ES2996908T3

ES2996908T3 - Pipe elements

Info

Publication number: ES2996908T3
Application number: ES19195323T
Authority: ES
Inventors: Douglas Dole
Original assignee: Victaulic Co
Current assignee: Victaulic Co
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2025-02-13
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: EP3608031B1; BR122018016401B1; CA2962936C; US20230347401A1; US10245631B2; JP2019171478A; CN107081362B; JP6672280B2; CA2962936A1; AU2025208513A1; IL265187B; IL251334A0; JP2020204405A; IL251334B; MX2024012204A; TW202146803A; AU2023204115A1; US20160101454A1; PL3608031T3; AU2020202287A1

Abstract

Combinación de al menos un elemento de tubería y un acoplamiento. El elemento de tubería comprende una superficie exterior que rodea un eje longitudinal; al menos un extremo; una ranura situada en la superficie exterior próxima al menos a un extremo, extendiéndose la ranura circunferencialmente alrededor del elemento de tubería. La ranura comprende una primera superficie lateral próxima al menos a un extremo; una superficie de suelo contigua a la primera superficie lateral; una segunda superficie lateral contigua a la superficie de suelo, estando la segunda superficie lateral en relación espaciada con la primera superficie lateral. La primera superficie lateral se proyecta radialmente hacia fuera más allá de un resto de la superficie exterior del elemento de tubería; y una marca de mecanizado situada en la superficie exterior y que se extiende circunferencialmente alrededor del elemento de tubería. El acoplamiento comprende una pluralidad de segmentos unidos de extremo a extremo que rodean un espacio central, siendo recibido el al menos un elemento de tubería dentro del espacio central. Cada uno de los segmentos tiene al menos una chaveta que se proyecta hacia el espacio central, acoplándose la al menos una chaveta a la ranura. La al menos una chaveta comprende una primera superficie de chaveta acoplada con la primera superficie lateral de la ranura; una segunda superficie de tecla contigua a la primera superficie de tecla y orientada hacia la superficie del piso de la ranura; y una tercera superficie de tecla contigua a la segunda superficie de tecla, estando la tercera superficie de tecla orientada hacia la segunda superficie lateral de la ranura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elementos de tubería

Campo de la invención

La invención se refiere a combinaciones de elementos de tubería y acoplamientos que los unen por sus extremos.

Antecedentes

Los surcos circunferenciales y otras características tales como hombros y rebordes pueden formarse en elementos de tubería mediante diversos métodos, siendo uno de particular interés los surcos por laminación. Los métodos de hacer surcos por laminación implican enganchar un rodillo interior con una superficie interior de un elemento de tubería y un rodillo exterior con una superficie exterior del elemento de tubería opuesta al rodillo interior y comprimir de forma incremental la pared lateral del elemento de tubería entre los rodillos mientras se hace rotar al menos uno de los rodillos. La rotación de un rodillo (a menudo el rodillo interior) provoca una rotación relativa entre el conjunto de rodillos y el elemento de tubería, y las características de los rodillos interior y exterior forman características correspondientes en las superficies interior y exterior del elemento de tubería. En un ejemplo de método de hacer surcos por laminación, los rodillos permanecen en una ubicación fija y el elemento de tubería rota sobre su eje longitudinal en relación con los rodillos. En otra realización de ejemplo, el elemento de tubería permanece estacionario y el conjunto de rodillos atraviesa la circunferencia del elemento de tubería.

Una desventaja de hacer surcos por laminación se manifiesta cuando se forma un surco circunferencial en la superficie exterior del elemento de tubería cerca de un extremo abierto. El surco circunferencial se forma cuando una característica circunferencial elevada en el rodillo exterior coopera con un rebaje circunferencial en el rodillo interior posicionado opuesto a la característica elevada. Durante la formación del surco, el extremo abierto del elemento de tubería puede agrandarse en el extremo del elemento de tubería; el extremo adquiere una forma de "campana", ensanchándose hacia afuera como una consecuencia no deseada cuando el material de la tubería se deforma para formar el surco. El ensanchamiento del extremo de la tubería es indeseable porque puede cambiar el diámetro exterior crítico del elemento de tubería en el extremo donde es más importante no exceder una tolerancia máxima de modo que, por ejemplo, el elemento de tubería pueda engancharse correctamente a los accesorios o acoplamientos mecánicos y formar una unión hermética a los fluidos. Claramente existe una necesidad de rodillos de surcos y un método de hacer surcos por laminación que mitigue o elimine el ensanchamiento del extremo de la tubería.

Además, los elementos de tubería unidos mediante acoplamientos mecánicos suelen utilizar un sello o junta flexible para lograr un sellado hermético a los fluidos. La junta tiene superficies de sellado que se comprimen contra las superficies exteriores de los elementos de tubería mediante los acoplamientos. Es ventajoso mejorar el acabado de la superficie de los elementos de tubería en la región donde se enganchan a las superficies de sellado para proporcionar un contacto superficial eficaz que garantice un buen sellado.

