ES2346878T3 - Miembro de tenaza de herramienta de compresion. - Google Patents
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Abstract
Una herramienta de compresión adecuada para unir tuberías y acoplamientos, que comprende: un par de brazos de tenaza (10), cada uno de los cuales tiene unos lados superior (20) e inferior (22) opuestos, una abertura (24) practicada a su través, unos extremos opuestos longitudinalmente (12a, 12b), situados en lados longitudinalmente opuestos de dicha abertura (24), unos bordes interior (32) y exterior (30) situados entre dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de dicha abertura, un par de placas laterales separadas entre sí y paralelas (14, 16), que tienen unos extremos frontales (14a, 16a) y traseros (14b, 16b) y unos lados opuestos lateralmente, unos orificios (26) alineados a través de dichas placas (14, 16), en cada uno de dichos lados opuestos, y de tal manera que el par de brazos de tenaza (10) se encuentran entre dichas placas (14, 16), teniendo cada uno de dichos brazos de tenaza (10) la abertura (24) a su través alineada con los orificios (26) practicados a través de uno diferente de dichos lados opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza (10) está montado de forma pivotante entre dichas placas (14, 16) por medio de un pasador (18) que se extiende a través de la abertura (24) practicada a su través, y de los orificios alineados correspondientes (26) practicados a través de dichas placas laterales (14, 16), de manera que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) tiene los bordes interior y exterior separados lateralmente de la abertura (14) practicada a su través, y se extiende hacia delante y hacia atrás con respecto a la abertura practicada a su través, proporcionando dichos bordes interiores (32) unos rebajes de tenaza abiertos lateralmente hacia dentro y opuestos (34), hacia delante con respecto a dichos extremos frontales (14a, 16a) de dichas placas laterales (14, 16), y unas superficies de leva (36) de cara lateralmente hacia dentro y situadas hacia atrás con respecto a dichos extremos traseros (14b, 16b) de dichas placas laterales (14, 16), de tal manera que los brazos de tenaza (10), durante el uso de la herramienta de compresión, se hacen pivotar alrededor de dichos pasadores (18) en respuesta a fuerzas dirigidas lateralmente hacia fuera, contra dichas superficies de leva (36) para desplazar dichos rebajes de tenaza (34) lateralmente hacia dentro con el fin de comprimir un objeto colocado entremedias, caracterizada por que la herramienta de compresión comprende un concentrador de tensiones (70, 80, 90, 96, 100, 104) en cada uno de dichos brazos de tenaza, situado a lo largo de dicho borde interior (32) y que proporciona un punto de fallo en dicho borde interior (32) con el fin de iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en dicho punto de fallo y la fractura de cada uno de dichos brazos de tenaza (10) desde dicho punto de fallo hacia dicha abertura (24).
Description
Miembro de tenaza de herramienta de
compresión.
La invención se refiere a la técnica de las
herramientas de compresión para unir tuberías y acoplamientos, y,
más particularmente, a un miembro de brazo de tenaza pivotante
mejorado para una herramienta de compresión de acuerdo con el
preámbulo de las reivindicaciones independientes 1 y 9. Un ejemplo
de tal herramienta de compresión se divulga en el documento DE 202
13 661 U1. La invención se refiere, adicionalmente, a un método
para controlar el fallo de un brazo de tenaza pivotante para una
herramienta de compresión.
Las herramientas de compresión para unir tubos o
tuberías y acoplar componentes son bien conocidas como se muestra,
por ejemplo, en la Patente Nº 6.035.775, de Nghiem. Tales
herramientas incluyen un conjunto de tenaza de compresión montado
de forma desmontable en un mecanismo de accionamiento en virtud del
cual los brazos de tenaza del conjunto son desplazados hasta un
estado de compresión en torno a una tubería y a un acoplamiento
para unir ésta última. Más particularmente, el conjunto de tenaza
está compuesto por un par de miembros de brazo de tenaza montados
de forma pivotante entre un par de placas laterales y que tienen, en
uno de los extremos, unos rebajes de tenaza abiertos hacia dentro y
opuestos, y, en los extremos opuestos, unas superficies de leva
situadas lateralmente de cara hacia dentro. Los brazos de tenaza son
pivotantes en torno a unos pasadores situados en unas aberturas
practicadas a través de los brazos de tenaza, entre los extremos
opuestos de los mismos, y el conjunto de tenaza es susceptible de
montarse en el mecanismo de accionamiento por medio de las placas
laterales y en una posición relativa con respecto al conjunto de
tenaza que es lateral entre los pasadores de pivote y entre los
pasadores de pivote y unas superficies de leva de los miembros de
tenaza. El mecanismo de accionamiento incluye unos rodillos de leva
que son susceptibles de desplazarse axialmente hacia delante y
hacia atrás a lo largo de las superficies de leva de los miembros de
tenaza, y que, cuando se desplazan hacia delante de las superficies
de leva, se acoplan o contactan con éstas últimas y desplazan los
rebajes de tenaza opuestos uno hacia el otro y de forma
constrictiva en torno a una tubería y a un acoplamiento interpuesto
entremedias.
Los miembros de brazo de tenaza tienen bordes
lateralmente interiores y exteriores entre los extremos opuestos de
los mismos y, durante el funcionamiento del conjunto de tenaza para
unir de forma compresible una tubería y un acoplamiento, el área
del miembro de tenaza situada entre la abertura del pasador de
pivote y el borde interior, y entre el rebaje de tenaza y la
superficie de leva a lo largo del borde interior, se encuentra bajo
tracción, y el área situada lateralmente hacia fuera de la misma se
encuentra sometida a compresión. Las placas laterales son también
solicitadas o sometidas a tensión durante el funcionamiento del
conjunto de tenaza, por cuanto que el desplazamiento pivotante de
los miembros de brazo de tenaza en torno a los pasadores de pivote
con el fin de producir un acoplamiento compresivo entre los rebajes
de tenaza, impone fuerzas dirigidas lateralmente hacia fuera, a
través de los pasadores de pivote, en las placas laterales. En algún
momento durante la vida útil del conjunto de tenaza, se producirá
un fallo y, preferiblemente, éste sobrevendrá en al menos una de
las placas laterales. Se prefiere el fallo en una placa lateral por
cuanto que, hasta el momento presente, la posición de un fallo en
un miembro de brazo de tenaza y la dirección de la fractura
subsiguiente a éste eran impredecibles. Más particularmente, a este
respecto, el fallo en un miembro de brazo de tenaza tenía lugar,
típicamente, bien entre un rebaje de tenaza y el lado exterior del
miembro de tenaza, hacia delante con respecto a la abertura del
pasador de pivote, o bien entre los lados interior y exterior, en
una o más posiciones hacia atrás con respecto a la abertura del
pasador de pivote. Tales fallos dan lugar, de la forma más
frecuente, a la separación de los miembros de brazo de tenaza en
diferentes piezas o fragmentos y, en un esfuerzo para mantener las
piezas juntas después de la rotura, se han venido incorporando
disposiciones de trabilla o tirante a los conjuntos de tenaza y
sujetándose, por ejemplo, a los lados exteriores de los miembros de
brazo de tenaza, a fin de retener las partes separadas de un miembro
de tenaza en el entorno del miembro de tenaza, a continuación del
fallo. La solución de las trabillas o tirantes para la retención de
las partes es cara y hace que los miembros de brazo de tenaza así
como el conjunto de tenaza que utilizan tales miembros atirantados,
sean estructuralmente complejos.
Un fabricante de miembros de brazo de tenaza
para herramientas de compresión afirmó haber desarrollado un
procedimiento de tratamiento térmico que evitaba la separación de
una tenaza en fragmentos al sobrevenir un fallo. A este respecto,
una fractura del brazo desde el lado interior hacia el lado exterior
del mismo tenía como resultado, según se afirmaba, que el material
del brazo adyacente al lado exterior actuaba como una charnela o
articulación entre las partes del brazo situadas en los lados
opuestos a la línea de fractura. Así, en lugar de separarse por
completo, las partes, según se argüía, permanecían interconectadas o
unidas entre sí tras la rotura. Se ensayó un cierto número de estos
últimos brazos de tenaza para determinar la veracidad del efecto de
no separación aseverado. Estos brazos de tenaza, que se muestran en
la Patente Nº 6.434.998, de Amherd, incluyen un rebaje de muelle o
resorte y de pasador a lo largo del borde interior, a fin de que un
conjunto de tenaza se sirva de los brazos de tenaza para dar
acomodo a una disposición de resorte de torsión entre ellos, así
como a un rebaje de espacio de separación para el pasador de
montaje, separado hacia atrás desde el resorte y el rebaje del
pasador. Como resultado del ensayo de 38 de las anteriores tenazas
de diferentes tamaños, se apreció que una mayoría de los miembros
de tenaza de cada tamaño fallaban desde el rebaje de resorte y
pasador hacia la abertura del pasador de pivote, a través del
miembro de tenaza. Sin embargo, la posición del fallo seguía siendo
impredecible por cuanto que se producían fallos entre
aproximadamente el 14% y el 25% de cada uno de los diferentes
tamaños de brazos de tenaza ensayados, en el rebaje de espacio de
separación para el pasador de montaje y a través del brazo de
tenaza, hacia el lado exterior del mismo. Es más, en la mayor parte
de los brazos de tenaza ensayados, el fallo en el espacio de
separación para el pasador de montaje daba lugar a la rotura del
brazo en fragmentos separados. De acuerdo con ello, no había
consistencia en relación ya fuera con la capacidad de predicción de
la posición del fallo en las tenazas, ya fuera con el control del
punto de fallo a lo largo del brazo de tenaza y de la dirección de
la línea de fractura desde el punto de fallo.
