BR112012007072B1

BR112012007072B1 - conjunto de tubo

Info

Publication number: BR112012007072B1
Application number: BR112012007072-0A
Authority: BR
Inventors: Jason Drost; Robert Schellin
Original assignee: Cummins Ip, Inc
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2020-12-01
Also published as: CN104964111A; CN102713395B; US10900596B2; US20180149295A1; EP2483587B1; WO2011041448A3; EP2483587A2; CN104964111B; BR112012007072A2; CN102713395A; US9909698B2; WO2011041448A2; US20110074150A1; EP2483587A4

Abstract

JUNTA DE FLANGE ESFÉRICA. De acordo com uma modalidade, uma junta de flange (10) para unir um primeiro tubo (12) a um segundo tubo (14) inclui um adaptador (20) acoplado ao primeiro tubo. O adaptador inclui uma superfície convexa (24). A junta de flange inclui também uma junta de vedação (30) com uma primeira superfície côncava (34) e uma segunda superfície convexa (36). A primeira superfície côncava da junta de vedação é engatada de modo compatível com a superfície convexa do adaptador. A segunda superfície convexa é engatada de modo compatível com o segundo tubo.A junta de vedação [e suportada sobre o primeiro tubo. A junta de flange inclui ainda um grampo (40) que inclui uma superfície côncava (80) que é engatada de modo compatível com o segundo tubo para fixar a junta de vedação ao adaptador.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDO RELACIONADO

O presente pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisional US no. 61/246.842, depositado em 29 de setembro de 2009, que é incorporado aqui a título de referência.

Campo

A presente revelação se refere a juntas de flange para unir juntos dois componentes, e mais particularmente a juntas de flange do tipo esférica para unir juntos dois componentes enquanto acomoda desalinhamento angular entre os dois componentes.

Antecedentes

Juntas do tipo flange são amplamente utilizadas para acoplar dois componentes juntos. Genericamente, cada componente inclui um flange fixado ou integral. Os flanges dos componentes são unidos e fixados entre si para formar uma junta utilizando várias técnicas. Uma técnica convencional inclui prender os flanges juntos utilizando um dispositivo de fixação. Freqüentemente, um elemento de vedação, como uma gaxeta, é posicionado entre os flanges para evitar que material passe entre os flanges. Em certas aplicações automotivas, juntas do tipo flange acoplam juntos tubos opostos utilizados para conter um fluxo de material, como ar, descarga, etc., por conseguinte, uma gaxeta é utilizada para vedar a junta do tipo flange para evitar vazamento do material que flui através dos tubos.

Muitas juntas do tipo flange convencionais falham em acomodar desalinhamento angular entre os componentes acoplados. Freqüentemente, juntas do tipo flange típicas são projetadas para acoplar juntos somente componentes coaxialmente alinhados ou paralelos. Entretanto, em certas aplicações automotivas, o acoplamento junto de tubos intencionalmente ou não intencionalmente desalinhados (isto é, não coaxiais ou paralelos) pode ser desejável.Por exemplo, tubos de descarga podem ser intencionalmente desalinhados para evitar ou dar espaço para outros componentes no sistema de descarga ou outro sistema automotivo. Alternativamente, tubos de descarga podem ser não intencionalmente desalinhados devido a erro manual ao acoplar os tubos juntos. A maioria das juntas do tipo flange convencionais não funcionaria adequadamente para acoplar apropriadamente juntos componentes intencionalmente ou não intencionalmente desalinhados.

Algumas juntas convencionais foram projetadas para acomodar desalinhamento angular entre componentes acoplados. Embora tais juntas possam fornecer pelo menos certo acoplamento parcial de componentes desalinhados, genericamente essas juntas falham em fornecer uma vedação adequada entre os componentes para evitar que material vaze através da junta. Além disso, certas dessas juntas convencionais podem acomodar somente uma quantidade de desalinhamento inferior a desejável.

Certas juntas do tipo flange típicas para acoplar juntos componentes são freqüen- temente suscetíveis a aumentos de contrapressão indesejáveis nos componentes, os quais podem obstruir o sistema e resultar em conseqüências indesejáveis. Tais aumentos de con- trapressão podem ser causados quando um componente tem uma dimensão interna significativamente reduzida (por exemplo, diâmetro) em comparação com a dimensão interna do outro componente.

Adicionalmente, muitas juntas do tipo flange típicas que empregam uma gaxeta são difíceis de montar e falham em assegurar vedação adequada. Por exemplo, gaxetas em juntas típicas são manualmente retidas no lugar durante montagem da junta, especialmente em aplicações verticalmente orientadas. Além disso, gaxetas, que devem ser centradas em relação aos componentes, são propensas a deslocamento para fora do centro com os componentes durante e após instalação. Além disso, a maioria das gaxetas utilizada em juntas do tipo flange convencional falha em acomodar variâncias em tamanho de componente, que podem levar a assento inadequado da gaxeta e vazamento.

