ES2219896T3 - Aparato y metodo para escariar una tuberia. - Google Patents
Aparato y metodo para escariar una tuberia.Info
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Abstract
Aparato para mecanizar un agujero escariado en una tubería, teniendo la tubería una superficie interior, un eje longitudinal, una cara extrema con un grosor radial y una superficie exterior, comprendiendo el aparato una unidad (24) de expansión adaptada para fijarse contra la superficie interior de la tubería; un árbol (26) que se extiende desde la unidad de expansión, que tiene un eje central coaxial con el eje longitudinal de la tubería, cuando la unidad de expansión está fijada contra la superficie interior de la tubería; un volante (30) montado giratoria y deslizablemente en el eje, teniendo el volante un eje de rotación coaxial con el eje central del árbol, un lado frontal que se orienta axialmente a la unidad de expansión, y un lado posterior que se orienta axialmente hacia el lado opuesto a la unidad de expansión, siendo el volante deslizable en una dirección axial a lo largo del árbol en una distancia de al menos la longitud del agujero escariado a mecanizar en la tubería, siendo elvolante capaz de deslizar y rotar simultáneamente en el árbol; un armazón (34) que incluye un soporte (50) de herramienta, estando el armazón simultáneamente fijado circunferencialmente y sujeto de manera radialmente móvil al volante de manera que el armazón gira con el volante alrededor del árbol pero puede moverse en una dirección radial relativa al eje central del volante, estando el soporte de herramienta montado radialmente de manera que el soporte de herramienta puede desplazarse con el volante al interior de la tubería durante el escariado; una herramienta (56) de corte que tiene un extremo radialmente próximo, montado ajustablemente en el soporte de herramienta, y un extremo radialmente distante que se extiende radialmente más allá del punto radialmente más exterior del armazón; una rueda (72) de guía montada giratoriamente en un segundo vástago (80) de un soporte (52) de rueda de guía, teniendo la rueda de guía un eje de rotación paralelo al del volante; un elemento (116) de aplicación de fuerza hacia dentro que tiene un primer extremo conectado al armazón y un segundo extremo conectado al volante de manera que el armazón puede moverse y sesgarse radialmente hacia dentro con respecto al volante; un elemento (122) de aplicación de fuerza hacia fuera que tiene un primer extremo conectado al armazón y un segundo extremo conectado al volante de manera que el armazón puede moverse y sesgarse radialmente hacia fuera con respecto al volante.
Description
Aparato y método para escariar una tubería.
Frecuentemente, al conectar juntas dos tuberías,
resulta ventajoso escariar un extremo de una tubería de manera que
ciertas dimensiones del extremo, por ejemplo, el grosor de la pared
y/o el diámetro interior, puedan corresponderse apropiadamente con
el extremo de la otra tubería para facilitar la soldadura adecuada
de los dos extremos de tubería entre sí. Cuando se escarian extremos
de tubería, se desea precisión y exactitud. El dispositivo de
mecanizado debe sujetarse firmemente en relación con la tubería a
fin de obtener estos resultados. Además, una tubería sobre el
terreno está en muchos casos deformada circunferencialmente debido
a una manipulación poco cuidadosa o a limitaciones de fabricación.
Esto es habitual especialmente en tuberías con grandes diámetros o
con paredes relativamente delgadas en comparación con el diámetro,
tales como las utilizadas para oleoductos y gasoductos. Por ejemplo,
es deseable que la herramienta de mecanizado siga con mucha
precisión la superficie circunferencial real de la pared para
garantizar un mecanizado uniforme del agujero escariado.
Las patentes estadounidenses nº 5.171.110
de
Pettifer et al. (la patente Pettifer 110) y nº 5.361.659 de Hanson (la patente Hanson 659), que definen la técnica anterior más próxima, describen dos dispositivos de mecanizado que hacen rotar una herramienta de corte contra la superficie circunferencial interior del extremo de tubería y la hacen avanzar axialmente adentro de la tubería hasta que se forma un agujero escariado. En la patente Pettifer 110, la herramienta de corte está conectada de manera pivotante a un volante giratorio, y la herramienta de corte se presiona radialmente hacia fuera contra la superficie interior de la tubería al hacerse rotar alrededor de su punto de giro. En la patente Hanson 659, la herramienta de corte está montada deslizablemente sobre un par de estructuras de guía paralelas, espaciadas, conectadas a un volante giratorio, y la herramienta de corte se presiona radialmente hacia fuera contra la superficie interior de la tubería al hacerse deslizar radialmente a lo largo de las estructuras de guía.
Pettifer et al. (la patente Pettifer 110) y nº 5.361.659 de Hanson (la patente Hanson 659), que definen la técnica anterior más próxima, describen dos dispositivos de mecanizado que hacen rotar una herramienta de corte contra la superficie circunferencial interior del extremo de tubería y la hacen avanzar axialmente adentro de la tubería hasta que se forma un agujero escariado. En la patente Pettifer 110, la herramienta de corte está conectada de manera pivotante a un volante giratorio, y la herramienta de corte se presiona radialmente hacia fuera contra la superficie interior de la tubería al hacerse rotar alrededor de su punto de giro. En la patente Hanson 659, la herramienta de corte está montada deslizablemente sobre un par de estructuras de guía paralelas, espaciadas, conectadas a un volante giratorio, y la herramienta de corte se presiona radialmente hacia fuera contra la superficie interior de la tubería al hacerse deslizar radialmente a lo largo de las estructuras de guía.
Tanto en la patente Pettifer 110 como en la
patente Hanson 659, la profundidad radial de corte del agujero
escariado está controlada por una rueda de guía que está conectada a
la herramienta de corte y presionada contra la superficie interior
de la tubería en una ubicación desviada axialmente, delante de la
posición de la herramienta de corte. La rueda de guía sigue el
contorno interior de la tubería, haciendo que la herramienta de
corte oscile radialmente a fin de reproducir el contorno interior
de la tubería en la sección del agujero escariado.
Se ha descubierto que los dispositivos
escariadores que emplean una rueda de guía que presiona contra la
superficie interior de la tubería pueden producir defectos en el
agujero escariado donde el interior de la tubería presenta defectos
superficiales, por ejemplo, costuras de soldadura, salpicaduras de
soldadura o capas de óxido en la tubería, o donde el interior de la
tubería está contaminado con suciedad u otros restos. Tales
defectos o materiales contaminantes superficiales no son raros en
las tuberías utilizadas, por ejemplo, en oleoductos y gasoductos
campo a través. La ubicación de estos defectos o contaminantes
dentro del interior de la tubería hace difícil su detección, e
incluso si se detectan, pueden ser difíciles de eliminar. Por
tanto, hay necesidad de un aparato para escariar una tubería que no
controle la profundidad radial de corte de la herramienta de corte
presionando un elemento de guía contra la superficie interior de la
tubería.
