ES2611652T3 - Empalmes para tubos de alta presión y herramientas de preparación de la cara de extremo - Google Patents

Empalmes para tubos de alta presión y herramientas de preparación de la cara de extremo Download PDF

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Abstract

Un conjunto de empalme para tubos para aplicaciones de alta presión, que comprende: (a) un cuerpo (612) del empalme que tiene una cara (624) de asiento anular, (b) un tubo (620) que tiene una cara (622) de extremo axial del tubo yuxtapuesta a la cara de asiento del cuerpo del empalme, y (c) una junta (626) anular que incluye un miembro de estanqueidad anular interpuesto entre y acoplando la cara de asiento y la cara de extremo axial del tubo para sellar el tubo para al cuerpo del empalme, caracterizado porque la cara (622) de extremo axial del tubo tiene formado en su interior una hendidura (636) anular forjada que forma una superficie de estanqueidad contra la que se sella el miembro de estanqueidad anular.

Description

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DESCRIPCION
Empalmes para tubos de alta presion y herramientas de preparacion de la cara de extremo
La presente invencion se refiere en general a conjuntos de estanqueidad y a los componentes y procedimientos asociados utilizados con empalmes de compresion para acoplar el extremo de una longitud de tubo a otro miembro, y mas particularmente a un conjunto de estanqueidad de este tipo para su uso con cualquier medio de acoplamiento conocido por los expertos en la materia capaz de soportar las cargas axiales elevadas requeridas para aplicaciones de alta presion y particularmente adaptado para su uso con tubos endurecidos u otros utilizados en aplicaciones de "alta presion" (por ejemplo, una disposicion de casquillo invertida, una disposicion de casquillo posterior de bloqueo, un collann roscado (cono y rosca), o similar).
A medida que aumenta la presion requerida en un sistema, disminuye la eleccion de empalmes para tubos apropiados. Para situaciones de "alta presion" - normalmente de aproximadamente 103 a 138 MPa (15 a 20 kpsi) y superiores - los unicos tipos de empalmes para tubos usualmente disponibles son empalmes de cono y rosca y juntas soldadas. Sin embargo, estos tipos de empalmes son a menudo sensibles a vibraciones y cargas de impacto. Ademas, los empalmes de cono y rosca pueden ser, a menudo, ffsicamente grandes. Por ultimo, los empalmes de cono y rosca requieren, a menudo, conizacion y otras preparaciones en el campo, durante su instalacion. La conizacion manual en el campo es a menudo diffcil y es un trabajo intensivo. La conizacion con maquina suele implicar una fuente de alimentacion electrica o de otro tipo que no siempre esta disponible en una ubicacion de instalacion. Debido al menos al aumento del coste de instalacion y mantenimiento, y su gran tamano, es deseable encontrar alternativas a estos empalmes para tubos de alta presion.
Los empalmes de compresion de tipo con casquillo se emplean ampliamente como empalmes de media y baja presion en una variedad de aplicaciones de instrumentacion, neumatica, hidraulica, procedimiento, potencia, refrigeracion y otras aplicaciones de transporte de fluido que utilizan tubos de plastico o de metal. Utilizar normalmente uno o dos casquillos para agarrar el tubo y formar una junta estanco a fluidos entre el tubo y el cuerpo del empalme, estos empalmes han sido adaptados para su uso como conectores con muchos tipos de tubos diferentes, incluyendo plasticos tales como poliuretano (PU), politetrafluoro-polietileno (PE), polipropileno (PP), nylon ngido y flexible, copolfmero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y metales tales como cobre, laton, etileno (PTFE), fluorinato etileno polipropileno (FEP), resina perfluoroalcoxi, acero, acero inoxidable, titanio, aluminio y aleaciones tales como mquel-cobre y las comercializadas bajo las marcas Hastelloy, Alloy 600, 6Mo, Inconel e Incoloy, y similares. Ejemplos de tales empalmes de la tecnica anterior se pueden encontrar, por ejemplo, en el documento US-6851729.
En la construccion basica, tales empalmes para su uso con tubos de metal se forman, a menudo, a partir del mismo metal que el tubo (o en el caso de tubos de cobre de laton) como incluyendo un cuerpo y una o mas ramificaciones, extremos u otras aberturas para su conexion a un extremo del tubo. A menudo, estos empalmes se denominan como estandar o invertidos dependiendo del estilo de tuerca que se utiliza en el empalme. Bajo tal convencion, las tuercas "estandar" estan interiormente roscadas para acoplarse con un cuerpo exteriormente roscado, con las tuercas "invertidas" estando exteriormente roscadas para acoplarse con un cuerpo interiormente roscado. Sin embargo, estos empalmes conocidos no han sido, historicamente, adecuados para aplicaciones de alta presion (por encima de 138 MPa (20.000 psi)).
El documento GB-A-2278170 divulga una conexion de tubena roscada que incluye un manguito que tiene una cara de extremo anular. Una tubena tiene una cara de extremo axial orientada hacia la cara de extremo anular del manguito en la conexion ensamblada. La conexion incluye un anillo de estanqueidad anular que esta situado entre la cara de extremo axial de la tubena y la cara de extremo anular de la junta, para formar una junta entre el manguito y la tubena.
