ITMI950708A1

ITMI950708A1 - LOCKING DEVICE FOR MECHANICAL PARTS SUBJECT TO HIGH SEPARATION FORCES IN SEVERE CONDITIONS OF USE

Info

Publication number: ITMI950708A1
Application number: IT95MI000708A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Bormioli
Original assignee: Giorgio Bormioli
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1996-10-07
Also published as: GB2299637B; NO961360L; GB2299637A; ITMI950708A0; IT1273510B; GB9606977D0; NO961360D0

Abstract

Il dispositivo comprende una o più unità di serraggio (1), ciascuna delle quali comprende una ganascia (7) girevole tra una posizione di bloccaggio ed una posizione di sbloccaggio di due parti meccaniche (2, 3) ed un'asta elastica comprimibile (10) avente un'estremità attaccata alla ganascia (7) ed un'altra estremità attaccata ad un organo di spinta (14) che è spostabile tra una posizione di chiusura in cui agisce a compressione sull'asta elastica (10) per provocare la rotazione della ganascia (7) in posizione di bloccaggio ed una posizione di apertura in cui agisce a trazione sull'asta elastica (10) per provocare la rotazione della ganascia (7) in posizione di sbloccaggio. L'organo di spinta (14) è costituito da una leva con fulcro (15) ad asse parallelo a quello della ganascia (7) e girevole attorno ad esso tra detta posizione di chiusura e detta posizione di apertura passando per una posizione intermedia di inversione della direzione della forza di reazione dell'asta elastica (10) rispetto a detto fulcro (15) in modo che la ganascia (7) sia forzata dall'asta elastica (10) a rimanere in posizione di bloccaggio anche in presenza di forze di separazione agenti sulla ganascia stessa. All'organo di spinta (14) è associato un attuatore (16) mobile in direzione parallela alla direzione di congiunzione (A) delle due parti meccaniche (2, 3).(Fig. 1).The device comprises one or more clamping units (1), each of which includes a jaw (7) rotatable between a locking position and an unlocking position of two mechanical parts (2, 3) and a compressible elastic rod (10 ) having one end attached to the jaw (7) and another end attached to a thrust member (14) which is movable between a closed position in which it acts by compression on the elastic rod (10) to cause rotation of the jaw (7) in the locked position and an open position in which it acts by traction on the elastic rod (10) to cause rotation of the jaw (7) in the unlocked position. The thrust member (14) consists of a lever with fulcrum (15) with an axis parallel to that of the jaw (7) and rotatable around it between said closed position and said open position passing through an intermediate inversion position the direction of the reaction force of the elastic rod (10) with respect to said fulcrum (15) so that the jaw (7) is forced by the elastic rod (10) to remain in the locking position even in the presence of separation forces agents on the jaw itself. The thrust member (14) is associated with an actuator (16) movable in a direction parallel to the joining direction (A) of the two mechanical parts (2, 3). (Fig. 1).

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

dell'invenzione industriale avente per titolo: of the industrial invention entitled:

"Dispositivo di bloccaggio per parti meccaniche assoggettate ad elevate forze di separazione in severe condizioni di impiego" "Locking device for mechanical parts subjected to high separation forces in severe conditions of use"

La presente invenzione concerne un dispositivo di bloccaggio per parti meccaniche assoggettate ad elevate forze di separazione in severe condizioni di impiego. The present invention relates to a locking device for mechanical parts subjected to high separation forces in severe conditions of use.

In particolare il dispositivo di bloccaggio secondo 1'invenzione è destinato al collegamento di testa di tubazioni per il trasbordo di prodotti petroliferi in mare aperto o per il collegamento di piattaforme galleggianti all'estremità libera di un sistema di ormeggio, al bloccaggio di portelloni di navi e ad altro ancora necessiti di un bloccaggio sicuro e che non si allenti col tempo, per esempio a causa di vibrazioni. In particular, the locking device according to the invention is intended for the head connection of pipes for the transhipment of petroleum products in the open sea or for the connection of floating platforms to the free end of a mooring system, for locking ship doors. and much more requires a secure locking that will not loosen over time, for example due to vibrations.