Se ha descubierto también que los dispositivos
escariadores que emplean una rueda de guía que está desviada
axialmente (es decir, paralela al eje longitudinal de la tubería)
con respecto a la posición de la herramienta de corte, pueden
producir defectos en el agujero escariado donde el perfil
circunferencial de la tubería cambia en la dirección axial. Por
ejemplo, si sólo están deformadas circunferencialmente unas pocas
pulgadas de la parte extrema de la tubería debido a la manipulación
sobre el terreno, aunque la parte restante de la tubería no esté
deformada, un aparato que tenga una rueda de guía que esté desviada
axialmente con respecto a la herramienta de corte puede producir
entonces un agujero escariado que no se corresponda con exactitud
al perfil circunferencial de la sección escariada de la tubería. Por
tanto, hay necesidad de un dispositivo escariador que utilice una
rueda de guía que no esté desviada axialmente con respecto a la
ubicación de la herramienta de corte.
Por motivos de seguridad, coste y conveniencia,
los medios de inspección ultrasónica están reemplazando rápidamente
a los medios de inspección radiográfica (rayos x) para la
comprobación de soldaduras sobre el terreno realizadas durante la
construcción de conductos. Para facilitar tal inspección
ultrasónica, muchas tuberías ahora están equipadas en cada extremo
con una superficie exterior rectificada con precisión. Normalmente,
estas zonas rectificadas en los extremos de la tubería tienen un
acabado muy liso, están libres de defectos o de contaminación
superficial y son fácilmente accesibles para la eliminación de
cualquier defecto o contaminación que pueda haber presente. Por
tanto, hay necesidad de un método y de un aparato de escariado que
utilicen la superficie exterior de un extremo de tubería para
controlar la profundidad de corte de un agujero escariado.
La presente invención proporciona un aparato
escariador para mecanizar un agujero escariado en una tubería. El
aparato comprende una unidad de expansión que está adaptada para
fijarse dentro de la tubería, contra la superficie interior de la
tubería. Un árbol se extiende axialmente desde la unidad de
expansión y tiene un eje central coaxial con el eje longitudinal de
la tubería cuando la unidad de expansión se fija contra la
superficie interior de la tubería. Un volante está montado
giratoria y deslizablemente en el árbol. El volante tiene un eje de
rotación coaxial con el eje central del árbol y un lado frontal que
se orienta axialmente a la unidad de expansión. El volante es
deslizable en una dirección axial a lo largo del eje, en una
distancia al menos igual a la longitud del agujero escariado a
mecanizar en la tubería. El volante es capaz de rotar y deslizarse
simultáneamente en el eje. Un armazón está montado en el volante de
manera que el armazón es móvil en una dirección radial relativa al
eje central del volante. Una herramienta de corte está montada
ajustablemente en el armazón en un extremo próximo, y tiene un
extremo lejano que es prolongable radialmente más allá del punto
radialmente más exterior del armazón. Una rueda de guía está
montada giratoriamente en un brazo que se extiende desde el armazón
de manera que la rueda de guía está espaciada radialmente hacia
fuera desde el extremo distal de la herramienta de corte. Al menos
un elemento de aplicación de fuerza hacia dentro y al menos un
elemento de aplicación de fuerza hacia fuera están dispuestos
sujetos entre el armazón y el volante para mover y/o sesgar el
armazón con respecto al volante. Durante la operación de escariado,
el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro se emplea para
poner la rueda de guía en contacto con la superficie exterior de la
tubería mientras la herramienta de corte se pone en contacto con la
superficie interior del extremo de tubería. Al hacerse girar y
avanzar axialmente al interior del extremo de tubería el volante,
la herramienta de corte forma el agujero escariado, estando
controlada la profundidad de corte por la distancia radial entre la
herramienta de corte y la rueda de guía.
En una realización de la presente invención, el
armazón está sujeto con capacidad de movimiento al volante por unas
estructuras de guía montadas en el volante y por canales de guía
formados en el armazón que encajan mutuamente de manera que el
armazón es deslizable linealmente en una dirección radial relativa
al eje central del volante. En otra realización de la presente
invención, el armazón está sujeto con capacidad de movimiento al
volante por una montura pivotante que tiene un eje de rotación
paralelo al eje longitudinal de la tubería. En otro aspecto más de
la presente invención, la posición axial de la rueda de guía está
axialmente alineada con la posición axial de la herramienta de
corte. En otro aspecto adicional de la presente invención, el
elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro
hidráulico de simple efecto y el elemento de aplicación de fuerza
hacia fuera es un muelle de compresión. En otra realización más, el
elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro
hidráulico de doble efecto que se acciona en un primer sentido y el
elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es el cilindro
hidráulico de doble efecto que se acciona en un segundo sentido. En
otra realización, el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro
es un muelle de tracción y el elemento de aplicación de fuerza hacia
fuera es un cilindro hidráulico de simple efecto. En otro aspecto
más, el aparato comprende además un acumulador hidráulico montado
en el volante y conectado con capacidad de funcionamiento a un
cilindro hidráulico. En otro aspecto adicional de la presente
invención, la montura de rueda de guía comprende además un eje
excéntrico que tiene un primer vástago, que define un primer eje de
vástago y que está montado giratoriamente en una parte frontal de
la montura de rueda de guía, y un segundo vástago que define un
segundo eje de vástago en el que está montado giratoriamente la
rueda de guía. Los primer y segundo ejes de vástago son paralelos
entre sí pero están espaciados de manera que la rotación del árbol
alrededor del primer eje de vástago cambiará la posición radial de
la rueda de guía con respecto al armazón. En otra realización más,
se proporciona un mecanismo de enclavamiento para fijar
selectivamente las posiciones relativas de los primer y segundo
ejes de vástago.
Se obtendrá una mejor y más completa comprensión
de la presente invención y ventajas de la misma a partir de la
descripción detallada, reivindicaciones y dibujos adjuntos
siguientes, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
aparato escariador según una primera realización de la presente
invención;
la figura 2 es una vista frontal parcial del
aparato escariador de la figura 1 con una parte retirada para
mostrar el mecanismo de ajuste;
la figura 3 es una vista lateral en corte del
aparato escariador;
la figura 4A es una vista lateral en corte,
similar a la figura 3, del aparato escariador y de una parte de un
extremo de tubería que muestra el aparato escariador configurado
antes del mecanizado del agujero escariado;
la figura 4B es otra vista, similar a la figura
4A, que muestra el aparato escariador y el extremo de tubería
durante la operación de escariado;
la figura 4C es otra vista, similar a la figura
4A, que muestra el aparato escariador y el extremo de tubería con
el aparato configurado para la extracción de la herramienta de corte
del extremo de tubería;
la figura 5 es una vista frontal parcial de un
aparato escariador según otra realización de la presente invención;
y
la figura 6 es una vista frontal parcial de un
aparato escariador según otra realización más de la presente
invención.
