ES2227790T3 - Dispositivo para el empalme de dos elementos de canalizacion y su aplicacion en empalmes de elementos de canalizacion. - Google Patents
Dispositivo para el empalme de dos elementos de canalizacion y su aplicacion en empalmes de elementos de canalizacion.Info
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Abstract
ESTA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO (7) PARA EL MONTAJE DE UN EXTREMO UNIDO (1) Y DE UNA BRIDA (3) DE DOS ELEMENTOS DE CANALIZACION (2,4), QUE COMPRENDE UNA GUARNICION DE ESTANQUEIDAD CON COMPRESION AXIAL (8) DE ELASTOMERO. ESTA GUARNICION COMPRENDE UN CUERPO (15) DE APOYO CONTRA UNA CONTRABRIDA (11) DE COMPRESION DE LA GUARNICION (8), Y EN LA PARTE DELANTERA DE ESTE CUERPO (15) Y SOLIDARIO A ESTE, UN TACO (16) DE APOYO CONTRA LA BRIDA. UNA SUPERFICIE RADIALMENTE EXTERIOR (22) DEL CUERPO ESTA DESTINADA A APOYARSE SOBRE UNA SUPERFICIE DE REACCION (27, 27A) DE LA CONTRABRIDA (11); UNA SUPERFICIE RADIALMENTE INTERIOR (18) DEL CUERPO (15) ESTA DESTINADA A APOYARSE SOBRE LA SUPERFICIE RADIALMENTE EXTERIOR (20) DEL EXTREMO UNIDO (1); Y UNA SUPERFICIE DE EXTREMO DELANTERA (31) DEL TACO (16) ESTA DESTINADA A APOYARSE SOBRE LA BRIDA (3) PARA GARANTIZAR LA ESTANQUEIDAD DEL MONTAJE DE LOS DOS ELEMENTOS DE CANALIZACION (2,4). EL CUERPO (15) PRESENTA AL MENOS UNA CAVIDAD (26) DE EXPANSION DEL ELASTOMERO DE LA GUARNICION COMPRIMIDA, Y EL DISPOSITIVO (7) ESTA PROVISTO DE UN MEDIO DE LIMITACION DE LA EXPANSION DEL TACO (17) RADIALMENTE HACIA EL EXTERIOR. APLICACION EN EL MONTAJE DE TUBOS DE CANALIZACION.
Description
Dispositivo para el empalme de dos elementos de
canalización y su aplicación en empalmes de elementos de
canalización.
La presente invención concierne a un dispositivo
para el empalme de un extremo liso y una brida de dos elementos de
canalización, que comprende una guarnición de estanqueidad anular de
compresión axial, de elastómero, constituida dicha guarnición por un
cuerpo de apoyo contra una contrabrida de compresión de la
guarnición y, delante de dicho cuerpo y solidario con el mismo, un
talón de apoyo contra la brida, estando una superficie radialmente
exterior del cuerpo destinada a tomar apoyo sobre una superficie de
reacción de la contrabrida, una superficie radialmente interior del
cuerpo destinada a tomar apoyo sobre la superficie radialmente
exterior del extremo liso, y una superficie de la extremidad
delantera del talón destinada a tomar apoyo sobre la brida para
asegurar la estanqueidad del empalme de los dos elementos de
canalización.
Los términos "delantero" y "posterior"
se entienden en relación con el sentido de desplazamiento de la
contrabrida durante la puesta en compresión de la guarnición.
Un tal dispositivo (ver por ejemplo, el documento
FR-A-1555582) es utilizado para el
empalme de tubos, particularmente de fundición dúctil, o para el
empalme de un tubo con un aparato de robinetería tal como una
válvula de esclusa. Para un tal empalme, se enfila generalmente la
contrabrida y seguidamente el dispositivo sobre la extremidad
delantera del extremo liso de un primer tubo, y se aproxima dicho
extremo liso a la brida de un segundo tubo o de un aparato de
robinetería. La contrabrida está generalmente unida con la brida
mediante bulones que permiten, al apretárselos, acercar la
contrabrida a la brida y así asegurar la puesta bajo compresión de
la guarnición. El cuerpo de la guarnición va entonces a alojarse
dentro de una cámara anular de compresión delimitada por la
superficie de reacción de la contrabrida y la superficie radialmente
exterior del extremo liso.
La guarnición de estanqueidad debe poder asegurar
su función tanto en el caso en que el juego radial entre la
contrabrida y el extremo liso, y/o el juego axial entre el extremo
liso y la brida son substanciales, como en el caso de que uno o
ambos tales juegos son mínimos, a fin de poder adaptarse a las
diferentes configuraciones generalmente presentes.
Estas exigencias, empero, son poco compatibles.
En efecto, en el primer caso, el espacio disponible para la
expansión del elastómero de la guarnición comprimida, es
relativamente importante. Por consiguiente, la misma debe tener
dimensiones suficientes para poder asegurar su función. En el
segundo caso, el espacio disponible para la expansión del elastómero
de esa misma guarnición comprimida es demasiado restringido. Se
constata, entonces, muy frecuentemente, en particular con juego
radial mínimo, un mal posicionamiento de la guarnición durante su
puesta bajo compresión, particularmente entre el talón y la brida,
lo que da lugar a defectos de estanqueidad.
