ES2933117T3 - Método de montaje para componentes de conductos de tuberías - Google Patents

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Abstract

Método y dispositivo para apretar una conexión roscada, preferiblemente para conectar componentes de tuberías, en el que la conexión roscada a apretar tiene una unidad de elementos de conexión con rosca externa, una unidad de elementos de conexión con rosca interna y un elemento de sellado dispuesto en el medio, el método teniendo los siguientes pasos: o rosca externa hasta el contacto del elemento de sellado y alcanzando el punto de inicio para la compresión del elemento de sellado, donde el elemento de sellado está dispuesto sobre o en al menos una de las unidades de elementos de conexión y está en contacto con el otro, - apretar la unidad del elemento de conexión con rosca interna o externa hasta un valor umbral predeterminado,en el que el punto de partida para la compresión del elemento de sellado y el valor umbral se determinan sobre la base de los cambios en la relación entre el ángulo de rotación y el par durante el ajuste y apriete de la conexión roscada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método de montaje para componentes de conductos de tuberías
La invención se refiere a un método para apretar una conexión roscada según la reivindicación 1.
Las herramientas conocidas por el estado de la técnica para determinar si una unión roscada está suficientemente apretada se utilizan principalmente en la construcción de vehículos, donde normalmente se trata de uniones roscadas metálicas, que se instalan en condiciones ambientales más o menos constantes.
Por ello, se suelen utilizar herramientas que registran tanto el par como el ángulo de giro y cuando se alcanza un determinado par se especifica qué tan grande debe ser el ángulo de giro a apretar para que la unión roscada quede apretada según las necesidades.
El documento DE 10328 381 A1 da a conocer una llave dinamométrica de este tipo que mide el par y cuando se alcanza el par requerido, todavía se debe aplicar un ángulo de rotación específico para lograr la solidez requerida. La desventaja aquí es que este método no se puede utilizar independientemente de los materiales de los elementos a conectar. Esto significa que diferentes materiales requieren un ángulo de rotación de ajuste diferente y esto también puede depender de la temperatura exterior. Así, en la primera fase, el par se registra por medio de una herramienta hasta que se alcanza el par especificado, pero el ángulo de rotación requerido se especifica independientemente de la temperatura exterior u otras condiciones límite. Puede darse el caso de que con un ajuste requerido de 180°, por ejemplo, con una conexión roscada que aún presente partículas de suciedad en la rosca y a temperaturas de montaje de -20°C, el par que finalmente se produzca sea mucho mayor que con el mismo ajuste a una temperatura de montaje de 30°C, que presente una rosca limpia. Todas estas circunstancias conducen entonces a tensiones no deseadas en la rosca o en la conexión roscada, que luego provocan fallas o fugas.
El documento EP 0627282 A1 publica un método para apretar un elemento roscado para su uso en el montaje de los componentes de una junta tubular con una tuerca.
También el documento WO 2016/062915 A1 describe el método de la técnica anterior mencionado anteriormente, aquí aplicado a una conexión de tubería.
El objeto de la invención es proponer un método que compruebe constantemente el apriete de una conexión roscada durante todo el proceso de apriete, evitando así el riesgo de tensiones no deseadas debido a la aplicación de pares incorrectos. Además, el dispositivo debe garantizar un fácil manejo y evitar errores de montaje.
De acuerdo con la invención, este objetivo se logra porque el punto de partida para la compresión del elemento de sellado y el valor umbral se determinan sobre la base de los cambios en la relación entre el ángulo de rotación y el par durante el ajuste y apriete de la conexión roscada.
El método según la invención acorde con la reivindicación 1 para apretar una conexión roscada, preferiblemente para conectar componentes de tubería, en el que la conexión roscada a apretar presenta una unidad de elemento de conexión con rosca externa, una unidad de elemento de conexión con rosca interna y un elemento junta dispuesto entre ambas unidades, incluye los siguientes pasos:
• Colocar las unidades elemento de conexión con rosca interna o externa hasta que entre en contacto con el elemento de sellado y se alcance el punto de partida para presionar el elemento de sellado. El punto de partida para presionar el elemento de sellado comienza cuando la unidad elemento de conexión opuesta hace contacto con el elemento de sellado. El elemento de sellado está dispuesto sobre o en al menos una de las unidades elementos de conexión y, cuando las unidades elementos de conexión al colocarse o girar juntas, hacen contacto con la otra unidad elemento de conexión o con la opuesta. Hasta el punto de inicio de la compresión, se aplica un par que corresponde a casi 0 Nm, solo la fricción que se produce en la rosca requiere un par bajo para hacer girar la unidad elemento de conexión entre sí.
