BR102019008729A2 - Estrutura tubular, conjunto, e, método para formar uma estrutura tubular. - Google Patents

Abstract

uma estrutura tubular (100) é aqui descrita compreendendo um elemento tubular alongado (10) estendendo-se entre uma primeira extremidade (10a) e uma segunda extremidade (10b), em que o elemento tubular (10) compreende uma porção afunilada para dentro (10c) adjacente à referida primeira extremidade (10a), a porção afunilada para dentro (10c) estreitando o elemento tubular (10) numa direção longitudinal em direção à primeira extremidade (10a). uma porca (20) proporcionada internamente do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c), a referida porca (20) tendo uma superfície externa (21) que está em contato com uma superfície interna (12) do referido elemento tubular (10). um elemento anular (30) é também proporcionado externamente do referido elemento tubular (20) na referida porção afunilada para dentro (10c), o referido elemento anular (30) tendo uma superfície interna (31) que está em contato com a referida superfície externa (13) da referida porção afunilada (10c) a superfície interna (12) do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c) é afunilada de modo a se estender em um ângulo que complementa um ângulo da superfície externa da referida porca (20). a referida superfície externa (13) do referido elemento tubular (10) é afunilada de modo a se estender num ângulo que complementa um ângulo da referida superfície interna (31) do referido elemento anular (30). a estrutura também tem pelo menos um canal (150) que é proporcionado de modo a se estender da referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através do referido elemento anular (30) e do referido elemento tubular (10) e também se estender pelo menos parcialmente na referida porca (20). a estrutura compreende ainda um elemento de fixação proporcionado dentro do referido canal (150) de modo a se estender partir da referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através do referido componente tubular (10) e, pelo menos parcialmente, para a referida porca (20).

Description

ESTRUTURA TUBULAR, CONJUNTO, E, MÉTODO PARA FORMAR UMA ESTRUTURA TUBULAR CAMPO TÉCNICO

[001] A divulgação se refere a estruturas compósitas tendo uma junta afunilada. Em particular, a divulgação se refere a estruturas compósitas tendo uma junta afunilada que pode ser usada para formar uma conexão com outro componente.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Compósitos são frequentemente usados para uma faixa de várias aplicações de conexão ou junção devido à sua razão de resistência inerente para peso. Por exemplo, estruturas tubulares compósitas são atualmente empregadas para conectar componentes juntos e usadas em muitos campos, incluindo os campos de esportes a motor, marítimos, aeroespaciais e médicos. Em uso, estas estruturas podem ser submetidas a cargas de tensão axial e compressivas, bem como cargas de flexão e torque, por exemplo, quando usadas para proporcionar hastes ou suportes. Com o aumento da demanda para transmitir cargas de trabalho diretamente para a estrutura tubular compósita, surge um requisito para também proporcionar um acessório de extremidade ou uma disposição de conector adequada.

[003] US 2017/0198734 A1 descreve uma estrutura tubular compósita compreendendo um elemento compósito alongado tendo extremidades afuniladas para dentro. Porcas embutidas internamente com roscas internas nas mesmas são retidas em cada extremidade e têm superfícies externas complementares às superfícies internas das extremidades afuniladas. Depois de uma haste ou acessório de extremidade ser enroscado na porca interna, um elemento anular com uma superfície interna coincidindo com a superfície externa da extremidade afunilada pode, então, ser enroscado na haste para contato coincidente com a extremidade afunilada. Uma porca adicional externa pode, então, ser enroscada na haste e apertada contra o elemento anular. Ao apertar a porca, o elemento anular é preso firmemente contra a extremidade afunilada, desse modo criando uma conexão e ligação apertada para transmitir cargas axiais.

SUMARIO DA INVENÇÃO

[004] Uma estrutura tubular é descrita aqui compreendendo: um elemento tubular alongado se estendendo entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e tendo uma superfície interna e uma superfície externa, em que o elemento tubular compreende uma porção afunilada para dentro adjacente à primeira extremidade, a porção afunilada para dentro estreitando o elemento tubular numa direção longitudinal em direção à primeira extremidade; e uma porca proporcionada internamente ao elemento tubular na porção afunilada para dentro, a porca tendo uma superfície externa que está em contato com a superfície interna do elemento tubular; e um elemento anular proporcionado externamente ao elemento tubular na porção afunilada para dentro, o elemento anular tendo uma superfície interna e uma superfície externa; e em que a superfície interna do elemento anular está em contato com a superfície externa da porção afunilada; e em que: a superfície interna do elemento tubular na porção afunilada para dentro é afunilada de modo a se estender num ângulo que corresponde ou complementa um ângulo da superfície externa da porca e em que a superfície externa do elemento tubular é afunilada de modo a se estender num ângulo que corresponda ou complemente um ângulo da superfície interna do elemento anular; e em que: pelo menos um canal é proporcionado que se estende da superfície externa do elemento anular através de ambos o elemento anular e o elemento tubular e pelo menos parcialmente para a porca e a estrutura compreendendo ainda: um elemento de fixação proporcionado dentro do canal de modo a se estender da superfície externa do elemento anular através do elemento tubular e pelo menos parcialmente para a porca.

