BRPI1101115A2 - prensa para dobrar tubos - Google Patents

Abstract

PRENSA PARA DOBRAR TUBOS. A presente invenção refere-se a uma prensa para dobrar tubos, compreendendo dobrar chapas no decurso da produção de tubos, com ao menos um chassi de prensa (1), uma viga superior (3) e uma viga inferior (4) e com ao menos uma ferramenta superior (5), presa na viga superior (3), e com uma ferramenta inferior (6), presa na viga inferior (4), sendo que a viga superior (3) e/ou a viga inferior (4) são conformadas como viga móvel, sendo sujeitas por elementos geradores de força, por exemplo, conjuntos de pistão - cilindro (10), sendo que a ferramenta superior (5) e/ou a ferramenta inferior (6).são constituídas de vários segmentos de ferramentas (12), dispostos sequencialmente na direção longitudinal da prensa (R). Esta prensa se caracteriza pelo fato de que os diferentes segmentos da ferramenta (12) de uma ferramenta (5, 6) são reciprocamente protendidos por meio de um ou vários dispositivos tensores (13).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRENSA PARA DOBRAR TUBOS".

A presente invenção refere-se a uma prensa para dobrar tubos, prevista para dobrar chapas no decurso da produção de tubos, com ao me- 5 nos um chassi da prensa, uma viga superior e uma viga inferior e com ao menos uma ferramenta superior montada na viga superior, e uma ferramenta inferior, montada na viga inferior, sendo que a viga superior ou a viga inferior é conformada como viga móvel com elementos geradores de força, por e- xemplo, conjuntos de pistões de cilindro que efetuam a sujeição e sendo que a ferramenta superior e/ou a ferramenta inferior são constituídas de vários segmentos de ferramentas, dispostos seqüencialmente na direção longitudi- nal da prensa (isto é, na direção longitudinal tubular).

A expressão "prensa para dobrar tubos" significa, no contexto da presente invenção, especialmente uma chamada prensa-O para trançar ou conformar chapas em formato de U na sua seção transversal, pré-formadas, para tubos, ou seja, tubos fendidos, sendo que a ferramenta superior e/ou a ferramenta inferior são conformadas como ferramentas em formato de semi- concha.

Tubos significam, no contexto da invenção, especialmente tubos de costura alongados, ou seja, tubos com costuras de solda alongadas que são formados em vários estágios a partir de chapas (de metal) e, em segui- da, são soldadas ao longo de uma costura longitudinal para conformarem o tubo. O processo de produção convencional também será designado como processo U-O ou também como processo C-U-0. C, no caso, representa "enrrugamento", isto é, o dobramento da chapa preparada nos lados longitu- dinais. Em seguida, a chapa, em um segundo estágio de transformação, em uma prensa U será trabalhada para receber um formato em U. No terceiro estágio de transformação, o perfil em U será conformado na prensa-O para um tubo redondo, ou seja, um tubo fendido. Em seguida, após eventuais ou- tras etapas de processamento, poderá ser feita a soldadura da costura longi- tudinal por dentro e/ou por fora. A presente invenção abrange especialmente preferida uma prensa-O deste tipo. Com essas prensas podem ser produzidos especialmente tubos de grande porte, por exemplo, para a produção oleodutos. Tubos de grande porte significam tubos com diâmetro superior a 0,5 m, de preferência superi- or a 1 m. As chapas usadas apresentam no caso, normalmente, uma espes- sura, por exemplo, superior a 5 mm, preferencialmente 5 mm até 50 mm. Uma prensa deste tipo, por exemplo, uma prensa-O, apresenta na prática um comprimento considerável para poder produzir tubos de comprimento correspondente. Para poder manipular as ferramentas, a ferramenta superior e a ferramenta inferior normalmente consistem em vários segmentos de fer- ramentas dispostos seqüencialmente na direção longitudinal da prensa e que, conjuntamente, formam a ferramenta superior, ou seja, a ferramenta inferior.