El documento
US-A-6.112.418 divulga unas cizallas
que tienen dos mangos mutuamente unidos de forma pivotante por un
pasador común, de tal manera que uno de los mangos está provisto de
una hendidura, porción afinada o estrechada, perforación o elemento
equivalente que está situado entre los bordes interior y exterior
del brazo, en una posición separada de la abertura del pasador y
situada por debajo de la vaina o funda que cubre la porción de
mango. De acuerdo con la descripción del documento
US-A-6.112.418, cuando el brazo de
la herramienta se quiebra bajo el esfuerzo durante su uso, la
trayectoria de la tensión se encuentra en un plano paralelo a la
abertura del pasador de pivote y separado de ésta.
El documento DE 202 13 661 U1 describe una
herramienta de presión para dispositivos de presión de manejo manual
que tiene unas quijadas o mandíbulas de presión, unas piezas de
inserción de mandíbula de presión, así como unas zonas de fisura o
brecha próximas al accesorio de presión, de tal manera que, en el
caso de sobrecarga y fallo de la brecha de los respectivos
portadores de mandíbula de presión, las áreas situadas fuera de las
mandíbulas de presión se fracturan, mientras las propias mandíbulas
de presión son aseguradas.
De acuerdo con un aspecto de esta invención, se
proporciona una herramienta de compresión según se define en la
reivindicación 1 de las reivindicaciones que se acompañan.
De acuerdo con otro aspecto de esta invención,
se proporciona una herramienta de compresión según se define en la
reivindicación 9.
De acuerdo con un aspecto adicional de esta
invención, se proporciona un método según se define en la
reivindicación 12.
Se proporciona un brazo de tenaza con un
concentrador de tensiones a lo largo del borde inferior del mismo y
en el área del brazo de tenaza que está sometida a tracción durante
el uso. El concentrador de tensiones está estructurado y orientado
con respecto a los bordes interior y exterior del brazo de tenaza
para proporcionar un punto de fallo en el borde interior con el fin
de iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en el punto de
fallo y la fractura del miembro de tenaza a lo largo de una
trayectoria predecible, desde el punto de fallo hacia el borde
exterior del brazo de tenaza. De manera consistente, tal y como se
utiliza por lo que respecta al punto de fallo, éste significa un
único punto a lo largo del lado interior de un brazo de tenaza, en
el que se producirá inicialmente una grieta de fatiga para todos y
cada uno de los fallos de un brazo de tenaza. Preferiblemente,
puede producirse un miembro de brazo de tenaza provisto de un
concentrador de tensiones de acuerdo con la invención, de tal modo
que proporcione un efecto de charnela o articulación en el extremo
exterior de la línea de fractura, de manera que se retengan las
partes del brazo de tenaza situadas en los lados opuestos de la
línea de fractura, evitando la separación total. Se prefiere también
situar y orientar el concentrador de tensiones en relación con el
borde interior y con la abertura del pasador de pivote practicada a
través del brazo de tenaza, de tal modo que la línea de fractura sea
dirigida a la abertura de pasador. Este control de la fractura
resulta ventajoso por cuanto que la abertura de pasador proporciona
el extremo terminal de la fractura, por lo que la porción del
miembro de tenaza comprendida entre la abertura del pasador de
pivote y el borde exterior proporciona un efecto de articulación. La
abertura del pasador de pivote, como parte de la línea de fractura,
proporciona una mera reacción predecible entre las partes adyacentes
del brazo de tenaza a medida que éstas son desplazadas con respecto
al área de articulación. Incluso si no se consigue el efecto de
articulación, la abertura del pasador proporciona una capacidad de
predicción por lo que respecta a la reacción entre las partes de
tenaza en asociación con el fallo a través de la porción exterior
del brazo de tenaza.
Un ejemplo de concentrador de tensiones puede
tener cualesquiera de una variedad de perfiles estructurales y está
orientado con respecto a los bordes interior y exterior de un brazo
de tenaza con el propósito de favorecer la fractura a lo largo de
una trayectoria predecible a través del brazo de tenaza. El
concentrador de tensiones se fabrica retirando material del brazo
de tenaza, ya sea durante o tras la fabricación de la misma, de tal
manera que se proporcione un punto de fallo predeterminado en el
borde interior del brazo de tenaza, a fin de iniciar de forma
consistente una grieta de fatiga en el punto de fallo. Como se ha
mencionado anteriormente, el concentrador de tensiones está
orientado con respecto a los bordes interior y exterior para que la
fractura del brazo de tenaza sea a lo largo de una trayectoria
predecible a su través, desde el punto de fallo. Un concentrador de
tensiones preferido que satisface este criterio se proporciona por
medio de un rebaje o canal existente en uno u otro lado, o en ambos
lados opuestos, de un brazo de tenaza y dirigido desde el borde
interior hacia el borde exterior de la misma. El rebaje o rebajes
tienen una profundidad, en relación con el lado correspondiente del
brazo de tenaza, destinada a proporcionar un punto de fallo del
borde interior en el que se iniciarán todos y cada uno de los
fallos del brazo de tenaza. Al extender el rebaje o rebajes en
dirección al lado exterior del brazo de tenaza, se optimiza el
control de la trayectoria de la fractura a través del brazo. Los
perfiles del concentrador de tensiones que tienen los anteriores
criterios para proporcionar de forma consistente un punto de fallo
en el borde interior de un miembro de tenaza, incluyen un rebaje
arqueado en el borde del lado interior que tiene una profundidad
hacia el interior del borde lateral destinada a proporcionar de
forma consistente el punto de fallo, y que tiene un eje que biseca
el arco del rebaje y está dirigido a través del brazo de tenaza, en
dirección al borde exterior del mismo, a fin de proporcionar
capacidad de predicción por lo que respecta a la dirección de la
línea de fractura a través del brazo. Otros perfiles incluyen una
incisión o corte de sierra en el brazo de tenaza, desde el borde
interior hacia el borde exterior, una hendidura rectangular en el
borde interior, una hendidura con forma de V en el borde interior,
de tal manera que el vértice de la misma está dirigido hacia el
borde exterior, un taladro practicado en el miembro de tenaza, desde
el borde interior hacia el borde exterior y entre los lados
opuestos de la misma, y un taladro u orificio a través del brazo de
tenaza, entre los lados opuestos del mismo.
El concentrador de tensiones puede estar situado
con respecto al brazo de tenaza de tal manera que sea al menos
parcialmente visible, y esto proporciona, ventajosamente, a un
operario del mecanismo de estrechamiento una indicación visual de
un fallo inminente del brazo de tenaza. Preferiblemente, bien el
material del brazo de tenaza y/o bien el procedimiento de
fabricación por lo que respecta a éste, hacen posible que la porción
exterior del brazo situada por delante de la línea de fractura
actúe como una articulación en virtud de la cual las partes
adyacentes del brazo de tenaza permanecen unidas entre sí al
producirse el fallo. Se prefiere también, tal y como se ha apuntado
aquí anteriormente, tener el concentrador de tensiones orientado de
tal manera que la línea de fractura del brazo de tenaza se
encuentre desde el punto de fallo situado en el borde interior de
la abertura del pasador de pivote, a través del brazo, por lo que el
área de articulación viene proporcionada por el material del brazo
existente entre la abertura del pasador y el borde exterior del
brazo.
Una disposición proporciona un brazo de tenaza
pivotante para una herramienta de compresión en la que la ubicación
y la dirección del fallo del brazo de tenaza como resultado de su
uso es consistentemente predecible y controlable.
Otra disposición proporciona un bazo de tenaza
pivotante de una herramienta de compresión con un único punto de
fallo controlable a lo largo del borde interior del mismo, a fin de
que se inicie de una forma consistente una grieta de fatiga en el
punto de fallo y la fractura del miembro de tenaza desde el punto de
fallo hacia el borde exterior del brazo.
Una disposición adicional proporciona una tenaza
de la naturaleza anterior en la cual la capacidad de predicción y
el control del fallo o rotura se consiguen sin comprometer funciones
tales como el desgaste de la superficie de leva.
Aún otra disposición proporciona un brazo de
tenaza de la naturaleza anterior que, con vistas al fallo del
mismo, puede evitar la necesidad de trabillas o tirantes para
impedir que las partes del brazo de tenaza se separen completamente
unas de otras.
Aún otra disposición adicional proporciona un
brazo de tenaza de la naturaleza anterior, provisto de un
concentrador de tensiones que tiene un perfil y una orientación con
respecto al borde interior del miembro de tenaza destinados a
iniciar de forma consistente el fallo en un punto de fallo situado a
lo largo del borde interior, y la fractura del brazo de tenaza a su
través, desde el punto de fallo hacia la abertura del pasador de
pivote.
De acuerdo con otra disposición, se proporciona
un brazo de tenaza para una herramienta de compresión, de tal
manera que dicho brazo de tenaza tiene lados opuestos, una abertura
practicada a su través, extremos longitudinalmente opuestos en
lados longitudinalmente opuestos de dicha abertura, unos bordes
interior y exterior entre dichos extremos y en lados lateralmente
opuestos de dicha abertura; así como un concentrador de tensiones en
dicho brazo de tenaza, situado a lo largo de dicho borde interior y
que proporciona un punto de fallo en dicho borde interior con el
fin de iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en dicho
punto de fallo y la fractura de dicho brazo de tenaza desde dicho
punto de fallo hacia dicho borde exterior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye una hendidura que tiene lados rectilíneos que se extienden
dentro de dicho brazo de tenaza, desde dicho borde interior hacia
dicho borde exterior.
Opcionalmente, dichos lados rectilíneos de dicha
hendidura son paralelos y están separados uno de otro en la
dirección entre dichos extremos opuestos.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye una hendidura con forma de V que tiene lados rectilíneos
que se cortan en un vértice que está separado hacia dentro de dicho
borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje arqueado que se extiende en el interior de dicho
brazo de tenaza desde dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un orificio a través de dichos lados opuestos, entre dichos
bordes interior y exterior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un taladro que se extiende hacia dentro desde dicho borde
interior, en dirección a dicho borde exterior y entre dichos lados
opuestos.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en al menos uno de dichos lados opuestos, que se
extiende en la dirección desde dicho borde interior hacia dicho
borde exterior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos.
