ES3064882T3

ES3064882T3 - A pipe flange coupling device, a pipe assembly and a top-submerged-lance system

Info

Publication number: ES3064882T3
Application number: ES20923162T
Authority: ES
Inventors: James Beeching
Original assignee: Metso Metals Oy
Current assignee: Metso Metals Oy
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2026-04-29
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: AU2020433802A1; EP4115106A1; CN215674113U; WO2021176129A1; EP4115106C0; EP4115106B1; CN113357454A; AU2020433802B2; JP2023512542A; US20220364661A1; EP4115106A4; US11835160B2; PL4115106T3

Abstract

La presente invención se basa en la idea de proporcionar un dispositivo de acoplamiento de bridas de tubería (3), que se acopla a una primera tubería (1) con una primera brida (1a), y que cuenta con trinquetes (6) que se acoplan a una segunda brida (2a) de una segunda tubería (2). Los trinquetes (6) están fijados a un husillo (5) retráctil mediante un mecanismo de traslación que tira de la segunda brida (2a) contra la primera brida (1a). En concreto, el mecanismo de traslación está configurado de tal manera que, cuando las tuberías con bridas (1, 2) están acopladas y los trinquetes (6) están retraídos, la fuerza ejercida sobre los trinquetes (6) hacia la posición extendida se transmite a través del mecanismo de traslación contra un tope mecánico. Además, el mecanismo de traslación está precargado, de modo que debe contrarrestar esta precarga para extender los trinquetes y liberar las tuberías con bridas (1, 2) acopladas entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías, conjunto de tuberías y sistema de lanza sumergida superiorCampo de la divulgación

[0003] La presente divulgación se refiere a acoplamientos de bridas de tuberías y, más concretamente, a un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías que permite acoplar entre sí dos tuberías con bridas. La presente divulgación también se refiere a un conjunto de tuberías que incorpora dicho dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías y a un sistema de lanza sumergida superior (TSL) que incorpora dicho conjunto de tuberías.

[0004] Antecedentes de la divulgación

[0005] Los acoplamientos con bridas se realizan uniendo entre sí las bridas correspondientes de tuberías opuestas. Normalmente, esto se consigue utilizando conexiones roscadas (es decir, tuercas y pernos) que se extienden a través de orificios correspondientes situados en bridas opuestas. Si bien las conexiones roscadas proporcionan una conexión fiable en instalaciones estáticas, su conexión requiere mucho tiempo, pueden ser de difícil acceso y son propensas a aflojarse en entornos con altas vibraciones. Además, estas conexiones roscadas requieren que los trabajadores realicen el acoplamiento de las tuberías con bridas muy cerca de las bridas, lo que puede exponerlos a condiciones de trabajo inadecuadas o incluso inseguras.

[0006] Por ejemplo, la publicación EP 1704340 B1 divulga un dispositivo para automatizar el acoplamiento de tuberías con bridas mediante mordazas que sujetan las bridas entre sí. Sin embargo, este dispositivo se acciona mediante un mecanismo de tipo husillo de bolas que, a menos que se alimente continuamente o se fije individualmente, puede aflojarse en entornos con altas vibraciones.

[0007] Las publicaciones US 4.198.076 y EP 0435079 A2 divulgan dispositivos de acoplamiento para acoplamientos con bridas. La publicación CN 203190410 U se refiere a una disposición de lanzas para un horno de fundición.

[0008] Breve descripción de la divulgación

[0009] Es un objeto de la presente divulgación proporcionar un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías que permite realizar de forma fiable un acoplamiento automatizado de tuberías con bridas, incluso en entornos con altas vibraciones. Es otro objeto de la presente divulgación proporcionar un conjunto de tuberías fijado por dicho dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías y un sistema TSL que incorpora dicho conjunto de tuberías.

[0010] Los objetivos de la divulgación se consiguen mediante un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías, un conjunto de tuberías y un sistema de lanza sumergida superior (TSL) caracterizados por lo expuesto en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la divulgación se describen en las reivindicaciones dependientes.

[0011] La divulgación se basa en el concepto de proporcionar un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías que puede conectarse a una primera tubería en el lado de una primera brida de tubería y comprende trinquetes para acoplarse a una segunda brida de tubería de una segunda tubería. Los trinquetes están fijados a un husillo retráctil mediante un mecanismo de traslación para atraer dicha segunda brida de tubería contra dicha primera brida de tubería. Más concretamente, el mecanismo de traslación está configurado de tal manera que, cuando las tuberías con bridas se acoplan y los trinquetes se retraen, la fuerza ejercida sobre los trinquetes hacia su posición extendida se transmite a través del mecanismo de traslación a un tope mecánico. Además, el mecanismo de traslación está polarizado de tal manera que debe actuar contra dicha polarización para extender los trinquetes y liberar las tuberías con bridas acopladas entre sí.

[0012] Una ventaja de la presente invención es que se logra realizar de forma fiable un acoplamiento automatizado de tuberías con bridas, incluso en entornos con altas vibraciones.

