BR122019012787A2

BR122019012787A2 - Acoplamento para conectar elementos de tubo, combinação de um elemento de tubo e um acoplamento, e, elemento de tubo.

Info

Publication number: BR122019012787A2
Application number: BR122019012787-5A
Authority: BR
Inventors: Justin P. Brandt; Anthony J. Cuvo; Philip Wayne Bancroft
Original assignee: Victaulic Company
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-10-01
Also published as: EP3693646A1; AU2017395695A1; KR102416212B1; BR122019012787B1; KR102507498B1; TWI684723B; MA45891B1; KR20190094413A; PL3693646T3; CA3049958A1; BR112019010203A2; JP2021191974A; KR20220098277A; MX2019008730A; ES2911033T3; KR20210032548A; PE20191278A1; MX2023004111A; AU2017395695B2; CA3049958C

Abstract

acoplamento para conectar elementos de tubo, combinação de um elemento de tubo e um acoplamento, e, elemento de tubo os elementos de tubo têm ranhuras circunferenciais. as ranhuras têm uma primeira superfície lateral contígua a uma primeira superfície do piso. a primeira superfície lateral e a primeira superfície do piso juntas subtendem um primeiro arco circular de 90° quando vistas em seção transversal. as ranhuras também têm uma segunda superfície lateral contígua a uma segunda superfície do piso. a segunda superfície lateral está em relação espaçada e na relação voltada para a primeira superfície lateral. a segunda superfície lateral e a segunda superfície do piso juntas subtendem um segundo arco circular de 90° quando visto em seção transversal. uma terceira superfície do piso é contígua às primeira e segunda superfícies dos pisos e é uma superfície plana. um acoplamento usado para conectar os elementos de tubo tem projeções arqueadas que engatam nas ranhuras dos elementos de tubo. as projeções arqueadas têm uma seção transversal semicircular. ranhuras de relevo são posicionadas adjacentes a cada projeção arqueada.

Description

[001] Esta invenção refere-se a acoplamentos de tubos para conectar elementos de tubos poliméricos e elementos de tubos conectados por acoplamentos de tubos.

Fundamentos da Invenção [002] Acoplamentos mecânicos para unir elementos de tubos juntos, extremidade à extremidade, compreendem segmentos interconectáveis que são posicionáveis circunferencialmente que circunda as porções de extremidade de elementos de tubos coaxialmente alinhados. O termo “elemento de tubo” é aqui usado para descrever qualquer item ou componente semelhante a tubo tendo uma forma semelhante a tubo. Os elementos de tubo incluem material de tubo, encaixes de tubo, tais como cotovelos, capas e tubos em T, assim como, componentes de controle de fluidos, tais como, válvulas, redutores, filtros, restritores, reguladores de pressão e semelhantes.

[003] Os elementos de tubos são vulneráveis a falhas nas juntas, onde dois ou mais elementos de tubos estão conectados. A falha em uma junta pode ser causada por forças aplicadas que induzem tensões nos elementos ou acoplamentos de tubo que excedem o limite elástico do material que forma os elementos ou acoplamento de tubo, com cargas muito menores aplicadas ciclicamente que induzem falha por fadiga ou quando forças de flexão e tensões adicionais. Independentemente do modo de falha, as concentrações de tensão nos elementos de tubo podem desempenhar um papel importante na limitação do desempenho de juntas de tubos, especialmente juntas de tubos mecânicas montadas a partir de tubos poliméricos, pois alguns materiais poliméricos são sensíveis a concentrações de tensão.

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 10/38 / 14 [004] Concentrações de tensão podem ser um fator, por exemplo, quando elementos de tubos poliméricos são unidos por acoplamentos mecânicos, comumente feitos de metal, tendo projeções arqueadas, conhecidas como “chaves”, que engatam ranhuras circunferenciais nos elementos de tubo. As ranhuras, sejam formadas por operações de usinagem ou trabalhadas a frio (ranhura por laminação), terão regiões de concentração de tensão nos “cantos” da ranhura, onde os lados da ranhura se encontram com o piso da ranhura, tais regiões estando próximas ou adjacentes à localização do engate da chave na ranhura e, portanto, onde as forças e tensões são transferidas através da junta pelo acoplamento. Além disso, considerações de engenharia conhecidas que governam a geometria da ranhura e o contato ranhura/chave tendem a aumentar a tensão nos cantos da ranhura, essas considerações incluindo a necessidade conhecida de maximizar a altura do engate entre os lados das chaves e os lados da ranhura com a finalidade de desempenho, enquanto minimiza a profundidade da ranhura e, para o tubo polimérico, minimiza ou elimina forças de compressão aplicadas pela chave no fundo da ranhura, que agem para aumentar a tensão nos cantos da ranhura. Onde outras forças, como forças de flexão, são aplicadas à junta e transportadas apenas pela interface chave/ranhura, a tensão é aumentada ainda mais nos cantos da ranhura. Nesses cantos, as concentrações de tensão são formadas como uma consequência natural do canto afiado ou raio pequeno presente onde as duas superfícies se encontram. Tais concentrações de tensão são exacerbadas pela necessidade, em acoplamentos de tubo práticos, de considerar as tolerâncias de fabricação no acoplamento e os próprios elementos de tubo. Essas tolerâncias de fabricação criam variabilidade geométrica em cada componente, cuja acomodação limita o grau em que os projetistas de acoplamento podem reduzir o efeito das concentrações de tensão. A tensão aumentada nos cantos da ranhura e as concentrações de tensão que naturalmente ocorrem promovem a formação de pequenas rachaduras em alguns elementos de tubo de polímero, o que pode levar a uma falha final sob altas cargas aplicadas,

