ES2285108T3 - Sistema de acoplamiento estanco para chimeneas y conductos modulares prefabricados. - Google Patents

Abstract

Se establece el acoplamiento entre conductos modulares sin necesidad de juntas complementarias de materiales sintéticos, realizando un ajuste metal-metal y que mantiene unidos los módulos con la aplicación inicial de un ligero esfuerzo de comprensión. Para ello, un extremo del módulo tiene conformación no cilíndrica con variación progresiva mínima de diámetro con la longitud, respecto des extremo del módulo contíguo que posee uno o más resaltes anulares de sección arqueada, poligonal o mixta, para disponerse tangentemente y en contacto perimetral con la pared del módulo al que se une. El extremo macho (2) puede tener más de un resalte anular (4, 4'') de contacto simultáneo con el extremo hembra (1), dotado de uno o más tramos cónicos de generatirz recta o curva (3, 3''), de ajuste con los respectivos resaltes anulares (4, 4''). Igual funcionalidad se consigue si es el extremo hembra (1) el que presenta los realtes anulares (4, 4'') y el extremo macho (2) el que ofrece los tramos de ajuste (6, 6'') de generatriz recta o curva. Se ha previsto tambien que tanto el extremo maho (9) como el extremo hembra (8) del acoplamiento, dispongan de uno o más resaltes anulares (4, 4'') de acción recíproca que contactan con tramos de ajuste (10-10''-11-11'') respectivos.

Description

Sistema de acoplamiento estanco para chimeneas y conductos modulares prefabricados.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un sistema de acoplamiento estanco para chimeneas y conductos modulares prefabricados, los cuales son de tipo metálico, de simple pared o aislados y de utilización en múltiples usos (gases de combustión, recuperación de calor, ventilación y aire acondicionado, etc.) y deben cumplir unas condiciones de estanqueidad con valores óptimos, para la conducción de gases a diferentes presiones y temperaturas, cada vez más exigentes, para cumplir con la idoneidad del producto, un mayor nivel de calidad y las normativas vigentes.

Actualmente se incorporan en las uniones de módulos o piezas, juntas de estanqueidad de materiales sintéticos, que son alterables por el ataque de los gases conducidos (condensaciones ácidas, reacciones con los gases a evacuar, envejecimiento y cambios en sus características mecánicas), además de las limitaciones de uso a temperaturas del trabajo más elevadas que las permitidas por estos materiales.

Además de los problemas expuestos anteriormente, hay que tener en cuenta el sobrecosto añadido en cada pieza y las limitaciones de garantía correspondientes.

Antecedentes de la invención

Como antecedentes relevantes se citarán los documentos siguientes:

La patente US 4054306 consistente en un aparato de cierre basado en un tubo y una superficie cilíndrica. Esta patente no afecta a la novedad de la presente invención ya que en la patente americana es necesario que haya un tamaño de ajuste perfecto entre las dos piezas para obtener la estanqueidad y, por otro lado, existe un problema en el encaje/montaje puesto que se requiere insertar el módulo en un orificio cuya boca no está expandida. Por el contrario, en la presente invención no se necesita un tamaño de ajuste perfecto dado que la parte macho puede ser movida libremente a lo largo de la longitud de la zona troncocónica de dicha sección hasta que se alcance el punto de rigidez y estanqueidad requerido ("punto de autoretención") y la manera en la que esta sección troncocónica está instalada hace que el proceso de encaje sea mucho más fácil.

La patente US 3724878, consistente en un conector flexible. En esta patente se consigue la estanqueidad con la ayuda de una junta o unión que se deforman por un reborde y esta solución no tiene absolutamente nada que ver con respecto a la de la presente invención.

En la patente ES 2154769, el proceso de encaje se consigue por medio de dos superficies troncocónicas extensibles (en contraste con el sistema extremo cilíndrico-extremo troncocónico propuesto) de tal forma que no existe presión radial entre los módulos y donde todo lo más está implicada una sola línea periférica - mientras que dicha presión radial se ejerce en el caso de la presente invención que aquí nos atañe - siendo, por tanto, mucho más difícil lograr una situación de completa estanqueidad.

