BRPI0905537B1

BRPI0905537B1 - INTERIOR BENDING MACHINE

Info

Publication number: BRPI0905537B1
Application number: BRPI0905537-1A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Raul Fernandez
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2020-10-06
Also published as: BRPI0905537A2

Abstract

máquina de curvatura interior. dispositivo para curvar tubos de aço com eficácia através do seu próprio interior, formado por corpo principal (1) e dois subconjuntos de componentes alocados na extremidade direita e esquerda do corpo, sendo um subconjunto de braços (2) que movimenta todo o corpo (1), aos quais se acoplam as sapatas de curvar (3) revestidas com borracha de apoio (18), as buchas de bronze (4) e as rótulas semi-cilíndricas (5), que se agregam ao corpo principal (1) por meio dos pinos principais (9) os quais vão girar para seu funcionamento; dois subconjuntos de cilindros hidráulicos (7) que comandam toda a parte de acionamento e funcionamento do dispositivo, onde são encaixadas as cunhas (19) unidas às correspondentes placas de atrito (6), que também se acoplam ao corpo principal (1) com a colocação dos pinos do cilindro hidráulico (10) e suas correspondentes buchas separadoras (11); na parte superior do corpo principal (1) são montadas as sapatas superiores (20) e a placa de empurrar (8) revestidas com sua correspondente borracha (16); na parte inferior do corpo (1) são montadas as sapatas de apoio (15), os suportes (12) e pinos de suporte (13), a mola inferior (14) montada juntamente com sapatas de apoio (15) revestidas com a borracha do apoio (17).interior bending machine. device to bend steel tubes effectively through its own interior, formed by main body (1) and two subsets of components allocated on the right and left end of the body, being a subset of arms (2) that move the entire body (1 ), to which are attached the bending shoes (3) coated with support rubber (18), the bronze bushings (4) and the semi-cylindrical spherical plain bearings (5), which are added to the main body (1) by means of the main pins (9) which will rotate for operation; two subsets of hydraulic cylinders (7) that control the entire drive and operation of the device, where the wedges (19) are attached to the corresponding friction plates (6), which are also coupled to the main body (1) with the placement of the hydraulic cylinder pins (10) and their corresponding separating bushings (11); on the upper part of the main body (1), the upper shoes (20) and the push plate (8) are fitted with their corresponding rubber (16); on the lower part of the body (1) the support shoes (15), the supports (12) and support pins (13) are mounted, the lower spring (14) mounted together with support shoes (15) coated with rubber support (17).

Description

Refere-se a presente patente a um dispositivo para curvar tubos de aço com eficácia através do seu próprio interior, formado por corpo principal e dois subconjuntos de componentes alocados na extremidade direita e esquerda do corpo, sendo um subconjunto de braços que movimenta todo o corpo e outro subconjunto de cilindros hidráulicos que comanda toda a parte de acionamento e funcionamento do dispositivo.This patent refers to a device for effectively bending steel tubes through its own interior, formed by the main body and two subsets of components allocated on the right and left end of the body, being a subset of arms that move the entire body and another subset of hydraulic cylinders that controls the entire activation and operation of the device.

Os equipamentos existentes no mercado são máquinas para curvatura de tubos que utilizam o método de envergar com base no uso do esforço externo sobre o objeto, transmitindo o esforço de dobrar através das paredes exteriores do tubo. Da forma em que é atualmente realizada a curvatura, são causados inúmeros inconvenientes, tais como, desgaste do revestimento externo do tubo e capacidade de trabalhar com longitudes limitadas do tubo.The existing equipment on the market are tube bending machines that use the bending method based on the use of external stress on the object, transmitting the bending effort through the outer walls of the tube. In the way that the curvature is currently performed, numerous inconveniences are caused, such as wear of the outer tube lining and the ability to work with limited tube lengths.

O MU8401511-0 refere-se a "Máquina motorizada para curvar tubos e perfis”, tendo como componente motor elétrico, redutor sem-fim coroa, base de cantoneiras, base dos mancais de rolamentos em forma trapezoidal, entre outros, com a mesma finalidade básica, mas, no entanto não apresenta o diferencial da presente patente, que é mecanismo de curvatura realizada através do interior do tubo.MU8401511-0 refers to "Motorized machine for bending tubes and profiles", having as an electric motor component, crown worm gear, angle bracket base, trapezoidal bearing bearings base, among others, with the same purpose basic, but nevertheless does not present the differential of the present patent, which is a curvature mechanism performed through the interior of the tube.