• Una vez alcanzado el punto de partida de la compresión, se inicia el apriete de la unidad elementos de conexión con rosca interior o exterior hasta un valor umbral predeterminado en el que el par a aplicar aumenta enormemente en relación con el ángulo de giro que se realiza.
Una unidad elemento de conexión tiene preferiblemente una brida o un soporte
con rosca externa dispuesta sobre ella y la otra unidad de conexión con rosca interna también tiene una brida o un soporte, en donde una tuerca formada por separado dispuesta en la brida presenta la rosca interna. Por supuesto, también son concebibles otras configuraciones de las unidades de conexión, como la rosca interna o la tuerca se fija a la brida.
El punto de partida para la compresión del elemento de sellado y el valor umbral son puntos en los que la relación entre el ángulo de giro y el par cambia significativamente durante el apriete de la conexión roscada. La relación entre ángulo de giro y par es de casi 0 Nm por grado hasta llegar al punto de partida de la compresión, como ya se ha comentado. En un diagrama de par-ángulo de rotación, se puede determinar así en la curva que el ajuste de la conexión roscada tiene una pendiente casi infinita. El ajuste es constante hasta el punto de partida del prensado, correspondiendo la relación ángulo de giro/par a la pendiente de una curva en un diagrama par-ángulo de giro. Cuando se alcanza el punto de partida de la compresión, la curva sufre un cambio de pendiente y, por tanto, de la relación entre el ángulo de giro y el par. A partir de ese momento, la curva discurre con una pendiente menor durante el apriete, es decir, con un par mayor, hasta que se alcanza el valor umbral. En el valor umbral, el gradiente, es decir, la relación entre el ángulo de rotación y el par, vuelve a cambiar significativamente. La curva se aplana de nuevo, lo que significa que el par aumenta significativamente en comparación con el ángulo de rotación realizado y, por lo tanto, el gradiente disminuye hasta casi 0. El proceso de apriete se completa cuando se alcanza el valor umbral.
Se ha demostrado que es ventajoso si casi no se aplica par antes de que se alcance el punto de partida para presionar el elemento de sellado y la pendiente de una curva en un diagrama de par/ángulo de rotación es infinitamente empinada o aproximadamente paralela al eje del ángulo. de rotación en la dirección y. El bajo par que está presente durante el ajuste se debe a la fricción en la rosca, que es tan baja que puede despreciarse en el método según la invención. Un par más alto solo se produce cuando hay resistencia, lo que se produce aquí debido al contacto del elemento de sellado con la otra unidad elemento de conexión.
Se ha demostrado que es ventajoso que se aplique un par después de alcanzar el punto de inicio para comprimir el elemento de sellado, con la relación entre el ángulo de rotación y el par cambiando significativamente o la pendiente disminuyendo significativamente después de alcanzar el punto de inicio para comprimir el elemento de sellado. . La relación entre el ángulo de giro y el momento de giro transcurre preferentemente de forma aproximadamente lineal desde el punto en el que se alcanza el punto de partida para presionar el elemento de sellado hasta el valor umbral. Esto significa que el par aumenta casi linealmente con el ángulo de rotación utilizado, dependiendo el gradiente o la relación de varios factores y propiedades, como el material de las unidades del elemento de conexión y el sello, la temperatura de montaje, la limpieza, el tiempo de montaje, etc. ..
Se ha demostrado una realización preferida del método cuando la relación entre el ángulo de rotación y el par después de alcanzarse el valor umbral en comparación con la relación entre el ángulo de rotación y el par antes de alcanzar el valor umbral cambia en donde la pendiente de la curva cambia después de que se alcanza el valor umbral en el diagrama de par-ángulo de giro se reduce significativamente en comparación con la curva antes de alcanzar el valor umbral. A partir del valor umbral, la curva discurre con una pendiente cercana a 0, ya que el par de giro a aplicar es enormemente elevado en relación con el ángulo de giro.