A continuación, en el presente documento se
explican varias realizaciones de la presente invención con
referencia a las figuras 1-6 adjuntas, en las que
números de referencia similares designan partes similares o
correspondientes en las diversas vistas.
La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de
un aparato 20 escariador según una realización de la presente
invención. El aparato 20 tiene un alojamiento 22 que aloja los
controles y motores impulsores necesarios para el funcionamiento del
aparato. Opuesta al alojamiento 22 se encuentra una unidad 24 de
expansión, que está dimensionada y construida para insertarse en una
tubería 25 (mostrada en líneas discontinuas) y fijarse contra la
superficie interior de la tubería. Un árbol 26 se extiende
axialmente desde la unidad 24 de expansión y se extiende al interior
del alojamiento 22. El árbol 26 tiene une eje 28 central coaxial
con el eje longitudinal de la tubería cuando la unidad de expansión
está fijada contra la superficie interior de la tubería.
Preferiblemente, el conjunto del alojamiento 22, la unidad 24 de
expansión y el árbol 26 es el mismo que el descrito en las patentes
estadounidenses nº 5.171.110 y/o nº 5.361.659. Tanto la descripción
como las enseñanzas de la patente estadounidense nº 5.171.110 de
Pettifer et al. y de la patente estadounidense nº 5.361.659
de Hanson se incorporan al presente documento como referencia.
Un volante 30 está montado giratoria y
deslizablemente en el árbol 26. El volante 30 tiene un eje de
rotación axial con el eje 28 central del árbol 26. El volante 30
tiene un lado 32 frontal que se orienta axialmente a la unidad 24
de expansión, y un lado 33 posterior que se orienta axialmente
hacia el lado opuesto a la unidad 24 de expansión. El volante 30 es
deslizable en una dirección axial a lo largo del árbol 26 en una
distancia de al menos la longitud del agujero escariado a mecanizar
en la tubería. El volante 30 es capaz de deslizarse y rotar
simultáneamente en el árbol 26.
Con referencia adicional a la figura 2, puede
observarse más claramente la estructura de la presente invención.
Un armazón 34 está sujeto con capacidad de movimiento al lado 32
frontal del volante 30 de manera que el armazón 34 gira con el
volante 30 alrededor del árbol 26, pero el armazón 34 puede moverse
en una dirección radial (indicada por la flecha 35) en relación con
el eje 28 central del volante 30. En la realización mostrada en la
figura 2, el armazón 34 está sujeto con capacidad de movimiento al
volante 30 por un par de estructuras 36a, b de guía montadas en el
volante 30, paralelas entre sí y teniendo cada una un primer
extremo 38a, b y un segundo extremo
\hbox{40a, b,}conectados al volante 30, y una sección 42a, b de varilla de guía que se extiende desde el primer extremo 38a, b hasta el segundo extremo 40a, b en un plano paralelo al lado 32 frontal del volante 30. Cada estructura 36a, b de guía está situada sustancialmente a la misma distancia del eje 28 central del volante 30. En la realización preferida, los primeros extremos 38a, b y los segundos extremos 40a, b son orejetas que se extienden perpendicularmente desde el lado 32 frontal, que tienen unos agujeros 44 en las mismas. Los agujeros 44 en los primeros extremos 38a, b están alineados con los agujeros 44 y los segundos extremos 40a, b. Las secciones 42a, b de varilla de guía son varillas cilíndricas que están dispuestas a través de los agujeros 44 y tienen un diámetro exterior ligeramente más pequeño que el diámetro interior de los agujeros 44. Las secciones 42a, b de varilla de guía están retenidas en los agujeros 44 por unos tornillos 46 de fijación que se atornillan a través de los primeros extremos
\hbox{38a, b}y de los segundos extremos 40a, b para hacer contacto con la superficie exterior de las secciones 42a, b de varilla de guía y enclavar las secciones 42a, b de varilla de guía en su sitio dentro de los agujeros 44. Las secciones 42a, b de varilla de guía son paralelas
\hbox{entre sí.}
El armazón 34 está dispuesto deslizablemente en
las secciones 42a, b de varilla de guía. El armazón 34 define un
par de canales 48a, b de guía a través de los cuales están
dispuestas las secciones 42a, b de varilla de guía. Tras el montaje
de los canales 48a, b de guía en las estructuras 42a, b de varilla
de guía, el armazón 34 es deslizable linealmente a lo largo de las
secciones 42a, b de varilla de guía en una dirección radial
relativa al eje 28 central del volante 30.
Aunque el armazón 34 está montado deslizablemente
en el volante 30 en la realización mostrada en las figuras 1 y 2,
resultará fácilmente evidente que el alcance de la presente
invención abarca configuraciones alternativas para montar el armazón
34 en el volante 30 de manera que el armazón 34 es fijo
circunferencialmente al mismo tiempo (es decir, gira alrededor del
eje 28 con el volante 30) y está sujeto con capacidad de movimiento
axial al volante 30. Por ejemplo, en vez de utilizar las
estructuras 36a, b de guía, el armazón 34 puede estar sujeto al
volante 30 por una única montura pivotante (no mostrada) que tenga
un eje de rotación paralelo al eje 28 longitudinal de la tubería,
tal como se describe en la patente Pettifer 110.
A continuación, con referencia también a la
figura 3, el armazón 34 incluye una parte que define un soporte 50
de herramienta adaptado para sujetar una herramienta 56 de corte.
En la realización mostrada, el soporte 50 de herramienta define un
taladro 64 para recibir una herramienta 56 de corte, no obstante,
pueden emplearse otras configuraciones del soporte 50 de
herramienta. El soporte 50 de herramienta está dispuesto
radialmente en el armazón 34 de manera que el soporte 50 de
herramienta se desplaza con el volante 30 al interior de la tubería
durante el escariado.
Un brazo 51 de rueda de guía está conectado
rígidamente entre el armazón 34 y un soporte 52 de rueda de guía
que está dispuesto a una distancia radial del eje 28 longitudinal
(figura 1) de manera que el soporte 52 de rueda de guía permanece
radialmente fuera de la tubería durante el escariado. Tal como
puede observarse mejor en la figura 3, el brazo 51 de rueda de guía
incluye un elemento 53 axial y un elemento 54 radial. El elemento
53 axial se extiende axialmente hacia atrás desde el soporte 50 de
herramienta antes de unirse al elemento 54 radial, de manera que el
elemento 54 radial está desviado axialmente hacia la parte
posterior de la herramienta 56 de corte por una distancia (indicada
por la letra d de referencia en la figura 3) de al menos la
longitud del agujero escariado a mecanizarse en la tubería. El
elemento 54 radial se extiende radialmente hacia fuera con respecto
al eje 28 longitudinal para soportar el soporte 52 de rueda de guía
en una posición radial que está fuera de la tubería a escariar. En
cuanto a la construcción, el brazo 51 de rueda de guía puede
formarse integralmente con el armazón 34 o puede formarse por
separado y luego sujetarse rígidamente al armazón 34, por ejemplo,
por soldadura o empernado, de manera que el brazo 51 y el armazón
34 se mueven como una sola unidad. Similarmente, el soporte 52 de
rueda de guía puede formarse integralmente con el brazo 51 de rueda
de guía o puede formarse por separado y luego sujetarse rígidamente
al brazo 51, de manera que el soporte 52 y el brazo 51 se mueven
como una sola unidad junto con el armazón 34.