E' nota la necessità di provvedere sistemi di bloccaggio estremamente sicuri per tutte quelle applicazioni che, come quelle sopra esemplificate, richiedono il collegamento fermo e sicuro di parti meccaniche assoggettate ad elevate forze di separazione costanti o variabili in condizioni di impiego anche molto severe, come ad esempio su una nave o su una piattaforma galleggiante in caso di mare agitato. It is known the need to provide extremely safe locking systems for all those applications which, such as those exemplified above, require the firm and safe connection of mechanical parts subjected to high constant or variable separation forces even in very severe conditions of use, such as for example on a ship or on a floating platform in rough seas.

In particolare, in tali condizioni è estremamente problematica la durata del collegamento, perchè le vibrazioni a cui le due parti collegate sono assoggettate tendono a deteriorare il collegamento stesso fino a renderlo problematico se non addirittura inefficace. E' questo il caso, ad esempio, dei collegamenti a dado e bullone. In particular, in such conditions the duration of the connection is extremely problematic, because the vibrations to which the two connected parts are subjected tend to deteriorate the connection itself to the point of making it problematic or even ineffective. This is the case, for example, with nut and bolt connections.

Dal brevetto USA 3,558,161 è noto un raccordo per tubazioni flangiate che comprende una pluralità di unità di serraggio circonf erenzialmente distribuite attorno all'asse longitudinale del raccordo e costituite ciascuna da una ganascia girevole attorno ad un asse perpendicolare a quello del raccordo e da un'asta elastica comprimibile con giunti sferici alle estremità che collega la ganascia suddetta ad un anello di spinta comune per tutte le unità, che è girevole attorno al corpo del raccordo sotto il comando di un attuatore oleodinamico. Per effetto della rotazione dell'anello di spinta le varie aste elastiche (sostanzialmente due tronconi di asta allineati con interposte molle di collegamento) sono comandate a spostarsi tra una posizione di chiusura in cui si trovano in condizione compressa e sostanzialmente parallela all'asse del raccordo per potere così forzare e mantenere le rispettive ganasce in posizione di aggancio ed una posizione di apertura in cui le stesse aste elastiche si trovano in condizione decompressa e inclinata rispetto all'asse del raccordo per potere così far ruotare le ganasce in posizione di sgancio. E' previsto che le aste elastiche superino nella posizione di chiusura l'esatto parallelismo con l'asse del raccordo in modo da trovarsi oltre un punto morto che impedisce lo sgancio non comandato in qualsiasi condizione di lavoro. From US patent 3,558,161 a fitting for flanged pipes is known which comprises a plurality of tightening units circumferentially distributed around the longitudinal axis of the fitting and each consisting of a jaw rotating around an axis perpendicular to that of the fitting and of a rod compressible elastic with spherical joints at the ends that connects the aforesaid jaw to a thrust ring common for all the units, which is rotatable around the body of the fitting under the command of a hydraulic actuator. As a result of the rotation of the thrust ring, the various elastic rods (substantially two rod sections aligned with interposed connection springs) are commanded to move between a closed position in which they are in a compressed condition and substantially parallel to the axis of the fitting. in order to be able to force and maintain the respective jaws in the hooking position and an opening position in which the same elastic rods are in a decompressed condition and inclined with respect to the axis of the fitting in order to be able to rotate the jaws in the release position. In the closed position, the elastic rods are expected to exceed the exact parallelism with the axis of the fitting so as to be beyond a dead point which prevents uncontrolled release in any working condition.

Un sistema di bloccaggio come quello del suddetto brevetto USA si è rivelato estremamente efficace ma applicabile soltanto all'esterno di un tratto di tubo a sezione circolare. L'anello girevole lo rende infatti inutilizzabile per tubazioni di diversa sezione oppure all'interno di una tubazione per il collegamento di tubazioni con flange terminali rivolte verso l'interno oppure ancora per impieghi diversi come il bloccaggio del portellone di una nave. A locking system such as that of the aforementioned US patent has proved to be extremely effective but can only be applied to the outside of a section of pipe having a circular section. In fact, the rotating ring makes it unusable for pipes of different cross-sections or inside a pipe for connecting pipes with inward-facing end flanges or for different uses such as locking the hatch of a ship.

