ES2258486T3 - Dispositivo de empalme para dos tubos de material compuesto a base de una sustancia termoplastica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de empalme que comprende dos tubos de material compuesto a base de material termoplástico reforzado, un manguito (40) destinado a ser ensamblado, por una parte, a una extremidad (21) del primer tubo (20) y, por otra, a una extremidad (31) del segundo tubo (30), estando provisto el manguito en su pared interna (43) de, al menos, un fileteado (48), así como de medios de estanqueidad (44) para asegurar la estanqueidad en la zona de empalme, caracterizado porque comprende un primer adaptador (11) destinado a ser solidarizado con la extremidad (21) del primer tubo y un segundo adaptador (12) destinado a ser solidarizado con la extremidad (31) del segundo tubo, comprendiendo cada adaptador, al menos en una parte de su superficie externa (13, 14), un fileteado (15, 16) destinado a cooperar de manera complementaria con el fileteado (48) del manguito (40) y porque los dos tubos (20, 30) están constituidos por una matriz (M) de material termoplástico, una capa de material reforzado de envoltura (E) de la citada matriz, y un revestimiento (R) de material termoplástico que recubre la citada capa de envoltura (E), y los adaptadores (11, 12) presentan, al menos, su superficie interna constituida del mismo material termoplástico que la envoltura (R) de los tubos.
Description
Dispositivo de empalme para dos tubos de material
compuesto a base de una sustancia termoplástica.
La presente invención se refiere al empalme de
tubos de material compuesto constituido de fibras de refuerzo y de
material termoplástico.
Tales tubos, utilizados, especialmente, para
transportar fluidos a presión, son preferidos, generalmente, a los
tubos de fundición o de cemento en razón de su peso mucho menor,
haciendo, por consiguiente, más fácil su manipulación en la
obra.
En cualquier instalación, es necesario,
naturalmente, asegurar la continuidad de los tubos por un empalme
estanco y que asegure una resistencia eficaz a las tensiones. Por la
solicitud de patente FR 2 728 051, se conoce un dispositivo de
empalme para unir una extremidad de un tubo de material compuesto a
base de material termoplástico reforzado, a la de otro tubo de
material compuesto. Este dispositivo comprende un manguito de unión
y un órgano de estanqueidad anular dispuesto en el interior del
manguito de unión, estando provisto el manguito de un fileteado en
su pared interna destinado a cooperar con fileteados complementarios
dispuestos en el espesor y en la superficie externa de las
extremidades de los dos tubos que hay que empalmar. De acuerdo con
una característica esencial de este dispositivo, el fileteado del
manguito de unión se extiende en una longitud mínima que depende
del diámetro de los hilos que constituyen el material de refuerzo de
los tubos, de manera que se obtenga una resistencia al arranque
superior a la resistencia a la rotura de la armadura.
Uno de los inconvenientes de este dispositivo de
empalme se refiere al fileteado dispuesto en el espesor de los
tubos, en sus extremidades. En efecto, en una obra, cuando se trata
de adaptar longitudes de tubos y, por ejemplo, de cortar un tubo
para acortarlo, se pierde, necesariamente, una parte del fileteado,
o incluso la totalidad; ahora bien la realización en una obra de
otro fileteado después del recorte es difícilmente realizable.
Por otra parte, el dispositivo de empalme de esta
solicitud coopera directamente con fileteados previstos, como se
citó anteriormente, en las extremidades de los tubos y dispuestos
directamente en el espesor de estos tubos, lo que necesita fabricar
tubos cuyo espesor sea suficientemente grande con el fin de poder
integrar el fileteado. Ahora bien, de hecho, la capa que se añade
al espesor de los tubos solamente es útil en las extremidades de
los tubos que llevan los fileteados y, sin embargo, esta capa está
presente en toda la longitud del tubo porque los fileteados
terminales solamente se forman después de la fabricación del cuerpo
completo de los tubos. Se considera, pues, indispensable prever más
material para la fabricación de tales tubos, lo que no deja de
generar un coste suplementario de materia prima y un aumento del
peso final de un tubo, no despreciables.
