ES2326222T3 - Sistema de puesta en tension provisto de una proteccion contra sobretension. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de tensado con protección de sobretensión con - un primer elemento a tensar (1), - un segundo elemento a tensar (2), que es apretado contra el primer elemento (1), y; - un perno expansible (3) para el tensado, por lo cual el perno expansible (3) es solicitado en su límite de estiramiento hasta una cota de tensado (3f'') prefijada, - un manguito (4) que es asegurado con el perno expansible (3) contra el segundo elemento (2) a tensar y que pasa a través del primer elemento (1) a tensar, y - un dispositivo de tensado de manguitos (5), que se engrana en el manguito (4) y asegura el primer elemento a tensar (1) contra el segundo elemento (2) a tensar, por lo cual - el perno expansible (3) es mas elástico que el manguito (4), - el manguito (4) es relajado por el dispositivo de tensado de manguitos (5) hasta una cota de relajación (4f'') prefijada y - un rebasamiento de una fuerza real que separa el primero y el segundo elemento a tensar (1, 2) mas allá de un límite de fuerza real lleva a una relajación completa del manguito (4) con respecto al pretensado por el perno expansible (3), y - la relajación del manguito (4) conduce al sucesivo punto de ruptura del perno expansible (3).
Description
Sistema de puesta en tensión provisto de una
protección contra sobretensión.
La invención se refiere a un dispositivo de
tensado con protección contra sobretensión con las características
del preámbulo de la reivindicación 1 o un procedimiento para tensar
dos piezas a tensar mediante una unión roscada con las
características de la reivindicación 7.
El tensado de dos piezas a tensar, por ej. de un
larguero y de un soporte con ayuda de una unión roscada es conocido
en general. Resultan problemáticas las uniones de este tipo, cuando
las dos piezas a tensar son por ej. un elemento del bastidor y un
larguero superior de un dispositivo de prensa que son sobrecargados
en caso de un mal funcionamiento de la prensa con una fuerza motriz
que separa los dos elementos a tensar, lo que conduce entonces a
una deformación de estos elementos a tensar u otros elementos del
dispositivo de prensa.
Se conocen en general los sensores de fuerza en
tuberías hidráulicas que captan un aumento demasiado grande de las
condiciones de presión en tuberías hidráulicas para operar un
dispositivo de prensa, de modo que en tal caso se provoca una
parada de emergencia. Dichos sistemas de control hidráulicos son
sin embargo demasiado inertes para captar inmediatamente un aumento
de fuerza, como puede sobrevenir por ejemplo en la utilización de
prensas de cerámica o de polvo metálico en el caso de un mal
funcionamiento.
La patente DE 704 518 C describe un dispositivo
de tensado con un primer elemento a tensar, con un segundo elemento
a tensar, que está asegurado contra el primer elemento a tensar,
con un perno expansible para el tensado, con un manguito, que está
asegurado con el perno expansible contra el segundo elemento a
tensar y que atraviesa el primer elemento a tensar, y con un
dispositivo de tensado de manguitos, que engrana en el manguito y
que asegura el primer elemento a tensar contra el segundo elemento
a tensar. En esta disposición, una fuerza es guiada en cascada y
presionando uniformemente mediante el manguito y el perno
expansible para lograr una transmisión de fuerzas optimizada y para
evitar un deterioro en caso de sobrecarga. En caso de una
sobrecarga debe producirse una deformación persistente de los
roscados de esta disposición en primer lugar en la rosca del mayor
diámetro.
La tarea de la invención consiste en proponer
una protección de sobretensión para una unión roscada de dos
elementos a roscar entre sí. La protección de sobretensión debe
asegurar que en caso de una sobretensión no se dañe otro elemento
de la máquina unido mediante la unión roscada y pueda evitar
reparaciones costosas.
Esta tarea es solucionada mediante un
dispositivo de tensado con protección de sobretensión con las
características de la reivindicación 1 o un procedimiento con las
características de la reivindicación 7. Las configuraciones
ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En el funcionamiento normal, el flujo de fuerzas
o la carga de servicio pasa efectivamente sólo por el manguito, el
dispositivo de tensado del manguito y los dos elementos a tensar.