La presente invencion se refiere a un tipo de acoplamiento con capacidad de estanqueidad adecuado para aplicaciones de alta presion. Mas particularmente, la invencion se refiere a una disposicion de preparacion y/o sellado de del extremo del tubo para su uso con acopladores de tipo con casquillo u otro tipo conocidos. El extremo del tubo, tal como un extremo del tubo cortado, puede ser relativamente economico y facil de preparar, por ejemplo en el campo, para proporcionar una superficie de estanqueidad lisa para una junta de cara de extremo con un radio de estanqueidad menor que el radio de la superficie del diametro exterior del tubo, lo que contrasta con los disenos de la tecnica anterior en los que el radio de estanqueidad es igual o mayor que el radio de la superficie del diametro exterior del tubo. El radio de estanqueidad mas pequeno minimiza la fuerza contra la junta, permitiendo de este modo un sellado eficaz en aplicaciones de presion mas elevada.
La invencion proporciona un conjunto de empalme para tubos para aplicaciones de alta presion, segun se define en la reivindicacion 1.
Opcionalmente, la junta incluye ademas una jaula de estanqueidad para alinear la junta con respecto a la hendidura en la cara de extremo del tubo y/o como un tope para definir una separacion minima entre la cara de extremo axial del tubo y la cara de asiento cuando colindan entre sf
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Opcionalmente, el empalme para tubos incluye ademas un dispositivo de sujecion para mantener el tubo en el cuerpo del empalme con la junta axialmente comprimido entre la cara de extremo axial del tubo y la cara de asiento.
Opcionalmente, el dispositivo de sujecion incluye una tuerca para acoplar por rosca el cuerpo del empalme.
Opcionalmente, el dispositivo de sujecion incluye un casquillo frontal configurado para sujetar el tubo.
Opcionalmente, la tuerca se puede acoplar por rosca con el cuerpo del empalme y comprimir el casquillo frontal entre la tuerca y el cuerpo del empalme.
Opcionalmente, la distancia entre la cara de extremo axial del tubo y el casquillo frontal se controla con precision para proporcionar una fuerza apropiada sobre la junta.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta de metal.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta de plastico o de metal blando.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta elastomerica.
Opcionalmente, la junta de metal tiene una seccion transversal en forma de arco.
Opcionalmente, la seccion transversal en forma de arco se dispone para oponerse a la presion de fluido desde el interior del empalme.
Opcionalmente, la junta de plastico o de metal blando tiene una seccion transversal en forma de T.
Opcionalmente, el cuerpo del empalme tiene un paso de fluido.
Opcionalmente, el paso de fluido desemboca en un orificio escariado.
Opcionalmente, el orificio escariado se dimensiona para recibir el tubo.
Opcionalmente, la cara de asiento se forma en el fondo del orificio.
Opcionalmente, el empalme para tubos incluye un casquillo posterior.
Opcionalmente, el casquillo posterior se comprime entre la tuerca y el casquillo frontal.
Opcionalmente, el dispositivo de sujecion comprende un empalme de cono y rosca.
Opcionalmente, el dispositivo de sujecion comprende una disposicion de casquillo invertida.
Opcionalmente, el dispositivo de sujecion comprende una disposicion de casquillo posterior de bloqueo.
La invencion proporciona tambien un procedimiento para sellar un tubo a un cuerpo del empalme para tubos para aplicaciones de alta presion, segun se define en la reivindicacion 6.
Opcionalmente, el procedimiento incluye sujetar un casquillo frontal sobre el tubo apretando una tuerca acoplada por rosca con el cuerpo del empalme para comprimir el casquillo frontal entre la tuerca y el cuerpo del empalme.
Opcionalmente, el procedimiento incluye alinear la junta con respecto a la superficie de estanqueidad sobre la cara de extremo axial con unajaula de estanqueidad.
Opcionalmente, el procedimiento incluye definir una separacion minima entre la cara de extremo axial y la cara de asiento con unajaula de estanqueidad.
Opcionalmente, el procedimiento incluye comprimir una junta anular entre la superficie de asiento sobre el cuerpo del empalme y la superficie de estanqueidad formada en la cara de extremo axial del tubo apretando la tuerca.
La invencion proporciona tambien una herramienta de preparacion para extremos de tubos para su uso en la formacion de una superficie con hendiduras en una cara de extremo axial de un tubo a ensamblar en relacion de estanqueidad con un cuerpo del empalme para tubos, como se define en la reivindicacion 10.
Opcionalmente, el accionador es accionado hidraulicamente.
Opcionalmente, el accionador comprende ademas un cuerpo que tiene paredes laterales troncoconicas para ajustar un casquillo frontal sobre el tubo.
Opcionalmente, la distancia entre la cara de extremo axial del tubo y un punto de contacto en el casquillo frontal se controla con precision.
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Opcionalmente, la matriz es desmontable.
La invencion se puede implementar utilizando una junta anular para sellado a alta presion entre una cara de extremo axial de un tubo y una cara de asiento de un cuerpo del empalme, que incluye un miembro de estanqueidad anular para el sellado entre la cara de extremo axial del tubo y la cara de asiento del cuerpo del empalme; y una jaula anular para sujetar el miembro de estanqueidad.
Opcionalmente, la jaula se configura para alinear la junta con respecto a la cara de extremo axial del tubo y/o se dimensiona para definir una separacion minima entre la cara de extremo axial del tubo y la cara de asiento cuando colindan entre sr
Opcionalmente, la junta anular incluye una jaula de estanqueidad que tiene un saliente para soportar el miembro de estanqueidad.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta elastomerica.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta de plastico o de metal blando.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta de metal.