Así pues, la invención tiene por objeto facilitar
un dispositivo de empalme para tubos de material compuesto, que sea
fácil de ensamblar, tanto en fábrica, como en la obra, y que no
aumente el precio de coste de los tubos de material compuesto y,
por consiguiente, de una instalación, asegurando al mismo tiempo una
resistencia y una estanqueidad satisfactorias de los tubos en la
zona de empalme.
De acuerdo con la invención, el dispositivo de
empalme de dos tubos de material compuesto a base de material
termoplástico reforzado, comprende un manguito destinado a ser
ensamblado, por una parte, a una extremidad del primer tubo y, por
otra, a una extremidad del segundo tubo, estando provisto el
manguito en su pared interna de, al menos, un fileteado, así como
de medios de estanqueidad para asegurar la estanqueidad en la zona
de empalme, y está caracterizado porque comprende un primer
adaptador destinado a ser solidarizado con la extremidad del primer
tubo y un segundo adaptador destinado a ser solidarizado con la
extremidad del segundo tubo, comprendiendo cada adaptador, al menos
en una parte de su superficie externa, un fileteado destinado a
cooperar de manera complementaria con el fileteado del
manguito.
La utilización de adaptadores fileteados añadidos
evita, así, al contrario que en el estado de la técnica, realizar
un sobreespesor del revestimiento externo del tubo y esto en toda su
longitud.
Además, de acuerdo con la invención, los dos
tubos están constituidos de una matriz de material termoplástico,
de una capa de material reforzado de envoltura de la citada matriz,
y de un revestimiento de material termoplástico que recubre la
citada capa de envoltura, y los adaptadores presentan, al menos, su
superficie interna constituida del mismo material termoplástico que
el del revestimiento de los tubos.
Esta identidad en el material permite,
ventajosamente, añadir los adaptadores después de su calentamiento
alrededor de las extremidades de los dos tubos, calentados estos
también, para soldarlos entre sí, realizándose la solidarización en
el enfriamiento.
Esta fijación de los adaptadores por soldadura
puede realizarse, así, tanto en fábrica, como en la obra, lo que es
ventajoso cuando la longitud de un tubo debe ser adaptada en la obra
cortándole, los adaptadores se acoplan y se añaden, entonces,
fácilmente en el propio lugar.
Ventajosamente, la longitud de los adaptadores
está comprendida entre 0,5 y 2 veces el diámetro de los tubos que
presentan una forma cilíndrica.
Preferentemente, la capa de envoltura de los
tubos y la capa externa del manguito son a base de una materia
prima constituida de filamentos de vidrio y de filamentos de
material termoplástico comezclados entre sí, siendo el espesor de
la capa externa del manguito, al menos, igual al de la capa de
envoltura de los tubos.
De acuerdo con otra característica, el manguito
comprende en su pared interna dos fileteados formados en sentido
inverso y dispuestos a una y otra parte de un plano medio
transversal al eje longitudinal del cuerpo del manguito, estando
destinados los dos fileteados a cooperar con los fileteados
respectivos de los dos adaptadores cuyo sentido de paso está
adaptado al del paso de cada fileteado del manguito. Medios de
identificación del sentido del paso del fileteado están previstos,
por otra parte, en los adaptadores y en el manguito.
Ventajosamente, el fileteado o los fileteados del
manguito están formados en un espesor constituido del mismo
material que la superficie exterior de los adaptadores en la cual
están dispuestos sus fileteados.
De acuerdo todavía con otra característica, el
manguito comprende, según su plano medio, un garganta destinada a
acoger medios de estanqueidad contra los cuales están destinadas a
quedar adheridas las extremidades de los tubos provistas de los
adaptadores.
Ventajosamente, los medios de estanqueidad
presentan una flexibilidad suficiente para tomar inicialmente la
forma de las secciones libres de las extremidades de los tubos.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción que sigue
refiriéndose a los dibujos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte, en
despiece ordenado, del dispositivo de empalme de la invención
destinado a unir dos extremidades de tubos;
- la figura 2 es una vista en corte del
dispositivo de empalme ensamblado a dos extremidades de tubos.