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 11/38 / 14 ou falha por fadiga sob cargas cíclicas indutoras de tensão. Existe claramente uma vantagem em reduzir ou eliminar as tensões aumentadas nos cantos das ranhuras nos tubos poliméricos e nas concentrações de tensão nessas localizações, incluindo a redução dos efeitos das variações geométricas na interface chave/ranhura.

Sumário da Invenção [005] A invenção refere-se a um acoplamento para conectar elementos de tubo. Em uma modalidade de exemplo, o acoplamento compreende uma pluralidade de segmentos afixados um ao outro, extremidade à extremidade, circundando um espaço central. Os membros de afixação ajustáveis são posicionados em extremidades opostas de cada segmento para afixar os segmentos um ao outro. As primeiras e segundas projeções arqueadas são posicionadas respectivamente em lados opostos de cada segmento. Cada projeção arqueada está voltada para um eixo geométrico que se estende pelo espaço central e se estende longitudinalmente ao longo de cada segmento. Cada seção arqueada tem uma seção transversal semicircular tomada paralelamente ao eixo geométrico. A seção transversal semicircular se estende por pelo menos uma porção da projeção arqueada.

[006] Em uma modalidade de exemplo, pelo menos uma das projeções arqueadas compreende pelo menos uma região de relevo de folga posicionada adjacente a uma extremidade de um dos segmentos. Além disso, a título de exemplo, a pelo menos uma região de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente em uma única projeção arqueada. A superfície do raio de curvatura crescente está voltada para o eixo geométrico.

[007] Em uma modalidade de exemplo, o acoplamento compreende não mais do que dois segmentos. Em uma outra modalidade de exemplo, cada uma das projeções arqueadas em cada um dos segmentos compreende uma primeira e uma segunda regiões de relevo de folga posicionadas adjacentes

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 12/38 / 14 respectivamente a uma primeira e a uma segunda extremidades de cada um dos segmentos. Em outro exemplo, cada uma das primeiras e segundas regiões de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente. As superfícies do raio de curvatura crescente estão voltadas para o eixo geométrico.

[008] Um acoplamento de exemplo compreende adicionalmente uma primeira e uma segunda ranhura de relevo. A primeira ranhura de relevo é posicionada adjacente à primeira projeção arqueada. A segunda ranhura de relevo é posicionada adjacente à segunda projeção arqueada. Cada ranhura de relevo se estende longitudinalmente ao longo de cada segmento e está voltada para o eixo geométrico. Uma modalidade de exemplo compreende adicionalmente um primeiro ressalto posicionado adjacente à primeira ranhura de relevo. A primeira ranhura de relevo está entre o primeiro ressalto e a primeira projeção arqueada. Um segundo ressalto é posicionado adjacente à segunda ranhura de relevo. A segunda ranhura de relevo está entre o segundo ressalto e a segunda projeção arqueada. O primeiro e o segundo ressaltos são adaptados para entrar em contato com os elementos de tubo.

[009] Em uma modalidade de exemplo, cada um dos primeiro e segundo ressaltos tem um raio de curvatura aproximadamente igual a um raio de curvatura de uma superfície externa dos elementos de tubo. Uma modalidade de exemplo pode adicionalmente compreender pelo menos um membro de afixação localizado em uma extremidade de cada segmento. Em uma modalidade de exemplo específica, os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora de cada segmento. Cada alheta define um orifício para receber um prendedor. Outro exemplo compreende membros de afixação localizados em extremidades opostas de cada segmento. A título de exemplo, os elementos de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora a partir de extremidades opostas de cada segmento. Cada alheta define um orifício para receber um prendedor.

