BR112018016875B1

BR112018016875B1 - Dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação e anel de corte para uso em um dispositivo de conexão

Info

Publication number: BR112018016875B1
Application number: BR112018016875-0A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Stefan König; Alexander Aul; Thomas Butzki
Original assignee: Walter Stauffenberg Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2022-08-23
Also published as: DK3364086T3; BR112018016875A8; KR102414979B1; JP2020508415A; WO2018149532A1; SG11201807375RA; CN109073121B; CN109073121A; US10962151B2; EP3364086A1; KR20190116048A; PL3364086T3; BR112018016875A2; EP3364086B1; ES2719722T3; US20190056050A1; CA3016137A1; JP7014730B2

Abstract

Um dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação, uma tubulação metálica, tem um corpo de conexão de parafuso dotado de um suporte de tubo para a tubulação, uma porca de junção que pode ser roscada no corpo de conexão de parafuso, um anel de corte disposto entre o corpo de conexão de parafuso e a porca de junção, o anel de corte tem um cone externo que interage com um cone interno do suporte de tubo do corpo de conexão de parafuso que o mesmo se deforme radial interno em algumas regiões quando a porca de junção é apertada, e corte o material da tubulação com uma borda de corte, com um efeito de entalhe, com um encaixe de forma, e o anel de corte tem uma superfície de contato radial, subsequente ao cone externo, cuja superfície limita o aperto contra uma superfície de face do corpo de conexão de parafuso, e uma vedação elastomérica circunferencial é disposta em uma ranhura anelar na região do cone externo do anel de corte para contato no interior do cone interno do suporte de tubo do corpo de conexão de parafuso. A ranhura anelar (26) que acomoda a vedação elastomérica circunferencial (5) é (...).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação, em particular uma tubulação metálica, o dispositivo tendo um corpo de conexão roscada dotado de um suporte de tubo para a tubulação, uma porca de junção que pode ser roscada no corpo de conexão roscada, bem como um anel de corte disposto entre o corpo de conexão roscada e a porca de junção, sendo que o anel de corte tem um cone externo que interage com um cone interno do suporte de tubo do corpo de conexão roscada de tal maneira que o mesmo se deforme no sentido radial interno em algumas regiões quando a porca de junção é apertada, e corte o material da tubulação com pelo menos uma borda de corte, com um efeito de entalhe, com um encaixe de forma, e sendo que o anel de corte tem uma su-perfície de contato essencialmente radial, subsequente ao cone externo, cuja superfície limita o aperto contra uma superfície de face do corpo de conexão roscada, e sendo que uma vedação elastomérica circunferencial é disposta em uma ranhura anelar na região do cone externo do anel de corte para contato no interior do cone interno do suporte de tubo do corpo de conexão roscada.

[002] Esse dispositivo de conexão, tal como descrito na Patente EP 0 863 354 B1, serve para uma conexão de encaixe forçado de uma tubulação rígida, em particular uma tubulação metálica, com um acoplamento roscado, e, deste modo, permite uma conexão roscada de tubo. Com relação a este aspecto, a região de transporte de fluido é primeiramente selada com uma vedação metálica, cuja vedação é formada, por um lado, entre o cone externo do anel de corte e o cone interno do suporte de tubo, e, por outro lado, por meio das bordas de corte pressionadas dentro do tubo. Subsequente a essa vedação metálica, uma vedação elastomérica circunferencial é posicionada como uma vedação suave. Com relação a este aspecto, a vedação circunfe- rencial se assenta precisamente contra a transição no ombro radial do anel de corte. Durante sua montagem, o anel de corte deverá ser apertado a um ponto tal até que o ombro radial do anel de corte faça contato com a superfície de face do corpo de conexão roscada. Com relação a este aspecto, surge um problema no sentido de que o anel de corte se afrouxará em virtude das vibrações durante a sua operação em um sistema hidráulico, e no sentido de que uma abertura poderá se formar entre o ombro do anel de corte e a superfície de face do corpo de conexão roscada. Quando essa abertura se torna excessivamente grande, a vedação suave poderá ser extrudada para dentro dessa abertura devido à pressão do sistema hidráulico. Essa extrusão significa a falha da vedação suave.