El documento EP 1038603 A2 divulga un laminado por surcos de elementos de tubería.

El documento US 3,995,466 A divulga una máquina para hacer surcos en una tubería por laminación.

El documento US 2005/0212296 A1, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, divulga tuberías que tienen surcos circunferenciales de cuña.

El documento EP 2759 354 A1 divulga un método y aparato para fabricar un elemento de tubería que tiene hombro, surco y reborde.

Resumen

La invención abarca una combinación de al menos un elemento de tubería y un acoplamiento de acuerdo con la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista en sección longitudinal de un conjunto de rodillos de ejemplo que no es de acuerdo con la invención;

La figura 1A muestra una vista en sección parcial de un componente del conjunto de rodillos de la figura 1 a escala ampliada;

Las figuras 1B-1D y 1F muestran vistas en sección longitudinal de rodillos de ejemplo que no son de acuerdo con la invención;

La figura 1E muestra una vista en sección parcial de un componente del conjunto de rodillos de la figura 1 a escala ampliada;

La figura 2 muestra una vista en sección longitudinal de otro conjunto de rodillos de ejemplo que no es de acuerdo con la invención;

Las figuras 2A-2C muestran vistas en sección longitudinal de rodillos de ejemplo que no son de acuerdo con la invención;

La figura 3 muestra una vista isométrica despiezada de un rodillo de ejemplo que no es de acuerdo con la invención;

Las figuras 4-7 son vistas en alzado que ilustran conjuntos de rodillos de ejemplo en uso para formar elementos de tubería;

Las figuras 5A y 6A muestran vistas en sección longitudinal del conjunto de rodillos de ejemplo de las figuras 4-7 a escala ampliada;

Las figuras 8 y 9 muestran vistas en sección longitudinal parcial de elementos de tubería de ejemplo formados por laminación que no son de acuerdo con la invención;

La figura 10 es una vista isométrica de una combinación de ejemplo de elementos de tubería y un acoplamiento de acuerdo con la invención;

La figura 11 es una vista isométrica despiezada ordenado de un acoplamiento de ejemplo; y

Las figuras 12 y 13 son vistas en sección longitudinal de combinaciones de ejemplo de elementos de tubería y un acoplamiento de acuerdo con la invención;

Descripción detallada

La figura 1 muestra un conjunto de rodillos 10 para laminar un elemento de tubería (no mostrado). El conjunto de rodillos 10 comprende un rodillo interior 12 que se puede enganchar a una superficie interior del elemento de tubería y un rodillo exterior 14 que se puede enganchar a una superficie exterior del elemento de tubería. Como se describe a continuación, la pared lateral del elemento de tubería se comprime entre los rodillos interior y exterior 12 y 14 que cooperan para impartir diversas formas a las superficies y la pared lateral del elemento de tubería.

En la realización de ejemplo de la figura 1, el rodillo exterior 14 comprende un cuerpo de rodillo 16 que puede rotar alrededor de un primer eje 18. El eje 18 es un eje longitudinal, y el cuerpo de rodillo 16 tiene una pluralidad de características elevadas 20, 22 y 24 que se extienden circunferencialmente a su alrededor y se proyectan radialmente desde el eje 18. La primera característica elevada 20 está ubicada en el cuerpo del rodillo 16 de modo que puede engancharse a la superficie exterior del elemento de tubería cerca de su extremo y comprende una superficie cónica 26 que se extiende longitudinalmente a lo largo del cuerpo del rodillo y que proyecta radialmente desde el eje 18. La superficie cónica 26 tiene un radio más pequeño 28 posicionado adyacente a la segunda característica elevada 22 y un radio más grande 30 posicionado distal a la segunda característica elevada. La primera característica elevada 20 se utiliza para mitigar, controlar o prevenir el ensanchamiento del extremo del elemento de tubería que se trabaja entre los rodillos 12 y 14 como se describe en detalle a continuación.

La figura 2 muestra otro ejemplo de realización de un cuerpo de rodillo 16 en donde la primera característica elevada 20 comprende una superficie curva 36 y una superficie sustancialmente plana 38 orientada sustancialmente paralela con respecto al eje 18. La superficie curva 36 se proyecta radialmente desde el eje 18 y se utiliza para bruñir la superficie exterior del elemento de tubería cerca de su extremo como se describe a continuación.

Con referencia nuevamente a la figura 1, la segunda característica elevada 22 se muestra como una proyección 40. Como se muestra en la figura 1A, la proyección 40 se extiende circunferencialmente alrededor del cuerpo del rodillo 16 y está definida por una primera superficie 42 que mira hacia la primera característica elevada 20 y está orientada sustancialmente perpendicularmente al eje 18, una segunda superficie 44 contigua a la primera superficie 42 y, en este ejemplo, orientada sustancialmente paralela al eje 18, y una tercera superficie 46 contigua a la segunda superficie 44 y orientada hacia la tercera característica elevada 24. En este ejemplo la tercera superficie 46 está orientada angularmente con respecto al eje 18.