Opcionalmente, la junta de metal tiene una seccion transversal en forma de arco.
Opcionalmente, la seccion transversal en forma de arco se dispone para oponerse a la presion del fluido radialmente hacia dentro de la junta.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad tiene una seccion transversal en forma de T.
Opcionalmente, la junta de metal esta chapada con un metal blando.
Opcionalmente, la junta de metal se reviste con un plastico.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es elastico.
La invencion se puede implementar utilizando un conjunto de empalme para tubos para aplicaciones de alta presion, que incluye un cuerpo del empalme que tiene una cara de asiento anular y una abertura de paso de fluido que se abre en un orificio escariado; un tubo que tiene una cara de extremo axial del tubo yuxtapuesta a la cara de asiento del cuerpo del empalme; y una junta anular que incluye un miembro de estanqueidad anular interpuesto entre la superficie de asiento y la superficie de extremo axial del tubo y que se acopla con la misma para sellar el tubo al cuerpo del empalme, en el que el orificio escariado se dimensiona para recibir el tubo y la cara de asiento se forma en el fondo del orificio escariado.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad es una junta de plastico o de metal blando.
Opcionalmente, el miembro de estanqueidad tiene forma de T.
Estas y otras caractensticas de la presente invencion seran evidentes con referencia a la siguiente descripcion y a los dibujos adjuntos. En la descripcion y en los dibujos, se han divulgado en detalle realizaciones particulares de la invencion como indicativas de algunas de las formas en que pueden emplearse los principios de la invencion, pero se entiende que la invencion no se limita correspondientemente en su alcance.
Las caractensticas que se describen y/o ilustran con respecto a una realizacion se pueden utilizar de la misma manera o de manera similar en una o mas realizaciones y/o en combinacion con o en lugar de las caractensticas de otras realizaciones.
El termino "comprende/comprendiendo" cuando se utiliza en la presente memoria descriptiva se toma para especificar la presencia de caractensticas, enteros, etapas o componentes indicados, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas caractensticas, enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.
En los dibujos adjuntos:
la Figura 1 es una vista en seccion transversal de un conjunto de estanqueidad para tubos sin una hendidura anular forjado formado en la cara de extremo del tubo y, por lo tanto, no de acuerdo con la invencion, que incluye, a modo de ejemplo, una tuerca invertida y un empalme para tubos;
la Figura 2 es una vista en seccion transversal de una porcion de una herramienta de preparacion para extremos de tubos para formar una hendidura anular en la cara de extremo de un tubo sometido a la herramienta de preparacion;
la Figura 3 es una vista en seccion transversal detallada de la herramienta de preparacion para extremos de tubos con un inserto preajustado diferente;
la Figura 4 es una vista en seccion transversal detallada de la herramienta de preparacion para extremos de tubos con otro inserto preajustado;
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la Figura 5 es una vista en seccion transversal detallada de la herramienta de preparacion para extremos de tubos con otro inserto preajustado;

la Figura 6 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos de acuerdo con la
invencion, que emplea una junta de metal en forma de arco yjaula de estanqueidad;

la Figura 7 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos de acuerdo con la
invencion, que emplea una junta de metal en forma de arco, una junta elastomerica y una jaula de estanqueidad;

la Figura 8 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos de acuerdo con la
invencion, que emplea una junta en forma de arco y una junta de plastico secundaria;
la Figura 9 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos de acuerdo con la invencion, que emplea una junta elastomerica yjaula de estanqueidad;
la Figura 10 es una vista en seccion transversal de un conjunto de estanqueidad para tubos similar al de la Figura 9 pero sin el uso de una hendidura, por lo tanto no de acuerdo con la invencion;
la Figura 11 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos no de acuerdo con
la invencion, que emplea una junta de plastico o de metal blando; y
la Figura 12 es una vista en seccion transversal de otro conjunto de estanqueidad para tubos no de acuerdo con
la invencion, similar al de la Figura 11 sino tambien empleando una jaula de estanqueidad.
A efectos ilustrativos, se describe un conjunto de empalme para tubos de acuerdo con la presente invencion en conexion con una configuracion "recta" tal como para una union o acoplamiento. Se apreciara, sin embargo, que la invencion encontrara aplicacion en otras configuraciones de empalmes, tales como tees, codos y cruces, y como conexiones de lumbreras para valvulas, cilindros, colectores, sensores y otros componentes de fluido. Ademas, las palabras "tubo" y "tubos" se utilizan a traves de todo el documento, pero puede haber casos en los que tubena o tubenas puedan ser tambien apropiadas para su uso y por lo tanto hacer referencia a "tubo" o "tubos" indicados de otra manera. Ademas, el uso de la expresion "empalme para tubos" o similar en esta memoria descriptiva no solo se refiere al empalme para tubos invertido utilizado con fines ilustrativos, sino que tambien abarca empalmes para tubos no invertidos ("estandar"), aunque algunas de las ventajas aqrn divulgadas pueden no ser siempre tan evidentes con los empalmes estandar que se utilizan a menudo en aplicaciones de baja presion. Por lo tanto, el uso dentro de estas otras configuraciones y componentes de este tipo debena considerarse expresamente dentro del alcance de la presente invencion.