Especialmente na produção de tubos grandes de chapa com grande força, no decurso da prensagem, apresentam-se consideráveis for- ças. Durante o processo da prensagem, a ferramenta da prensagem, ao to- do, experimenta uma dilatação longitudinal. Isto resultará, então, em um des- locamento de um segmento na direção longitudinal da prensa. A direção longitudinal da prensa corresponde aqui à direção longitudinal do tubo.

Na prática, foi observado que esses deslocamentos dos seg- mentos e especialmente deslocamentos de segmentos individuais, uns em relação aos outros, podem resultar em problemas, especialmente quando surgirem fugas, especialmente quando são formadas juntas entre os seg- mentos. No aparecimento dessas juntas, a qualidade dos tubos a serem produzidos será consideravelmente prejudicada. Aqui se aplica a presente invenção.

A presente invenção tem como objetivo criar uma prensa para dobrar tubos, dobrando chapas no decurso da produção de tubos, especial- mente uma prensa-O, que, com construção e modo de funcionamento sim- ples, viabiliza a produção de tubos perfeitos.

Para solucionar esta tarefa, a invenção, em uma prensa para dobrar tubos desta espécie, especialmente uma prensa-O, oferece um ensi- namento de que os diferentes segmentos de uma ferramenta estão recipro- camente protendidos por meio de um ou vários dispositivos de protensão. A ferramenta (ferramenta superior e/ou ferramenta inferior), constituída de vá- rios segmentos individuais de ferramenta será, portanto, montada e unida através de um dispositivo tensor.

Em uma modalidade preferida da invenção, um dispositivo ten-

sor deste tipo, na protensão da ferramenta, apresenta um ou vários meios tracionadores, por exemplo, cabos tracionadores e um ou vários elementos tensores que protendem os meios tracionadores, ou seja, os cabos traciona- dores. Os diferentes segmentos de ferramenta serão, por conseguinte, pro- tendidos reciprocamente mediante formação da ferramenta, através dos meios tracionadores que se estendem na direção longitudinal da prensa, como sejam, por exemplo, cabos tracionadores, sendo que estes meios tra- cionadores estão sob regime de protensão. Esta protensão será gerada com o auxílio de um ou de vários elementos tensores. Nesses elementos tenso- res pode se tratar de elementos tensores hidráulicos, por exemplo, cilindros hidráulicos. Basicamente, também são imagináveis outros elementos tenso- res.

No caso, a invenção parte do reconhecimento de que os pro- blemas observados na expansão longitudinal da ferramenta podem ser evi- tados quando os diferentes segmentos de ferramenta, mediante protensão, estiverem protendidos para a respectiva ferramenta. A dilatação longitudinal não será suprimida com o auxílio desses dispositivos tensores, porém como antes, será admitida. O dispositivo tensor, com os meios tracionadores que se encontram sob regime de protensão (elástica), garante, todavia, que a dilatação longitudinal recue após o processo da prensagem. É assegurado que os segmentos de ferramentas durante todo o processo da prensagem e também antes e após o processo da prensagem, sempre encostam perfei- tamente uns nos outros, de maneira que é evitada especialmente uma for- mação de juntas entre os segmentos de ferramentas.

Existe a possibilidade de protender os meios tracionadores dire- tamente nos segmentos terminais das ferramentas. Opcionalmente, a inven- ção propõe que o dispositivo tensor apresente no lado da entrada da prensa e no lado da saída da prensa, um mordente que trabalha sobre o primeiro segmento da ferramenta do lado da entrada e sobre o último segmento de ferramenta do lado da saída, sendo que os meios tracionadores são preten- didos entre estes mordentes. No decurso da dilatação longitudinal da ferra- menta, durante o processo da prensagem, esses mordentes são, por conse- guinte, também desviados e pela protensão dos meios tracionadores, por exemplo, cabos de arame, encostam permanentemente na ferramenta.