Scopo della presente invenzione è stato quello di realizzare un dispositivo di bloccaggio che sia impiegabile ogni volta che sia chieso il collegamento sicuro e immutabile nel tempo di parti meccaniche assoggettate ad elevate forze di separazione in condizioni di impiego anche molto severe. The object of the present invention has been that of realizing a locking device which can be used whenever the safe and unchangeable connection over time of mechanical parts subjected to high separation forces is required even in very severe conditions of use.

In accordo con l’invenzione tale scopo è stato raggiunto con un dispositivo comprendente almeno una unità di serraggio idonea per il collegamento scioglibile di parti meccaniche attestate l'una contro l'altra secondo una direzione di congiunzione, detta unità di serraggio comprendendo una ganascia girevole attorno ad un asse perpendicolare a detta direzione di congiunzione tra una posizione di bloccaggio ed una posizione di sbloccaggio di dette parti meccaniche ed un'asta elastica comprimibile avente un'estremità attaccata a detta ganascia ed un 'altra estremità attaccata ad un organo di spinta spostabile tra una posizione di chiusura in cui agisce a compressione su detta asta elastica per provocare la rotazione di detta ganascia in posizione di bloccaggio ed una posizione di apertura in cui agisce a trazione su detta asta elastica per provocare la rotazione di detta ganascia in posizione di sbloccaggio, caratterizzato dal fatto che detto organo di spinta è costituito da una leva con fulcro ad asse parallelo a quello della ganascia e girevole attorno ad esso tra detta posizione di chiusura e detta posizione di apertura passando per una posizione intermedia di inversione della direzione della forza di reazione dell'asta elastica rispetto a detto fulcro in modo che detta ganascia sia forzata da detta asta elastica a rimanere in posizione di bloccaggio anche in presenza di forze di separazione agenti sulla ganascia stessa, essendo previsto per detto organo di spinta un rispettivo attuatore mobile in direzione parallela a detta direzione di congiunzione delle due parti meccaniche. According to the invention, this object has been achieved with a device comprising at least one clamping unit suitable for the detachable connection of mechanical parts abutting one against the other according to a joining direction, said clamping unit comprising a rotating jaw around an axis perpendicular to said junction direction between a locking position and an unlocking position of said mechanical parts and a compressible elastic rod having one end attached to said jaw and another end attached to a movable thrust member between a closed position in which it acts by compression on said elastic rod to cause the rotation of said jaw in the locking position and an open position in which it acts in traction on said elastic rod to cause the rotation of said jaw in the unlocking position , characterized in that said thrust member consists of a lever with f ulcer having an axis parallel to that of the jaw and rotatable around it between said closed position and said open position, passing through an intermediate position of inversion of the direction of the reaction force of the elastic rod with respect to said fulcrum so that said jaw is forced by said elastic rod to remain in the locking position even in the presence of separation forces acting on the jaw itself, a respective actuator being provided for said thrust member in a direction parallel to said joining direction of the two mechanical parts.

Appare evidente che con il dispositivo di bloccaggio secondo l'invenzione, quale che sia il numero delle unità di serraggio impiegate, ogni unità basa il suo movimento su un proprio attuatore indipendente e il mantenimento della rispettiva ganascia in posizione di bloccaggio su una direzione di reazione dell 1asta elastica che non può superare il punto morto rappresentato dal fulcro dell'organo di spinta e così contribuisce a rafforzare la resistenza della ganascia alla forza di separazione eventualmente applicata. It is evident that with the locking device according to the invention, whatever the number of clamping units used, each unit bases its movement on its own independent actuator and the maintenance of the respective jaw in the locking position on a reaction direction of the elastic rod which cannot exceed the dead point represented by the fulcrum of the thrust member and thus contributes to reinforcing the resistance of the jaw to the possibly applied separation force.