[0013] Breve descripción de los dibujos

[0014] A continuación, la presente invención se describirá con mayor detalle mediante realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

[0015] la Fig.1 ilustra una vista en perspectiva de un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías según una realización de la presente invención;

[0016] la Fig.2 ilustra una vista parcial seccionada del dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías de la Fig.1; y la Fig.3 ilustra una vista en perspectiva de un conjunto de tuberías según una realización de la presente invención.

[0017] Descripción detallada de la divulgación

[0018] Según un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías para acoplar una primera brida 1a de una primera tubería 1 a una segunda brida 2a de una segunda tubería 2.

[0019] El dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 comprende un bastidor 4 que puede estar fijado en conexión a una primera tubería 1 con una primera brida de tubería 1a. Por ejemplo, el bastidor 4 puede estar provisto como una estructura en forma de caja que aloja, al menos parcialmente, algunos componentes del dispositivo, tales como el mecanismo de traslación, un mecanismo de rotación y una parte de un husillo.

[0020] Preferiblemente, aunque no necesariamente, el bastidor está equipado con medios de fijación para fijar el bastidor 4 a la primera brida de tubería 1a. Por ejemplo, el bastidor 4 puede comprender un par de placas laterales que pueden soldarse a la primera brida de tubería 1a. De manera alternativa, el bastidor 4 puede incorporar orificios roscados que se utilizan para atornillar el bastidor a las placas laterales ya previstas en la primera brida de tubería 1a. Debe entenderse que se pueden prever otras formas de fijar el bastidor 4 con respecto a la primera brida de tubería 1a. Por ejemplo, los bastidores pueden fijarse a una brida de montaje intermedia integral que puede montarse entre la primera y la segunda brida de tubería.

[0021] El dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 comprende, además, un husillo 5 con un eje longitudinal que, cuando se observa longitudinalmente durante el uso, discurre sustancialmente paralelo a la primera tubería 1 de la primera brida de tubería 1a en un radio exterior de la primera brida de tubería 1a. El husillo 5 tiene un extremo proximal 5a y un extremo distal 5b que, durante el uso, se extiende longitudinalmente más allá de la primera brida de tubería 1a. El husillo 5 también cuenta con un trinquete 6 fijado al extremo distal 5b del husillo 5 y que se extiende radialmente desde el mismo. Preferiblemente, aunque no necesariamente, el extremo proximal 5a puede alojarse dentro del bastidor 4, mientras que el extremo distal 5b puede extenderse fuera del bastidor 4.

[0022] El husillo 5 está dispuesto para quedar restringido radialmente con respecto al bastidor 4 y para moverse axialmente a lo largo del eje longitudinal con respecto al bastidor 4 entre una posición extendida y una posición retraída. Además, el husillo 5 está dispuesto para girar alrededor del eje longitudinal con respecto al bastidor 4, entre una posición de rotación hacia dentro, en la que el trinquete 6 se superpone a la primera brida de tubería 1a, cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal durante el uso, y una posición de rotación hacia fuera, en la que el trinquete 6 no se superpone a la primera brida de tubería 1a, cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal durante el uso.

[0023] El dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 comprende, además, un mecanismo de rotación 10 acoplado al husillo 5 que permite rotar selectivamente el husillo 5 entre la posición de rotación hacia dentro y la posición de rotación hacia fuera.

[0024] El dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 comprende, además, un mecanismo de traslación acoplado al husillo 5 que mueve selectivamente el husillo 5 entre una posición extendida y una posición retraída. El mecanismo de traslación tiene una posición abierta y una posición cerrada restringida mecánicamente, de modo que el movimiento de la posición abierta a la posición cerrada hace que el husillo se mueva de la posición extendida a la posición retraída. Además, el mecanismo de traslación está asociado a un elemento de polarización que polariza el mecanismo de traslación hacia su posición cerrada.

[0025] El mecanismo de traslación y el elemento de polarización asociado están configurados de tal manera que, durante la transición de la posición abierta a la posición cerrada, una vez que el husillo 5 alcanza la posición retraída, el mecanismo de traslación actúa primero sobre el elemento de polarización, antes de alcanzar la posición cerrada. Posteriormente, la recuperación elástica del elemento de polarización polariza el mecanismo de traslación hacia su posición cerrada. El mecanismo de traslación y el elemento de polarización asociado están configurados, además, de tal manera que, durante la transición de la posición cerrada a la posición abierta, antes de que el husillo 5 abandone la posición retraída, el mecanismo de traslación actúa sobre el elemento de polarización para alcanzar la posición abierta.

[0026] El mecanismo de traslación está configurado, además, de tal manera que, en la posición cerrada, la fuerza ejercida sobre el husillo 5 hacia su posición extendida hace que el mecanismo de traslación ejerza una fuerza contra la posición cerrada restringida mecánicamente, impidiendo así que el husillo 5 se mueva hacia su posición extendida.

[0027] En una realización según el primer aspecto de la presente divulgación, el mecanismo de traslación comprende un primer tope 12 fijado al husillo 5 entre el extremo proximal 5a y el extremo distal 5b, y que se extiende radialmente desde el husillo 5 con respecto a las porciones adyacentes del mismo.

[0028] Preferiblemente, aunque no necesariamente, el tope 12 puede estar configurado como una tuerca de empuje unida mediante rosca al husillo 5.