[003] Além disso, comprovou-se como sendo desvantajoso o fato de a vedação se assentar de maneira precisa em uma borda aguda do corpo de conexão roscada na região do ombro do anel de corte / da superfície de face do corpo de conexão roscada. Como resultado, haverá o risco de danos à vedação suave.

[004] Com relação a esse aspecto, a presente invenção deseja oferecer uma solução. A presente invenção se baseia na tarefa de tornar disponível um dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação, em particular uma tubulação metálica do tipo descrito, em cujo dispositivo o risco de extrusão da vedação suave dentro de uma abertura formada entre o anel de corte e a superfície de face do corpo de conexão roscada é impedido, e o risco de danos é evitado.

[005] De acordo com a presente invenção, um dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação, em particular uma tubulação metálica do tipo descrito se torna disponível, em cujo dispositivo o ris co de extrusão da vedação suave dentro de uma abertura formada entre o anel de corte e a superfície de face do corpo de conexão roscada é impedido, e o risco de danos é evitado. Devido ao fato de a ranhura anelar, que acomoda a vedação elastomérica circunferencial, ser disposta no cone externo do anel de corte, a uma distância da sua superfície de contato, e devido ao fato de uma superfície anelar ser formada entre a ranhura anelar e a superfície de contato, o contato da vedação circunferencial com a superfície de contato do anel de corte, e deste modo também com uma abertura entre a superfície de contato do anel de corte e a superfície de face do corpo de conexão roscada, o que poderá acontecer durante uma operação, é impedido. A extrusão da vedação circunferencial dentro dessa abertura é, deste modo, efetivamente neutralizada.

[006] Em um outro desenvolvimento da presente invenção, a largura da superfície anelar cônica delimitada pela ranhura anelar é de pelo menos 0.4 mm, de preferência de pelo menos 0,6 mm. Como resultado, um bom desacoplamento da vedação circunferencial de uma abertura que poderá ser formada é obtido.

[007] Em uma modalidade da presente invenção, a parede interna da ranhura anelar, que faceia a superfície de contato, forma um ângulo menor que ou igual a 90 graus, de preferência menor que 89 graus, com a superfície anelar. Como resultado, a vedação circunfe- rencial é impedida de realizar um deslizamento parcial para fora da ranhura anelar na direção da superfície de contato. Esse efeito é particularmente obtido em um ângulo menor que 89 graus, uma vez que de tal modo a parede interna forma, desta maneira, um rebaixo.

[008] Em uma outra modalidade da presente invenção, uma saliência que se projeta para dentro da ranhura anelar é formada sobre a parede interna da ranhura anelar, desta maneira formando um rebaixo. Como resultado, a vedação circunferencial é ainda impedida de reali- zar um deslizamento parcial para fora na direção da superfície de contato.

[009] Em uma outra modalidade da presente invenção, a superfície de manta externa da saliência continua na superfície anelar cônica. Como resultado, a formação de borda não é feita, deste modo reduzindo o risco de danos à vedação circunferencial.

[0010] Em um outro desenvolvimento da presente invenção, a parede externa da ranhura anelar, voltada para o lado de fora da superfície de contato, encerra um ângulo superior a 90 graus com a superfície de cone externo que faz limite com a ranhura, pelo menos em uma região que faz limite com o cone externo. Como resultado, a vedação circunferencial é suportada no deslizamento para dentro da ranhura anelar, deste modo neutralizando os danos à vedação circunferencial durante a montagem. Além disso, a instalação da vedação circunfe- rencial é facilitada.

[0011] Em uma modalidade da presente invenção, a transição entre a ranhura anelar e o cone externo é configurada de modo a ser ar-redondada. Como resultado, a vedação circunferencial é ainda suportada em deslizamento para dentro da ranhura anelar.