[005] Em alguns exemplos, esta estrutura é repetida na extremidade oposta da estrutura tubular e, então, a estrutura tubular pode compreender ainda uma segunda porção afunilada para dentro adjacente à segunda extremidade, a porção afunilada para dentro estreitando o elemento tubular em uma direção longitudinal em direção à segunda extremidade; e uma segunda porca proporcionada internamente ao elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro, a porca tendo uma superfície externa que está em contato com a superfície interna do elemento tubular; e um segundo elemento anular proporcionado externamente ao elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro, o segundo elemento anular tendo uma superfície interna e uma superfície externa; e em que a superfície interna do segundo elemento anular está em contato com a superfície externa da segunda porção afunilada e em que: a superfície interna do elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro é afunilada de modo a se estender em um ângulo que corresponda ou complemente um ângulo da superfície externa da segunda porca e em que a superfície externa do elemento tubular é afunilada na segunda extremidade de modo a se estender em um ângulo que corresponda ou complemente um ângulo da superfície interna do segundo elemento anular; e em que: pelo menos um canal é também proporcionado que se estende da superfície externa do segundo elemento anular através de ambos o segundo elemento anular e o elemento tubular e pelo menos parcialmente para a segunda porca e a estrutura ainda compreendendo: um elemento de fixação proporcionado dentro do canal, de modo a se estender da superfície externa do segundo elemento anular, através do elemento tubular e pelo menos parcialmente para a segunda porca.

[006] Em alguns exemplos, o diâmetro da porção do canal que se estende através do elemento tubular pode ser maior que o diâmetro do elemento de fixação.

[007] O canal pode ser descrito como tendo uma primeira porção que se estende através do elemento anular, uma segunda porção que se estende através do elemento tubular e uma terceira porção que se estende para a porca. Em alguns exemplos, a porção que se estende através do elemento tubular tem um diâmetro maior do que a porção que se estende através do elemento anular e também um diâmetro maior do que a porção que se estende para a porca.

[008] Em alguns exemplos, o diâmetro da porção do canal que se estende através da parede do elemento tubular pode ser mais largo do que as porções do canal que se estende para a porca e através da cunha anular.

[009] Os exemplos descritos podem ser usados como um meio de transferir forças entre dois componentes. Isto pode ser conseguido pela porca ou pelas porcas sendo configuradas para receber um acessório de extremidade de tais componentes.

[0010] Em alguns exemplos, a estrutura tubular pode, portanto, compreender adicionalmente um acessório de extremidade se estendendo de dentro da porca. Em alguns exemplos, ambas as porcas proporcionadas em cada extremidade do elemento tubular podem ser configuradas para receber, e podem receber, um acessório de extremidade de um componente ao qual a estrutura pode ser fixada.

[0011] Em alguns exemplos, o elemento tubular pode ter um diâmetro uniforme entre a primeira e a segunda porções afuniladas.

[0012] Em alguns exemplos, o pelo menos um elemento de fixação pode ser um pino, parafuso, tarugo ou rebite.

[0013] Em alguns exemplos, os canais podem ser proporcionados com buchas.

[0014] Em alguns exemplos, os canais podem incluir uma característica de escareamento ou uma característica de rebaixamento.

[0015] Em alguns exemplos, os canais podem compreender uma rosca interna.

[0016] Em alguns exemplos, o ângulo de afunilamento da porção afunilada para dentro pode ser inferior a 10 graus.

[0017] Em alguns exemplos, o elemento tubular pode ser um elemento tubular compósito.

[0018] Um método para formar uma estrutura tubular também é descrito neste documento compreendendo: proporcionar um elemento tubular alongado se estendendo entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e tendo uma superfície interna e uma superfície externa, em que o elemento tubular compreende uma porção afunilada para dentro adjacente à primeira extremidade, a porção afunilada para dentro estreitando o elemento tubular numa direção longitudinal em direção à primeira extremidade; proporcionar uma porca internamente ao elemento tubular na porção afunilada para dentro, a porca tendo uma superfície externa que está em contato com a superfície interna do elemento tubular, a superfície interna do elemento tubular na porção afunilada para dentro é afunilada de modo a se estender em um ângulo que corresponda ou complemente um ângulo da superfície externa da porca; proporcionar um elemento anular externamente ao elemento tubular na porção afunilada para dentro, o elemento anular tendo uma superfície interna e uma superfície externa; e em que a superfície interna do elemento anular está em contato com a superfície externa da porção afunilada, em que a superfície interna do elemento anular é moldada para combinar ou complementar a superfície externa do elemento tubular; proporcionar pelo menos um canal que se estende da superfície externa do elemento anular, através de ambos o elemento anular e o elemento tubular e pelo menos parcialmente para a porca; inserir um elemento de fixação dentro do canal, de modo a se estender da superfície externa do elemento anular, através do elemento tubular e pelo menos parcialmente para a porca.