O MU7502865-4 refere-se a "Máquina de curvar tubos com sistema de roletes curvadores" que tem a mesma finalidade básica para curvar tubos, no entanto o seu funcionamento é baseado em roletes, que conduzem os tubos pela mesa operadora da máquina efetuando a curvatura previamente programada. Portanto, de igual maneira, não apresenta o mecanismo de curvatura interno.MU7502865-4 refers to "Tube bending machine with bending roller system" which has the same basic purpose for bending tubes, however its operation is based on rollers, which guide the tubes through the machine's operating table, making the previously programmed curvature. Therefore, likewise, it does not have the internal curvature mechanism.

A PI9803292-5, "Máquina de curvar destinada a curvar material tipo arame, tal como tubos, hastes ou membros de seção", compreende máquina que sustenta um carro provido com dispositivo de aperto para girar e transladar as peças através de mecanismos externos.PI9803292-5, "Bending machine designed to bend wire-type material, such as tubes, rods or section members", comprises a machine that supports a carriage provided with a clamping device to rotate and move parts through external mechanisms.

O MU7502944-8 - "Disposição introduzida em máquina para vergar tubos" - é um braço para máquina de vergar tubos, permitindo a dobra em pequenos raios, utilizando sensores de ângulo ou microns, calha auxiliar condutora com o uso de matrizes, e, apesar do equipamento principal ter a mesma finalidade básica, no entanto difere da presente patente, pois não é um dispositivo completo para envergadura de tubos através de seu interior.The MU7502944-8 - "Arrangement introduced in a machine for bending tubes" - is an arm for machine for bending tubes, allowing bending in small radii, using angle or micron sensors, conductive auxiliary rail with the use of dies, and, despite the main equipment has the same basic purpose, however it differs from the present patent, as it is not a complete device for spanning tubes through its interior.

A PI0100532-4 - "Máquina de curvar para material filiforme tal como tubos, varetas, perfis ou arame metálico” - compreende um suporte de máquina, possuindo guias paralelos suportando de modo móvel um carrinho para alimentar, rodar e travar em uma posição determinada o dito tubo, características que divergem inteiramente do objeto da presente patente.PI0100532-4 - "Bending machine for filiform material such as tubes, rods, profiles or metallic wire” - comprises a machine support, having parallel guides movably supporting a cart to feed, rotate and lock in a determined position said tube, characteristics that diverge entirely from the object of the present patent.

A máquina de curvatura interior poderá ser utilizada em tubos de aproximadamente 8 a 36” de diâmetro interior com espessuras da parede cuja relação diâmetro interior versus espessura (Di/E) seja maior ou igual a 35, sendo que os tubos podem ou não possuir revestimento externo.The inner bending machine can be used in tubes of approximately 8 to 36 ”in inner diameter with wall thicknesses whose interior diameter versus thickness (Di / E) ratio is greater than or equal to 35, and the tubes may or may not have a coating external.

Além disto, os elastômeros utilizados aplicam os esforços sem produzir marcas significativas nas superfícies dos tubos e aceitáveis na maioria dos casos. Seus sistemas de apoio interno, que são as sapatas, evitam ou minimizam os efeitos da curvatura nos tubos tais como rugas ou dentes nos tubos.In addition, the elastomers used apply the stresses without producing significant marks on the surfaces of the tubes and are acceptable in most cases. Its internal support systems, which are the shoes, prevent or minimize the effects of curvature in the tubes such as wrinkles or teeth in the tubes.

Outra vantagem que o dispositivo apresenta é o efeito de cunha, que permite a geração de grandes esforços para a curvatura, empregando atuadores, que são os cilindros hidráulicos, de um tamanho viável para a introdução da máquina no interior do tubo.Another advantage that the device has is the wedge effect, which allows the generation of great efforts for the curvature, using actuators, which are the hydraulic cylinders, of a viable size for the introduction of the machine inside the tube.

