ES2402970A1 - Herramienta de apriete con accionamiento hidráulico. - Google Patents

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Abstract

Herramienta de apriete con accionamiento hidráulico, que comprende un cuerpo (1) en el que va montado un cilindro hidráulico y un anillo de actuación (6) articulado al cuerpo (1) y que recibe la acción del pistón (3) del cilindro hidráulico. De la cabeza del pistón (3) sobresalen dos orejetas axiales entre las que va articulado el anillo de actuación (6) mediante un eje de longitud elásticamente variable que sobresale parcialmente por ambos lados del anillo. Las orejetas (7) presentan acanaladuras transversales (16) enfrentadas en las que se alojan los extremos del eje citado.

Description

DESC:RI pelóN
HERRAMIENTA DE APRIETE CON ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una herramienta de apriete con accionamiento hidráulico, concebida como llave para apretar y aflojar elementos fijables por roscado, tales como tuercas y tornillos de grandes dimensiones, y más concretamente para afloj ar o apretar elementos roscados que requieran un elevado par de actuación .
La presente invención tiene por objeto una herramienta para el fin expuesto, dotada de un limitador de par que evite roturas y fallos de funcionamiento tanto en la propia herramienta como en los elementos roscados sobre los que se aplica la misma .
La herramienta de la invención es del tipo que comprenden un cuerpo en el que va montado un cilindro hidráulico y un anillo de actuación para un elemento roscado , cuyo anillo va articulado al cuerpo y recibe en dirección excéntrica la acción del pistón del cilindro hidráulico para su basculación, siendo además dicho cuerpo portador de un pie de reacción que evita la retracción de la herramienta .
Antecedentes de la invención
El empleo de llaves hidráulicas se encuentra muy extendido en la industria desde finales del siglo pasado gracias a su versatilidad y facilidad de manejo para realizar grandes esfuerzos de giro . Además , su uso es el ónico viable para espacios reducidos o en montajes a gran altura, con un momento de par elevado. En un principio se realizaban estas operaciones con llaves dinamométricas , no obstante la limitación es obvia al depender de la fuerza humana y poder construir ónicamente palancas de longitud finita por razones obvias .
Para superar este inconveniente se desarrollaron multiplicadoras de par mecánicas , que gracias al uso de distintos tipos y tamaños de engranajes se conseguía aumentar el par de manera considerable . También es comón el uso de cilindros neumáticos para incrementar el esfuerzo, pero aun
asi, para el uso de grandes secciones de tornillos, la hidráulica es el camino más cómodo , económico, transportable y capaz de realizar grandes esfuerzos de apriete en lugares reducidos o de dificil acceso.
El desarrollo de estos dispositivos , por tanto, ha ido evolucionando a la par que se ha evolucionado en la utilización de tornillos , ~;egún las normativas aplicables y los avances en el campo de la hidráulica . Su uso , es habitual en grandes instalaciones que por motivos de transporte necesitan ser desmontable o por problemas de acceso es necesario el uso de tornillos y tuercas . Asi se pueden encontrar en instalaciones donde se necesita el uso de este tipo de dispositivo tales como industria petrolifera, nuclear, maquinaria pesada, mineria, naval , eólica, etc.
Sin embargo , el uso de los dispositivos citados presenta el riesgo de roturas en sus mecanismos o de deterioro de los elementos roscados que se manipulan, tornillos o tuercas , debido a la implicación de grandes fuerzas actuantes , sobre todo cuando se realiza el aflojado, donde se libera de manera instantánea una gran cantidad de energia, que han de soportar los componentes de las herramientas empleadas en estas operaciones .
La forma de uso de este tipo de herramientas es la siguiente : un operario coloca la llave hidráulica sobre la tuerca, actuando a través de un vaso de impacto . Para realizar el apriete o aflojado, la llave en cuestión recibe alimentación de una central hidráulica de alta presión (hasta 700 BAR) preferentemente a través de conexiones flexibles para aumentar la comodidad.