[0019] Em alguns exemplos, o método ainda pode compreender proporcionar uma porção afunilada para dentro adjacente à segunda extremidade, a porção afunilada para dentro estreitando o elemento tubular numa direção longitudinal em direção à segunda extremidade; proporcionar uma segunda porca internamente ao elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro, a porca tendo uma superfície externa que está em contato com a superfície interna do elemento tubular, em que a superfície interna do elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro é afunilada de modo a se estender em um ângulo que corresponde ou complementa um ângulo da superfície externa da segunda porca; proporcionar um segundo elemento anular externamente ao elemento tubular na segunda porção afunilada para dentro, o segundo elemento anular, tendo uma superfície interna que está em contato com a superfície externa da porção afunilada, em que a superfície interna do segundo elemento anular é moldada para combinar ou complementar a superfície externa do elemento tubular; e proporcionar pelo menos um canal que se estende da superfície externa do segundo elemento anular, através de tanto o segundo elemento anular quanto o elemento tubular e pelo menos parcialmente para a segunda porca; inserir um elemento de fixação dentro do canal, de modo a se estender da superfície externa do segundo elemento anular através do elemento tubular e pelo menos parcialmente para a segunda porca.

[0020] Em alguns exemplos, a etapa de proporcionar um elemento de fixação dentro do canal pode compreender proporcionar um pino, parafuso, tarugo ou rebite dentro do canal.

[0021] Em alguns exemplos, o método pode ainda compreender proporcionar uma bucha no pelo menos um canal.

[0022] Em alguns exemplos, o método pode ainda compreender proporcionar o pelo menos um canal com uma característica de escareamento ou característica de rebaixo.

[0023] Em alguns exemplos, o método pode ainda compreender proporcionar o pelo menos um canal com uma rosca interna.

[0024] Em alguns exemplos, o método ainda pode compreender proporcionar um acessório de extremidade se estendendo da porca.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] Certos exemplos de um novo tipo de estrutura tubular compósita serão agora descritos em mais detalhes apenas a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos nos quais: figura 1 mostra um exemplo de uma primeira extremidade de um novo tipo de estrutura tubular compósita, como aqui descrito.

[0026] Figura 2 representa uma vista em seção transversal da estrutura da figura 1, em que um acessório de extremidade é também inserido na estrutura tubular compósita.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0027] Os exemplos aqui descritos proporcionam um método mecânico melhorado, não ligado, de unir uma estrutura tubular compósita a um acessório de extremidade, de modo que a estrutura tubular possa ser montada em outro componente. Os exemplos aqui descritos também proporcionam uma estrutura tubular compósita que pode ser conectada a outro componente através de um acessório de extremidade. Estes exemplos visam, quando possível, reduzir a massa e a complexidade do conector e da estrutura tubular compósita sem comprometer a resistência.

[0028] Em alguns exemplos, o outro componente ao qual a estrutura compósita está conectada pode ser um conjunto de estrutura espacial (ou outro mecanismo) para transferir cargas significativas de tração e compressão. [0029] Em alguns exemplos, a estrutura tubular compósita pode ser fabricada de modo a ter extremidades cônicas relativamente curtas de modo que elas reduzam o diâmetro total do tubo compósito. O tubo também pode encapsular acessórios de metal cônicos (“porcas internas”), tipicamente com uma rosca interna. Em alguns exemplos, as conexões cônicas podem combinar ou complementar a superfície interna cônica do tubo compósito. [0030] As Figuras 1 e 2 representam uma estrutura tubular compósita 100 compreendendo um elemento tubular alongado 10 (em alguns exemplos, isto pode ser um tubo ou um tubo compósito) se estendendo longitudinalmente entre uma primeira extremidade 10a e uma segunda extremidade 10b. Como pode ser visto nas figuras 1 e 2, o elemento tubular 10 pode ser formado por uma porção cilíndrica central 2 de raio geralmente uniforme. Em alguns exemplos, a primeira extremidade 10a e a segunda extremidade 10b são formadas como imagens de espelho uma da outra, de modo que a mesma estrutura como mostrada nas figuras seja proporcionada em ambas as extremidades. Na primeira extremidade 10a, uma porção de extremidade 10c afunila de modo a reduzir em raio quando ela se estende para longe da seção uniforme 2 e em direção à extremidade 10a. Isto é, nesta porção afunilada 10c, o raio do elemento tubular 10 diminui na direção da primeira extremidade 10a.

[0031] Em alguns exemplos, apenas uma extremidade 10a pode ser afunilada. Em outros exemplos, ambas as extremidades 10a, 10b do elemento tubular 10 são idênticas e podem ambas ser afuniladas, cada uma tendo uma porção afunilada 10c, 10d (não mostrada). Esta redução no raio nas porções afuniladas 10c, 10d pode ser linear (formando porções de extremidade substancialmente cônicas) ou não linear (de modo que a redução em raio possa variar com a distância axial, formando porções de extremidade em forma de domo).