[0029] El mecanismo de traslación comprende, además, una primera placa de empuje 7 acoplada al primer tope 12 en una primera dirección correspondiente al movimiento del husillo 5 hacia su posición retraída. Es decir, la primera placa de empuje 7 está restringida radialmente con respecto al husillo 5, al tiempo que permite el movimiento rotatorio alrededor del eje longitudinal del husillo 5 y el movimiento relativo axial a lo largo del eje longitudinal del husillo 5 entre la placa de empuje 7 y el husillo 5.

[0030] Preferiblemente, aunque no necesariamente, la leva 8 está provista de una superficie de apoyo, por ejemplo, un rodillo, que se acopla a la placa de empuje 7.

[0031] Preferiblemente, aunque no necesariamente, el mecanismo de traslación comprende, además, un cojinete de empuje dispuesto entre la placa de empuje 7 y el tope 12, más adecuadamente entre la placa de empuje 7 y el elemento compresible 13.

[0032] El mecanismo de traslación comprende, además, un primer elemento compresible 13 que sirve como elemento de polarización, dispuesto entre la primera placa de empuje 7 y el primer tope 12, de modo que la primera placa de empuje 7 se acopla al primer tope 12 a través del primer elemento compresible 13, y de modo que el primer elemento compresible 13 es compresible a lo largo de la primera dirección, permitiendo así el movimiento relativo correspondiente entre la primera placa de empuje 7 y el primer tope 12 a lo largo de la primera dirección.

[0033] El mecanismo de traslación comprende, además, una leva 8 acoplada a la primera placa de empuje 7 al menos a lo largo de la primera dirección. La leva 8 puede pivotar entre una posición abierta y una posición cerrada restringida mecánicamente.

[0034] El mecanismo de traslación comprende, además, un primer actuador 9 acoplado a la leva 8 y configurado para accionar selectivamente la leva entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa.

[0035] El mecanismo de traslación comprende, además, un mecanismo de retorno 11 configurado para empujar el husillo 5 desde la posición retraída a la posición extendida a medida que la leva 8 se mueve de la posición cerrada a la posición abierta. Por ejemplo, el mecanismo de retorno puede implementarse proporcionando un resorte de retorno 11 que polariza el husillo 5 hacia su posición extendida. Si se incluye un resorte de este tipo, debe tener una elasticidad inferior a la del elemento compresible 13, es decir, el elemento compresible 13 debe ceder menos que el resorte 11 del mecanismo de retorno bajo la misma carga. Lo más adecuado es que dicho resorte de retorno 11 se proporcione entre el tope 12 y una placa de soporte fijada con respecto al bastidor. De manera alternativa, el mecanismo de retorno puede implementarse proporcionando una segunda placa de empuje (no ilustrada) que se acopla a un segundo tope (no ilustrado) en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.

[0036] La leva 8, la placa de empuje 7, el elemento compresible 13 y el mecanismo de retorno 11 están configurados, asimismo, de tal manera que el movimiento de la leva 8 desde la posición abierta a la posición cerrada empuja primero el husillo 5, a través de la primera placa de empuje 7, el primer elemento compresible 13 y el primer tope 12, desde su posición extendida a su posición retraída, respectivamente. Durante este tiempo, el punto de acoplamiento de la leva 8 (es decir, el punto en el que la leva se acopla a la primera placa de empuje 7) se mueve en la primera dirección.

[0037] A continuación, una vez que el husillo 5 alcanza su posición retraída, la compresión del elemento compresible 13 en la primera dirección permite que la placa de empuje 7 sea empujada hacia el tope 12. Durante este tiempo, el punto de acoplamiento de la leva 8 continúa moviéndose en la primera dirección.

[0038] A continuación, la recuperación elástica del elemento compresible 13 empuja la leva 8 a su posición cerrada a través de la placa de empuje 7 en una segunda dirección opuesta a la primera, polarizando así la leva 8 contra su posición cerrada. Durante este tiempo, el punto de acoplamiento de la leva 8 se mueve en la segunda dirección. Es decir, la posición cerrada de la leva 8 es una posición más allá del centro, en la que está polarizada por el elemento compresible 13.

[0039] La leva 8, la placa de empuje 7, el elemento compresible 13 y el mecanismo de retorno 11 están configurados, asimismo, de tal manera que el movimiento de la leva 8 desde la posición cerrada a la posición abierta se permite inicialmente mediante la compresión del elemento compresible 13 en la primera dirección, empujando así la placa de empuje 7 hacia el tope 12. Durante este tiempo, el punto de acoplamiento de la leva 8 se mueve de nuevo en la primera dirección. A continuación, la recuperación elástica del elemento compresible 13 empuja la leva 8 y su punto de acoplamiento a través de la placa de empuje 7 en la segunda dirección, liberando así la polarización de la leva 8 hacia su posición cerrada. Es decir, la leva 8 se libera de su posición polarizada más allá del centro.

[0040] A continuación, el mecanismo de retorno 11 empuja el husillo 5 desde la posición retraída a la posición extendida. Durante este tiempo, el punto de acoplamiento de la leva 8 se mueve en la segunda dirección.