A máquina de curvatura interior ora apresentada realiza sua função mecânica internamente no tubo, sem resultar em desgaste do revestimento externo do tubo, quando este for revestido. Além disto, o conceito de curvatura interior permite trabalhar com longitudes ilimitadas de tubo, avançando simplesmente pelo interior dos mesmos.The internal curvature machine now presented performs its mechanical function internally in the tube, without resulting in wear of the outer coating of the tube when it is coated. In addition, the concept of interior curvature allows working with unlimited pipe lengths, simply advancing through the interior.

A máquina de curvatura interior é constituída de um corpo principal e de dois subconjuntos onde se apresentam os componentes para seu movimento, acionamento e funcionalidade.The interior bending machine consists of a main body and two sub-assemblies where the components for its movement, drive and functionality are presented.

A máquina de curvatura interior utiliza-se de uma central hidráulica que comanda o seu acionamento, e seu funcionamento é realizado através de cabos hidráulicos que conectam a central com os cilindros hidráulicos da máquina. Além disto, a central hidráulica possui cabos de aço que realizam a movimentação da máquina a partir do momento em que se encontra dentro do tubo. Os cabos hidráulicos ligados aos cilindros fazem com que estes movimentem os braços da máquina, acionando o seu mecanismo interno para realizarem a curvatura no tubo.The interior bending machine uses a hydraulic central that controls its activation, and its operation is carried out through hydraulic cables that connect the central with the hydraulic cylinders of the machine. In addition, the hydraulic power station has steel cables that move the machine from the moment it is inside the tube. The hydraulic cables connected to the cylinders make them move the arms of the machine, activating its internal mechanism to perform the curvature in the tube.

A presente invenção será descrita com referência à sua forma de realização preferida e ilustrada nos desenhos anexos, nos quais:The present invention will be described with reference to its preferred embodiment and illustrated in the accompanying drawings, in which:

A Figura 1 ilustra a vista em perspectiva inferior da máquina.Figure 1 illustrates the bottom perspective view of the machine.

A Figura 2 ilustra a vista em perspectiva superior da máquina.Figure 2 illustrates the top perspective view of the machine.

A Figura 3 ilustra a vista explodida da máquina.Figure 3 illustrates the exploded view of the machine.

A Figura 4 ilustra a vista da máquina no interior do tubo a ser curvado.Figure 4 illustrates the view of the machine inside the tube to be bent.

A Figura 5 ilustra a vista da máquina no interior do tubo a ser curvado.Figure 5 illustrates the view of the machine inside the tube to be bent.

A Figura 6 ilustra a vista da máquina em utilização no interior do tubo.Figure 6 illustrates the view of the machine in use inside the tube.

De acordo com as figura de 1 a 3, a estrutura mecânica da máquina é montada a partir da armação dos dois subconjuntos de braços (2) aos quais se acoplam as sapatas de curvar (3) revestidas com borracha de apoio (18), as buchas de bronze (4) e as rótulas semi-cilíndricas (5). Os subconjuntos se agregam ao corpo principal (1) por meio dos pinos principais (9) os quais vão girar para seu funcionamento. Concomitantemente, realiza- se a montagem dos subconjuntos de cilindros hidráulicos (7) onde as cunhas (19) são encaixadas e previamente unidas às suas correspondentes placas de atrito (6). Esses subconjuntos se juntam ao corpo principal (1) com a colocação dos pinos do cilindro hidráulico (10) e suas correspondentes buchas separadoras (11).According to figures 1 to 3, the mechanical structure of the machine is assembled from the frame of the two subsets of arms (2) to which the bend shoes (3) coated with support rubber (18) are attached, bronze bushings (4) and semi-cylindrical plain bearings (5). The subsets are added to the main body (1) by means of the main pins (9) which will rotate for their operation. Concomitantly, the hydraulic cylinder subsets (7) are assembled where the wedges (19) are fitted and previously joined to their corresponding friction plates (6). These subsets join the main body (1) with the placement of the hydraulic cylinder pins (10) and their corresponding separating bushings (11).