La figura 2 muestra el cuerpo del rodillo de ejemplo 16 en donde la segunda característica elevada 22 se muestra como una proyección 48. La proyección 48 se extiende circunferencialmente alrededor del cuerpo del rodillo 16 y está definida por una primera superficie 50 orientada hacia la primera característica elevada 20 y orientada sustancialmente perpendicularmente al eje 18, una segunda superficie 52 contigua a la primera superficie 50 y, en este ejemplo, orientada sustancialmente paralela al eje 18, y una tercera superficie 54 contigua a la segunda superficie 52 y orientada hacia la tercera característica elevada 24. En este ejemplo, la tercera superficie 54 está orientada sustancialmente perpendicularmente al eje 18. En las realizaciones de ejemplo de rodillos mostradas en las figuras 1 y 2, la segunda característica elevada 22, en cualquier forma, se utiliza para formar un surco circunferencial en el elemento de tubería como se describe a continuación.

Como se muestra en las figuras 1A y 2, la tercera característica elevada 24 comprende una superficie curva 56 que se proyecta radialmente desde el eje 18 y tiene un radio máximo 58 que puede ser sustancialmente igual al radio máximo 59 de la superficie curva 36 de la primera característica elevada 20 (figura 2), o al radio mayor 30 de la superficie cónica 26 (figura 1A). La superficie curva 56 de la tercera característica elevada 24 se utiliza para evitar que el elemento de tubería se tambalee y, por lo tanto, pierda estabilidad de seguimiento cuando las primera y segunda características elevadas 20 y 22 se enganchan al elemento de tubería como se describe a continuación.

Como se muestra en las figuras 2 y 3, a veces es ventajoso posicionar la segunda característica elevada 22 en un anillo 60. El anillo 60 rodea el cuerpo del rodillo exterior 16 y puede rotar independientemente del mismo alrededor del eje 18. Se pueden posicionar cojinetes 62 entre el anillo 60 y el cuerpo del rodillo exterior 16 para reducir la fricción entre el anillo 60 y el cuerpo del rodillo 16. Al permitir que el anillo rote independientemente del cuerpo del rodillo, se reduce la fricción entre el rodillo exterior 14 y el elemento de tubería. La fricción entre el cuerpo del rodillo y el elemento de tubería se produce cuando las características elevadas que tienen diferentes radios entran en contacto con el elemento de tubería. La velocidad lineal de la superficie de la característica elevada es proporcional a su radio desde el eje de rotación (en este ejemplo, el eje 18). Por lo tanto, para una velocidad angular dada del rodillo exterior 14 y el elemento de tubería, las características elevadas primera y tercera 20 y 24 tendrán velocidades superficiales lineales inferiores a la segunda característica elevada 22 debido a su radio más grande. Si no se permite que la segunda característica elevada 22 rote independientemente de las características elevadas primera y tercera 20 y 24, entonces habrá deslizamiento entre el elemento de tubería y las características elevadas primera y tercera (o viceversa) que dará como resultado fricción y calor y vibración concomitantes. Esto es indeseable, de ahí la ventaja de utilizar el anillo 60 con los cojinetes 62.

Aunque la figura 1 ilustra un rodillo exterior 14 con una segunda característica elevada 22 que es una proyección 40, y una primera característica elevada 20 que comprende una superficie cónica 26, y la figura 2 ilustra un rodillo exterior 14 que tiene su segunda característica elevada 22 en forma de una proyección 48 sobre un anillo 60 y su primera característica elevada 20 que comprende una superficie de bruñido 38, se entiende que son factibles todas las combinaciones de estas diversas características. Por ejemplo, la figura 1B ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 48 como su segunda característica elevada 22 y una superficie cónica 26 como su primera característica elevada; la figura 1C ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 40 como su segunda característica elevada 22 y una superficie de bruñido 38 como su primera característica elevada 20; la figura 1D ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 48 como su segunda característica elevada 22 y una superficie de bruñido 38 como su primera característica elevada 20; La figura 2A ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 40 como su segunda característica elevada 22 en un anillo 60, y una superficie cónica 26 como su primera característica elevada 20; la figura 2B ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 48 como su segunda característica elevada 22 en un anillo 60, y una superficie cónica 26 como su primera característica elevada 20; la figura 2C ilustra un rodillo exterior 14 que tiene una proyección 40 como su segunda característica elevada 22 en un anillo 60, y una superficie de bruñido 38 como su primera característica elevada 20.