Segundo uma possível modalidade da invenção, os meios tra- cionadores, por exemplo, cabos tracionadores, podem atravessar em dire- ção longitudinal da prensa as ferramentas, ou seja, os seus segmentos de ferramenta, por exemplo, por passagens que se projetam em direção longi- tudinal. Na seção terminal, os cabos tracionadores então estarão fixados ou diretamente nos "últimos" segmentos de ferramentas, ou nos mordentes, de maneira que pela protensão dos cabos tracionadores que atravessam os segmentos das ferramentas, os diferentes segmentos são reciprocamente protendidos.

De modo alternativo ou complementar, existe a possibilidade de conduzir os meios tracionadores nas partes externas das ferramentas, ou seja, dos segmentos de ferramentas, nas próprias ferramentas, ou seja, nos segmentos das ferramentas. Nesta forma de realização, os mordentes po- dem ser conformados como alavancas tensoras, acoplados na seção termi- nal, na viga superior e na viga inferior, sendo que também estes mordentes, ou seja, alavancas tensoras, pressionarão então na seção terminal contra a ferramenta e, por conseguinte, contra os segmentos terminais das ferramen- tas. Os elementos tracionadores, por exemplo, os cabos tracionadores não atravessarão, neste caso, as ferramentas propriamente ditas, porém se pro- jetam, por exemplo, ao longo da viga de deslocamento, ou seja, através da viga de deslocamento e, por conseguinte, fora das ferramentas, ou seja, dos segmentos das ferramentas. Se uma disposição deste tipo for prevista, por exemplo, para ferramenta superior na região da viga superior, então as ala- vancas tensores podem ser conformadas como L e posicionando-se por bai- xo da viga superior com o seu flanco L terminal, sendo que o flanco em L trabalhará então nas ferramentas. Detalhes são representados, por exemplo, nas figuras.

Com uma prensa deste tipo serão produzidos preferencialmente tubos de grande porte, por exemplo, para a produção de oleodutos. Os tubos apresentam diâmetros superior a 0,5 m, de preferência superior a 1 m, por exemplo, 1 m até 2 m. Serão usadas espessuras de chapas superiores a 5 mm, por exemplo, 5 mm até 50 mm, de preferência 6 mm até 40 mm. Nor- malmente o comprimento da prensa é superior a 5 m, de preferência superi- or a 10 m, por exemplo, 10 m até 20 m.

A seguir, a invenção será explicada mais detalhadamente base- ada em apenas um exemplo de execução representado na figura. As figuras mostram:

figura 1 uma prensa para dobrar tubos em vista lateral, figura 2 um corte pelo objeto da figura 1 (recorte), figura 3 um recorte do objeto da figura 1 na região da ferramenta superior e da ferramenta inferior, e

figura 4 outro recorte ampliado do objeto da figura 1 na região da ferramenta superior.

As figuras apresentam uma prensa para dobrar tubo, para do- brar chapas no decurso da produção de tubos. No exemplo de execução se trata de uma prensa-O para conformar chapas previamente conformadas e de seção transversal em forma de U, transformando-os para tubos fendidos que, em seguida, serão soldados em costura longitudinal. Esses tubos com costura de solda longitudinal são, por exemplo, usados para oleodutos.

A prensa para dobrar tubos apresenta, na sua estruturação bási- ca, um chassi da prensa 1 que é constituído de vários quadros da prensa 2, dispostos seqüencialmente na direção longitudinal da prensa R. Além disso, a prensa 1 apresenta uma viga superior 3 e uma viga inferior 4, bem como uma ferramenta superior 5, presa na viga superior 3 e uma ferramenta inferi- or 6, presa na viga inferior 4. A prensa representada está conformada como prensa de pistão superior, isto é, a viga superior 3 está conformada como uma viga móvel 3, enquanto que a viga inferior 4 está conformada como me- sa da prensa 4.

No exemplo de execução, tanto a ferramenta superior 5 como também a ferramenta inferior 6 consistem em uma ferramenta básica 7, 8, presa na respectiva viga e de uma concha inserida. Essas conchas inseridas (concha superior e concha inferior), meramente indicadas, podem ser substi- tuídas de maneira simples, de maneira que a prensa pode ser ajustada para a produção de tubos de diferentes diâmetros. Esta possibilidade basicamen- te já é conhecida.