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 13/38 / 14 [0010] Um acoplamento de exemplo compreende adicionalmente uma vedação em anel posicionada dentro do espaço central. A vedação em anel tem uma superfície externa que suporta os segmentos em uma relação afastada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubos no espaço central. Os membros de afixação mantêm os segmentos em contato com a vedação em anel.

[0011] A invenção também engloba, em combinação, um elemento de tubo e um acoplamento para unir o elemento de tubo a outro elemento de tubo. Em uma modalidade de exemplo, o elemento de tubo compreende uma parede lateral que circunda e define um furo. A parede lateral tem uma superfície externa confrontando o furo. Uma ranhura é posicionada na superfície externa da parede lateral. A ranhura estende-se circunferencialmente em torno do furo. A título de exemplo, a ranhura compreende uma primeira superfície lateral contígua a uma primeira superfície do piso. A primeira superfície lateral e a primeira superfície do piso juntas subtendem um primeiro arco circular de 90° quando vistas em seção transversal paralelamente a um eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo. Uma segunda superfície lateral é contígua a uma segunda superfície do piso. A segunda superfície lateral está em relação espaçada e está voltada para a primeira superfície lateral. A segunda superfície lateral e a segunda superfície do piso juntas subtendem um segundo arco circular de 90° quando vistas em seção transversal paralelamente ao eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo. Um acoplamento de exemplo compreende uma pluralidade de segmentos afixados um ao outro, extremidade à extremidade, circundando um espaço central. Os membros de afixação ajustáveis são posicionados em extremidades opostas de cada segmento para afixar os segmentos um ao outro. As primeiras e segundas projeções arqueadas são posicionadas respectivamente em lados opostos de cada segmento. Cada projeção arqueada está voltada para um eixo geométrico

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 14/38 / 14 que se estende pelo espaço central e se estende longitudinalmente ao longo de cada segmento. Cada seção arqueada tem uma seção transversal semicircular tomada paralelamente ao eixo geométrico. A seção transversal semicircular se estende por pelo menos uma porção da projeção arqueada.

[0012] Uma combinação de exemplo compreende adicionalmente uma terceira superfície do piso contígua a ambas as primeira e segunda superfícies dos pisos. A terceira superfície do piso pode compreender uma superfície plana. A título de exemplo, a ranhura tem um formato de seção transversal semicircular compreendendo o primeiro arco circular de 90° e o segundo arco circular de 90°. Em uma modalidade de exemplo, pelo menos uma das projeções arqueadas compreende pelo menos uma região de relevo de folga posicionada adjacente a uma extremidade de um dos segmentos. A título de exemplo, a pelo menos uma região de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente na única projeção arqueada. A superfície de raio de curvatura crescente está voltada para o eixo geométrico.

[0013] Um acoplamento de exemplo pode compreender não mais do que dois segmentos.

[0014] A título de exemplo, cada uma das projeções arqueadas em cada um dos segmentos pode compreender uma primeira e uma segunda regiões de relevo de folga posicionadas adjacentes respectivamente a uma primeira e a uma segunda extremidades de cada um dos segmentos. Em uma modalidade de exemplo, cada uma das primeiras e segundas regiões de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente. As superfícies do raio de curvatura crescente estão voltadas para o eixo geométrico.

[0015] Uma combinação de exemplo pode adicionalmente compreender uma primeira e uma segunda ranhuras de relevo. A primeira ranhura de relevo é posicionada adjacente à primeira projeção arqueada. A segunda ranhura de relevo é posicionada adjacente à segunda projeção

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 15/38 / 14 arqueada. Cada ranhura de relevo se estende longitudinalmente ao longo de cada segmento e está voltada para o eixo geométrico.

[0016] Uma combinação de exemplo pode adicionalmente compreender um primeiro ressalto posicionado adjacente à primeira ranhura de relevo. A primeira ranhura de relevo está entre o primeiro ressalto e a primeira projeção arqueada. Um segundo ressalto é posicionado adjacente à segunda ranhura de relevo. A segunda ranhura de relevo está entre o segundo ressalto e a segunda projeção arqueada. O primeiro e o segundo ressalto são adaptados para entrar em contato com os elementos de tubo.

[0017] Em uma combinação de exemplo, cada um dos primeiro e segundo ressaltos tem um raio de curvatura aproximadamente igual a um raio de curvatura de uma superfície externa dos elementos de tubo. A título de exemplo, a combinação pode adicionalmente compreender pelo menos um membro de afixação localizado em uma extremidade de cada segmento. Em uma modalidade de exemplo específica, os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora de cada segmento. Cada alheta define um orifício para receber um prendedor. A título de exemplo, os membros de afixação são localizados em extremidades opostas de cada segmento.

