ES2284780T3 - Aparato de acanalado con rodillos. - Google Patents
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Abstract
Un rodillo de acanalado (24) para uso en la realización por rodadura de una acanaladura en una tubería que tiene un eje, de tal modo que dicho rodillo de acanalado tiene un eje de rotación (26) y una superficie exterior (82, 84) que se extiende circunferencialmente alrededor de dicho eje (26) de rotación y que tiene unos extremos axialmente exterior e interior (24b, 24a), de manera que dicha superficie exterior (82, 84) incluye un saliente (86) de rodadura que se extiende circunferencialmente sobresaliendo radialmente hacia fuera, dispuesto entre dichos extremos (24a, 24b), de tal modo que dicho saliente (86) tiene una superficie de rodadura exterior (92) que tiene unos extremos axialmente interior y exterior (24b, 24a), caracterizado porque dicha superficie de rodadura (92) tiene un estrechamiento gradual entre los extremos exterior e interior (24b, 24a) de la misma, destinado a cargar o forzar una tubería que está siendo acanalada y dicho rodillo de acanalado (24) axialmente hacia dentrouna con respecto al otro en el curso de la formación por rodadura de una acanaladura en la tubería.
Description
Aparato de acanalado con rodillos.
La presente invención se refiere a la técnica de
los aparatos de acanalado con rodillos y, más particularmente, a
mejoras en tales aparatos relativas a la obtención y al
mantenimiento de una alineación deseada entre los rodillos de
acanalado y una pieza de trabajo, y, de esta forma, a la obtención y
al mantenimiento del seguimiento o guiado entre los rodillos de
acanalado y la pieza de trabajo, de tal manera que la acanaladura
formada por rodadura sea transversal al eje de la pieza de
trabajo.
La presente invención encuentra particular
utilidad en combinación con un dispositivo de acanalado con rodillos
portátil que está diseñado para ser mutuamente acoplado con una
tubería rígidamente soportada, de tal modo que se desplace en torno
a la periferia de la tubería durante la operación de acanalado con
rodillos. De acuerdo con ello, si bien la invención se ilustrará y
describirá aquí en combinación con tal dispositivo de acanalado con
rodillos, se comprenderá y apreciará que la invención es aplicable a
un aparato de acanalado con rodillos del género en el que el
dispositivo de acanalado con rodillos está rígidamente soportado y
la tubería que se ha de acanalar rota con respecto al mismo en el
curso de la operación de acanalado.
El aparato de acanalado con rodillos es bien
conocido e incluye generalmente un par de componentes de alojamiento
o miembros de soporte susceptibles de desplazarse relativamente y
que soportan, respectivamente, de forma rotativa un rodillo de
accionamiento o respaldo y un rodillo de giro libre o acanalado,
entre los cuales se interpone una tubería que se ha de acanalar en
el curso de una operación de acanalado. Los dos rodillos se han
contorneado de manera conjugada o correspondiente y, a este
respecto, el rodillo de accionamiento está dotado de una
acanaladura periférica y el rodillo de acanalado está provisto de un
saliente periférico, de tal modo que una tubería situada entre
ellos se dota de una acanaladura periférica con la rotación relativa
de los rodillos de acanalado y el desplazamiento radial relativo de
los rodillos uno en dirección hacia el otro. El rodillo de
accionamiento se hace girar mediante una herramienta manual o por
medio de un motor de accionamiento dependiendo del tipo concreto de
aparato de acanalado con rodillos.
A menudo, el desplazamiento relativo entre los
soportes de rodillo se consigue mediante el uso de disposiciones de
tornillo de alimentación roscado, dispuesto entre los soportes y que
incluye un componente de tornillo que se hace girar manualmente, ya
sea con la mano, ya sea por medio de una herramienta tal como una
llave de apriete. Los soportes de rodillo se encuentran mutuamente
acoplados para un desplazamiento lineal o pivotante uno hacia el
otro y en alejamiento uno del otro; en cada uno de los casos, el
tornillo de alimentación se hace girar en el sentido que separa los
rodillos para facilitar la inserción del extremo de uno tubo o
tubería entre ellos, y se hace girar a continuación en sentido
contrario el tornillo de alimentación con el fin de llevar los
rodillos de acanalado a contacto o acoplamiento con la tubería. La
tubería, el rodillo de apoyo o respaldo y el rodillo de acanalado
se hacen entonces rotar unos con respecto a otros, y el tornillo de
alimentación se hace girar manualmente en el sentido tal que se
desplace el rodillo de acanalado en dirección hacia el rodillo de
respaldo, con el fin de formar progresivamente una acanaladura
periférica en la tubería. Una vez que se ha alcanzado el diámetro
deseado para la acanaladura, se detiene la rotación relativa y el
tornillo de alimentación se hace girar en el sentido opuesto hasta
que exista un espacio de separación entre los dos rodillos
suficiente para proporcionar acomodo para la extracción de la
tubería acanalada de los mismos.