Além disso, pode se reconhecer na figura 2 que a prensa possui conjuntos transportadores 9 laterais que possuem acionamentos de fricção, a fim de introduzir a chapa, ou seja, o tubo dentro da prensa e para removê- los da prensa. Além disso, podem ser reconhecidos rolos transportadores que são representados na figura 2 "ao mesmo tempo" em duas posições diferentes.

Ademais, a prensa naturalmente está provida com elementos geradores de força para a aplicação da força de prensagem. Esses elemen- tos geradores de força 10, no exemplo de execução, são conformados como conjuntos de pistão cilíndrico hidráulicos. De acordo com a figura 1, no e- xemplo de execução, estão previstos seqüencialmente oito conjuntos de pis- tão de cilindros 10 que trabalham na viga superior 3.

Como na prensa representada no exemplo de execução se trata de uma prensa-O, com a qual perfis U pré-formados são prensados para um tubo redondo, a ferramenta superior 5 e a ferramenta inferior 6, ou seja, as suas conchas, são conformadas como ferramentas em formato de semicon- cha, ou seja, conchas.

No caso, a figura 1 apresenta a prensa aberta, sem ferramenta, sem vista lateral. A figura 2 mostra a parte inferior da prensa com ferramen- tas. A peça trabalhada pré-formada também está indicada. Trata-se de uma chapa pré-formada em formato de U que, em seguida, será formada para o tubo. A figura 3 apresenta um conjunto de ferramenta completo que é consti- tuído da ferramenta superior 5 e da ferramenta inferior 6 (sem a prensa). Pode se reconhecer que a ferramenta inferior 6 está disposta em um carro de troca de ferramenta 11.

Na figura 3 pode-se reconhecer que tanto a ferramenta superior 5 como também a ferramenta inferior 6 são constituídas de vários segmen- tos de ferramentas 12, seqüencialmente dispostos na direção longitudinal da prensa R. Os diferentes segmentos de ferramenta 12 estão reciprocamente protendidos com o dispositivo tensor 13. Trata-se, por conseguinte, de um dispositivo de protensão longitudinal 13.

Os dispositivos de protensão longitudinal 13 para ferramenta su- perior 5 por um lado e a ferramenta inferior 6, por outro lado, apresentam um ou vários meios tracionadores 14 que, no exemplo de execução, são con- formados como cabos tracionadores, por exemplo, cabos de arame. Além disso, os dispositivos tensores 13 apresentam um ou vários elementos ten- sores 15, com os quais os cabos tracionadores 14 são tensionados e prefe- rencialmente protendidos.

O dispositivo tensor 13, no exemplo de execução para ferramen- ta superior 5, por um lado, e a ferramenta inferior 6, por outro lado, são de conformação variada.

A constituição e o modo de funcionamento do dispositivo tensor 13 para a ferramenta inferior 6 resulta da figura 3. Na ferramenta inferior 6, os cabos tracionadores transfixam em direção longitudinal da prensa R, os segmentos da ferramenta 12, da ferramenta inferior 6, o que ocorre através de perfurações que se estendem em direção longitudinal através dos seg- mentos de ferramenta 12. No exemplo de execução, a ferramenta inferior 6 é constituída da ferramenta básica 7 e da concha inserida. Detalhes não são representados. As perfurações na região da ferramenta básica 7 são ali con- formadas. Trata-se, por assim dizer, de uma protensão direta dos diferentes segmentos da ferramenta 12, da ferramenta inferior 6. A protensão desejada será formada por meio dos elementos tensores 15 indicados, por exemplo, cilíndricos hidráulicos com pistão oco que são empregados, em caso de ne- cessidade. Quando a protensão for suficientemente alta, serão ativadas as porcas reguladoras, não separadamente representadas, que preservam a protensão, meramente em forma mecânica. A ferramenta inferior 6 se desta- ca, por conseguinte, no exemplo de execução por uma protensão muito sim- ples. Nesta forma de realização é, todavia, necessário que o dispositivo ten- sor 13 ao todo seja solto, removendo especialmente os cabos tracionadores 14, a fim de substituir um único segmento de ferramenta 12.