Las figuras 1, 1E y 2 muestran un rodillo interior 12. En este ejemplo, el rodillo interior 12 comprende un cuerpo de rodillo interior 64 que puede rotar alrededor de un eje longitudinal 66. Una brida 68 se extiende circunferencialmente alrededor del cuerpo del rodillo 64 y se proyecta transversalmente al eje 66. Una primera depresión 70 en el cuerpo 64 se extiende circunferencialmente alrededor del mismo y está posicionada adyacente a (en este ejemplo, contigua a) la brida 68. Una segunda depresión que se extiende circunferencialmente 72 está posicionada en el cuerpo del rodillo 64 adyacente a la primera depresión 70, y una tercera depresión que se extiende circunferencialmente 74 está posicionada en el cuerpo del rodillo 64 adyacente a la segunda depresión. Como se muestra en las figuras 1 y 2, las características elevadas primera, segunda y tercera 20, 22 y 24 se alinean respectivamente con las depresiones primera, segunda y tercera 70, 72 y 74. Juntas, las características elevadas 20, 22 y 24 cooperan con las depresiones 70, 72 y 74 para formar por laminación el elemento de tubería como se describe a continuación.

Las depresiones 70, 72 y 74 mostradas en las figuras 1, 1E y 2 están definidas en parte por primera, segunda y tercera superficies 76, 78 y 80. La primera superficie 76 está posicionada entre la primera y segunda depresiones 70 y 72, la segunda superficie 78 está posicionada entre la segunda y tercera depresiones 72 y 74 y la tercera superficie 80 está posicionada en el cuerpo de rodillo 64 adyacente a la tercera depresión 74. La primera, segunda y tercera superficies 76, 78 y 80 tienen ventajosamente superficies 82 sustancialmente planas, relativamente anchas, que se enganchan al elemento de tubería durante el laminado. Las superficies de contacto 82 pueden estar moleteadas para proporcionar agarre entre el rodillo interior 12 y el elemento de tubería para facilitar la rotación del elemento de tubería sin deslizamiento significativo entre él y el rodillo interior 12 cuando el rodillo interior es el rodillo accionado como se describe a continuación. En el rodillo interior 12 de ejemplo que se muestra en la figura 2, la primera superficie 76 tiene una superficie de contacto 82 similar a la segunda y tercera superficies 78 y 80. Sin embargo, en el rodillo interior 12 de ejemplo de las figuras 1 y 1E, la primera superficie 76 comprende una proyección 84 que se extiende circunferencialmente alrededor del cuerpo del rodillo interior 64 y se proyecta radialmente desde el eje 66. La proyección 84 tiene un diámetro máximo 86 mayor que el diámetro máximo de la porción restante del rodillo interior 12, excepto la brida 68. La proyección 84 coopera con la segunda característica elevada 22 para formar por laminación elementos de tubería que tienen un surco circunferencial en donde una superficie lateral del surco sobresale más allá de la superficie del elemento de tubería, como se describe a continuación. La comparación de las figuras 1A y 1E muestra los respectivos anchos de contacto 40a en la proyección 40 y 84a en la proyección 84. Los anchos de contacto 40a y 84a son la distancia lineal sobre la que las proyecciones 40 y 84 entran en contacto con el elemento de tubería durante el laminado. Se ha determinado que el tamaño relativo de estos dos anchos de contacto 40a y 84a controla la altura de ampliación de la superficie lateral del surco más allá de la superficie de la tubería, como se describe a continuación.

En la figura 1F se muestra otra realización del rodillo interior 12. En esta realización, el rodillo interior 12 comprende un cuerpo 64 que tiene una brida 68 y una primera y una segunda depresiones 70 y 72 separadas entre sí por una zona de apoyo 76.

La operación del conjunto de rodillos 10 se ilustra en las figuras 4-7. Como se muestra en la figura 4, el rodillo interior 12 es el rodillo accionado (que rota, por ejemplo mediante un motor eléctrico, no mostrado) y el rodillo exterior 14 es una rueda guía. El rodillo exterior 14 está posicionado sobre un yugo ajustable 90 que permite que el rodillo exterior se mueva hacia y desde el rodillo interior 12. El yugo 90 se puede mover ventajosamente mediante un actuador hidráulico (no mostrado), pero también son posibles otros tipos de actuadores. Con el rodillo exterior 14 alejado del rodillo interior 12, una superficie interior 92 del elemento de tubería 94 se posiciona sobre el rodillo interior 12. Es ventajoso que el eje longitudinal 96 del elemento de tubería 94 esté orientado angularmente inicialmente con respecto al eje de rotación 66 del rodillo interior 12. Los ángulos de orientación relativa 98 de aproximadamente 1° a aproximadamente 3° son eficaces para mantener el elemento de tubería 94 de manera confiable en contacto con el conjunto de rodillos, ya que se ha descubierto que el elemento de tubería 94, atrapado entre los rodillos 12 y 14, será atraído hacia la brida 68 a medida que los rodillos rotan si se mantiene un ángulo de orientación 98 entre el eje longitudinal 96 del elemento de tubería 94 y el rodillo interior 12. La formación del surco mantiene el elemento de tubería 94 en enganche con el conjunto de rodillos 10 durante el conformado del rollo mediante un enganche mecánico. Sin embargo, si se permite que el ángulo 98 del eje 96 del elemento de tubería 94 con respecto al eje 66 se invierta antes de que comience a formarse el surco, el elemento de tubería se desenganchará del conjunto de rodillos si no se lo restringe a la fuerza.