Ha demostrado ser ventajoso si las relaciones entre el ángulo de giro y el par de giro se determinan mediante un algoritmo. Como resultado, durante el proceso de apriete de la conexión roscada se puede determinar si hay un cambio en la relación entre el ángulo de rotación y el par de giro , y la información correspondiente se puede emitir o informar de que la conexión se ha apretado lo suficiente o que se ha alcanzado el punto de partida para el prensado. Es ventajoso si los datos determinados del proceso de apriete se recopilan en consecuencia, por ejemplo en una nube, con lo que se pueden registrar una gran cantidad de valores experimentales y se puede optimizar el algoritmo con los datos correspondientes del preajuste del dispositivo.
El algoritmo para determinar la relación entre el ángulo de giro y el par de giro es preferiblemente el siguiente: si la relación determinada del ángulo de giro (DW)/ par de giro (DM) con respecto a la medición anterior o el valor medio de las mediciones anteriores está en al menos /- 10 %, preferiblemente /- 20 % de diferencia, se detecta un punto de inflexión de la curva y, por lo tanto, se alcanza el punto de partida para la compresión o el valor umbral. Este objeto también se logra porque el inserto de gancho tiene una codificación y cuando el inserto de gancho está acoplado, la codificación es detectada por el dispositivo de detección en el cuerpo base y los datos específicos de la conexión roscada se configuran automáticamente en el dispositivo.
El dispositivo, que no forma parte de la invención, para apretar una conexión roscada de componentes de tubería tiene un cuerpo base en el que se encuentran un sensor de medición de par para determinar el par predominante o aplicado, un sensor para determinar la posición y el cambio de posición, preferentemente un giróscopo para determinar el ángulo de rotación un dispositivo de reconocimiento, un elemento de memoria para almacenar los datos específicos de la atornilladura y un transmisor para transmitir los datos detectados. Además, el dispositivo incluye un inserto de gancho, en donde el inserto de gancho está dispuesto en el cuerpo de base de manera que puede ser reemplazado, en donde el inserto de gancho presenta un código y cuando el inserto de gancho está acoplado, el código es registrado por el dispositivo de detección en el cuerpo base y los datos específicos de la conexión roscada se configuran automáticamente en el dispositivo.
Debido a la codificación en el inserto de gancho, el dispositivo se ajusta automáticamente a los valores que se almacenaron en la codificación. De esta forma, los valores correspondientes para, por ejemplo, una dimensión específica de conexión roscada se preestablecen automáticamente en el dispositivo, que le indica automáticamente al operador cuando la conexión roscada está lo suficientemente apretada. Los errores de instalación se pueden evitar porque el operador no tiene que ingresar ningún valor en el dispositivo, sino que todo funciona de forma autónoma.
Ha demostrado ser ventajoso si el dispositivo presente un dispositivo de medición para determinar la ubicación geográfica, preferiblemente un receptor GPS. De esta manera, se puede determinar exactamente dónde se instaló la conexión roscada y estos datos se pueden transferir a un plano del sitio correspondiente, para que luego se pueda ver exactamente dónde se encuentra la conexión roscada, ya que tales conexiones generalmente están enterradas debajo de la calles o en techos a pocos metros de altura donde son de difícil acceso y se requiere un gran esfuerzo para determinar cómo o si se instalaron correctamente. Además, también se puede colocar un chip u otro código en la conexión roscada para leerla también a través del dispositivo y registrar los datos de la conexión roscada u otro accesorio en un plano del sitio y administrarlo con los datos de montaje.. Esto ayuda con los trabajos de mantenimiento y reparación porque antes de que se rompa una carretera o se detenga una planta de producción, ya se sabe qué y cómo se instaló. Estos datos también pueden recopilarse de forma centralizada y recuperarse en consecuencia. Debido a la recopilación central de los diferentes datos, también se puede vincular y mostrar información diferente en un dispositivo de visualización según lo requiera el operador.