Cuando se realiza la función de aflojado, en un primer momento y dadas las enormes fuerzas de rozamiento actuantes , la tuerca, en ciertas ocasiones , vence la fuerza de rozamiento , liberando de manera instantánea la energia elástica almacenada en los pernos o tornillos sometidos a tracción (esta puede llegar a ser el 90 % del esfuerzo realizado) Anteriormente los esfuerzos están equilibrados
debido al reducido ángulo de los filetes del tornillo y la tuerca. Cuando la tuerca se suelta de manera violenta ejerce un gran impacto instantáneo, hasta que la fuerza de rozamiento vuelve a actuar y se equilibra de nuevo , el giro angular producido por este fenómeno es muy pequefto pero suficiente para daftar el sistema de retracto que garantiza que el bloque , el sistema de transmisión de par y el pistón de empuje vuelvan conjuntamente a la posición inicial , una vez que se produce el retroceso para realizar otro ciclo . De esta manera se separa el sistema de transmisión de par del pistón con gran violencia , produciéndose la ruptura del sistema de retracto al no estar dimensionado para fuerzas instantáneas de semejante magnitud .
Para eliminar est.os problemas es conocido el uso de elementos fusibles que rompen cuando el esfuerzo aplicado por la herramienta sobrepasa un límite preestablecido. La rotura del fusible exige luego desmontar y sustituir las piezas o elementos rotos cuando se supera el esfuerzo para el que están diseftadas.
Descripción de la invención
La presente invención tiene por obj eto eliminar los problemas expuestos mediante una herramienta de apriete de accionamiento hidráulico que , sin necesidad de usar elementos fusibles , evite la aplicación de esfuerzos por encima de un valor prefijado, eliminado así el riesgo de rotura, tanto de los mecanismos de la herramienta como de los
componentes
roscados que se manipulan .
La
herramienta de la invención es del tipo
inicialmente
indicado y se caracteriza porque la cabeza del
pistón
del cilindro hidráulico dispone de dos orejetas
paralelas solidarias a dicho pistón y que sobresalen del mismo en dirección axial . Entre estas dos orejetas va montado articuladamente el anillo de actuación para el elemento roscado . Esta articulación del anillo entre las orejetas comentadas se realiza mediante un eje de longitud elásticamente variable que atraviesa perpendicularmente el
anillo y sobresale parcialmente del mismo por ambos lados. Las orejetas solidarias del pistón del cilindro hidráulico presentan por sus superficies enfrentadas sendas acanaladuras transversales arqueadas coincidentes, en las que se aloj an los extremos sobresalientes del eje de articulación entre el anillo y orejetas. Las acanaladuras comentadas desembocan por sus secciones extremas a través de los bordes longitudinales de las orejetas .
El eje de articulación entre anillo y orejetas queda situado entre el punto de actuación del pistón del cilindro hidráulico sobre el anillo y el elemento o componente de dicho anillo de actuación sobre el elemento roscado .
Con la constitución descrita, el desplazamiento lineal del pistón del cilindro hidráulico se transforma en un movimiento giratorio del anillo sobre el eje de articulación con las orej etas solidarias de dicho pistón. Durante este giro el ej e de articulación entre anillo y orej eta se va desplazando en uno u otro sentido a lo largo de las acanaladuras de las orejetas , hasta las proximidades de una de sus secciones extremas . En el caso de que el esfuerzo aplicado sea superior a un valor prefijado, el desplazamiento del ej e de articulación es superior a la longitud correspondiente de las acanaladuras , saliendo de las mismas a través de una de sus secciones extremas y cesando de este modo en la transmisión de esfuerzo entre herramienta y elementos roscados sobre los que se act0a.