Para un empalme enclavado entre dos elementos de
canalización, generalmente se provee insertos sobre un tramo de
extremidad posterior del cuerpo, presentando cada inserto una
superficie radialmente interior en la cual un relieve de enganche
está destinado de tomar apoyo sobre la superficie radialmente
exterior del extremo liso del primer tubo para enclavar el empalme
de los dos elementos de canalización.
Con un juego mínimo, y especialmente con un juego
radial mínimo, se observa igualmente problemas de posicionamiento de
la guarnición de un tal dispositivo con, por ejemplo, la aparición
de rodetes de expansión del elastómero en el exterior de la
contrabrida, detrás de la misma, y/o con fenómenos de ondulación del
elastómero alrededor de los insertos, lo que puede conducir a
defectos de estanqueidad del empalme de los dos elementos de
canalización.
La presente invención tiene por finalidad
resolver los problemas precedentemente mencionados y, en particular,
de proveer un dispositivo de guarnición de estanqueidad de fácil
montaje y desmontaje, de reducidas dimensiones, bajo costo y que
asegure una buena estanqueidad de un empalme de elementos de
canalización en una amplia gama de juegos entre las piezas del
conjunto, especialmente con juego radial mínimo entre la contrabrida
y el extremo liso del empalme, ya para hasta presiones relativamente
elevadas, por ejemplo de 16 bar.
A este efecto, la invención tiene por objeto un
dispositivo para el empalme de un extremo liso y de una brida de
dos elementos de canalización según la reivindicación 1.
Según modalidades particulares de realización, el
dispositivo puede comprender una o más de las características
siguientes:
- la cavidad es una cavidad anular dispuesta
sobre la superficie radialmente interior o sobre la superficie
radialmente exterior del cuerpo;
- la cavidad está dispuesta sobre la superficie
radialmente interior del cuerpo, definiendo dicha cavidad una
cavidad encerrada por lo menos parcialmente por una parte de la
guarnición que forma un labio anular, comprendiendo el dispositivo
un órgano de sostén del labio sobre la superficie radialmente
exterior del extremo liso, estando dicho órgano alojado dentro de
dicha cavidad;
- dicho órgano de sostén es un aro tórico
hendido;
- la cavidad está dispuesta sobre la superficie
radialmente interior del cuerpo, habiendo por lo menos otra cavidad
anular dispuesta sobre la superficie radialmente exterior del
cuerpo, y de que estas dos cavidades están desplazadas axialmente la
una respecto de la otra;
- especialmente el anillo rígido es metálico,
- la superficie radialmente exterior del cuerpo
tiene una forma generalmente convergente hacia la extremidad
posterior de la guarnición;
- una parte delantera de la superficie
radialmente exterior del cuerpo, desprovista de cavidad, diverge
hacia delante, estando dicha parte destinada a tomar apoyo contra
una parte correspondiente de la superficie de reacción de la
contrabrida durante la puesta bajo compresión de la guarnición;
- por lo menos dos partes de la superficie
radialmente exterior del cuerpo, desprovistas de cavidad, divergen
hacia delante, respectivamente una parte posterior y dicha parte
delantera, y dicha parte delantera diverge más fuertemente que la
parte posterior, estando dichas dos partes destinadas a tomar apoyo
contra partes correspondientes de la superficie de reacción de la
contrabridas durante la puesta bajo compresión de la guarnición;
- la superficie radialmente interior del talón
presenta por lo menos dos salientes radiales que forman tacos de
posicionamiento axial del dispositivo sobre el extremo liso, estando
dichos tacos destinados a hacer tope contra la extremidad axial del
extremo liso antes de la puesta bajo compresión de la
guarnición;
- el dispositivo comprende por lo menos dos
insertos metálicos de bloqueo, dispuestos en un tramo de extremidad
posterior del cuerpo, presentando cada inserto una superficie
radialmente interior en donde un relieve de enganche está destinado
a tomar apoyo sobre la superficie radialmente exterior del extremo
liso para enclavar el empalme de los dos elementos de canalización
durante la puesta bajo compresión de la guarnición;
- por lo menos una cavidad frontal posterior de
expansión del elastómero de la guarnición comprimida está dispuesta
entre los insertos en una superficie de extremidad posterior del
cuerpo; y
- por lo menos un inserto de bloqueo presenta,
sobre una superficie radialmente exterior, un saliente sensiblemente
radial, estando dicho saliente destinado a cooperar con una parte de
tope sensiblemente radial de la superficie de reacción de la
contrabrida para limitar el desplazamiento radial del inserto
durante la puesta bajo compresión de la guarnición.
La invención tiene igualmente por objeto un
empalme estanco de elementos de canalización, particularmente de
tubos, que comprende un extremo liso de un primer elemento de
canalización, una brida de un segundo elemento de canalización, y
una contrabrida que rodea el extremo liso y solidaria con la brida,
caracterizado por el hecho de que comprende un dispositivo tal como
se define más arriba, tomando dicha superficie radialmente exterior
del cuerpo, apoyo sobre una superficie de reacción de la
contrabrida, tomando dicha superficie radialmente interior del
cuerpo, apoyo sobre la superficie radialmente exterior del extremo
liso, y tomando dicha superficie de extremidad delantera del talón,
apoyo sobre la brida asegurando la estanqueidad del empalme de los
dos elementos de canalización.
