ejemplo de un segmento no comprendido en la presente invencion en una escala ampliada.

Descripcion detallada de la invencion

La Figura 2 muestra un ejemplo de realizacion de un acoplamiento 10 de acuerdo con la invencion. El acoplamiento 10 comprende segmentos 12 y 14 que estan unidos entre sf de extremo a extremo rodeando un eje central 16 y definiendo un espacio central 18. El espacio central 18 recibe los elementos de tubena que se van a unir en una relacion de extremo con extremo, el eje longitudinal de los elementos de tubena se alinean sustancialmente con el eje central 16. Cada uno de los segmentos 12 y 14 tienen elementos de conexion 20 y 22 en cada extremo. En este ejemplo, los elementos de conexion comprenden una orejeta 24 que se proyecta desde el segmento y recibe un tornillo pasador roscado 26. Los tornillos pasadores 26 se pueden ajustar de manera ajustable de manera que atraen a los segmentos 12 y 14 entre sf y al eje central 16 para acoplar los elementos de tubena y forman la union. Los segmentos 12 y 14 estan preensamblados previamente en fabrica en relacion suficientemente separada para permitir la insercion los elementos de tubena en el espacio central 18 sin desmontar el acoplamiento.

Tal coma se muestra en la seccion transversal en la figura 4, cada segmento (segmento 12 mostrado) tiene un par de salientes 28 y 30 colocadas en relacion separada en lados opuestos del segmento. Las salientes se extienden hacia el eje central 16, y por lo menos una parte de cada proyeccion se puede acoplar con un respectivo elemento de tubena para proporcionar acoplamiento mecanico y mantener los elementos de tubena en una relacion de extremo a extremo. Las salientes 28 y 30 acoplan la superficie exterior de los elementos de tubena, que puede ser una superficie plana, una superficie que forma una ranura circunferencial o una superficie que tiene un reborde elevado, o un reborde y un asiento, por ejemplo. Las salientes pueden tienen una o mas muescas 31 (veanse las figuras 2, 2A, 3A, 5A y 6A) situadas de manera adyacente a los elementos de conexion 20 y 22 para facilitar la insercion de los elementos de tubena en el espacio central 18, tal y como se describe en detalle a continuacion. Como se muestra en las figuras 3 y 4, cada saliente tiene una superficie arqueada 32 que mira al eje central 16. La superficie arqueada 32 de cada saliente tiene un radio de curvatura 34 medido desde el centro de curvatura 35 de la superficie arqueada.

Los segmentos 12 y 14 tambien tienen paredes laterales 36 y 36 desde las que se extienden las salientes 28 y 20. Las paredes laterales 36 y 38 estan unidas a una pared posterior 40, y las paredes laterales en conjunto con la pared posterior definen una cavidad 42. La cavidad 42 recibe una junta anular 43 (figura 4) colocada entre los segmentos 12 y 14 (vease la figura 2) para asegurar una union estanca a los fluidos. En este ejemplo, el acoplamiento es la junta anular que soporta los segmentos 12 y 14 en relacion espaciada

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cuando estan ensamblados. La pared posterior 40 se extiende entre las salientes 28 y 30, tal como se muestra en las figuras 3 y 4, y tiene una superficie arqueada 44 orientada hacia al eje central 16. La superficie arqueada de la pared posterior 44 tiene un radio de curvatura 46 medido desde un centro de curvatura 48 de la superficie arqueada de la pared posterior.

Cuando se mira o se mide en el plano 50 orientado de manera perpendicular al eje central 16 del acoplamiento, el centro de curvatura 35 de las superficies arqueadas 32 en las salientes 28 y 30 no coincide con el centro de la curvatura 48 de la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40. En el ejemplo mostrado en la figura 3, los centros de curvatura 35 estan mas cercanos a la superficie arqueada de la pared posterior 40 cuando el centro de curvatura 48 de la superficie arqueada 44 de la pared posterior se mide a un punto 52 en la superficie arqueada de la pared posterior 48 que es colineal con los centros de curvatura 35 y 48, tal como se muestra el segmento de linea 54. Tal y como se muestra tambien en la figura 3, los centros de curvatura 35 y 48 y el punto 52 en la superficie arqueada 44 de la pared posterior son colineales a lo largo de la linea 54, que esta orientada perpendicularmente hacia una segunda linea 55 que se extiende entre los extremos 56 y 58 de los segmentos 12 y 14 (solo se muestra el segmento 12).