Sumário

O tema do presente pedido foi desenvolvido em resposta ao presente estado da técnica, e em particular, em resposta aos problemas e necessidades na técnica que não foram ainda resolvidos totalmente por juntas do tipo flange atualmente disponíveis. Por conseguinte, o tema do presente pedido foi desenvolvido para fornecer uma junta de flange esférica, e aparelho e sistemas associados, que superam pelo menos algumas desvantagens das juntas do tipo flange da técnica anterior.

De acordo com uma modalidade, uma junta de flange para unir um primeiro tubo a um segundo tubo inclui um adaptador acoplado ao primeiro tubo. O adaptador inclui uma superfície convexa. A junta de flange também inclui uma gaxeta com uma primeira superfície côncava e uma segunda superfície convexa. A primeira superfície côncava da gaxeta é engatável de forma casada com a superfície convexa do adaptador. A segunda superfície convexa é engatável de forma casada com o segundo tubo.A gaxeta é sustentada no primeiro tubo. A junta de flange inclui ainda um grampo que inclui uma superfície côncava que é engatável de forma casada com o segundo tubo para fixar a gaxeta ao adaptador.

Em algumas implementações, a superfície convexa do adaptador da junta de flange inclui um primeiro raio de curvatura, a primeira superfície côncava da gaxeta inclui um segundo raio de curvatura, a segunda superfície convexa da gaxeta inclui um terceiro raio de curvatura, e a superfície côncava do grampo inclui um quarto raio de curvatura. O primeiro raio de curvatura pode ser igual ao segundo raio de curvatura, os primeiro e segundo raios de curvatura podem ser individualmente menores do que o terceiro raio de curvatura, e o terceiro raio de curvatura pode ser menor do que o quarto raio de curvatura.

De acordo com certas implementações, a superfície convexa do adaptador da junta de flange é uma primeira superfície convexa e o adaptador inclui ainda uma segunda super- fície convexa. Além disso, a superfície côncava do grampo pode ser uma primeira superfície côncava com o grampo incluindo ainda uma segunda superfície côncava. A segunda superfície côncava do grampo pode ser engatável de forma compatível com a segunda superfície convexa do adaptador. Um raio de curvatura da primeira superfície convexa do adaptador pode ser menor do que um raio de curvatura da segunda superfície convexa do adaptador em algumas implementações. Em implementações específicas, um raio de curvatura da primeira superfície côncava do grampo pode ser igual a um raio de curvatura da segunda superfície côncava do grampo.

O grampo da junta de flange pode ser simétrico em seção transversal em certas implementações. A gaxeta pode incluir uma crista que é formada pelo menos em uma das primeira superfícies côncava e segunda convexa da gaxeta.De acordo com algumas implementações, o adaptador inclui um interior oco. O adaptador pode ter também uma seção transversal genericamente no formato de V.

Em algumas implementações, a gaxeta da junta de flange tem um formato substancialmente anular que define uma abertura central. A gaxeta pode incluir ainda uma pluralidade de lingüetas estendendo pelo menos parcialmente para dentro da abertura. O adaptador, gaxeta e grampo podem ser configurados para unir os primeiro e segundo tubos quando os primeiro e segundo tubos são angularmente desalinhados até um ângulo predeterminado. O ângulo predeterminado pode ser aproximadamente 2 graus em certas implementações.

Em outra modalidade, uma montagem de tubo inclui um primeiro tubo que inclui uma primeira porção extrema, e um segundo tubo que inclui uma porção extrema alargada que tem uma parede curva com uma curvatura específica.A montagem de tubo também inclui um adaptador acoplado ao primeiro tubo. O adaptador pode incluir uma superfície curva com uma curvatura que corresponde à curvatura específica. Além disso, a montagem de tubo inclui uma gaxeta posicionada entre a parede curva da porção extrema alargada e a superfície curva do adaptador. A gaxeta tem uma curvatura que corresponde à curvatura específica e a gaxeta é sustentada no primeiro tubo.A montagem de tubo pode incluir ainda um grampo que inclui uma superfície curva com uma curvatura que corresponde à curvatura específica. O grampo pode ser apertado para fixar a parede curva da porção extrema alargada contra a gaxeta e a gaxeta contra a superfície curva do adaptador.

A gaxeta da montagem de tubo pode ter um formato substancialmente anular que define uma abertura central levemente maior do que uma periferia externa do primeiro tubo. A gaxeta pode incluir pelo menos um conjunto de lingüetas opostas estendendo pelo menos parcialmente para dentro da abertura onde uma distância máxima entre as lingüetas opostas sendo menores do que um diâmetro do primeiro tubo. A gaxeta pode formar uma vedação entre o adaptador e a porção extrema alargada do segundo tubo onde a vedação é mantida

quando o segundo tubo é desalinhado em relação ao segundo tubo. A gaxeta pode estender radialmente para fora a partir do primeiro tubo até aproximadamente uma periferia do adaptador radialmente mais externa.

Em certas implementações, a montagem de tubo inclui ainda um anel de reforço anular posicionado entre a porção extrema alargada do segundo tubo e grampo. A montagem de tubo pode incluir um anel de reforço anular acoplado a uma superfície externa do grampo. De acordo com algumas implementações, o adaptador pode ser formado em uma parede do primeiro tubo.

