BR102023017147A2 - União de um componente tubular a uma parte de união - Google Patents

Abstract

Em um processo para união por fecho devido à forma de um componente tubular (5) com uma parte de conexão (1), está previsto que a parte de conexão (2) compreende uma perfuração contínua (3) com uma extremidade de união (4) e uma extremidade de conexão (5). Na superfície interna da extremidade de união (4) está disposta uma ranhura de fixação (7) circunferencial. A peça tubular (6) é introduzida, com uma extremidade, na perfuração contínua (3) da extremidade de união (4) e fixada contra um deslocamento axial. Em seguida, com uma ferramenta (11) uma força atuante na direção longitudinal da peça tubular (6) é exercida sobre a extremidade da peça tubular (6) presente na parte de conexão (2) até que a peça tubular (6) dobra para dentro da ranhura de fixação (7), pelo menos em algumas regiões, e a parte de conexão (2) esteja unida de modo duradouro.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um processo para união de um componente tubular a uma parte de conexão, um corpo de união e um sistema para realização do processo.

[002] Para união de linhas tubulares que são empregadas dentro de sistemas condutores de fluido, por exemplo, aplicações em veículos utilitários, usualmente são usados sistemas de aparafusamento ou encaixe. É cara a produção de uniões de tubo a parte de união, por exemplo, através de aparafusamento ou soldagem. Na soldagem é necessário aplicar depois um revestimento de superfície/proteção anticorrosiva. Além disso, é eventualmente é necessário verificar a união em seguida em relação à estanqueidade, para poder produzir uniões de maneira segura.

[003] Outra possibilidade de união de parte de conexão e linha tubular é dada através de um processo pelo qual, através de uma remodelação do tubo, produz-se uma união em fecho devido à forma entre ambos os componentes. Nesse caso, podem ser usados também componentes já revestidos.

[004] Processos de transformação para tubos são conhecidos suficientemente. Assim, por exemplo, o documento DE 10040595 A1 descreve um processo para transformação de uma região terminal, especialmente para transformação por pressão a frio de uma região de extremidade de tubo, sendo que estão previstos um primeiro elemento de transmissão de frio para tensionamento da ferramenta e um segundo elemento de transmissão de frio para realização da transformação. De acordo com o documento DE 10040595 A1, um meio de pressão é introduzido em um espaço de pressão que se estende entre primeiro e segundo elementos de transmissão de frio, sendo que o primeiro elemento de transmissão de frio é acionado para tensionamento da peça de trabalho e, depois da transformação com utilização de uma pressão no mesmo espaço de pressão, o segundo elemento de transmissão de pressão é movimentado de volta para a posição de partida.

[005] O documento US 5134872 A descreve um dispositivo tensor hidráulico para alargamento de uma extremidade de tubo. O dispositivo apresenta uma extremidade de recepção de tubo, na qual o tubo a ser alargado é inserido. Em um revestimento está contido um êmbolo principal, o qual pode ser movimentado para frente e para trás na direção da extremidade de recepção de tubo sob o efeito de fluido. Em uma extremidade do êmbolo principal encontra-se uma esfera fixada via um parafuso para alargamento do tubo. Dentro de um alojamento encontra-se as peças de aperto, as quais são acionadas via um membro de acionamento, o qual, por sua vez, está aparafusado com um êmbolo de acionamento oco, em cujo interior desliza o êmbolo principal.

[006] Do documento EP 3119539B1 é conhecido um dispositivo para deformação de uma peça de trabalho, com um grupo construtivo deformável através de pressão de um fluido e com um grupo tensor disposto em um eixo longitudinal comum, ativável através do fluido. O dispositivo compreende uma unidade de ferramenta substituível e uma unidade de cilindro, a qual está configurada como uma unidade pré- montada, manuseável separadamente da unidade de ferramenta substituível. A unidade de ferramenta substituível está configurada como uma ferramenta de deformação para a peça de trabalho e compreende uma cabeça de imersão, a qual apresenta, em um lado, uma cavidade para conformação de um contorno a ser deformado da peça de trabalho.