En caso de sobrecarga, el flujo de fuerzas fluye efectivamente sólo
a través del perno expansible y a través de los dos elementos a
tensar y entonces da lugar al punto de ruptura teórico del perno
expansible, de modo que no se dañe otro elemento de la máquina y
puedan evitarse reparaciones costosas. La diferencia de las fuerzas
de tensado del perno expansible y el dispositivo de tensado de
manguitos determina la liberación del manguito o el límite de
desprendimiento del manguito. Por consiguiente la carga de ruptura
se puede ajustar en gran parte independientemente de los valores
característicos del material.
El dispositivo de tensado o el procedimiento de
tensado de dos elementos a tensar se aprovecha por consiguiente
para proporcionar rigidez o elasticidad al perno expansible con
respecto al manguito pretensado con el perno expansible contra el
segundo elemento a tensar, con lo cual el manguito pretensado se
relaja de nuevo hasta un valor restante con ayuda del dispositivo
de tensado de manguitos para tensar los dos elementos a tensar. Por
pernos expansibles se entiende también cualquier elemento con el
mismo efecto. Lo mismo rige para el manguito, por lo cual los dos
pernos expansibles y el manguito particularmente no están limitados
a componentes con una sección transversal circular o cilíndrica.
También se pueden utilizar secciones transversales ovaladas,
angulares y cuadradas según otras variantes de realización.
Para el tensado se prefieren las roscas, aunque
también se puede utilizar cualquier otro dispositivo de tensado,
por ej. arandelas elásticas y anillos resorte o uniones directas por
rozamiento. Para asegurar el estado tensado, el perno expansible
puede ser solicitado ventajosamente en su límite de estiramiento
hasta una cota de tensado prefijada, donde la cota de tensado es
seleccionable adecuadamente según la tolerancia necesaria para los
propósitos de aplicación correspondientes. Lo mismo rige para
proporcionar un grado de relajación prefijada hasta que el manguito
se libere de la tensión con ayuda del dispositivo de tensado de
manguitos. De una manera ideal la cota de tensado y la cota de
relajación se corresponden. El límite de fuerza real es definido
finalmente dependiendo de la relación de la cota de tensado y la
cota de relajación y particularmente de las condiciones de
elasticidad de los pernos expansibles y manguitos. Según el ámbito
de aplicación ha de fijarse contemporáneamente el límite de fuerza
real más o menos por encima de la fuerza real habitual. Para
dispositivos con una fuerza real habitualmente casi constante y una
cota de tolerancia sólo escasa se elige la cota de relajación y la
distancia del límite de fuerza real a la fuerza real reducidas. Para
aquellas disposiciones en las que la fuerza real oscila dentro de
una cota de tolerancia, el límite de fuerza real es elegido
correspondientemente más alto. Correspondientemente han de
proveerse entonces también los valores para la cota de relajación
prefijada y la cota de tensado prefijada con una margen de
tolerancia más grande.
A continuación se describe un ejemplo de
realización de la invención detalladamente con ayuda del dibujo. Se
ilustra:
Fig. 1 visto lateralmente, dos elementos
tensados entre sí mediante una unión roscada;
Fig. 2 una vista en sección parcial lateral a
través de esta disposición; y
Fig. 3 un diagrama de flujo de fuerzas para
ilustrar el comportamiento de compresibilidad y de estirado de
diferentes elementos individuales de esta disposición durante el
tensado.
Según se puede deducir de la Fig. 1 y 2, dos
elementos a tensar 1, 2 son tensados entre sí mediante una unión
roscada. Los dos elementos a tensar 1, 2 son por ejemplo un
larguero 1 y un soporte 2 y sucesivamente son denominados como
tales para distinguirlos más fácilmente.
El dispositivo para tensar el larguero 1 y el
soporte 2 consiste esencialmente en un perno roscado 3 que asegura
un manguito 4 contra el soporte 2 y en una tuerca de fijación 5 que
hace asiento sobre el manguito 4 en el engrane de rosca y para el
tensado del larguero 1 está dispuesta contra el soporte 2.
El soporte 2 presenta para ello un agujero con
una rosca interior 2a que conduce desde su superficie 2d al
interior de este. La rosca interior 2a sirve para la admisión de
una rosca exterior 3a en la zona delantera de un vástago 3b del
perno roscado 3. En el extremo opuesto el perno roscado 3 presenta
habitualmente un cabezal de apriete 3c, cuyo diámetro exterior es
mayor que el del vástago 3b.