El dispositivo de empalme 10 ilustrado en la
figura 1 tiene por objeto ensamblar dos tubos cilíndricos 20 y 30
de material compuesto a base de material termoplástico
reforzado.
Cada tubo está constituido, en particular, por
una matriz M de material termoplástico, por ejemplo, de polietileno,
una capa de envoltura E de refuerzo que rodea la matriz M y un
revestimiento R de material termoplástico que recubre la capa de
envoltura, preferentemente idéntico al material de la matriz M. La
capa de envoltura E está constituida, ventajosamente, de material
termoplástico, por ejemplo de polietileno, en la cual están
alojados hilos continuos de vidrio, siendo la materia prima de esta
capa, ventajosamente, TWINTEX® comercializado por la sociedad
VETROTREX en forma de hilo de material compuesto de filamentos de
material termoplástico y filamentos de vidrio comezclados entre sí.
La constitución de tales tubos está descrita, especialmente, en la
solicitud de patente francesa FR 98/132 93.
Los tubos 20 y 30 comprenden, respectivamente,
una extremidad 21 y una extremidad 31, de sección idéntica o no,
destinadas a ser empalmadas una a otra.
El dispositivo de empalme 10 comprende dos
adaptadores huecos 11 y 12, destinados, cada uno, a ser
solidarizados alrededor de las extremidades 21 y, respectivamente,
31 de los tubos, y un manguito 40 destinado a unir los dos tubos
por su asociación a los adaptadores 11 y 12. La fabricación de
dispositivos de empalme 10 de acuerdo con la invención se efectúa
en fábrica con medios automatizados apropiados para reducir los
costes y asegurar su precisión.
Cada adaptador 11, 12 es de material
termoplástico, preferentemente idéntico al del revestimiento R de
los tubos. En efecto, el procedimiento de solidarización de los
adaptadores con los tubos que se efectúa por
encajamiento-soldadura, facilita el ensamblaje y
asegura una mejor resistencia mecánica del conjunto.
Los adaptadores 11 y 12 comprenden en su
superficie externa 13 y respectivamente 14, al menos en una parte
de su longitud equivalente a la semilongitud del manguito 40,
fileteados respectivos 15 y 16.
Cada adaptador 11, 12 comprende una extremidad
11a de inserción del adaptador alrededor del tubo, respectivamente
12a, y una extremidad opuesta de empalme 11b, respectivamente 12b.
Con el fin de resistir los esfuerzos de presión debidos al fluido
que circula por los tubos, la longitud de los adaptadores 11 y 12
está comprendida, preferentemente, entre 0,5 y 2 veces el diámetro
de los tubos 20 y 30.
De manera opcional, las extremidades de inserción
11a y 12a pueden presentar collarines externos 17, respectivamente
18, que están, así, en saliente con respecto a los fileteados 15, 16
de manera que sirven de elementos de protección de los citados
fileteados durante la manipulación en la obra de los adaptadores
fileteados y/o de los tubos provistos de adaptadores fileteados.
Sin embargo, para una simplificación de la fabricación, se
preferirá no proceder a la adición de los collarines 17, 18; los
adaptadores llegarán a la obra provistos de una envuelta de
protección que rodea los fileteados.
El manguito 40 está constituido de una capa
interna 41 de material termoplástico, tal como el de los
adaptadores, de polietileno, y de una capa externa de envoltura 42
de la capa interna, de material compuesto de refuerzo tal como
TWINTEX® para resistir los esfuerzos de presión. Obsérvese que la
capa 42 es de espesor, al menos, igual al de la capa de envoltura E
de material compuesto de refuerzo de los tubos para establecer una
continuidad de resistencia a la presión entre los tubos y los
adaptadores. Para rodear la capa externa de envoltura 42, puede
estar prevista una capa de protección, no mostrada en los dibujos,
esta capa de protección será, preferentemente, de material
termoplástico.