Es bien conocido que es necesario que los ejes
de la tubería y del rodillo de acanalado estén adecuadamente
alineados durante una operación de acanalado con rodillos, de tal
manera que el recorrido o trayectoria de la acanaladura sea
transversal al eje de la tubería. La desalineación en el comienzo de
la operación de acanalado con rodillos puede provocar que la
trayectoria de la acanaladura describa una hélice con respecto al
eje de la tubería, con lo que la tubería o la herramienta
"anda" o avanza en el sentido según el cual se separan
axialmente los rodillos y la tubería. El problema del seguimiento
está asociado al funcionamiento de cualquier aparato de acanalado
con rodillos, incluyendo aquéllos en los que los soportes de los
rodillos son desplazados unos con respecto a los otros de uno modo
diferente a mediante un tornillo de alimentación, y, por ejemplo,
hidráulicamente, tal como se muestra en la Patente norteamericana
Nº 3. 955.466, de Kunsmann, y manualmente, a través de un brazo de
palanca pivotante, según se describe en la Patente norteamericana
Nº 5.079.940, de Pulver et al. Se han llevado a cabo
numerosos esfuerzos para proporcionar un aparato de acanalado con
rodillos con una característica de auto-seguimiento
o auto-guiado, y estos esfuerzos han venido
incluyendo dotar el rodillo de respaldo o accionamiento de dientes
sobre una superficie externa del mismo, que fuercen a la tubería y
a los rodillos de acanalado axialmente hacia dentro una con respecto
a los otros, tal y como se expone en la Patente norteamericana Nº
5.528.919, de McGrady et al. Otros esfuerzos han venido
incluyendo soportar la tubería de modo que sea acanalada mediante
rodillos en un ángulo con respecto a los ejes de los rodillos de
acanalado según se describe en la anteriormente mencionada Patente
de Kunsmann, e inclinando el eje del rodillo de giro libre o de
acanalado en relación con el eje del rodillo de respaldo, según se
describe en la Patente norteamericana Nº 4.041.747, de Elkin, y en
la Patente norteamericana Nº 2.975.819, de Costanzo et al.
Aún otros esfuerzos adicionales han incluido contornear la
superficie exterior del rodillo de respaldo o accionamiento con la
forma de un tronco de cono, tal y como se describe en la Patente
norteamericana Nº 5.279.143, de Dole, así como proporcionar una
rueda auxiliar destinada a acoplarse o entrar en contacto con la
superficie externa de una tubería que está siendo acanalada, y que
tiene su eje inclinado con respecto al de una tubería que está
siendo acanalada, tal y como se describe en la anterior Patente de
Costanzo et al.
Si bien todas las anteriores disposiciones
favorecen el auto-seguimiento o
auto-guiado, se suman de forma indeseada al coste
del aparato de acanalado con rodillos, al requerir partes
componentes adicionales y/o especialmente diseñadas para el
aparato, de manera que se añaden al coste de mantenimiento del
aparato así como al coste de la fabricación del mismo. Por otra
parte, en los dispositivos que se sirven de un tornillo de
alimentación para desplazar los rollos de acanalado unos con
respecto a los otros, el desgaste en el tornillo de alimentación es
a menudo un problema, como lo es el riesgo de atasco y una exigencia
de par de entrada más alto que el deseado. Además, existe un riesgo
de dañar el tornillo de alimentación como consecuencia de la caída
del aparato de acanalado con rodillos, lo que constituye una
contingencia habitual en el lugar de trabajo. Aún adicionalmente,
las fuerzas que se requieren para acanalar una tubería de pared
gruesa, tal como la tubería de tipo Sch. (Clase) 40 de 12,7 cm (5
pulgadas), provocan que el eje del rodillo de respaldo o
accionamiento se desvíe y afecte, de este modo, adversamente a los
esfuerzos para mantener un seguimiento adecuado. En consecuencia, no
ha sido posible hasta el momento acanalar mediante rodillos un
intervalo o gama completa de tamaños de tubería, por ejemplo, desde
3,175 cm (1 ¼ de pulgada) hasta 30,48 cm (12 pulgadas), utilizando
tan solo una unidad de acanalado básica.
De acuerdo con la presente invención, se han
proporcionado mejoras en un aparato de acanalado con rodillos, que
minimizan o superan los anteriores y otros problemas planteados en
relación con la estructura y el funcionamiento de los aparatos de
acanalado con rodillos disponibles hasta el momento. De acuerdo con
un aspecto de la presente invención, se proporciona una
convergencia o estrechamiento gradual en el saliente de acanalado
del rodillo de acanalado, que favorece el desplazamiento axial
relativo entre una tubería y los rodillos de acanalado hacia dentro
una con respecto a los otros en el curso de una operación de
acanalado con rodillos.
Un propósito adicional consiste en proporcionar
un aparato de acanalado con rodillos con facultades de
auto-seguimiento mejoradas.
Aún otro propósito adicional es proporcionar una
estructura de rodillo de acanalado que tenga una facultad de
auto-seguimiento mejorada.
Otro objetivo es el aporte de una disposición de
montaje de rodillo de acanalado que proporcione facultades de
auto-seguimiento mejoradas al aparato de acanalado
con rodillos.
Aún otro propósito adicional consiste en
proporcionar una unidad de acanalado con rodillos capaz de acanalar
mediante rodillos un intervalo de tamaños de tubería mayor que el
que es posible con los aparatos hasta ahora disponibles.