[0012] Em uma outra modalidade da presente invenção, a parede externa da ranhura anelar tem um contorno em forma de S em seção transversal. Como resultado, é obtido um bom espaço camuflado para a vedação circunferencial, ao mesmo tempo suportando a vedação circunferencial em deslizamento para dentro da ranhura anelar.

[0013] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, a transição entre a ranhura anelar e o cone externo é configurada em um ângulo reto, sendo que a parede externa da ranhura anelar tem um contorno reto em seção transversal, pelo menos em algumas regiões. Com relação a este aspecto, a ranhura anelar é de preferência configurada de modo a ser maior que a vedação circunferencial. Como re- sultado, é formada uma zona de escape que se estende ao longo de toda a profundidade da ranhura anelar, desta maneira aperfeiçoando o efeito de vedação. Ao mesmo tempo, uma expansão flexível da vedação circunferencial se torna possível no estado montado sem tensio- namento, desta maneira prevenindo danos. Com relação a esse aspecto, é vantajoso quando a parede externa da ranhura anelar, voltada para o lado de fora da superfície de contato, encerra um ângulo de 90 graus com o eixo central da linha, pelo menos em uma região limítrofe ao cone externo.

[0014] Em um outro desenvolvimento da presente invenção, a profundidade da ranhura anelar tem pelo menos 15 por cento, de preferência pelo menos 25 por cento da profundidade do anel de corte nessa região. Como resultado, o espaço camuflado para a vedação cir- cunferencial é aperfeiçoado. A profundidade de ranhura anelar tida como particularmente preferida difere de acordo com a função do tamanho da área de construção do anel de corte. Embora uma profundidade de ranhura anelar de cerca de 25 por cento da espessura tenha se comprovado como sendo particularmente adequada no caso de grandes tamanhos de construção, a profundidade de ranhura anelar ideal será de no máximo 45 por cento da espessura no caso de anéis de corte com um tamanho de construção reduzido.

[0015] Além disso, um anel de corte para uso em tal dispositivo de conexão é um objeto da presente invenção.

[0016] Uma modalidade exemplar da presente invenção é mostrada nos desenhos e será descrita em detalhe a seguir. Nas figuras de desenho:

[0017] Figura 1 mostra a representação espacial de um dispositivo de conexão;

[0018] Figura 2 mostra o dispositivo de conexão da Figura 1 em uma representação explodida;

[0019] Figura 3 mostra a representação detalhada do local da conexão do dispositivo de conexão da Figura 1 em seção transversal;

[0020] Figura 4 mostra a representação detalhada do Detalhe IV da Figura 3;

[0021] Figura 5 mostra a representação detalhada do local da conexão de um dispositivo de conexão de uma outra modalidade em seção transversal;

[0022] Figura 6 mostra a representação detalhada do Detalhe VI da Figura 5;

[0023] Figura 7 mostra a representação do dispositivo da Figura 6 com uma vedação circunferencial hidraulicamente tensionada;

[0024] Figura 8 mostra a representação detalhada do local da conexão de um dispositivo de conexão de uma terceira modalidade em seção transversal, e

[0025] Figura 9 mostra a representação detalhada do Detalhe IX da Figura 8.

[0026] O dispositivo de conexão escolhido como uma modalidade exemplar consiste essencialmente em um corpo de conexão roscada 1, que prende um anel de corte 2, e no qual uma porca de junção 3 pode ser roscada, e, desta maneira, o anel de corte 2 poderá ser direcionado em uma tubulação fixada 4.

[0027] O corpo de conexão roscada 1 é essencialmente um corpo de metal cilíndrico oco, que é provido com uma rosca de conexão 11 no lado de extremidade, e estruturado como uma rosca externa. Um flange circunferencial 12 é disposto a uma distância da rosca de conexão 11, cujo flange é provido com um rebordo 13 na forma de um anel circular sobre o lado que faceia a rosca de conexão 11, rebordo esse que delimita uma ranhura anelar para a contenção de um anel de vedação 14. O flange 12 é configurado como um hexágono na modalidade exemplar.