El manguito comprende en su pared interna 43, en
el espesor de la capa interna 41, extendiéndose axialmente a lo
largo del cuerpo del manguito y a una y otra parte de otro plano
medio P transversal al eje longitudinal del cuerpo, un fileteado 48
y respectivamente un fileteado 49, estando dispuestos los
fileteados, ventajosamente, en sentido inverso. Los fileteados 48 y
49 están destinados a cooperar, respectivamente, con los fileteados
15 y 16 de los adaptadores.
Naturalmente, teniendo los fileteados 48, 49 un
paso de sentido opuesto, los fileteados 15 y 16 de los adaptadores
presentan, también, un paso de sentido opuesto, pero, cada uno, del
mismo sentido que el fileteado del manguito que le está destinado.
Es evidente que para los tubos que llegan a la obra ya equipados de
los adaptadores, cada adaptador terminal presenta un paso de
sentido opuesto. Con el fin de hacer rápida la operación de empalme,
están previstos medios de identificación del sentido del paso tanto
en los adaptadores como en cada lado fileteado del manguito.
Finalmente, están previstos medios de
estanqueidad 44 que aseguran la estanqueidad del empalme de los dos
tubos 20 y 30, debiendo ser estos medios de estanqueidad inertes con
respecto al fluido que circula por los tubos.
Estos medios de estanqueidad, una vez efectuado
el empalme, quedan, así, dispuestos en la zona de empalme a nivel
del plano medio P del manguito 40. En razón de la irregularidad
eventual de las secciones libres de las extremidades 21 y 31 de los
tubos que a veces pueden ser recuperados en la obra, los medios de
estanqueidad deben presentar suficiente flexibilidad para adaptarse
perfectamente a la forma de las secciones libres con el fin de
garantizar una estanqueidad total.
Los medios de estanqueidad pueden consistir en
una junta central semirrígida que queda insertada en una garganta
de acogida anular 45 dispuesta en la superficie interna 41 del
manguito según el plano medio P, presentando la junta sus caras
laterales, salientes de los fileteados 48 y 49, las cuales están
destinadas a ser aplastadas por las extremidades libres 21 y 31 de
los dos tubos.
En variante, se puede prever más bien una
arandela rígida de material termoplástico que presenta caras
laterales contra las cuales están adheridas unas juntas, estando
insertada la arandela en la garganta anular 45.
Otra solución de medios de estanqueidad puede
consistir en dos juntas dispuestas en las dos extremidades
respectivas 21 y 31 de los tubos que están destinadas a quedar
adheridas una contra otra una vez enroscado el manguito en las
extremidades 21 y 31 provistas de los adaptadores. Estas juntas
serían colocadas, entonces, en las extremidades 21 y 31 durante la
soldadura de los adaptadores.
Se va a explicar ahora el principio de empalme de
dos tubos por medio del dispositivo de la invención.
Se trata, en primer lugar, de ensamblar los
adaptadores 11 y 12 alrededor de las extremidades 21 y
respectivamente 31 de los dos tubos. Con este fin, por un
procedimiento conocido para este tipo de material a base de
termoplástico utilizado para la fabricación de los tubos, se
calientan las paredes internas de cada adaptador y las paredes
externas de las extremidades de los tubos, después del
reblandecimiento del material se realiza el encajamiento de las
extremidades de los tubos en los adaptadores y el enfriamiento
asegura a continuación la solidarización de las piezas.
Después se colocan los medios de estanqueidad 44,
tal como una junta semirrígida, en la garganta 45 del manguito.
Finalmente, se colocan las extremidades 21 y 31
de los tubos provistas de los adaptadores en una cuna para
garantizar su alineación, se las pone en contacto con cada una de
las extremidades del manguito 40 y se gira el manguito en un
sentido dado, estando los fileteados 48 y 49 en sentido inverso, el
atornillamiento alrededor de los dos tubos se efectúa
simultáneamente. Naturalmente, el par de apriete debe ser suficiente
para deformar la junta con el fin de que ésta se adapte íntimamente
a la forma de las secciones libres de las extremidades 21 y 31 de
los tubos de manera que asegure la perfecta estanqueidad del
empalme. La operación está, entonces, terminada, quedando
firmemente adheridas las extremidades de los tubos contra las caras
laterales de la junta 44 para garantizar la estanqueidad.