[007] O documento EP 1311358 B1 refere-se a um dispositivo para transformação de uma região de extremidade de uma peça de trabalho, especialmente para transformação por pressão a frio de uma região de extremidade de tubo.

[008] Para que os processos de transformação conhecidos para aplicações a alta pressão sejam adequados, as uniões têm que ser vedadas, por exemplo, por meio de uma vedação elastomérica de maneira duradoura e a fenda de vedação existente entre os componentes tem que ser realizada tão pequena quanto possível. Caso contrário, uma fenda de vedação demasiadamente grande pode levar a danos duradouros da vedação e, consequentemente, da união. Isto é realizado, em aplicações hidráulicas, usualmente via o emprego de anéis de apoio. Com isso, porém, é necessária a introdução de um componente adicional.

[009] A invenção tem o objetivo de prover uma união resistente a alta pressão entre dois componentes, a qual pode ser produzida sem outros componentes de montagem.

[0010] O objetivo é alcançado através das características da reivindicação 1, da reivindicação 5 e da reivindicação 11. Configurações preferidas estão descritas nas reivindicações dependentes.

[0011] O objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, pelo fato de que é provido um processo para união por fecho devido à forma de uma peça tubular, isto é, especialmente um componente tubular com uma parte de conexão, no qual a parte de união compreende uma perfuração contínua com uma extremidade de união e uma extremidade de conexão, sendo que, na superfície interna da extremidade de união, está presente uma ranhura de fixação circunferencial, na qual a peça tubular é inserida com uma extremidade na perfuração contínua da extremidade de união e fixada contra um deslocamento axial, no qual com uma ferramenta se exerce uma força atuante na direção longitudinal da peça tubular sobre a extremidade da peça tubular existente na parte de conexão, até que a peça tubular se dobra para a ranhura de fixação, pelo menos em algumas regiões, e a peça tubular e a parte de conexão estejam unidas de modo duradouro.

[0012] Através do processo alcança-se uma união duradoura e com fecho devido à forma de dois componentes, a qual é adequada para aplicações no campo de alta pressão. Uma vantagem da invenção é que se produz uma forma de união cuja vedação de sistema ocorre sem componentes de montagem adicionais. Tanto que em uma configuração preferida do processo se alcança uma fenda de vedação quase nula. Além disso, esta forma de vedação é segura e reproduzível em virtude do processo de fabricação.

[0013] Em uma configuração está previsto que força que atua sobre a extremidade existente na parte de conexão na direção longitudinal da peça tubular é exercida até que, uma fenda de vedação existente entre superfície externa da peça tubular e superfície interna da parte de conexão seja substancialmente nula. Verificou-se que a força atuante sobre a peça tubular pela ferramenta, além da retenção da peça tubular na ranhura de fixação, também faz com que o material da peça tubular encoste na parede da perfuração contínua da parte de conexão e assim a fenda de vedação seja reduzida a praticamente zero.

[0014] Mostrou-se vantajoso para o efeito de força que a força atuante na direção longitudinal comece na superfície frontal da peça tubular a partir da direção da parte de conexão. Assim se evita um dano na peça tubular e se obtém um desdobramento do material da peça tubular na parte de conexão.

[0015] Para impedir que ocorram desdobramentos da peça tubular fora da parte de conexão, propõe-se que a peça tubular seja presa radialmente através do meio tensor que circunda a superfície lateral da peça tubular. Esses meios tensores que abarcam radialmente são deslocáveis preferivelmente de modo radial e se encostam em torno da superfície lateral da peça tubular.

[0016] A invenção refere-se ainda a um corpo de união, compreendendo uma parte de conexão e uma peça tubular, no qual a parte de conexão compreende uma perfuração contínua com uma extremidade de união e uma extremidade de conexão, sendo que na superfície interna da extremidade de união está disposta uma ranhura de fixação circunferencial, sendo que a peça tubular está presente na ranhura de fixação pelo menos parcialmente empenada. Ou seja, a parede externa da peça tubular estende-se, pelo menos parcialmente, para dentro da ranhura de fixação da peça externa. Assim surge uma união por fecho devido à forma. Verificou-se que a união é adequada especialmente para aplicações no campo de baixa pressão, mas também no campo de alta pressão.