[0041] En una realización según el primer aspecto de la presente divulgación, el primer actuador 9 es un actuador lineal configurado para pivotar la leva 8 entre sus posiciones abierta y cerrada.

[0042] Se puede utilizar cualquier actuador lineal adecuado. El actuador lineal 9 puede ser, por ejemplo, un actuador neumático, un actuador hidráulico o un actuador electromecánico, tal como un actuador de tipo husillo de bolas.

[0043] En una realización según el primer aspecto de la presente divulgación, el mecanismo de rotación 10 está configurado para girar el husillo 5 desde la posición de rotación hacia fuera a la posición de rotación hacia dentro durante el movimiento del husillo 5 desde la posición extendida a la posición retraída, antes de que el husillo 5 alcance la posición retraída. El mecanismo de rotación 10 está configurado, asimismo, para girar el husillo 5 desde la posición de rotación hacia dentro a la posición de rotación hacia fuera durante el movimiento del husillo 5 desde la posición retraída a la posición extendida, después de que el husillo 5 haya abandonado la posición retraída.

[0044] Esta disposición garantiza que los trinquetes no giren mientras estén en contacto por fricción con la brida 2a de la segunda tubería 2, minimizando así el par necesario para la rotación.

[0045] Preferiblemente, aunque no necesariamente, el mecanismo de rotación 10 comprende un segundo actuador. El segundo actuador puede ser, por ejemplo, un actuador hidráulico, un actuador neumático o un actuador electromecánico.

[0046] A modo de ejemplo, el segundo actuador puede ser un actuador giratorio fijado con respecto al bastidor 4 y acoplado al husillo 5 de modo que quede engranado de forma giratoria, al tiempo que permite un movimiento relativo a lo largo de la dirección longitudinal.

[0047] Esto puede lograrse, por ejemplo, proporcionando una conexión estriada entre el segundo actuador y el husillo 5.

[0048] De manera alternativa, esto puede lograrse proporcionando un manguito 14a acoplado de forma giratoria al segundo actuador. El extremo proximal 5a del husillo 5 puede entonces alojarse dentro del manguito 14a, permitiendo el movimiento longitudinal entre ellos. El extremo proximal 5a del husillo 5 puede estar provisto de una guía 14b que se extiende radialmente desde el husillo y se engrana de forma giratoria con una ranura longitudinal provista en el manguito 14a. La ranura longitudinal del manguito 14a permite entonces el movimiento longitudinal de la guía 14b y el husillo 5 con respecto al manguito 14a, al tiempo que mantiene la conexión giratoria entre el segundo actuador y el husillo 5.

[0049] Esta disposición, con un manguito 14a y una guía 14b, puede complementarse, además, con un casquillo adicional que rodea el manguito 14a y está fijado con respecto al bastidor 4. Este casquillo cuenta con una ranura adicional que se acopla a la guía 14b y se extiende a través del manguito 14a. Además, la ranura adicional tiene una forma adecuada que se adapta a la trayectoria de desplazamiento del husillo. Por ejemplo, la ranura adicional puede tener una porción de ranura longitudinal que se corresponde con el recorrido del husillo 5 desde la posición retraída hasta la posición extendida (y viceversa) y una porción de ranura circunferencial (es decir, una porción de ranura transversal a la porción de ranura longitudinal) que se corresponde con la rotación del husillo entre las posiciones de rotación hacia dentro y hacia fuera del husillo 5. En particular, al disponer la ranura circunferencial de manera que se extienda desde el punto de la porción de ranura longitudinal correspondiente a la posición extendida del husillo, se consigue el bloqueo rotacional del husillo 5 en la posición retraída, ya que la ranura adicional del casquillo impide el movimiento rotacional en dicha posición.

[0050] De manera alternativa, el mecanismo de rotación 10 puede implementarse sin un segundo actuador ni un manguito, proporcionando un casquillo y una guía similares a los descritos anteriormente, pero con la forma de la ranura adicional configurada para convertir el movimiento longitudinal del husillo en el movimiento de rotación deseado, es decir, con los trinquetes girados hacia dentro en la posición retraída del husillo 5 y girados hacia fuera en la posición extendida del husillo. En tal caso, se puede utilizar, por ejemplo, una forma de ranura parcialmente helicoidal. Además, la rotación del husillo puede facilitarse proporcionando, por ejemplo, resortes de torsión para polarizar de forma giratoria el husillo 5. En una realización según el primer aspecto de la presente divulgación, el elemento de polarización, preferiblemente el elemento compresible 13, se proporciona como un resorte de disco. De manera alternativa, o adicionalmente, se pueden utilizar otros elementos compresibles, tales como elementos elastoméricos anulares.

[0051] Cabe señalar que, tal y como se ha descrito anteriormente, el primer aspecto de la presente divulgación abarca cualquier combinación de dos o más realizaciones o variantes de las mismas.

[0052] Según un segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona un conjunto de tuberías.

[0053] El conjunto de tuberías comprende una primera tubería 1 equipada con una primera brida de tubería 1a y una segunda tubería 2 equipada con una segunda brida de tubería 2a.