[0032] Quaisquer outras formas possíveis do elemento tubular 10 com diferentes perfis radiais são também contempladas e incluídas nesta divulgação. Estes podem incluir estruturas não simétricas, estruturas com um eixo central curvo, tubos corrugados e tubos com porções cônicas opostas. Projetos diferentes de estruturas tubulares são projetados dependendo do seu uso específico pretendido. Algumas estruturas tubulares podem ser projetadas para acomodar altas cargas de tração, altas cargas de compressão ou altas cargas de torque ou uma combinação das mesmas.

[0033] A estrutura tubular compósita 100 compreende ainda uma porca 20 retida internamente ao elemento tubular compósito 10 na pelo menos uma extremidade (na figura 1, isto é na primeira extremidade 10a que é afunilada). Como explicado abaixo, esta porca 20 pode ser usada para formar uma conexão com outro componente 40. Em alguns exemplos, esta ligação pode ser feita através da utilização de um acessório de extremidade 40 proporcionado internamente à porca 20. Em alguns exemplos, o acessório de extremidade 40 pode ser seccionado.

[0034] O elemento tubular 10 tem uma superfície interna 12 e uma superfície externa 13. Como pode ser visto a partir da vista em corte da figura 2, a superfície interna 12 de pelo menos uma seção afunilada para dentro 10c é inclinada de modo a ter uma forma que segue a forma de uma superfície externa afunilada 21 da porca 20. Isto proporciona uma constrição que retém a porca 20 dentro do elemento tubular 10.

[0035] Um elemento anular (que pode em alguns exemplos ser referido como uma "cunha", uma vez que tem uma seção transversal afunilada) 30 também pode ser proporcionado na superfície cônica externa 13 do elemento tubular 10. Por outras palavras, o elemento anular 30 é proporcionado de modo a ser disposto externamente ao elemento tubular 10 e em contato com a superfície externa 13 da pelo menos uma porção afunilada 10c do elemento tubular 10. O elemento anular 30 também tem uma superfície interna cônica ou afunilada correspondente 31, (ou pelo menos uma superfície que complementa a sua forma) de tal modo que o contato entre as duas superfícies 13, 31 está completo. Como pode ser visto nas figuras, o ângulo do afunilamento da superfície interna 31 do elemento anular 30 corresponde ou pelo menos complementa o ângulo do afunilamento da superfície externa 13 da porção afunilada 10c do elemento tubular 10.

[0036] O elemento anular 30 tem também uma superfície externa que se estende circunferencialmente 32 e compreende pelo menos um canal 150 que se estende através da mesma. Em alguns exemplos, o elemento anular 30 compreende uma pluralidade destes canais 150 que se estendem através dele. Conforme descrito abaixo, estes canais 150 podem ser configurados para receber um elemento de fixação 160. Estes canais 150 se estendem a partir da superfície externa 32 do elemento anular 30, inteiramente através do elemento anular 30 e depois da superfície interna 31 do elemento anular 30. O canal ou canais 150 se estendem ainda mais completamente através do elemento tubular 10 entre a sua superfície externa 13 e a sua superfície interna 12. Em alguns exemplos, tal como o mostrado na figura 2, o canal ou canais 150 só se estendem parcialmente na porca 20. Deste modo, os vários componentes do elemento tubular compósito 100 (incluindo o elemento anular 30, a estrutura tubular 10 e a porca 20) podem ser presos em conjunto com um elemento de fixação 160.

[0037] Como mostrado na figura 1, o canal ou canais 150 podem ser formados de modo a ficarem circunferencialmente deslocados um do outro em torno da superfície externa circunferencial 32 do elemento anular 30. [0038] Como mencionado acima, estes canais 150 se estendem através da parede do elemento anular, desde a sua superfície externa até à sua superfície interna. Os canais 150 são ainda formados por estarem alinhados com os correspondentes canais formados através da parede do elemento tubular 10 e são ainda alinhados com os orifícios na porca 20.

[0039] Em alguns exemplos, o elemento de fixação 160 pode compreender um pino ou parafuso. Em alguns exemplos, os canais 150 que se estendem através do elemento anular 30 podem também ter um escareador 170 ou característica de rebaixamento (não mostrada) para acomodar a cabeça do pino ou parafuso 160. Como pode ser visto na figura 2, isto significa que a entrada para o canal 150 na superfície externa 32 do elemento anular 30 é chanfrada de modo que o raio na entrada do canal 150 é maior do que o raio do canal, uma vez que se estende da entrada para o elemento anular 30. Em alguns exemplos, o raio do canal no escareador ou na superfície externa do elemento anular 30 pode, portanto, ser também maior que o raio do canal à medida que ele sai pela superfície interna 31 do elemento anular 30. Em alguns exemplos, tal como o mostrado nas figuras aqui, o canal 150 pode ter o mesmo raio que se estende desde o elemento anular 30 e através do elemento tubular 10 e da porca 20. Em outros exemplos, como pode ser visto na figura 2, o diâmetro da porção do canal 150 que se estende através do elemento tubular 10 pode ser maior que o diâmetro do elemento de fixação 160. Isto significa que o elemento de fixação 160 não está em contato com o elemento tubular 10 em condições normais de serviço.

