ES2402970B1 - Herramienta de apriete con accionamiento hidráulico. - Google Patents

Herramienta de apriete con accionamiento hidráulico. Download PDF

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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

HERRAMIENTA DE APRIETE CON ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una herramienta de apriete con accionamient o hidráulico, concebida como llave
5 para apretar y aflojar elementos fijables por roscado , tales como tuercas y t ornillos de grandes dimensiones , y más concretamente para aflojar o apretar element os roscados que requieran un elevado par de actuación .
La presente invención tiene por objeto una
10 herramienta para el fin expuesto, dotada de un limitador de par que evit e roturas y fallos de funcionamiento tanto en la propia herramienta como en los element os roscados sobre los que se aplica la misma . La herramienta de la invención es del tipo que
15 comprenden un cuerpo en el que va montado un cilindro hidráulico y un an i llo 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
20 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
25 grandes esfuerzos de giro . Además , su uso es el único viable para espacios reducidos o en mont ajes a gran altura, con un momento de par elevado . En un principio se realizaban est as operaciones con llaves dinamométricas, no obstante la limitación es obvia al depender de la fuerza humana y poder
30 construir únicament e 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 35 el par de manera considerable . También es común el uso de cilindros neumáticos para incrementar el esfuerzo, pero aun
así , para el uso de grandes secciones de tornillos , la hi dráulica es el camino más cómodo, económico, transportable y capaz de realizar grandes esfuerzos de apriete en lugares reducidos o de difícil acceso .
El desarrollo de estos dispositivos, por tanto, ha ido evolucionando a la par que se ha evol ucionado en la utilización de tornillos , según las normativas aplicables y los avances en el campo de la hidráulica . Su uso , es habitual en grande s instalaciones que por motivos de transporte necesitan ser desmont able o por problemas de acceso es necesario el uso de tornillos y tuercas . Así se pueden encontrar en i nstalaci ones donde se necesita el uso de este tipo de dispositivo tales como industria petrolífera, nuclear, maquinaria pesada, minería, naval , eólica, etc .
Si n embargo, el uso de los dispositivos cit ados 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 cant idad de energía, que han de soportar los componentes de las herramientas empleadas en estas operaciones .
La forma de uso de est e t ipo de herramientas es la siguiente : un operario coloca la llave hidráulica sobre la tuerca, actuando a t ravés de un vaso de impact o . Para realizar el apriete o aflojado, la llave en cuestión recibe alimentación de una central hidráulica de alt a presión (hasta 700 BAR) preferentemente a través de conexiones flexibles para aumentar la comodidad .
Cuando se realiza la f unción de aflojado, en un primer momento y dadas las enormes fuerzas de rozamiento actuantes , la tuerca, en ciert as ocasiones, vence la fuerza de rozamiento, liberando de manera inst ant ánea la energía 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 suelt a de manera violent a ejerce
un gran impacto instantáneo, hasta que la fuerza de
rozamiento vuelve a act uar y se equilibra de n uevo, el giro
5
angular producido por este fenómeno es muy pequeño pero
suficiente para dañar el sistema de retracto que garantiza
que el bloque , el sist ema de transmisión de par y el pistón
de empu j e vuelvan conjuntamente a la posición inicial, una
ve z que se produce e l r e troce so para r ealizar otro ciclo. De
10
esta ma nera se separa el sist ema de t ransmisión de par del
pistón con gran violencia , produciéndose la ruptura del
s i stema de retracto al no estar dimensionado para fuerzas
instantáneas de semejante magnitud .
Para eliminar est os problemas es conocido el uso
15
de elementos fusibles que rompen cuando el esfuerzo aplicado
por la herramienta sobrepasa un límite preestablecido . La
rotura del f usible exige l uego desmontar y sustituir las
pi ezas o elementos rotos cuando se supera el esfuerzo para el
que están diseñadas .
2 O
Descripción de la invención
La presente invenci ón tiene por objeto eliminar
los problemas expuestos mediante una herramienta de apriete
de accionamient o hidráulico que , sin necesidad de usar
elementos fusibles , evite la aplicación de esfuerzos por
25
encima de u n valor prefijado, eliminado asi el r i esgo de
rotura, t ant o de los mecanismos de la herramienta como de los
componentes roscados que se manipulan .
La herramienta de l a i nvención es del tipo
inicialmente indicado y se caracteriza porque la cabeza del
30
pistón del cilindro hidráulico dispone de dos orejet as
paral e l as sol idarias a dicho pistón y que sobresal en del
mismo en dirección axial . Entre estas dos orejetas va montado
articuladamente el anillo de actuación para el element o
roscado . Esta articul ación del anill o entre l as orejetas
35
comentadas se reali za mediante un eje de longitud
elásticamente variable que atraviesa perpendicularmente el
anillo y sobresale parcialmente del mismo por ambos lados . Las orejet as solidarias del pistón del cilindro hidráulico presentan por sus superficies enfrentadas sendas acanaladuras transversales arqueadas coincidentes , en las que se alojan los extremos sobresalientes del eje de articulación entre el anillo y orejetas . Las acanaladuras comentadas desembocan por sus secciones ext remas a t ravés de los bordes longitudinales de las orejetas .
El eje de articulación entre anillo y oreje tas queda situado ent re el punt o de actuación del pistón del cilindro hidráulico sobre el anillo y el element o o componente de dicho anillo de actuación sobre el element o roscado .