Haciendo referencia en primer lugar a la Figura 1, un empalme 100 para tubos ejemplar (tambien denominado en la presente memoria como conjunto de empalme para tubos) de acuerdo con la presente invencion incluye un cuerpo 112 que tiene una superficie 114 exterior y un orificio 116 escariado interior que se extiende coaxialmente con un eje 118 longitudinal central. Dependiendo de la configuracion del empalme 100, la superficie 114 exterior del cuerpo se puede configurar como teniendo porciones hexagonales u otras porciones planas para el acoplamiento con una llave u otra herramienta durante el montaje o desmontaje. Por supuesto, y como se sabe, al proporcionar el cuerpo 112 como teniendo extremos o ramificaciones que estan en angulo, o como teniendo multiples extremos o ramificaciones, se pueden proporcionar configuraciones distintas de las rectas, tales como codos, tees o cruces. Como alternativa, el cuerpo 112 puede ser un colector, valvula, piston u otro componente o estructura.
El orificio 116 se puede escariar comenzando desde la abertura 128 del cuerpo y se puede extender desde allf a lo largo del eje 118 longitudinal dentro del cuerpo 112 de manera escalonada de extension diametrica generalmente decreciente hasta la cara 124 de asiento anular contigua. Por ejemplo, el orificio 116 puede abrirse en un orificio 117 escariado que, a su vez, puede abrirse en una superficie 119 de leva conica. La superficie 119 de leva conica puede abrirse en un segundo orificio 121 escariado que puede terminar en la abertura 128. El segundo orificio 121 escariado puede incluir un roscado interior para acoplase con un mecanismo de sujecion por rosca. El orificio 116 se puede dimensionar para aceptar el tubo 120, preferentemente con un ajuste estrecho.
La cara 122 de extremo axial del tubo se sella a la cara 124 de asiento con una junta 126. La cara 124 de asiento se puede formar en el fondo del orificio 117 escariado. La junta 126 se puede fabricar de una variedad de materiales y formarse en una variedad de formas como se describe con mas detalle a continuacion. El area de estanqueidad y la carga sobre la junta 126 (ambos dependientes del cuadrado del radio sellado) se reducen considerablemente en comparacion con los empalmes de compresion con casquillo tradicionales. En aplicaciones de alta presion, la diferencia entre Rs (el radio de la junta en esta realizacion) y Rc (el radio de la junta en empalmes de compresion tradicionales) es especialmente pronunciada debido a los tubos con paredes mas gruesas. Al menos debido a esta disminucion de la carga, este nuevo empalme 100 de tipo casquillo es adecuado para aplicaciones de alta presion. Ademas, la fuerza que tiende a empujar el tubo 120 fuera del empalme 100 se puede reducir tambien por el radio de estanqueidad reducido.
El tubo 120 se puede sujetar al cuerpo 112 del empalme mediante un dispositivo de sujecion que sujeta el tubo en el cuerpo del empalme con la junta 126 axialmente comprimida entre la cara 122 de extremo axial del tubo y la cara 124 de asiento. En la realizacion ejemplar ilustrada, el dispositivo de sujecion incluye un casquillo 130 frontal generalmente anular (generalmente de forma troncoconica) y, preferentemente, tambien un casquillo 132 posterior generalmente anular (generalmente de forma troncoconica) (cada uno de los que se puede pre-ajustar sobre el diametro exterior del tubo de manera conocida en la tecnica) y ademas a traves de una tuerca 134 "invertida" generalmente anular. Aunque se ha mostrado una disposicion de casquillo particular con fines ilustrativos, cualquier dispositivo de sujecion adecuada que incluya aquellos empleados en aplicaciones de alta presion. Por ejemplo, se
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puede utilizar una disposicion de casquillo invertido, una disposicion de casquillo de bloqueo, un acoplador de collarm roscado (cono y rosca), o similar.
El cuerpo 112 y los casquillos se pueden formar del mismo o, generalmente, del mismo material que el propio tubo, por ejemplo, laton para cobre, estando normalmente seleccionado dicho material para la resistencia de fuerza, corrosion o temperatura u otra propiedad ffsica o mecanica segun sea necesario, o de otro modo para la compatibilidad qmmica con el entorno de servicio o con el fluido que se conduce. Este fluido mas a menudo sera un lfquido tal como agua, aceite hidraulico, o una corriente de procedimiento, o aire u otro gas.
A diferencia de los acoplamientos de compresion tradicionales que sellan a lo largo los casquillos (o el cono en acoplamientos de cono y rosca), las realizaciones de la presente invencion sellan a lo largo la cara 122 de extremo axial del tubo 120. Por lo tanto, el acabado exterior y la dureza del tubo 120 pueden no ser tan cntico como lo es en los acoplamientos de la tecnica anterior. Ademas, la presente invencion puede utilizar disenos de collarm/casquillo (incluyendo roscados) que agarran una mayor variedad de diametros y materiales de tubo. Finalmente, la de preparacion para extremos de tubos puede ser mucho mas sencilla que la requerida con un extremo del tubo conico ahusado para un empalme de cono y rosca.