[0054] Tal y como se ha descrito anteriormente, el conjunto de tuberías comprende, además, el dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 según el primer aspecto, en donde el bastidor 4 del dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 está fijado en conexión con la primera tubería 1.

[0055] Además, el dispositivo de acoplamiento de bridas de tubería 3 está fijado en conexión con la primera tubería 1 de tal manera que, cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal, el eje longitudinal del husillo 5 discurre sustancialmente paralelo al de la primera tubería 1 en el radio exterior de la primera brida de tubería 1a. El extremo distal 5b del husillo 5 se extiende más allá de la primera brida de tubería 1a y la segunda brida de tubería 2a. Además, cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal, el trinquete 6 se superpone tanto a la primera brida de tubería 1a como a la segunda brida de tubería 2a en su posición girada hacia dentro, y el trinquete 6 no se superpone ni a la primera brida de tubería 1a ni a la segunda brida de tubería en su posición girada hacia fuera.

[0056] La primera tubería 1 se acopla a la segunda tubería 2 de manera que la primera brida de tubería 1a hace tope con la segunda brida de tubería 2a, y el trinquete 6 del dispositivo de acoplamiento de tuberías 3 se acopla a la segunda brida de tubería 2a y presiona la segunda brida de tubería 2a contra la primera brida de tubería 1a.

[0057] Preferiblemente, aunque no necesariamente, el bastidor 4 del dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 se fija a la primera brida de tubería 1a. Esto se puede lograr, por ejemplo, fijando un par de placas laterales al dispositivo de acoplamiento de tuberías 3 y, a continuación, fijando las placas laterales a la primera brida de tubería 1a. La fijación de las placas laterales puede realizarse mediante soldadura, conexión roscada o cualquier otro medio de fijación adecuado. Cabe señalar que la primera brida de tubería 1a no necesariamente debe estar fijada de forma rígida o directa a la primera tubería 1. Por ejemplo, la primera brida de tubería 1a puede configurarse como una brida de montaje independiente, que se fija a una brida integral de la primera tubería 1, o incluso a una brida de tubería intermedia que a su vez está fijada a la brida integral de la primera tubería 1. Esto permite instalar el dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 de forma más flexible, con tuberías y bridas preexistentes, es decir, reacondicionarlo. Por ejemplo, la primera tubería 1 puede tener una brida de tubería integral a la que se fija un fuelle flexible, con bridas intermedias en ambos extremos. La brida de montaje 1a se fijaría entonces a la brida intermedia del fuelle en un lado del fuelle opuesto a la primera tubería 1. Preferiblemente, aunque no necesariamente, el conjunto de tuberías puede comprender múltiples dispositivos de acoplamiento de bridas de tuberías 3, dispuestos de forma más adecuada circunferencialmente alrededor de la primera tubería 1.

[0058] Cabe señalar que, tal y como se ha descrito anteriormente, el segundo aspecto de la presente divulgación abarca cualquier combinación de dos o más realizaciones o variantes de las mismas.

[0059] Según un tercer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un sistema de lanza sumergida superior (TSL). El sistema TSL comprende un horno y una tubería de alimentación para proporcionar un flujo de alimentación, teniendo la tubería de alimentación una brida de alimentación. El sistema TSL comprende, además, una lanza sumergida superior para dirigir el flujo de alimentación hacia el horno. La lanza comprende, además, una tubería de lanza con una brida de lanza para acoplar la tubería de lanza a la tubería de alimentación.

[0060] En particular, el sistema TSL comprende, además, el conjunto de tuberías según el segundo aspecto de la presente divulgación, en donde la primera tubería 1 del conjunto es la tubería de alimentación y la segunda tubería 2 es la tubería de lanza.

[0061] Preferiblemente, aunque no necesariamente, la brida de alimentación se fija a la tubería de alimentación mediante un fuelle flexible. Esto ayuda a aislar las vibraciones de la lanza del acoplamiento entre la brida de la tubería de alimentación y la tubería de lanza.

[0062] Cabe señalar que, tal y como se ha descrito anteriormente, el tercer aspecto de la presente divulgación abarca cualquier combinación de dos o más realizaciones, o variantes de las mismas.

[0063] La Fig.1 ilustra una vista en perspectiva de un dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 según una realización de la presente divulgación. El dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías 3 comprende un bastidor en forma de caja 4, del cual se han omitido partes en la Fig. 1 con el fin de ilustrar mejor otros componentes del dispositivo. El dispositivo 3 comprende un husillo 5 con un extremo distal 5b que se encuentra fuera del bastidor 4 y un extremo proximal 5a que se encuentra dentro del bastidor 4. El extremo distal 5b está equipado con un trinquete 6 que se extiende radialmente desde el husillo 5.

[0064] El dispositivo 3 comprende una leva 8, que puede pivotar mediante la activación de un primer actuador 9, dispuesto como actuador lineal. El punto de pivote de la leva 8 es fijo con respecto al bastidor 4. La leva 8 se acopla a una primera placa de empuje 7 a lo largo de una primera dirección (es decir, hacia el extremo proximal 5b del husillo).