En la patente FR 2566094, las conexiones modulares están encajadas por medio de tramos que son básicamente cilíndricos los cuales nunca alcanzan el grado de estanqueidad que se consigue con la presente invención y en donde el proceso de encaje se produce por la acuñadura o la deformación del extremo hembra.

En la patente DE 19827681 también se utilizan juntas o uniones para conseguir la estanqueidad, y es esto precisamente de lo que se prescinde en la presente invención de tal forma que el documento mencionado no tiene nada que ver con respecto a esta última.

Lo mismo se aplica a la patente ES 2156397, en donde los módulos están conectados con la ayuda de juntas de cierre (uniones) las cuales, en este caso, también están unidas a un fuelle intermedio que no forma parte del módulo porque se trata de un dispositivo accesorio separable, en contraste con la presente invención, en donde, y como se puede observar en la figura, el fuelle se sitúa dentro del módulo conductor.

Por último, la patente DE 19800512 es virtualmente una reproducción de la patente ES 2154769 por lo que presenta las mismas diferencias que las indicadas en esta última. En la patente DE 19800512 el paso o resalte anular funciona meramente como un sistema de bloqueo capilar y no toma parte en la estanqueidad, que se consigue con la permanente tangencialidad de sus paredes laterales. En la presente invención se ha comprobado que este problema deja de producirse, en vista del hecho de que la tangencialidad se realiza únicamente en un punto individual o radial y no a lo largo de la longitud de las dos paredes opuestas.

Descripción de la invención

En líneas generales, la solución de los problemas que presentan las mencionadas juntas sintéticas, pasa por la eliminación de las mismas en el sistema de unión entre módulos o piezas y su sustitución por un sistema de estanqueidad que garantice la misma a presiones y temperaturas de trabajo correspondientes a la aplicación del producto.

Acorde con la invención se ofrece un sistema de estanqueidad basado en el ajuste metal-metal, que no necesita juntas complementarias de materiales sintéticos (no metálicos) y que mantiene unidos los módulos con la aplicación inicial de un ligero esfuerzo de compresión.

El problema subyacente reside en el encaje/mon-
taje puesto que es necesario que exista un tamaño de ajuste perfecto entre ambas piezas para poder insertar el módulo en un orificio cuya boca no está expandida. Además, en los antecedentes relevantes se ha señalado que las conexiones modulares se encajan por medio de tramos que son básicamente cilíndricos y utilizándose juntas o uniones que tienen un grado de estanqueidad inadecuado. Por ultimo, en los antecedentes relevantes se menciona que el paso o resalte anular funciona meramente como un sistema de bloqueo capilar y no toma parte en la estanqueidad, la que se consigue con la permanente tangencialidad de sus paredes laterales.

Para hacer frente a estos problemas, la presente invención propone la solución siguiente: un sistema comprendido por dos módulos que consisten en un extremo hembra y otro macho en donde no es necesario que exista un tamaño de ajuste perfecto, ya que la parte macho puede ser movida libremente a lo largo de la longitud de la zona troncocónica de dicha parte hasta que se alcance el punto de rigidez y estanqueidad requerido. Asimismo, el proceso de encaje de la presente invención prescinde del uso de juntas o uniones y se produce por la acuñadura o la deformación del extremo hembra haciendo, por tanto, que dicho proceso sea mucho más fácil. Finalmente, en la presente invención la tangencialidad se realiza únicamente en un punto individual o radial y no a lo largo de la longitud de las dos paredes opuestas.

En la presente invención, se consigue la estanqueidad mediante el encaje exacto de un primer módulo tubular que tiene un extremo hembra y un segundo módulo tubular que tiene un extremo macho, siendo al menos uno de ambos extremos de forma troncocónica. De esta forma, dicho extremo macho se ajusta a dicho extremo hembra para proporcionar un cierre estanco metal-metal entre los módulos tubulares y caracterizado en que al menos uno de ambos extremos contiene por lo menos un resalte anular. Además, cada resalte anular de un extremo está adaptado para ponerse en contacto con la línea anular de tangencia respectiva del otro extremo por lo que dicho cierre estanco metal-metal se consigue por medio de los sectores de superposición de los extremos macho y hembra puestos en contacto entre sí únicamente en dicho(s) resalte(s) anular(es) y dicha(s) línea(s) anular(es) de tangencia respectiva(s) y ejerciendo una presión axial solo en el momento en que la chimenea o conducto en cuestión están siendo ensamblados.