Una forma preferida de preparacion para extremos de tubos se describe ahora con referencia a la Figura 2. El tubo 220 puede tener una cara 222 de extremo del tubo que es rugosa y se llena con imperfecciones debidas bien sea a bajas tolerancias de fabricacion o al corte del tubo 220 a la longitud en el campo. Las imperfecciones en la cara 222 de extremo del tubo podnan hacer que se formara una junta pobre, o pudieran raspar y degradar asf una junta 126 con el tiempo. Una hendidura 236 se puede mecanizar o se puede troquelar, trabajar, forjar o deformar mecanicamente de otra manera permanentemente en la cara 222 de extremo del tubo para alisar la superficie sobre el area de hendidura de la cara 222 de extremo del tubo, permitiendo asf un mejor sellado y menos abrasion de la junta 126. La hendidura 236 forma una superficie lisa generalmente concava con menos imperfecciones superficiales y menos severas que las que de otro modo existinan en la cara de extremo 222 del tubo cortado en bruto 220.
Con el fin de formar la hendidura 236, se puede emplear cualquier medio adecuado para formar con matrices, preferentemente mediante forja en fno, la hendidura en la cara de extremo axial del tubo. En la Figura 2, se muestra una herramienta 238 de preparacion del extremo ejemplar. La herramienta 238 de preparacion del extremo puede ser una herramienta 238 de preparacion del extremo manual o hidraulica. La herramienta puede tambien tener funciones adicionales a la formacion de la hendidura 236 como se describe a continuacion. La herramienta puede tener una matriz dedicada para formar la hendidura, o puede utilizar insertos de matriz desmontables para formar la hendidura.
El tubo 220 se puede insertar en la herramienta 238 para colindar con un inserto 240 preajustado endurecido, generalmente anular (u otra matriz) que puede descansar contra el interior de un cuerpo 242 preajustado que puede actuar como un accionador para empujar el inserto 240 preajustado en la cara 222 de extremo del tubo. El inserto 240 preajustado se puede extraer del cuerpo 242 preajustado. Como alternativa, el inserto 240 preajustado se puede formar de forma integral con el cuerpo 242 preajustado. El inserto 240 preajustado puede incluir uno o mas salientes 244 preajustados que forman una o mas hendiduras 236 anulares en la cara 222 de extremo del tubo. El inserto 240 preajustado se puede utilizarse, por ejemplo, para preparar el tubo 220 para su uso con la junta 926 mostrada en la Figura 9 y descrita a continuacion.
La herramienta 238 de preparacion del extremo se puede utilizar tambien para sujetar los casquillos 230, 232 frontal y posterior sobre el tubo 220, de forma bien conocida.
Un ariete manual o hidraulico (no mostrado) puede empujar el cuerpo 242 preajustado y, por lo tanto, el inserto 240 preajustado, en la cara 222 de extremo del tubo. Para resistir esta fuerza de empuje, la tuerca 234 puede acoplarse por rosca con una herramienta 246 de preparacion del extremo, que se fija en relacion con el cuerpo preajustado y puede actuar como un soporte de tubo. La tuerca 234 puede proporcionar un respaldo para los casquillos 230, 232 frontal y posterior para permitir que el tubo 220 resista el movimiento del inserto 240 preajustado. Ademas, el cuerpo 242 preajustado puede empujarse directamente contra el casquillo 230 frontal, ajustando asf los casquillos 230, 232 en el tubo 220.
La distancia X entre la cara 222 de extremo del tubo y el punto de contacto 248 entre el casquillo 230 frontal y el cuerpo 242 preajustado se puede controlar estrechamente durante este procedimiento. Como alternativa o adicionalmente, el radio Rx desde la lmea 218 central longitudinal hasta el punto de contacto 248 puede controlarse estrechamente durante este procedimiento. El punto de contacto 248 puede ser un punto, un anillo o una superficie troncoconica a lo largo del casquillo 230 frontal y puede corresponder a un punto de contacto entre este casquillo 230 frontal y el cuerpo 112 del empalme (o, mas espedficamente, la superficie 119 de leva conica) cuando se monta el empalme 100. Este control estrecho puede permitir un ajuste adecuado durante el montaje 100 del empalme lo que puede asegurar una carga de estanqueidad adecuada, evitando danos en la junta 126.
Como alternativa, el procedimiento de pre-ajuste descrito anteriormente puede utilizar el cuerpo 112 del empalme en lugar de una herramienta 238 de preparacion del extremo separada. Por ejemplo, el inserto 240 preajustado puede
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colocarse en el cuerpo 112 del empalme en lugar de en la junta 126. La tuerca 234 se puede utilizar para apretar el empalme 100 presionando la cara 222 de extremo del tubo en el inserto 240 preajustado para formar la hendidura 236. La tuerca 234 se puede se apretar a un ajuste de par predeterminado para proporcionar la cantidad apropiada de fuerza axial para formar la hendidura 244 El empalme 100 puede despues desmontarse para sustituir el inserto 240 preajustado por la junta 126.
Las Figuras 3 a 5 muestran tres herramientas de preparacion de tubos mas ejemplares. En la Figura 3, el tubo 320 se puede insertar en el cuerpo 342 preajustado con el fin de mejorar la cara de extremo del tubo 322 para el sellado. El cuerpo 342 preajustado puede empujar el inserto 340 preajustado en la cara 322 del extremo del tubo. El saliente 344 preajustado puede eliminar las imperfecciones en la cara 322 del extremo del tubo formando la hendidura 336. Este inserto 340 preajustado puede utilizar, por ejemplo, el tubo 320 para su uso con la junta 626 mostrada en la Figura 6 y descrita a continuacion.