Con la const i tución descrita, el desplazamient o lineal del pist ón del cilindro hidráuli co se t ransforma en un movimiento giratorio del anillo sobre el eje de articulación con las orejetas solidarias de dicho pist ón . Durante est e giro el eje de articulación entre anillo y orejeta 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 eje de art iculación es superior a la longitud correspondiente de las acanaladuras , saliendo de las mismas a través de una de sus secciones extremas y cesando de est e modo en la transmisión de esfuerzo entre herramient a y elementos roscados sobre los que se actúa .
El eje de arti culaci ón ent re anillo y orejetas puede estar consti tuido por un resorte helicoidal y por dos esferas que apoyan sobre los extremos del resort e , una por cada lado del mismo . Este resorte atraviesa perpendicularmente el anillo a través de un t aladro de diámetro aproximadament e igual al del cit ado 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 fijadas en otros tant os cajeados que presenta el anillo, en 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 .
Preferentemente
entre las orejet as citadas se
dispone
una pieza de empuje sobre la que apoya el anillo,
pieza
que a su vez apoyará sobre el pistón del cilindro
hidráulico .
Breve descripción de
l os dibujos
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 . La figura 2 es un despiece en perspectiva de la herramienta de la figura l . La figura 3 corresponde al detalle A de la figura 2 , a mayor escala .
La figura 4 es una sección longitudinal de la herramienta, t omada según la linea de cort e 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.
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 misma y con el dado portavasos de apriete para una t uerca o tornillo .
La figura 8 muest ra 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 ventajas 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 delimit a una cámara 2 en la que se aloja un pist ón 3 que conforma un cilindro hidráulico dotado de conexiones 4 para el fluido hidráulico procedent e 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, respect o de la posición del eje de articulación del anillo, para provocar su basculación . De acuerdo con la presente invención , el anillo 6
20 va mont ado 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 ejemplo representado en los dibujos est á const i tuido por un resorte helicoidal 8 que atraviesa perpendicularment e el anillo de actuación 6 a t ravés de un t aladro 9 de diámet ro aproximadamente igual al del resorte 8. Sobre los extremos de este resorte 8 apoyan sendas esferas 1 0 que son retenidas por
30 otras t ant as 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 mediant e tornillos o remaches 13 . Además estas placas 11 dispondrán de
35 un orificio central 14, que puede presentar interiormente una superficie esférica de radio coincident e 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 5 parcialmente las esferas 10 a través de l a 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
10 que desembocan por sus secciones e xtremas a través de l os bordes longitudinales de las orejetas 7. En estas acanal aduras 16 penetran los casquetes o porciones de las esferas 10 que sobresalen a través de l as desembocaduras 15 de los orificios 14 de las placas 11 .
15 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,
20 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 e l eje de articulación del anillo de actuación 6 sobre las orejetas 7 . Cuando el pistón 3 se encuentra e n la posición
25 retraída de la figura 4, el anillo de actuación 6 ocupa la posición representada en la figura 5 , en l a cual las esferas 10 quedan situadas en uno de los ex tremos de las acanal aduras
16 . Cuando el pistón 3 avanza , hasta ocupar una posición de máxima extracción mostrada en la figura 6 , el anillo de 30 actuación 6 habrá girado alrededor del eje de articulación materializado en las esferas 10 que se habrán desplazado a lo 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
35 3 ' de l a figura 6, habrá producido la bascul ación del anil lo de actuación desde la posición 6 de l a 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 .
S
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 alojan de nuevo las
esferas 10 en 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
30
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 aflojar una tuerca se present an casos donde ante la enorme tensión a la que est á sometida en el conj unto 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 de sprende de las oreje tas 7 I al salir las esferas
10 10 de las ranuras 16, evitando de este modo que se produzcan roturas o det erioros 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 aflojado 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
    10 articulado el anillo de actuación (6) mediante un eje de longitud elást icament e variable ; cuyo eje a t raviesa perpendicularmente el anillo de actuación (6) y sobresale parcialmente del mismo por ambos lados; y cuyas orejetas (7 ) presentan sendas acanaladuras t ransversales arqueadas (16)
    15 enfrentadas, en las que se alojan los extremos del eje c i tado , desembocando dichas acanaladuras por sus secciones extremas a través de los bordes longitudinales de las
    orejetas (7)
  2. 2 . -Herramienta según la reivindicación 1,
    20 caracterizada porque el eje de longitud elást icament e variable está constituido por un resorte helicoi dal (a) y por dos esferas (10) que apoyan sobre los extremos del resorte, una sobre cada extremo, cuyo resorte a t raviesa perpendicularmente el anillo de actuación (6) a través de un
    25 taladro (9) de diámet ro aproximadament e igual al del cit ado resorte; y cuyas esferas (lO) quedan retenidas por ot ras tantas jaulas fijadas al anillo, con el resorte comprimido, y sobresalen parcialmente en casquetes que se alojan 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 se alojan y van fijadas 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 diámet ro menor que
    el de las esferas (lO) I a través de cuyo orificio sobres ale
    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) I cuya pieza apoya a su vez sobre el pistón (3) del cilindro hidráulico .
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