[0018] Em uma modalidade de exemplo, os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora a partir de extremidades opostas de cada segmento. Cada alheta de afixação define um orifício para receber um prendedor. Uma modalidade de exemplo pode adicionalmente compreender uma vedação em anel posicionado dentro do espaço central. A vedação em anel tem uma superfície externa que suporta os segmentos em uma relação afastada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubos no espaço central. Os membros de afixação mantêm os segmentos em contato com a vedação em anel.

[0019] A invenção também engloba um elemento de tubo para uso

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 16/38 / 14 com um acoplamento de tubo compreendendo uma pluralidade de segmentos afixados uns aos outros, extremidade à extremidade, circundando um espaço central para receber o elemento de tubo. Em uma modalidade de exemplo, pelo menos uma primeira projeção arqueada é posicionada em um lado do acoplamento e voltada para um eixo geométrico que se estende através do espaço central. A projeção arqueada tem uma seção transversal semicircular tomada paralelamente ao eixo geométrico. Um elemento de tubo de exemplo compreende uma parede lateral circundando e definindo um furo. A parede lateral tem uma superfície externa confrontando o furo. Uma ranhura é posicionada na superfície externa da parede lateral. A ranhura se estende circunferencialmente em torno do furo. Em uma modalidade de exemplo, a ranhura compreende uma primeira superfície lateral contígua a uma primeira superfície do piso. A primeira superfície lateral e a primeira superfície do piso juntas subtendem um primeiro arco circular de 90° quando vistas em seção transversal paralelamente a um eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo. Uma segunda superfície lateral é contígua a uma segunda superfície do piso. A segunda superfície lateral está em relação espaçada e está voltada para a primeira superfície lateral. A segunda superfície lateral e a segunda superfície do piso juntas subtendem um segundo arco circular de 90° quando vistas em seção transversal paralelamente ao eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo.

[0020] Um elemento de tubo de exemplo pode adicionalmente compreender uma terceira superfície do piso contígua às primeira e segunda superfícies dos pisos. A terceira superfície do piso pode compreender uma superfície plana. A título de exemplo, a ranhura tem um formato de seção transversal semicircular compreendendo o primeiro arco circular de 90° e o segundo arco circular de 90°.

Breve Descrição dos Desenhos [0021] A invenção será a seguir descrita com relação aos desenhos em

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 17/38 / 14 anexo, onde:

a Figura 1 é uma vista isométrica de um acoplamento de exemplo de acordo com a invenção;

a Figura 2 é uma vista isométrica de uma porção do acoplamento mostrada na Figura 1;

a Figura 3 é uma vista parcial em seção longitudinal de uma união formada pelo acoplamento mostrado na Figura 1 e elementos de tubo de exemplo de acordo com a invenção;

as Figuras 3A e 3B são vistas em seção parcial de ranhuras de elemento de tubo de exemplo de acordo com a invenção mostrada em uma escala ampliada;

as Figuras 3C e 3D são vistas esquemáticas que ilustram o efeito das tolerâncias de fabricação na interface dos elementos de acoplamento e de tubo;

a Figura 4 é uma vista em seção longitudinal de uma junta de tubo usando um acoplamento de exemplo e elementos de tubo de exemplo de acordo com a invenção; e as Figuras 5 e 6 ilustram um método de exemplo para formar a junta de tubo mostrada nas Figuras 3 e 4 usando um acoplamento de exemplo e elementos de tubo de exemplo de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [0022] A figura 1 mostra um acoplamento de tubo de exemplo 10 de acordo com a invenção. O acoplamento 10 compreende uma pluralidade de segmentos, neste exemplo dois segmentos 12 e 14, afixados um ao outro, extremidade à extremidade, circundando um espaço central 16. Para efetuar a afixação dos segmentos 12 e 14, os membros de afixação ajustáveis 18 são posicionados em extremidades opostas de cada segmento. Nesta modalidade de exemplo, os membros de afixação 18 compreendem alhetas 20 que se estendem radialmente para fora a partir das extremidades dos segmentos 12 e

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 18/38 / 14

14. As alhetas 20 no segmento 12 estão em relação confrontante com alhetas 20 no segmento 14 e têm orifícios atravessantes 22 que recebem prendedores ajustáveis 24, neste exemplo, cavilhas 26 e porcas 28. O aperto dos prendedores 24 desenha os segmentos em direção um ao outro e em engate com elementos de tubo a serem conectados como descrito abaixo. Outras modalidades podem ter membros de afixação 18 apenas em uma extremidade de cada segmento, as extremidades opostas sendo unidas, por exemplo, usando uma articulação.