Opcionalmente, los rebajes practicados en dichos
lados opuestos están alineados entre sí.
De manera opcional, dicho rebaje tiene un
extremo exterior que interseca o corta dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos.
De manera opcional, los rebajes de dichos lados
opuestos están alineados entre sí.
Opcionalmente, dicho rebaje tiene un extremo
interior separado de dicho borde interior, y una cierta profundidad
con respecto a ese mencionado lado, de tal manera que dicha
profundidad se reduce progresivamente en la dirección desde dicho
borde interior hacia dicho extremo interior.
De manera opcional, dicho rebaje tiene un
extremo exterior que interseca o corta dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos, de tal modo
que dicho rebaje tiene un extremo interior separado de dicho borde
interior y una cierta profundidad con respecto al lado
correspondiente de dichos lados opuestos. Opcionalmente, la
profundidad de cada rebaje disminuye progresivamente en la
dirección que va desde dicho borde interior hacia el borde interior
del rebaje.
De manera opcional, los rebajes de dichos lados
opuestos están alineados entre sí.
Opcionalmente, cada uno de los rebajes tiene un
extremo exterior que corta dicho borde interior.
Opcionalmente, cada uno de dichos rebajes es
arqueado en sección transversal.
De acuerdo con una alternativa de la presente
invención, se proporciona un brazo de tenaza pivotante para una
herramienta de compresión, de tal manera que dicho brazo de tenaza
tiene lados opuestos, una abertura practicada a su través, extremos
longitudinalmente opuestos situados en lados longitudinalmente
opuestos de dicha abertura, unos bordes interior y exterior
situados entre dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de
dicha abertura, y un concentrador de tensiones en dicho brazo de
tenaza, situado entre dicho borde interior y dicha abertura, y que
proporciona un punto de fallo en dicho borde interior con el fin de
iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en dicho punto de
fallo y la fractura de dicho brazo de tenaza desde dicho punto de
fallo hacia dicha abertura.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye una hendidura que tiene que tiene lados rectilíneos que se
extienden hacia el interior de dicho brazo de tenaza desde dicho
borde interior, hacia dicha abertura.
Opcionalmente, dichos lados rectilíneos de dicha
hendidura son paralelos y están separados entre sí ene la dirección
que se extiende entre dichos extremos opuestos.
De manera opcional, dicho concentrador de
tensiones incluye una hendidura en forma de V que tiene lados
rectilíneos que se cortan en un vértice separado hacia dentro de
dicho borde interior, en dirección a dicha abertura.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje arqueado en dicho borde interior, que se extiende
hacia dicha abertura.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un orificio a través de dichos lados opuestos, entre dicha
abertura y dicho borde interior.
De manera opcional, dicho concentrador de
tensiones incluye un taladro que se extiende hacia dentro desde
dicho borde interior hacia dicha abertura y entre dichos bordes
opuestos.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en al menos un lado de dichos lados opuestos,
entre dicha abertura y dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos.
Opcionalmente, los rebajes existentes en dichos
lados opuestos están alineados entre sí.
De manera opcional, dicho rebaje tiene un
extremo exterior que interseca o corta dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos.
De manera opcional, los rebajes situados en
dichos lados opuestos están alineados entre sí.
De manera opcional, dicho rebaje tiene un
extremo exterior que corta dicho borde interior, un extremo interior
separado de dicho borde interior, y una cierta profundidad con
respecto a ese lado mencionado, de tal manera que dicha profundidad
se reduce progresivamente en la dirección que va desde dicho borde
interior hacia dicho extremo inte-
rior.
rior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados opuestos, de manera
que dichos rebajes están alineados entre sí y cada uno de dichos
rebajes tiene un extremo interior separado de dicho borde interior,
y una cierta profundidad con respecto al lado correspondiente de
dichos lados opuestos.
Opcionalmente, la profundidad de cada rebaje se
reduce progresivamente en la dirección que va desde dicho borde
interior al extremo interior del rebaje.
Opcionalmente, cada uno de los rebajes tiene un
extremo exterior que corta dicho borde interior.
De manera opcional, cada uno de dichos rebajes
es arqueado en sección transversal.
De acuerdo con una alternativa de la presente
invención, se proporciona una herramienta de compresión que
comprende un par de placas laterales paralelas y separadas entre sí,
que tienen unos extremos frontales y traseros y unos lados opuestos
lateralmente, unos orificios alineados a través de dichas placas, en
cada uno de dichos lados opuestos, un par de brazos de tenaza
situados entre dichas placas, de tal modo que cada uno de dichos
brazos de tenaza tiene una abertura a su través, alineadas con los
orificios existentes a través de uno diferente de dichos lados
opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza está
montado de forma pivotante entre dichas placas por medio de un
pasador que se extiende a través de la abertura practicada a su
través y de los orificios correspondientes alineados que pasan a
través de dichas placas, teniendo cada uno de dichos brazos de
tenaza unos bordes interior y exterior separados lateralmente de la
abertura practicada a su través, y que se extienden hacia delante y
hacia atrás de la abertura practicada a su través, de manera que
dichos bordes interiores proporcionan unos rebajes de tenaza
opuestos y abiertos lateralmente hacia dentro, hacia delante con
respecto a dichos extremos frontales de dichas placas laterales, y
unas superficies de leva situadas lateralmente de cara hacia
dentro, hacia atrás con respecto a dichos extremos traseros de
dichas placas laterales, de tal modo que los brazos de tenaza,
durante el uso de la herramienta de compresión, se hacen pivotar en
torno a dichos pasadores en respuesta a fuerzas dirigidas
lateralmente hacia fuera contra dichas superficies de leva, para
desplazar dichos rebajes de tenaza lateralmente hacia dentro con el
fin de comprimir un objeto colocado entremedias, por lo que un área
de cada brazo de tenaza situada entre la abertura y el borde
interior del mismo y entre la superficie de leva y el rebaje de
tenaza del mismo, se encuentra bajo tensión, y un concentrador de
tensiones, situado en dicha área de cada brazo de tenaza al objeto
de iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en un punto de
fallo situado a lo largo del borde interior del mismo, así como una
fractura del miembro de tenaza desde dicho punto de fallo hacia la
abertura practicada a su través.
Opcionalmente, dichas placas laterales se
superponen sobre al menos una porción de dichas áreas de los
miembros de tenaza y al menos una porción de dicho concentrador de
tensiones es visible.
De manera opcional, cada brazo de tenaza tiene
unos lados axialmente opuestos y dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en al menos uno de dichos lados axialmente
opuestos.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados axialmente
opuestos.
Opcionalmente, los rebajes existentes en dichos
lados axialmente opuestos están alineados entre sí.
De manera opcional, dicho rebaje tiene un
extremo exterior que interseca o corta dicho borde interior en dicho
punto de fallo.
Opcionalmente, dicho extremo exterior de dicho
rebaje está separado hacia atrás con respecto a un plano que pasa
por los ejes de los pasadores.
De manera opcional, dicho concentrador de
tensiones incluye un rebaje en cada uno de dichos lados axialmente
opuestos, de manera que están alineados entre sí.
De manera opcional, dichas placas laterales se
superponen sobre al menos una porción de dichas áreas de los brazos
de tenaza y al menos una porción de cada concentrador de tensiones
es visible.
Opcionalmente, dicho rebaje tiene un extremo
interior separado de dicho borde interior, así como una cierta
profundidad con respecto a ese lado mencionado, de tal manera que
dicha profundidad disminuye progresivamente en la dirección que va
desde dicho borde interior hacia dicho extremo interior.
Opcionalmente, dicho rebaje tiene un extremo
exterior que corta dicho borde interior.
Opcionalmente, dicho concentrador de tensiones
incluye un rebaje en cada uno de dichos lados axialmente opuestos,
de tal manera que cada uno de dichos rebajes tiene un extremo
interior separado de dicho borde interior, así como una cierta
profundidad con respecto al lado correspondiente de dichos lados
axialmente opuestos.
De manera opcional, la profundidad de cada
rebaje se reduce progresivamente en la dirección que va desde dicho
borde interior al extremo interior del rebaje.
Opcionalmente, los rebajes existentes en dichos
lados axialmente opuestos están alineados entre sí.
De manera opcional, cada uno de los rebajes
tiene un extremo interior que corta dicho borde interior.
Opcionalmente, dichas placas laterales se
superponen sobre al menos una porción de dichas áreas de los
miembros de tenaza y al menos una porción de los rebajes es
visible.
De manera opcional, dicho brazo de tenaza es de
acero y presenta una cierta ductilidad hacia dentro, adyacentemente
a dicho borde exterior, que proporciona un área de charnela o
articulación con el fin de excluir la fractura de dicho brazo de
tenaza a través de dicho borde exterior.
De manera opcional, dicho acero es uno de entre
acero 8620, acero 9310 y acero al X19Ni CrMo4.
Opcionalmente, cada uno de dichos brazos de
tenaza es de acero y presenta una cierta ductilidad entre dicho
borde exterior y dicha abertura que proporciona un área de
articulación para excluir la fractura de dicho brazo de tenaza
desde dicha abertura, a través de dicho borde exterior.
De manera opcional, dicho acero es un acero de
grado de carburación de aleación y que contiene Ni.
Opcionalmente, dicho acero es uno de entre acero
8620, acero 9310 y acero al X19Ni CrMo4.
Opcionalmente, cada uno de dichos brazos de
tenaza es de acero y presenta una cierta ductilidad entre el borde
exterior y la abertura practicada a su través, que proporciona un
área de articulación destinada a excluir la fractura del brazo de
tenaza desde la abertura, a través del borde exterior.