En el dispositivo ensamblado el vástago 3b del
perno roscado 3 pasa a través del agujero 4a del manguito 4. El
manguito 4 es asegurado con ayuda del cabezal de apriete 3c contra
la superficie 2c del soporte 2. Para lograr una mejor estabilidad
de guiado, la zona de la superficie 2c del soporte 2 se encuentra
hundida con respecto a otra superficie 2d del soporte a modo de un
agujero ensanchado 2b para el apoyo del manguito 4 según una forma
de realización preferida.
El larguero 1 presenta un agujero de larguero
la, que sirve para pasar el manguito 4. Para tensar el larguero 1
con el soporte 2, el manguito 4 presenta en al menos su sección
final opuesta al cabezal de apriete 3c una rosca exterior 4b, la
cual en estado tensado está engranada con la tuerca de fijación 5.
Enroscando la tuerca de fijación 5 sobre el manguito 4, el larguero
1 es tensado en una medida apropiada contra el soporte 2.
Ventajosamente, el diámetro exterior del cabezal de apriete 3c está
dimensionado de tal manera que la tuerca de fijación 5 es guiada
sobre el cabezal de apriete 3c y puede ser enroscada sobre el
manguito 4.
El vástago 3b del perno roscado 3 presenta en la
zona entre la rosca exterior 3a del lado delantero y el cabezal de
apriete 3c ventajosamente un estrechamiento 3d que puede servir por
ej. también como punto de ruptura.
Una característica a destacar del dispositivo es
la relación de la rigidez o de la elasticidad de los componentes
individuales el uno respecto al otro. Estos dependen
particularmente de las características del material y de la
geometría de los componentes.
Resulta decisivo que el perno roscado 3 sea
también elástico, de preferencia claramente más elástico que el
manguito 4. Para el soporte 2 y el larguero 1 se parte de materiales
esencialmente rígidos en comparación con aquellos del manguito 4 y
del perno roscado 3. El manguito particularmente es al mismo tiempo
más elástico que el larguero 1. Con dicha elasticidad prefijada, un
cambio de recorrido relativamente largo o alargamiento del perno
roscado 3 está relacionado con un cambio de fuerza prefijado,
mientras que en proporción a un cambio de recorrido relativamente
más corto, particularmente una compresión del manguito 4 está
relacionado con un cambio de fuerza relativamente más grande.
Con ayuda de la Fig. 3 se describe el desarrollo
de fuerzas y del alargamiento/compresión de los componentes
individuales durante el ensamblaje y tensado del larguero 1 contra
el soporte 2. Las dimensiones indicadas en la figura 3 son típicas
para la utilización en prensas de polvo metálico y sirven
únicamente para la ilustración. Es posible transmitir el principio
a condiciones dimensionales y magnitudes completamente diferentes.
El manguito 4 y el soporte 2 se comportan como una pieza única
debido al pretensado elevado.
Para asegurar el larguero 1 contra el soporte 2,
el manguito 4 es fijado al soporte 2 con ayuda del perno roscado 3
en una primera etapa según el transcurso especialmente preferido
del procedimiento. En el ejemplo representado se alarga el vástago
3b en 964 \mum con un pretensado de aprox. 550 kN, donde la
relación del flujo de fuerzas está caracterizada por la subida en
plano 3f. El vástago 3b del tornillo o del perno roscado 3
preferiblemente es solicitado al mismo tiempo o en su caso en los
siguientes pasos hasta su límite de estiramiento, es decir el punto
de plastificación.
En una próxima etapa, el larguero 1 es asegurado
contra el soporte 2 con ayuda de la tuerca de fijación 5, que
engrana en la rosca exterior 4b del manguito 4. La fuerza de
apriete ejemplar es de 639 kN. Debido al pretensado tiene lugar
ahora una prolongación o relajación del manguito comprimido en la
etapa precedente. Mientras que el manguito 4 ha sido comprimido
previamente en 283 \mum, se elige la fuerza de apriete de la
tuerca de fijación 5 de tal manera que el manguito 4 no quede
completamente relajado. El desarrollo de la tensión del manguito 4
está representado con ayuda de la curva 4f, que se desarrolla más
alzada que su curva 3f conforme a la alta rigidez en comparación
con el perno roscado 3. Tras el apriete de la tuerca de fijación 5
el manguito 4 es sometido a una fuerza de apriete restante de 56 kN
en el ejemplo representado y salvo una carrera de compresión
restante se encuentra comprimido sólo 37 \mum. Durante la
relajación del manguito 4 el perno expansible 3 es estirado
adicionalmente.