[0023] Como mostrado na Figura 2, cada segmento 12 e 14 (12 mostrados) tem primeira e segunda projeções arqueadas 30 e 32 posicionadas em lados opostos 34 e 36 de cada segmento 12 e 14. Cada projeção arqueada 30, 32 está voltada para um eixo geométrico 38 que se estende através do espaço central 16. As projeções arqueadas 30 e 32 se estendem longitudinalmente ao longo de cada segmento 12 e 14. Como mostrado na Figura 3, cada projeção arqueada 30, 32 nos segmentos 12 e 14 (14 mostrados) tem uma seção transversal semicircular 40 quando a seção é tomada paralela ao eixo geométrico 38. Adjacente a cada projeção arqueada 30, 32 estão ranhuras de relevo 31. Como mostrado na Figura 2, as seções transversais semicirculares 40 se estendem por pelo menos uma porção de cada projeção arqueada 30, 32. No acoplamento de exemplo mostrado, as projeções arqueadas 30 e 32 também compreendem regiões de relevo de folga 42. Tais regiões de relevo de folga proveem folga entre os acoplamentos 12 e 14 e os elementos de tubos na inserção dos elementos de tubos em um acoplamento pré-montado (descrito abaixo). No exemplo mostrado, as regiões de relevo de folga compreendem superfícies 42 de raio de curvatura crescente 44. Os raios 44 das superfícies 42 são medidos a partir do centro de curvatura 46 das projeções arqueadas 30 e 32 tendo a seção transversal semicircular. As superfícies 42 são posicionadas adjacentes às extremidades dos segmentos 12 e 14 e apresentam uma superfície plana voltada para o eixo geométrico 38, em

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 19/38 / 14 que as projeções 30 e 32 podem, de outro modo, interferir com os elementos de tubo após a inserção.

[0024] Como adicionalmente mostrado nas Figuras 3 e 4, a invenção também engloba elementos de tubo 48 e 50 conectados pelo acoplamento 10. Neste exemplo, cada elemento de tubo 48 e 50 compreende uma parede lateral 52 circundando e definindo um furo 54. A parede lateral 52 tem ainda uma parte superfície externa 56 que fica voltada para fora do furo 54. Uma ranhura 58 é posicionada na superfície externa 56 da parede lateral 52. A ranhura 58 estende-se circunferencialmente em torno do furo 54. Na modalidade de exemplo mostrada nas Figuras 3 e 3A, a ranhura 58 compreende uma primeira superfície lateral 60 contígua a uma primeira superfície do piso 62. Quando visto em seção transversal tomada paralelamente ao eixo geométrico 38 (estendendo-se coaxialmente através do furo 54), em conjunto com a primeira superfície lateral 60 e a primeira superfície do piso 62 subtendem um primeiro arco circular a 90° 64. A ranhura 58 compreende adicionalmente uma segunda superfície lateral 66 contígua a uma segunda superfície do piso 68. A segunda superfície lateral 66 está em uma relação espaçada e voltada para a primeira superfície lateral 60. Quando visto em seção transversal tomada paralelamente ao eixo geométrico 38, em conjunto com a segunda superfície lateral 66 e a segunda superfície do piso 68 subtendem um segundo arco circular de 90° 70. Nesta modalidade de exemplo, a ranhura 58 compreende adicionalmente uma terceira superfície do piso 72. A terceira superfície do piso 72 é contígua às primeira e segunda superfícies de piso 62 e 68 e compreende uma superfície plana, ou uma superfície tendo um raio de curvatura infinito. A Figura 3B ilustra uma outra modalidade da ranhura 58 que compreende a primeira superfície lateral 60 contígua à primeira superfície do piso 62 que em conjunto subtende o primeiro arco circular de 90° 64. A ranhura 58 da Figura 3B compreende adicionalmente a segunda superfície lateral 66 contígua a uma segunda

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 20/38 / 14 superfície do piso 68, que em conjunto subtende o segundo arco circular de

90° 70. Nesta modalidade, a ranhura 58 tem um formato de seção transversal semicircular compreendendo o primeiro arco circular de 90° 64 e o segundo arco circular de 90° 70.

[0025] A ranhura 58, quando formada em qualquer modalidade, reduzirá significativamente ou até mesmo eliminará regiões de concentração de tensão tradicionalmente associadas com ranhuras circunferenciais em elementos de tubo. Um aumento concomitante no desempenho da junta é de fato observado em experimentos realizados nos elementos de tubo de CPVC, em que a resistência final e a vida de fadiga de elementos de tubo tendo ranhuras com seções transversais como descrito para a ranhura 58.