Los anteriores propósitos, así como otros, serán
en parte evidentes y en parte se destacarán más exhaustivamente en
lo que sigue, en combinación con la descripción escrita de
realizaciones preferidas de la invención que se ilustran en los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
la Figura 1 es una vista en perspectiva y
despiezada de un aparato de acanalado con rodillos de acuerdo con
la presente invención;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de los
componentes, ya ensamblados, que se muestran en la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en alzado frontal del
aparato de acanalado con rodillos que se muestra en la Figura 2, y
que muestra una tubería que ha de ser acanalada, entre los rodillos
de accionamiento y de acanalado;
la Figura 4 es una vista en alzado y en sección
transversal a través de los rodillos de apoyo o respaldo y de
acanalado, tomada a lo largo de la línea 4-4 de la
Figura 3;
la Figura 5 es una vista en alzado frontal del
aparato de acanalado con rodillos, de la que se ha retirado el
soporte para el extremo exterior del rodillo de accionamiento, y que
tiene otra realización de un rodillo de accionamiento de acuerdo
con la invención;
la Figura 6 es una vista en alzado y en sección
transversal del tornillo de alimentación y del tornillo de ajuste
de la profundidad de la acanaladura del aparato, tomada a lo largo
de la línea 6-6 de la Figura 5;
la Figura 7 es una vista en alzado lateral de un
rodillo de respaldo o accionamiento;
la Figura 8 es una vista en alzado lateral de
otro rodillo de respaldo o accionamiento;
la Figura 9 es una vista en alzado lateral de un
rodillo de acanalado de acuerdo con la presente invención;
la Figura 10 es una vista en sección transversal
a través de los rodillos de respaldo y de acanalado, tomada a lo
largo de la línea 10-10 de la Figura 5.
Haciendo referencia a continuación con mayor
detalle a los dibujos, en los cuales las ilustraciones tienen como
propósito únicamente el de ilustrar realizaciones preferidas de la
invención, y no tienen el propósito de limitar la invención, las
Figuras 1-4 ilustran un aparato 10 de acanalado con
rodillos, que comprende un primer soporte que tiene la forma de un
alojamiento 12, y un segundo soporte que tiene la forma de un brazo
14, montado en el alojamiento 12 por medio de un pasador de pivote
16 para su desplazamiento pivotante según sentidos opuestos
alrededor de un eje de pivote 18. El alojamiento 12 soporta un
rodillo de respaldo o accionamiento 20 para su rotación en torno a
un eje 22 de rodillo, paralelo al eje de pivote 18, y el brazo 14
soporta un rodillo de giro libre o de acanalado 24 para su rotación
alrededor de un eje 26 de rodillo. De acuerdo con un aspecto de la
presente invención, tal y como se describe de forma más exhaustiva
aquí en lo que sigue, el eje 26 de rodillo se encuentra fijo con
respecto al brazo 14 y está formando un ligero ángulo con el eje 22
de rodillo. Los rodillos 20 y 24 están diseñados de modo que reciben
la pared de una tubería P entre ellos y, como se describe aquí con
mayor detalle más adelante, proporcionan, respectivamente, unos
rollos de acanalado hembra y macho susceptibles de hacerse cooperar
para formar por rodadura una acanaladura periférica en la tubería P
en respuesta a la rotación relativa entre los rodillos y la tubería,
y al desplazamiento radial del rodillo 24 en dirección hacia el
rodillo 20 durante dicha rotación relativa.
En la realización que se ilustra en las Figuras
1-4, el rodillo de respaldo o accionamiento 20 está
diseñado para ser accionado alrededor de un eje 22 y, para este
propósito y de la manera que se expone aquí más exhaustivamente en
lo que sigue, se ha montado en el extremo axialmente exterior 28 de
un árbol de accionamiento 30 que se extiende a través del
alojamiento 12 y está soportado a rotación en posición adyacente a
los extremos frontal y trasero del alojamiento por medio medios de
unos cojinetes adecuados 32 y 34, respectivamente. El árbol de
accionamiento 30 porta una rueda dentada de accionamiento 36 que
está asegurada de forma adecuada al mismo contra la rotación con
respecto al mismo, así como una rueda dentada 36, y, por tanto, el
árbol de accionamiento 30 está diseñado para hacerse girar por
medio de una manivela 38, a través de una disposición reductora de
piñón y rueda dentada, que no se muestra. Así pues, se apreciará que
la rotación manual de la manivela 38 da lugar a la rotación del
árbol de accionamiento 30 y del rodillo de apoyo o respaldo 20 y,
como se describirá aquí con mayor detalle más adelante, la rotación
del rodillo de accionamiento 20 con la tubería P interpuesta entre
éste último y el rodillo 24 durante una operación de acanalado con
rodillos hace que el aparato 10 se desplace alrededor del contorno
o periferia de la tubería a medida que la acanaladura es formada en
ella por rodadura.
Como se observa mejor en la Figura 3, el brazo
de reacción 14 tiene un primer extremo 40 asegurado de forma
pivotante al alojamiento 12 por medio del pasador 16, de tal forma
que el eje de pivote 18 se encuentra por encima de uno de los lados
del eje 22 de rodillo y desplazado o descentrado lateralmente con
respecto al mismo. El brazo se extiende lateralmente a través del
alojamiento 12 y del eje 22 de rodillo, y tiene un segundo extremo
42 descentrado lateralmente con respecto al eje 22 de rodillo sobre
el lado del mismo opuesto al del eje de pivote 18. Como se describe
aquí en detalle más adelante, el extremo 42 del brazo 14 está
interconectado o mutuamente unido con el alojamiento 12 a través de
un mecanismo de tornillo de alimentación 44 en virtud del cual el
brazo de reacción se hace pivotar en sentidos opuestos alrededor del
eje 18 de tal modo que desplace el rodillo de acanalado 24
radialmente hacia el rodillo de accionamiento 20 y en alejamiento de
éste, y el extremo 42 del brazo de reacción porta adicionalmente un
tornillo de ajuste 46 destinado a limitar el desplazamiento del
brazo y, por tanto, del rodillo de acanalado 24 hacia el rodillo de
respaldo 20 con el fin de proporcionar el diámetro deseado a una
acanaladura que está siendo formada por rodadura en la tubería
P.