De acordo ainda com outra modalidade, uma montagem de junta esférica inclui uma primeira porção extrema de um primeiro tubo onde a primeira porção extrema tem uma extremidade não alargada.A montagem de junta esférica também inclui uma segunda porção extrema de um segundo tubo.A segunda porção extrema inclui uma extremidade alargada que tem uma superfície interna com um primeiro raio de curvatura e uma superfície externa com um segundo raio de curvatura.A segunda porção extrema inclui ainda uma etapa adjacente à extremidade alargada.Além disso, a montagem de junta esférica inclui um adaptador que é acoplado à primeira porção extrema. O adaptador inclui uma primeira superfície curva com um terceiro raio de curvatura e uma segunda superfície curva com um quarto raio de curvatura diferente do terceiro raio de curvatura. A montagem de junta esférica também inclui uma gaxeta posicionada entre a extremidade alargada da segunda porção extrema e a primeira superfície curva do adaptador. A gaxeta é sustentada pela primeira porção extrema do primeiro tubo e tem uma superfície interna com o terceiro raio de curvatura e uma superfície externa com o primeiro raio de curvatura. A superfície interna da ga- xeta casa com a primeira superfície curva do adaptador e a superfície externa da gaxeta casa com a superfície interna da porção extrema alargada. A gaxeta pode incluir ainda uma crista elevada que engata vedavelmente a extremidade alargada da segunda porção extrema. Adicionalmente, a montagem de junta esférica inclui um grampo que tem uma banda em V simétrica com primeira e segunda superfícies curvas.A primeira superfície curva da banda em V tem o segundo raio de curvatura e a segunda superfície curva da banda em V tem o quarto raio de curvatura.A primeira superfície curva da banda em V casa com a superfície externa da porção extrema alargada e a segunda superfície curva da banda em V casa com a segunda superfície curva do adaptador.

Referência em todo esse relatório descritivo a características, vantagens ou linguagem similar não indica que todas as características e vantagens que podem ser realizadas com o tema da presente revelação devem ser ou são em qualquer modalidade única. Em vez disso, a linguagem referindo às características e vantagens é entendida como significando que uma característica específica, vantagem ou aspecto descrito com relação a uma modalidade é incluída pelo menos em uma modalidade da presente revelação. Desse modo,

discussão dos aspectos e vantagens, e linguagem similar, em todo esse relatório descritivo pode, porém não necessariamente, se refere à mesma modalidade.

Além disso, os aspectos, vantagens e características descritas do tema da presente revelação podem ser combinados em qualquer modo apropriado em uma ou mais modalidades. Uma pessoa versada na técnica relevante reconhecerá que o tema pode ser posto em prática sem uma ou mais das características ou vantagens específicas de uma modalidade específica. Em outros casos, características e vantagens adicionais podem ser reconhecidos em certas modalidades que podem não estar presentes em todas as modalidades. Essas características e vantagens se tornarão mais completamente evidentes a partir da seguinte descrição, ou podem ser aprendidas pela prática do tema como exposto a seguir.

Breve descrição dos desenhos

Para que as vantagens do tema possam ser mais completamente entendidas, uma descrição mais específica da matéria brevemente descrita acima será feita mediante referência a modalidades específicas que são ilustradas nos desenhos em anexo. O entendimento de que esses desenhos representam somente modalidades típicas da matéria e não devem ser, portanto considerados como limitadores de seu escopo, a matéria será descrita e explicada com especificidade adicional e detalhe através do uso dos desenhos, nos quais:

A figura 1 é uma vista lateral em seção transversal de uma montagem de tubo com uma junta de flange esférica de acordo com uma modalidade;

A figura 2 é uma vista lateral em seção transversal da junta de flange esférica da figura 1;

A figura 3 é uma vista lateral em seção transversal de um adaptador de uma junta de flange esférica de acordo com uma modalidade;

A figura 4 é uma vista frontal de uma gaxeta de uma junta de flange esférica de acordo com uma modalidade;

A figura 5 é uma vista lateral em seção transversal de uma extremidade com flange de um tubo de acordo com uma modalidade;

A figura 6 é uma vista lateral em seção transversal de um grampo de uma junta de flange esférica de acordo com uma modalidade;

A figura 7 é uma vista lateral em seção transversal de uma montagem de tubo com uma junta de flange esférica tendo um adaptador integrado em um tubo da montagem de acordo com uma modalidade; e

A figura 8 é uma vista lateral em seção transversal de uma montagem de tubo com uma junta de flange esférica tendo elementos de reforço de acordo com uma modalidade.

Descrição detalhada

Referência em todo esse relatório descritivo a “uma modalidade”. Ou linguagem similar significa que um aspecto, estrutura ou característica específica descrita com relação à modalidade é incluída pelo menos em uma modalidade da presente revelação. Aparecimentos da frase “em uma modalidade” e linguagem similar em todo o presente relatório descritivo podem, porém não necessariamente se referem todos à mesma modalidade. Similarmente, o uso do termo “implementação” significa uma implementação tendo um aspecto, estrutura ou característica específica descrita com relação a uma ou mais modalidades da presente revelação, entretanto, ausente uma correlação expressa para indicar de outro modo, uma implementação pode ser associada a uma ou mais modalidades.