Las características anteriores, en el caso de utilización de pequeños espesores como los que se usan en las chimeneas modulares, permiten obtener una ventaja adicional de ajuste garantizado, debido a la deformación elástica de una de las superficies de contacto.

En el caso de que las uniones se realicen para mantener el efecto elástico, la forma de la curva será dependiente del espesor del material para mantener la elasticidad.

Debido a la característica de ajuste indicada de mínima superficie de contacto entre ambos módulos, se consigue otra característica importante y es que se facilita el desacoplamiento en caso de ser necesario.

El sistema de unión "metal-metal" de módulos con ajuste o cierre "circunferencial", objeto de esta invención, está formado por una o más juntas metálicas de contacto, todas ellas circunferenciales o de pequeña superficie de contacto, entre dos extremos conformados a tal fin, con ajuste interior-exterior simple o múltiple, o exterior-interior simple o múltiple, mediante el sistema de encaje de machi-hembrado.

El sistema objeto de la invención se diferencia de los actuales sistemas de ajuste o acoplamiento, en la zona de contacto y en que las superficies de dicha zona no pertenecen a superficies de revolución iguales o/y coincidentes.

Además, en los sistemas actuales de ajuste o acoplamiento, para asegurar la estanqueidad de los mismos, se requieren procesos de fabricación con tolerancias de ajuste muy precisas y criticas, lo que añadido a la gran superficie de contacto, dificulta su acoplamiento-desacoplamiento, debido al elevado esfuerzo de compresión-tracción que es necesario hacer para realizar los encajes-desencajes.

El sistema descrito permite el blocaje del mismo por medio de abrazaderas de unión, protuberancias puntuales o zonales de fijación y otros sistemas que puedan hacer que el acoplamiento de los módulos sea reversible o irreversible.

En una forma de construcción simple, el acoplamiento entre dos tramos o módulos se realiza al tener uno de los extremos del acoplamiento una forma troncocónica, de generatriz recta o curva, encajando por machi-hembrado el otro extremo provisto en su pared de una deformación anular para conseguir exclusivamente una línea de contacto entre las paredes. En el montaje se realiza una presión axial de acoplamiento con la que se consigue la estanqueidad preconizada.

El extremo macho del acoplamiento puede estar dotado de una o más zonas troncocónicas de encaje de los respectivos resaltes anulares que existen en el extremo hembra o viceversa.

También está previsto que ambos extremos incluyan una o más zonas troncocónicas de encaje, u otras superficies de revolución generadas por una línea arqueada, contando con uno o más resaltes anulares para establecer contacto recíproco con las paredes del otro cuerpo.

En el acoplamiento estanco de chimeneas y conductos, existen actualmente problemas de dilatación. En las chimeneas o conductos modulares "rígidos" prefabricados para conducción de gases calientes, debido a los cambios de temperatura, se producen dilataciones lineales de los módulos, que se transmiten a los elementos interconexionados por tener uniones rígidas. Para evitar estos esfuerzos de dilatación, se acoplan dilatadores metálicos o de otros materiales, para permitir la dilatación lineal de los tramos rectos entre desvíos (curvas), o en su conexión a calderas, intercambiadores, válvulas, etc. Estos dilatadores son de coste elevado y complicada instalación.

Pues bien, acorde con la presente invención se consigue también evitar el problema últimamente descrito, al incorporar a los sistemas de encaje macho-hembra construidos acorde con la presente invención, un "dilatador integrado" en los propios tramos modulares de chimeneas o conductos de gases o aire, y tanto de pared simple o aislados, consistente en la conformación de una o más "ondas" perimetrales realizadas en la propia pared del módulo o pieza, permitiéndose así su deformación elástica por el esfuerzo de dilatación lineal de la pared de la chimenea o conducto, quedando absorbida la dilatación en dichas ondas de cada uno de los módulos o piezas que forman el conjunto modular.

Las citadas ondas pueden tener una conformación redondeada, trapezoidal, rectangular o cualquier otra que permita su deformación elástica.