En la Figura 4, el tubo 420 se puede insertar en el cuerpo 442 preajustado con el fin de mejorar la cara de extremo del tubo 422 para el sellado. El cuerpo 442 preajustado puede empujar el inserto 440 preajustado en la cara de extremo 422 del tubo. Los salientes 444', 444" preajustados pueden eliminar las imperfecciones en la cara 422 del extremo del tubo formando las hendiduras 436', 436". Este inserto 440 preajustado se puede utilizar, por ejemplo, para preparar el tubo 420 para su uso con la junta 726 mostrada en la Figura 7 y que se describe a continuacion.
En la Figura 5, el tubo 520 se puede insertar en el cuerpo 542 preajustado con el fin de mejorar la cara 522 de extremo del tubo para el sellado. El cuerpo 542 preajustado puede empujar el inserto 540 preajustado dentro de la cara 522 del extremo del tubo. Los salientes 544', 544" preajustados pueden eliminar imperfecciones en la cara 522 del extremo del tubo formando las hendiduras 536', 536". Este inserto 540 preajustado e puede utilizar, por ejemplo, para preparar el tubo520 para su uso con la junta 826 mostrada en la Figura 8 y descrita a continuacion.
La Figura 6 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 626. El tubo 6 20 se inserta en el cuerpo 6 12 del empalme. La cara 6 22 de extremo del tubo y la cara 624 de asiento del orificio se sellan con una junta 650 de metal. La junta 650 de metal puede encajar en la hendidura 636 en la cara 6 22 de extremo del tubo. La junta 650 de metal puede encajar tambien en una ranura 652 en la cara 624 de asiento del orificio, bien sea por la junta 650 de metal que cava en la cara 624 de asiento, o bien por una operacion de mecanizado durante la fabricacion del cuerpo 6 12 del empalme. Como alternativa, debido a que la cara 624 de asiento se puede mecanizar a alta precision y contiene, por lo tanto, menos imperfecciones y menos severas que la cara 6 22 de extremo del tubo, puede no existir o no ser necesaria una ranura 652. La junta 626 puede incluir tambien una jaula 654 de estanqueidad.
En esta y en las otras realizaciones que emplean una junta de metal, la junta de metal se puede formar de cualquier material adecuado que tenga preferentemente resistencia suficiente para acomodar la deflexion axial impartida a la junta para mantener una junta de metal a metal bajo una junta fuerza de empuje.
La jaula 654 de estanqueidad en algunas realizaciones puede actuar como un tope para evitar la sobrecarga de la junta 650 de metal.
Adicionalmente o como alternativa, la jaula 654 de estanqueidad en algunas realizaciones puede ayudar a alinear la junta 650 de metal con cualquier hendiduras 636 o muescas 652 presentes.
Finalmente, la jaula 654 de estanqueidad en algunas realizaciones puede actuar para evitar que la junta 650 de metal se pandee proporcionando un soporte adicional con una proyeccion 656 de caja.
La Figura 7 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 726. El tubo 720 se inserta en el cuerpo 712 del empalme. La cara 722 de extremo del tubo y la cara 724 de asiento del orificio se sellan con la junta 750 de metal (metal- metal) y con la junta 758 elastomerica. La junta 750 de metal puede encajar en la hendidura 736" y la junta 758 elastomerica puede encajar en la hendidura 736' en la cara frontal del tubo 722. La junta 750 de metal puede encajar tambien en una ranura 752 en la cara 724 de asiento. Como alternativa, debido a que la cara 724 de asiento se puede mecanizar con alta precision y contiene, por tanto, menos imperfecciones y menos severas que la cara 722 de extremo del tubo, puede no existir o no ser necesaria una ranura 752. La junta 726 puede incluir tambien una jaula 754 de estanqueidad. La jaula 754 de estanqueidad puede actuar como un tope para evitar la sobrecarga de la junta 750 de metal o de la junta 758 elastomerica. Ademas, la jaula 754 de estanqueidad puede ayudar a alinear la junta 750 de metal y la junta 758 elastomerica con cualesquier hendidura 736', 736" o muescas 752 presentes.
La Figura 8 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 826. El tubo 820 se inserta en el cuerpo 812 del empalme. La cara 822 de extremo del tubo y la cara 824 de asiento del orificio se sellan con la junta 850 de metal y con la junta 860 de plastico. La junta 850 de metal puede encajar en la hendidura 836" y la junta 860 de plastico puede encajar en la hendidura 836' en la cara 822 de extremo del tubo. La junta 850 de metal puede encajar tambien en una ranura 852 en la cara 824 de asiento del orificio. Como alternativa, debido a que la cara 824 de asiento se puede mecanizar con alta precision y contiene, por tanto, menos imperfecciones y menos severas que la cara 822 de extremo del tubo, puede no existir o no ser necesaria una ranura 852. La junta 860 de plastico puede ayudar a alinear la junta 850 de metal con cualquier hendiduras 836" o muescas 852 presentes. Ademas, la junta
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860 de plastico puede actuar para evitar que la junta 850 de metal se pandee proporcionando un soporte adicional con una proyeccion 862.