Finalmente, la invención tiene por objeto un
empalme estanco y enclavado de elementos de canalización,
particularmente de tubos, que comprende un extremo liso de un
primer elemento de canalización, una brida de un segundo elemento de
canalización, y una contrabrida que rodea el extremo liso y
solidaria con la brida, caracterizado por el hecho de que comprende
un dispositivo tal como definido precedentemente, tomando dicha
superficie radialmente exterior de la guarnición, apoyo sobre una
superficie de reacción inclinada de la contrabrida, tomando dicha
superficie radialmente interior del cuerpo, así como los relieves de
enganche de los insertos, apoyo sobre la superficie radialmente
exterior del extremo liso, y tomando dicha superficie de extremidad
delantera del talón, apoyo sobre la brida asegurando la estanqueidad
y el enclavamiento del empalme de los dos elementos de
canalización.
La invención será mejor comprendida a través de
la lectura de la descripción que sigue, dada tan sólo a título de
ejemplo, y haciendo referencia a los dibujos anexos, en los
cuales:
la Figura 1 es una vista en corte longitudinal de
un empalme de tubos que comprende un dispositivo según la invención,
representando la semivista superior al empalme antes de la
compresión de la guarnición, y la semivista inferior, al empalme
después de la compresión de la guarnición;
la Figura 2 es una vista ampliada de la parte
señalada II de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista parcial en corte
longitudinal que ilustra la sección longitudinal, antes de la
compresión, de una variante del dispositivo de la Figura 1;
la Figura 4 es una vista análoga a la de la
Figura 1, que ilustra un empalme de tubos que comprende el
dispositivo de la Figura 3;
las Figuras 5 a 7 son vistas parciales en corte
longitudinal que ilustran, cada una, la sección longitudinal, antes
de la compresión, de una variante del dispositivo de la Figura
1;
la Figura 8 es una semivista en corte
longitudinal de una segunda modalidad de realización de un
dispositivo según la invención, tomada esta vista según un plano
diametral que pasa por un inserto de bloqueo y un taco de
posicionamiento del dispositivo;
la Figura 9 es una vista análoga a la de la
Figura 1, que ilustra un empalme de tubos provisto del dispositivo
de la Figura 8;
la Figura 10 es una vista análoga a la de la
Figura 8, que ilustra una variante del dispositivo de esa Figura 8;
y
la Figura 11 es una vista en corte longitudinal
de una variante de un inserto para un dispositivo de una de las
Figura 8 a 10.
Se ha representado en la semivista superior de la
Figura 1, un extremo liso 1 o extremo macho de un primer tubo 2, y
una brida 3 de un segundo tubo 4, listos para ser empalmados. Estos
tubos, dispuestos de modo sensiblemente coaxial, pueden ser, en
particular, tubos sucesivos de una canalización, particularmente de
fundición dúctil, estando provisto cada tubo de un extremo liso 1 en
uno de sus extremos y una brida 3 en su otro extremo.
La brida 3 se extiende radialmente a partir del
extremo posterior 5 (a la izquierda, en la Figura 1) del tubo 4, y
está atravesada por orificios 6 uniformemente repartidos
angularmente.
Un dispositivo 7, constituido por una guarnición
de estanqueidad 8 y un anillo metálico continuo 9, rodea la parte de
extremidad delantera 10 (a la derecha, en la Figura 1) del extremo
liso 1.
Una contrabrida 11, que rodea al extremo liso 1,
se coloca inicialmente detrás de la guarnición 8. Esta contrabrida
comprende una parte posterior 12 sensiblemente troncocónica
divergente hacia delante y sensiblemente coaxial con el tubo 2. La
parte 12 se prolonga axialmente hacia delante mediante una parte
intermediaria 12A de menor divergencia. Sobre el extremo delantero
de esta última se proyecta radialmente hacia el exterior, un collar
o ala 13, atravesado por orificios 14 uniformemente repartidos
angularmente y coincidentes en ubicación con los orificios 6.
Bulones no representados pasan a través de los orificios 6 y 14,
colocados en correspondencia.
La guarnición 8 está realizada en elastómero y
comprende un cuerpo 15 anular provisto en su extremo delantero de
un talón anular de sección sensiblemente rectangular 16.
Como se observa en la Figura 2, la superficie
radialmente interior cilíndrica 17 del talón 16 es prolongación de
la superficie radialmente interior cilíndrica 18 del cuerpo 15, de
manera que la superficie radialmente interior 19 de la guarnición 8
es cilíndrica. Esta superficie 19 se encuentra apoyada contra la
superficie radialmente exterior 20 del extremo liso 1.
Una parte anular radialmente exterior 21 del
talón 16 sobresale radialmente hacia el exterior a partir de la
superficie radialmente exterior 22 del cuerpo 15. Esta superficie 22
se encuentra unida a la superficie radialmente exterior 23 del talón
16 por intermedio de un espaldón radial anular 24.