Como se muestra en la figura 5, con el eje 18 del rodillo exterior 14 y el eje 66 del rodillo interior 12 sustancialmente paralelos entre sí, el rodillo exterior 14 se mueve en contacto con la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94. Como se muestra en detalle en la figura 5A, hay tres puntos iniciales de contacto entre el conjunto de rodillos 10 y el elemento de tubería 94, como sigue: punto 102 entre la segunda característica elevada 22 y la superficie exterior 100; punto 104 entre la superficie interior 92 del elemento de tubería y la proyección 84 del rodillo interior 12; y punto 106 entre la superficie interior 92 del elemento de tubería y la tercera superficie 80 del rodillo interior 12. Como se muestra en la figura 6, el rodillo exterior 14 se mueve a través del yugo 90 hacia el rodillo interior 12 a medida que el conjunto de rodillos 10 y el elemento de tubería 94 rotan para formar por laminación el elemento de tubería. La rotación se efectúa accionando el rodillo interior 12 alrededor del eje 66 en este ejemplo, lo que hace que el elemento de tubería 94 y el rodillo exterior 14 roten alrededor de los ejes 96 y 18 respectivamente. Como se muestra en la figura 6A, a medida que el elemento de tubería 94 se deforma debido al contacto con la segunda característica elevada 22, la primera característica elevada 20 comienza a engancharse con el elemento de tubería 94 en o cerca de su extremo, por ejemplo para evitar que el extremo se ensanche (como se muestra) o para bruñir una porción de la superficie como ocurriría si se utilizara el rodillo exterior 14 de la figura 2. El contacto forzado entre la primera característica elevada 20 y el extremo del elemento de tubería 94 puede hacer que el elemento de tubería se tambalee sobre la proyección 84 en el rodillo interior 12 y se levante del punto de contacto 106 (entre la superficie interior 92 y la tercera superficie 80). Esta acción de tambaleo puede invertir el ángulo de orientación 98 entre el eje longitudinal 96 del elemento de tubería y el eje 66 del rodillo interior 12 (véase la figura 6) y hacer que el elemento de tubería se desvíe en espiral del contacto con el conjunto de rodillos 10. Los elementos de tubería relativamente cortos (5-6 pies o menos) son particularmente propensos a este fenómeno. Sin embargo, el contacto entre la tercera característica elevada 24 y la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 contrarresta esta tendencia del elemento de tubería a tambalearse y evita que el ángulo de orientación 98 se invierta de modo que el elemento de tubería 94 se desplace hacia la brida 68 y permanezca en contacto con el conjunto de rodillos. El contacto entre la tercera característica elevada 24 y la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 puede producirse por primera vez cuando el surco está formado entre un 50% y un 70%. La figura 7 muestra la formación de un surco circunferencial 108, en donde las primera, segunda y tercera características elevadas 20, 22 y 24 están alineadas con las primera, segunda y tercera depresiones 70, 72 y 74, cooperando las características elevadas y las depresiones entre sí para formar por laminación el elemento de tubería 94. La tercera característica elevada 24 también forma una marca de herramienta 109 en la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94. La marca de herramienta 109 se extiende circunferencialmente alrededor del elemento de tubería y puede comprender una depresión relativamente poco profunda y/o indicios en relieve que identifican el número de modelo y/o la fuente del producto. La marca de herramienta también puede proporcionar evidencia u orientación para la instalación adecuada del elemento de tubería en relación con un acoplamiento.

El momento del contacto entre las diversas características elevadas 20, 22, 24 y la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 está controlado principalmente por la geometría del rodillo exterior 14, incluidos los diámetros relativos de las primera y tercera características elevadas 20 y 24. La geometría del rodillo exterior 14 para un elemento de tubería de un tamaño particular 94 puede estar dispuesta para asegurar que, por ejemplo, la primera característica elevada 20 entre en contacto con el elemento de tubería antes que la tercera característica elevada 24, o la tercera característica elevada entre en contacto con el elemento de tubería antes que la primera característica elevada, o tanto la primera como la tercera características elevadas entren en contacto con el elemento de tubería sustancialmente de manera simultánea. Como se muestra en una comparación de las figuras 1 y 2, la geometría del rodillo exterior 14 también puede estar diseñada de manera que la primera característica elevada 20 entre en contacto con el elemento de tubería sustancialmente en un extremo del mismo (figura 1), o sobre una región del elemento de tubería en relación espaciada con el extremo (figura 2). La geometría de la característica elevada 20 del rodillo exterior 14 que se muestra en la figura 1 es útil para prevenir o mitigar el ensanchamiento del elemento de tubería 94, y también puede usarse para formar por laminación un cono ahusado hasta el extremo de un elemento de tubería. La geometría de la característica elevada 20 del rodillo exterior 14 que se muestra en la figura 2 es útil para bruñir una porción de la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 para proporcionar una superficie lisa que facilite un sellado hermético a los fluidos con una junta como se describe a continuación. Se espera que se puedan lograr acabados de superficie con una rugosidad (Ra) de aproximadamente 250 pin a aproximadamente 0.1 pin (medida de acuerdo con ASME Y14.36M) utilizando los conjuntos de rodillos descritos en este documento, y que este rango de rugosidad de superficie proporcione una interfaz que permita un sellado hermético a los fluidos entre el elemento de tubería y la junta.