La herramienta 56 de corte tiene un extremo 58
radialmente próximo montado ajustablemente en el soporte 50 de
herramienta del armazón 34 y un extremo 60 radialmente distante que
es radialmente prolongable más allá del punto radialmente más
exterior del soporte 50 de herramienta. Durante la operación de
escariado, el extremo 60 distante se forzará contra la superficie
interior de la tubería para formar el agujero escariado.
Normalmente, el extremo 60 distante está formado a partir de un
material resistente al desgaste, por ejemplo, carburo de volframio,
sin embargo, con el tiempo se desgastará. Para prever la
sustitución del extremo 60 distante, en la realización mostrada en
las figuras 2 y 3, la herramienta 56 de corte comprende una hoja 65
reemplazable y un poste 62 de herramienta. La hoja 65 (que incorpora
el extremo 60 distante) está montada en un conducto 67 (figura 2)
formado en el poste 62 de herramienta y sujeto dentro del mismo por
unos prisioneros 63 de cavidad hexagonal
\hbox{(figura 2).}El poste 62 de herramienta está situado en el taladro 64 del soporte 50 de herramienta. La posición radial de la herramienta 56 de corte es ajustable dentro del taladro 64 mediante un perno 66 de fijación que está enroscado en un agujero 68 formado en el soporte 50 de herramienta. La rotación del perno 66 de fijación ajusta la posición del poste 62 de herramienta (y por tanto, también del extremo 60 distante de la herramienta 56 de corte) en la dirección radial, tal como viene indicado por la flecha 35
\hbox{(figura 2).}Una tuerca 70 de fijación permite fijar el perno 66 de fijación frente al movimiento una vez que el poste 62 de herramienta se encuentre en la extensión radial deseada. Un perno de apriete (no mostrado) puede girarse para ejercer una fuerza de apriete sobre el poste 62 de herramienta, manteniéndose así el ajuste radial del poste 62 de herramienta, y por tanto también el ajuste radial del extremo 60 distante de la herramienta 56 de corte, con respecto al soporte 50 de herramienta del armazón 34.
Todavía con referencia a las figuras 2 y 3, una
rueda 72 de guía se encuentra situada radialmente más hacia fuera
(con respecto al eje 28 de rotación del volante 30) que la
herramienta 56 de corte. La rueda 72 de guía está montada
giratoriamente en el soporte 52 de rueda de guía, teniendo la rueda
72 de guía un eje 74 de rotación (figura 3) que es paralelo al eje
28 de rotación del volante 30. Durante la operación de escariado,
las posiciones radiales tanto de la rueda 72 de guía como de la
herramienta 56 de corte son fijas con respecto al armazón 34, por
tanto, cualquier movimiento de la rueda 72 de guía en la dirección
radial (con respecto al eje 28 de rotación del volante 30) provocará
que la herramienta 56 de corte se mueva radialmente la misma
distancia. Es decir, la herramienta 56 de corte duplicará
exactamente los movimientos radiales de la rueda 72 de guía. El
punto 76 radialmente más interior (con respecto al eje 28 de
rotación) de la rueda 72 de guía está espaciado radialmente hacia
fuera (de nuevo con respecto al eje 28 de rotación) del extremo 60
distante de la herramienta 56 de corte para definir el grosor de
pared deseado (indicado por la letra t de referencia en la figura 3)
del extremo de tubería tras el escariado.
Durante la operación de escariado, la rueda 72 de
guía permanece radialmente fuera de la tubería 25 que se está
escariando, y está sujeta contra la superficie exterior por unos
elementos de aplicación de fuerza, tal como se describe
posteriormente con más detalle. Puesto que la rueda 72 de guía se
desplaza sobre la superficie exterior de la tubería, el aparato
escariador de la presente invención se aprovecha de cualquier
superficie exterior rectificada con precisión de la tubería para
producir un agujero escariado con un grosor de pared muy exacto.
Aunque la tubería no tenga extremos rectificados con precisión, es
más fácil inspeccionar y limpiar la superficie exterior de la
tubería que la superficie interior. Así, el aparato escariador de
la presente invención puede utilizarse para producir agujeros
escariados más exactos que los producidos por los dispositivos de
la técnica anterior que tienen una rueda de guía que presiona sobre
la superficie interior de la tubería.
Tal como se observa mejor en la figura 3, en la
presente realización, la posición axial de la rueda 72 de guía está
alineada axialmente con la posición axial de la herramienta 56 de
corte. El alineamiento axial de la rueda 72 de guía y la herramienta
56 de corte garantiza que cualquier contorno de la tubería 25
ubicado axialmente se reproduzca en el agujero escariado de manera
que el grosor de pared de la tubería se corte al grosor
preseleccionado. Tal alineamiento axial de la herramienta 56 de
corte y la rueda 72 de guía no era posible en las máquinas de
escariado de la técnica anterior que tenían una rueda de guía que
presionaba contra la superficie interior de la tubería. Adviértase
sin embargo, que aunque se prefiere el alineamiento axial de la
rueda 72 de guía y la herramienta 56 de corte, se apreciará
inmediatamente que no se requiere tal alineamiento.
La rueda 72 de guía debe sujetarse al soporte 52
de rueda de guía de manera que no se produzca ningún movimiento
radial relativo entre los dos durante la operación de escariado.
Tal como se observa mejor en la figura 3, en la presente
realización, la rueda 72 de guía se sujeta al soporte 52 de rueda
de guía mediante unos cojinetes 82 y un vástago 80. Aunque el
vástago 80 puede montarse rígidamente en el soporte 52 de rueda de
guía, en la realización mostrada en las figuras 2 y 3, el vástago 80
forma parte de un árbol 84 excéntrico móvil que permite que la
posición radial de la rueda 72 de guía se ajuste en relación con la
herramienta 56 de corte. El árbol 84 excéntrico tiene un primer
vástago 86 cilíndrico que define un primer eje 87 de vástago y está
montado giratoriamente en un taladro 88 formado en una parte 90
frontal del soporte 52 de rueda de guía. El vástago 80 define un
segundo eje 94 de vástago sobre el que está montada giratoriamente
la rueda 72 de guía. Los primer y segundo ejes 87, 94 de vástago
son paralelos entre sí pero están espaciados de manera que la
rotación del árbol 84 excéntrico alrededor del primer eje 87 de
vástago cambiará la posición radial de la rueda 72 de guía con
respecto al armazón 34 y por tanto con respecto a la herramienta 56
de corte. En la realización mostrada en la figura 3, el primer
vástago 86 está sujeto axialmente en su sitio por un tornillo 110 de
fijación y un empujador 112 de resorte que encajan en la ranura 114
formada en el vástago 86.