La distancia de desviacion 60 entre el centro de curvatura 35 y el centro de curvatura 48 da como resultado una cavidad de forma excentrica y de profundidad variable 42 para la junta, en donde la superficie arqueada 44 de la pared posterior ademas se extiende hacia afuera desde un circulo verdadero conforme avanza a lo largo de la pared posterior desde la mitad del segmento 12 hacia cualquiera de los extremos 56 o 58. Si la profundidad 62 de la cavidad 42, medida desde la superficie arqueada 32 de la saliente a la superficie arqueada de la pared posterior 44, es el valor "h" en el centro del segmento, entonces la profundidad 62a en cualquiera de los extremos 56, 58 del segmento 12 es aproximadamente "h" (62) + mas la distancia de desviacion 60. La profundidad 62 puede definirse como la distancia entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40, medida a lo largo de una linea que se proyecta radialmente y que se extiende desde el eje central 16.

En este ejemplo de realizacion, la profundidad 62 de esta distancia vana desde un valor de h a un punto entre los extremos 56 y 58 del segmento 12, y un valor mayor, h + desviacion, en puntos en cada extremo del segmento. Este incremento en la profundidad, situada en los extremos de los segmentos, proporciona mas espacio radial hacia afuera para la junta torica en los extremos de los segmentos, que, debido a la geometna de la junta 43 y de la cavidad de junta 42, normalmente entranan en contacto con la junta y distorsionanan su redondez tal y como se muestra en la figura 1.

Sin embargo, debido a que la cavidad de la junta 42 es excentrica, con su excentricidad de h + distancia de desviacion, con un maxima en los extremos 56 y 58 de los segmentos 12 y 14 (y un mmimo de "h" a mitad de camino entre los extremos), el contacto entre la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40 y la superficie exterior 64 de la junta anular 43 se puede controlar y, de este modo, controlar el grado de distorsion de la redondez de la junta anular cuando el acoplamiento 10 se ensambla desde fabrica con los segmentos 12 y 14 soportados en relacion separada en la superficie exterior 64 de la junta anular 43, de manera que los elementos de tubena pueden ser insertados en el espacio central 18 sin desarmar el acoplamiento.

Es posible sostener el segmento 12 y 14 en relacion separada debido a que la circunferencia de la superficie exterior 64 de una junta anular sin deformar 43 es mayor que la suma de las circunferencias de las superficies arqueadas 44 en los segmentos 12 y 15 con los que la superficie exterior de la junta anular 64 se interconecta. El grado de distorsion de la junta anular 43 puede variar desde sustancialmente hasta ninguna distorsion, que proporciona la forma redonda mostrada en la figura 2, a una forma ovalada como se muestra para la junta anular 23 en la figura 1.

Conforme aumenta la distancia desviacion 60, el grado de ovalidad de la junta anular disminuye. Aunque sea posible eliminar sustancialmente toda la distorsion de la junta anular, a veces es ventajoso proporcionar un grado controlado de distorsion para lograr disenos practicos. Se obtiene una ventaja cuando el grado de distorsion es tal que se evita el pinzamiento de la junta anular a la vez que se mantiene suficiente excentricidad de manera tal que la junta anular sostiene uno de los extremos de tubena y lo sujeta en el elemento de tubena cuando se inserta en el espacio central. Esto permite el montaje de manera conveniente de la union de tubena ya que el tecnico no necesita sujetar juntos el acoplamiento y el primer elemento de tubena a la vez que manipula el segundo el elemento de tubena para para acoplar con el acoplamiento.

Las distancias de desviacion 60 de aproximadamente 0,0254 cm (0,01 pulgadas) a aproximadamente 0,254 cm (0,1 pulgadas) resultan practicas para acoplamientos adecuados de elementos de tubena que tienen un diametro exterior nominal diez 10 pulgadas o menos. La distancia desviacion puede ademas estar comprendida entre 0,0508 cm (0,02 pulgadas) a aproximadamente 0,016 cm (0,04 pulgadas), con una distancia de desviacion de aproximadamente 0,0762 cm (0,03 pulgadas) que es ventajosa para algunas combinaciones de acoplamientos y elementos de tubena.

