MX2012005379A - Dispositivo para unir a tope elementos alargados. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un dispositivo (100) para conectar dos partes (101) y (102) largas extremo a extremo. El dispositivo comprende: un cuerpo (20) que se extiende a lo largo de un eje x, el cuerpo es hueco para así, definir una cavidad (30) axial que tiene una pared (33) lateral, una primera cara (31) de extremo y una segunda cara (32) de extremo, una primera porción (21) alargada situada en el primer extremo del cuerpo, la primera porción alargada define un primer tope (23) inferior y un primer tope (25) superior, una segunda porción (22) alargada situada en un segundo extremo del cuerpo, la segunda porción alargada define un segundo tope (24) inferior y un segundo tope (26) superior,, por lo menos un pistón (40) que comprende una superficie (41) frontal y un vástago (42). El pistón está alojado dentro de la cavidad axial para así definir una cámara (50) con la capacidad de ser presurizada, el vástago hace contacto contra una de las caras de extremo de la cavidad axial, y medios (52) para introducir/remover un fluido presurizado dentro/desde la cámara.

Description

DISPOSITIVO PARA UNIR A TOPE ELEMENTOS ALARGADOS Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un dispositivo para unir a tope elementos alargados y en particular, se relaciona con un dispositivo de contracción elástica con la capacidad de formar una unión a tope o junta extremo a extremo para elementos alargados sólidos o partes largas, tales como los mandriles utilizados durante el enrollado de tubos continuos. La invención también se relaciona con un método para unir elementos alargados.

Antecedentes de la Invención Dentro del sector de ingeniería mecánica pesada, con frecuencia se requiere unir secciones de unión a tope de partes largas sólidas, tal que se asegura tanto como sea posible, la conservación de las propiedades mecánicas.

Este requerimiento es particularmente importante en el sector de enrollamiento con mandril de tubos continuos. Durante este procesamiento, un mandril está dispuesto dentro del artículo tubular semi-terminado durante el enrollamiento. Con frecuencia, se requiere ensamblar el mandril junto con una extensión. El ensamble consiste del mandril y de la extensión, así como de la junta en sí, y debe asegurar las propiedades mecánicas apropiadas. El mandril usualmente se somete a tensiones de compresión radial y a la tensión axial. La junta entre el mandril y la extensión debe en cualquier caso, ser capaz de transmitir la tensión axial.

En la actualidad, estas juntas se obtienen por medio de una conexión roscada macho/hembra. De conformidad con esta solución, el extremo de una parte larga (por ejemplo, la extensión) se maquina para asi obtener una sección roscada por el exterior, mientras el extremo de la otra parte larga (por ejemplo, el mandril) se maquina para obtener un orificio ciego roscado por su interior. Con el fin de satisfacer los requerimientos en términos de propiedades mecánicas, la rosca debe ser un poco cónica y debe tener una forma asimétrica particular. Estas configuraciones de los extremos de las dos partes largas y el perfil de la rosca se muestran esquemáticamente en las Figuras 1 a la 3.

Este tipo de junta a tope, aunque se usa ampliamente, sin embargo, cuenta con algunas desventajas. Primero, las operaciones de maquinado antes mencionadas que se llevan a cabo en los extremos de las dos partes largas requieren un alto grado de precisión con el fin de asegurar las tolerancias muy pequeñas que son necesarias. Obviamente, estas operaciones de maquinado de precisión tienen un alto costo y en particular, como el caso actual, se debe llevar a cabo en partes de tamaño grande tales como mandriles y sus extensiones.

Además, durante la vida útil del mandril, las operaciones rutinarias de atornillar y desatornillar las dos partes largas se deben llevar a cabo con el uso de maquinaria específica. Se debe recordar que los mandriles de enrollamiento de tubo estándar tienen un peso que varía de entre 18 a 20 toneladas. Por lo tanto, se requiere utilizar una máquina especial, es decir, la llamada "máquina de atornillado de mandril" diseñada específicamente para llevar a cabo estas operaciones. En particular, la máquina de atornillado de mandril, además de mover las dos partes largas y arreglarlas lado a lado entre sí con un grado suficiente de precisión, deben tener la capacidad de generar un torque de apretado y de ajusfar su valor. La misma máquina de atornillado de mandril, que se utiliza para unir las dos partes largas, también se debe utilizar para invertir las operaciones con el fin de separarlas. Esta maquinaria obviamente, involucra costos asociados con la inversión inicial, la logística de la planta y la marcha ordinaria de la misma.

Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es superar por lo menos parcialmente las desventajas antes mencionadas con referencia a la técnica previa.

En particular, la tarea de la presente invención es proporcionar la unión a tope de partes largas, que tiene la capacidad de limitar los costos de inversión, logística y de funcionamiento.

Además, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para unir a tope partes largas, el cual permite que se mantengan las propiedades mecánicas óptimas.

Los objetivos y tareas antes mencionados se logran con un dispositivo para unir a tope partes largas de conformidad con el reclamado en la reivindicación 1, y con el método asociado de conformidad con la reivindicación 13.

Breve Descripción de los Dibujos Las características y otras ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción, varios ejemplos de una modalidad, provistos a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales: La Figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un extremo de una primera parte larga maquinada de conformidad con la técnica previa.

La Figura 2 muestra el detalle indicado por el número II de la Figura 1.

La Figura 3 muestra una vista lateral esquemática de una segunda parte larga maquinada de conformidad con la técnica previa.

La Figura 4 muestra una vista en perspectiva esquemática del extremo de una primera parte larga maquinada de conformidad con la invención.

La Figura 5 muestra una vista en perspectiva esquemática de un extremo de la segunda parte larga maquinada de conformidad con la invención.

La Figura 6 muestra una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de unión de conformidad con la invención.

La Figura 7 muestra una vista en perspectiva esquemática de los extremos de la primera y de la segunda partes largas arregladas juntas de conformidad con la invención.

La Figura 8 muestra una vista en perspectiva esquemática de una unión a tope entre una primera y una segunda partes largas de conformidad con la invención.

La Figura 9 muestra una vista lateral de los extremos de la primera y segunda partes largas arregladas juntas de conformidad con la invención.

La Figura 10 es una vista lateral de un dispositivo de unión de conformidad con la invención.

La Figura 11 muestra una vista lateral de una unión a tope entre la primera y la segunda partes largas de conformidad con la invención.

La Figura 12 muestra una vista lateral parcialmente en sección, de dos partes largas unidas a tope por medio del dispositivo de conformidad con la invención.

La Figura 13 muestra el detalle indicado por XIII en la Figura 11.

La Figura 14 muestra una posible variante del detalle de la Figura 13.

La Figura 15 muestra esquemáticamente una sección transversal axial del detalle indicado por XV en la Figura 11.

La Figura 16 muestra una vista, similar a la de la Figura 12, en donde las partes largas se unen a tope por medio de otro dispositivo de conformidad con la invención.

La Figura 17 muestra una vista lateral de otro dispositivo de conformidad con la invención.

La Figura 18 es una vista lateral en despiece del dispositivo de conformidad con la Figura 17.

La Figura 19 muestra una vista axial de un componente del dispositivo de conformidad con la Figura 18.

La Figura 20 muestra una vista en sección transversal a lo largo de la linea XX-XX de la Figura 19.

Descripción Detallada de la Invención Con referencia a los dibujos acompañantes, el 100 ilustra un dispositivo para unir a tope partes 101 y 102 largas que tienen un eje X común. El dispositivo 100 comprende: un cuerpo 20 que se extiende a lo largo del eje x, el cuerpo 20 es hueco para así definir una cavidad 30 axial que tiene una pared 33 lateral, una primera cara 31 de extremo y una segunda cara 32 de extremo; una primera porción 21 alargada situada en el primer extremo del cuerpo 20, la primera porción 21 alargada define una primer tope 23 inferior y un primer tope 25 superior; una segunda porción 22 alargada situada en un segundo extremo del cuerpo 20, la segunda porción 22 alargada define un segundo tope 24 inferior y un segundo tope 26 superior; por lo menos un pistón 40 que comprende una superficie 41 frontal y un vástago 42, el pistón está alojado dentro de la cavidad 30 axial para así, definir dentro de la cavidad 30 axial, una cámara 50 con la capacidad de ser presurizada y el vástago 42 descansa contra una de las caras 31 ó 32 de extremo de la cavidad 30 axial; y un medio para introducir/remover un fluido presurizado dentro/desde el interior de la cámara 50.