Las figuras 8 y 9 muestran ejemplos de elementos de tubería formados mediante rodillos utilizando conjuntos de rodillos 10. Como se muestra en la figura 8, el elemento de tubería 94 tiene un extremo 110 y comprende una pared lateral 112 entre la superficie exterior 100 y la superficie interior 92. El surco circunferencial 108 está posicionado en la superficie exterior 100 y comprende una primera superficie lateral 114 próxima al extremo 110, una superficie de suelo 116 contigua a la primera superficie lateral 114 y una segunda superficie lateral 118 contigua a la superficie de suelo 116 y en relación espaciada con la primera superficie lateral 114. En este ejemplo de elemento de tubería, la superficie de suelo 116 está orientada sustancialmente paralela al eje 96 y la segunda superficie lateral 118 está orientada angularmente con respecto al mismo. La primera superficie lateral 114 se proyecta radialmente hacia fuera más allá de la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 en su totalidad. Esta configuración de la primera superficie lateral 114 se consigue mediante la interacción entre la proyección 84 en el rodillo interior 12 y la segunda característica elevada 22 en el rodillo exterior 14 durante el laminado. Se ha determinado que la configuración de la primera superficie lateral 114 se ve afectada significativamente por el tamaño relativo del ancho de contacto 84a (véase la figura 1E) entre la proyección 84 del rodillo interior 12 y la superficie interior 92 del elemento de tubería 94, y el ancho de contacto 40a (véase la figura 1A) entre la proyección 40 del rodillo exterior 14 y la superficie exterior 100 del elemento de tubería. Específicamente, se ha descubierto que al hacer que el ancho de contacto 84a de la proyección 84 del rodillo interior 12 sea más estrecho que el ancho de contacto 40a de la proyección 40 del rodillo exterior 14 se forma la superficie lateral 114 de manera que se proyecta radialmente hacia afuera más allá de la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 en su totalidad como se desea. La superficie lateral que sobresale 114 mejora significativamente el rendimiento del elemento de tubería con respecto a la capacidad de presión y la rigidez y resistencia a la flexión cuando se utilizan acoplamientos mecánicos para unir elementos de tubería que tienen superficies laterales que sobresalen 114 como se muestra en la figura 8. Las pruebas han demostrado una mejora de un factor de tres en la presión máxima hasta la falla y también se espera una mejora significativa en la capacidad de flexión. Los efectos son manifiestos para elementos de tubería que tienen una pared lateral delgada 112, por ejemplo hasta aproximadamente 0.079 pulgadas (2 mm). También se espera una mejora similar en el rendimiento para elementos de tubería que tienen grosores de pared lateral tan grandes como A a % pulgadas. La figura 8 también muestra el elemento de tubería 94 que tiene un extremo ahusado cónicamente 110 formado utilizando el rodillo exterior 14 mostrado en la figura 1. Las ventajas de ahusar el extremo de tubería 110 son que se elimina el ensanchamiento y el diámetro exterior del elemento de tubería se puede controlar a una tolerancia mucho menor que las tolerancias de fabricación normales. El extremo ahusado sirve como guía durante el ensamblaje y promueve la inserción al ejercer una fuerza de palanca para separar los segmentos de acoplamiento.

La figura 9 muestra un elemento de tubería 94 que tiene un extremo 110 y que comprende una pared lateral 112 entre la superficie exterior 100 y la superficie interior 92. Un surco circunferencial 108 está posicionado en la superficie exterior 100 y comprende una primera superficie lateral 114 próxima al extremo 110, una superficie de suelo 116 contigua a la primera superficie lateral 114, y una segunda superficie lateral 118 contigua a la superficie de suelo 116 y en relación espaciada con la primera superficie lateral 114. En este ejemplo de elemento de tubería, las superficies laterales primera y segunda 114 y 118 están orientadas sustancialmente perpendicularmente al eje 96 y la superficie del suelo 116 está orientada sustancialmente paralela al mismo. La figura 9 también muestra un elemento de tubería 94 que tiene una superficie bruñida 120 posicionada entre el surco 108 y el extremo 110 del elemento de tubería. En este ejemplo de elemento de tubería, la superficie bruñida 120 está orientada sustancialmente paralela al eje 96 y está posicionada en una relación espaciada lejos del extremo 110 del elemento de tubería 94. La ventaja de incluir una región de superficie bruñida en el elemento de tubería es que proporciona una superficie de sellado, es decir, una superficie lisa para aceptar un sello. Esto garantiza que se cree una unión hermética a los fluidos cuando los elementos de tubería se unen mediante un acoplamiento mecánico como se describe a continuación. Es ventajoso controlar el diámetro 121 de la superficie bruñida 120. En un ejemplo, la tolerancia en el diámetro 121 puede ser sustancialmente igual a la tolerancia en el diámetro 119 de la superficie del suelo del surco 116. En otro ejemplo, la tolerancia en el diámetro 121 de la superficie bruñida 120 puede ser de aproximadamente el 20% a aproximadamente el 50% de la tolerancia en el diámetro del elemento de tubería 123, variando la tolerancia real en función del tamaño del elemento de tubería.