Ciò rende il dispositivo di bloccaggio estremamente efficace anche a fronte di elevate forze di separazione, come pure sostanzialmente insensibile a qualsiasi problema legato a vibrazioni o altri effetti similari derivanti da severe condizioni di impiego. Inoltre, poiché ogni unità di serraggio è dotata di un proprio organo di spinta con relativo attuatore indipendente e non è quindi previsto un organo di spinta girevole come l'anello di spinta del raccordo del brevetto USA sopra citato, il dispositivo secondo l'invenzione può essere applicato sia all'esterno che all'interno di tubazioni di qualsiasi forma ed è anche utilizzabile per impieghi diversi, come ad esempio per il bloccaggio del portellone di una nave. This makes the locking device extremely effective even in the face of high separation forces, as well as substantially insensitive to any problem linked to vibrations or other similar effects deriving from severe conditions of use. Furthermore, since each clamping unit is equipped with its own thrust member with relative independent actuator and therefore no rotatable thrust member such as the thrust ring of the fitting of the aforementioned US patent is provided, the device according to the invention can it can be applied both inside and outside of pipes of any shape and can also be used for different uses, such as for example for locking the door of a ship.

Le caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione pratica illustrati a titolo di esempio negli uniti disegni, in cui: The features of the present invention will be made clearer by the following detailed description of its practical embodiments illustrated by way of example in the accompanying drawings, in which:

la fig. 1 mostra un esempio di unità di serraggio per dispositivo secondo l'invenzione, utilizzata per il bloccaggio reciproco di due parti meccaniche; fig. 1 shows an example of a clamping unit for a device according to the invention, used for the mutual locking of two mechanical parts;

la fig. 2 mostra un esempio di dispositivo di bloccaggio secondo l'invenzione, munito di una pluralità di unità di serraggio disposte radialmente all'interno di una tubazione a flangia terminale interna per il suo collegamento ad un'altra parte meccanica attestata; fig. 2 shows an example of a locking device according to the invention, equipped with a plurality of tightening units arranged radially inside a pipe with an internal terminal flange for its connection to another abutting mechanical part;

la fig. 3 mostra il complesso di fig. 2 in sezione dìametrale secondo la linea II-II di fig. 2. fig. 3 shows the assembly of fig. 2 in diametrical section along the line II-II of fig. 2.

In fig. 1 è mostrata e indicata complessivamente con il riferimento numerico 1 una possibile unità di serraggio per un dispositivo di bloccaggio secondo la presente invenzione, esemplificativamente utilizzato per realizzare il collegamento di testa di una parte meccanica cava 2, per esempio il vano di carico di una nave, e di una parte meccanica di chiusura 3, per esempio il portellone di una nave, il tutto secondo una direzione di congiunzione indicata con A. In fig. 1 a possible clamping unit for a locking device according to the present invention is shown and indicated as a whole with the reference numeral 1, used by way of example to make the head connection of a hollow mechanical part 2, for example the loading compartment of a ship , and of a mechanical closing part 3, for example the hatch of a ship, all according to a direction of conjunction indicated by A.

L'unità di serraggio 1 comprende un corpo di supporto 4 fissabile all'esterno della parte meccanica 2 mediante bulloni 5 oppure per saldatura o altro. Un'estremità del corpo di supporto 4 porta girevolmente mediante un perno 6 ad asse perpendicolare alla direzione di congiunzione A una ganascia 7, che ha una porzione di bloccaggio 8 a forma di naso, che si impegna con la parte meccanica 3 per realizzare l'impegno di testa della parte 3 con la parte 2 secondo la direzione di congiunzione A. The clamping unit 1 comprises a support body 4 which can be fixed to the outside of the mechanical part 2 by means of bolts 5 or by welding or other. One end of the support body 4 rotatably carries by means of a pin 6 having an axis perpendicular to the direction of junction A a jaw 7, which has a locking portion 8 in the shape of a nose, which engages with the mechanical part 3 to make the head engagement of part 3 with part 2 according to the junction direction A.

Con la ganascia 7 è incernierata in 9 un’estremità di un'asta elastica comprimibile 10, che è formata essenzialmente da due tronconi di asta 11 con interposta molla a compressione 12 ed ha l'altra estremità incernierata in 13 con un organo di spinta realizzato nella forma di una leva 14 avente un fulcro 15 ad asse parallelo a quello del perno di rotazione 6 della ganascia 7. With the jaw 7 an end of a compressible elastic rod 10 is hinged in 9, which is essentially formed by two rod sections 11 with an interposed compression spring 12 and has the other end hinged at 13 with a thrust member made in the form of a lever 14 having a fulcrum 15 with an axis parallel to that of the rotation pin 6 of the jaw 7.