Além disso, os aspectos, estruturas ou características descritas da matéria descrita aqui podem ser combinados em qualquer modo apropriado em uma ou mais modalidades. Na descrição a seguir, inúmeros detalhes específicos são fornecidos, como exemplos de controles, estruturas, dispositivos, algoritmos, programação, módulos de software, seleções de usuário, módulos de hardware, circuitos de hardware, chips de hardware, etc., para fornecer um entendimento completo de modalidades da matéria. Uma pessoa versada na técnica relevante reconhecerá, entretanto, que a matéria pode ser posta em prática sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, e assim por diante. Em outros casos, estruturas, materiais ou operações bem conhecidas não são mostradas ou descritas em detalhe para evitar obscurecer aspectos da matéria revelada.

A figura 1 representa uma modalidade de uma junta de flange esférica 10 acoplando um primeiro tubo 12 a um segundo tubo 14. A junta de flange esférica 10 é configurada para reter uma porção extrema alargada 18 do segundo tubo 14 em relação ao primeiro tubo 12 e fornecer um engate vedado entre os primeiro e segundo tubos. Mais especificamente, a junta de flange esférica 10 facilita um engate vedado entre o primeiro e segundo tubo 12, 14 mesmo com o segundo tubo 14 orientado em um ângulo p com relação ao primeiro tubo. O ângulo p é definido como o ângulo incluso entre um eixo geométrico central 50 do primeiro tubo 12 e um eixo geométrico central 52 do segundo tubo 14. O ângulo p pode ser qualquer de vários ângulos. Em uma implementação específica, o ângulo p está entre zero graus e aproximadamente dois graus. Entretanto, em algumas implementações, o ângulo p é maior do que aproximadamente dois graus.

A junta de flange esférica 10 inclui um adaptador 20, uma gaxeta 30, e um grampo 40. O adaptador 20 é fixado em uma porção extrema 16 do primeiro tubo 12 em torno de uma periferia do primeiro tubo. Em algumas implementações, o adaptador 20 é fixado à porção extrema 16 por soldagem do adaptador à porção extrema. De acordo com certas implementações, o adaptador 20 é fixado à porção extrema 16 utilizando outras técnicas de fixação, como adesão, ligação ou fixação. A gaxeta 30 é sustentada em uma superfície exterior da porção extrema 16 do primeiro tubo 12 e posicionada entre o adaptador 20 e a porção extrema alargada 18. O grampo 40 é posicionado em torno da porção extrema alargada 18, adaptador 20 e gaxeta 30 de tal modo que pelo menos uma porção da porção extrema alargada, adaptador e grampo seja posicionada entre o grampo. O grampo 40 inclui um mecanismo de fixação 48 operável para apertar o grampo contra a porção extrema alargada 18 e adaptador 20. O aperto do mecanismo de fixação 48 contra a porção extrema alargada 18 e adaptador 20 faz com que a porção extrema alargada e o adaptador apertem contra a ga- xeta 30 desse modo formando uma vedação. Genericamente, a porção extrema alargada 18, adaptador 20, gaxeta 30 e grampo 40 incluem superfícies curvas casadas que permitem que a porção extrema alargada 18, adaptador 20 e gaxeta 30 sejam apertadas juntas para formar uma vedação mesmo se o segundo tubo 14 for desalinhado com o primeiro tubo 12.

Com referência à figura 2, o adaptador 20 é fixado à porção extrema 16 do primeiro tubo 12 logo à montante de uma extremidade a jusante 60 do primeiro tubo. A seção do primeiro tubo 12 entre o adaptador 20 e a extremidade à jusante 60 definem um ressalto 62. O adaptador 20 tem um formato substancialmente angular e é genericamente no formato de V em seção transversal (vide, por exemplo, a figura 3). Em outras palavras, em certas implementações, o adaptador 20 pode ser descrito como tendo uma seção transversal substancialmente no formato triangular, porém com um interior oco 23 (por exemplo, tendo um formato em seção transversal similar como um cone). O interior oco do adaptador 20 resulta em uma economia em peso e desse modo uma redução em tensões induzidas na junta 10 e tubos 12, 14. Em algumas modalidades, o adaptador 20 não tem um interior oco.

O adaptador 20 inclui duas superfícies de contato externas (por exemplo, exteriores) inclinadas com relação ao eixo geométrico central 50 do primeiro tubo 12. Como mostrado nas figuras 2 e 3, as superfícies de contato externas incluem uma superfície à montante 22 e uma superfície à jusante 24.Preferivelmente, as superfícies à montante e a jusante 22, 24 respectivamente formam o mesmo ângulo incluso com relação ao eixo geométrico central 50.Cada das superfícies à montante e à jusante 22, 24 são convexas (por exemplo, arredondadas ou curvas para fora).As superfícies à montante e à jusante 22, 24 definem curvas respectivas tendo quaisquer de vários raios. Em algumas implementações, os raios de cada curva podem estar entre aproximadamente 90 mm e aproximadamente 110 mm. Preferivelmente, as curvas respectivas definidas pelas superfícies à montante e à jusante 22, 24 têm raios diferentes para facilitar o uso de um grampo simétrico 40 como será explicado em mais detalhe abaixo. Em implementações específicas, a superfície à montante 22 tem um raio que é maior do que o raio da superfície à jusante 24 aproximadamente por es-pessuras combinadas da gaxeta 30 e a porção extrema alargada 18 do segundo tubo 14.