Las figuras 10 y 11 ilustran, en combinación, elementos de tubería 94 unidos de extremo a extremo a través de un acoplamiento mecánico 122. El acoplamiento 122 comprende una pluralidad de segmentos 124, en este ejemplo dos segmentos, unidos de extremo a extremo y que rodean un espacio central 126. Los miembros de conexión 128, en este ejemplo que comprenden proyecciones 130, están posicionados en extremos opuestos de cada segmento 124. Los miembros de conexión efectúan una conexión entre los segmentos y se pueden apretar de forma ajustable para acercar los segmentos entre sí. En este ejemplo, el apriete ajustable se efectúa mediante pernos 132 y tuercas 134 que se reciben dentro de orificios alineados 136 en cada proyección 130.

Como se muestra en la figura 12, cada segmento 124 comprende además al menos una llave 138. Las llaves 138 se proyectan hacia el espacio central 126 y cada llave se engancha a un surco 108 en los elementos de tubería 94. La figura 12 muestra una combinación de ejemplo de acoplamiento 122 y elementos de tubería 94 unidos en relación de extremo a extremo en donde las llaves 138 comprenden una primera superficie de llave 140 cada una enganchada con la primera superficie lateral 114 del surco 108; una segunda superficie de llave 142, contigua a la primera superficie de llave y orientada hacia la superficie del suelo 116 del surco 108, y una tercera superficie de llave 144, contigua a la segunda superficie de llave y enganchada con la segunda superficie lateral 118 del surco 108. En la combinación de ejemplo de la figura 12, las superficies de llave 140, 142 y 144 tienen la misma orientación que las superficies correspondientes 114, 116 y 118 con las que se enganchan. De este modo, la primera superficie de llave 140 y la primera superficie lateral 114 están orientadas sustancialmente de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal 96 de los elementos de tubería 94, la segunda superficie de llave 142 y la superficie del suelo 116 son sustancialmente paralelas al eje 96, y la tercera superficie de llave 144 y la segunda superficie lateral 118 están orientadas de forma angular con respecto al eje 96. La figura 12 también muestra un ejemplo de realización de combinación en donde la primera superficie lateral 114 se proyecta radialmente hacia afuera más allá de la superficie exterior 100 del elemento de tubería 94 en su totalidad, como estaría formado por el conjunto de rodillos 10 que se muestra en la figura 1. Esta es una unión de alto rendimiento para cargas de presión y momento de flexión en virtud de la primera superficie lateral 114 que sobresale radialmente del surco 108. La figura 12 también muestra un extremo ahusado 110 del elemento de tubería 94, en donde se eliminó el ensanchamiento y el diámetro del elemento de tubería en el extremo se controla a una tolerancia más estricta que la proporcionada durante la fabricación del elemento de tubería.

En la combinación de ejemplo mostrada en la figura 13, cada segmento 124 comprende nuevamente al menos una llave 146. Las llaves 146 se proyectan hacia el espacio central 126 y cada llave se engancha a un surco 108 en los elementos de tubería 94. La figura 13 muestra una combinación de ejemplo de acoplamiento 122 y elementos de tubería 94 unidos en relación de extremo a extremo en donde las llaves 146 comprenden una primera superficie de llave 148 cada una enganchada con la primera superficie lateral 114 del surco 108; una segunda superficie de llave 150, contigua con la primera superficie de llave y orientada hacia la superficie del suelo 116 del surco 108, y una tercera superficie de llave 152, contigua con la segunda superficie de llave y orientada hacia la segunda superficie lateral 118 del surco 108. En la combinación de ejemplo de la figura 13, las superficies de llave 148, 150 y 152 tienen la misma orientación que las superficies correspondientes 114, 116 y 118 con las que se enganchan o que están orientadas. De este modo, la primera superficie de llave 148 y la primera superficie lateral 114 están orientadas sustancialmente de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal 96 de los elementos de tubería 94, la segunda superficie de llave 150 y la superficie del suelo 116 son sustancialmente paralelas al eje 96, y la tercera superficie de llave 152 y la segunda superficie lateral 118 también están orientadas sustancialmente de forma perpendicular con respecto al eje 96. La figura 13 también muestra una superficie bruñida 120 posicionada entre el surco 108 y el extremo 110 del elemento de tubería 94. En este ejemplo de elemento de tubería, la superficie bruñida 120 está orientada sustancialmente paralela al eje 96 y está posicionada en una relación espaciada lejos del extremo 110 del elemento de tubería 94. La ventaja de incluir una región de superficie bruñida en el elemento de tubería es que proporciona una superficie lisa para aceptar la superficie de sellado de una junta 154 (véase también la figura 11) capturada entre los segmentos 124 y los elementos de tubería 94. Esto garantiza que se cree una unión hermética al fluido cuando los segmentos 124 se acercan entre sí mediante los pernos 132 para comprimir la junta 154 y enganchar las llaves 138 con los surcos 108 en los elementos de tubería 94 (véase la figura 10).