[0065] La primera placa de empuje 7 está restringida radialmente con respecto al husillo 5, al tiempo que permite el movimiento longitudinal entre ellos. La placa de empuje 7 se acopla con el husillo a lo largo de la primera dirección a través de un elemento compresible 13, dispuesto como un resorte de disco y una tuerca de empuje 12 que está fijada mediante rosca al husillo 5.

[0066] Se proporciona un resorte de retorno 11 que sirve para polarizar el husillo 5, a través de la tuerca de empuje 12, hacia una segunda dirección, opuesta a la primera dirección. Es decir, el resorte de retorno se encuentra en el husillo 5, entre la tuerca de empuje 12 y una placa de soporte fijada con respecto al bastidor.

[0067] Se ha previsto un dispositivo de rotación que comprende un segundo actuador 10 en conexión con el extremo proximal 5a del husillo 5, de modo que se permite el movimiento longitudinal entre el husillo 5 y el actuador 10.

[0069] La Fig. 2 ilustra una vista parcial seccionada del dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías de la Fig. 1. En particular, la Fig.2 ilustra mejor cómo la leva 8 se acopla al husillo 5 a lo largo de la primera dirección a través de la placa de empuje 7, el cojinete de empuje 7a, el resorte de disco 13 y la tuerca de empuje 12. Es decir, la leva 8, la placa de empuje 7, el cojinete de empuje 7a y el resorte de disco 13 no están acoplados directamente al husillo 5, mientras que la tuerca de empuje 12 está acoplada al husillo mediante una conexión roscada. Naturalmente, pueden utilizarse métodos de acoplamiento alternativos para acoplar la tuerca de empuje 12 al husillo 5. De forma similar, el resorte del mecanismo de retorno 11 se acopla al husillo mediante la tuerca de empuje 12. Más concretamente, el resorte del mecanismo de retorno 11 está dispuesto entre una placa de soporte fijada al bastidor 4 y la tuerca de empuje 12, de modo que polariza el husillo hacia la segunda dirección. Además, el eje del segundo actuador 10 está acoplado de forma giratoria al manguito 14a, que presenta una ranura longitudinal dentro de la cual la guía 14b del husillo 5 puede desplazarse longitudinalmente. El manguito 14a está alojado en un casquillo fijado al bastidor 4. El casquillo está provisto de una ranura adicional, tal y como se ha mencionado anteriormente, en la que se extiende la guía 14b a través de la ranura del manguito 14a.

[0071] La Fig.3 ilustra una vista en perspectiva de un conjunto de tuberías según una realización de la presente divulgación, en despiece ordenado (es decir, con la primera y la segunda tuberías separadas). La primera tubería 1 (ilustrada con líneas discontinuas para mayor claridad) del conjunto de tuberías está provista de una primera brida de tubería 1a y la segunda tubería 2 está provista de una segunda brida de tubería 2a. Tal y como se ha mencionado anteriormente, la primera brida de tubería 1a puede estar provista en conexión con la primera tubería 1 y una brida de tubería integral, o una brida de tubería intermedia fijada a la brida de tubería integral de la primera tubería 1. En particular, el conjunto de tuberías de la Fig.3 está equipado con tres dispositivos de acoplamiento de bridas de tuberías 3, según los de las Fig.1 y 2, cada uno de los cuales está fijado a la primera brida 1a mediante un par de placas laterales. Naturalmente, puede utilizarse cualquier número de dispositivos de acoplamiento 3 en función de las dimensiones de las tuberías y la aplicación. La Fig.3 ilustra los dispositivos de acoplamiento de bridas de tuberías 3 con sus respectivos husillos 5 en una posición extendida y girada hacia fuera. Las tuberías se acoplan juntando la primera brida de tubería 1a y la segunda brida de tubería 2a, de modo que sus superficies anulares queden enfrentadas. A continuación, los husillos 5 de los dispositivos de acoplamiento de bridas de tuberías 3 se giran a sus posiciones de rotación hacia dentro, lo que hace que los trinquetes 6 se superpongan a la brida 2a cuando se observan a lo largo de la dirección longitudinal de la tubería 2, y se extiendan más allá de la brida 2a para llegar detrás de ella. Posteriormente, tal y como se ha descrito anteriormente, los husillos 5 se retraen a su posición retraída, presionando así la primera brida de tubería 1a y la segunda brida de tubería 2a entre sí y logrando el acoplamiento de las primera 1 y segunda 2 tuberías.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) para acoplar una primera brida de tubería (1a) de una primera tubería (1) a una segunda brida de tubería (2a) de una segunda tubería (2), que comprende:

un bastidor (4) que se puede fijar en conexión con una primera tubería (1) de la primera brida de tubería (1a); un husillo (5) con:

- un eje longitudinal que, cuando se observa longitudinalmente durante el uso, discurre sustancialmente paralelo a la primera tubería (1) de la primera brida de tubería (1a) en un radio exterior de la primera brida de tubería (1a); - un extremo proximal (5a);

- un extremo distal (5b) que, durante el uso, se extiende longitudinalmente más allá de la primera brida de tubería (1a);

- un trinquete (6) fijado al extremo distal (5b) del husillo (5) y que se extiende radialmente desde el mismo, en donde el husillo (5) está dispuesto:

- radialmente restringido con respecto al bastidor (4);