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Breve descripción de los dibujos

Figura 1. - Es una vista esquemática en alzado longitudinal, con un cuadrante seccionado, de un encaje macho-hembra con una conformación curva en el extremo macho, según un sistema de acoplamiento estanco para chimeneas y conductos modulares prefabricados, acorde con la invención.

Figura 2. - Es una vista similar a la figura 1, del mismo encaje macho-hembra de la figura 1 pero estando la conformación curva en el extremo hembra.

Figura 3a. - Es una vista similar a las figuras anteriores, con más de una conformación curva en el extremo macho y un solo tramo cónico en el extremo hembra.

Figura 3b. - Es una vista similar a la figura 3a, con el extremo hembra dotado de dos tramos cónicos de ajuste con las respectivas conformaciones curvas del extremo macho.

Figuras 4a y 4b. - Son respectivas vistas similares a las figuras 3a y 3b, del encaje macho-hembra cuando existe más de una conformación curva en el extremo hembra y uno o varios tramos cónicos, respectivamente, en el extremo macho.

Figura 5. - Es una vista esquemática del encaje macho-hembra, con una conformación curva en el extremo hembra y otra conformación curva en el extremo macho.

Figuras 6a y 6b. - Son sendas vistas similares a la figura 5, incluyendo ambos tramos más de una conformación curva e incorporando respectivamente uno o más tramos cónicos de ajuste.

Figura 7. - Es una vista esquemática del acoplamiento estanco entre dos tramos modulares, incorporando un sistema dilatador de una o más ondas entre los acoplamientos rígidos, acorde con la invención.

Descripción de la forma de realización preferida

Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo el sistema de acoplamiento estanco para chimeneas y conductos modulares prefabricados, que la invención propone, y en especial con relación a la figura 1, basa el ajuste hermético en el acoplamiento metal-metal entre dos módulos o tramos tubulares (1 y 2) sin que existan juntas complementarias en el acoplamiento, sin más que prever que el extremo hembra sea cónico de generatriz (3) recta o también curva que se abre hacia el exterior en uno u otro sentido, y estar dotado el extremo macho de un resalte anular (4) en su zona extrema cilíndrica de solape con el extremo hembra (1). Se genera así una superficie de diámetros variables a lo largo de la generatriz (3) del extremo hembra y una línea anular de contacto entre el extremo macho (2) y la superficie cónica de generatriz (3) del extremo hembra, lo que determina un cierre estanco en el encaje macho-hembra, debido a la presión axial que se ejerce constantemente desde el montaje del conjunto modular de la chimenea o tubería.

En la figura 2 se ha representado otra forma similar de conseguir el acoplamiento estanco, al dotar al extremo macho (5) de una zona troncocónica de encaje (6) en el extremo del tubo hembra (7), estando provisto éste del resalte anular (4) dirigido hacia el interior y definido por una superficie de revolución arqueada generada por un tramo de circunferencia, cuyo contacto con la superficie cónica (6) del extremo macho (5) consigue el cierre estanco.

En la figura 3a el extremo hembra (1) posee una zona troncocónica (3) de encaje del extremo macho (2) dotado esta vez de dos resaltes anulares (4, 4') de distinto radio de curvatura en su sección para ajustar a presión y simultáneamente con la pared troncocónica (3), de una forma muy similar a lo establecido en la figura 1, aunque en este caso con más de un resalte anular, haciendo más efectiva aún la unión
estanca.

En la figura 3b se muestra una realización muy similar a la figura 3a, según la cual existen dos tramos cónicos de ajuste para cada una de las conformaciones curvas anulares (4 y 4'), habiéndose referenciado estos tramos respectivos troncocónicos de ajuste, con las referencias (3 y 3').

En las figuras 4a y 4b se han mostrado realizaciones similares a las representadas en las figuras 3a y 3b, cuando los resaltes anulares (4 y 4') están practicados en el tramo opuesto, es decir, en el extremo hembra (7), utilizando la misma numeración que en la figura 2. En la figura 4b los dos tramos cónicos de ajuste para los respectivos resaltes anulares (4 y 4') del extremo hembra (7) están referenciados con los números (6 y 6').