Cuando se emplea el árbol 84 excéntrico para
montar la rueda 72 de guía en el soporte 52 de rueda de guía, se
monta un mecanismo 96 de enclavamiento en el soporte 52 de rueda de
guía. El mecanismo 96 de enclavamiento fija selectivamente las
posiciones relativas de primer y segundo ejes 87, 94 de vástago. En
la realización preferida mostrada en la figura 3, el mecanismo 96 de
enclavamiento comprende un elemento 98 de enganche conectado de
manera pivotante en un punto 100 de giro a la parte 90 frontal del
soporte 52 de rueda de guía. El elemento 98 de enganche tiene una
parte 102 de pasador que se prolonga desde el punto 100 de giro
para encajar selectivamente en uno de una pluralidad de agujeros 104
formados alrededor de la periferia del árbol 84 excéntrico. Un
muelle 108 que actúa a través de la parte 106 de mango del elemento
98 de enganche, aporta un sesgo que empuja la parte 102 de pasador a
encajarse en los agujeros 104 para enclavar la posición del árbol
84 excéntrico. Para cambiar la posición del árbol 84 con el
mecanismo 96 de enclavamiento, el operario insertará una herramienta
adecuada (no mostrada) en uno de los agujeros 104 que no esté
ocupado y manipulará la parte 106 de mango para vencer el sesgo del
muelle 108 de manera que la parte 102 de pasador se suelte del
agujero 104. El árbol 104 puede entonces girarse hasta una nueva
posición empleando la herramienta. Una vez que se encuentre en la
posición deseada, se permitirá que la parte 102 de pasador se mueva
hasta encajar en otro de los agujeros 104.
Aunque la realización preferida mostrada en la
figura 3 utiliza un mecanismo 96 de enclavamiento, resultará
inmediatamente evidente que otras configuraciones del mecanismo de
enclavamiento están dentro del alcance de la presente invención. Por
ejemplo, un mecanismo alternativo de enclavamiento (no mostrado)
comprende un tornillo ajustable de fijación que se extiende a través
del soporte 52 de rueda de guía adentro del taladro 88 en una
dirección generalmente perpendicular al primer eje 87 de vástago y
que traba al primer vástago 86 del árbol 84 excéntrico. Al soltar el
tornillo de fijación, las posiciones relativas de los ejes 87, 94
de vástago pueden ajustarse, y al apretar el tornillo de fijación,
las posiciones relativas pueden mantenerse mediante contacto por
fricción entre el tornillo de fijación y el vástago 86.
Con referencia de nuevo a las figuras 1 y 2, la
presente invención también incluye un elemento 116 de aplicación de
fuerza hacia dentro que tiene un primer extremo 118 conectado al
armazón 34, y un segundo extremo 120 conectado a una parte del
volante 30 (indicada por el número 30a de referencia), de manera
que el armazón 34 puede moverse y/o sesgarse radialmente hacia
dentro con respecto al volante 30. La invención comprende además un
elemento 122 de aplicación de fuerza hacia fuera que tiene un
primer extremo 124 conectado al armazón 34, y un segundo extremo 126
conectado a otra parte del volante 30 (indicado por el número 30b
de referencia), de manera que el armazón 34 puede moverse y/o
sesgarse radialmente hacia fuera con respecto al volante 30.
En la realización mostrada en las figuras 1 y 2,
el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro
127 hidráulico de efecto simple que aplica fuerza en el sentido
mostrado por la flecha 128 cuando se acciona, haciendo que el
armazón 34 se mueva radialmente hacia dentro con respecto al
volante 30. Puesto que la rueda 72 de guía está conectada al armazón
34 por el soporte 52 de rueda de guía y el brazo 51 de rueda de
guía, la fuerza hacia dentro (mostrada por la flecha 128) aportada
por el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro puede
proporcionar un sesgo dirigido hacia dentro que obliga a la rueda
72 de guía a permanecer en contacto con una superficie 130 exterior
de la tubería 25. En la presente realización, se proporciona un par
de cilindros 127 hidráulicos, orientados paralelos entre sí para
que aporten una aplicación uniforme de fuerza contra el armazón 34.
Los cilindros 127 hidráulicos pueden estar accionados
hidráulicamente por un fluido procedente de un acumulador 132
hidráulico (figura 1) montado en el volante 30 y conectado con
capacidad de funcionamiento a los cilindros 127 hidráulicos con
unos conductos 134 hidráulicos.
En la realización mostrada en las figuras 1 y 2,
el elemento 122 de aplicación de fuerza hacia fuera comprende un
muelle 136 de compresión que proporciona una fuerza dirigida hacia
fuera (indicada por la flecha 138) que obliga al armazón 34 a
moverse radialmente hacia fuera con respecto al volante 30. En la
presente realización, se proporciona un par de muelles 136 de
compresión para aportar una aplicación uniforme de fuerza hacia
fuera contra el armazón 34.
Aunque la realización mostrada en las
figuras
1 y 2 emplea un par de cilindros 127 hidráulicos de efecto simple para el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro y un par de muelles 136 de compresión para el elemento 122 de aplicación de fuerza hacia fuera, resultará inmediatamente evidente que pueden utilizarse otras configuraciones para los elementos 116, 122 de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera sin salirse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, con referencia ahora a la figura 5, se muestra un aparato 140 escariador según otra realización de la presente invención. El aparato 140 escariador es sustancialmente idéntico al aparato 20 escariador descrito anteriormente, salvo en que el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro 142 hidráulico de doble efecto que se acciona en un primer sentido (mostrado por la flecha 144) y el elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es el mismo cilindro 142 hidráulico de doble efecto que se acciona en un segundo sentido (mostrado por la flecha 146). Aunque podría emplearse un único cilindro 142 hidráulico de doble efecto para los elementos de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera, en la realización del aparato 140 escariador mostrado en la figura 5, se proporcionan dos cilindros 142 hidráulicos de doble efecto. Los cilindros hidráulicos puede estar accionados por un acumulador 132 hidráulico (figura 1) montado en el volante 30 y conectado con capacidad de funcionamiento a los cilindros 142 empleando unos conductos 134 hidráulicos. Tal como es bien sabido, pueden utilizarse unas válvulas hidráulicas (no mostradas) para seleccionar el sentido de funcionamiento. Asimismo, aunque los cilindros 142 hidráulicos de doble efecto mostrados en la figura 5 están orientados paralelos entre sí, resultará inmediatamente evidente que son posibles otras configuraciones que empleen cilindros hidráulicos de doble efecto para proporcionar los elementos de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera sin salirse del alcance de la presente invención.