La Figura 9 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 926. El tubo 920 se inserta en el cuerpo 912 del empalme. La cara 922 de extremo del tubo y la cara 924 de asiento del orificio se sellan con la junta 958 elastomerica. La junta 958 elastomerica puede encajar en la hendidura 936 en la cara 922 de extremo del tubo. La junta 926 tambien puede incluir una jaula 954 de estanqueidad. La jaula 954 de estanqueidad puede actuar como un tope para evitar la sobrecarga de la junta 958 elastomerica. Ademas, la jaula 954 de estanqueidad puede ayudar a alinear la junta 958 elastomerica Con cualquiera de las hendiduras 936 presentes. Aunque no se muestra, la jaula de estanqueidad puede incluir tambien espolones u otros salientes que puedan acoplarse con las hendiduras complementarias formadas en la cara 922 de extremo del tubo con el fin de mejorar adicionalmente el sellado.
La Figura 10 es otra realizacion de una junta 1026 en un conjunto de empalme, no de acuerdo con la presente invencion. La junta 1026 es similar a la mostrada en la Figura 9 y todos los elementos comunes estan marcados con un numero incrementado en 100. La junta 1026, a diferencia de la junta 926 de la Figura 9, la junta 1026 se puede sellar directamente a la cara 1022 de extremo del tubo sin ninguna hendidura formada en su interior. De nuevo, aunque no se muestra, la jaula de estanqueidad puede incluir tambien espolones u otros salientes que puedan acoplarse con las hendiduras complementarias formadas en la cara 1022 de extremo del tubo con el fin de mejorar adicionalmente el sellado.
La Figura 11 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 1126 en un conjunto de empalme, no de acuerdo con la presente invencion. El tubo 1120 se inserta en el cuerpo 1112 del empalme. La cara 1122 de extremo del tubo y la cara 1124 de asiento del orificio se sellan con la junta 1160 de plastico (o de metal blando) sin ninguna hendidura en la cara 1122 de extremo del tubo. La junta 1160 de plastico puede tener forma de T, o puede tener otra forma tal como se indica por las lmeas de sombra en la Figura. Ademas, aunque no se muestra, la junta 1160 de plastico puede incluir tambien espolones u otros salientes que puedan acoplarse con las hendiduras complementarias formadas en la cara 1122 de extremo del tubo con el fin de mejorar adicionalmente el sellado.
La Figura 12 es un dibujo del detalle que ilustra el area alrededor de una junta 1226 en un conjunto de empalme, no de acuerdo con la presente invencion. El tubo 1220 se inserta en el cuerpo 1212 del empalme. La cara 1222 de extremo del tubo y la cara 1224 de asiento del orificio se sellan con la junta 1260 de plastico (o de metal blando) sin ninguna hendidura en la cara 1222 de extremo del tubo. La junta 1260 de plastico puede tener forma de T, o puede tener otra forma tal como se indica por las lmeas de sombra en la Figura. Ademas, se puede incluir una jaula 1254 de estanqueidad para ayudar a posicionar la junta 1260 de plastico, o para proporcionar un tope para evitar a sobrecarga de la junta 1260 de plastico. Ademas, aunque no se muestra, la junta 1260 de plastico y/o la jaula 1254 de estanqueidad pueden incluir tambien espolones u otros salientes que pueden acoplarse con las hendiduras complementarias formadas en la cara 1122 de extremo del tubo con el fin de mejorar aun mas el sellado.
Las juntas aqrn descritas pueden adoptar muchas formas y fabricarse de muchos materiales. Por ejemplo, las juntas de metal son anulares y tienen preferentemente una seccion transversal arqueada (arqueada) con el arco dispuesto radialmente hacia dentro para contrarrestar la presion desde el interior del empalme para tubos. Es decir, un lado convexo de la junta se orienta radialmente hacia dentro y la junta puede tener un lado concavo radialmente exterior orientado radialmente hacia fuera. Con el empuje de fluido en el lado convexo de la junta, la resistencia de la junta aumenta realmente. Con el fin de evitar el pandeo, la forma de arco se puede reforzar con otra junta o una jaula que tiene un saliente, o conformarse de otra manera para soportar la junta de metal. Ademas, las juntas se pueden formar para facilitar su fabricacion, o para ajustarse a los extremos del tubo conformados o a caras se asiento. Las juntas en forma de T que se muestran en las Figuras 11 y 12 pueden ser especialmente ventajosas en algunos casos, puesto que pueden formar una junta muy cerca del diametro interior del tubo y/o orificio. Aunque juntas elastomericas, de metal y de plastico se han utilizado con fines ilustrativos, se pueden utilizar tambien otros materiales flexibles o blandos.
Juntas de plastico se pueden fabricar de, por ejemplo, PEEK, Nylon, o similares. Las juntas de metal se pueden estar hechas de, por ejemplo, cobre, zinc, o similares. Ademas, las juntas de metal pueden enchaparse con un metal blando (por ejemplo, plata, zinc, cobre, o similares) o revestirse con un plastico (por ejemplo, PTFe o similar) con el fin de mejorar el sellado. Las juntas de metal flexibles pueden ser preferidas en algunos casos con el fin de mantener un sellado durante los movimientos de tubo pequenos causados por termociclado, vibracion, cargas lineales, o similar. Plasticos y metales blandos pueden ser especialmente preferibles en algunos casos, ya que pueden deformarse facilmente para sellarse al cuerpo del empalme y a las imperfecciones en la cara de extremo del tubo. Ademas, plasticos y metales blandos son generalmente suficientemente ngidos para mantener su posicion y no arrastrarse en el flujo del sistema.