Opcionalmente, dicho acero es un acero de grado
de carburación de aleación y que contiene Ni.
De manera opcional, dicho acero es uno de entre
acero 8620, acero 9310 y acero al X19Ni CrMo4.
Un método para controlar el fallo de un brazo de
tenaza pivotante para una herramienta de compresión comprende
producir un brazo de tenaza que tiene lados opuestos, una abertura a
su través, unos extremos longitudinalmente opuestos en lados
longitudinalmente opuestos de dicha abertura, así como unos bordes
interior y exterior entre dichos extremos y en lados lateralmente
opuestos de dicha abertura, reducir la cantidad de material presente
en un área de dicho brazo de tenaza situada entre dichos bordes
interior y exterior, para producir un punto de fallo en dicho borde
interior con el fin de iniciar de forma consistente una grieta de
fatiga en dicho punto de fallo y la fractura de dicho brazo de
tenaza desde dicho punto de fallo en dirección a dicho borde
exterior.
Opcionalmente, el método comprende, de manera
adicional, reducir la cantidad de material formando una hendidura
en dicho brazo de tenaza, que tiene lados rectilíneos que se
extienden desde dicho borde interior en dirección a dicho borde
exterior.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, dirigir dicha hendidura hacia dicha abertura.
Opcionalmente, el método comprende, de manera
adicional, reducir la cantidad de material formando una hendidura
con forma de V en dicho brazo de tenaza, que tiene lados rectilíneos
que se intersecan o cortan en un vértice separado hacia dentro con
respecto a dicho borde interior.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, dirigir el vértice de la hendidura hacia dicha
abertura.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, reducir la cantidad de material formando una
hendidura arqueada en dicho borde interior, entre dichos lados
opuestos.
Opcionalmente, el método comprende, de manera
adicional, dirigir el rebaje hacia dicha abertura.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, reducir la cantidad de material proporcionando un
orificio a través de dichos lados opuestos de dicho brazo de tenaza,
entre dicha abertura y dicho bode interior.
Opcionalmente, el método comprende, de manera
adicional, reducir la cantidad de material proporcionando un
taladro en dicho brazo de tenaza que se extiende hacia dentro, en
dirección a dicho borde exterior desde dicho borde interior y entre
dichos lados opuestos.
Opcionalmente, el método comprende, de modo
adicional, dirigir el taladro hacia dicha abertura.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, reducir la cantidad de material formando un rebaje
en al menos uno de dichos lados opuestos del brazo de tenaza, desde
dicho borde interior hacia dicho borde exterior.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, formar un rebaje en cada uno de dichos lados
opuestos.
Opcionalmente, el método comprende, de modo
adicional, formar los rebajes en dichos lados opuestos, en
alineación uno con otro.
De manera opcional, el método comprende,
adicionalmente, formar dicho rebaje de manera que tenga un extremo
exterior que interseca o corta dicho borde interior.
Opcionalmente, el método comprende, de manera
adicional, formar los rebajes en dichos lados opuestos, en
alineación uno con otro.
Opcionalmente, el método comprende, de modo
adicional, formar los rebajes de manera que tengan un extremo
interior, separado de dicho borde interior, y una profundidad que
disminuye progresivamente en la dirección que va desde dicho borde
interior hacia dicho extremo interior.
Opcionalmente, el método incluye, de manera
adicional, las etapas de fabricar dicho brazo de tenaza de acero y
tratar térmicamente dicho brazo de tenaza para producir una cierta
ductilidad hacia dentro, adyacentemente a dicho borde exterior, a
fin de proporcionar un área de charnela o articulación destinada a
excluir la fractura de dicho brazo de tenaza a través de dicho
borde exterior.
Opcionalmente, dicho tratamiento térmico
comprende enmascarar dicha área de articulación y carburar dicho
brazo de tenaza.
De manera opcional, dicha carburación se hace a
una temperatura de entre 200ºC y 370ºC (entre 400ºF y 700ºF).
Opcionalmente, en él, dicho tratamiento térmico
comprende carburar dicho brazo de tenaza y, a continuación, recocer
dicha área de articulación.
Opcionalmente, dicho acero es un acero de grado
de carburación de aleación y que contiene Ni.
De manera opcional, dicho acero es uno de entre
acero 8620, acero 9310 y acero al X19Ni CrMo4.
En un aspecto adicional del método que no forma
parte de la invención, se proporciona un método para diseñar un
brazo de tenaza para una herramienta de compresión de manera que
tenga un concentrador de tensiones para controlar el fallo del
brazo de tenaza, que comprende diseñar un perfil de brazo de tenaza
que tiene unos lados opuestos, una abertura practicada a su través,
unos extremos longitudinalmente opuestos en lados longitudinalmente
opuestos de dicha abertura, unos bordes interior y exterior entre
dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de dicha abertura,
escoger una vida útil en ciclos de funcionamiento, escoger un acero
para el brazo de tenaza, seleccionar un procedimiento de
tratamiento térmico para el brazo de tenaza, seleccionar un grado
de tensión máximo para el fallo del brazo de tenaza, seleccionar una
posición a lo largo del borde interior para el concentrador de
tensiones, diseñar el concentrador de tensiones para que proporcione
un punto de fallo en el borde interior destinado a iniciar una
grieta de fatiga a la tensión máxima seleccionada y la fractura del
brazo de tenaza desde el punto de fallo hacia el borde exterior, y
dimensionar el resto del brazo de tenaza de manera que tenga una
magnitud o grado de tensión menor que el grado de tensión máxima
seleccionado.
Opcionalmente, el método incluye las etapas
adicionales de fabricar un prototipo de la tenaza diseñada y ensayar
el prototipo.
Realizaciones de la invención se ilustran en los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
la Figura 1 es una vista en planta de un
conjunto de tenaza de la técnica anterior, que incluye brazos de
tenaza pivotantes de la naturaleza a la que está dirigida la
presente invención;
la Figura 2 es una vista en alzado lateral del
conjunto de tenaza de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en planta del conjunto
de tenaza que se muestra en la Figura 1, del que se ha retirado la
placa del lado superior y que muestra áreas típicas de fallo de un
brazo de tenaza de la técnica anterior;
la Figura 4 es una vista en planta de otro
conjunto de tenaza de la técnica anterior, del que se ha retirado
la placa del lado superior;
la Figura 5 es una vista en alzado y según un
corte tomado a lo largo de la línea 5-5 de la Figura
4;
la Figura 6 es una vista en planta del conjunto
de tenaza que se ha mostrado en la Figura 1, del que se ha retirado
la placa del lado superior y que ilustra los brazos de tenaza con un
concentrador de tensiones preferido de acuerdo con la
invención;
la Figura 7 es una vista en corte transversal a
través de uno de los concentradores de tensiones, tomada a lo largo
de la línea 7-7 de la Figura 6;
la Figura 8 es una vista en alzado y en corte
transversal del concentrador de tensiones, tomada a lo largo de la
línea 8-8 de la Figura 7; y
las Figuras 9a-9f ilustran otras
realizaciones de un concentrador de tensiones de acuerdo con la
invención.
Haciendo referencia, a continuación, con mayor
detalle a los dibujos, en los que lo que se muestra es con el
propósito únicamente de ilustrar realizaciones preferidas de la
invención, y no con la intención de limitar la invención, las
Figuras 1-3 ilustran un conjunto de tenaza 10 de la
técnica anterior, el cual comprende un par de miembros 12 de brazo
de tenaza montados, en la orientación que se muestra en las Figuras
1-3, entre unas placas laterales superior e
inferior, respectivamente 14 y 16, por medio de un pasador de pivote
o cojinete correspondiente 18. Más particularmente a este respecto,
cada uno de los miembros 12 de tenaza tiene un lado de arriba o
superior 20 y un lado de abajo o inferior 22, así como una abertura
24 de pasador practicada a su través con el fin de recibir el
correspondiente pasador 18. Las placas laterales 14 y 16 están
conformadas generalmente con forma de T e incluyen,
respectivamente, unos lados lateralmente opuestos 14a y 16a, los
cuales están provistos de unos orificios alineados 26 para recibir
los extremos exteriores del pasador correspondiente 18. Las placas
laterales 14 y 16 incluyen, de manera adicional, unos extremos
traseros 14b y 16b, respectivamente, los cuales están provistos de
unas aberturas alineadas 27 practicadas a su través, que están
configuradas para recibir un pasador de montaje en virtud del cual
el conjunto de tenaza se monta en una unidad de accionamiento de
una manera bien conocida. Los miembros de brazo de tenaza y las
placas laterales son retenidos en relación ensamblada por unos
sujetadores elásticos 28 situados en los extremos opuestos de cada
uno de los pasadores 18.
Cada uno de los miembros 12 de tenaza tiene unos
extremos frontales y traseros longitudinalmente opuestos,
respectivamente 12a y 12b, y unas caras o lados superior e inferior,
20 y 22, están rebajados hacia atrás con respecto a la abertura 24
del pasador, según se indica por la referencia numérica 12c, con
respecto al lado superior 20 de las Figuras 1 y 3. Cada brazo de
tenaza incluye, adicionalmente, unos bordes lateralmente exterior e
interior, respectivamente 30 y 32, los cuales están separados de la
abertura 24 y se extienden hacia delante y hacia atrás con respecto
a la abertura. Los bordes interiores 32 de los miembros de brazo de
tenaza proporcionan unos rebajes de tenaza opuestos 34, abiertos
lateralmente hacia dentro en los extremos frontales 12a y situados
hacia delante con respecto a las placas laterales 14 y 16, así como
unas superficies de leva 36 situadas de cara lateralmente hacia
dentro en los extremos traseros 12b y hacia atrás con respecto a
los extremos traseros 14b y 16b de las placas laterales. Unos lados
interiores 32, situados lateralmente hacia dentro con respecto a
las aberturas 24 de los pasadores, reciben y soportan un muelle o
resorte 38 con forma de horquilla para el pelo, el cual carga los
miembros 12 de brazo de tenaza en direcciones opuestas en torno a
los pasadores 18 con el fin de cargar los rebajes 34 de tenaza
lateralmente hacia dentro, uno en dirección al otro. Los lados
interiores 32 incluyen, adicionalmente, unos hombros de retención
32a de resorte y unos rebajes 32b de espacio de separación para el
pasador de montaje, los cuales se acoplan, respectivamente, con los
extremos libres del resorte 38 y proporcionan un espacio de
separación para el pasador de montaje cuando los extremos traseros
12b son desplazados uno hacia el otro para abrir los rebajes 34 de
tenaza.