Claims (10)
1. Dispositivo de empalme que comprende dos tubos
de material compuesto a base de material termoplástico reforzado,
un manguito (40) destinado a ser ensamblado, por una parte, a una
extremidad (21) del primer tubo (20) y, por otra, a una extremidad
(31) del segundo tubo (30), estando provisto el manguito en su pared
interna (43) de, al menos, un fileteado (48), así como de medios de
estanqueidad (44) para asegurar la estanqueidad en la zona de
empalme, caracterizado porque comprende un primer adaptador
(11) destinado a ser solidarizado con la extremidad (21) del primer
tubo y un segundo adaptador (12) destinado a ser solidarizado con la
extremidad (31) del segundo tubo, comprendiendo cada adaptador, al
menos en una parte de su superficie externa (13, 14), un fileteado
(15, 16) destinado a cooperar de manera complementaria con el
fileteado (48) del manguito (40) y porque los dos tubos (20, 30)
están constituidos por una matriz (M) de material termoplástico, una
capa de material reforzado de envoltura (E) de la citada matriz, y
un revestimiento (R) de material termoplástico que recubre la
citada capa de envoltura (E), y los adaptadores (11, 12) presentan,
al menos, su superficie interna constituida del mismo material
termoplástico que la envoltura (R) de los tubos.
2. Dispositivo de empalme de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque los adaptadores (11,
12) están destinados a ser añadidos después de un calentamiento
alrededor de las extremidades (21, 31) de los dos tubos, a su vez
calentadas también, efectuándose la soldadura de los adaptadores y
de los tubos por solidarización después del enfriamiento.
3. Dispositivo de empalme de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el manguito (40)
comprende en su pared interna (43) dos fileteados (48, 49) formados
en sentido inverso y dispuestos a una y otra parte de un plano
medio (P) transversal al eje longitudinal del cuerpo del manguito,
estando destinados los dos fileteados a cooperar con los fileteados
respectivos (15, 16) de los dos adaptadores (11, 12) cuyo sentido
de paso está adaptado al del paso de cada fileteado (48, 49) del
manguito.
4. Dispositivo de empalme de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque en los adaptadores
(11, 12) y en el manguito (40) están previstos medios de
identificación del sentido de paso del fileteado.
5. Dispositivo de empalme de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque el manguito (40)
comprende, según su plano medio (P), una garganta (45) destinada a
acoger medios de estanqueidad (44) contra los cuales están
destinadas a quedar adheridas las extremidades (21, 31) de los tubos
provistos de los adaptadores (11, 12).
6. Dispositivo de empalme de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el fileteado o los fileteados (48, 49) del manguito están
formados en un espesor constituido del mismo material que la
superficie exterior (13, 14) de los adaptadores en la cual están
dispuestos sus fileteados (15, 16).
7. Dispositivo de empalme de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el manguito (40)
comprende una capa externa de envoltura (42) cuyo material es
idéntico al de la capa de envoltura (E) de los tubos, estando
constituido el material de filamentos de vidrio y de filamentos de
material termoplástico comezclados entre sí.
8. Dispositivo de empalme de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque el espesor de la capa
externa de envoltura (42) del manguito es, al menos, igual al de la
capa de envoltura (E) de los tubos.
9. Dispositivo de empalme de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque los medios de estanqueidad (44) presentan una flexibilidad
suficiente para adaptarse íntimamente a la forma de las secciones
libres de las extremidades (21, 31) de los tubos.
10. Dispositivo de empalme de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la longitud de los adaptadores está comprendida entre 0,5 y
2 veces el diámetro de los tubos (20, 30) que presentan una forma
cilíndrica.
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