- móvil axialmente a lo largo del eje longitudinal con respecto al bastidor (4) entre una posición extendida y una posición retraída, y

- móvil de forma giratoria alrededor del eje longitudinal con respecto al bastidor (4), entre una posición de rotación hacia dentro, en la que el trinquete (6) se superpone a la primera brida de tubería (1a), cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal durante el uso, y una posición de rotación hacia fuera, en la que el trinquete (6) no se superpone a la primera brida de tubería (1a), cuando se observa a lo largo de la dirección longitudinal durante el uso,

un mecanismo de rotación (10) acoplado al husillo (5) que permite rotar selectivamente el husillo (5) entre la posición de rotación hacia dentro y la posición de rotación hacia fuera;

un mecanismo de traslación acoplado al husillo (5) que mueve selectivamente el husillo (5) entre una posición extendida y una posición retraída, en donde dicho mecanismo de traslación tiene una posición abierta y una posición cerrada restringida mecánicamente, de modo que el movimiento de la posición abierta a la posición cerrada hace que el husillo (5) se mueva de la posición extendida a la posición retraída, y

caracterizado por queel mecanismo de traslación está asociado a un elemento de polarización que polariza el mecanismo de traslación hacia su posición cerrada, en donde el mecanismo de traslación y el elemento de polarización asociado están configurados de tal manera que

- durante la transición de la posición abierta a la posición cerrada, una vez que el husillo (5) alcanza la posición retraída, el mecanismo de traslación actúa primero sobre el elemento de polarización, antes de alcanzar la posición cerrada, la recuperación elástica del elemento de polarización polarizando posteriormente el mecanismo de traslación hacia su posición cerrada, y

- durante la transición de la posición cerrada a la posición abierta, antes de que el husillo (5) abandone la posición retraída, el mecanismo de traslación actúa sobre el elemento de polarización para alcanzar la posición abierta

en donde el mecanismo de traslación está configurado además de tal manera que, en la posición cerrada, la fuerza ejercida sobre el husillo (5) hacia su posición extendida hace que el mecanismo de traslación ejerza una fuerza contra la posición cerrada restringida mecánicamente, impidiendo así que el husillo (5) se mueva hacia su posición extendida.

2. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según la reivindicación 1,caracterizado por queel mecanismo de traslación comprende:

- un primer tope (12) fijado al husillo (5) entre el extremo proximal (5a) y el extremo distal (5b), y que se extiende radialmente desde el husillo (5) con respecto a sus porciones adyacentes,

- una primera placa de empuje (7) acoplada al primer tope (12) en una primera dirección correspondiente al movimiento del husillo (5) hacia su posición retraída,

en donde la primera placa de empuje (7) está restringida radialmente con respecto al husillo (5), al tiempo que permite el movimiento rotatorio alrededor del eje longitudinal del husillo (5) y el movimiento relativo axial a lo largo del eje longitudinal del husillo (5) entre la primera placa de empuje (7) y el husillo (5);

- un primer elemento compresible (13) que sirve como elemento de polarización, dispuesto entre la primera placa de empuje (7) y el primer tope (12), de modo que la primera placa de empuje (7) se acopla al primer tope (12) a través del primer elemento compresible (13), y de modo que el primer elemento compresible (13) es compresible a lo largo de la primera dirección, permitiendo así el movimiento relativo correspondiente entre la primera placa de empuje (7) y el primer tope (12) a lo largo de la primera dirección;

- una leva (8) acoplada a la primera placa de empuje (7) al menos a lo largo de la primera dirección, pudiendo pivotar la leva (8) entre una posición abierta y una posición cerrada restringida mecánicamente;

- un primer actuador (9) acoplado a la leva (8) y configurado para accionar selectivamente la leva entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa, y

- un mecanismo de retorno (11) configurado para empujar el husillo (5) desde la posición retraída a la posición extendida a medida que la leva (8) se mueve de la posición cerrada a la posición abierta,

en donde la leva (8), la primera placa de empuje (7), el elemento compresible (13) y el mecanismo de retorno (11) están configurados de tal manera que:

- el movimiento de la leva (8) desde la posición abierta a la posición cerrada:

ᴏempuja primero el husillo (5), a través de la primera placa de empuje (7), el primer elemento compresible (13) y el primer tope (12), desde su posición extendida a su posición retraída de forma correspondiente,

ᴏa continuación, la compresión del primer elemento compresible (13) en la primera dirección permite que la primera placa de empuje (7) sea empujada hacia el primer tope (12), y

ᴏa continuación, la recuperación elástica del elemento compresible (13) empuja la leva (8) a su posición cerrada a través de la primera placa de empuje (7) en una segunda dirección opuesta a la primera, polarizando así la leva (8) hacia su posición cerrada.

- el movimiento de la leva (8) desde la posición cerrada a la posición abierta:

o se permite inicialmente mediante la compresión del primer elemento compresible (13) en la primera dirección, empujando así la primera placa de empuje (7) hacia el primer tope (12),

oa continuación, la recuperación elástica del primer elemento compresible (13) empuja la leva (8) a través de la primera placa de empuje (7) en la segunda dirección, liberando así la polarización de la leva (8) hacia su posición cerrada, y

oa continuación, el mecanismo de retorno (11) empuja el husillo (5) desde la posición retraída a la posición extendida.

3. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según la reivindicación 2,caracterizado por queel primer actuador (9) es un actuador lineal configurado para pivotar la leva (8) entre sus posiciones abierta y cerrada.

4. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores,caracterizado por queel mecanismo de rotación (10) está configurado para:

girar el husillo (5) desde la posición de rotación hacia fuera a la posición de rotación hacia dentro durante el movimiento del husillo (5) desde la posición extendida a la posición retraída, antes de que el husillo (5) alcance la posición retraída, y

girar el husillo (5) desde la posición de rotación hacia dentro a la posición de rotación hacia fuera durante el movimiento del husillo (5) desde la posición retraída a la posición extendida, después de que el husillo (5) haya abandonado la posición retraída.

5. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según la reivindicación 4,caracterizado por queel mecanismo de rotación (10) comprende un segundo actuador, preferiblemente un actuador giratorio acoplado al husillo (5) de modo que queda engranado en una dirección de rotación, al tiempo que permite un movimiento relativo a lo largo de la dirección longitudinal.

6. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 anteriores,caracterizado por queel mecanismo de retorno comprende un resorte de retorno (11) que polariza el husillo (5) hacia su posición extendida.

7. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 anteriores,caracterizado por queel elemento de polarización (13) se proporciona como un resorte de disco.

8. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 anteriores,caracterizado por quese dispone un cojinete de empuje (7a) entre la primera placa de empuje (7) y el primer tope (12), preferiblemente entre la primera placa de empuje (7) y el primer elemento compresible (13).

9. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8 anteriores,caracterizado por quela leva (8) está provista de un rodillo que se acopla a la primera placa de empuje (7).

10. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tuberías (3) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9 anteriores,caracterizado por queel primer tope (12) es una tuerca de empuje fijada mediante rosca al husillo (5).

11. Dispositivo de acoplamiento de bridas de tubería (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 anteriores,caracterizado por queel bastidor (4) está equipado con medios de fijación para fijar el bastidor (4) a la primera brida de tubería (1a).

12. Conjunto de tuberías que comprende

una primera tubería (1) equipada con una primera brida de tubería (1a),

una segunda tubería (2) equipada con una segunda brida de tubería (2a),

caracterizado porcomprender, además, el dispositivo de acoplamiento de bridas (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 anteriores, en donde el bastidor (4) del dispositivo de acoplamiento de bridas (3) está fijado en conexión con la primera tubería (1) de tal manera que:

- el eje longitudinal del husillo (5) discurre sustancialmente paralelo al de la primera tubería (1) en un radio exterior de la primera brida de tubería (1a), cuando se observa longitudinalmente;

- el extremo distal (5b) del husillo (5) se extiende más allá de la primera brida de tubería (1a) y la segunda brida de tubería (2a), y

- el trinquete (6) se superpone tanto a la primera brida de tubería (1a) como a la segunda brida de tubería (2a) en su posición girada hacia dentro, y el trinquete (6) no se superpone ni a la primera brida de tubería (1a) ni a la segunda brida de tubería en su posición girada hacia fuera, cuando se observa longitudinalmente, y en donde la primera tubería (1) se acopla a la segunda tubería (2) de manera que la primera brida de tubería (1a) hace tope con la segunda brida de tubería (2a), y el trinquete (6) del dispositivo de acoplamiento de tuberías (3) se acopla a la segunda brida de tubería (2a) y presiona la segunda brida de tubería (2a) contra la primera brida de tubería (1a).

13. Conjunto de tuberías según la reivindicación 12,caracterizado por queel bastidor (4) del dispositivo de acoplamiento de bridas (3) está fijado a la primera brida (1a).

14. Conjunto de tuberías según la reivindicación 12 o 13,caracterizado por quela primera brida de tubería (1a) se proporciona como una brida de montaje independiente que se fija a una brida integral de la primera tubería (1), o como una brida de montaje independiente que se fija a una brida de tubería intermedia que, a su vez, está fijada a la brida integral de la primera tubería (1).

15. Conjunto de tuberías según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 anteriores,caracterizado porcomprender múltiples dispositivos de acoplamiento de bridas de tuberías (3) dispuestos circunferencialmente alrededor de la primera tubería (1).

16. Sistema de lanza sumergida superior que comprende

un horno y

una tubería de alimentación para proporcionar un flujo de alimentación, teniendo la tubería de alimentación una brida de alimentación y una lanza sumergida superior para dirigir el flujo de alimentación hacia el horno, comprendiendo la lanza, además, una tubería de lanza con una brida de lanza para acoplar la tubería de lanza a la tubería de alimentación;

caracterizado porcomprender el sistema de lanza sumergida superior, además, el conjunto de tuberías según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 anteriores, en donde la primera tubería (1) del conjunto de tuberías es la tubería de alimentación y la segunda tubería (2) del conjunto de tuberías es la tubería de lanza.

17. Sistema de lanza sumergida superior según la reivindicación 16,caracterizado por quela brida de alimentación está fijada a la tubería de alimentación mediante un fuelle flexible.