Una garganta anular 25 que desemboca en el
espaldón 24 se halla dispuesta en la parte 21. El diámetro interior
de la garganta 25 es sensiblemente inferior al diámetro de la
superficie 22 en la parte delantera del cuerpo 15.
La superficie 22 del cuerpo 15 tiene forma
generalmente troncocónica convergente hacia el extremo posterior de
la guarnición 8, con un ángulo de convergencia sensiblemente
constante respecto del eje de la guarnición 8. Tres cavidades
anulares idénticas 26, de sección semicircular y axialmente
desplazadas las unas respecto de las otras, están dispuestas sobre
la superficie 22.
La parte posterior 12 de la contrabrida 11
presenta interiormente una superficie 27 convergente hacia el
extremo posterior 28 de la contrabrida 11. La parte intermedia 12A
presenta una superficie interior 27A sensiblemente conjugada
respecto de la superficie 22. Las superficies 27 y 27A forman una
superficie de reacción.
Se pasará ahora a describir el montaje y empalme
de los dos tubos.
En posición de descanso, tal como se presenta en
la semivista superior de la Figura 1, la cara interior 27A de la
parte intermedia 12A de la contrabrida va ubicada en contacto con
una parte posterior de la superficie 22 del cuerpo 15, estando la
guarnición 8 sin comprimir.
El canto 29 del extremo liso 1 es sensiblemente
plano y en contacto con la superficie posterior 30 de la brida
3.
La superficie delantera 31 del talón 16 es
sensiblemente plana, y la guarnición 8 está colocada sobre el
extremo liso 1 de tal manera que la superficie 31 quede en contacto
con la superficie 30, igualmente plana, de la brida 3. El juego
axial entre los dos tubos 2 y 4 es, por lo tanto, nulo o casi
nulo.
El diámetro interior del extremo posterior 28 de
la contrabrida 11 es muy ligeramente superior al diámetro exterior
del extremo liso 1, siendo entonces mínimo el juego diametral entre
la contrabrida 11 y el extremo liso 1. La superficie interior 27,
27A de la contrabrida 11 delimita una cámara de compresión 32
alrededor del extremo liso 1.
Para empalmar de manera estanca los tubos 2 y 4
se ajustan los bulones que unen la contrabrida 11 a la brida 3, lo
que produce el desplazamiento de la contrabrida hacia delante.
La semivista inferior de la Figura 1 representa
los tubos 2 y 4 empalmados después e ajustar los bulones. La
guarnición 8 está comprimida entre la brida 3 y la contrabrida 11,
tomando la superficie 22 deformada, apoyo sobre la superficie de
reacción 27, 27A, la superficie 19 está presionada sobre la
superficie 20 del extremo liso, y la superficie 31 del talón 16 toma
apoyo sobre la superficie 30 de la brida 3.
El cuerpo 15 está ahora prácticamente todo él
alojado dentro de la cámara de estanqueidad 32, y las cavidades 26
no son ya visibles a consecuencia de la deformación del
elastómero.
Las cavidades 26 han provisto espacios de
expansión del elastómero durante la puesta bajo compresión de la
guarnición 8, permitiendo así que el cuerpo 15 se aloje práctica y
totalmente dentro de la cámara 32.
El ala 13 ha pues podido ser acercado lo más
posible a la brida 3 permitiendo así limitar el espacio libre
ofrecido para la expansión radial del talón 16 durante la puesta
bajo compresión del elastómero. Esta compresión radial ha sido
también limitada por el anillo 9, que retiene radialmente la parte
21 del talón 16.
Las condiciones de empalme representadas, es
decir con juego axial y diametral mínimo, son las más severas para
poder asegurar una buena estanqueidad. En efecto, en estas
condiciones, se dispone de una cantidad relativamente grande de
elastómero para un reducido espacio de expansión.
Más precisamente, utilizando guarniciones con
cuerpo sin cavidades, se constata que, bajo las mismas condiciones,
el cuerpo 15 no penetra totalmente dentro de la cámara 22. La
distancia entre el ala 13 y la brida 3 es, por lo tanto, más
importante que con el dispositivo de la Figura 1, y se observa
entonces un ensanchamiento incontrolado del talón 16 hacia el
exterior, particularmente durante la puesta bajo presión de los
tubos 2 y 4, lo que puede traer aparejado fugas entre la superficie
31 del talón y la superficie 30 de la brida.
Por el contrario, aquí, un tal ensanchamiento
durante la puesta bajo presión, es fuertemente impedido por el
efecto conjugado de las cavidades 26 y del anillo 9 en el
dispositivo de la Figura 1.
Es así como, con el dispositivo de la Figura 1,
la estanqueidad es perfecta con juego diametral y/o axial mínimos, y
sigue siendo satisfactoria en los casos en que esos juego fuesen
substanciales.
Además, el dispositivo de la Figura 1 es
particularmente económico y fácil de poner en práctica puesto que
comprende una guarnición 8 realizada en una sola pieza de
elastómero, a la cual se agrega un anillo metálico 9 retenido en una
garganta 25. Se ha asimismo señalado que las cavidades 26 facilitan
por un lado, el armado de los tubos al disminuir el rozamiento de la
guarnición sobre la superficie 27, 27A de la contrabrida, y, por la
otra, el desmontaje de la contrabrida 11, al desprenderse la
guarnición 8 más fácilmente de la misma en presencia de las
cavidades 26.