[0017] Mostrou-se especialmente vantajoso que, entre superfície externa da peça tubular e superfície interna da parte de conexão, uma fenda de vedação seja substancialmente nula. A união assim provida está ligada sem folga.

[0018] Para ampliar a região de aplicação do corpo de união e melhorar a vedação da união, na ranhura de fixação pode estar presente um anel de vedação consistindo em um material elástico. O anel de vedação, em uma outra configuração, pode estar presente integrado em um abaulamento da ranhura de fixação. Pelo fato de que um anel de vedação está presente na ranhura de fixação a montagem é simplificada.

[0019] Pode estar previsto que, na superfície interna da extremidade de união, haja uma ranhura de anel de vedação circunferencial com um anel de vedação consistindo em um material elástico disposto nela, sendo que a largura da ranhura de anel vedação é menor doque a ranhura de fixação. Nesta configuração a parte de conexão apresenta uma outra ranhura, a qual compreende um anel de vedação. Assim pode ser assegurada uma alta vedação mesmo em aplicações de alta pressão.

[0020] Uma ranhura de anel de vedação, em uma configuração, pode estar prevista também fora da parte de conexão e isso ou adicionalmente ou como alternativa à ranhura de anel de vedação mencionada acima. Neste sentido está previsto que a superfície externa da peça tubular apresente pelo menos uma ranhura de anel de vedação circunferencial com um anel de vedação consistindo em material elástico disposto nela.

[0021] Além disso, a invenção refere-se a um sistema para realização do processo, com uma primeira recepção para a parte de conexão e uma segunda recepção disposta coaxialmente à primeira recepção para uma peça tubular, de modo que uma extremidade da peça tubular pode ser inserida na parte de conexão, com meios tensores deslocáveis radialmente para segurança radial da peça tubular, com meios para fixação axial da peça tubular e com uma ferramenta deslocável radialmente à peça tubular, a qual está projetada de tal modo, que, partindo da parte de conexão uma força na direção longitudinal da peça tubular pode ser exercida sobre uma superfície frontal da extremidade da peça tubular presente na parte de conexão, de modo que a peça tubular se dobra para a ranhura de fixação, pelo menos em algumas regiões, e peça tubular e parte de conexão podem ser unidas de maneira duradoura. O sistema pode estar presente, vantajosamente, como ferramenta compacta, a qual possibilita uma união rápida e simples de uma parte de conexão e de uma peça tubular. A propósito, as vantagens e as configurações do processo são transferíveis também ao sistema.

[0022] Mostrou-se especialmente vantajoso que uma fenda de vedação presente entre superfície externa da peça tubular e superfície interna da parte de conexão seja substancialmente nula. Assim a união provida pode ser usada de maneira versátil.

[0023] A invenção é esclarecida mais detalhadamente a seguir com o auxílio de exemplos de realização da invenção, os quais estão representados no desenho. São mostrados:

[0024] Figura 1 - um corpo de união a título de exemplo, com uma ranhura,

[0025] Figura 2 - um corpo de união a título de exemplo com duas ranhuras,

[0026] Figura 3 - uma realização esquemática do processo,

[0027] Figura 4 uma vista de detalhe de uma parte de conexão com peça tubular antes e depois do processo,

[0028] Figura 5 - uma vista de detalhe de uma união tubular com uma ranhura e um anel de vedação disposto nela e

[0029] Figura 6 - uma outra configuração de um corpo de união com duas ranhuras.

[0030] A figura 1 mostra esquematicamente um corpo de união com uma ranhura e a figura 2 um corpo de união com duas ranhuras. O esclarecimento do processo ocorre com o auxílio das figuras 3 e 4, sendo que a parte inferior da figura ilustra o estado antes da realização do processo e a parte superior o estado após a realização do processo. O "X" e o círculo designam o recorte ampliado, mostrado ao lado à direita.