Como discutido acima, o adaptador 20 pode ser fixado à superfície externa da porção extrema 16 utilizando qualquer de várias técnicas de fixação, como soldagem, adesão, fixação e similar. Além disso, o adaptador 20 pode ser feito de qualquer de vários materiais rígidos, como metal e ligas de metal, compósitos, cerâmica, etc. o adaptador 20 inclui pelo menos uma superfície de fixação 21 que é sustentada por e contata a porção extrema 16 do primeiro tubo 12. Utilizando técnicas de soldagem, o adaptador 20 é soldado à porção extrema 16 em ou adjacente às superfícies de fixação 21. Por conseguinte, a espessura do adaptador 20 nas superfícies de fixação 21 é suficientemente grande para sustentar uma soldagem robusta entre o adaptador 20 e a porção extrema 16, bem como para evitar quebra do adaptador 20 ao longo das superfícies de fixação 21. Alternativo a formar separadamente o adaptador 20 e fixar o mesmo ao tubo 12 está um processo separado e futuro, o adaptador pode ser integrado na porção extrema de um tubo para formar uma estrutura monolítica de uma peça com o tubo. Por exemplo, de acordo com uma modalidade mostrada na figura 7, um adaptador 100 é integrado em uma porção extrema 110 de um tubo 120. Em certas implementações, como a implementação ilustrada, o adaptador 100 é formado na parede do primeiro tubo 120. Por conseguinte, o adaptador 100 pode ter a mesma espessura que a parede do primeiro tubo 120. O adaptador 100 pode incluir as mesmas superfícies curvas que o adaptador 20 e ser utilizado com a mesma gaxeta, porção extrema alargada e grampo que o adaptador 20 para formar uma junta de flange esférica. Em certos casos, o adaptador integrado 100 pode reduzir os custos de fabricação associados a uma junta em comparação com o adaptador 20.

A gaxeta 30 é posicionada entre a superfície à jusante 24 do adaptador 20 e a porção extrema alargada 18 do segundo tubo 14. A gaxeta 30 tem um formato substancialmente anular (vide a figura 4) com uma abertura central 32 através da qual a porção extrema 16 do primeiro tubo 12 estende. A gaxeta 30 inclui superfícies à montante e à jusante 34, 36, respectivamente (vide, por exemplo, a figura 2). A superfície à montante 34 é côncava (por exemplo, arredondada ou curva para dentro) e a superfície à jusante 36 é convexa. Cada das superfícies à montante e à jusante 34, 36 da gaxeta 30 define uma curva respectiva tendo um raio que corresponde ao raio da superfície à jusante 24 do adaptador 20. Em outras palavras, o raio da superfície à montante 34 da gaxeta 30 é aproximadamente igual à superfície à jusante 24 do adaptador 20 e o raio da superfície à jusante 36 da gaxeta é aproximadamente igual ao raio da superfície à montante da gaxeta mais a espessura da gaxeta.

Quando montada, como mostrado na figura 2, a gaxeta 30 forma o mesmo ângulo incluso com relação ao eixo geométrico central 50 como a superfície à jusante 24 do adaptador 20. Desse modo, a superfície à montante côncava 34 da gaxeta 30 engata de forma compatível ou encaixavelmente recebe a superfície à jusante convexa 24 do adaptador 20. Em outras palavras, a superfície à montante côncava 34 se apóia substancialmente nivelada contra a superfície à jusante convexa 24.

Com referência novamente à figura 4, a gaxeta 30 inclui uma pluralidade de lingüe- tas 38 formadas em torno de uma periferia da abertura 32. As lingüetas 38 são configuradas para adequadamente posicionar, centrar e pelo menos parcialmente fixar a gaxeta 30 na

porção extrema 16 do primeiro tubo 12. Em certas implementações, a abertura 32 tem um diâmetro que é levemente maior do que um diâmetro externo da porção extrema 16 para reduzir ou eliminar interferência entre a abertura e a porção extrema, que pode ser causada por variância de fabricação resultando da fabricação do primeiro tubo 12 e/ou gaxeta 30. As lingüetas 38 estendem para dentro da abertura 32 de tal modo que a distância entre lingüe- tas opostas é menor do que o diâmetro externo da porção extrema 16.

Por conseguinte, quando colocado em torno da porção extrema 16, as lingüetas 38 são interferidas pela porção extrema 16 (por exemplo, deformam, flexionam ou defletem quando posicionadas em torno da porção extrema). As forças de interferência entre as lin- güetas 38 e porção extrema 16 atuam para assegurar retenção, posicionamento e centra- gem adequada da gaxeta 30 em relação à porção extrema mesmo com variância de fabricação no primeiro tubo 12 e/ou gaxeta (vide a figura 2). A gaxeta 30 se apóia contra e é sustentada pela porção extrema 16 do primeiro tubo 12, mais especificamente o ressalto 62 do primeiro tubo, de tal modo que a gaxeta se mantém no lugar durante montagem da junta 10, para instalações horizontal, vertical ou outra. Desse modo, um usuário ou instalador não necessita segura manualmente a gaxeta 30 no lugar durante montagem da junta 10. O suporte e retenção da gaxeta 30 utilizando o ressalto 62 do primeiro tubo 12 desse modo pro- vêem uma montagem mais segura e robusta do que se a gaxeta fosse sustentada e retida unicamente pelo adaptador 20.