El anillo 9 es, de una manera más general, un
anillo rígido adaptado para asegurar la limitación de la expansión
radial hacia el exterior del talón. Puede también ser reemplazado
por un resorte helicoidal anular alojado en la garganta 25 que forma
una cavidad abierta u oculta dentro del talón 16. Como variante, el
talón puede moldearse sobre el anillo rígido o sobre el resorte.
La Figura 3 representa una vista parcial en corte
longitudinal de una variante del dispositivo de la Figura 1. Este
dispositivo está constituido únicamente por una guarnición 8, la que
se diferencia de la guarnición de la Figura 1 tan sólo por la forma
de su talón 16. Su talón 16 se prolonga totalmente en el cuerpo 15
de la guarnición 8 hacia delante, sin proyección radial hacia el
exterior, es decir que la superficie radialmente exterior 33 de la
guarnición 8 es la forma generalmente convergente hacia atrás con un
ángulo de convergencia sensiblemente constante respecto del eje de
la guarnición 8, desde su extremo posterior hasta su extremo
delantero.
El flanco delantero 34 de la cavidad delantera 35
está en pendiente sensiblemente rectilínea, aumentando así la
dimensión axial de esta cavidad 35 respecto de las otras dos
cavidades 26, de sección semicircular.
La superficie 31 del talón 16 está inclinada
respecto del plano radial en un ángulo \alpha sensiblemente
constante, siendo esta superficie 31 sensiblemente troncocónica y
convergente hacia el extremo delantero del talón.
Esta última característica permite conferir una
mayor rigidez a la parte radialmente interior delantera 36 del talón
16 cuando la superficie 31 toma apoyo sobre la superficie 30 de la
brida 3, como se representa en la semivista inferior de la Figura
4.
Antes de armarse el empalme, como se representa
en la semivista superior de la Figura 4, el borde radialmente
interior 37 de la superficie 31 es lo único que está en contacto con
la superficie 30 de la brida 3. Durante el ajuste de los bulones que
unen la brida 3 con la contrabrida 11, la parte 36 del talón 16 se
comprime mientras que el resto de la superficie 31 va tomando
progresivamente apoyo contra la superficie 30 de la brida 3. Una vez
ajustados los bulones, hay por lo tanto una concentración de
esfuerzos de compresión en la parte 36 del talón 16.
Durante la puesta bajo presión de los tubos 2 y
4, esa parte 36 ofrece por ello una mayor resistencia a la presión
del fluido que tiende a ensanchar por el talón 16 hacia el exterior,
que en el caso de una guarnición 8 clásica sin órgano de limitación
de expansión radial del talón y con una superficie 31 sensiblemente
radial.
Además, esta configuración de la superficie 31
tiende a guiar la deformación del elastómero del talón 16
radialmente hacia el interior durante el ajuste de los bulones,
particularmente cuando el juego axial entre el extremo liso 1 y la
brida 3 no es nulo. La magnitud del ángulo \alpha puede ser,
típicamente, de 15º.
La Figura 5 ilustra otra variante del dispositivo
7, que se diferencia de la de la Figura 3 únicamente porque son dos
las cavidades 26 dispuestas en la superficie 22 del cuerpo 15, y que
la superficie 22 presenta, a partir de su frente, dos partes
sucesivas 38 y 39 de formas generales convergentes hacia atrás y con
ángulos de convergencia respecto del eje de la guarnición 8
diferentes. Así, la parte delantera 39 es más convergente que la
parte posterior 38, efectuándose la unión de las dos partes 38 y 39
a la altura de la cavidad 26 delantera.
Estas dos partes 38 y 39 están destinadas a tomar
apoyo sobre partes con inclinaciones aproximadamente
correspondientes, adelante y atrás de la superficie intermedia 27A
de la contrabrida 11. Durante el ajuste de los bulones, la parte 39,
al tomar apoyo sobre la superficie 27A de la contrabrida 11, fuerza
al talón 16 radialmente hacia el interior y participa, después del
ajuste, con la superficie 31 del talón 16 en la limitación de la
expansión radialmente hacia el exterior del talón 16, mejorando la
estanqueidad de la unión entre el talón 16 y la brida 3.
La Figura 6 ilustra otra variante del
dispositivo, que se diferencia de la de la Figura 3 únicamente por
cuanto las cavidades anulares 40 están previstas a la vez en la
superficie 22 y la superficie 18 del cuerpo de la guarnición 8. Las
cavidades 40 son más profundas y más estrechas que las cavidades 26
de la guarnición 8 de la Figura 2. Las cavidades 40 están
desplazadas axialmente las unas respecto de las otras, presentando
la guarnición 8, entonces, una configuración a modo de fuelle.
La Figura 7 presenta otra variante del
dispositivo que se diferencia de aquella representada en la Figura 3
por cuanto es una sola la cavidad anular 41 dispuesta en el cuerpo
15, en la superficie 18 del mismo.