Como posible realización adicional, existe la posibilidad de que el dispositivo presente un sensor para la detección de material, preferiblemente un sensor de color, con lo que se puede determinar el color de la conexión roscada o el plástico de la conexión roscada. Esto, junto con la codificación en el inserto de gancho, le dice al dispositivo exactamente qué conexión roscada se debe apretar, ya que la codificación contiene la dimensión de la conexión roscada y otros datos y el color de la conexión roscada a atornillar permite al dispositivo identificar qué plástico presenta la conexión roscada. Todos estos datos se utilizan para definir el par requerido, en función del ángulo de rotación, que se almacenó en la memoria del dispositivo. Por supuesto, estos datos también se pueden recopilar de forma centralizada y consultar de forma autónoma utilizando el dispositivo. Alternativamente, los insertos de gancho también pueden tener diferentes colores que se asignan a un material de la conexión roscada , por lo que la codificación en el inserto de gancho también transmite estos datos al dispositivo y el operador ya encuentra la asignación de material o plástico de la conexión roscada al seleccionar el inserto de gancho con el color correspondiente.
El operador recibe señales del dispositivo, ya sean acústicas, hápticas o visuales, que le indican que se han alcanzado los puntos a determinar, como el punto de inicio del prensado y el valor umbral. El ensamblaje completo o la curva de medición en el diagrama par de giro - angulo de giro se registra y guarda, además de ser transferible y almacenable en un teléfono inteligente, tableta, computadora u otro medio visual.
Todas las opciones de diseño se pueden combinar libremente entre sí y las características del método también se aplican al dispositivo y viceversa.
Se describe una realización de la invención con referencia a las figuras, no limitándose la invención únicamente a la realización. Muestran:
La Figura 1, un diagrama de par de giro -ángulo de giro con el trazado de apretar la conexión roscada, la Figura 2, una conexión roscada a modo de ejemplo, que se aprieta mediante el método según la invención,
la Figura 3, una conexión roscada a modo de ejemplo, que se aprieta mediante el método inventivo y la Figura 4, un boceto de un dispositivo.
El diagrama que se muestra en la figura 1 muestra el proceso de apriete de la conexión roscada en un diagrama de par de giro - ángulo de giro. En la zona inferior hasta el punto inicial de la compresión A, se puede ver claramente el curso casi perpendicular o paralelo al eje Y. Esto muestra que apenas existe un momento de giro , ya que no se requiere resistencia o solo la que prevalece debido a la rosca para posicionar la unidad elemento de conexión 6 hasta que se contacte con el elemento de sellado 7. Por supuesto, también son concebibles otros elementos de sellado tales como sellos planos u otros, y también pueden usarse otros diseños de conexiones roscadas que los que se muestran en la figura2 Tan pronto como la unidad elemento de conexión 6 con rosca interior, que está dispuesta en una tuerca separada 8, contacta con la junta 7 con la superficie frontal de la brida 9, aumenta la resistencia y aumenta el momento de giro DM en relación con el ángulo de giro DW, como se puede apreciar desde el punto de partida de la compresión A. A partir de ese momento, un aumento preferentemente lineal del momento de giro transcurre por lo tanto en relación constante con el ángulo de giro realizado. Por lo tanto, la pendiente de la curva ha disminuido significativamente después de alcanzar el punto de inicio de la compresión A. Cuando se alcanza el valor umbral B, tiene lugar nuevamente un cambio de la relación entre el par de giro y el ángulo de rotación o la pendiente de la curva, ya que en este punto una unidad elemento de conexión contacta con la otra y no solo el elemento de junta 7 como al principio sino una superficie frontal de una unidad elemento de conexión 5 se apoya en la otra superficie frontal de la otra unidad elemento de conexión 6. A partir de ese momento, hay que destacar un aumento significativo del par DM, finalizándose generalmente el montaje cuando se alcanza el valor umbral B. En la Figura 3 se muestra una construcción alternativa de una conexión roscada 4, que se puede apretar usando el método de acuerdo con la invención, en cuyo caso la rosca interna no está dispuesta en una tuerca diseñada por separado en una brida, sino como en la unidad elemento de conexión 5 con rosca exterior en una sola pieza. Estas realizaciones ilustradas de las posibles configuraciones para la conexión roscada no son concluyentes, sino que las conexiones roscadas 4 mostradas pretenden mostrar como posibles variantes de muchas, puesto que tambien la invención en el método para apretar una conexión roscada 4 y un dispositivo correspondiente 1, que no es parte de la invención, se encuentra y no se encuentra en el diseño exacto de una conexión roscada 4 en sí. El dispositivo 1 esbozado en la figura 4 sólo está destinado a proporcionar una impresión aproximada del dispositivo 1 y la carcasa 2 indica que el inserto de gancho 3 es adaptable. Una pantalla debería ayudar en la operación, pero también es concebible que la pantalla se pueda reemplazar por un teléfono inteligente y toda la información se pueda mostrar allí mismo. Los datos se pueden transmitir con o sin cable.