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En las figuras 2A y 3A se muestran ejemplos adicionales de muescas 31 en las salientes 28 y 30 con buenos resultados. Las muescas tales como las 31 proporcionan un espacio libre adicional entre los elementos de tubena y los segmentos de acoplamiento 12 y 14, permitiendo as^ la insercion de los elementos de tubena en un acoplamiento 10 previamente ensamblado, lo que permite al mismo tiempo que los segmentos esten mas juntos en estado preensamblado, listo para su instalacion.

Las muescas permiten usar tornillos pasadores mas cortos para montar el acoplamiento de manera mas compacta y practica. Una muesca 31 tiene una longitud de entre el 5% al 30% de la longitud total de las superficies arqueadas 32 y esta situada ventajosamente en uno o ambos extremos de las salientes 28 y 30 adyacentes a los elementos de conexion 20 y 22. Cuando se usan con los acoplamientos 10 que tienen cavidades de junta de profundidad variable, las muescas 31 son eficaces si se usan tanto con acoplamientos de tipo ngidos (figura 2) como flexibles (figura 3). Las caractensticas que diferencian los acoplamientos ngidos y flexibles se describen en detalle a continuacion.

Las figuras 5, 5A, 6 y 6A ilustran respectivos segmentos 66 y 68 en los que la distancia 62 entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40, medida a lo largo de una lmea que se proyecta radialmente 70 y que se extiende desde el eje central 16, es mas pequena en el punto 72 medio entre los extremos 56 y 58 de los segmentos 66 y 68 que en un punto 74 proximo a uno de los extremos.

Para el segmento 66, mostrado en la figura 5, la superficie arqueada 44 de la pared posterior comprende una primera parte superficial 76 que tiene un primer radio de curvatura 78, y una segunda parte superficial 80, proxima al extremo 56 del segmento 66, que tiene un segundo radio de curvatura 82. Cualquier punto en la segunda parte superficial 80 esta mas alejado del eje central 16 que cualquier punto en la primera parte 78. De este modo, la distancia 62 entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40 es mas pequena a lo largo de un angulo 84 subtendido por la primera parte superficial 76 que sobre el angulo 86 subtendido por la segunda parte superficial 80. La segunda parte superficial 80 puede subtender un angulo 86 de 5° a 80°. Tambien es practico un angulo subtendido de 5° a 45°.

En este ejemplo, la superficie arqueada 44 tambien comprende una tercera parte superficial 88 situada en el extremo opuesto 58 del segmento 66. La tercera parte superficial 88 tiene un radio de curvatura 90 (los respectivos radios de curvatura 82 y 90 de la segunda parte superficial 80 y la tercera parte superficial 88 pueden ser iguales entre sf.)

Cualquier punto en la tercera parte superficial 88 esta mas alejado del eje central 16 que cualquier punto en la primera parte 78. De este modo, la distancia 62 entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40 es mas pequena a lo largo de un angulo 84 subtendido por la primera parte superficial 76 que a lo largo del angulo 92 subtendido por la tercera parte superficial 88. La tercera parte superficial 88 puede subtender un angulo 92 de 5° a 80°. Tambien es practico un angulo subtendido de 5° a 45°.

Observese que las distancias 62 y las diferencias entre los radios de curvatura estan exagerados para mayor claridad. Aunque las relaciones geometricas entre las superficies arqueadas 32 y 44 se describen para una saliente 30 en un segmento 66, se entiende que cada segmento comprende un acoplamiento que puede tener dos salientes de este tipo en lados opuestos del segmento, tal como se muestra en la figura 4, y que la relacion geometrica entre las superficies arqueadas en ambas salientes y la superficie arqueada de la pared posterior, puede ser la misma. Como se muestra en la figura 5A, tambien se pueden usar muescas 31, como se ha descrito con anterioridad, con los segmentos 66 para facilitar la insercion de los elementos de tubena en el conjunto del acoplamiento cuando se encuentra en estado preensamblado al proporcionar un espacio libre entre los elementos de tubena y los extremos de los segmentos. Las muescas tambien proporcionan un conjunto de acoplamiento mas compacto y practico, tal y como se ha senalado anteriormente.