[0026] O efeito de tolerâncias de fabricação na interface chave/ranhura é mostrado nas Figuras 3C e 3D. Cada segmento (segmento 14 mostrado) tem um perfil pretendido 33, bem como um limite de tolerância superior aceitável 35 e um limite de tolerância inferior aceitável 37, a fim de permitir processos de fabricação práticos. Similarmente, os elementos de tubo (elemento de tubo 50 mostrado) têm um perfil pretendido 39, o limite de tolerância superior aceitável 41 e limite de tolerância inferior aceitável 43. O projeto de juntas mecânicas deve acomodar essas janelas de tolerância sem interferência. Contudo, a interferência indesejada entre as projeções 30 e 32 e as ranhuras 58 ocorrerá quando ambos os elementos de acoplamento e tubo estiverem em seus limites de tolerância superiores aceitáveis. Ranhuras de relevo 31 (ver as Figuras 3 e 3D) eliminam a zona de maior interferência, zona 45, mostrada na Figura 3C para um acoplamento no limite de tolerância superior 35 e um elemento de tubo no limite de tolerância superior 41. O ajuste entre a projeção arqueada 32 e a ranhura 58, neste caso, é tal que a linha de limite de tolerância superior 35 do acoplamento é mostrada interferindo com (ou passando abaixo) a linha de limite de tolerância superior 41 do elemento de tubo. No entanto, a presença da ranhura de relevo (Figura

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 21/38 / 14

3D) elimina essa interferência e permite um ajuste mais consistente das projeções arqueadas, 30, 32 dentro da ranhura 58. Ranhuras de relevo ausentes 31, zonas de interferência 45 causariam tensões adicionais a serem criadas nos elementos de tubo 48, 50 como o acoplamento 10, que é fabricado de metal, tentou esmagar o canto dos elementos de tubo polimérico 48, 50 dentro da zona, ou impediria que as projeções arqueadas 30 e 32 assentassem tão profundamente na ranhura 58 quanto possível.

[0027] A operação do acoplamento de combinação e do elemento de tubo é ilustrada nas Figuras 5 e 6. Como mostrado na Figura 5 (ver também a Figura 1), o acoplamento 10 é mostrado em um “estado pré-montado”, como seria fornecido pela(o) fábrica ou distribuidor. No estado pré-montado, os segmentos 12 e 14 são afixados uns aos outros, extremidade à extremidade, pelos membros de afixação ajustáveis 18 (neste exemplo, alhetas 20 e prendedores 24), mas também suportados em relação espaçada por uma vedação em anel 74 posicionada entre os mesmos. A vedação em anel 74 é formada por um elastômero, tal como, EPDM e, quando não deformado, tem uma superfície externa 75 (ver Figura 4) dimensionada para suportar os segmentos 12 e 14 em uma relação afastada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubo 48 e 50 no espaço central 16 sem desmontar o acoplamento 10. Os membros de afixação ajustáveis 18 mantêm os segmentos 12 e 14 em contato com a vedação em anel 74 (ver Figuras 1 e 5) no estado pré-montado e podem ser ajustados para comprimir ligeiramente a vedação em anel 74 de modo que os segmentos não fiquem soltos. A inserção dos elementos de tubo, como ilustrado na Figura 5, é auxiliada pelas regiões de relevo de folga, neste exemplo, superfícies de raio de curvatura crescente 42 (ver Figuras 1 e 2) localizadas adjacentes às dos segmentos 12 e 14. As superfícies de raio de curvatura crescente 42 proveem folga nas regiões das projeções arqueadas 30 e 32 que poderiam de outro modo interferir com os elementos de tubo 48 e 50 após a inserção.

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 22/38 / 14 [0028] Como mostrado na Figura 6, os prendedores 24 são apertados para puxar os segmentos 12 e 14 em direção um ao outro e arrastar as projeções arqueadas para engate com as ranhuras 58 nos elementos de tubo 48 e 50 e formar uma junta de tubo. Como mostrado na Figura 4, as ranhuras de relevo 31 reduzem ou eliminam os efeitos adversos das tolerâncias combinadas dos elementos de tubo 48, 50 e segmentos 12, 14, permitindo maior vida de fadiga e carga máxima quando são aplicadas cargas de tração, bem como quando as condições de tolerância partem do nominal. As ranhuras de relevo 31 também evitam que a interferência (que de outro modo estaria presente) adicione tensão aos elementos de tubo 48, 50. Quando os segmentos 12 e 14 são removidos juntamente com a vedação em anel 74 ser comprimida e deformada entre os segmentos e os elementos de tubo 48 e 50 e forme uma junta estanque a fluido. As ranhuras de relevo 31 permitem ainda um aumento na rigidez à flexão da junta formada. A rigidez à flexão é provida pelo contato entre os elementos de tubo e os ressaltos do segmento 33, que têm um raio de curvatura aproximadamente igual ao raio de curvatura da superfície externa do elemento de tubo. As ranhuras de relevo 31 evitam a interferência no canto 45 (ver a figura 3D) e permitem o contato total entre os elementos de tubo e os ressaltos 33, aumentando assim a rigidez de flexão da junta formada.