En los cursos de la curva referente a los puntos
3f', 4f' se produce una unión por fuerza interna entre el cabezal
de apriete 3c del perno roscado 3, el manguito 4 y el soporte 2 por
una parte y por otra parte una unión por fuerza externa para
asegurar el larguero 1 contra el soporte 2 entre la tuerca de
fijación 5, el manguito 4, el larguero 1 y el soporte 2. La unión
por fuerza externa e interna provocan en este caso que el perno
roscado 3 sea solicitado por la tensión, pero en realidad no lleva
ninguna carga efectiva. Simultáneamente el manguito 4 es relajado
hasta una compresión residual de 37 \mum.
En esta situación, el soporte 2 está tensado muy
firmemente hasta que el manguito 4 no se eleve bajo la carga de
servicio del larguero 1 con respecto al soporte 2. En cuanto haya
una fuerza real de 550 K, con la cual el larguero 1 es presionado
fuera con respecto al soporte 2, la fuerza de apriete del manguito
4 queda a cero, de modo que el manguito 4 se eleva del soporte 2 en
caso de otro aumento de la fuerza real. En este momento, el perno
expansible o perno roscado 3 lleva toda la carga. El aumento de la
fuerza real de cero a 550 K del larguero 1 con respecto al soporte
2 está representado con ayuda de la curva 1f para la compresión del
larguero. Esta se desarrolla, conforme a la rigidez aun más grande
del larguero 1 en proporción con la rigidez del manguito 4, aún más
elevada que la curva 4f del manguito 4. En la representación se ha
logrado por consiguiente con el efecto de la fuerza de 550 K del
larguero 1, con respecto al soporte 2, una relajación completa del
manguito 4, lo cual está representado por los puntos de la curva
4f'', 1f'. Este estado representa el punto de rotura teórico,
cuando el perno roscado 3 ha sido solicitado en la primera etapa
efectivamente hasta su límite de estiramiento.
En caso de otro aumento de la fuerza que actúe
sobre el larguero 1, el manguito 4 se desprende del soporte 2 y el
perno roscado 3 es estirado más, lo cual conduce a su rotura. El
par de rotura está representado por los puntos 1f*, 3f*. Según un
primer cálculo ejemplar, se logra la resistencia a la rotura de
aprox. 639 kN del perno roscado 3 ya después de otra carrera de
expansión de 0,005 mm tras la relajación del manguito 4. La
velocidad de variación de forma y del perno roscado 3 tras el
desprendimiento del manguito 4 y por lo tanto el efecto de la
fuerza sobre el perno roscado 3 en el ejemplo de realización
representado (630 - 550) es de kN / 0,005 mm = 17,800 kN/mm = 1,780
to/mm, de modo que el perno roscado 3 en la práctica se rompe
inmediatamente. Una seguridad de sobrecarga ejecutada de esta
manera por consecuencia depende predominantemente de la geometría y
de las fuerzas interiores y exteriores, pero no de la amplitud de
distribución de los valores característicos del material.
Para la utilización del dispositivo de tensado o
del procedimiento de enroscado de dos elementos 1, 2 a tensar entre
sí se efectúa ventajosamente un ajuste para cada caso de
aplicación, por lo cual se ofrecen ensayos de rotura prácticos.
Tras una rotura, el perno roscado roto 3 únicamente necesita ser
cambiado para efectuar un nuevo ensayo de rotura. En la futura
utilización es igualmente posible un cambio rápido de un perno
roscado 3, cuando efectivamente se ha producido una sobrecarga del
conjunto y ha dado lugar a una rotura del perno roscado 3.
Para poder cambiar el perno roscado 3 con poco
esfuerzo tras una rotura, un punto de ruptura 3e es formado
ventajosamente cerca del cabezal de apriete 3c, de modo que no se
produzca una rotura del perno roscado 3 cerca de la zona roscada
3a, lo que dificultaría un cambio innecesariamente.