[0031] O corpo de união 1 apresenta uma parte de conexão 2. A parte de conexão 2 compreende uma perfuração contínua 3 com duas regiões de extremidade 4, 5, a saber, uma extremidade de união 4 e uma extremidade de conexão 5. A extremidade de união 4 serve então para a união da parte de conexão 2 a uma peça tubular 6, a qual pode ser inserida na perfuração contínua 3 da parte de conexão 2, especialmente na extremidade de união 4. O diâmetro externo da peça tubular 6 e o diâmetro interno da extremidade de união 4 da parte de conexão 2 estão ajustadas uma à outra, de modo que a peça tubular 6 pode ser inserida na parte de conexão 2.

[0032] Através da extremidade de conexão 5 a parte de conexão 2 pode ser ligada a um tubo ou um agregado não mostrado. Para isso, na perfuração contínua 3 meios correspondentes podem estar presentes na extremidade de conexão 5, os quais produzem, por exemplo, uma união de encaixe com o tubo. Exemplos disso são elevações, rampas, ranhuras anulares ou semelhantes. A peça de conexão 2 pode apresentar também, em sua superfície, especialmente sua superfície lateral, tais meios ou roscas para produção de uma união a um tubo, por exemplo.

[0033] Na extremidade 4 está presente, adjacente à abertura da perfuração contínua 3, pelo menos uma ranhura circunferencial, a qual é designada como ranhura de fixação 7 no sentido da invenção. A largura da ranhura de fixação 7 pode estar adaptada à espessura da peça tubular 6, isto é, sua espessura de parede. O mesmo vale para a profundidade da ranhura de fixação 7, a qual igualmente pode ser variada de acordo com a aplicação e a peça tubular 6. A forma da ranhura de fixação 7 pode ser, por exemplo, semicircular ou semelhante. No exemplo representado a ranhura de fixação 7 é em forma de seta com ponta achatada ou configurada conicamente convergente, sendo que as duas pernas possuem ângulos de inclinação diferente.

[0034] Em uma configuração do corpo de união 1 mostrado na figura 2, adjacente à ranhura de fixação 7 na direção da extremidade de conexão 5 está presente uma outra ranhura, a qual é designada como ranhura de anel de vedação 8 no sentido da invenção. A largura da ranhura de anel de vedação 8 é menor doque a da ranhura de fixação 7. Na ranhura de anel de vedação 8 está presente um anel de vedação 9, por exemplo, um anel-O de elastômero. O diâmetro do anel de vedação 9 é escolhido de tal modo, que ele é igual ou um pouco menor do que a profundidade da ranhura de vedação 8.

[0035] A peça tubular 6 é movimentada para a parte de conexão 2 por cima da extremidade de união 4 na direção da extremidade de conexão 5 e por cima de uma ou ambas as ranhuras 7, 8. A junção dos componentes 2, 6 é possível, uma vez que, neste estado, vantajosamente está presente uma adaptação de folga. Para limitar o movimento da peça tubular 6, pode estar presente na parte de conexão 2, por exemplo, um ressalto, no qual a superfície frontal da peça tubular 6 topeja, pelo menos em algumas regiões. Alternativamente, a profundidade de introdução da peça tubular 6 pode ser determinada empiricamente ou via fixada via outros meios.

[0036] Depois que a peça tubular 6 foi inserida na parte de conexão 2, ela é fixada por mordentes 10 tensores no lado posterior contra deslocamento axial e radialmente. Os mordentes 10 estão dimensionados e alinhados preferivelmente de tal modo, que a parte de conexão 2 também encosta com a superfície frontal da extremidade de união 4 nos mordentes 10 e, portanto, fica seguro axialmente também.

[0037] Em seguida, uma ferramenta 11 é movimentada para a parte de conexão 2 por cima da extremidade de conexão 5. A ferramenta 11 apresenta um elemento de pressão 12, o qual apresenta, em sua extremidade livre introduzível na peça tubular 6 presente na parte de conexão 2, um diâmetro externo menor do que a região adjacente. O ressalto 13 existente assim entre ambas as regiões se encosta, com sua superfície frontal, preferivelmente na superfície frontal da peça tubular 6. A ferramenta 11, ou o elemento de pressão 12 exerce uma força na direção longitudinal da peça tubular 6 sobre a peça tubular 6 via o ressalto 13.