Adicionalmente, em certas implementações, como a gaxeta 30 é sustentada diretamente pelo primeiro tubo 12, a gaxeta cobre substancialmente a superfície a montante inteira 24 do adaptador 20 a partir da superfície de fixação à jusante 21 até quase uma periferia externa do adaptador. Desse modo, nenhuma porção da superfície à montante 24 é exposta à porção extrema alargada 18. Portanto, a porção extrema alargada 18 é impedida de contatar e potencialmente danificar o adaptador 20 durante ou após montagem.

A gaxeta 30 é configurada para fornecer uma vedação entre o adaptador 20 e a porção extrema alargada 18 do segundo tubo 14. Em certas implementações, a gaxeta 30 é feita de um material flexível, como borracha, espuma, silicone, polímeros, grafite e similar. Em algumas implementações, o material flexível é deformável, compressível e/ou elástico. À medida que o grampo 40 é apertado, a gaxeta 30 pressiona e pelo menos parcialmente deforma contra o adaptador 20 e porção extrema alargada 18 para criar uma vedação ou barreira entre o adaptador e a porção extrema alargada. Em outras palavras, a gaxeta 30 promove a eliminação de aberturas entre a gaxeta, adaptador 20 e porção extrema alargada 18. Entretanto, inconsistências causadas durante fabricação podem criar variâncias no adaptador 20, gaxeta 30 e/ou porção extrema alargada 18, que podem levar a aberturas mais largas entre a gaxeta e o adaptador e/ou porção extrema alargada. Para essa finalidade, a gaxeta 30 pode incluir, em certas implementações, uma crista anular elevada 39 (por exemplo, protuberância) formada na superfície a jusante 36 da gaxeta (vide, por exemplo, figuras 2 e 4). A crista anular 39 é configurada para assegurar que uma vedação é criada entre a gaxeta 30 e a porção extrema alargada 18 no evento do adaptador 20 ou porção extrema alargada é não uniforme, ou tem inconsistências ou variâncias de fabricação. Em outras modalidades, a gaxeta 30 pode incluir uma crista anular elevada na superfície à montante 34 em vez de ou além da crista anular elevada 39 na superfície à jusante 36.

Com referência à figura 5, a porção extrema alargada 18 do segundo tubo 14 inclui superfícies alargadas à montante e à jusante 70, 72, respectivamente e uma etapa 74. A superfície alargada à montante 70 é côncava e a superfície alargada à jusante 72 é convexa. A superfície alargada à montante 70 da porção extrema alargada 18 define uma curva tendo um raio correspondendo ao raio da superfície à jusante convexa 36 da gaxeta 30. Em outras palavras, o raio da superfície alargada à montante 70 da porção extrema alargada 18 é aproximadamente igual à superfície à jusante 36 da gaxeta 30 e o raio da superfície alargada à jusante 72 da porção extrema alargada é aproximadamente igual ao raio da superfície à montante da porção extrema alargada mais a espessura da porção extrema alargada.

Quando montada, a superfície alargada à montante 70 da porção extrema alargada 18 engata de modo compatível ou recebe encaixadamente a superfície à jusante convexa 36 da gaxeta 30. Por conseguinte, a superfície alargada à montante côncava 70 se apóia substancialmente nivelada contra a superfície à jusante convexa 36. No evento da superfície alargada à montante 70 não assentar nivelada contra a superfície à jusante convexa 36 da gaxeta 30 devido a anormalidades de fabricação, ou de outro modo, a crista anular 39 da gaxeta é configurada para assegurar que uma vedação é criada entre a gaxeta 30 a porção extrema alargada 18.

A etapa 74 da porção extrema alargada 18 facilita o acoplamento e desalinhamento do segundo tubo 14 ao primeiro tubo 12 onde o diâmetro externo do segundo tubo é igual a ou similar ao diâmetro externo do primeiro tubo. Em outras palavras, mesmo se os diâmetros externos dos primeiro e segundo tubos 12, 14 forem iguais, o segundo tubo pode ser ainda axialmente desalinhado com e vedado ao primeiro tubo devido à etapa 74.Genericamente, o diâmetro interno de um tubo é diretamente proporcional ao diâmetro externo de um tubo.Em outras palavras, quanto maior ou menor o diâmetro externo de um tubo, então maior ou menor, respectivamente, o diâmetro interno do tubo. Por conseguinte, como a junta 10 facilita o acoplamento e desalinhamento de tubos tendo diâmetros externos similares, a junta também facilita o acoplamento e desalinhamento de tubos tendo diâmetros internos similares, que corresponde a uma diminuição na queda de pressão através dos tubos em comparação com diâmetros internos diferentes.