Esta cavidad 41 define una cavidad anular 42
encerrada parcialmente hacia atrás por una parte 43 de la guarnición
8 que constituye un labio anular. Un aro tórico hendido 44 de
material plástico duro o de metal se halla alojado dentro de la
cavidad 42, apoyado sobre el labio 43.
Durante la puesta bajo compresión de la
guarnición, el aro 44 está presionado contra el labio 43 por la
parte radialmente exterior del cuerpo 15, y de este modo mantiene al
labio 43 apoyado contra la superficie 20 del extremo liso 1 para
asegurar una buena estanqueidad del empalme de los tubos 2 y 4.
Simultáneamente, la cavidad 41 ofrece un volumen de expansión del
elastómero que tiende a cerrar la cavidad 42 alrededor del aro 44
permitiendo la penetración casi completa del cuerpo 15 dentro de la
cámara de estanqueidad 32.
La Figura 8 ilustra otra modalidad de realización
del dispositivo, que se diferencia del dispositivo 7 de la Figura 1
por cuanto comprende insertos de enclavamiento metálicos 45
incorporados en un tramo de extremidad posterior 46 del cuerpo 15 de
la guarnición 8.
Estos insertos 45 son bloques uniformemente
repartidos angularmente y unidos periféricamente a través del cuerpo
15. Presentan una superficie radialmente interior al descubierto 47
provista de dientes 48 de enganche, estando dichos dientes 48
destinados a morder la superficie 20 del extremo liso 1 para
enclavar el empalme entre los tubos 2 y 4.
La superficie radialmente exterior 49 del tramo
46 es más fuertemente convergente que la superficie 22 el cuerpo
15.
En la superficie frontal posterior 51 del cuerpo
15, entre los insertos 45, se hallan dispuestos unas cavidades 50,
de manera que esa superficie 51 presenta interrupciones axiales que
avanzan axialmente, sensiblemente hasta el nivel del extremo
posterior de cada inserto 45.
La superficie 17 del talón 16 presenta, en su
parte delantera, saliente idénticos 52 uniformemente repartidos
angularmente. Estas salientes 52 constituyen bloques de sección
trapezoidal cuya superficie frontal 53 viene a prolongar la
superficie radial 31 del talón 16 y cuya superficie frontal
posterior 54 está inclinada radialmente hacia el exterior y
axialmente hacia atrás.
Estos salientes 52 forman tacos de
posicionamiento que permiten preservar automáticamente una
separación mínima entre el extremo delantero 10 del extremo liso 1 y
la superficie 30 de la brida 3, antes del ajuste de los bulones,
como se representa en la semivista superior de la Figura 9. A
diferencia de la configuración de la Figura 1, el juego axial entre
los tubos 2 y 4 no es, pues, mínimo.
Durante el armado (Figura 9), la guarnición 8 se
enfila sobre el extremo liso 1 con las superficies 54 de los tacos
52 apoyadas sobre la extremidad delantera del extremo liso 1, que es
chaflanada y la superficie 31 del talón 16 y las superficies 53 de
los tacos 52 apoyadas sobre la superficie 30 de la brida 3.
Es necesario preservar una tal separación mínima
antes del ajuste para que la estanqueidad pueda ser asegurada
independientemente del enclavamiento. En efecto, el enclavamiento
entre los tubos 2 y 4 se produce durante el ajuste de la contrabrida
11 sobre la brida 3 por cooperación entre la superficie 27 de la
contrabrida 11 y las superficies radialmente exteriores de los
insertos 45, que son así empujados hacia delante y radialmente hacia
el interior.
Además del posicionamiento automático de la
guarnición 8 sobre el extremo liso 1, los tacos 53 permiten asimismo
corregir una eventual falta de perpendicularidad del canto 29 del
extremo liso 1.
El hecho de que las superficies 54 sean
inclinadas permite optimizar el montaje con el canto 29 del extremo
liso 1, sea este chaflanado o no.
Es así como, si el canto 29 del extremo liso 1
está chaflanado, las superficies 54 de los tacos 52 cooperan con el
chaflán del canto 29 tal como se representa en la Figura 9,
ofreciendo así el chaflán del canto 29 del extremo liso 1, entre los
tacos, un espacio de expansión suplementario para el elastómero con
juego diametral mínimo.
La presencia de las cavidades 50 entre los
insertos 45 permite mejorar la estanqueidad del empalme a nivel de
los insertos 45, y facilitar el desmontaje del empalme.
Así, con juego diametral mínimo, como se
representa en la Figura 9, estas cavidades 50 impiden la formación
de rollizos de fluencia del elastómero en el exterior de la
contrabrida 11 (detrás de la misma).
Estas cavidades 50 facilitan, por consiguiente,
el desmontaje de la contrabrida 11, que es más fácil en ausencia de
tales rollizos de fluencia, y aumentan asimismo la posibilidad de
desviación angular del extremo liso 1 respecto de la brida 3.
Además, estas cavidades 50 impiden la ondulación
del elastómero, con juego diametral mínimo, a nivel de la superficie
22 de la guarnición y en proximidad de los insertos 45, pudiendo una
tal ondulación dar lugar a defectos de estanqueidad y provocar la
corrosión de los insertos por parte del medio exterior.