Para el segmento 68, mostrado en la figura 6, la superficie arqueada 44 de la pared posterior comprende una primera parte superficial 94 que tiene un primer radio de curvatura 96, y una segunda parte superficial 98, situada proxima al extremo 56 del segmento 66. La segunda parte superficial 98 tiene un radio infinito de curvatura, lo que significa que la segunda parte superficial tiene una cara plana 100. La cara 100 esta dispuesta de manera que la distancia 62 entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40 es menor sobre el angulo 102 subtendido por la primera parte superficial 94 que sobre el angulo 104 subtendido por la segunda parte superficial 98, que es la cara 100. La segunda parte superficial 98 puede subtender un angulo 104 de 5° a 45°. Tambien es practico un angulo subtendido de 5° a 30°.

En este ejemplo, la superficie arqueada 44 comprende ademas una tercera parte superficial 106 situada en el extremo opuesto 58 del segmento 68. En este ejemplo, la tercera parte superficial 106 tambien tiene un radio de curvatura infinito, formando de este modo una cara 108. La cara 108 esta dispuesta de manera que

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la distancia 62 entre la superficie arqueada 32 de la saliente 30 y la superficie arqueada 44 de la pared posterior 40 es menor sobre el angulo 102 subtendido por la primera parte superficial 94 que sobre subtendido el angulo 110 subtendido por la tercera parte superficial 106. La tercera parte superficial 88 puede subtender un angulo 110 de 5° a 45°.

Tambien es practico un angulo subtendido de 5° a 30°. Aunque cada una de la segunda y tercera partes superficiales 98 y 106 se muestran como si estuvieran formadas por caras individuales 100 y 108, resulta ventajoso formar una pluralidad de caras proximas a cada extremo del segmento 68. Un ejemplo de esta estructura de caras multiples se muestra en escala ampliada en la figura 7, en donde la superficie 44 del segmento 68 esta compuesta por una pluralidad de segundas partes superficiales 98a, 98b, 98c, cada una de las cuales tiene un radio de curvatura infinito y formando respectivas caras 100a, 100b, 100c. La pluralidad de partes superficiales 98a, 98b, 98c subtiende un angulo 112 de 5° a 80°. Tambien es practico un angulo subtendido de 5° a 30°.

Observese que las distancias 62 se han exagerados para mayor claridad. Aunque las relaciones geometricas entre las superficies arqueadas 32 y 44 se describen para una saliente 30 en un segmento 68, se entiende que cada segmento comprende un acoplamiento que puede tener dos salientes de este tipo en lados opuestos del segmento, tal coma se muestra en la figura 4, y que la relacion geometrica entre las superficies arqueadas en ambas salientes y la superficie arqueada de la pared posterior, puede ser la misma. Tal y como se muestra en la figura 6a, tambien se pueden usar muescas 31, como se ha descrito anteriormente, con los segmentos 68 para facilitar la insercion de los elementos de tubena en el conjunto de acoplamiento cuando estan en estado preensamblado al proporcionar un espacio libre entre los elementos de tubena y los extremos de los segmentos. Las muescas tambien proporcionan un conjunto de acoplamiento mas compacto y practico, tal y como se ha senalado anteriormente.

La cavidad de profundidad variable para una junta, que permite controlar el grado de distorsion de la junta anular, proporciona varias ventajas en comparacion con los segmentos de acoplamiento de la tecnica anterior que tienen cavidades en las que la profundidad es constante. Cuando el acoplamiento se ensambla en fabrica, la junta puede tener una forma controlada entre ovalada y redonda. La eleccion de una configuracion en la que la junta anular tiene menos distorsion, significa que cuando un elemento de tubena se inserta en el espacio central, acoplara el tope de la tubena dentro de la junta de una manera mas uniforme, promoviendo de esta manera el asentamiento adecuado de los elementos de tubena en el acoplamiento. Ademas, para una junta anular con menos distorsion hay menos probabilidad de pinzar la junta entre los extremos de los segmentos de acoplamiento. Sin embargo, inducir cierto grado razonable de distorsion a la forma de la junta anular anclarla y sujetarla al elemento de tubena durante el montaje, lo cual resulta ventajoso para el tecnico.