Claims

REIVINDICACIONES

1. En combinación, al menos un elemento de tubería (94) y un acoplamiento (122); dicho elemento de tubería que comprende;

una superficie exterior (100) que rodea un eje longitudinal (96);

al menos un extremo (110);

un surco (108) posicionado en dicha superficie exterior próxima a dicho al menos un extremo, extendiéndose dicho surco circunferencialmente alrededor de dicho elemento de tubería, dicho surco que comprende: una primera superficie lateral (114) próxima a dicho al menos un extremo;

una superficie de suelo (116) contigua a dicha primera superficie lateral;

una segunda superficie lateral (118) contigua a dicha superficie de suelo, estando dicha segunda superficie lateral en relación espaciada con dicha primera superficie lateral; y en donde

dicha primera superficie lateral se proyecta radialmente hacia afuera más allá de un resto de dicha superficie exterior (100) de dicho elemento de tubería (94); y

una marca de herramienta (109) posicionada en dicha superficie exterior y que se extiende circunferencialmente alrededor de dicho elemento de tubería y dicho acoplamiento (122) que comprende: una pluralidad de segmentos (124) unidos de extremo a extremo rodeando un espacio central (126), estando recibido dicho al menos un elemento de tubería dentro de dicho espacio central; cada uno de dichos segmentos teniendo al menos una llave (138; 146) que se proyecta hacia dicho espacio central, enganchándose dicha al menos una llave a dicho surco (108), dicha al menos una llave que comprende:

una primera superficie de llave (140; 148) enganchada a dicha primera superficie lateral de dicho surco; una segunda superficie de llave (142; 150) contigua a dicha primera superficie de llave y orientada hacia dicha superficie de suelo (116) de dicho surco; y

una tercera superficie de llave (144; 152) contigua a dicha segunda superficie de llave, estando orientada dicha tercera superficie de llave (152) hacia dicha segunda superficie lateral de dicho surco;

caracterizada porque

la marca de herramienta (109) comprende una depresión poco profunda y/o indicaciones en relieve para guiar la instalación adecuada del elemento de tubería en relación con el acoplamiento.

2. La combinación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha primera superficie lateral (114) de dicho surco (108) y dicha primera superficie de llave (140; 148) de dicha al menos una llave (146) están orientadas sustancialmente perpendicularmente a dicho eje longitudinal.

3. La combinación de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicha segunda superficie lateral (118) de dicho surco (108) y dicha tercera superficie de llave (144; 152) de dicha al menos una llave (146) están orientadas angularmente con respecto a dicho eje longitudinal, dicha segunda superficie lateral que se engancha a dicha tercera superficie de llave.

4. La combinación de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicha tercera superficie de llave (144; 152) tiene un ángulo de orientación con respecto a dicho eje longitudinal igual a un ángulo de orientación de dicha segunda superficie lateral (118).

5. La combinación de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dicha segunda superficie lateral (118) de dicho surco (108) y dicha tercera superficie de llave (144; 152) de dicha al menos una llave (146) están orientadas sustancialmente perpendicularmente a dicho eje longitudinal.

6. La combinación de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha segunda superficie de llave (142; 150) de dicha al menos una llave (146) se engancha a dicha superficie de suelo (116) de dicho surco (108).

7. La combinación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho acoplamiento comprendía además miembros de conexión (128) posicionados en extremos opuestos de cada uno de dichos segmentos (124), siendo dichos miembros de conexión ajustables para apretar dichos segmentos uno hacia el otro y dicho al menos uno llave (146) en cada uno de dichos segmentos para que se enganche con dicho surco (108).

8. La combinación de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dichos miembros de conexión (128) en cada uno de dichos segmentos comprendían un par de proyecciones (130), estando posicionada una de dichas proyecciones en cada uno de dichos extremos opuestos de dichos segmentos (124), dichas proyecciones que tiene orificios para recibir un sujetador (132, 134), siendo dicho sujetador ajustable y apretable.

9. La combinación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho acoplamiento (122) comprende dos de dichos segmentos (124).