[0028] No lado do flange 12 contrário à rosca de conexão 11, é disposta uma outra rosca externa 15 para a fixação da porca de junção 3. Na região da rosca externa 15, um suporte de tubo de grande diâmetro 16 é formado no corpo de conexão roscada 1, na parte interna, por meio de cujo suporte uma trava 17 é formada, e ainda cujo suporte tem um cone interno 18 que se alarga para fora no lado de extremidade.

[0029] O anel de corte 2 é essencialmente configurado como um cilindro oco e provido com uma superfície de deslizamento que se estreita em seu sentido cônico 21 no lado de extremidade. No lado interno, é feita uma ranhura anelar 22 para a fixação de um anel em O 6 para a vedação do anel de corte 2 com relação à tubulação 4. Na extremidade oposta à superfície de deslizamento 21, um cone externo 23 de um diâmetro externo reduzido é formado sobre o anel de corte 2, por meio de cujo cone uma superfície de contato 24 é formada, e ainda cujo cone é escalonado sobre a sua superfície de manta interna, desta maneira formando duas bordas de corte 25. No lado externo, é feita uma ranhura anelar 26 no cone externo 23 a uma distância da superfície de contato 24, cuja ranhura contém uma vedação circunfe- rencial 5 e delimita uma superfície anelar 27. Na modalidade exemplar, o cone externo tem um ângulo de inclinação de 12 graus com relação ao seu eixo central de rotação, ou seja, o ângulo de abertura será de 24 graus. A largura da superfície anelar 27 é de 0,7 mm.

[0030] A ranhura anelar 26 do cone externo 23 tem uma seção transversal essencialmente retangular. A parede interna 261 da ranhura anelar 26, cuja parede faceia a superfície de contato 24, encerra um ângulo α de 91 graus com a superfície anelar 27. A parede externa 262 da ranhura anelar 26, cuja parede faceia o lado de fora da superfície de contato 24, tem um contorno em seção transversal na forma de um S, desta maneira formando uma borda deslizante arredondada que permite que a vedação circunferencial 5 deslize de maneira ótima para dentro da ranhura anelar 26. Ao mesmo tempo, uma zona de escape 263 para a vedação circunferencial 5 é formada nessa região, cuja zona permite a expansão da vedação circunferencial 5 em um estado de montagem sem tensionamento. Quando uma pressão é aplicada à vedação circunferencial 5, a mesma será pressionada na direção da parede interna 261.

[0031] A porca de junção 3 é essencialmente configurada na forma de uma porca hexagonal, cuja rosca interna 31 irá corresponder à rosca externa 15 do corpo de conexão roscada 1. Em sua extremidade voltada para o lado de fora do flange 12, é formado um colar anelar 32 sobre a porca de junção 3, cujo colar terá uma passagem para a tubulação 4. No lado interno, o colar anelar 32 é provido com uma superfície interna cônica 33 que se alarga em um sentido cônico para dentro, a inclinação de cuja superfície essencialmente corresponderá à inclinação da superfície de deslizamento 21 do anel de corte 2.

[0032] Durante a montagem do dispositivo de conexão de acordo com a presente invenção, a tubulação 4 é introduzida no suporte de tubo 16 do corpo de conexão roscada até que a mesma fique assentada contra a trava 17. O anel de corte 2 é disposto contra a superfície de cone interno 33 da porca de junção 3 com a sua superfície de deslizamento 21, e, em seguida, a porca é roscada na rosca externa 15 do corpo de conexão roscada. Com relação a este aspecto, o anel de corte 2 se encaixa no cone interno 18 do suporte de tubo 16 do corpo de conexão roscada 1 com o seu cone externo 23, e interage com o cone durante esse encaixe, sendo que o anel de corte 2 fica assentado contra a superfície de face 19 do corpo de conexão roscada 1 com a sua superfície de contato 24 quando a porca de junção 3 é apertada, e comprimida no sentido radial interno na região do cone externo 23, deste modo fazendo com que as bordas de corte 25 do cone penetrem no material da tubulação 4, em particular com um encaixe de forma e com um efeito de entalhe. Ao mesmo tempo, um efeito de cunha é formado entre a superfície cônica de deslizamento 21 do anel de corte 2 e a superfície de cone interno 33 do colar anelar da porca de junção, com a finalidade de pressionar o anel de corte 2 no sentido radial, como também para fazer com que o mesmo se torne autocentrado.