[0040] O canal pode ser descrito como tendo uma primeira porção que se estende através do elemento anular, uma segunda porção que se estende através do elemento tubular e uma terceira porção que se estende para a porca. Em alguns exemplos, a porção que se estende através do elemento tubular tem um diâmetro maior do que a porção que se estende através do elemento anular e também um diâmetro maior do que a porção que se estende para a porca.

[0041] Isto é mostrado na figura 2, em que os diâmetros das porções do canal 150 que se estende através do elemento anular e para a porca são menores do que a porção do canal que se estende através do elemento tubular 10. Isto significa que, nesta parte do canal que se estende através do elemento tubular, o elemento de fixação 160 pode não fazer o contato do rolamento com o elemento tubular 10. Os exemplos aqui descritos dependem geralmente das forças de atrito elevadas produzidas como resultado da preensão do elemento tubular 10 pelos elementos de fixação 160. No entanto, caso estas forças de atrito sejam superadas, o elemento tubular 10 irá se mover em relação à porca 20 e ao elemento anular 30 e fará com que o elemento de fixação 160 faça o contato do rolamento com o elemento tubular 10. Isto pode ser visto como uma característica de segurança, uma vez que atua para reter o elemento tubular 10 em caso de escorregamento.

[0042] Em alguns exemplos em que uma pluralidade de canais 150 é proporcionada, vários meios de fixação 160 tais como pinos, tarugos, parafusos ou rebites, etc. (ou qualquer outro meio de fixação alongado adequado) são encaixados de modo a se estenderem para esses canais 150 e portanto se estenderem através do elemento anular 30 e do elemento tubular 10 e pelo menos parcialmente na porca interna 20. Os meios de fixação 160 são então fixados e engatados na porca interna 20.

[0043] Os elementos de fixação 160 podem ser pinos, parafusos, tarugos, rebites ou outros meios de fixação adequados. Eles são inseridos através de cada um dos canais 150. O diâmetro da seção transversal dos elementos de fixação é substancialmente igual ao diâmetro dos canais 150 no elemeto anular 30 e na porca 20. No caso em que o elemento de fixação 160 é um parafuso, os canais no elemento anular 30 e na porca 20 podem ser roscados internamente.

[0044] Como mencionado acima, em alguns exemplos em que ambas as extremidades do elemento tubular 10 são afuniladas, esta estrutura como mostrado nas figuras 1 e 2 pode também ser repetida na extremidade oposta 10b do elemento tubular 10. Por exemplo, uma segunda porção afunilada para dentro pode ser proporcionada adjacente à segunda extremidade 10b, a porção afunilada para dentro 10-D (não mostrada) estreitando o elemento tubular 10 numa direção longitudinal em direção à segunda extremidade 10b. Uma segunda porca 20 pode também ser proporcionada internamente ao elemento tubular 10 nesta segunda porção afunilada para dentro 10d. Do mesmo modo que na primeira extremidade 10a, a porca 20 pode ter uma superfície externa 21 que está em contato com a superfície interna 12 do elemento tubular 10. Um segundo elemento anular 30 pode também ser proporcionado externamente ao elemento tubular 10 na segunda porção afunilada para dentro 10d, o segundo elemento anular tendo uma superfície interna 31 e uma superfície externa 32. A superfície interna 31 do segundo elemento anular 30 pode estar em contato com a superfície externa 13 da segunda porção afunilada 10d. A superfície interna 12 do elemento tubular 10 na segunda porção afunilada para dentro 10d é afunilada de modo a se estender num ângulo que corresponde ou complementa um ângulo da superfície externa da segunda porca 20. A superfície externa 13 do elemento tubular 10 é afunilada na segunda extremidade 10b de modo a se estender-se num ângulo que corresponde ou complementa um ângulo da superfície interna 31 do segundo elemento anular 30. Como na primeira extremidade 10a, pelo menos um canal 150 pode ser proporcionado que se estende da superfície externa 32 do segundo elemento anular 30, através de ambos do segundo elemento anular 30 e do elemento tubular 10 e se estende pelo menos parcialmente para a segunda porca 20. Estes canais 150 podem ser configurados também para receber um elemento de fixação 160. Em alguns exemplos, um elemento de fixação 160 é proporcionado dentro de cada canal 150 de modo a se estender a partir da superfície externa 32 do segundo elemento anular 30, através do elemento tubular 10 e pelo menos parcialmente para a segunda porca 20. Esta segunda extremidade 10b da estrutura pode portanto ser descrita como sendo uma imagem em espelho da primeira extremidade 10a.