Las cavidades 26 facilitan y mejoran el empalme
enclavado de los tubos limitando el rozamiento entre el cuerpo de la
guarnición 8 y la contrabrida 11.
La Figura 10 representa una semivista en corte
longitudinal de una variante del dispositivo de la Figura 8, donde
el talón 16 y la superficie 22 de la guarnición tienen una
configuración semejante a aquellas de la guarnición de la Figura
5.
Así, el dispositivo de la Figura 10 se diferencia
esencialmente del de la Figura 8 en que la superficie 31 del talón
16 está inclinada respecto del plano radial, como en las Figuras 5 a
7, en que la superficie 22 de la guarnición 8 presenta, delante de
los insertos, dos partes 38 y 39 en ángulos de convergencia
diferentes respecto del eje de la guarnición, como en la Figura 5, y
en que las superficies delanteras 53 de los tacos 52 están situadas
detrás del borde delantero 37 de la superficie 31 del talón 16.
Además, tan sólo dos cavidades anulares 55 están
dispuestas sobre la superficie 22 del cuerpo 15. La unión de las dos
partes 38 y 39 se efectúa a nivel de la cavidad 55 delantera.
Los flancos delanteros 56 de las cavidades 55 son
inclinados de manera sensiblemente rectilínea, de manera que la
longitud axial de esas cavidades 55 es superior a la de las
cavidades 26 de la guarnición de la Figura 8. El flanco 56 de la
cavidad 55 delantera es prolongación de la parte 39 de la superficie
22.
De manera análoga a la variante de la Figura 4,
la superficie inclinada 31 del talón 16 permite asegurar
proporcionar mayor rigidez al talón durante el ajuste de la
guarnición mediante la contrabrida 11. Esta superficie inclinada 31
asegura, en combinación con la parte 39 de la superficie 22, la
limitación de la expansión radial del talón 16 durante la puesta
bajo presión de los tubos 2 y 4. Además, la superficie 31 guía a la
expansión del elastómero radialmente hacia el interior durante la
puesta bajo compresión de la guarnición 8.
Además, la separación entre las superficies 53 de
los tacos 52 y el borde 37 de la superficie 31 del talón 16, permite
disponer un espacio libre suplementario de expansión del elastómero
durante la puesta bajo compresión de la guarnición 8.
La Figura 11 es una vista en corte longitudinal
de un inserto 45 adaptado para ser utilizado en un dispositivo
semejante a los de las Figura 8 ó 10, en el caso de que el extremo
liso 1 fuese de material plástico.
La superficie radialmente exterior 57 del inserto
45 presenta, adelante, un saliente radial 58 unido a la superficie
57 por un espaldón de tope 59 sensiblemente radial. Tales insertos
45 están destinados a ser incorporados dentro el tramo 46 de una
guarnición 8, como se representa en las Figuras 8 a 10.
El espaldón 59 de cada inserto 45 de una tal
guarnición está destinado a cooperar con una parte correspondiente,
sensiblemente radial, de la superficie de reacción 27 de la
contrabrida 11, durante la puesta bajo compresión de la
guarnición.
Así, se controla el desplazamiento radial de los
insertos 45 durante el ajuste de la contrabrida 11, evitándose
particularmente una penetración radial muy profunda de los insertos
e el extremo liso 1 que pudiera llegar a deteriorar, y hasta
perforar el extremo liso 1.
Claims (14)
1. Dispositivo (7) para el empalme de un extremo
liso (1) y de una brida (3) de dos elementos de canalización (2,4)
constituido por una guarnición de estanqueidad de compresión axial
(8) de elastómero, comprendiendo esta guarnición un cuerpo (15) de
apoyo contra una contrabrida (11) de compresión de la guarnición (8)
y, delante de este cuerpo (15) y solidario a éste, un talón (16) de
apoyo contra la brida, estando una superficie radialmente exterior
(22) del cuerpo destinada a apoyarse sobre una superficie de
reacción (27, 27A) de la contra brida (11), estando una superficie
radialmente interior (18) del cuerpo (15) destinada a apoyarse sobre
la superficie radialmente exterior (20) del extremo liso (1), y
estando una superficie de extremidad delantera (31) del talón (16)
destinada a apoyarse sobre la brida (3) para asegurar la
estanqueidad del empalme de los dos elementos de canalización (2,4),
presentando el cuerpo (15) al menos una cavidad (26,35,40,41;26,55)
de expansión del elastómero de la guarnición comprimida y estando el
dispositivo (7) provisto de un medio de limitación de la expansión
del talón (16) radialmente hacia el exterior, caracterizado
porque dicho medio de limitación de la expansión del talón es un
anillo rígido (9) dispuesto en una parte radialmente exterior (21)
del talón (16), o un resorte anular dispuesto en una parte
radialmente exterior (21) del talón (16), o porque la superficie de
extremidad delantera (31) del talón presenta al menos una parte
inclinada que diverge hacia atrás para concentrar, durante la puesta
en compresión de la guarnición (8), los esfuerzos de compresión en
una parte radialmente interior delantera (36) del talón, asegurando
así la limitación de la expansión de dicho talón radialmente hacia
el exterior.