El eje de articulación entre anillo y orejetas puede estar constituido por un resorte helicoidal y por dos esferas que apoyan sobre los extremos del resorte, una por cada lado del mismo. Este resorte atraviesa perpendicularmente el anillo a través de un taladro de diámetro aproximadamente igual al del citado resorte . Las esferas quedan retenidas por otras tantas jaulas fijadas al anillo, con el resorte comprimido, y de las que sobresale parcialmente en casquetes que se alojan en las acanaladuras
de las orejetas .
Las jaulas encargadas de retener las esferas
pueden estar constituidas por dos placas que se alojan y van
fij adas en otros tantos caj eados que presenta el anillo, en
5
sus superficies opuestas, en posiciones coincidentes . Estas
placas dispondrán de un orificio circular de diámetro menor
que el de la esfera, a través de cuyo orificio sobresaldrá
parcialmente cada esfera para alojarse en la acanaladura
enfrentada .
10
Preferentemente entre las orejetas citadas se
dispone una pieza de empuj e sobre la que apoya el anillo,
pieza que a su vez apoyará sobre el pistón del cilindro
hidráulico .
Breve descripción de los dibujos
15
En los dibujos adjuntos se muestra una herramienta
constituida de acuerdo con la invención y dada a título de
ejemplo no limitativo. En los dibujos:
La figura 1 es un alzado lateral de una
herramienta que incluye las características de la invención .
2 O
La figura 2 es un despiece en perspectiva de la
herramienta de la figura 1 .
La figura 3 corresponde al detalle A de la figura
2 , a mayor escala .
La figura 4 es una sección longitudinal de la
25
herramienta, tomada según la línea de corte IV-IV de la
figura 1 .
La figura 5 es una sección parcial de la
herramienta tomada según la línea de corte V-V de la figura
4.
30
La figura 6 es una vista similar a la figura 5 ,
con el pistón del cilindro hidráulico en posición de máxima
extracción .
La figura 7 muestra en perspectiva la herramienta
de la invención con un pie de reacción aplicado sobre la
35
misma y con el dado portavasos de apriete para una tuerca o
tornillo .
La figura 8 mUe!3tra en perspectiva la forma de
aplicación de la herramienta de la invención, con el pie de
reacción incluido en la figura 7.
Descripción detallada de un modo de realización
5
La constitución, características y ventaj as de la
herramienta de la invención podrán comprenderse mejor con la
siguiente descripción del ejemplo de realización mostrado en
los dibujos adjuntos .
En las figuras 1 a 3 se muestra una herramienta
10
que comprende un cuerpo 1 que delimita una cámara 2 en la que
se aloja un pistón 3 que conforma un cilindro hidráulico
dotado de conexiones 4 para el fluido hidráulico procedente
de una central hidráulica 5 , figura 8 .
En el cuerpo 1 va montado además un anillo de
15
actuación 6 para un elemento roscado. Este anillo 6 va
articulado dentro del cuerpo 1 y recibe la acción del pistón
3 en dirección excéntrica, respecto de la posición del eje de
articulación del anillo, para provocar su basculación.
De acuerdo con la presente invención, el anillo 6
2 O
va montado articuladamente sobre el extremo del pistón 3 ,
mediante dos orejetas 7 que son solidarias de dicho pistón y
sobresalen del mismo en dirección axial . Entre estas orejetas
se introduce el anillo de actuación 6 y se articula entre las
mismas mediante un eje de longitud elásticamente variable que
25
en el ej emplo representado en los dibuj os está constituido
por un resorte helicoidal 8 que atraviesa perpendicularmente
el anillo de actuación 6 a través de un taladro 9 de diámetro
aproximadamente igual al del resorte 8. Sobre los extremos de
este resorte 8 apoyan sendas esferas 10 que son retenidas por
30
otras tantas jaulas en forma de placas 11 que se alojan y se
fijan en cajeados 12 que presenta el anillo de actuación 6 en
sus superficies laterales, en posiciones coincidentes . Las
placas 11 pueden fijarse sobre los cajeados 12 mediante
tornillos o remaches 13 . Además estas placas 11 dispondrán de
35
un orificio central 14 , que puede presentar interiormente una
superficie esférica de radio coincidente con el de las
esferas 10 Y con una desembocadura externa circular 15 de radio menor que el de dichas esferas.