[0045] O encaixe dos meios de fixação 160 comprime o elemento anular 30 na direção da porca 20, para assim prender os vários componentes da seção compósita cônica 10d em conjunto. Em alguns exemplos, buchas (não mostradas) também podem ser instaladas nos canais 150. Estas podem agir para reduzir o estresse do rolamento nesta região quando a junta é carregada durante a operação.

[0046] Um acessório de extremidade adequado 40 (tal como uma extremidade de haste ou outro componente enroscado) pode então ser aparafusado na porca 20 como mostrado na figura 2. Em alguns exemplos, um acessório de extremidade 40 pode ser fixado na porca embutida 20 por engate com uma rosca interna da porca 20. Em alguns exemplos, as porcas 20 proporcionadas em ambas as extremidades 10a, 10b da estrutura tubular podem ser configuradas para receber um acessório de extremidade 40.

[0047] Num exemplo em que os elementos de fixação são pinos pré- carregados 160, quando em tensão, a porca interna 20 é puxada contra a superfície cônica interna 12 do elemento tubular 10. Em compressão, no entanto, a porca interna 20 é puxada para fora do elemento tubular 10, descarregando assim os pinos pré-carregados 160. Ao descarregar, os pinos 160 puxam a cunha anular 30 em direção à secção cônica 10c, para assim entregar a força no elemento tubular 10.

[0048] Como mencionado acima, nos exemplos em que uma porção do canal 150 tem um diâmetro maior através do elemento tubular, o pino ou pinos 160 não estão normalmente em contato de rolamento com o elemento tubular 10 na montagem ou durante as cargas normais de serviço. Os pinos 160 podem ser moldados de modo a distribuir uniformemente a pressão de contato em torno da circunferência da interface elemento anular-elemento tubular (por exemplo, a característica de escareador 170 discutida acima). Os pinos 160 também atuam para bloquear a junta e proporcionar resistência ao afrouxamento por vibração.

[0049] Como mencionado acima, os exemplos aqui descritos dependem geralmente das forças de atrito elevadas produzidas como resultado da preensão do elemento tubular 10 pelos elementos de fixação 160. Caso estas forças de atrito sejam superadas, o elemento tubular 10 irá, então, se mover em relação à porca 20 e ao elemento anular 30 e fará com que o elemento de fixação 160 faça o contato do rolamento com o elemento tubular 10. Isto pode ser visto como uma característica de segurança, uma vez que atua para reter o elemento tubular 10 em caso de escorregamento.

[0050] A Figura 2 mostra a estrutura compósita montada 100 com o elemento anular 30 e a porca 20 prendendo o elemento tubular 10 por meio da pré-carga aplicada 200 ao elemento de fixação 160. A porca 20 é presa pelas forças de atrito elevadas entre a porca 20, o elemento anular 30 e o elemento tubular 10 produzidas pela força de pré-carga de aperto 200. Como não é necessária nenhuma porca externa, a massa da junta é reduzida em comparação com as juntas de estrutura compósita conhecidas.

[0051] Os exemplos aqui descritos permitem que a estrutura compósita 100 seja totalmente montada com toda a pré-carga requerida já aplicada, antes da fixação de um acessório de extremidade 40. Em aplicações práticas, isto significa que a estrutura tubular 10 e o acessório de extremidade 40 podem ser destacados um do outro sem descarregar a pré-carga nos elementos de fixação 160. Isto facilita uma reconfiguração mais fácil do sistema e permite que mudanças no comprimento total da estrutura tubular 10 e no acessório de extremidade 40 sejam mais facilmente feitas (usando diferentes comprimentos de acessório de extremidade).

[0052] Nos exemplos aqui descritos, as forças de pré-carga 200 são aplicadas normalmente à superfície planar externa 32 do elemento anular 30 e num ângulo (Θ'<ρ) à carga de serviço eventual 190 da junta.

[0053] Essa compensação entre a pré-carga 200 e a carga de serviço 190 significa que a pré-carga 200 não varia muito com a carga de serviço aplicada, resultando em uma junta com uma resposta de rigidez linear previsível a uma carga aplicada 190. Isso também significa que menos pré-carga pode ser aplicada à junta em relação ao requisito de carga de serviço, permitindo maiores cargas de serviço.

[0054] Como mostrado na figura 2, o ângulo de deslocamento entre a pré-carga 200 e a carga de serviço 190 é ou dependendo de qual direção a carga de serviço atua (se é de tração ou compressiva). Se o ângulo de afunilamento (fí) é relativamente pequeno (por exemplo, 10 graus ou menos com referência ao eixo longitudinal X), de tal forma que o raio da estrutura tubular afunila ligeiramente nas extremidades, então o ângulo de deslocamento (^<p) entre a carga de serviço e a pré-carga está perto de 90 graus.