A la hora de utilizarlo, el conjunto de tenaza
10 se monta en un mecanismo de accionamiento de una manera bien
conocida, por medio de un pasador que se fija al mecanismo de
accionamiento y es recibido dentro de las aberturas 27 de las
placas laterales. Los extremos 12b de los miembros de brazo de
tenaza son entonces desplazados manualmente el uno hacia el otro
con el fin de hacer pivotar los miembros de brazo alrededor de los
pasadores 18, contra la carga del resorte 38, al objeto de abrir
los rebajes 34 de tenaza para que reciban una tubería y un
acoplamiento que se han de comprimir, y, al liberar los miembros de
brazo de tenaza, el resorte 38 cierra los rebajes de tenaza en
torno a la tubería y al acoplamiento. Se actúa entonces sobre la
unidad de accionamiento para que los rodillos de leva situados en
ella avancen axialmente hacia delante con respecto al conjunto de
tenaza y, simultáneamente, contacten con las superficies de leva 36
al objeto de desplazar los miembros 12 de brazo de tenaza en torno
a los pasadores 18 para que los rebajes 34 de tenaza compriman
juntos la tubería y el acoplamiento. A continuación, se actúa sobre
la unidad de accionamiento para que se retiren los rodillos de
leva, y los miembros de brazo de tenaza son de nuevo desplazados
manualmente contra la carga del resorte 38 para abrir los rebajes
de tenaza con el fin de retirar el conjunto de tenaza de la tubería
y el acoplamiento comprimidos. Según se ha indicado en la Figura 3
por las líneas discontinuas A, B y C, el fallo en tales miembros de
brazo de tenaza de la técnica anterior se produce típicamente, de
una forma impredecible, a través del miembro de brazo de tenaza,
entre los bordes interior y exterior del mismo, en una cualquiera de
tres áreas, a saber, hacia delante con respecto al orificio 24 del
pasador y entre el rebaje de tenaza y el borde exterior, por detrás
de la abertura 24 del pasador y entre el borde exterior y el hombro
de retención 32a de resorte, situado en el borde interior, y en una
posición más por detrás de la abertura del pasador y entre el borde
exterior y el rebaje 32b de espacio de separación para el pasador de
montaje, situado en el borde interior. Si bien las áreas A, B y C
no se muestran en ambos brazos de tenaza, se apreciará que la rotura
puede producirse en cualquiera de los brazos y no necesariamente en
la misma área. Es más, el área de rotura variará para tamaños de
brazo diferentes y para estructuras o perfiles diferentes.
Los miembros de brazo de tenaza a los que se ha
hecho referencia aquí, anteriormente, como sometidos a ensayo hasta
el punto de fallo, se muestran en la Patente Nº 6.434.998, de
Amherd, y en las Figuras 4 y 5 de la presente, como parte de un
conjunto de tenazas 40 compuesto por unos miembros 42 de brazo de
tenaza que son estructuralmente similares a los miembros 12 de
brazo de tenaza aquí descritos, en lo anterior, con las excepciones
que se señalan aquí, más adelante. Por lo que respecta a las
similitudes estructurales, los miembros 42 de brazo de tenaza están
montados entre un par de placas laterales 44, de las cuales la placa
superior se ha retirado en las Figuras 4 y 5 en aras de la
claridad. Cada uno de los brazos de tenaza 42 tiene una abertura 46
de pasador de pivote entre los lados opuestos del mismo, a fin de
recibir un pasador de pivote correspondiente 48, y está rebajado
por detrás de la abertura de pasador, según se indica por la
referencia numérica 42a. El borde interior de cada brazo de tenaza
incluye un rebaje 50 de tenaza en el extremo frontal del mismo, una
superficie de leva 52 en el extremo trasero, y un rebaje 53 de
espacio de separación para un pasador de montaje, situado hacia
delante con respecto a la superficie de leva. En relación con las
diferencias estructurales según se observa en las Figuras 4 y 5,
las placas laterales 44 soportan un pasador o poste 54 de resorte,
en torno al cual se arrolla el extremo cerrado de un muelle o
resorte de torsión 56, y el borde interior de cada uno de los
miembros de brazo de tenaza está provisto de un pasador y un rebaje
de resorte, que incluye un rebaje 58 de pasador, radialmente poco
profundo y adyacente a los lados opuestos con el fin de dar acomodo
a la parte correspondiente del pasador 54, así como un rebaje 60 de
resorte, intermedio a los lados opuestos del brazo de tenaza para
dar acomodo al extremo cerrado de un resorte de torsión y a las
patas del mismo que se extienden hacia atrás. Como se ha mencionado
aquí, anteriormente, el ensayo de estos brazos de tenaza, de
diferentes tamaños, dio como resultado que entre el 75% y el 86% de
los fallos se producía en el área D, desde el rebaje de pasador, a
través de las aberturas de pasador de pivote, y del 14% al 25%, a
través del área E de brazo de tenaza. Los fallos no eran ni
predecibles ni controlables, y los fallos en el área E produjeron
la fractura del brazo de tenaza en fragmentos completamente
separados.
La Figura 6 ilustra un conjunto de tenaza 10 que
se ha descrito aquí, anteriormente, en relación con las Figuras
1-3, modificado para presentar una estructura de
concentrador de tensiones preferida de acuerdo con la invención. En
consecuencia, se utilizan los mismos números de referencia para
designar partes componentes correspondientes a las de las Figuras
1-3. Como se muestra en las Figuras
6-8, un concentrador de tensiones preferido de
acuerdo con la invención comprende un rebaje o canal 70 en cada uno
de los lados opuestos del brazo de tenaza, rebajes que están
alineados uno con otro y se extienden desde el borde interior 32
hacia la abertura 24 de pasador, a través del brazo de tenaza. Cada
uno de los rebajes tiene un extremo exterior 72a que interseca o
corta el borde 32, y un extremo interior 72b, y una línea o plano
74 que biseca los rebajes entre los extremos exterior e interior de
los mismos, se extiende, preferiblemente, a través del eje de la
abertura 24. Cada rebaje tiene un fondo 76 que proporciona al
rebaje una cierta profundidad con respecto al lado correspondiente
del miembro de brazo de tenaza, y, preferiblemente, la profundidad
disminuye progresivamente desde el borde interior 32 del miembro de
tenaza en dirección al extremo interior 72b del rebaje. Los rebajes
son arqueados en sección transversal, pero pueden, por supuesto,
ser rectangulares, con forma de V o de otro contorno. Como se
apreciará en la Figura 1 y por el esbozo en línea discontinua de la
placa lateral 16 en la Figura 6, las placas laterales incluyen un
rebaje 78 a través del cual es visible una porción de cada canal 70,
por lo que un operario de la herramienta de compresión puede
observar visualmente el fallo inminente del brazo de tenaza, a
medida que la línea de fractura progresa a lo largo de los canales
desde el borde 32 y se hace visible en el rebaje 78. Si bien se
prefiere proporcionar rebajes 70 en los dos lados opuestos del brazo
de tenaza y en alineación uno con otro, por lo que la progresión de
la línea de fractura es visible para el operario de la herramienta
de compresión con independencia de la orientación del conjunto de
tenaza cuando se monta en la unidad de accionamiento, se apreciará
que un único rebaje o canal en uno de los lados del miembro de brazo
de tenaza desempeñará la función de proporcionar un concentrador de
tensiones de acuerdo con la invención. El uso de un rebaje o rebajes
para proporcionar un concentrador de tensiones se prefiere no sólo
por cuanto que un rebaje proporciona un punto de fallo a lo largo
del borde interior del brazo de tenaza, en el que se inicia una
grieta de fatiga de forma consistente, sino también porque el
rebaje optimiza el direccionamiento de la línea de fractura desde
el punto de fallo, a través del brazo de tenaza y, con respecto a la
realización preferida, hacia la abertura de pasador de pivote, a
través del brazo de tenaza. Se apreciará, por supuesto, que si el
concentrador de tensiones se proporciona por un único rebaje en uno
de los lados opuestos del miembro de brazo de tenaza, el rebaje
tendrá una profundidad suficiente para proporcionar el área
necesaria de concentración de tensiones elevada, a fin de
proporcionar de forma consistente un punto de fallo a lo largo del
borde interior 32, en el que inicia la grieta de fatiga en
asociación con la rotura del brazo.
En funcionamiento, la imposición de fuerzas
dirigidas lateralmente hacia fuera, contra las superficies de leva
36 de los miembros de brazo de tenaza, somete a los bordes
interiores 32 de los mismos a tracción, y el concentrador de
tensiones proporciona un área de tensión concentrada más alta que la
que se produce a lo largo del borde interior, en cualquier otra
área del mismo sometida a tracción. De acuerdo con ello, el
concentrador de tensiones proporciona un punto de fallo en el que
se inicia una grieta de fatiga todas y cada una de las veces que
hay un fallo. Unas fuerzas continuadas dirigidas lateralmente hacia
fuera, contra las superficies de leva 36, de tal modo que la
imposición de dichas fuerzas es intermitente en asociación con un
uso repetido de la herramienta de compresión, provocan en última
instancia una grieta de fatiga en el punto de fallo y, a
continuación, la fractura del miembro de brazo de tenaza a lo largo
del rebaje, desde el extremo exterior hacia el extremo interior del
mismo, y, por tanto, hacia la abertura 24 del pasador de pivote.