Com referência à figura 6, o grampo 40 inclui uma banda em V substancialmente anular 42 e tira de tensão 44. A banda em V 42 e tira de tensão 44 induzem cooperativa- mente a porção extrema alargada 18 contra a gaxeta 30 e adaptador 20, bem como o adaptador contra a gaxeta 30. A tira de tensão 44 pode ser ajustada através de um mecanismo de fixação 48 (vide a figura 1) para apertar a banda em V 42 contra a porção extrema alargada 18, gaxeta 30 e adaptador 20, que finalmente forma a junta entre os primeiro e segundo tubos 12, 14. A banda em V 42 inclui duas paredes inclinadas 45, 46 cada tendo superfícies interna e externa 80, 82. Pelo menos uma, e preferivelmente ambas, as superfícies internas 80 é côncava e define uma curva tendo o mesmo raio que a superfície alargada a jusante 72, que corresponde aos raios das superfícies à jusante 36, 24 da gaxeta 30 e adaptador 20, respectivamente. Desse modo, qualquer uma das superfícies internas côncavas 80 pode engatar de modo compatível ou receber encaixadamente a superfície alargada a jusante convexa 72 do segundo tubo 14. Em outras palavras, uma superfície interna côncava 80 do grampo 40 pode apoiar substancialmente nivelado contra a superfície alargada a jusante convexa 72.

A outra das superfícies internas 80 (isto é, a superfície interna não engatada de modo compatível com a superfície alargada à jusante 72) é configurada para engatar de modo compatível ou receber encaixadamente a superfície a montante 22 do adaptador 20. Como discutido acima, a superfície à montante 22 do adaptador 20 tem um raio levemente maior do que a superfície à jusante 24. Mais especificamente, em algumas modalidades, o raio da superfície à montante 22 é aproximadamente igual ao raio da superfície alargada à jusante 72 do segundo tubo 14. Como as superfícies às quais as superfícies internas 80 da banda em V 42 são engatáveis de modo compatível tem o mesmo raio, as superfícies internas 80 podem ter também o mesmo raio, que permite que o grampo 40 seja simétrico. O fornecimento de um grampo simétrico 40 pode eliminar erros de instalação e tempo comu- mente associados a grampos tendo designados e diferentemente configurados lados à montante e à jusante.

Como discutido acima, os raios das superfícies casadas curvas correspondem entre si e podem ser iguais em certas modalidades. Além disso, os raios podem ser diferentes com base nos diâmetros dos primeiro e segundo tubos 12, 14. Por exemplo, para os tubos tendo um primeiro diâmetro (por exemplo, 10,16 cm), o raio da superfície à jusante 24 do adaptador 20 pode ter uma primeira dimensão (por exemplo, 90 mm). Ao contrário, para tubos tendo um segundo diâmetro (por exemplo, 12,7 cm), o raio da superfície a jusante 24 do adaptador 20 pode ter uma segunda dimensão (por exemplo, 110 mm) diferente da primeira dimensão. Desse modo, a junta 10 permite capacidade de desalinhamento similar para tubos de tamanho diferente.

Com referência à figura 8, uma junta 200 é mostrada que é similar à junta exceto que o adaptador 210 não tem um interior oco e a junta 200 inclui aspectos ou anéis de reforço anular 220, 230. O aspecto de reforço 220 é posicionado entre uma porção extrema alar- gada 240 de um tubo à jusante e um grampo 250. O aspecto de reforço 220 pode ter uma curvatura que corresponde à curvatura da porção extrema alargada 240 e grampo 250. Mais especificamente, o aspecto de reforço tem uma superfície à montante com um raio de curvatura que é igual ao raio de curvatura de uma superfície à jusante da porção extrema alarga- 5 da 240, e uma superfície à jusante com um raio de curvatura que é igual ao raio de curvatu ra de uma superfície à montante ou interna do grampo 250. Em certas implementações, o aspecto de reforço 220 é feito de um material rígido. O aspecto de reforço 230 pode ser integrado no grampo 250 ou fixado em uma superfície externa do grampo. Os aspectos de reforço 220, 230 fornecem redução de tensão e resistência adicional para a junta 200.

Embora a descrição acima utilize termos descritivos como “à montante” ou “à jusante”, tais descrições são relativas à orientação específica da junta 10 nas modalidades ilustradas em relação a um fluxo de fluido através dos tubos. Uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica reconhecerá em vista dessa revelação que os termos descritivos podem ser invertidos caso a orientação da junta 10 ou a direção de fluxo seja invertida.

Claims

1.Conjunto de tubo compreendendo: um primeiro tubo; e uma junta de flange compreendendo: um adaptador acoplado ao primeiro tubo, o adaptador e o primeiro tubo sendo formados de forma separada; uma gaxeta; e um grampo; CARACTERIZADO por o adaptador compreender uma superfície a montante convexa possuindo um primeiro raio de curvatura e uma superfície a jusante convexa possuindo um segundo raio de curvatura diferente do primeiro raio de curvatura; a gaxeta compreender uma primeira superfície côncava e uma segunda superfície convexa, a primeira superfície côncava da gaxeta sendo engatada de modo compatível com a superfície a jusante convexa do adaptador, e a segunda superfície convexa capaz de ser engatada de modo compatível com um segundo tubo, em que a gaxeta é capaz de ser suportada sobre o primeiro tubo; e o grampo compreender uma superfície interior capaz de ser engatado de modo compatível com a superfície a montante convexa do adaptador e com o segundo tubo para fixar a gaxeta à superfície a jusante convexa do adaptador, a superfície interior sendo côncava.