[0055] Como o trajeto de carga de pré-carga 200 pode ser separado do trajeto de carga de serviço 190 perto de 90°, a razão entre a pré-carga de junta 200 e a carga de serviço 190 aplicada é significativamente reduzida. A junta da estrutura compósita pode exigir menos pré-carga ou proporcionar um aumento nas cargas de serviço. Adicionalmente, a força requerida para induzir o deslizamento entre as faces cônicas é aumentada à medida que os pinos 160 podem reter uma força normal maior, proporcionando maior fixação na seção cônica compósita. O escorregamento é limitado pela força de atrito gerada pelas forças normais de contato nas superfícies cônicas da seção compósita. No caso de estas forças de atrito serem superadas, os pinos podem suportar os canais 150 no compósito.

[0056] Como mencionado acima, buchas podem ser incluídas para reduzir a tensão do rolamento nesta região como uma prova de falhas. A carga do rolamento é reduzida em virtude da expansão (ou na compressão, contração) das superfícies cônicas circunferencialmente conforme os componentes metálicos deslizam, proporcionando um trajeto de carga adicional. A compressão gerada radialmente na seção do compósito cônico pelo elemento anular externo 30 e pela porca interna 20 pode também servir para reduzir a tensão do rolamento. Uma vantagem secundária a esta junta é a ajustabilidade total do comprimento do suporte através do encaixe da extremidade enroscado 40 sem ter de descarregar e pré-carregar a junta mais uma vez. Consequentemente, a instalação do suporte requer menos esforço. A ausência de adesivo facilita a qualificação da junta.

[0057] Em alguns exemplos, a estrutura tubular compósita 100 aqui descrita pode ser montada proporcionando a porca 20 internamente ao elemento tubular 10 e proporcionando o elemento anular 30 externamente ao elemento tubular 10 e então formando, por exemplo, perfurando, ou alguns outros meios, o canal ou canais 150 de modo a que se estendam completamente através do elemento anular 30 e do elemento tubular 10 e apenas parcialmente na porca interna 20. Como pode ser visto nas figuras, tudo isto é realizado na porção afunilada 10c. Em outros exemplos, os canais 150 podem ser formados individualmente em cada um dos componentes 10, 20, 30 e os componentes posteriormente posicionados de modo que os canais proporcionados em cada um estejam coaxialmente alinhados um com o outro. Ou seja, cada canal individual 150 pode ser formado por alinhamento coaxial dos canais individuais proporcionados em cada um do elemento anular 30, elemento tubular 10 e porca embutida 20.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Estrutura tubular (100), caracterizada pelo fato de que compreende: um elemento tubular alongado (10) estendendo-se entre uma primeira extremidade (10a) e uma segunda extremidade (10b), em que o elemento tubular (10) compreende uma porção afunilada para dentro (10c) adjacente à referida primeira extremidade (10a), a porção afunilada para dentro (10c) estreitando o elemento tubular (10) numa direção longitudinal em direção à primeira extremidade (10a); e uma porca (20) proporcionada internamente do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c), a referida porca (20) tendo uma superfície externa (21) que está em contato com uma superfície interna (12) do referido elemento tubular (10); e um elemento anular (30) proporcionado externamente do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c), o referido elemento anular (30) tendo uma superfície interna (31) que está em contato com a referida superfície externa (13) da referida porção afunilada (10c); e em que: a superfície interna (12) do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c) é afunilada de modo a se estender em um ângulo que complementa um ângulo da superfície externa (21) da referida porca (20), e em que a referida superfície externa (13) do referido elemento tubular (10) é afunilada de modo a se estender num ângulo que complementa um ângulo da referida superfície interna (31) do referido elemento anular (30); e em que: pelo menos um canal (150) que se estende desde a referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através de ambos os referidos elementos anulares (30) e o referido elemento tubular (10) e pelo menos parcialmente na referida porca (20) e compreendendo ainda: um elemento de fixação proporcionado dentro do referido canal (150) de modo a se estender partir da referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através do referido componente tubular (10) e, pelo menos parcialmente, para a referida porca (20).

2. Estrutura tubular de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda: uma segunda porção afunilada para dentro (10d) adjacente à referida segunda extremidade (10b), a segunda porção afunilada para dentro (10d) estreitando o elemento tubular (10) numa direção longitudinal para a referida segunda extremidade (10b); e uma segunda porca (20) proporcionada internamente do referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d), a referida porca (20) tendo uma superfície externa (21) que está em contato coma a referida superfície interna (12) do referido elemento tubular (10); e um segundo elemento anular (30) proporcionado externamente do referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d), o referido segundo elemento anular (30) tendo uma superfície interna (31) que está em contato com a referida superfície externa (13) da referida segunda porção afunilada (10d ); e em que: a superfície interna (12) do referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d) é afunilada de modo a se estender em um ângulo que complementa um ângulo da superfície externa (21) da referida segunda porca (20), e em que a referida superfície externa (13) do referido elemento tubular (10) é afunilada da referida segunda extremidade (10b) de modo a se estender num ângulo que complementa um ângulo da referida superfície interna (31) do referido segundo elemento anular (30); e em que: pelo menos um canal (150) que se estende desde a referida superfície externa (32) do referido segundo elemento anular (30), através de ambos os referidos segundos elementos anulares (30) e o referido elemento tubular (10) e pelo menos parcialmente na referida segunda porca (20) e a referida estrutura compreendendo ainda: um elemento de fixação proporcionado dentro do referido canal (150) de modo a se estender partir da referida segunda superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através do referido componente tubular (10) e, pelo menos parcialmente, para a referida segunda porca (20).