En la realización que se ilustra en las Figuras
1-4, el rodillo de respaldo o accionamiento 20, que
también se muestra en la Figura 7, tiene unos extremos axialmente
exterior e interior 20a y 20b, respectivamente, así como una
superficie circular externa que incluye una primera porción que
proporciona un rebaje periférico 48, y una segunda porción definida
por unas superficies 50 y 52 que se encuentran adyacentes,
axialmente por fuera y axialmente por dentro, al rebaje 48,
respectivamente. El extremo exterior 20a del rodillo 20 está
definido por una porción 54 de árbol de soporte que tiene,
practicado en ella, un rebaje 56 para sujetador elástico con el
propósito que se expone aquí más adelante, y el extremo interior 20b
del rodillo está definido preferiblemente por una brida circular 58
que se extiende radialmente hacia fuera de las superficies 50 y 52
con el fin de proporcionar un tope para situar una tubería P que se
ha de acanalar con respecto al rodillos de acanalado en el curso de
una operación de acanalado con rodillos. Adicionalmente de acuerdo
con esta realización, como mejor se observa en las Figuras 1 y 4,
el rodillo 20 tiene un taladro axial 60 practicado a su través, y
el soporte para el rodillo viene proporcionado por el extremo
axialmente exterior 28 del árbol de accionamiento 30 que es
recibido en el extremo interior del taladro 60 practicado en el
rodillo 20, y por un miembro de soporte 62 que está montado de
forma retirable o desmontable sobre el alojamiento 12 para soportar
el extremo exterior del rodillo. Más concretamente, a este
respecto, el miembro de soporte 62 incluye una porción de base 64
por medio de la cual el miembro de soporte se monta de forma
desmontable sobre la pared frontal del alojamiento 12 mediante el
uso de un par de tornillos 66 de cabeza de enchufe hembra, una
porción de manguito 68 y una porción de puente 70, en virtud de la
cual la porción de manguito es soportada axialmente por fuera del
alojamiento 12 y coaxial con el eje 22 de rodillo. La porción de
manguito 68 está destinada a recibir y soportar a rotación la
porción de árbol 54 del rodillo 20, preferiblemente con un manguito
de cojinete 72 interpuesto entre ellas. Tal soporte limita la
desviación del eje 22 de rodillo en respuesta a la imposición de
fuerzas elevadas contra el rodillo de respaldo 20 durante una
operación de acanalado con rodillos. Sin semejante soporte para el
extremo axialmente exterior del rodillo 20, probablemente se
produciría dicha desviación en asociación con el acanalado mediante
rodillos de tubería de entre el tipo Sch. (Clase) 10 de 10,16 cm (4
pulgadas) y el tipo Sch. 10 de 30,48 cm (12 pulgadas), al utilizar
partes componentes del aparato de acanalado con rodillos
dimensionadas para manejar tubería del tipo Sch. 40 de entre 3,175
cm (1 ¼ de pulgada) y 8,89 cm (3 ½ pulgadas). Así pues, el uso del
miembro de soporte 68 y de la estructura del rodillo de respaldo 20
para que el extremo axialmente exterior del mismo sea soportado por
el miembro de soporte, permite que una única unidad de base de
acanalado con rodillos se encargue de un intervalo o gama completa
de tamaños de tubería desde 3,175 cm (1 ¼ de pulgada) hasta 30,48
cm (12 pulgadas). Como se pondrá de manifiesto de forma evidente
aquí más adelante, el miembro de soporte 62 se ha concebido para ser
retirado del alojamiento 12 y del rodillo de respaldo 20, y
reemplazado por un rodillo similar sin la porción 54 de árbol de
soporte, por lo que el aparato es entonces susceptible de hacerse
funcionar en asociación con la formación por rodadura de
acanaladuras en las tuberías de pared más delgada del tipo Sch. 40,
de entre 3,175 cm (1 ¼ de pulgada) y 8,89 cm (3 ½ pulgadas).
Se apreciará que el soporte del rodillo 20
contra la desviación del eje 22 de rodillo según se ha descrito en
lo anterior, favorece el seguimiento deseado en combinación con la
formación por rodadura de acanaladuras en tuberías de pared gruesa.