1 y 2 emplea un par de cilindros 127 hidráulicos de efecto simple para el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro y un par de muelles 136 de compresión para el elemento 122 de aplicación de fuerza hacia fuera, resultará inmediatamente evidente que pueden utilizarse otras configuraciones para los elementos 116, 122 de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera sin salirse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, con referencia ahora a la figura 5, se muestra un aparato 140 escariador según otra realización de la presente invención. El aparato 140 escariador es sustancialmente idéntico al aparato 20 escariador descrito anteriormente, salvo en que el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro 142 hidráulico de doble efecto que se acciona en un primer sentido (mostrado por la flecha 144) y el elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es el mismo cilindro 142 hidráulico de doble efecto que se acciona en un segundo sentido (mostrado por la flecha 146). Aunque podría emplearse un único cilindro 142 hidráulico de doble efecto para los elementos de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera, en la realización del aparato 140 escariador mostrado en la figura 5, se proporcionan dos cilindros 142 hidráulicos de doble efecto. Los cilindros hidráulicos puede estar accionados por un acumulador 132 hidráulico (figura 1) montado en el volante 30 y conectado con capacidad de funcionamiento a los cilindros 142 empleando unos conductos 134 hidráulicos. Tal como es bien sabido, pueden utilizarse unas válvulas hidráulicas (no mostradas) para seleccionar el sentido de funcionamiento. Asimismo, aunque los cilindros 142 hidráulicos de doble efecto mostrados en la figura 5 están orientados paralelos entre sí, resultará inmediatamente evidente que son posibles otras configuraciones que empleen cilindros hidráulicos de doble efecto para proporcionar los elementos de aplicación de fuerza hacia dentro y hacia fuera sin salirse del alcance de la presente invención.
A continuación, con referencia a la figura 6, se
proporciona un aparato 150 de escariado según otra realización más
de la presente invención. El aparato 150 de escariado es similar al
aparato 20 descrito anteriormente, salvo en que el elemento 116 de
aplicación de fuerza hacia dentro comprende un muelle 152 de
tracción que aplica fuerza en un sentido hacia dentro, mostrado por
la flecha 154, y el elemento 122 de aplicación de fuerza hacia
fuera es un cilindro 156 hidráulico de efecto simple que aplica
fuerza en un sentido hacia fuera, mostrado por la flecha 158, cuando
se acciona. En la realización del aparato mostrado en la figura 6,
el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro comprende un
par de muelles 152 de tracción y el elemento 122 de aplicación de
fuerza hacia fuera comprende un par de cilindros 156 hidráulicos de
efecto simple. En una realización preferida, los muelles 152 de
tracción tienen una longitud libre de espira que es larga en
comparación con la flexión máxima cuando se mueve el armazón 34, de
manera que el muelle 152 helicoidal produce una fuerza elástica
proporcional a la flexión. Preferiblemente, los cilindros 156
hidráulicos están orientados paralelos entre sí de manera que
proporcionen una aplicación uniforme de fuerza contra el armazón
34. Los cilindros 156 hidráulicos pueden estar accionados por un
acumulador 132 hidráulico (figura 1) montado en el volante 30 y
conectado con capacidad de funcionamiento a los cilindros 156
hidráulicos a través de unos conductos 134 hidráulicos.
Aunque todos los aparatos escariadores mostrados
en las figuras 1, 2, 5 y 6 han utilizado pares de actuadores
hidráulicos o muelles para los elementos 116, 122 de aplicación de
fuerza hacia dentro y hacia fuera, resultará inmediatamente evidente
que son posibles otras configuraciones sin salirse del alcance de
la presente invención. Por ejemplo, si el armazón 34 está conectado
al volante 30 empleando una única montura pivotante que tiene un
eje de rotación paralelo al eje 28 de rotación del volante 30,
entonces el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia dentro puede
consistir en un cilindro hidráulico de efecto simple y el elemento
122 de aplicación de fuerza hacia fuera puede consistir en un muelle
de compresión.
El funcionamiento del aparato escariador de la
presente invención se muestra en las figuras 4A-C.
El grosor radial de pared deseado para el agujero escariado se fija
ajustando la distancia radial, t, entre el punto 76 radialmente más
interior de la rueda 72 de guía y el punto 60 radialmente más
exterior de la herramienta 56 de corte. La unidad 24 de expansión
(figura 1) se inserta entonces en la tubería 25 a fin de acoplarse
a la superficie 131 interior de la tubería. El elemento 122 de
aplicación de fuerza hacia fuera (figuras 1, 2, 5 y 6) se emplea
para mover el armazón 34 radialmente hacia fuera con respecto al
volante 30 hasta que la rueda 72 de guía sobrepase totalmente la
superficie exterior de la tubería, es decir, hasta que la distancia
radial desde el eje 28 longitudinal hasta el punto 76 radialmente
más interior (con respecto al eje 28) de la rueda 72 de guía sea
mayor que la distancia radial desde el eje 28 longitudinal hasta la
superficie 130 exterior de la tubería 25. A continuación, el volante
30 se hace avanzar axialmente hacia el extremo de la tubería 25
hasta que la herramienta 56 de corte sea adyacente a la cara 160
extrema axial de la tubería 25 y una parte de la rueda 72 de guía
esté alineada axialmente con la superficie 130 exterior de la
tubería. Luego, utilizando el elemento 116 de aplicación de fuerza
hacia dentro (figuras 1, 2, 5 y 6), el armazón 34 se mueve
radialmente hacia dentro con respecto al volante 30 hasta que la
rueda 72 de guía hace contacto con la superficie 130 exterior de la
tubería 25. A partir de entonces, el elemento 116 de aplicación de
fuerza hacia dentro mantiene un sesgo dirigido radialmente hacia
dentro sobre el armazón 34 con respecto al volante 30 para sujetar
la rueda 72 de guía firmemente contra la superficie 130 exterior de
la tubería 25. Este sesgo hacia dentro se necesita para vencer los
efectos de las fuerzas centrífugas cuando se gira el volante 30 y
para evitar que la herramienta 56 de corte no excave en la pared
interior de la tubería durante el mecanizado. Llegada esta etapa de
la operación de escariado, el aparato estará en la configuración
mostrada en la figura 4A.