2. Dispositivo según la reivindicación 1
caracterizado porque la superficie radialmente exterior (22)
del cuerpo (15) tiene una forma general convergente hacia la
extremidad posterior de la guarnición (8).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque una parte delantera (39;39) de la
superficie radialmente exterior (22) del cuerpo (15), desprovista de
cavidad, diverge hacia delante, estando esta parte destinada a
apoyarse contra una parte correspondiente de la superficie de
reacción (27,27A) de la contrabrida (11) durante la puesta en
compresión de la guarnición (8).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque al menos dos partes (38,39;38,39) de la
superficie radialmente exterior (22) del cuerpo, desprovistas de
cavidad, divergen hacia delante, una parte posterior (38) y dicha
parte delantera (39) respectivamente, y porque dicha parte delantera
(39) diverge más fuertemente que la parte posterior (38), estando
estas dos partes destinadas a apoyarse contra unas partes
correspondientes de la superficie de reacción (27,27A) de la
contrabrida (11) durante la puesta en compresión de la guarnición
(8).
5. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la cavidad de
expansión del elastómero de la guarnición comprimida es una cavidad
anular (26,35,40,41;26,55) dispuesta sobre la superficie radialmente
interior (18) o la superficie radialmente exterior (22) del cuerpo
(15).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la cavidad (41) está dispuesta sobre la
superficie radialmente interior (18) del cuerpo (15), definiendo
esta cavidad una cavidad (42) cerrada al menos parcialmente por una
parte de la guarnición que forma un labio anular (43), y porque el
dispositivo (7) comprende un órgano (44) de sostén del labio (43)
sobre la superficie radialmente exterior (20) del extremo liso (1),
estando este órgano (44) alojado en dicha cavidad (42).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicho órgano de sostén es un aro tórico
hendido (44).
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la cavidad (40)
está dispuesta sobre la superficie radialmente interior (18) del
cuerpo (15), porque al menos otra cavidad anular (40) está dispuesta
sobre la superficie radialmente exterior (22) del cuerpo (15) y
porque estas dos cavidades (40) están desplazadas axialmente una con
relación a otra.
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la superficie
radialmente interior (17) del talón (16) presenta al menos dos
salientes radiales (52) formando tacos de posicionamiento axial del
dispositivo (7) sobre el extremo liso (1), estando estos tacos (52)
destinados a hacer tope contra la extremidad axial (10) del extremo
liso (1) antes de la puesta en compresión de la guarnición (8).
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende al
menos dos insertos metálicos (45) de bloqueo, dispuestos en un tramo
(46) de extremidad posterior del cuerpo (15), presentando cada
inserto (45) una superficie radialmente interior (47) donde un
relieve de enganche (48) está destinado a apoyarse sobre la
superficie radialmente exterior (20) del extremo liso (1) para
bloquear el empalme de los dos elementos (2,4) de canalización
durante la puesta en compresión de la guarnición (8).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque al menos una cavidad frontal posterior
(50) de expansión del elastómero de la guarnición (8) comprimida
está practicada entre los insertos (45) en una superficie de
extremidad posterior (51) del cuerpo (15).
12. Dispositivo según la reivindicación 10 ó 11,
caracterizado porque al menos un inserto de bloqueo (45)
presenta sobre una superficie radialmente exterior (57) un saliente
sensiblemente radial (58), estando dicho saliente (58) destinado a
cooperar con una parte de tope sensiblemente radial de la superficie
de reacción (27,27A) de contrabrida (11) para limitar el
desplazamiento radial del inserto (45) durante la puesta en
compresión de la guarnición (8).
13. Empalme estanco de elementos de canalización,
especialmente de tubos, que comprende un extremo liso (1) de un
primer elemento de canalización (2), una brida (3) de un segundo
elemento de canalización (4), y una contrabrida (11) que rodea el
extremo liso (1) y solidaria a la brida (3), caracterizado
porque comprende un dispositivo (7) según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, apoyándose dicha superficie radialmente
exterior (22) del cuerpo (15) sobre una superficie de reacción
(27,27A) de la contrabrida (11), dicha superficie radialmente
interior (18) del cuerpo (15) se apoya sobre la superficie
radialmente exterior (20) del extremo liso (1), y dicha superficie
de extremidad delantera (31) del talón (16) se apoya sobre la brida
(3) asegurando la estanqueidad del empalme de los dos elementos de
canalización.
14. Empalme estanco y bloqueado de elementos de
canalización, especialmente de tubos, que comprende un extremo liso
(1) de un primer elemento de canalización (2), una brida (3) de un
segundo elemento de canalización (4), y una contrabrida (11) que
rodea el extremo liso (1) y solidaria a la brida (3),
caracterizado porque comprende un dispositivo (7) según una
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, apoyándose dicha
superficie radialmente exterior (22) de la guarnición (8) sobre una
superficie de reacción inclinada (27,27A) de la contrabrida (11),
apoyándose dicha superficie radialmente interior (18) del cuerpo
(15) así como los relieves de enganche (48) de los insertos (45)
sobre la superficie radialmente exterior (20) del extremo liso (1),
y apoyándose dicha superficie de extremidad delantera (31) del talón
(16) sobre la brida (3) asegurando la estanqueidad y el bloqueo del
empalme de los dos elementos de canalización.
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