Por lo que se refiere al montaje del miembro de soporte 62 y del
rodillo 20 en el alojamiento 12, el rodillo 20 se ensambla, en
primer lugar, con el miembro de soporte introduciendo la porción 54
de árbol de soporte a través del manguito de cojinete 72 y de la
porción de manguito 68, y uniendo entre sí axialmente estos últimos
componentes por medio del uso de un sujetador elástico 74 que es
recibido en el rebaje 56 existente en el extremo axialmente
exterior de la porción 54 de árbol de soporte. El extremo
axialmente interior del rodillo 20 se introduce entonces en el
extremo exterior 28 del árbol de accionamiento 30, y el rodillo de
accionamiento se asegura al árbol de accionamiento 30 por medio de
un tornillo 76 de cabeza de enchufe hembra que se extiende a través
del taladro 60 hasta entrar en unión mutua roscada con el extremo
exterior 28 del árbol de accionamiento 30. Los tornillos de cabeza
66 son entonces introducidos a través de unas aberturas 78
previstas para ello en la porción de base 64 del miembro de soporte,
y dentro de unas aberturas roscadas 80 practicadas para ello en la
pared frontal del alojamiento 12, con el fin de montar de forma
segura el miembro de soporte 62 en el alojamiento.
Tal y como se ha mencionado anteriormente, y
como se apreciará en las Figuras 6, 8 y 10 de los dibujos, cuando
el miembro de soporte 62 y el rodillo 20 son retirados del
alojamiento, es posible montar un rodillo de respaldo similar,
designado por la referencia 20A en estas últimas Figuras, en el
extremo axialmente exterior 28 del árbol de accionamiento 30, con
el fin de proporcionar acomodo al acanalado con rodillos de una
tubería de pared delgada. Como se apreciará a partir de la
descripción dada aquí anteriormente, el rodillo 20A tiene un
taladro axial, no mostrado, destinado a recibir el extremo exterior
28 del árbol 30, y el rodillo está asegurado al árbol por medio de
un tornillo de cabeza de enchufe hembra similar pero más corto que
el tornillo 76, por medio del cual el rodillo 20 está asegurado al
árbol de accionamiento.
Tal y como se apreciará a partir de las Figuras
4 y 9 de los dibujos, el rodillo de giro libre de acanalado 24 es
de un contorno conjugado o correspondiente con respecto al rodillo
de respaldo 20 y, de acuerdo con ello, incluye unos extremos
axialmente exterior e interior 24a y 24b, respectivamente, unas
porciones de superficie circular exterior, 82 y 84,
respectivamente, que se superponen sobre las porciones de superficie
50 y 52 del rodillo 20, y las 50a y 52a del rodillo 20A, y un
saliente de rodadura circular 86 que se extiende radialmente hacia
fuera, situado entre la superficies 82 y 84, y que se superpone al
rebaje 48 del rodillo 20 ó al rebaje 48A del rodillo 20A. El
rodillo de acanalado 24 está montado en el brazo de reacción 14 de
manera que rote con respecto al mismo por medio de un pasador o
componente de árbol 88 y un componente de cojinete 90, interpuesto
entre el árbol y el rodillo de acanalado. De acuerdo con otro
aspecto de la invención, el saliente de rodadura 86 incluye una
superficie de rodadura exterior 92 que tiene unos extremos
axialmente interior y exterior, 92a y 92b, respectivamente. Para la
mayor parte de las operaciones de acanalado con rodillos, la
superficie 92 es paralela al eje 26 del rodillo de acanalado. Sin
embargo, en asociación con el acanalado con rodillos de una tubería
del tipo Sch. 40 de entre 10,16 cm (4 pulgadas) y 15,24 cm (6
pulgadas), la superficie 92 se encuentra estrechada gradualmente
según un ángulo x con respecto al eje 26, de tal manera que converge
con respecto al eje en el sentido desde el extremo exterior 92a
hacia el extremo interior 92b. El estrechamiento gradual es,
preferiblemente, de 5,08 cm (2'') y, tal y como se apreciará por la
relación estructural entre el saliente 86 del rodillo de acanalado
y el rebaje 48 del rodillo de respaldo que se muestran en la Figura
4, cuando el saliente 86 se acopla o entra en contacto con el lado
exterior de una tubería interpuesta entre los rodillos de acanalado
y de respaldo, la superficie convergente o gradualmente estrechada
92 carga o fuerza la tubería axialmente hacia dentro contra la
brida 58 del rodillo de respaldo con el fin de favorecer el
seguimiento deseado. El estrechamiento gradual de la superficie de
rodadura del rodillo de acanalado compensa también cualquier
desviación por doblamiento que pueda producirse a través de la
aplicación de fuerzas elevadas en el acanalado con rodillos de una
tubería de pared gruesa.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, tal
y como se muestra en las Figuras 7 y 8, las porciones de superficie
50 y 52 del rodillo de respaldo 20 y las porciones de superficie 50a
y 52a del rodillo 20a están dotadas de dientes, preferiblemente con
la forma de un moleteado en rombos, y las superficies axialmente
interior y exterior con respecto al extremo interior del rodillo
correspondiente tienen unas longitudes axiales L1 y L2,
respectivamente. La longitud L2 es menor que la longitud L1 con el
propósito de evitar la desalineación de una tubería que está siendo
acanalada con rodillos, con respecto a los rodillos de acanalado en