A continuación, con referencia a la figura 4B, el
volante 30, simultáneamente, se gira alrededor del eje 28 (figura
1) y se hace avanzar a lo largo del árbol 26 en el sentido indicado
por la flecha 162 para forzar la herramienta 56 de corte contra el
extremo de la tubería 25, de manera que la herramienta 56 de corte
se desplaza al interior de la tubería 25 y mecanice un agujero 164
escariado que tenga un grosor t de pared en la superficie 131
interior de la tubería. El volante 30 continúa avanzando en el
sentido mostrado por la flecha 162 hasta que alcanza una distancia
predeterminada igual a la profundidad deseada del agujero
escariado. Una vez se ha mecanizado el agujero escariado a la
profundidad deseada, normalmente se detiene la rotación del volante
30 y a continuación se retira el aparato escariador de la
tubería.
Tras completarse el mecanizado del aparato
escariador, es deseable retirar el aparato escariador de la tubería
sin arrastrar la herramienta 56 de corte por la sección 164 recién
escariada de la tubería 25. A continuación, con referencia a la
figura 4C, cuando la rueda 72 de guía está montada en un árbol 84
excéntrico, el aparato escariador puede retirarse de la tubería sin
que la herramienta 56 de corte toque la sección 164 recién
escariada. Tras mecanizarse el agujero escariado a la profundidad
deseada, se detiene la rotación del volante 30. A continuación, se
acciona el mecanismo 96 de enclavamiento para desenclavar el árbol
84 excéntrico de manera que puede girarse. Por ejemplo, en la
realización mostrada en la figura 4C, se manipularía el elemento 98
de enganche presionando la parte 106 de mango en contraposición al
sesgo del muelle 108 hasta que la parte 102 de pasador se desencaje
del agujero 104 en el árbol 84. A continuación, se gira el árbol 84
para cambiar la posición radial de la rueda 72 de guía con respecto
al armazón 34 para incrementar la distancia radial entre el punto 76
radialmente más interior en la rueda 72 de guía y el punto 60
radialmente más exterior en la herramienta 56 de corte, permitiendo
así que la herramienta 56 de corte se mueva radialmente hacia
dentro y fuera de contacto con la superficie 164 interior del
agujero escariado bajo la influencia del sesgo hacia dentro que está
siendo mantenido por el elemento 116 de aplicación de fuerza hacia
dentro. Dicho de otra manera, si no se estuviese aplicando ninguna
fuerza sobre el armazón 34, entonces la rotación de la excéntrica
84 podría hacer que la rueda 72 de guía se moviese radialmente
hacia fuera y fuera de contacto con la superficie 130 exterior de la
tubería 25. Sin embargo, dado que el elemento 116 de aplicación de
fuerza hacia dentro está manteniendo un sesgo entre el volante 30 y
el armazón 34, la rueda 72 de guía permanecerá en contacto con la
superficie 130 exterior de la tubería y la herramienta 56 de corte
se moverá en su lugar radialmente hacia dentro de manera que el
punto 60 más elevado salga fuera de contacto con la superficie 164
interior del agujero escariado. Esta es la configuración mostrada
en la figura 4C. A continuación, el volante 30 se retira a lo largo
del árbol 26 (figura 1) en el sentido indicado por la flecha 166
hasta que la herramienta 56 de corte esté fuera de la tubería 25,
adyacente a la cara 160 extrema axial y una parte de la rueda 72 de
guía esté todavía en contacto con la superficie 130 exterior de la
tubería 25. El elemento 122 de aplicación de fuerza hacia fuera
(figuras 1, 2, 5 y 6) se emplea entonces para mover el armazón 34
radialmente hacia fuera con respecto al volante 30 hasta que la
rueda 72 de guía se mueva fuera de contacto con la superficie 130
exterior de la tubería 25. A continuación, la unidad 24 de
expansión (figura 1) puede desacoplarse de la superficie 131
interior de la tubería y el aparato puede retirarse de la
tubería.
Aunque en los dibujos adjuntos se han ilustrado y
en la descripción detallada anterior se han descrito realizaciones
de la presente invención, se comprenderá que la invención no se
limita a las realizaciones descritas sino que es capaz de sufrir
numerosas reorganizaciones, modificaciones y sustituciones sin
salirse del alcance de la invención tal como se expone en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (14)
1. Aparato para mecanizar un agujero escariado en
una tubería, teniendo la tubería una superficie interior, un eje
longitudinal, una cara extrema con un grosor radial y una
superficie exterior, comprendiendo el aparato una unidad (24) de
expansión adaptada para fijarse contra la superficie interior de la
tubería; un árbol (26) que se extiende desde la unidad de expansión,
que tiene un eje central coaxial con el eje longitudinal de la
tubería, cuando la unidad de expansión está fijada contra la
superficie interior de la tubería; un volante (30) montado giratoria
y deslizablemente en el eje, teniendo el volante un eje de rotación
coaxial con el eje central del árbol, un lado frontal que se orienta
axialmente a la unidad de expansión, y un lado posterior que se
orienta axialmente hacia el lado opuesto a la unidad de expansión,
siendo el volante deslizable en una dirección axial a lo largo del
árbol en una distancia de al menos la longitud del agujero
escariado a mecanizar en la tubería, siendo el volante capaz de
deslizar y rotar simultáneamente en el árbol; un armazón (34) que
incluye un soporte (50) de herramienta, estando el armazón
simultáneamente fijado circunferencialmente y sujeto de manera
radialmente móvil al volante de manera que el armazón gira con el
volante alrededor del árbol pero puede moverse en una dirección
radial relativa al eje central del volante, estando el soporte de
herramienta montado radialmente de manera que el soporte de
herramienta puede desplazarse con el volante al interior de la
tubería durante el escariado; una herramienta (56) de corte que
tiene un extremo radialmente próximo, montado ajustablemente en el
soporte de herramienta, y un extremo radialmente distante que se
extiende radialmente más allá del punto radialmente más exterior
del armazón; una rueda (72) de guía montada giratoriamente en un
segundo vástago (80) de un soporte (52) de rueda de guía, teniendo
la rueda de guía un eje de rotación paralelo al del volante; un
elemento (116) de aplicación de fuerza hacia dentro que tiene un
primer extremo conectado al armazón y un segundo extremo conectado
al volante de manera que el armazón puede moverse y sesgarse
radialmente hacia dentro con respecto al volante; un elemento (122)
de aplicación de fuerza hacia fuera que tiene un primer extremo
conectado al armazón y un segundo extremo conectado al volante de
manera que el armazón puede moverse y sesgarse radialmente hacia
fuera con respecto al volante;
caracterizado porque el soporte de rueda
de guía incluye: una primera parte conectada rígidamente al armazón
por un brazo (51) de rueda de guía, y una segunda parte que incluye
un árbol (84) excéntrico que tiene un primer vástago (86) que define
un primer eje de vástago y está montado giratoriamente en un
taladro (88) formado en la primera parte del soporte de rueda de
guía, y el segundo eje que define un segundo eje de vástago y
adaptado para montar giratoriamente la rueda de guía en sí mismo,
siendo los primer y segundo ejes de vástago paralelos entre sí pero
estando espaciados de manera que la rotación del árbol excéntrico
alrededor del primer eje de vástago cambiará la posición radial del
segundo eje de vástago con respecto al armazón, estando el soporte
de rueda de guía dispuesto radialmente hacia fuera a partir del eje
central; y un mecanismo (96) de enclavamiento para fijar
selectivamente las posiciones relativas de los primer y segundo
ejes de vástago, incluyendo el mecanismo de enclavamiento un
elemento (98) de enganche conectado con capacidad para pivotar en
un punto (100) de giro a la primera parte del soporte de rueda de
guía, y que tiene una parte (102) de pasador que se extiende desde
el punto de giro para encajar selectivamente en uno de una
pluralidad de agujeros (104) formados alrededor de la periferia del
árbol excéntrico.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el armazón está fijado circunferencialmente al mismo tiempo y está
unido de manera radialmente móvil al volante por unas estructuras
(36a, b) de guía montadas en el volante y por unos canales (48a, b)
de guía que encajan mutuamente de manera que el armazón es
deslizable linealmente en una dirección radial relativa al eje
central del volante.