La leva 14 è spostabile tra due posizioni, illustrate in linea continua e in tratto e punto in fig. 1 e rispettivamente corrispondenti ad una posizione di bloccaggio della ganascia 7 e di sboccaggio della ganascia stessa, passando attraverso una posizione intermedia in cui l'asse dell'asta elastica 10 passa per il fulcro 15. Nelle due posizioni estreme sopra indicate l'asse dell'asta elastica 10, e quindi la direzione di reazione della molla 12, si trova pertanto da parti opposte rispetto al fulcro 15. Come conseguenza, nella posizione illustrata in linea continua in fig. 1 la molla 12 agisce in modo da trattenere la ganascia 7 in posizione di bloccaggio quali che siano le forze di separazione applicate, anzi incrementando la forza di bloccaggio con l'aumentare della forza di separazione; nella posizione illustrata in tratto e punto, invece, la molla 12 favorisce la rotazione della ganascia 7 verso la posizione di sbloccaggio, pure indicata in tratto e punto in fig. 1. The lever 14 can be moved between two positions, shown in a continuous line and in dashes and dots in fig. 1 and respectively corresponding to a position of locking of the jaw 7 and of opening of the jaw itself, passing through an intermediate position in which the axis of the elastic rod 10 passes through the fulcrum 15. In the two extreme positions indicated above, the axis of the The elastic rod 10, and therefore the reaction direction of the spring 12, is therefore on opposite sides with respect to the fulcrum 15. As a consequence, in the position shown in a continuous line in fig. 1 the spring 12 acts in such a way as to hold the jaw 7 in the locking position whatever the separation forces are applied, indeed increasing the locking force as the separation force increases; in the position illustrated in line and point, however, the spring 12 favors the rotation of the jaw 7 towards the unlocking position, also indicated in line and point in fig. 1.

Alla leva 14 può essere impartito un comando di rotazione attorno al fulcro 15 mediante un attuatore idraulico 16, che è formato da un cilindro 17 incernierato in 18 sul corpo di supporto 4 e da un pistone con stelo 19 a sua volta incernierato in 20 sulla leva 14. The lever 14 can be given a rotation command around the fulcrum 15 by means of a hydraulic actuator 16, which is formed by a cylinder 17 hinged at 18 on the support body 4 and by a piston with rod 19 in turn hinged at 20 on the lever 14.

Quando 1'attuatore idraulico 16 si trova nella posizione allungata di fig. 1, la leva 14 è ruotata nella posizione illustrata in linea continua nella stessa figura e l'asta elastica è compressa in modo da mantenere la ganascia 7 in posizione di bloccaggio reciproco delle due parti meccaniche 2 e 3. In tale posizione, come si è detto, la forza di compressione della molla 12 agisce in direzione tale da mantenere la leva 4 e quindi la ganascia 7 in posizione di bloccaggio in presenza di forze di separazione anche elevate. Nello stesso tempo eventuali vibrazioni sono assorbite dalla molla 12 e non deteriorano col tempo l'efficacia dell'impegno di bloccaggio. When the hydraulic actuator 16 is in the elongated position of FIG. 1, the lever 14 is rotated to the position shown in a continuous line in the same figure and the elastic rod is compressed so as to keep the jaw 7 in a position of mutual locking of the two mechanical parts 2 and 3. In this position, as shown said, the compression force of the spring 12 acts in such a direction as to keep the lever 4 and therefore the jaw 7 in the locking position in the presence of even high separation forces. At the same time, any vibrations are absorbed by the spring 12 and do not deteriorate the effectiveness of the locking engagement over time.

Quando 1'attuatore idraulico si accorcia, invece, la leva 14 è ruotata nella posizione illustrata in tratto e punto in fig. 1, superando il punto morto costuituito dal passaggio dell'asse della molla 12 per il fulcro 15, e porta con sè la ganascia 7 in posizione di sbloccaggio delle due parti meccaniche 2 e 3. When the hydraulic actuator is shortened, on the other hand, the lever 14 is rotated to the position illustrated in line and point in fig. 1, overcoming the dead point constituted by the passage of the axis of the spring 12 through the fulcrum 15, and brings with it the jaw 7 in the unlocking position of the two mechanical parts 2 and 3.