el curso de la fase inicial de una operación de acanalado con
rodillos. Más concretamente, a este respecto, cuando el rodillo de
acanalado se acopla o contacta inicialmente con una tubería que ha
de ser acanalada con rodillos, y el material de la tubería es
desplazado al interior de la acanaladura o rebaje existente en el
rodillo de respaldo, la porción de la tubería que se encuentra
superpuesta a la porción de superficie 52 ó 52a tiende a
abocardarse radialmente hacia fuera desde la superficie, con lo que
se reduce, de esta forma, el área de contacto entre la superficie
del rodillo y la tubería. De acuerdo con ello, si la longitud L2 es
inicialmente igual a la longitud L1, se favorece el retorcimiento o
desalineación por la pérdida del contacto entre la tubería y la
superficie 52 ó 52a. En consecuencia, al hacer la longitud L2 menor
que la longitud L1, el abocardado deja el área de acoplamiento o
contacto entre las superficies 50 y 52, ó 50a y 52a, y la tubería
iguales una a la otra, por lo que la desalineación se minimiza o
elimina y se mejora el seguimiento. Si bien se prefiere el
moleteado en rombos, se apreciará que es posible proporcionar otras
configuraciones de diente. En asociación con el acanalado con
rodillos de una gama completa de tamaños de tubería, desde 3,175 cm
(1 ¼ de pulgada) hasta 30,48 cm (12 pulgadas), la longitud L1 es la
longitud mínima que se necesita para evitar el deslizamiento o
desalineación entre el rodillo de respaldo y la tubería que está
siendo acanalada con rodillos, y, como ejemplo, L1 está comprendida
en el intervalo entre 0,899 cm (0,354 pulgadas) y 0,973 cm (0,383
pulgadas). Por otra parte, como ejemplo por lo que respecta a los
diversos tamaños de tuberías, la longitud L1 para el rodillo de
respaldo para el acanalado con rodillos de acero del tipo Sch. 10 y
Sch. 40 de entre 3,175 cm (1 ¼ de pulgada) y 3,81 cm (1 ½ de
pulgada), es 0,965 cm (0,380 pulgadas); para acero del tipo Sch. 10
de entre 5,08 cm (2 pulgadas) y 15,24 cm (6 pulgadas), y acero de
tipo Sch. 40 de 5,08 cm (2 pulgadas) a 8,89 cm (3 ½ pulgadas), es
0,909 cm (0,358 pulgadas); para acero de tipo Sch. 40 de entre 10,16
cm (4 pulgadas) y 15,24 cm (6 pulgadas), es 0,899 cm (0,354
pulgadas); para acero de tipo Sch. 10 de entre 20,32 cm (8 pulgadas)
y 30,48 cm (12 pulgadas), es 0,973 cm (0,383 pulgadas); y para
cobre de entre 5,08 cm (2 pulgadas) y 20,32 cm (8 pulgadas), es
0,909 cm (0,358 pulgadas). Las longitudes L1 y L2, y especialmente
la L1, vienen determinadas en parte por la geometría de la forma de
la acanaladura y, preferiblemente, L1 es tan larga como sea posible
y L2 es tan corta como sea posible dentro de los límites geométricos
y funcionales. De acuerdo con ello, se apreciará que es posible
desarrollar relaciones dimensionales diferentes de las anteriores
para conseguir el control deseado con respecto a la
desalineación.
De acuerdo con aún otro aspecto de la invención,
según se muestra en la Figura 10, los rodillos de acanalado 24 para
la gama completa de tamaños de tubería que se ha de acanalar con
rodillos, se montan en el brazo de reacción 14 de tal manera que el
eje 26 del rodillo de acanalado se encuentre formando un cierto
ángulo y con el eje 22 del rodillo de respaldo en un plano que es
transversal a un plano de referencia que pasa a través del eje 22
del rodillo de respaldo, plano de referencia que es vertical en la
orientación de las partes componentes que se muestran en las
Figuras 3 y 5 de los dibujos. Tal como se apreciará adicionalmente
en la Figura 10, el ángulo y hace posible que el saliente de
rodadura 86 del rodillo de acanalado se encuentre en el mismo
ángulo y1 con respecto a la acanaladura de rodadura 48 del rodillo
de apoyo o respaldo 20. El ángulo y puede ser entre 1º y 2º,
preferiblemente, es 2º. El ángulo del eje del rodillo de acanalado
con respecto al eje del rodillo de respaldo según la relación entre
los planos transversal y de referencia a la que se ha hecho
referencia en lo anterior, favorece un mejor seguimiento.
Cada una de las características anteriormente
descritas, a saber, la disposición de superficies de moleteado de
diferentes longitudes, la convergencia o estrechamiento gradual en
la superficie de rodadura del rodillo de acanalado, y el montaje
del rodillo de acanalado en un cierto ángulo con respecto al eje del
rodillo de respaldo, operarán de forma individual, en cierta
medida, para mejorar la alineación y el seguimiento. Sin embargo,
se obtienen óptimos resultados cuando las características de
moleteado y de montaje del rodillo de acanalado se combinan en
relación con el acanalado con rodillos de todo el intervalo o gama
de tamaños de tubería al que se ha hecho referencia aquí en lo
anterior, y, además de ello, mediante el uso del soporte para el
extremo exterior del rodillo de respaldo en combinación con el
acanalado con rodillos de una tubería de pared pesada, y a través
del uso de un rodillo de acanalado que tiene una superficie de
rodadura convergente o gradualmente estrechada, en combinación con
el acanalado con rodillos de tubería del tipo Sch. 40 de entre
10,16 cm (4 pulgadas) y 15,24 cm (6 pulgadas).