La cavidad para junta de profundidad variable descrita anteriormente y reivindicada en la presente se puede aplicar tanto a acoplamientos ngidos como flexibles. Los acoplamientos ngidos se utilizan ventajosamente con elementos de tubena acanalados circunferencialmente. Los segmentos de acoplamientos ngidos tienen superficies de interconexion que tienen orientaciones angulares opuestas entre sf. Cuando los tornillos pasadores que unen dichos segmentos entre sf son ajustados, las superficies de interconexion en un segmento entran en contacto con sus superficies de contraparte en el segmento coincidente, lo que obliga a los segmentos a hacer girar un eje vertical en direcciones opuestas relativamente entre sf Lo anterior ocasiona que las salientes se acoplen a las paredes laterales de la ranura circunferencial en los elementos de tubena y las traba en su sitio de manera que proporcionan resistencia significativa contra las fuerzas de flexion y de torsion externas aplicadas a la union, limitando de este modo las deflexiones relativas de los elementos de tubena. En las figuras 1, 2, 5 y 6 se muestran ejemplos de acoplamientos ngidos. Los acoplamientos ngidos se describen en las patentes de los Estados Unidos de America con los numeros 4,611,839 y 4,639,020, incorporandose ambas patentes a la presente como referencia.

En un acoplamiento flexible, las superficies de interconexion entre los segmentos no estan anguladas y cuando se acoplan entre sf no provocan ninguna rotacion relativa de los segmentos. De este modo las salientes no se acoplan a las paredes laterales de la ranura circunferencial debido a la accion de torsion de los segmentos, lo que da como resultado una union mas flexible, en la que deflexiones relativas de los elementos de tubena en flexion por torsion o axialmente, son mayores que para la union ngida (descrita anteriormente) para las mismas cargas aplicadas. La figura 3 es un ejemplo de acoplamiento flexible.

La cavidad para junta de profundidad variable descrita anteriormente y reivindicado en la presente memoria tambien se puede aplicar a acoplamientos adaptadores que permiten acoplar elementos de tubena de diferentes tamanos nominales en una relacion de extremo con extremo. En acoplamientos adaptadores, cada segmento tiene salientes de diferentes radios de curvatura adaptados para encajar y acoplar un elemento de tubena de diferente tamano. En las patentes los Estados Unidos de America numero 3,680,894 y 4,896,902 se describen ejemplos de acoplamientos adaptadores para acoplar elementos de tubena ranurados, incorporandose ambas patentes a la presente como referencia.

Los acoplamientos de tubena de acuerdo con la invencion permiten que los acoplamientos no deformables

se usen como acoplamientos listos para su instalacion y que requieren menos energfa para su instalacion porque no hay gasto de ene^a significativa para deformar los acoplamientos cuando se efectua la union de tubena. Lo anterior da lugar una menor fatiga cuando se forman manualmente uniones con herramientas manuales asf como menores cargas de las batenas o pilas cuando se usan herramientas electricas 5 inalambricas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Acoplamiento (10) para unir elementos de tubena en relacion de extremo con extremo, en el que dicho acoplamiento (10) comprende:

una pluralidad de segmentos (12, 14) unidos de extremo con extremo que rodean un eje central (16) y que definen un espacio central (18) para recibir los elementos de tubena, en los que al menos uno de los segmentos comprende (12, 14):

un par de salientes (28, 30) colocadas en relacion separada en lados opuestos del segmento (12, 14) y que se extienden hacia el eje central (16), en las que al menos una parte de cada una de las salientes (28, 30) se puede acoplar respectivamente con uno de los elementos de tubena, en los que al menos unas una de las salientes (28, 30) tiene una superficie arqueada (32) orientada hacia el eje central (16), con segmentos (12, 14) que tienen paredes laterales (36, 38) desde las que se extienden las salientes (28, 30);

una pared posterior (40) que se extiende entre las salientes (28, 30), en la que la pared posterior (40) tiene una superficie arqueada (44) orientada hacia el eje central (16), las paredes laterales (36, 38) estan unidas a la pared posterior (40), y junto con las paredes laterales (36, 38) y la pared posterior (40) definen una cavidad para junta (42);