Na parte superior do corpo principal (1) as sapatas superiores (20) são montadas e nesta parte ainda é alocada a placa de empurrar (8) revestidas com sua borracha (16). Ficando os braços (2) apoiados nas cunhas (19) já montadas, estas se unem aos braços (2) através da mola inferior (14), que ficam unidas aos braços (2) através dos suportes (12) e pinos de suporte (13). Posteriormente, é realizada a montagem da mola inferior (14) juntamente com sapatas de apoio (15), que podem variar em número de unidades de acordo com o comprimento do tubo (21), individualmente revestidas com a borracha (17).In the upper part of the main body (1) the upper shoes (20) are mounted and in this part the push plate (8) coated with its rubber (16) is still allocated. With the arms (2) resting on the wedges (19) already assembled, these are joined to the arms (2) through the lower spring (14), which are joined to the arms (2) through the supports (12) and support pins ( 13). Subsequently, the lower spring (14) is assembled together with support shoes (15), which can vary in number of units according to the length of the tube (21), individually coated with rubber (17).

De acordo com a figura 4 a 6, a máquina de curvatura interior inicia a sua operacionalização ao ser introduzida no tubo (21) a ser curvado. Uma vez introduzida, é regulada para eliminar a folga existente entre esta e o tubo (21) e realize sua função de forma ajustada. Quando na posição inicial, sua operacionalização é feita por meio do acionamento de uma unidade hidráulica de alta pressão (HPU) ou central hidráulica (não ilustrada), que envia fluido hidráulico aos cilindros (7), os quais estão vinculados às cunhas (19) que se deslocam para frente produzindo uma inclinação dos braços (2) que possuem um dispositivo articulado de alta resistência. Entre a cunha (19) e o cilindro hidráulico, existe um sistema de deslizamento que diminui a resistência e os roçamentos, do qual faz parte a placa de desgaste (6). Os braços (2) ao descerem empurram através da sapata de curvar (3) o tubo (21) sobre o qual se apóia. Por efeito de alavanca se produz a ascensão do corpo principal (1) da máquina curvadora e, por conseguinte, o apoio da placa de empurrar (8) contra o tubo (21). As cunhas (19) cumprem a função ao produzir a descida dos braços (2) e também de produzir um efeito multiplicador do esforço efetivo do cilindro hidráulico (7), sendo o fator de multiplicação dentre 10 e 15 vezes.According to figures 4 to 6, the inner curvature machine starts its operation when it is introduced in the tube (21) to be curved. Once introduced, it is adjusted to eliminate the gap between it and the tube (21) and perform its function in an adjusted manner. When in the initial position, its operation is done through the activation of a high pressure hydraulic unit (HPU) or hydraulic central (not shown), which sends hydraulic fluid to the cylinders (7), which are linked to the wedges (19) that move forward producing an inclination of the arms (2) that have a high resistance articulated device. Between the wedge (19) and the hydraulic cylinder, there is a sliding system that reduces resistance and rubbing, which includes the wear plate (6). The arms (2), when descending, push the tube (21) on which it rests through the bending shoe (3). By leveraging, the main body (1) of the bending machine rises and, consequently, the support of the push plate (8) against the tube (21). The wedges (19) fulfill the function by producing the descent of the arms (2) and also to produce a multiplier effect of the effective effort of the hydraulic cylinder (7), the multiplication factor being between 10 and 15 times.

De acordo com a figura 1, a máquina de curvatura interior possui em sua parte inferior um número variável de sapatas de apoio (15), dentre 10 e 20 unidades, segundo as medidas do tubo (21), sujeitas a um sistema elástico calculado em função dos esforços necessários para poder dobrar o tubo (21). A função destas sapatas (15) é produzir um efeito de apoio que acompanhe o tubo em sua deformação e evite que o mesmo tenha dentes e vincos em razão dos esforços de deformação.According to figure 1, the inner curvature machine has on its lower part a variable number of support shoes (15), between 10 and 20 units, according to the measures of the tube (21), subject to an elastic system calculated in depending on the efforts required to bend the tube (21). The function of these shoes (15) is to produce a support effect that accompanies the tube in its deformation and prevents it from having teeth and creases due to the deformation efforts.