Una vez montado el conjunto descrito en el anillo de actuación 6, el resorte 8 queda comprimido, sobresaliendo parcialmente las esferas 10 a través de la desembocadura 15 de los orificios 14.
Las orejetas 7, entre las que va montado el anillo de actuación 6, disponen por sus superficies enfrentadas de sendas acanaladuras transversales arqueadas 16 coincidentes que desembocan por sus secciones extremas a través de los bordes longitudinales de las orejetas 7. En estas acanaladuras 16 penetran los casquetes o porciones de las esferas 10 que sobresalen a través de las desembocaduras 15 de los orificios 14 de las placas 11.
Entre
las orejetas 7 va además dispuesta una pieza
de
empuje 17 que descansa sobre el pistón 3 y sobre la que
apoya
el anillo de actuación 6, todo ello según puede
apreciarse mejor en la figura 4, en la cual se aprecia además el cilindro hidráulico compuesto por la cámara 2 y pistón 3, con las orejetas 7 solidarias al mismo que definen las acanaladuras 16 en las que se alojan parcialmente las esferas 10 que, junto con el resorte 8, conforman el eje de articulación del anillo de actuación 6 sobre las orejetas 7.
Cuando el pistón 3 se encuentra en la posición retraída de la figura 4, el anillo de actuación 6 ocupa la posición representada en la figura 5, en la cual las esferas 10 quedan situadas en uno de los extremos de las acanaladuras
16. Cuando el pistón 3 avanza, hasta ocupar una posición de máxima extracción mostrada en la figura 6, el anillo de actuación 6 habrá girado alrededor del eje de articulación materializado en las esferas 10 que se habrán desplazado a 10 largo de las acanaladuras 16, hasta ocupar la posición 10' de la figura 6. El desplazamiento lineal del pistón del cilindro hidráulico, desde la posición 3 de la figura 5 a la posición 3' de la figura 6, habrá producido la bascu1ación del anillo de actuación desde la posición 6 de la figura 5 a la posición
6' de la figura 6, girando alrededor del centro 18 de la base
19 sobre la que se fija el cuadradillo 20 sobre el que puede
acoplarse el vaso de la medida correspondiente a la tuerca o
tornillo sobre el que se va a aplicar la herramienta.
5
Cuando el esfuerzo originado por la actuación de
la herramienta sobrepasa un valor prefijado, durante la
operación de apretado o aflojado de una tuerca o tornillo,
las bolas 10 del eje de articulación entre el anillo de
actuación 6 y las orejetas 7, sobrepasan las secciones
10
extremas de las acanaladuras 16, saliendo de las mismas y
cesando en este momento la transmisión de esfuerzo entre el
pistón 3 del cilindro hidráulico y el cuadradillo 20 portador
del vaso correspondiente de actuación sobre la tuerca o
tornillo.
15
Se evita de este modo que se produzca roturas o
deterioros en los componentes de la herramienta o de los
elementos roscados sobre los que se actúa. Mediante un ligero
retroceso de la posición alcanzada, se aloj an de nuevo las
esferas lOen las acanaladuras 16, quedando la herramienta
20
lista para una nueva actuación.
Según se muestra en la figura 7 sobre la
herramienta descrita se acopla un pie de reacción 21 que, tal
y como se representa en la figura 8 se apoya en un punto fijo
de la estructura 22 portadora de las tuercas cuyo apriete
25
quiere llevarse a cabo. Mediante la central hidráulica 5 y a
través de los conectores 4 se alimenta el fluido a presión a
la cámara 2 del cilindro hidráulico de la herramienta,
provocando el desplazamiento en uno u otro sentido del pistón
3, cuyo movimiento rectilineo se transforma en un movimiento
3 O
circular en el anillo de actuación 6 que permite el giro del
dado 20, figura 4 y con ello del vaso encajado en el mismo
para la actuación sobre la tuerca 23. Para garantizar que en
la llave no se produzca rotación alrededor de la tuerca se
dispone del pie de reacción 21 que se apoya en un punto fijo
35
de la estructura 22.