Si bien se prefiere que el canal o rebaje sea
dirigido hacia la abertura del pasador de pivote a través del brazo
de tenaza, se apreciará que éste puede ser dirigido a través del
brazo, entre los bordes interior y exterior, desde cualquier
posición deseada a lo largo del borde interior en la que el rebaje
sea sometido a tensión durante el uso de la herramienta de
compresión.
Si bien el concentrador de tensiones preferido
se da en la forma de canales o rebajes, se apreciará que una amplia
variedad de perfiles de concentrador de tensiones y de orientaciones
con respecto a los bordes interior y exterior de un brazo de
tenaza, pueden proporcionar el punto de fallo deseado en el borde
interior con el fin de iniciar de forma consistente una grieta de
fatiga en el punto de fallo y la fractura del brazo de tenaza desde
el punto de fallo hacia el borde exterior. Un cierto número de
concentradores de tensiones para proporcionar esta última capacidad
de predicción y de control por lo que respecta al fallo de un brazo
de tenaza de acuerdo con la invención, se han representado en las
Figuras 9A-9F de los dibujos, en asociación con un
brazo de tenaza 12 que se corresponde estructuralmente con los
brazos de tenaza 12 de la Figura 6. Más particularmente, a este
respecto, el concentrador 80 de tensiones que se ha mostrado en la
Figura 9A es un rebaje arqueado situado entre los lados opuestos
del brazo de tenaza y que se extiende al interior del brazo de
tenaza desde el borde interior 32 hacia la abertura 24 del pasador
de pivote, según se ha indicado por una línea de referencia 82 que
biseca el rebaje arqueado. Se apreciará que el contorno o perfil del
rebaje, conjuntamente con la dirección del mismo y la profundidad
del mismo con respecto al borde interior 32, proporcionan un punto
de alta concentración de tensiones y, por tanto, un punto de fallo
en el borde interior, destinado a iniciar de forma consistente una
grieta de fatiga en el punto de fallo y la fractura del brazo de
tenaza desde el punto de fallo hacia la abertura 24. En la Figura
9B, el concentrador de tensiones 84 se ha proporcionado por medio de
un orificio o taladro a través del brazo de tenaza, situado entre
los extremos opuestos del mismo y orientado con respecto a la
abertura 24 de tal manera que una línea de referencia 86 que biseca
la abertura y el taladro, interseca con el rebaje 34 de brazo de
tenaza para proporcionar un punto de fallo 88 en el que se inicia
una grieta de fatiga al producirse el fallo, así como la fractura
del brazo de tenaza desde el punto de fallo 88 hacia la abertura
24. Esta posición es ventajosa por razón de la visibilidad de la
misma. Al mismo tiempo, se apreciará que el taladro que proporciona
el concentrador de tensiones 84 puede estar situado entre el borde
32 y un borde exterior 30 del brazo de tenaza, en cualquier lugar
del área situada a lo largo del borde 32 que se encuentra bajo
tracción durante el uso de la herramienta de compresión. Se
apreciará que el taladro puede ser utilizado en combinación con la
estructura de canal que se muestra en las Figuras
6-8, así como con otros distintos del concentrador
de tensiones mostrado en las Figuras 9A y 9C-9F.
En la Figura 9C, el concentrador de tensiones 90
es una hendidura con forma de V situada entre los lados opuestos
del brazo de tenaza y que tiene unos lados rectilíneos que se cortan
en un vértice 92 separado hacia dentro desde el borde 32, y
dirigida hacia la abertura 24, según se indica por una línea de
referencia 94 que biseca la hendidura. En la Figura 9D, el
concentrador de tensiones 96 es una hendidura rectangular situada
entre los lados opuestos del brazo de tenaza y que tiene unos lados
rectilíneos y paralelos que se extienden en el interior del brazo
de tenaza desde el borde 32, de tal manera que la hendidura queda
dirigida hacia la abertura 24, tal como se indica por la línea de
referencia 98 entre, y paralela a, los lados de la hendidura. En la
Figura 9E, el concentrador de tensiones 100 consiste en una estrecha
incisión o corte de sierra practicado a través de los lados
opuestos del brazo de tenaza y que se extiende hacia la abertura 24,
según se indica por la línea de referencia 102. El corte de sierra
se extiende en el interior del brazo de tenaza desde un punto
situado a lo largo del borde 32, adyacente al hombro de retención
32a de resorte, situado en el mismo, e ilustra adicionalmente la
capacidad de selección por lo que respecta a la posición del
concentrador de tensiones. En la Figura 9F, el concentrador de
tensiones 104 es un taladro practicado en el brazo de tenaza, desde
el borde interior 32 y entre los lados opuestos del brazo de
tenaza, y el taladro está dirigido hacia la abertura 24 según se
indica por la línea de referencia 106, que es el eje del
taladro.
Al igual que con el concentrador de tensiones
80, que tiene la forma de un rebaje arqueado que se extiende en el
interior del brazo de tenaza desde el borde interior 32, cada uno de
los concentradores de tensión 90, 96, 100 y 104 se extenderá en el
interior del brazo de tenaza en la extensión necesaria para
proporcionar un punto de elevada concentración de tensiones y, de
esta forma, un punto de fallo en el borde interior destinado a
iniciar de una forma consistente una grieta de fatiga en el punto de
fallo y la fractura de la tenaza desde el punto de fallo en
dirección a la abertura 24. Los concentradores de tensión de las
Figuras 9A-9F están, todos ellos, orientados de
manera que la línea de fractura se extienda desde el punto de fallo
hacia la abertura 24 del pasador de pivote, de acuerdo con la
invención. En otra disposición que no forma parte de la invención,
los concentradores de tensiones pueden estar situados a lo largo del
borde interior 32 y orientados con respecto al borde exterior de
tal modo que proporcionen el punto de fallo en el borde interior
para iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en el punto
de fallo y para dirigir la fractura del brazo de tenaza desde el
punto de fallo hacia el borde exterior de un modo distinto de a
través de la abertura 24. Por ejemplo, el concentrador de tensiones
100 de la Figura 9E puede estar orientado de tal manera que la línea
de referencia 102 se extienda entre los bordes interior y exterior,
32 y 30, a lo largo de una línea separada hacia atrás con respecto
a la abertura 24, tal como se representa, por ejemplo, por las
líneas B o C en la Figura 3. A este respecto, sigue ocurriendo que
el concentrador de tensiones proporciona un punto de fallo en el
borde interior con el fin de iniciar de forma consistente una
grieta de fatiga en el punto de fallo, y la orientación del
concentrador de tensiones con respecto a los bordes interior y
exterior impulsa la línea de fractura desde el punto de fatiga en
dirección al borde exterior. Por otra parte, se apreciará que
cualquiera de los concentradores de tensiones que se han mostrado
en las Figuras 9A-9F puede combinarse con un rebaje
o rebajes similares a los rebajes 70 con el fin de optimizar el
control de la dirección de la línea de fractura desde el punto de
fallo hacia la abertura.
Las dimensiones del concentrador de tensiones
dependen de un cierto número de variables que incluyen el material
de que está hecho el brazo de tenaza, parámetros del tratamiento
térmico, el espesor y el perfil del brazo de tenaza, incluyendo las
áreas de las que se elimina material para reducir el coste y/o el
peso, una posición seleccionada para el concentrador de tensiones
en relación con los bordes interior y exterior y a lo largo del
borde interior, entre el rebaje de tenaza y la superficie de leva,
así como la geometría del concentrador de tensiones. Los materiales
pueden incluir, a modo de ejemplo únicamente, una cualquiera de una
variedad de aleaciones de acero, tales como el acero 8620, el acero
9310, el acero al X19Ni CrMo4, así como cualquier otro acero de
grado de carburación de aleación que contenga Ni para conferirle
dureza. Los brazos de tenaza se fabrican, generalmente, ya sea por
forja y mecanizado, ya sea por colada, tal como la fusión a la cera
perdida, y mecanizado, y diversos tratamientos térmicos pueden
incluir la inducción, el endurecimiento o temple, el recocido o la
carburación selectivos, en ocasiones con el enmascaramiento para
controlar la carburación, y el tratamiento térmico puede implicar
una temperatura de revenido de entre 200ºC y 370ºC (entre 400ºF y
700ºF), por ejemplo. En relación con el tratamiento térmico de un
brazo de tenaza que tiene un concentrador de tensiones destinado a
proporcionar un punto de fallo en el borde interior del brazo de
tenaza, desde el cual es propagada una línea de fractura a través
del brazo, en dirección al borde exterior de la misma, al
producirse un fallo, se prefiere que el tratamiento térmico sea tal,
que mejore la ductilidad del brazo de tenaza en el área situada a
lo largo del borde exterior del mismo, hacia la cual se hace
propagar la línea de fractura, de tal modo que la parte exterior
del brazo que se carga a flexión a medida que se le aproxima la
línea de fractura, actuará como una charnela o articulación para
retener los dos fragmentos de brazo de tenaza situados en los lados
opuestos de la línea de fractura, evitando su separación total. Esto
puede conseguirse, por lo que respecta a los brazos de tenaza de la
Figura 6, por ejemplo, enmascarando las áreas del brazo de tenaza
situadas lateralmente hacia fuera de la abertura 24 del pasador de
pivote existente a su través, a fin de impedir la carburación en la
zona enmascarada, o mediante el recocido de esas áreas de los brazos
de tenaza tras la carburación.