[0029] Juntas formadas pelos acoplamentos de combinação e elementos de tubos de acordo com a invenção demonstraram melhor vida à fadiga e maior desempenho de pressão máxima em relação aos projetos da técnica anterior.

Claims

1. Acoplamento para conectar elementos de tubo, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de segmentos afixados um ao outro, extremidade à extremidade, circundando um espaço central;

membros de afixação ajustáveis posicionados em extremidades opostas de cada segmento para afixar os segmentos uns aos outros; e, primeira e segunda projeções arqueadas posicionadas respectivamente em lados opostos de cada segmento, cada projeção arqueada voltada para um eixo geométrico que se estende através do espaço central e se estendendo longitudinalmente ao longo de cada segmento, cada seção arqueada tendo uma seção transversal semicircular tomada paralela ao eixo geométrico, a seção transversal semicircular se entendendo por pelo menos uma porção da projeção arqueada.

2. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das projeções arqueadas compreende pelo menos uma região de relevo de folga posicionada adjacente a uma extremidade de um dos segmentos.

3. Acoplamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma região de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente na tal projeção arqueada, a superfície de raio de curvatura crescente voltada para o eixo geométrico.

4. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplamento compreende não mais do que dois segmentos.

5. Acoplamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada uma das projeções arqueadas em cada um dos segmentos compreende uma primeira e uma segunda regiões de relevo de

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 24/38

2 / 8 folga posicionadas adjacentes respectivamente a uma primeira e a uma segunda extremidades de cada um dos segmentos.

6. Acoplamento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada uma das primeira e segunda regiões de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente, as superfícies de raio de curvatura crescente voltadas para o eixo geométrico.

7. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma primeira e uma segunda ranhuras de relevo, a primeira ranhura de relevo posicionada adjacente à primeira projeção arqueada, a segunda ranhura de relevo posicionada adjacente à segunda projeção arqueada, cada ranhura de relevo se estendendo longitudinalmente ao longo de cada segmento e voltada para o eixo geométrico.

8. Acoplamento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

um primeiro ressalto posicionado adjacente à primeira ranhura de relevo, a primeira ranhura de relevo estando entre o primeiro ressalto e a primeira projeção arqueada;

um segundo ressalto posicionado adjacente à segunda ranhura de relevo, a segunda ranhura de relevo estando entre o segundo ressalto e a segunda projeção arqueada, em que os primeiro e segundo ressaltos são adaptados para entrar em contato com os elementos de tubo.

9. Acoplamento de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiro e segundo ressaltos tem um raio de curvatura aproximadamente igual a um raio de curvatura de uma superfície externa dos elementos de tubo.

10. Acoplamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 25/38

3 / 8 membro de afixação localizado na extremidade de cada segmento.

11. Acoplamento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora de cada segmento, cada alheta definindo um orifício para receber um prendedor.

12. Acoplamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente membros de afixação localizados em extremidades opostas de cada segmento.

13. Acoplamento de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora a partir de extremidades opostas de cada segmento, cada uma das alhetas definindo um orifício para receber um prendedor.

14. Acoplamento de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma vedação em anel posicionada no interior do espaço central, a vedação em anel tendo uma superfície externa que suporta os segmentos em uma relação afastada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubo no espaço central; os membros de afixação mantendo os segmentos em contato com a vedação em anel.

15. Combinação de um elemento de tubo e um acoplamento para unir o elemento de tubo a outro elemento de tubo, caracterizada pelo fato de que o elemento de tubo compreende:

uma parede lateral circundando e definindo um furo, a parede lateral tendo uma superfície externa confrontando o furo;

uma ranhura posicionada na superfície externa da parede lateral, a ranhura se estendendo circunferencialmente em torno do furo, a ranhura compreendendo:

uma primeira superfície lateral contígua a uma primeira superfície do piso, a primeira superfície lateral e a primeira superfície do piso

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 26/38

4 / 8 subtendendo um primeiro arco circular de 90° quando visto em seção transversal tomada paralelamente a um eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo;

uma segunda superfície lateral contígua a uma segunda superfície do piso, a segunda superfície lateral estando em uma relação espaçada e voltada para a primeira superfície lateral, a segunda superfície lateral e a segunda superfície do piso subtendendo em conjunto um segundo arco circular de 90° paralelamente ao eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo; e o acoplamento compreendendo:

membros de afixação ajustáveis posicionados em extremidades opostas de cada segmento para afixar os segmentos uns aos outros;

primeira e segunda projeções arqueadas posicionadas respectivamente em lados opostos de cada segmento, cada projeção arqueada voltada para um eixo geométrico que se estende através do espaço central e se estendendo longitudinalmente ao longo de cada segmento, cada seção arqueada tendo uma seção transversal semicircular tomada paralela ao eixo geométrico, a seção transversal semicircular se estendendo sobre pelo menos uma porção da projeção arqueada.