De acuerdo con aún otro aspecto de la presente
invención, como se observa mejor en las Figuras 2 y 6, el mecanismo
de tornillo de alimentación 44 al que se ha hecho referencia aquí en
lo anterior está estructurado e interrelacionado estructuralmente
con el alojamiento 12 y con el brazo de reacción 14 de tal modo que
se evite la imposición de un empuje lateral sobre el tornillo de
alimentación en el curso de una operación de acanalado con rodillos,
y se protejan las componentes del tornillo de alimentación de los
daños resultantes de un impacto contra él de resultas, por ejemplo,
de la caída del aparato de acanalado con rodillos. Más
concretamente, a este respecto, el mecanismo de tornillo de
alimentación comprende un miembro de tornillo de alimentación 100
que tiene unos extremos superior e inferior, 102 y 104,
respectivamente, según la orientación del aparato que se muestra en
la Figura 4 de los dibujos. El extremo superior 102 incluye un
cabezal 106 de herramienta, que tiene una abertura no circular 108
que se extiende axialmente en su interior con el fin de recibir una
herramienta adecuada, tal como una llave de apriete de carraca o
trinquete, por medio de la cual el tornillo de alimentación es
susceptible de hacerse girar en torno al eje 110 del tornillo de
alimentación. El cabezal 106 de herramienta incluye adicionalmente
unos pares de aberturas 112 diametralmente opuestas, practicadas a
su través con el fin de recibir el retén de bola de una llave de
apriete de trinquete, al objeto de asegurar ésta última al tornillo
de alimentación. El tornillo de alimentación 100 incluye
adicionalmente una porción de vástago 114 que se extiende
axialmente desde el extremo interior del cabezal 106 de herramienta
hasta el extremo inferior 104 del tornillo de alimentación, y el
vástago 114 incluye una porción de vástago 116 no roscada que se
extiende axialmente hacia abajo desde el cabezal de herramienta 106,
y una porción de vástago 118 roscada que se extiende desde la
porción de vástago 116 hasta el extremo inferior 104 del tornillo de
alimentación. El extremo superior del tornillo de alimentación 100
está montado de forma pivotante en el brazo de reacción 14 por
medio de un pasador de pivote 120 que tiene un eje de pivote 122, y
el extremo inferior del tornillo de alimentación está mutuamente
unido de forma pivotante con el alojamiento 12 por medio de un
pasador de pivote 124 que tiene un eje de pivote 126. El pasador de
pivote 120 está dotado de un taladro 128 que se extiende
transversalmente a través del pasador con el fin de recibir y
soportar de forma rotativa la porción de vástago no roscada 116 del
tornillo de alimentación, y el pasador de pivote 124 está provisto
de un taladro roscado 130 que se extiende transversalmente a su
través hasta unirse mutuamente a rosca con la porción de vástago
roscada 118 del tornillo de alimentación. De acuerdo con ello, se
apreciará que la rotación del tornillo de alimentación en sentidos
opuestos en torno al eje 110 desplaza el brazo de reacción 14 hacia
y el alejamiento del alojamiento 12, y, de esta forma, desplaza el
rodillo de acanalado 24 radialmente en dirección al rodillo de
respaldo 20 y en alejamiento del mismo. La capacidad del tornillo de
alimentación 100 para pivotar con respecto tanto al alojamiento 12
como al brazo de reacción 14 elimina de forma ventajosa la
imposición de empuje lateral contra el tornillo de alimentación
cuando éste último se hace girar para desplazar el rodillo de
acanalado 24 hasta acoplarlo o ponerlo en contacto con una tubería
interpuesta entre el rodillo de acanalado y el rodillo de respaldo
durante una operación de acanalado con rodillos. Se apreciará, por
supuesto, que dicho movimiento pivotante del tornillo de
alimentación es permitido por unas aberturas agrandadas 132 y 134
presentes, respectivamente, en el alojamiento 12 y en el brazo de
reacción 14, y a través de las cuales se extienden las
correspondientes porciones del vástago del tornillo de
alimentación.
Tal y como se ha mencionado aquí en lo anterior,
la profundidad del tornillo de ajuste 46 se adapta para limitar el
desplazamiento del brazo de reacción 14 hacia el alojamiento 12 y,
de esta forma, el desplazamiento del rodillo de acanalado 24 hacia
el rodillo de respaldo 20, el cual determina, en consecuencia, la
profundidad de la acanaladura practicada por rodadura en una
tubería y, por tanto, el diámetro de la acanaladura. Para este
propósito, el tornillo de ajuste 46 tiene un vástago roscado 136 que
se acopla mutuamente de forma roscada con un taladro roscado 138
que se extiende transversalmente a través del pasador de pivote 120,
y un cabezal 140 de herramienta, situado en el extremo superior del
vástago 136 y que está provisto de un rebaje no circular 142,
destinado a recibir una herramienta apropiada por medio de la cual
el tornillo de ajuste puede hacerse girar con respecto al pasador
120. El extremo inferior 144 del vástago 136 se superpone al pasador
de pivote 124 de tal modo que se acopla con él para limitar el
desplazamiento del brazo de reacción hacia el alojamiento 12. De
acuerdo con ello, se apreciará que el espacio de separación inicial
entre el extremo 144 y el pasador 124, en asociación con el
acanalado mediante rodillos de una tubería dada, es susceptible de
ajustarse para determinar la profundidad de la acanaladura que se
ha de practicar por rodadura en la tubería.