Lista de referencias
1 dispositivo
2 carcasa
3 inserto de gancho
4 conexión roscada
5 elemento de conexión con una rosca exterior
6 elemento de conexión con una rosca interior
7 elemento de junta
8 tuerca
9 brida / soporte
A punto de partida de la compresión.
B valor umbral
DM par de giro
DW ángulo de rotación

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Método para apretar una conexión roscada (4), para conectar componentes de tuberías, en donde la conexión roscada (4) a apretar presenta una unidad elemento de conexión (5) con una rosca exterior, una unidad elemento de conexión (5) con una rosca interior rosca, y un elemento de junta (7) dispuesto entre estos, en donde el método presenta los siguientes pasos:
• posicionar las unidades elementos de conexión (5, 6) con rosca interior o exterior hasta hacer contacto con el elemento de junta (7) y alcanzar el punto de partida (A) para comprimir el elemento de junta (7), en donde el elemento de junta (7).está dispuesto sobre o en al menos una de las unidades elementos de conexión (5, 6) y está en contacto con la otra, caracterizado por
• apretar una de las unidades elemento de conexión (5, 6) con rosca interior o exterior hasta un valor umbral predefinido (B), donde al alcanzar el valor umbral (B) una cara frontal de una u otra unidad de elementos de conexión (5, 6) se apoya contra la otra cara frontal de la otra unidad elementos de conexión (5, 6),
• en donde durante todo el proceso de apriete, el par de giro predominante o aplicado (DM) y el ángulo de rotación (DW) se controlan constantemente,
• y donde el punto de partida (A) para comprimir el elemento de junta (7) y el valor umbral (B) se determinan como resultado de los cambios de relación que ocurren entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) durante el posicionamiento y apriete de la conexión roscada.
2. Método según la reivindicación 1 caracterizado por que hasta llegar al punto de partida para comprimir el elemento de junta (7) prácticamente no se aplica ningún par de giro (DM) y, por lo tanto, el gradiente de una curva en un diagrama de ángulo de rotación-par de giro discurre prácticamente infinitamente inclinado o aproximadamente paralelo al eje del ángulo de rotación en la dirección y.
3. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por que desde alcanzar el punto de inicio (A) para comprimir el elemento de junta (7) se aplica un par de giro (DM), en donde la relación que se produce entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) cambia claramente después de alcanzar el punto de inicio (A) para comprimir el elemento de junta (7), o la pendiente de la curva en el diagrama de par de giro - ángulo de rotación se reduce claramente, siendo la relación entre el ángulo de rotación y el par de giro o la pendiente de la curva en el diagrama de par de giro - ángulo de rotación preferentemente aproximadamente lineal desde que alcanza el punto de partida (A) para comprimir el elemento de junta (7).
4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que la relación entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) desde que alcanza el valor umbral (B) en comparación con la relación entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) antes de alcanzar el valor umbral (B) cambia, donde el gradiente de la curva desde que alcanza el valor umbral (B) en el diagrama de par de giro - ángulo de rotación se reduce sustancialmente en comparación con la trayectoria de la curva antes de alcanzar el valor umbral (B).
5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que las relaciones entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) se determinan mediante un algoritmo.
6. Método según la reivindicación 5 caracterizado por que el algoritmo para determinar la relación entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) dice lo siguiente: cuando la relación determinada entre el ángulo de rotación (DW) y el par de giro (DM) difiere de la medición anterior en al menos /- 10 %, preferentemente /- 20%, se confirma un punto de inflexión de la curva y por tanto la llegada al punto de partida (A) de la compresión o valor umbral (B).
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