16. Combinação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma terceira superfície do piso contígua a ambas as primeira e segunda superfícies dos pisos, a terceira superfície do piso compreendendo uma superfície plana.

17. Combinação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a ranhura tem um formato de seção transversal semicircular compreendendo o primeiro arco circular de 90° e o segundo arco circular de 90°.

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 27/38

5 / 8

18. Combinação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das projeções arqueadas compreende pelo menos uma região de relevo de folga posicionada adjacente a uma extremidade de um dos segmentos.

19. Combinação de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma região de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente na tal projeção arqueada, a superfície de raio de curvatura crescente voltada para o eixo geométrico.

20. Combinação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o acoplamento compreende não mais que dois segmentos.

21. Combinação de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que cada uma das projeções arqueadas em cada um dos segmentos compreende uma primeira e uma segunda regiões de relevo de folga posicionadas adjacentes respectivamente a uma primeira e uma segunda extremidades de cada um dos segmentos.

22. Combinação de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que cada uma das primeira e segunda regiões de relevo de folga compreende uma superfície de raio de curvatura crescente, as superfícies de raio de curvatura crescente voltadas para o eixo geométrico.

23. Combinação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma primeira e uma segunda ranhuras de relevo, a primeira ranhura de relevo posicionada adjacente à primeira projeção arqueada, a segunda ranhura de relevo posicionada adjacente à segunda projeção arqueada, cada ranhura de relevo se estendendo longitudinalmente ao longo de cada segmento e voltado para o eixo geométrico.

24. Combinação de acordo com a reivindicação 23,

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 28/38

6 / 8 caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:

25. Combinação de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que cada um dos primeiro e segundo ressaltos tem um raio de curvatura aproximadamente igual a um raio de curvatura de uma superfície externa dos elementos de tubo.

26. Combinação de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um membro de afixação localizado em uma extremidade de cada segmento.

27. Combinação de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelo fato de que os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora a partir de cada segmento, cada alheta definindo um orifício para receber um prendedor.

28. Combinação de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente membros de afixação localizados em extremidades opostas de cada segmento.

29. Combinação de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que os membros de afixação compreendem alhetas que se estendem para fora a partir de extremidades opostas de cada segmento, cada uma das alhetas de afixação definindo um orifício para receber um prendedor.

30. Combinação de acordo com a reivindicação 28,

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 29/38

7 / 8 caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma vedação em anel posicionada dentro do espaço central, a vedação em anel tendo uma superfície externa suportando os segmentos em uma relação espaçada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubos no dito espaço central, os membros de afixação prendendo os segmentos em contato com a vedação em anel.

31. Elemento de tubo, para uso com um acoplamento de tubo compreendendo uma pluralidade de segmentos afixados um ao outro, extremidade à extremidade, circundando um espaço central para receber o elemento de tubo, pelo menos uma primeira projeção arqueada posicionada em um lado do acoplamento e voltada para um eixo geométrico estendendo-se através do espaço central, a projeção arqueada tendo uma seção transversal semicircular tomada paralelamente ao eixo geométrico, o elemento de tubo caracterizado pelo fato de que compreende:

uma ranhura posicionada na superfície externa da parede lateral, a ranhura estendendo-se circunferencialmente em torno do furo, a ranhura compreendendo:

uma primeira superfície lateral contígua a uma primeira superfície do piso, a primeira superfície lateral e a superfície do primeiro subtendendo um primeiro arco circular de 90° quando visto em seção transversal tomada paralelamente a um eixo geométrico que se estende coaxialmente através do furo; e, uma segunda superfície lateral contígua a uma segunda superfície do piso, a segunda superfície lateral estando em uma relação espaçada e voltada para a primeira superfície lateral, a segunda superfície lateral e a segunda superfície do piso subtendendo simultaneamente um segundo arco circular de 90° paralelamente ao eixo geométrico que se estende

Petição 870190057012, de 19/06/2019, pág. 30/38

8 / 8 coaxialmente através do furo.

32. Elemento de tubo de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma terceira superfície do piso contígua a ambas as primeira e segunda superfícies dos pisos, a terceira dita superfície do piso compreendendo uma superfície plana.

33. Elemento de tubo de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que a ranhura tem um formato de seção transversal semicircular compreendendo o primeiro arco circular de 90° e o segundo arco circular de 90°.