Si se debe prever un número más grande de
dispositivos de tensado de este tipo en caso de un conjunto
determinado, se ofrece también una serie de ensayos únicos para
averiguar condiciones de tensado apropiadas, a continuación de lo
cual se puede realizar con ayuda de un par de giro prefijado el
aseguramiento del perno roscado 3 y el manguito 4 sobre el soporte 2
o el aseguramiento de la tuerca de fijación 5 sobre el manguito 4
para tensar el larguero 1 con respecto al soporte 2 con ayuda de un
ajuste del par de giro. Es posible alternativa o adicionalmente la
utilización de sensores de fuerza, por ejemplo una caja de fuerza
que pueda introducirse entre la tuerca de fijación 5 y el larguero
1.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos citados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por errores eventuales u
omisiones.
\bullet DE 704518 C [0004]
Claims (7)
1. Dispositivo de tensado con protección de
sobretensión con
- -
- un primer elemento a tensar (1),
- -
- un segundo elemento a tensar (2), que es apretado contra el primer elemento (1), y;
- -
- un perno expansible (3) para el tensado, por lo cual el perno expansible (3) es solicitado en su límite de estiramiento hasta una cota de tensado (3f') prefijada,
- -
- un manguito (4) que es asegurado con el perno expansible (3) contra el segundo elemento (2) a tensar y que pasa a través del primer elemento (1) a tensar, y
- -
- un dispositivo de tensado de manguitos (5), que se engrana en el manguito (4) y asegura el primer elemento a tensar (1) contra el segundo elemento (2) a tensar,
por lo cual
- -
- el perno expansible (3) es mas elástico que el manguito (4),
- -
- el manguito (4) es relajado por el dispositivo de tensado de manguitos (5) hasta una cota de relajación (4f') prefijada y
- -
- un rebasamiento de una fuerza real que separa el primero y el segundo elemento a tensar (1, 2) mas allá de un límite de fuerza real lleva a una relajación completa del manguito (4) con respecto al pretensado por el perno expansible (3), y
- -
- la relajación del manguito (4) conduce al sucesivo punto de ruptura del perno expansible (3).
2. Dispositivo de tensado según la
reivindicación 1, en el cual el manguito (4) es más elástico que el
primer elemento a tensar (1).
3. Dispositivo de tensado según una
reivindicación precedente, en el cual el perno expansible (3) es un
perno roscado (3) con una rosca (3a) para enroscar en un agujero
con rosca interior (2a) del segundo elemento a tensar (2).
4. Dispositivo de tensado según una
reivindicación precedente, en el cual el manguito (4) presenta una
rosca exterior (4b) para enroscar el dispositivo de tensado de
manguitos (5) que lleva una rosca interior (5a).
5. Dispositivo de tensado según una
reivindicación precedente, en el cual un punto de ruptura (3e) está
formado sobre el perno expansible (3).
6. Procedimiento para tensar dos elementos a
tensar (1, 2) mediante un perno expansible (3), un manguito (4) y
un dispositivo de tensado de manguitos (5), particularmente
mediante un dispositivo de tensado según una de las
reivindicaciones precedentes, con las siguientes etapas:
- -
- tensado del manguito (4) mediante el perno expansible (3) contra el segundo elemento a tensar (2), por lo cual el perno expansible (3) comprime el manguito (4),
- -
- tensado del primer elemento a tensar (1) sobre el segundo elemento a tensar (2) por tensado con el dispositivo de tensado de manguitos (5), con lo cual el dispositivo de tensado de manguitos (5) engrana en el manguito (4) que sobresale del primer dispositivo a tensar (1) de tal manera que el manguito (4) es relajado hasta una cota de relajación (4f') prefijada con respecto a la compresión anterior,
- -
- de modo que una fuerza real empuja el primero y el segundo elemento a tensar (1, 2) en dirección contraria más allá de un límite de fuerza real prefijado para la relajación completa del manguito (4) y la separación del manguito (4) del segundo elemento a tensar (2),
- -
- por lo cual la relajación del manguito (4) lleva al punto de ruptura teórico del perno expansible (3).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, por
el cual una fuerza que estira el perno expansible (3) de una cota
prefijada comprime el manguito (4) de una cota más escasa actuando
en sentido contrario.
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|---|---|---|---|
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| DE10312011A DE10312011B3 (de) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | Verspannungsanordnung mit Überspannungsschutz |
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