De acordo com a figura 2, de forma análoga ao funcionamento da parte inferior, a máquina de curvatura interior possui em sua parte superior duas sapatas superiores (20) que se movem acompanhando as cunhas (19), devido à usinagem realizada nas cunhas (19), de modo que, à medida que descem os braços (2), descem também as sapatas de apoio (15).According to figure 2, similarly to the operation of the lower part, the inner curvature machine has on its upper part two upper shoes (20) that move with the wedges (19), due to the machining performed on the wedges (19 ), so that as the arms (2) go down, the support shoes (15) also go down.

De modo a evitar marcar ou danificar o tubo em seu interior, todas as sapatas (3), (15) e (20) e a placa (8) recebem um revestimento especial realizado em elastômero sintético ou poliuretano de dureza Shore “A” 95° e módulo de elasticidade 3,6 kg/mm2, que devem ser colocados vulcanizados sobre as sapatas.In order to avoid marking or damaging the tube inside, all the shoes (3), (15) and (20) and the plate (8) receive a special coating made of synthetic elastomer or polyurethane of Shore “A” 95 hardness ° and elastic modulus 3.6 kg / mm2, which should be placed vulcanized on the shoes.

Os materiais utilizados nos componentes que estão submetidos aos esforços depreendidos se encontram projetados e dimensionados de maneira que as tensões principais nos mesmos não superem 2500 kg/cm2 de tensão de trabalho.The materials used in the components that are subjected to the strained forces are designed and dimensioned in such a way that the main stresses in them do not exceed 2500 kg / cm2 of working tension.

Claims

1. INTERIOR BENDING MACHINE, characterized by a mechanical structure consisting of the main body (1); two subsets of arms (2) to which bend shoes (3) coated with support rubber (18), bronze bushings (4) and semi-cylindrical ball joints (5) are attached, which are added to the main body (1) through the main pins (9) which will rotate for its operation; two subsets of hydraulic cylinders (7) where the wedges (19) are attached, connected to the corresponding friction plates (6), which are also coupled to the main body (1) by placing the hydraulic cylinder pins (10) and their corresponding separating bushings (11); on the upper part of the main body (1), the upper shoes (20) and the push plate (8) are fitted with their corresponding rubber (16); on the lower part of the body (1) the support shoes (15), the supports (12) and support pins (13) are mounted, the lower spring (14) mounted together with support shoes (15) coated with rubber support (17).

2. INTERIOR BENDING MACHINE, according to claim 1, characterized in that the arms (2) are supported on the wedges (19) already assembled, which are joined to the same arms (2) through the lower spring (14), being united through the supports (12) and support pins (13), said lower spring assembled (14) together with support shoes (15), which can vary in number of units according to the length of the tube (21), individually coated with rubber (17).

3. INTERIOR BENDING MACHINE, according to any one of the preceding claims, characterized by actuation from its introduction into the tube (21) to be bent by a high pressure hydraulic unit (HPU) (not shown), which sends hydraulic fluid to the cylinders (7), which are linked to the wedges (19) that move forward producing an inclination of the arms (2) equipped with articulated device (4) and (5) of high resistance and a sliding system that reduces the resistance and rubbing between the wedge (19) and the hydraulic cylinder, which includes the wear plate (6); the arms (2) when going down, push through the bending shoe (3) the tube (21) on which it rests; by levering, the main body (1) of the bending machine rises and, therefore, the support of the push plate (8) against the tube (21), with the wedges (19) promoting the lowering of the arms (2) and also produce a multiplier effect of the effective effort of the hydraulic cylinder (7), the multiplication factor being between 10 to 15 times.

4. INTERIOR BENDING MACHINE, according to any one of the preceding claims, characterized by having at its bottom a variable number of support shoes (15), between 10 and 20 units, according to the measures of the tube (21), subject an elastic system calculated according to the efforts required to bend the tube (21), producing a supportive effect that accompanies the tube in its deformation without teeth and creases due to the deformation efforts; similarly to the functioning of the lower part, it has in its upper part two upper shoes (20) that move with the wedges (19), so that, as the arms (2) descend, the support shoes also descend (15).

5. INTERIOR BENDING MACHINE according to any one of the preceding claims, characterized in that all the shoes (3), (15) and (20) and the plate (8) receive a special coating in synthetic elastomer or polyurethane of Shore hardness “A” 95 ° and elastic modulus 3.6 kg / mm2, which are placed vulcanized on the shoes