3. Estrutura tubular de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido elemento tubular (10) tem um diâmetro uniforme entre as referidas primeira e segunda porções afuniladas (10c, 10d).

4. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma porção do canal (150) que se estende através do elemento tubular (10) tem um diâmetro maior que o diâmetro do elemento de fixação (160).

5. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o referido canal ou canais (150) tem uma primeira porção que se estende através do elemento anular, uma segunda porção que se estende através do elemento tubular e uma terceira porção que se estende para a porca e em que a referida segunda porção tem um diâmetro maior do que a referida primeira e terceira porções.

6. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o canal ou canais (150) compreendem uma característica de escareador (170) ou em que o canal ou canais (150) compreendem uma característica de rebaixamento.

7. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o canal ou canais (150) compreendem um fio interno.

8. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um acessório de extremidade (40) que se estende de dentro da referida porca (20).

9. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o ângulo de afunilamento da porção afunilada para dentro (10c, 10d) é inferior a 10 graus.

10. Estrutura tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o elemento tubular (10) é um elemento tubular compósito.

11. Método para formar uma estrutura tubular, caracterizado pelo fato de que compreende: proporcionar um elemento tubular alongado (10) estendendo-se entre uma primeira extremidade (10a) e uma segunda extremidade (10b), em que o elemento tubular (10) compreende uma porção afunilada para dentro (10c) adjacente à referida primeira extremidade (10a), a porção afunilada para dentro (10c) estreitando o elemento tubular (10) numa direção longitudinal em direção à primeira extremidade (10a); proporcionar uma porca (20) internamente do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c), a referida porca (20) tendo uma superfície externa (21) que está em contato com a referida superfície interna (12) do referido elemento tubular (10), a superfície interna (12) do referido elemento tubular (10) na referida porção afunilada para dentro (10c) é afunilada de modo a se estender em um ângulo que complementa um ângulo da superfície externa (21) da referida porca (20); proporcionar um elemento anular (30) externamente ao referido elemento tubular (20) na referida porção afunilada para dentro (10c),o referido elemento anular (30) tendo uma superfície interna (31) que está em contato com a referida superfície externa (13) da referida porção afunilada (10c), em que a referida superfície interna (31) do referido elemento anular (30) é moldada para complementar a referida superfície externa (13) do referido elemento tubular (10); e proporcionar pelo menos um canal (150) que se estende desde a referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através de ambos os referidos elementos anulares (30) e o referido elemento tubular (10) e se estende pelo menos parcialmente na referida porca (20); inserir um elemento de fixação dentro do referido canal (150) de modo a se estender partir da referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através do referido componente tubular (10) e, pelo menos parcialmente, para a referida porca (20).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: proporcionar uma segunda porção afunilada para dentro (10d) adjacente à referida segunda extremidade (10b), a porção afunilada para dentro (10d) estreitando o elemento tubular (10) numa direção longitudinal para a referida segunda extremidade (10b); proporcionar uma segunda porca (20) internamente do referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d), a referida porca (20) tendo uma superfície externa (21) que está em contato coma a referida superfície interna (12) do referido elemento tubular (10); em que a superfície interna (12) do referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d) é afunilada de modo a se estender em um ângulo que complementa um ângulo da superfície externa (21) da referida segunda porca (20), e em que proporcionar um segundo elemento anular (30) externamente ao referido elemento tubular (10) na referida segunda porção afunilada para dentro (10d),o referido segundo elemento anular (30) tendo uma superfície interna (31) que está em contato com a referida superfície externa (13) da referida porção afunilada (10d), em que a referida superfície interna (31) do referido segundo elemento anular (30) é moldada para complementar a referida superfície externa (13) do referido elemento tubular (10); e proporcionar pelo menos um canal (150) que se estende desde a referida superfície externa (32) do referido elemento anular (30), através de ambos os referidos segundos elementos anulares (30) e o referido elemento tubular (10) e se estende pelo menos parcialmente na referida porca (20); e inserir um elemento de fixação no interior do referido canal (150) de modo a estender a partir da referida superfície externa (32) do referido segundo elemento anular (30), através do referido elemento tubular (10) e, pelo menos, parcialmente para dentro da referida segunda porca (20).

13. Método de acordo a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: proporcionar o referido pelo menos um canal com uma característica de escareador (170) ou característica de rebaixamento.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda proporcionar o referido pelo menos um canal (150) com uma rosca interna.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda inserir um acessório de extremidade (40) na referida porca (20).