No dispositivo tensor 13 para ferramenta superior 5, ou seja, pa- ra a sua ferramenta básica 8, está prevista outra forma de realização. Para tanto, é feita referência especialmente à figura 4. A figura 4 apresenta por recortes a viga superior 3, com a ferramenta superior 5 nela presa, a qual novamente é constituída de vários segmentos de ferramenta 12 que não são, todavia, detalhadamente representados na figura 4. Nesta forma de rea- lização, os cabos tracionadores 14 não atravessam as ferramentas, ou seja, o segmento de ferramentas, porém os cabos tracionadores 14 passam fora dos segmentos da ferramenta 12, ao longo da ferramenta. Para tanto, no exemplo de execução estão previstos mordentes, ou seja, alavancas tenso- ras 16 que estão presas no lado da entrada e no lado da saída na respectiva viga, por exemplo, na viga superior 3. Essas alavancas tensoras 16, no e- xemplo de execução, têm formato de L, de maneira que os flancos L inferio- res dessas alavancas tensoras 16 pressionam do lado da entrada e do lado da saída sobre a ferramenta 5, ou seja, por um lado sobre o primeiro seg- mento de ferramenta que está entrando e, por outro lado, sobre o último segmento de ferramenta que está saindo. A alavanca tensora 16 de entrada trabalha meramente de forma passiva, fixando especialmente o cabo tracio- nador 14 representado. Na região da alavanca tensora 16 do lado da saída, está previsto o elemento tensor 15 que no exemplo de execução está con- formado como cilindro hidráulico 15. Para tanto, a alavanca tensora no lado da saída (na região do seu flanco L inferior), que trabalha no segmento de ferramenta 12, possui uma face condutora 18 oblíqua, ou seja, cuneiforme, na qual está prevista deslocável uma cunha 19. Esta cunha 19, prevista mó- vel, é sujeita com o cilindro hidráulico 15. Para protender os cabos traciona- dores 14, será ativado o cilindro hidráulico 15 e deslocado ao lado da condu- ção 18 em direção descendente. Pela ação conjugada da condução 18 oblí- qua com a cunha 19, desloca-se a cunha na direção do segmento de ferra- menta, de maneira que o cabo tracionador 14 será protendido. Alternativa- mente ou em sentido complementar, também é possível trabalhar na viga superior 3 com um elemento tensor, ou seja, cilindro hidráulico, aplicável separadamente, semelhante como é representado para a viga inferior. Tam- bém neste caso, as cunhas com o cilindro 15 representado podem ser ade- quadas, por exemplo, para distender, para uma troca de ferramenta, os ca- bos 14 protendidos e para protendê-los novamente em seguida.

É vantajoso nesta modalidade, na qual os cabos tracionadores 14 estão previstos fora das ferramentas 5, 6, o fato de que os segmentos 12 individuais podem ser desmontados, sem que todo o dispositivo tensor tives- se que ser desmontado. Como não precisam ser previstas perfurações nos segmentos de ferramentas, ferramentas existentes podem continuar a serem usadas sem que sejam necessários trabalhos de remanejamento complexos.

Ao todo, com a forma de realização representada, existe a pos- sibilidade de protender os diferentes segmentos de ferramenta 13, com o auxílio dos dispositivos tensores 13, em sentido recíproco. Os cabos de a- rame 14 são sujeitos com uma protensão. Durante o processo da prensa- gem, a ferramenta recebe uma dilatação longitudinal. Os dispositivos tenso- res 13 garantem que também em um caso de uma dilatação longitudinal deste tipo, os diferentes segmentos de ferramenta 12 sempre encostam fir- memente uns nos outros. As alavancas tensoras 16 serão deslocadas junto com a ferramenta superior e pela protensão dos cabos de arame 14 encos- tam sempre na ferramenta. Após o processo da prensagem, a dilatação lon- gitudinal retorna. Pelos cabos de arame 14 protendidos, as alavancas tenso- ras 16 serão novamente contraídas.