[0033] O anel de corte 2 tem a função, de acordo com um aspecto,de fixar mecanicamente a tubulação 4 no lugar por meio da conexão de encaixe de forma obtida por meio das bordas de corte 25 do anel; e de acordo com outro aspecto, o mesmo tem uma função de vedação metálica por meio das bordas de corte 25 que cortam o interior da tubulação, por um lado, e seu cone externo 23, que fica assentado contra o cone interno 18 do suporte de tubulação 16, formando uma vedação metálica, por outro lado, sendo que uma vedação adicional é provida por meio da vedação circunferencial 5 disposta entre esses cones e estruturada como uma vedação suave, e disposta na ranhura anelar 22 de maneira camuflada. Com relação a este aspecto, uma zona de escape 263 é formada por meio do contorno em seção transversal em forma de S da parede externa 262 da ranhura anelar 26.

[0034] Na modalidade exemplar de acordo com a Figura 5, a ra nhura anelar 26 da modalidade exemplar acima descrita é estruturada de uma maneira diferente, em função do que uma saliência 264 que se projeta para dentro é formada na parede interna 261 da ranhura. Com relação a este aspecto, a saliência 264 é configurada de tal maneira que a mesma fique nivelada com a superfície anelar 27 no seu lado externo e permaneça nessa superfície. Com relação a este aspecto, a sua superfície interna continuará o contorno interno da parede interna 261, cujo contorno será, portanto, complementado de modo a formar um contorno em seção transversal em forma de arco.

[0035] Como resultado, um rebaixo é obtido, desta maneira criando um espaço camuflado claramente aperfeiçoado para a vedação cir- cunferencial 5. Essa modalidade da ranhura anelar 26, complementada com a saliência 264, irá criar ainda uma capacidade de instalação obviamente melhor do anel de corte 2, uma vez que a vedação circun- ferencial 5 poderá ser pressionada para dentro desse rebaixo durante o processo de instalação. A vedação circunferencial 5 pode assumir uma posição de vedação ideal em termos de operação em função da pressão hidráulica aplicada, tendo em vista a provisão de uma zona de escape 263, uma vez que essa zona é pressionada de maneira cons-tante contra o rebaixo e mantida no lugar pelo mesmo rebaixo.

[0036] Na modalidade exemplar de acordo com a Figura 8, a ranhura anelar 26 é configurada de modo a ser maior que a vedação cir- cunferencial 5, em função do que a parede externa 262 será orientada em um sentido essencialmente ortogonal com relação ao eixo central da tubulação 4. Além da transição arredondada para a base de ranhura anelar, a parede externa 262 tem um contorno em seção transversal reto e, com relação a este aspecto, o contorno irá fazer uma transição de borda aguda para a superfície do cone externo 23. Como resultado, uma zona de escape 263 que se estende ao longo de toda a profundidade da vedação circunferencial 5 será formada, e cuja zona permitirá uma expansão flexível da vedação circunferencial 5 durante sua montagem, em outras palavras, no estado não tensionado. Quando uma pressão é aplicada, a vedação será pressionada na direção da parede interna 261, em função do que o efeito de vedação será ainda mais reforçado pelo fluido que penetra na zona de escape.