Il dispositivo di bloccaggio secondo l'invenzione può peraltro prevedere, e anzi generalmente prevede, più di un'unità di serraggio del tipo di fig. 1 o similare, disposte parallelamente tra loro e alla direzione di congiunzione delle due parti meccaniche e provviste, ciascuna, di un proprio attuatore idraulico 16. The locking device according to the invention can however provide, and indeed generally provides, more than one clamping unit of the type of fig. 1 or similar, arranged parallel to each other and to the junction direction of the two mechanical parts and each equipped with its own hydraulic actuator 16.

Un esempio in tal senso è illustrato nelle figure 2 e 3, dove una pluralità di unità di serraggio 1 simili a quella di fig. ì è distribuita circonferenzialmente all'interno di una tubazione 21 con flangia terminale interna 22 da congiungere, ad esempio, con un'analoga flangia terminale interna 23 di un'altra tubazione o parte meccanica non mostrata. An example in this sense is illustrated in figures 2 and 3, where a plurality of clamping units 1 similar to that of fig. ì is circumferentially distributed inside a pipe 21 with an internal terminal flange 22 to be joined, for example, with a similar internal terminal flange 23 of another pipe or mechanical part not shown.

Il numero delle unità di serraggio impiegate può essere notevole, come mostrato in fig. 2, grazie al fatto che ogni unità di serraggio è dotata di un proprio attuatore 16 agente nella direzione di movimento della leva 14 e della ganascia 7, ossia parallelamente alla direzione di congiunzione A. The number of clamping units used can be considerable, as shown in fig. 2, thanks to the fact that each clamping unit is equipped with its own actuator 16 acting in the direction of movement of the lever 14 and of the jaw 7, i.e. parallel to the direction of junction A.

I vari attuatori 16 possono far capo ad un sistema idraulico comune capaci di impartire ad essi comandi simultanei. The various actuators 16 can be connected to a common hydraulic system capable of imparting simultaneous commands to them.

II dispositivo di bloccaggio secondo l'invenzione può ugualmente essere applicato all'esterno di una tubazione con flangia terminale rivolta verso l'esterno, come pure è suscettibile di molti altri impieghi, per esempio, come già detto, per il bloccaggio di chiusura del portellone di una nave. The locking device according to the invention can equally be applied to the outside of a pipe with a terminal flange facing outwards, as well as being susceptible of many other uses, for example, as already mentioned, for locking the door. of a ship.

Claims

CLAIMS 1. Locking device for mechanical parts, comprising at least one clamping unit (1) suitable for the detachable connection of mechanical parts (2, 3) abutting one against the other in a direction of joining (A), called unit clamping (1) comprising a jaw (7) rotatable around an axis perpendicular to said joining direction (A) between a locking position and an unlocking position of said mechanical parts (2, 3) and a compressible elastic rod (10) having one end attached to said jaw (7) and another end attached to a thrust member (14) movable between a closed position in which it compresses said elastic rod (10) to cause rotation of said jaw (7) in the locking position and an opening position in which it acts in traction on said elastic rod (10) to cause the rotation of said jaw (7) in the unlocking position, characterized in that said member thrust (14) consists of a lever with fulcrum (15) having an axis parallel to that of the jaw (7) and rotating around it between said closed position and said open position passing through an intermediate position for reversing the direction of reaction force of the elastic rod (10) with respect to said fulcrum (15) so that said jaw (7) is forced by said elastic rod (10) to remain in the locking position even in the presence of separation forces acting on the jaw itself, being provided for said thrust member (14) a respective actuator (16) movable in a direction parallel to said joining direction (A) of the two mechanical parts (2, 3).

2. Locking device according to claim 1, characterized in that said actuator (16) consists of a cylinder-piston hydraulic unit.

3. Locking device according to claim 1, characterized in that said jaw (7), said thrust member (14) and said actuator (16) are supported by a support body (14) which can be fixed to one of said mechanical parts (2, 3).

4. Locking device according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of said clamping units (1) arranged parallel to each other and to said joining direction (A) and equipped; each, of a respective actuator (16).

5. Locking device according to claim 4, characterized in that it comprises a single hydraulic system for controlling the actuators (16) of all the clamping units (1).