En relación, por ejemplo, con el diseño de un
brazo de tenaza para el conjunto de tenaza que se ha mostrado en la
Figura 6, a fin de tener un concentrador de tensiones de acuerdo con
la presente invención, y, en particular, el concentrador de
tensiones con una vida útil que se desea para el brazo de tenaza, se
escogen el material y una cierta metodología de procesamiento y
tratamiento térmico. Por lo que respecta a la vida hasta el
hendimiento, pueden considerarse, por ejemplo, 10.000 ciclos como
la mínima vida útil aceptable para el brazo de tenaza. Debido a la
variabilidad de los datos de fatiga, se pretende generalmente una
vida útil esperada superior a 10.000 ciclos. La vida útil que se
escoja finalmente depende de una variedad de factores que incluyen
el tipo de acero que se va a utilizar y el proceso de tratamiento
térmico elegido, desde, por ejemplo, la carburación, pasando por el
endurecimiento o temple, el endurecimiento por inducción, la
activación de carbono, el temple austenítico al carbono, y factores
tales como la dureza superficial, la dureza en el núcleo y factores
similares. De manera adicional, la vida de hasta el hendimiento
depende, en parte, del tratamiento del acero escogido por, por
ejemplo, colada o fusión a la cera perdida, forja, conformación de
metal en barras, mecanizado, y factores que incluyen el acabado
superficial, la capacidad de repetición hasta el hendimiento, y
factores similares. Una vez que se han determinado la vida hasta el
hendimiento y un material y metodología de procesamiento y
tratamiento térmico, es posible determinar una magnitud de tensión
de diseño máxima apropiada para el brazo de tenaza. Por ejemplo,
para una vida útil superior a 11.000 ciclos, utilizando acero AISI
8620 hecho por conformación de metal en barras o por forja y
carburado con una temperatura de revenido de 341ºC (650ºF), se
estableció una tensión de diseño máxima en el área del canal
concentrador de tensiones de 1.500 MPa (220 ksi). Esta última
determinación se hizo a través de una combinación de valores
inventariados disponibles para el límite de resistencia y el límite
de resistencia a la fatiga, el ensayo y la experiencia pasada. Una
vez determinada la máxima tensión de diseño, se escoge la posición
del punto de fallo a lo largo del borde interior del brazo de
tenaza, de manera que este punto de fallo puede encontrarse en
cualquier lugar desde el área de estrechamiento situada en el
extremo frontal del brazo de tenaza, hasta el área de la superficie
de leva situada en el extremo trasero del mismo. En cualquier caso,
se prefiere un punto de arranque para el concentrador de tensiones
que se encuentre hacia delante o hacia atrás con respecto a las
placas laterales del conjunto de tenaza, o un punto de arranque
según se muestra en la Figura 6, por cuanto que, cuando se produce
efectivamente una rotura, el operario puede observar ésta
visualmente. En la realización preferida que se muestra en la
Figura 6, el concentrador de tensiones es un rebaje o depresión con
forma de canal, practicado en uno o en ambos lados del brazo de
tenaza, que comienza en el borde interior del brazo de tenaza,
cargado a tracción, y está orientado en dirección al orificio del
pasador de pivote. No es necesario que el rebaje o canal discurra
por todo el recorrido hasta el orificio del pasador de pivote,
aunque puede hacerlo. El tamaño del canal viene determinado por las
dimensiones necesarias para formar el canal, tales como los radios
de una herramienta de mecanizado o de una cabeza o troquel de
forja, y la profundidad del rebaje o rebajes se determina por la
cantidad de material que debe eliminarse, o el adelgazamiento
parcial requerido, con el fin de aumentar la tensión hasta la
tensión de diseño máxima en el borde interior cargado a tracción, la
cual, en la presente invención, es de aproximadamente 1.500 MPa
(220 ksi). Una vez que el concentrador de tensiones se ha ubicado y
dimensionado preliminarmente, es posible dimensionar el resto del
brazo de tenaza. A este respecto, típicamente, se añade o elimina
material según se requiera, de tal manera que la tensión en el resto
del brazo de tenaza sea al menos el 25% inferior a la que existe en
el punto de fallo y en el concentrador de tensiones. Esto se hace
para garantizar que la rotura se inicia en el punto de fallo
existente a lo largo del borde interior del brazo de tenaza, y en
ningún otro lugar. Llegados a este punto, el diseño básico se ha
completado y se fabrican prototipos que se ensayan para confirmar
que los parámetros de diseño proporcionan los resultados deseados
al producirse el fallo de la tenaz.
Como se apreciará por la descripción anterior
con respecto a los concentradores de fuerzas que se muestran en las
Figuras 9A-9F y al diseño del concentrador de
tensiones mostrado en la Figura 6, el brazo de tenaza que se ha
representado en las Figuras 4 y 5 puede ser modificado para que el
rebaje de pasador existente en él proporcione un concentrador de
tensiones de acuerdo con la presente invención. A este respecto, el
rebaje puede ser agrandado radialmente hacia dentro por delante de
la abertura 46, y/o puede añadirse material en el área E del brazo
de tenaza, de tal manera que la tensión en el rebaje del pasador sea
lo suficientemente elevada para garantizar que el punto de fallo se
encuentra siempre en el rebaje del pasador.
Si bien se ha hecho un énfasis considerable en
las realizaciones preferidas que se han ilustrado y descrito aquí,
se apreciará que pueden llevarse a cabo otras realizaciones de la
invención y que pueden realizarse numerosos cambios en las
realizaciones preferidas sin apartarse del os principios de la
invención, tal y como se define en las reivindicaciones que se
acompañan.
Claims (19)
1. Una herramienta de compresión adecuada para
unir tuberías y acoplamientos, que comprende:
- un par de brazos de tenaza (10), cada uno de los cuales tiene unos lados superior (20) e inferior (22) opuestos, una abertura (24) practicada a su través, unos extremos opuestos longitudinalmente (12a, 12b), situados en lados longitudinalmente opuestos de dicha abertura (24), unos bordes interior (32) y exterior (30) situados entre dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de dicha abertura,
- un par de placas laterales separadas entre sí y paralelas (14, 16), que tienen unos extremos frontales (14a, 16a) y traseros (14b, 16b) y unos lados opuestos lateralmente, unos orificios (26) alineados a través de dichas placas (14, 16), en cada uno de dichos lados opuestos, y
- de tal manera que el par de brazos de tenaza (10) se encuentran entre dichas placas (14, 16), teniendo cada uno de dichos brazos de tenaza (10) la abertura (24) a su través alineada con los orificios (26) practicados a través de uno diferente de dichos lados opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza (10) está montado de forma pivotante entre dichas placas (14, 16) por medio de un pasador (18) que se extiende a través de la abertura (24) practicada a su través, y de los orificios alineados correspondientes (26) practicados a través de dichas placas laterales (14, 16), de manera que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) tiene los bordes interior y exterior separados lateralmente de la abertura (14) practicada a su través, y se extiende hacia delante y hacia atrás con respecto a la abertura practicada a su través, proporcionando dichos bordes interiores (32) unos rebajes de tenaza abiertos lateralmente hacia dentro y opuestos (34), hacia delante con respecto a dichos extremos frontales (14a, 16a) de dichas placas laterales (14, 16), y unas superficies de leva (36) de cara lateralmente hacia dentro y situadas hacia atrás con respecto a dichos extremos traseros (14b, 16b) de dichas placas laterales (14, 16), de tal manera que los brazos de tenaza (10), durante el uso de la herramienta de compresión, se hacen pivotar alrededor de dichos pasadores (18) en respuesta a fuerzas dirigidas lateralmente hacia fuera, contra dichas superficies de leva (36) para desplazar dichos rebajes de tenaza (34) lateralmente hacia dentro con el fin de comprimir un objeto colocado entremedias,
- caracterizada por que la herramienta de compresión comprende un concentrador de tensiones (70, 80, 90, 96, 100, 104) en cada uno de dichos brazos de tenaza, situado a lo largo de dicho borde interior (32) y que proporciona un punto de fallo en dicho borde interior (32) con el fin de iniciar de forma consistente una grieta de fatiga en dicho punto de fallo y la fractura de cada uno de dichos brazos de tenaza (10) desde dicho punto de fallo hacia dicha abertura (24).
2. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 1, en la que, en cada uno de dichos brazos de
tenaza (10), dicho concentrador de tensiones (90), incluye una
hendidura con forma de V que tiene lados rectilíneos que se
intersecan o cortan en un vértice separado hacia dentro de dicho
borde interior; y/o en la cual dicho concentrador de tensiones
incluye un taladro que se extiende hacia dentro desde dicho borde
interior en entre dichos lados opuestos.
3. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 1, en la que, en cada uno de dichos brazos de
tenaza (10), dicho concentrador de tensiones (90, 96) incluye una
hendidura que tiene lados rectilíneos que se extienden hacia el
interior de dicho brazo de tenaza desde dicho borde interior; y/o en
la cual dichos lados rectilíneos de dicha hendidura son paralelos y
están separados entre sí en la dirección entre dichos extremos
opuestos.
4. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 1, en la cual, en cada uno de dichos brazos de
tenaza (10), dicho concentrador de tensiones (70, 80, 90, 96, 100,
104) incluye un rebaje en uno de dichos lados opuestos o en
ambos.
5. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 4, en la que los rebajes se encuentran en ambos
de dichos lados opuestos y están alineados uno con otro; y/o en la
cual cada uno de dichos rebajes tiene un extremo exterior que
interseca o corta dicho borde interior; y/o en la que cada uno de
dichos rebajes tiene un extremo interior separado de dicho borde
interior, y una profundidad con respecto a ese mencionado lado, de
tal manera que dicha profundidad disminuye progresivamente en la
dirección que va desde dicho borde interior (32) hacia dicho
extremo interior; y/o en la cual cada uno de dichos rebajes es de
sección transversal arqueada; y/o en la que cada uno de dichos
rebajes se extiende en una dirección que va desde dicho borde
interior (32) hacia dicho borde exterior (30) o está situado entre
dicha abertura (34) y dicho borde interior (32).
6. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 1, de tal manera que cada uno de dichos brazos de
tenaza (10) es de acero y tiene una ductilidad que proporciona un
área de charnela o articulación para excluir la fractura de dicho
brazo de tenaza a través de dicho borde exterior (30).
7. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 6, en la cual dicha ductilidad está ubicada hacia
dentro, en posición adyacente a dicho borde exterior (30) o está
situada entre dicho borde exterior y dicha abertura (24); y/o en la
que dicho acero es uno de entre un acero de grado de carburación de
aleación y que contiene Ni, acero 8620, acero 9310 y acero al X19Ni
CrMo4.
8. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 1, en el cual dichas placas laterales (14, 16) se
superponen sobre al menos una porción de cada uno de dichos brazos
de tenaza (10), y al menos una porción de dicho concentrador de
tensiones (70, 80, 90, 96, 100, 104) es visible.
9. Una herramienta de compresión adecuada par
unir tuberías y acoplamientos, que comprende:
- un par de brazos de tenaza (10), cada uno de los cuales tiene unos lados superior (20) e inferior (22) opuestos, una abertura (24) practicada a su través, unos extremos opuestos longitudinalmente (12a, 12b), situados en lados longitudinalmente opuestos de dicha abertura (24), unos bordes interior (32) y exterior (30) situados entre dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de dicha abertura,
- un par de placas laterales separadas entre sí y paralelas (14, 16), que tienen unos extremos frontales (14a, 16a) y traseros (14b, 16b) y unos lados opuestos lateralmente, unos orificios (26) alineados a través de dichas placas (14, 16), en cada uno de dichos lados opuestos, y
- de tal manera que el par de brazos de tenaza (10) se encuentran entre dichas placas (14, 16), teniendo cada uno de dichos brazos de tenaza (10) la abertura (24) a su través alineada con los orificios (26) practicados a través de uno diferente de dichos lados opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza (10) está montado de forma pivotante entre dichas placas (14, 16) por medio de un pasador (18) que se extiende a través de la abertura (24) practicada a su través, y de los orificios alineados correspondientes (26) practicados a través de dichas placas laterales (14, 16), de manera que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) tiene los bordes interior y exterior separados lateralmente de la abertura (14) practicada a su través, y se extiende hacia delante y hacia atrás con respecto a la abertura practicada a su través, proporcionando dichos bordes interiores (32) unos rebajes de tenaza abiertos lateralmente hacia dentro y opuestos (34), hacia delante con respecto a dichos extremos frontales (14a, 16a) de dichas placas laterales (14, 16), y unas superficies de leva (36) de cara lateralmente hacia dentro y situadas hacia atrás con respecto a dichos extremos traseros (14b, 16b) de dichas placas laterales (14, 16), de tal manera que los brazos de tenaza (10), durante el uso de la herramienta de compresión, se hacen pivotar alrededor de dichos pasadores (18) en respuesta a fuerzas dirigidas lateralmente hacia fuera, contra dichas superficies de leva (36) para desplazar dichos rebajes de tenaza (34) lateralmente hacia dentro con el fin de comprimir un objeto colocado entremedias,
- caracterizada por que la herramienta de compresión comprende un concentrador de tensiones (84) en cada uno de dichos brazos de tenaza, situado entre dicho borde interior (32) y dicha abertura (24) y que proporciona un punto de fallo en dicho borde interior (32) para iniciar de manera consistente una grieta de fatiga en dicho punto de fallo y la fractura de cada uno de dichos brazos de tenaza (10) desde dicho punto de fallo hacia dicha abertura (24).
10. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 9, en la cual, en cada uno de dichos brazos de
tenaza (10), dicho concentrador de tensiones incluye un orificio
(84) a través de dichos lados opuestos, entre dichos bordes
interior (32) y exterior (30).
11. Una herramienta de compresión de acuerdo con
la reivindicación 10, en la cual, en cada uno de dichos brazos de
tenaza (10), dicho orificio está situado entre dicho borde interior
(32) y dicha abertura (24).
12. Un método para controlar el fallo de un
brazo de tenaza pivotante para una herramienta de compresión
adecuada para unir tuberías y acoplamientos, que comprende:
- producir un par de brazos de tenaza (10), cada uno de los cuales tiene unos lados superior (20) e inferior (22) opuestos, una abertura (24) practicada a su través, unos extremos opuestos longitudinalmente (12a, 12b), situados en lados longitudinalmente opuestos de dicha abertura (24), unos bordes interior (32) y exterior (30) situados entre dichos extremos y en lados lateralmente opuestos de dicha abertura, y que se extienden hacia delante y hacia atrás con respecto a la abertura (24), de tal manera que el par de brazos de tenaza (10) se encuentran entre un par de placas laterales separadas entre sí y paralelas (14, 16), que tienen unos extremos frontales (14a, 16a) y traseros (14b, 16b) y unos lados opuestos lateralmente, y unos orificios (26) alineados a través de dichas placas (14, 16), en cada uno de dichos lados opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) tiene la abertura (24) practicada a su través alineada con los orificios a través de uno diferente de dichos lados opuestos, de tal modo que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) está montado de forma pivotante entre dichas placas (14, 16) por medio de un pasador (18) que se extiende a través de la abertura (24) practicada a su través, y de los orificios alineados correspondientes (26) practicados a través de dichas placas laterales (14, 16), de manera que cada uno de dichos brazos de tenaza (12) tiene los bordes interior y exterior separados lateralmente de la abertura (14) practicada a su través, y se extiende hacia delante y hacia atrás con respecto a la abertura practicada a su través, proporcionando dichos bordes interiores (32) unos rebajes de tenaza abiertos lateralmente hacia dentro y opuestos (34), hacia delante con respecto a dichos extremos frontales (14a, 16a) de dichas placas laterales (14, 16), y unas superficies de leva (36) de cara lateralmente hacia dentro y situadas hacia atrás con respecto a dichos extremos traseros (14b, 16b) de dichas placas laterales (14, 16), de tal modo que los brazos de tenaza (10), durante el uso de la herramienta de compresión, se hacen pivotar alrededor de dichos pasadores (18) en respuesta a fuerzas dirigidas lateralmente hacia fuera, contra dichas superficies de leva (36) para desplazar dichos rebajes de tenaza (34) lateralmente hacia dentro con el fin de comprimir un objeto colocado entremedias; y caracterizado por
- reducir la cantidad de material en el área de cada brazo de tenaza (12) situada entre dichos bordes interior (32) y exterior (30) y que es sometida a tensión durante el uso, para producir un punto de fallo en dicho borde interior (32) con el fin de iniciar de manera consistente una grieta de fatiga en dicho punto de fallo y la fractura de dicho brazo de tenaza (12) desde dicho punto de fallo hacia dicha abertura (24).
13. El método de acuerdo con la reivindicación
12, en el cual reducir la cantidad de material en cada brazo de
tenaza (10) comprende formar una hendidura en dicho brazo de tenaza,
que tiene unos lados rectilíneos que se extienden desde dicho borde
interior (32) hacia dicho borde exterior (30); y/o en el que reducir
la cantidad de material comprende dirigir la reducción de material
hacia dicho borde exterior (30) o hacia dicha abertura; y/o en el
cual reducir la cantidad de material comprende formar una hendidura
con forma de V en dicho brazo de tenaza (10), que tiene unos lados
rectilíneos que se intersecan o cortan en un vértice separado hacia
dentro con respecto a dicho borde interior (32); y/o en el cual
reducir la cantidad de material comprende formar un rebaje arqueado
en dicho borde interior (32), entre dichos lados opuestos; y/o en el
que reducir la cantidad de material comprende proporcionar un
orificio a través de dichos lados opuestos de dicho brazo de tenaza
(10), entre dicha abertura y dicho borde interior (32); y/o en el
cual reducir la cantidad de material comprende proporcionar un
taladro en dicho brazo de tenaza (10), que se extiende hacia dentro
en dirección a dicho borde exterior (30) desde dicho borde interior
(32) y entre dichos lados opuestos.
14. El método de acuerdo con la reivindicación
12, en el cual reducir la cantidad de material en cada brazo de
tenaza (10) comprende formar un rebaje en uno de dichos lados
opuestos del brazo de tenaza o en ambos, desde dicho borde interior
(32) hacia dicho borde exterior (30).
15. El método de acuerdo con la reivindicación
14, que comprende adicionalmente formar rebajes en ambos de dichos
lados opuestos, en alineación entre sí; y/o que comprende
adicionalmente formar dicho rebaje de manera que tenga un extremo
exterior que interseca o corta dicho borde interior; y/o que
comprende adicionalmente formar dicho rebaje de manera que tenga un
extremo interior separado de dicho borde interior (32), y una
profundidad que disminuye progresivamente en la dirección que va
desde dicho borde interior (32) hacia dicho extremo interior.
16. El método de acuerdo con la reivindicación
12, que incluye adicionalmente las etapas de fabricar cada uno de
dichos brazos de tenaza (10) de acero y tratar térmicamente cada
brazo de tenaza para producir una cierta ductilidad hacia dentro,
en posición adyacente a dicho extremo exterior (32), que proporciona
un área de charnela o articulación para excluir la fractura de
dicho brazo de tenaza a través de dicho borde exterior.
17. El método de acuerdo con la reivindicación
16, en el cual dicho tratamiento térmico comprende enmascarar dicha
área de articulación y carburar dicho brazo de tenaza (10).
18. El método de acuerdo con la reivindicación
17, en el cual dicha carburación se produce a una temperatura de
entre 200ºC y 370ºC (entre 400ºF y 700ºF).
19. El método de acuerdo con la reivindicación
16, en el que dicho tratamiento térmico comprende carburar cada
brazo de tenaza (10) y recocer, a continuación, dicha área de
articulación; y/o en el cual dicho acero es uno de entre un acero
de grado de carburación de aleación y que contiene Ni, acero 8620,
acero 9310 y acero al X19Ni CrMo4.
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