Claims

1. Dispositivo de conexão para a conexão de uma tubulação, o dispositivo tendo um corpo de conexão roscada (1) dotado de um suporte de tubo (16) para a tubulação, uma porca de junção (3) que pode ser roscada no corpo de conexão roscada (1), bem como um anel de corte (2) disposto entre o corpo de conexão roscada (1) e a porca de junção (3), sendo que o anel de corte (2) tem um cone externo (23) que interage com um cone interno (18) do suporte de tubo (16) do corpo de conexão roscada (1) de tal maneira que o cone externo (23) é deformado no sentido radial interno em algumas regiões quando a porca de junção (3) é apertada, e corta em um material da tubulação com pelo menos uma borda de corte, com um efeito de entalhe, com um encaixe de forma, e sendo que o anel de corte (2) tem uma superfície de contato (24) essencialmente radial, subsequente ao cone externo (23), cuja superfície limita o aperto contra uma superfície de face do corpo de conexão roscada (1), e sendo de que uma vedação elas- tomérica circunferencial (5) é disposta em uma ranhura anelar (26) na região do cone externo (23) do anel de corte (2) para contato no interior do cone interno (18) do suporte de tubo (16) do corpo de conexão roscada (1), sendo que a ranhura anelar (26), que acomoda a vedação elastomérica circunferencial (5), é disposta no cone externo (23) do anel de corte (2), a uma distância da sua superfície de contato (24), sendo que uma superfície anelar (27) é formada entre a ranhura anelar (26) e a superfície de contato (24),caracterizado pelo fato de que uma saliência (264) que se projeta para dentro da ranhura anelar (26) é formada sobre a parede interna (261) da ranhura anelar (26) voltada para a superfície de contato (24), desta maneira formando um rebaixo.

2. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura da superfície anelar (27) é de pelo menos 0.4 mm.

3. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede interna (261) da ranhura anelar (26), cuja parede interna faceia a superfície de contato (24), encerra um ângulo α menor que ou igual a 90 graus.

4. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma superfície de manta externa da saliência (264) de preferência continua na superfície anelar (27).

5. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede externa (262) da ranhura anelar (26), voltada para o lado de fora da superfície de contato (24), encerra um ângulo β superior a 90 graus com a superfície de cone externo que faz limite com a parede externa (26), pelo menos em uma região que faz limite com o cone externo (23).

6. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a transição entre a ranhura anelar (26) e o cone externo (23) é configurada de modo a ser arredondada.

7. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a transição entre a ranhura anelar (26) e o cone externo (23) é configurada em um ângulo reto, sendo que a parede externa (262) da ranhura anelar (26) tem um contorno reto em seção transversal, pelo menos em algumas regiões.

8. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parede externa (262) da ranhura anelar (26), voltada para o lado de fora da superfície de contato (24), encerra um ângulo de 90 graus pelo menos em uma região limítrofe ao cone externo (23).

9. Dispositivo de conexão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a profundidade da ranhura anelar (26) tem pelo menos 15 por cento do anel de corte nessa região.

10. Dispositivo de conexão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a parede externa (262) da ranhura anelar (22) um contorno em forma de S em seção transversal.

11. Anel de corte para uso em um dispositivo de conexão, como definido na reivindicação 1, tendo um cone externo delimitado por uma superfície de contato radial, caracterizado pelo fato de que o ranhura anelar (26) é disposta no cone externo (23), a uma distância da superfície de contato (24), cuja ranhura anelar (26) acomoda a vedação elastomérica circunferencial (5), sendo que uma superfície anelar (27) é formada entre a ranhura anelar (26) e a superfície de contato (24), sendo que uma saliência (264) que se projeta para dentro da ranhura anelar (26) é formada sobre a parede interna (261) da ranhura anelar (26), desta maneira formando um rebaixo.

12. Anel de corte, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a parede externa (262) da ranhura anelar (26), voltada para o lado de fora da superfície de contato (24), encerra um ângulo β superior a 90 graus com o cone externo (23) que faz limite com a parede externa (262), pelo menos em uma região que faz limite com o cone externo (23), sendo que uma transição entre a ranhura anelar (26) e o cone externo (23) é configurada de modo a ser arredondada, e sendo que a parede externa (262) da ranhura anelar (26) um contorno em forma de S em seção transversal.