[0038] Através da aplicação dessa força axial exercida sobre a peça tubular 6 pela ferramenta 11 a partir da direção da parte de conexão 2, gera-se um recalcamento ou dobramento radial do material da peça tubular 6 na direção da parte de conexão 2. O material recalcado encosta-se primeiramente na parede da perfuração contínua 3 da parte de conexão 2, sendo que preferivelmente uma fenda de vedação entre superfície interna da parte de conexão 2, ou melhor sua extremidade de união 4 e superfície externa, ou superfície lateral da peça tubular 6 reduz-se a um valor de substancialmente zero. A força aplicada em direção axial faz com que a parede da peça tubular 6 dobra para o espaço livre disponível da ranhura 7. Um empenamento da peça tubular 6 para uma ranhura de anel de vedação 8 eventualmente presente é impedido assim, uma vez que a largura é relativamente pequena e fica abaixo da largura de fenda requerida para o empenamento. Sobretudo a largura da ranhura de anel de vedação 8 é menor do que a largura da ranhura de fixação 7. O material desdobrado da peça tubular 6 encosta preferivelmente na parede da ranhura de fixação 7 e preenche esta última de modo substancialmente completo. A parte de conexão 2 e a peça tubular 8 ficam ligadas de modo permanente.

[0039] Verificou-se que a fenda de vedação após a produção da união é praticamente nula, de modo que, com o auxílio da configuração preferida do processo, pode-se prover um corpo de união 1 que está predestinado ao uso no campo de alta pressão. A recepção das forças que surgem ocorre através da união por fecho devido à forma dos componentes, a qual é alcançada via o dobramento da peça tubular 6 para dentro da ranhura de fixação 7. Através da fixação a frio realizada então a força de extração teórica da peça tubular 6 da parte de conexão 2 pode ser aumentada ainda mais.

[0040] É especialmente vantajoso o processo, ou vantajosa a união gerada assim com sistemas de encaixe, através dos quais a união seguinte também de duas linhas é possível nitidamente com economia de tempo. Além disso, as próprias linhas podem ser ligadas, mantendo relações de espaço muito restritas, uma vez que não é necessária nenhuma etapa de aparafusamento. Entretanto, a forma da união pode ser usada também para quaisquer outras peças de adaptação, por exemplo, também em combinação com um atarraxamento convencional de tubos.

[0041] Na figura 4 está mostrada uma configuração em que o anel de vedação 9 está presente inserido na ranhura de fixação 7 e não existe qualquer ranhura de anel de vedação 8 separada. Quando da imersão da peça tubular 6 na ranhura de fixação 7 o material abaulado da peça tubular 6 abaulado para cima comprime o anel de vedação 9, sendo que o anel de vedação 9 consistindo especialmente em um elastômero seja esmagado e então sua forma se altera. Aqui também se alcança uma união estanque e duradoura.

[0042] Nas figuras 5 e 6 estão representadas variantes do corpo de união 1. Na figura 5 está presente apenas uma ranhura de fixação 7, sendo que na ranhura de fixação 7 existe substancialmente um abaulamento, especialmente uma ranhura em forma da ranhura de anel de vedação 8. Através do abaulamento da peça tubular 6 para dentro da ranhura de fixação 7, ocorre um encosto no anel de vedação 9 presente na ranhura de anel de vedação 8, de modo que alcança uma vedação e uma união por fecho devido à forma entre peça tubular 6 e parte de conexão 2.

[0043] Outra configuração está mostrada na figura 6. Esta configuração apresenta, como a figura 2, duas ranhuras 7, 8, sendo que a disposição das ranhuras 7, 8 está invertida em relação à variante mostrada na figura 2. Ou seja, a ranhura de fixação 7 está disposta na extremidade de união 4 próxima à peça tubular 6, e a ranhura de anel de vedação 8 fica adjacente à ranhura de fixação 7 na direção da extremidade de conexão 5. A vantagem da variante é que o empenamento da peça tubular 6 é protegido contra corrosão através do anel de vedação 9 presente agora no lado de fora.