Jaulas de estanqueidad se pueden formar a partir de una variedad de materiales, pero son preferentemente metales ngidos con el fin de evitar danos en las juntas causados por la sobrecarga. En muchos casos, las funciones de una jaula se pueden replicar mediante la sustitucion de una junta de plastico.
Uno o mas miembros de estanqueidad secundarios se pueden incorporar en una junta con el fin de proporcionar una junta auxiliar.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de empalme para tubos para aplicaciones de alta presion, que comprende:
    (a) un cuerpo (612) del empalme que tiene una cara (624) de asiento anular,
    (b) un tubo (620) que tiene una cara (622) de extremo axial del tubo yuxtapuesta a la cara de asiento del cuerpo del empalme, y
    (c) una junta (626) anular que incluye un miembro de estanqueidad anular interpuesto entre y acoplando la cara de asiento y la cara de extremo axial del tubo para sellar el tubo para al cuerpo del empalme,
    caracterizado porque la cara (622) de extremo axial del tubo tiene formado en su interior una hendidura (636) anular forjada que forma una superficie de estanqueidad contra la que se sella el miembro de estanqueidad anular.
  2. 2. El empalme para tubos de la reivindicacion 1, en el que la junta (626) incluye una jaula (654) de estanqueidad para alinear la junta con respecto a la hendidura (636) en la cara (622) de extremo axial del tubo y/o como tope para definir una separacion minima entre la cara (6 22) de extremo axial del tubo y la cara (624) de asiento cuando colindan entre sf
  3. 3. El empalme para tubos de la reivindicacion 1 o de la reivindicacion 2, que incluye un dispositivo de sujecion para sujetar el tubo (620) en el cuerpo (612) del empalme con la junta (626) comprimida axialmente entre la cara (622) de extremo axial del tubo y la cara (624) de asiento, en el que el dispositivo de sujecion incluye opcionalmente al menos uno de (a) una tuerca (134) para acoplar por rosca el cuerpo del empalme y (b) un casquillo (130) frontal configurado para sujetar el tubo, y en el que, cuando el dispositivo de sujecion incluye una tuerca y un casquillo frontal, la tuerca se puede acoplar por rosca con el cuerpo del empalme y comprime el casquillo frontal entre la tuerca y el cuerpo del empalme.
  4. 4. El empalme para tubos de cualquier reivindicacion anterior, en el que el miembro (626) de estanqueidad es una junta de metal.
  5. 5. El empalme para tubos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el miembro (626) de estanqueidad es una junta de plastico o de metal blando o una junta elastomerica.
  6. 6. Un procedimiento de sellar un tubo a un cuerpo (612) del empalme para tubos para aplicaciones de alta presion, que comprende:
    formar hendiduras en una cara (622) de extremo axial de un tubo (620) para proporcionar una superficie de estanqueidad que es mas lisa que la cara de extremo axial antes a la formacion de hendiduras, montar una junta (626) anular entre una superficie (624) de asiento en el cuerpo del empalme (6 12) y la superficie de estanqueidad formada en la cara de extremo axial del tubo.
  7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 6, que incluye la sujecion de un casquillo (130) frontal en el tubo (620) apretando una tuerca (134) acoplada por rosca con el cuerpo (612) del empalme para comprimir el casquillo frontal entre la tuerca y el cuerpo del empalme.
  8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, que incluye alinear la junta (626) con respecto a la superficie de estanqueidad en la cara (622) de extremo axial con una jaula (654) de estanqueidad.
  9. 9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que incluye la definicion de un espacio mmimo entre la cara (6 22) axial de extremo y la cara (624) de asiento con una jaula (654) de estanqueidad.
  10. 10. Una herramienta (238) de preparacion para extremos de tubos para su uso en la formacion de una superficie con hendiduras en una cara de extremo axial de un tubo a montarse en relacion de estanqueidad en un cuerpo del empalme para tubos, que comprende:
    un soporte (234, 246) de tubo que sujeta un tubo (220) en su interior, una matriz (240) que tiene una hendidura anular que forma saliente (244), y
    un accionador (242) para empujar a la fuerza la matriz en una cara (222) de extremo axial del tubo sujetado en el soporte del tubo con el saliente que forma la hendidura anular formando una hendidura anular en la cara de extremo axial del tubo a fin de proporcionar una superficie de estanqueidad mas lisa que la cara de extremo axial antes de la formacion de hendiduras.
  11. 11. La herramienta de extremo del tubo de preparacion de la reivindicacion 10, en la que el accionador (242) se acciona hidraulicamente.
  12. 12. La herramienta de preparacion para extremos de tubos de la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11, en la que el accionador comprende un cuerpo (242) que tiene paredes laterales troncoconicas para ajustar un casquillo frontal (230) en el tubo (220).
  13. 13. La herramienta de preparacion para extremos de tubos de la reivindicacion 12, en la que la distancia (X) entre la cara (222) de extremo axial del tubo (220) y un punto de contacto (248) en el casquillo (230) frontal se controla con precision.
  14. 14. La herramienta de preparacion para extremos de tubos de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en la que 5 la matriz (240) es desmontable.
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