una distancia (62, 62a) entre la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) y la superficie arqueada (32) de al menos una saliente (28, 30), medida a lo largo de una linea que se extiende a lo largo de una lrnea que se proyecta radialmente desde el eje central (16); y

una junta anular (43) situada dentro del espacio central (18) de la cavidad para la junta (42);

la superficie arqueada (32) de al menos una de las salientes (28, 30) tiene un primer radio de curvatura (34) medido desde un primer centro de curvatura (35);

la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) tiene un segundo radio de curvatura (46) medido desde un segundo centro de curvatura (48), que no coincide con el primer centro de curvatura (35) medido en un plano (50) perpendicular al eje central (16);

la distancia de desviacion (60) entre el primer centro de curvatura (35) y el segundo centro de curvatura (48), da como resultado que la cavidad para la junta (42) sea una cavidad para junta (42) de forma excentrica y de profundidad variable,

la distancia (62, 62a) es un primer valor en un primer punto intermedio entre los extremos (56, 58) de al menos uno de los segmentos (12, 14), y un segundo valor en un segundo punto proximo a al menos uno de los extremos (56, 58) del por lo menos uno de los segmentos (12, 14), el primer valor es menor que el segundo valor, la cavidad con forma excentrica para junta torica (42) controla el grado de distorsion de la redondez de la junta torica;

al menos una de las salientes (28, 30) tiene al menos una muesca (31) situada en su extremo; en donde la muesca (31) tiene una longitud de entre el 5% al 30% de la longitud total de las superficies arqueadas (32).
2. Acoplamiento (10) segun la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de segmentos (12, 14) son un primer y segundo segmento (12, 14); y un par de salientes (28, 30) son una primera y segunda saliente (28, 30).
3. Acoplamiento (10) segun las reivindicaciones 1 y 2, en el que la junta anular (43) tiene una circunferencia exterior que tiene una longitud mayor que la suma de las longitudes de las superficies arqueadas (44) de las paredes posteriores (40) de los segmentos (12, 14), la junta anular (43) esta soportando los segmentos (12, 14) en relacion espaciada.
4. Acoplamiento (10) segun las reivindicaciones 1 y 2, en el que la distancia es un mmimo en el primer punto intermedio entre los extremos (56, 58) de al menos uno de los segmentos (12, 14); preferiblemente la distancia es un maximo en un segundo punto, en la que el segundo punto esta situado en al menos uno de los extremos de al menos uno de los segmentos (12, 14); mas preferiblemente la distancia entre la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) y la superficie arqueada (32) de al menos una de las salientes (28, 30) en un tercer punto situado en otro de los extremos (56, 58) de al menos uno de los segmentos (12, 14) es un tercer valor aproximadamente igual al segundo valor.
5. Acoplamiento (10) segun las reivindicaciones 1 y 2, que comprende solamente un primer y un segundo de los segmentos (12, 14) unidos extremo con extremo rodeando el eje central (16); preferiblemente la junta anular (43) tiene forma ovalada; o la junta anular (43) tiene forma redonda.

5
6. Acoplamiento (10) segun la reivindicacion 1, en el que el primer centro de curvatura (35) esta mas proximo a la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) que el segundo centro de curvatura (48) cuando se mide hasta un punto sobre la superficie arqueada (44) de la pared posterior (40) que es colineal con el primero y segundo centros de curvatura; preferiblemente

10

el primero y segundo centros de curvatura y el punto (52) sobre la pared posterior (40) son colineales a lo largo de una primera lmea orientada perpendicularmente hacia una segunda lmea que se extiende entre un primer extremo del segmento (12, 14) y un segundo extremo del segmento (12, 14); mas preferiblemente el segundo centro de curvatura (48) esta desviado desde el primer centro de curvatura (35) a una distancia de 15 0,254 mm (0,01 pulgadas) a 2,54 mm (0,1 pulgadas); o

el segundo centro de curvatura (48) esta desviado del primer centro de curvatura (35) a una distancia de 0,508 mm (0,02 pulgadas) a 1,016 mm (0,04 pulgadas); o

20 el segundo centro de curvatura (48) esta desviado del primer centro de curvatura (35) a una distancia de 0,762 mm (0,03 pulgadas).