Claims (12)

1. Processo para união por fecho devido à forma de uma peça tubular (6) a uma parte de conexão (2), caracterizado pelo fato de que a parte de conexão (2) compreende uma perfuração contínua (3) com uma extremidade de união (4) e uma extremidade de conexão (5), sendo que na superfície interna da extremidade de união (4) está presente uma ranhura de fixação circunferencial (7); no qual a peça tubular (6) é inserida, com uma extremidade, na perfuração contínua (3) da extremidade de união (4) e fixada contra um deslocamento axial; no qual, com uma ferramenta (11), uma força atuante na direção longitudinal da peça tubular (6) é exercida sobre a extremidade existente na parte de conexão (2) até que a peça tubular (6) dobre, pelo menos em algumas regiões, para dentro da ranhura de fixação (7), e peça tubular (6) e parte de conexão (2) fiquem unidas de modo duradouro.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força atuante sobre a extremidade da peça tubular (6) existente na parte de conexão (2) na direção da peça tubular (6) com a ferramenta (11) é exercida até que uma fenda de vedação existente entre superfície externa da peça tubular (6) e superfície interna da parte de conexão (2) seja substancialmente nula.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a força atuante na direção longitudinal a partir da direção da peça de conexão (2) começa na superfície frontal da peça tubular (6).

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a peça tubular (6) é fixada radialmente através meios tensores (10) que abarcam a superfície lateral da peça tubular (6).

5. Corpo de união, caracterizado pelo fato de que compreende uma peça tubular (6) e uma parte de conexão (2), no qual a parte de conexão (2) compreende uma perfuração contínua (3) com uma extremidade de união (4) e uma extremidade de conexão (5), sendo que na superfície interna da extremidade de união (4) está disposta uma ranhura de fixação (7) circunferencial, sendo que a peça tubular (6) está presente de modo abaulado para a ranhura de fixação (7), pelo menos em algumas regiões.

6. Corpo de união de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma fenda de vedação existente entre superfície externa da peça tubular (6) e superfície interna da parte de conexão (2) é substancialmente nula.

7. Corpo de união de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que na ranhura de fixação (7) está presente um anel de vedação (9) consistindo em um material elástico.

8. Corpo de união de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a ranhura de fixação (7) apresenta um abaulamento, no qual está introduzido um anel de vedação (9).

9. Corpo de união de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que na superfície interna da extremidade de união (4) existe uma ranhura de anel de vedação (8) circunferencial com um anel de vedação (9) consistindo em um material elástico disposto nela, sendo que a largura da ranhura de anel de vedação (8) é menor do que a da ranhura de fixação (7).

10. Corpo de união de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato de que a superfície externa da peça tubular (6) apresenta pelo menos uma ranhura de anel de vedação (8) circunferencial com um anel de vedação (9) consistindo em um material elástico disposto nela.

11. Sistema caracterizado pelo fato de que é para realização do processo, com uma primeira recepção para uma parte de conexão (2) e uma segunda recepção disposta coaxialmente à primeira recepção para uma peça tubular (6), de modo que uma extremidade da peça tubular (6) pode ser introduzida na parte de conexão (2), com meios tensores (10) deslocáveis radialmente para fixação radial da peça tubular (6), com meios para fixação axial da peça tubular (6) e com uma ferramenta (11) deslocável axialmente à peça tubular (6), a qual está projetada de tal modo, que, partindo da parte de conexão (2), uma força atuante na direção longitudinal da peça tubular (6) pode ser exercida sobre uma superfície frontal da extremidade da peça tubular (6) presente na parte de conexão (2), de modo que a peça tubular (6) dobra para a ranhura de fixação, pelo menos em algumas regiões, e a peça tubular (6) e a parte de conexão (2) podem ser unidos de modo duradouro.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a força é exercida sobre a peça tubular (6) através da ferramenta (11) até que uma fenda de vedação existente entre superfície externa da peça tubular (6) e superfície interna da parte de conexão (2) seja substancialmente nula.