2.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da primeira superfície da gaxeta compreender um terceiro raio de curvatura, a segunda superfície convexa da gaxeta compreender um quarto raio de curvatura, e a superfície interior do grampo compreender um quinto raio de curvatura, e o segundo raio de curvatura é igual ao terceiro raio de curvatura, os segundo e terceiro raios de curvatura, cada um, sendo menor do que o quarto raio de curvatura, e o quarto raio de curvatura sendo menor do que o quinto raio de curvatura.

3.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato a junta de flange é para unir o primeiro tubo ao segundo tubo.

4.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície interior do grampo é côncava.

5.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira superfície côncava da gaxeta e a segunda superfície convexa da gaxeta são opostas.

6.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o grampo é simétrico em seção transversal.

7.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a gaxeta compreende um sulco formado em pelo menos uma dentre a primeira superfície côncava e segunda superfície convexa da gaxeta.

8.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o adaptador compreende um interior oco.

9.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o adaptador tem uma seção transversal em forma de V geral.

10.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a gaxeta tem uma forma anular que define uma abertura central, e a gaxeta compreende uma pluralidade de abas que se estendem pelo menos parcialmente para dentro da abertura.

11.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do adaptador, a gaxeta e o grampo serem configurados para unir o primeiro e o segundo tubos quando o primeiro e o segundo tubos são angularmente desalinhados até um ângulo predeterminado.

12.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o ângulo predeterminado é de 2 graus.

13.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente o segundo tubo: o primeiro tubo compreende uma primeira porção de extremidade; o segundo tubo compreende uma porção de extremidade alargada tendo uma parede curvada com uma curvatura específica; uma superfície a jusante convexo do adaptador possui uma curvatura correspondente com a curvatura específica; a gaxeta é posicionada entre a parede curva da porção de extremidade alargada e a superfície a jusante convexa do adaptador, a gaxeta tem uma curvatura correspondente com a curvatura específica, a gaxeta é suportada sobre o primeiro tubo; e a superfície interior do grampo possui uma curvatura correspondente com a curvatura específica, sendo o grampo apertável para fixar a parede curva da porção de extremidade alargada contra a gaxeta e a gaxeta contra a superfície a jusante convexa do adaptador.

14.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a gaxeta tem uma forma anelar que define uma abertura central ligeiramente maior do que uma periferia exterior do primeiro tubo, e a gaxeta compreende pelo menos um conjunto de abas opostas que se estendem pelo menos parcialmente para dentro da abertura, uma distância máxima entre as abas opostas sendo inferior a um diâmetro do primeiro tubo.

15.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a gaxeta forma um selo entre o adaptador e a porção de extremidade alargada do segundo tubo, e a vedação é mantida quando o segundo tubo é desalinhado relativamente ao segundo tubo.

16.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de a gaxeta estender-se radialmente para fora a partir do primeiro tubo para uma periferia radial mais exterior do adaptador.

17.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um anel de reforço anelar posicionado entre a porção de extremidade alargada do segundo tubo e do grampo.

18.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um anel de reforço anelar acoplado a uma superfície exterior do grampo.

19.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o adaptador é formado em uma parede do primeiro tubo.

20.Conjunto de tubo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por: a primeira porção de extremidade tem uma extremidade não alargada; a porção de extremidade alargada do segundo tubo tendo uma superfície interior com um terceiro raio de curvatura e uma superfície exterior com um quarto raio de curvatura, a segunda porção de extremidade ainda compreendendo um degrau adjacente à extremidade alargada; o adaptador é acoplado à primeira porção de extremidade, a gaxeta posicionada sendo suportada pela primeira porção de extremidade do primeiro tubo, a primeira superfície côncava da gaxeta formando uma superfície interior com o segundo raio de curvatura e a segunda superfície convexa da gaxeta formando uma superfície exterior com o terceiro raio de curvatura, a superfície interior acoplando-se com a superfície a jusante convexa do adaptador e a superfície exterior acoplando-se com a superfície interior da porção de extremidade alargada, a gaxeta compreende ainda uma crista elevada engatando-se de modo vedável à extremidade alargada da segunda porção de extremidade; o grampo compreende uma banda em V simétrica, a superfície interior do grampo compreendo uma primeira superfície curvada da banda em V e a segunda superfície curva da banda em V, a primeira superfície curva tendo o quarto raio de curvatura e a segunda superfície curva tendo o primeiro raio de curvatura, e a primeira superfície curva dos acoplamentos da banda em V engata com a superfície exterior da porção de extremidade alargada e a segunda superfície curva dos acopla- mentos da banda em V engata com a segunda superfície curva do adaptador.