Haciendo ahora especial referencia a la figura 5, vemos el sistema de acoplamiento estanco entre un extremo hembra (8) y un extremo macho (9) cuando ambos presentan una zona provista del resalte anular (4) generada por un arco de circunferencia, una de ellas por el interior y la otra por el exterior para ajustar a presión contra la pared del tramo opuesto, rematada de forma cónica hasta el extremo respectivo. La conicidad abierta, o variación progresiva del diámetro, del tramo hembra (8) está referenciada con el número (10) y la conicidad cerrada o con disminución progresiva del diámetro, del extremo macho (9), está referenciada con el número (11).

Por ultimo, en las figuras 6a y 6b se representan formas de realización respectivas similares a la estructura del acoplamiento de la figura 5, cuando hay más de un resalte anular de perfil en arco de circunferencia, en ambos extremos del acoplamiento, hembra (8) y macho (9). En la figura 6b se han referenciado los distintos tramos cónicos de ajuste para cada uno de los resaltes anulares (4 y 4'), con los números (11 y 11') para el extremo macho y (10 y 10') para el extremo hembra.

En la figura 7 se muestra esquemáticamente la forma de realización en que se emplean dos ondas perimetrales (12) en las zonas extremas colindantes a los acoplamientos rígidos (13) de los diferentes tramos modulares que componen una chimenea o conducto general de conducción de aire o gases. Con las ondas (12) se asegura una deformación elástica por el esfuerzo de dilatación lineal de la pared de la chimenea (14). En este ejemplo de realización, las ondas perimetrales (12) o anulares, tienen una sección redondeada, pero puede ser también de cualquier otra forma, quebrada o mixta, como habíamos indicado anteriormente, y también ser variable el número de ondas (12).

Claims (7)

1. Sistema de módulos tubulares metálicos prefabricados para chimeneas o conductos modulares, en el que un primer módulo tubular tiene un extremo hembra (1, 7, 8) y un segundo módulo tubular tiene un extremo macho (2, 5, 9), siendo al menos uno de ambos extremos macho y hembra (1, 2) de forma troncocónica, por lo que dicho extremo macho se ajusta a dicho extremo hembra para proporcionar un cierre estanco metal-metal entre los módulos tubulares, caracterizado en que al menos uno de ambos extremos macho y hembra (1, 2) contiene por lo menos un resalte anular (4, 4'), además, cada resalte anular de un extremo está adaptado para ponerse en contacto con la línea anular de tangencia respectiva del otro extremo, por lo que dicho cierre estanco metal-metal se consigue por medio de los sectores de superposición de los extremos macho y hembra puestos en contacto entre sí únicamente en dicho(s) resalte(s) anular(es) y dicha(s) línea(s) anular(es) de tangencia respectiva(s) y ejerciendo una presión axial solo en el momento en que la chimenea o conducto en cuestión están siendo ensamblados.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el extremo hembra (1) tiene un tramo cónico (3) de generatriz recta o curva, abierta hacia el exterior, y el extremo macho (2) es cilíndrico con al menos un resalte anular (4, 4') para contacto simultáneo según respectivas líneas anulares en el acoplamiento.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el extremo hembra (7) es cilíndrico con al menos una depresión anular (4, 4') que ajusta en el extremo macho (6) de configuración troncocónica, de generatriz recta o curva, cerrada hacia el extremo, estableciéndose contacto con sendas líneas anulares en el acoplamiento.

4. Sistema según reivindicación 2, caracterizado porque el extremo hembra (1) posee una o más zonas troncocónicas, de generatriz recta o curva (3, 3') de encaje de los respectivos resaltes anulares (4, 4') del extremo macho (2).

5. Sistema según reivindicación 3, caracterizado porque el extremo macho (2) posee una o más zonas troncocónicas, de generatriz recta o curva (6, 6') de encaje de los respectivos resaltes anulares (4, 4') del extremo hembra (7).

6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los extremos macho (9) y hembra (8) poseen una o más zonas troncocónicas de generatriz recta o curva (10, 10') y (11, 11') de encaje, teniendo todas ellas uno o más resaltes anulares (4, 4') que contactan recíprocamente con las paredes del otro cuerpo.

7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en proximidad al extremo de acoplamiento, los módulos (14) incorporan una o más ondas perimetrales (12) para absorber dilataciones lineales de los mismos, teniendo estas ondas (12) un perfil arqueado, quebrado o mixto.