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
la posición axial de la rueda de guía está alineada axialmente con
la posición axial de la herramienta de corte.
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro
(127) hidráulico de simple efecto.
5. Aparato según la reivindicación 4, que
comprende además un acumulador (132) hidráulico montado en el
volante y conectado con capacidad de funcionamiento al cilindro
hidráulico.
6. Aparato según la reivindicación 4, en el que
el elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es un muelle (136)
de compresión.
7. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un cilindro
(142) hidráulico de doble efecto que se acciona en un primer sentido
y el elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es el cilindro
hidráulico de doble efecto que se acciona en un segundo
sentido.
8. Aparato según la reivindicación 7, que
comprende además un acumulador hidráulico montado en el volante y
conectado con capacidad de funcionamiento al cilindro
hidráulico.
9. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el elemento de aplicación de fuerza hacia dentro es un muelle (152)
de tracción.
10. Aparato según la reivindicación 9, en el que
el muelle de tracción es un muelle de fuerza proporcional.
11. Aparato según la reivindicación 9, en el que
el elemento de aplicación de fuerza hacia fuera es un cilindro
hidráulico de efecto simple.
12. Aparato según la reivindicación 11, que
comprende adicionalmente un acumulador hidráulico montado en el
volante y conectado con capacidad de funcionamiento al cilindro
hidráulico.
13. Método de escariado de una tubería que
comprende una superficie interior, un eje longitudinal, una cara
extrema con un grosor radial y una superficie exterior,
comprendiendo el método las etapas de:
(a) proporcionar un aparato escariador que
incluye una unidad (24) de expansión que tiene un árbol (26) que se
extiende desde la misma; un volante (30) montado giratoria y
deslizablemente en el árbol; un armazón (34) que incluye un soporte
(50) de herramienta, estando el armazón sujeto al volante de manera
que el armazón gira con el volante alrededor del árbol pero puede
moverse en una dirección radial; un soporte (52) de rueda de guía
conectado rígidamente al armazón por un brazo (51) de rueda de
guía, incluyendo el soporte de rueda de guía un árbol (84)
excéntrico que tiene un primer vástago (86) que define un primer
eje de vástago y que está montado giratoriamente en un taladro (88)
formado en el soporte de rueda de guía, y un segundo vástago (80)
que define un segundo eje de vástago y adaptado para montar
giratoriamente una rueda (72) de guía en el mismo, siendo los primer
y segundo ejes de vástago paralelos entre sí pero estando
espaciados de manera que la rotación del árbol excéntrico alrededor
del primer eje de vástago cambiará la posición radial del segundo
eje de vástago con respecto al armazón, y un mecanismo (96) de
enclavamiento para fijar selectivamente las posiciones relativas de
los primer y segundo ejes de vástago, incluyendo el mecanismo de
enclavamiento un elemento (98) de enganche conectado con capacidad
para pivotar en un punto (100) de giro al soporte de rueda de guía,
y que tiene una parte (102) de pasador que se extiende desde el
punto de giro para encajar selectivamente en uno de una pluralidad
de agujeros (104) formados alrededor de la periferia del árbol
excéntrico; una herramienta (56) de corte montada en el soporte de
herramienta y que se extiende radialmente hacia fuera desde el
armazón; la rueda de guía montada giratoriamente en el segundo
vástago del soporte de rueda de guía; y un elemento (116) de
aplicación de fuerza hacia dentro y un elemento (122) de aplicación
de fuerza hacia fuera para mover y sesgar el armazón radialmente
hacia dentro y hacia fuera, respectivamente, con respecto al
volante;
(b) fijar el grosor radial de pared deseado para
el agujero escariado encajando el mecanismo de enclavamiento en uno
apropiado de la pluralidad de agujeros formados alrededor de la
periferia del árbol excéntrico;
(c) insertar la unidad de expansión en la
tubería;
(d) fijar la unidad de expansión contra la
superficie interior de la tubería;
(e) utilizar el elemento de aplicación de fuerza
hacia fuera para mover el armazón radialmente hacia fuera con
respecto al volante;
(f) hacer avanzar el volante axialmente hacia el
extremo de la tubería hasta que la herramienta de corte sea
adyacente a la cara extrema axial de la tubería;
(g) girar el volante y hacer avanzar el volante a
lo largo del árbol en una distancia predeterminada para forzar la
herramienta de corte contra el extremo de la tubería de manera que
la herramienta de corte se desplace al interior de la tubería y
mecanice un agujero escariado; y
(h) retirar el aparato escariador de la
tubería.
14. Método de escariado de una tubería según la
reivindicación 13, en el que la etapa de retirar el aparato
escariador de la tubería comprende además las etapas de:
(i) desencajar el mecanismo de enclavamiento y
girar el árbol excéntrico de manera que la herramienta de corte se
mueva radialmente hacia dentro y fuera de contacto con la
superficie interior del agujero escariado bajo la influencia de un
sesgo hacia dentro por el elemento de aplicación de fuerza hacia
dentro;
(j) retirar el volante a lo largo del árbol hasta
que la herramienta de corte esté fuera de la tubería, adyacente a
la cara extrema axial de la tubería; y
(k) desacoplar la unidad de expansión y retirar
el aparato de la tubería.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
US963140 | 1997-11-03 | ||
US08/963,140 US5943927A (en) | 1997-11-03 | 1997-11-03 | Apparatus and method for counterboring a pipe |
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