Tal y como se comentó anteriormente, cuando se
debe afloj ar una tuerca se presentan casos donde ante la enorme tensión a la que está sometida en el conjunto que forman el tornillo y la tuerca, se vence la fuerza de fricción y , de manera repentina gira más rápido que el anillo 5 de actuación 6, arrastrándolo en un primer instante hasta que la fuerza de fricción se equilibra de nuevo. Como el pistón 3 se mueve más lentamente y no acompaña al anillo de actuación 6, debido a que el fluido hidráulico se lo impide , dicho anillo se desprende de las orej etas 7, al salir las esferas
1 0 10 de las ranuras 16 , evitando de este modo que se produzcan roturas o deterioros en el sistema . Una vez pasado el esfuerzo se vuelven a encajar las esferas 10 en las ranuras 16 , debido a que la fuerza para proceder al afloj ado de la tuerca sigue siendo considerable.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. -Herramienta de apriete con accionamiento
    hidráulico, que comprende un cuerpo (1) en el que va montado
    un cilindro hidráulico y un anillo de actuación (6) para un
    5
    elemento roscado , cuyo anillo de actuación va articulado al
    cuerpo y recibe la acción del pistón (3) del cilindro
    hidráulico para su basculación, caracterizado porque de la
    cabeza del pistón (3) del cilindro hidráulico sobresalen
    axialmente dos orejetas (7) paralelas entre las que va
    1 0
    articulado el anillo de actuación (6) mediante un ej e de
    longitud elásticamente variable; cuyo e j e atraviesa
    perpendicularmente el anillo de actuación (6) y sobresale
    parcialmente del mismo por ambos lados ; y cuyas orejetas (7)
    presentan sendas acanaladuras transversales arqueadas (16)
    15
    enfrentadas, en las que se alojan los extremos del eje
    citado , desembocando dicha~; acanaladuras por sus secciones
    extremas a través de los bordes longitudinales de las
    orej etas (7)
  2. 2 .Herramienta según la reivindicación 1 ,
    2 O
    caracterizada porque el e j e de longitud elásticamente
    variable está constituido por un resorte helicoidal (8) y por
    dos esferas (lO) que apoyan sobre los extremos del resorte ,
    una sobre cada extremo, cuyo resorte atraviesa
    perpendicularmente el anillo de actuación (6) a través de un
    2 5
    taladro (9) de diámetro aproximadamente igual al del citado
    resorte ; y cuyas esferas (10) quedan retenidas por otras
    tantas jaulas fijadas al anillo, con el resorte comprimido, y
    sobresalen parcialmente en casquetes que se aloj an en las
    acanaladuras (16) de las orejetas (7)
    30
    3. Herramienta según la reivindicación 2 ,
    caracterizada porque las jaulas citadas están constituidas
    por dos placas (11) que SE2 aloj an y van fij adas en otros
    tantos cajeados (12) que presenta el anillo de actuación (6) ,
    en sus superficies opuestas y en posiciones coincidentes ,
    35
    cuyas placas (11) disponen de un orificio circular central
    (14) cuya desembocadura externa (15) es de diámetro menor que
    el de las esferas (10), a través de cuyo orificio sobresale
    parcialmente cada esfera en una porción que se aloja en las
    acanaladuras (16).
  3. 4. -Herramienta según la reivindicación 1 ,
    5 caracterizado porque entre las orejetas (7) va dispuesta una pieza de empuje (17) sobre la que apoya el anillo de actuación (6) , cuya pieza apoya a su vez sobre el pistón (3) del cilindro hidráulico .
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