El alojamiento 12 está provisto de un mango 146
en virtud del cual el aparato de acanalado con rodillos está
concebido para ser portado de una posición a otra, y, generalmente,
durante dicho transporte, el tornillo de alimentación y el tornillo
de ajuste se colocan en relación con el pasador de pivote 124
dispuesto en el alojamiento 12, de tal forma que el extremo 144 del
tornillo de ajuste queda considerablemente separado del pasador de
pivote. De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el
tornillo de alimentación y el brazo de reacción se han diseñado
para ser susceptibles de desplazarse uno con respecto al otro
axialmente respecto al tornillo de alimentación, en respuesta a un
impacto que, de otro modo, impondría unas fuerzas indeseadas y
potencialmente dañinas a los filetes de rosca del tornillo de
alimentación y del taladro 130. Más concretamente, a este respecto,
y tal como se muestra en la Figura 6, el pasador de pivote 120 está
dotado de un taladro 148 dispuesto axialmente a su través, y la
porción no roscada 116 del vástago del tornillo de alimentación
está dotada de un rebaje arqueado y circunferencialmente continuo
150, que se encuentra situado en el taladro 148 cuando el cabezal
106 de herramienta se acopla o contacta contra el pasador de pivote
120. El extremo del taladro 148 que se extiende dentro del extremo
axialmente exterior del pasador de pivote 120, está roscado para
recibir un alojamiento 152 de inserción de retén de bola
externamente roscado, el cual soporta una bola de retén 154 y un
muelle o resorte 156 en virtud del cual la bola es cargada
axialmente con respecto al pasador de pivote y hacia el interior
del rebaje 150. Se apreciará, en consecuencia, que un impacto hacia
abajo en el brazo de reacción 14 en las Figuras 2 y 6, tendrá como
resultado el desplazamiento de la bola de retén 154 radialmente
hacia fuera del rebaje 150 y, por tanto, la liberación del brazo de
reacción para su desplazamiento axial con respecto al tornillo de
alimentación, a lo largo del vástago 114 del mismo, hasta el límite
determinado por el espacio de separación entre el tornillo de
ajuste 144 y el pasador de pivote 124. Se apreciará adicionalmente
que dicha liberación entre el brazo de reacción y el tornillo de
alimentación protege los filetes de rosca del tornillo de
alimentación situados en la porción de vástago 118 y los filetes de
rosca del taladro 130 del pasador de pivote, de los posibles daños
que resultan del forzamiento de los filetes de rosca axialmente
unos contra otros.
Aunque se ha puesto aquí un énfasis considerable
en las estructuras de las partes componentes de realizaciones
preferidas de la presente invención y en las interrelaciones
estructurales entre las mismas, se apreciará que es posible
realizar numerosos cambios en las realizaciones aquí descritas, y
que pueden concebirse otras realizaciones sin aparatarse del ámbito
de protección según se define por las reivindicaciones. De acuerdo
con ello, ha de comprenderse claramente que la anterior materia de
la descripción debe ser interpretada meramente como ilustrativa de
la invención, y no como una limitación.
La expresión "Sch." ha de interpretarse
como "Schedule" ("Clase"), y 1 pulgada \cong 25,4
mm.
Claims (4)
1. Un rodillo de acanalado (24) para uso en la
realización por rodadura de una acanaladura en una tubería que
tiene un eje, de tal modo que dicho rodillo de acanalado tiene un
eje de rotación (26) y una superficie exterior (82, 84) que se
extiende circunferencialmente alrededor de dicho eje (26) de
rotación y que tiene unos extremos axialmente exterior e interior
(24b, 24a), de manera que dicha superficie exterior (82, 84)
incluye un saliente (86) de rodadura que se extiende
circunferencialmente sobresaliendo radialmente hacia fuera,
dispuesto entre dichos extremos (24a, 24b), de tal modo que dicho
saliente (86) tiene una superficie de rodadura exterior (92) que
tiene unos extremos axialmente interior y exterior (24b, 24a),
caracterizado porque dicha superficie de rodadura (92) tiene
un estrechamiento gradual entre los extremos exterior e interior
(24b, 24a) de la misma, destinado a cargar o forzar una tubería que
está siendo acanalada y dicho rodillo de acanalado (24) axialmente
hacia dentro una con respecto al otro en el curso de la formación
por rodadura de una acanaladura en la tubería.
2. Un rodillo de acanalado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual dicho estrechamiento gradual es de
aproximadamente 2º.
3. Un aparato (10) de acanalado con rodillos,
que comprende un rodillo de acanalado (24) de acuerdo con la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, y un rodillo de apoyo o
respaldo (20), medios (12) que soportan dicho rodillo de acanalado
(24) y dicho rodillo de respaldo (20) para que roten,
respectivamente, alrededor de un primer eje (26) y de un segundo
eje (22), y medios (14) para desplazar relativamente dichos rodillos
de acanalado y de respaldo radialmente uno hacia el otro y en
alejamiento uno del otro, de tal modo que dicho rodillo de respaldo
(20) tiene un extremo axialmente exterior (20a) y una superficie
radialmente exterior que incluye una acanaladura (48) de rodadura
que se extiende circunferencialmente.
4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación
3, en el cual dicho rodillo de acanalado (24) y dicho rodillo de
respaldo (20) están soportados de tal modo que dicho primer eje (26)
y dicho segundo eje (22) se encuentren en un cierto ángulo uno con
respecto al otro.
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