Com o auxílio de cunhas representadas, além disso, pode ser simplificada a troca de ferramentas. Na troca de ferramentas a cunha pode ser regulada através do cilindro hidráulico 15. Desta maneira, surge uma fenda entre a alavanca e a ferramenta.

Claims (9)

REIVINDICAÇÕES

1.Prensa para dobrar tubos, compreendendo dobrar chapas no decurso da produção de tubos, com ao menos um chassi de prensa (1), uma viga superior (3) e uma viga inferior (4), e com ao menos uma ferramenta superior (5), presa na viga supe- rior (3), e uma ferramenta inferior (6), presa na viga inferior (4), sendo que a viga superior (3) e/ou a viga inferior (4) são confor- madas como vigas móveis, estando sujeitas com elementos geradores de força, por exemplo, conjuntos de pistão e cilíndrico (10), sendo que a ferramenta superior (5) e/ou a ferramenta inferior (6) são constituídas de vários segmentos de ferramentas (12), dispostas se- qüencialmente na direção longitudinal da prensa ( R ), caracterizada pelo fato de que os diferentes segmentos de ferramenta (12), de uma ferramenta (5,6), estão reciprocamente pretendidos através de um ou vários dispositivos tensores (13).

2. Prensa, de acordo com a reivindicação 1, na forma de realiza- ção como prensa-O para a conformação de chapas pré-formadas na seção transversal em U, para tubos, ou seja, tubos fendidos, sendo que a ferra- menta superior (5) e a ferramenta inferior (6) são conformadas como semi- concha.

3. Prensa, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as ferramentas (5, 6), ou seja, os segmentos de ferramen- tas (12), são constituídos de ferramenta básica (7, 8) e de concha inserida.

4. Prensa, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, ca- racterizada pelo fato de que o dispositivo tensor (13) apresenta um ou vários meios tracionadores (14), por exemplo, cabos tracionadores e um ou vários elementos tensores (15) que protendem um ou vários meios tracionadores (14).

5. Prensa, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que os meios tracionadores (14), por exemplo, cabos tracionadores atravessam na direção longitudinal da prensa ( R ) as ferramentas (5, 6), ou seja, os segmentos das ferramentas (12), por exemplo, pelas ferramentas básicas (7, 8), por exemplo, através de passagens ou de perfurações, proje- tadas em direção longitudinal.

6.Prensa, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que os meios tracionadores (14) passam fora das ferramentas (5, 6) na direção longitudinal da prensa, ao longo das ferramentas (5, 6), por exemplo, na região da viga superior (3) ou da viga inferior (4),

7.Prensa, de acordo com uma das reivindicações de 4 a 6, ca- racterizada pelo fato de que os elementos tensores (15) são conformados como elementos tensores hidráulicos que estão previstos na região das fer- ramentas (5, 6) e/ou das hastes (3, 4) ou que para protender os meios tra- cionadores (14) (temporariamente) são montados e, em seguida, eventual- mente, serão novamente desmontados.

8.Prensa, de acordo com uma das reivindicações de 4 a 7, ca- racterizada pelo fato de que o dispositivo tensor (13), no lado da entrada da prensa e/ou no lado da saída da prensa, apresenta um mordente ou uma alavanca tensora (16) que, por exemplo, está presa na respectiva viga (3, 4) e que trabalha no segmento de ferramenta (12) do lado da entrada e/ou do lado da saída, sendo que os meios tracionadores (14) estão presos no mor- dente ou na alavanca tensora (16) e, de preferência, estão protendidos entre a alavanca tensora (16) do lado da entrada e a alavanca tensora (16) do la- do da saída.

9.Prensa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que ao menos uma alavanca tensora (16) está provida ou pode ser provida com um elemento tensor (15), por exemplo, um cilindro hidráulico, que protende os meios tracionadores (14).