Los términos "superior" e "inferior" como se utilizan aquí, por ejemplo, identifican los topes definidos por las porciones alargadas, con referencia a las Figuras acompañantes. Estas definiciones han sido seleccionadas en forma arbitraria por razones de claridad, pero se pueden también utilizar otras definiciones o definiciones opuestas.

En conexión con la presente descripción, la expresión "parte larga" se refiere a un elemento mecánico que tiene una extensión en una dirección marcadamente más grande que su extensión en las direcciones perpendiculares. Las partes largas a las cuales se refiere la presente invención, de preferencia, tienen una forma cilindrica o prismática, pero otras formas no quedan excluidas. Por último, las partes largas aquí consideradas son sólidas en las zonas de extremo, adyacentes a los extremos a ser unidos juntos. Esto, sin embargo, no excluye la posibilidad de que el resto de los elementos sean más ligeros o huecos.

De conformidad con una modalidad, el cuerpo 20 del dispositivo 100 tiene una forma cilindrica, de preferencia, con una sección transversal circular. En forma similar, de preferencia, la cavidad 30 axial tiene forma cilindrica, incluso con más preferencia, una sección transversal circular. Como lo podrán comprender las personas experimentadas en la técnica, el por lo menos un pistón 40 debe tener una forma que coincida con la de la cavidad 30 axial para tener la capacidad de ser alojado en el mismo y definir una cámara 50 apropiada para ser presurizada. El caso cuando ambos, la cavidad 30 axial y el pistón 40 tienen una sección transversal circular es el caso más fácil, en una manera conocida per se, para obtener un sello hermético al fluido efectivo entre el pistón 40 y la pared 33 lateral de la cavidad 30 axial. Este efecto de sellado se puede obtener, por ejemplo, por medio de sellos apropiados y de anillos 43 elásticos.

En algunas modalidades, por ejemplo, las mostradas en la Figura 12, el dispositivo 100 comprende un solo pistón 40. Este es el caso en que la cámara 50 está definida en forma axial por la superficie 41 frontal del pistón 40 y por la primera cara 31 de extremo.

En otras modalidades, por ejemplo, la mostrada en la Figura 16, el dispositivo 100 comprende dos pistones 40 arreglados uno opuesto al otro. En este caso, la cámara 50 está definida en forma axial por las dos superficies 41 frontales opuestas de los pistones 40.

En algunas modalidades, el dispositivo 100 tiene una estructura integrada que tiene el cuerpo 20 y los pistones 21 y 22 alargados están formados como una pieza. Consultar por ejemplo, las Figuras 6, 8, 10-12 y 16. En otras modalidades, el dispositivo 100 tiene una estructura compuesta en donde las porciones 21 y 22 alargadas se pueden mover en forma axial con respecto al cuerpo 20. Consultar por ejemplo, las Figuras 17 a la 20.

En las modalidades compuestas, la movilidad relativa en la dirección axial del cuerpo 20 y las porciones 21 y 22 alargadas de preferencia, se logra por medio de conexiones roscadas. Como se muestra esquemáticamente en las Figuras 17 y 18, el cuerpo 20 con ventaja, comprende extremos cilindricos en donde se forman la primera rosca 127 y la segunda rosca 128, las roscas tienen una dirección o "manipulación" opuesta entre sí. En otras palabras, cuando la primera rosca 127 es derecha, la segunda rosca 128 es izquierda o viceversa. En forma similar, la primera porción 21 alargada comprende un primer orificio 27 enroscado para ser compatible con la primera rosca 127 y la segunda porción 22 alargada comprende un segundo orificio 28 roscado para ser compatible con la segunda rosca 128. Como resultado de esta estructura, la misma rotación del cuerpo 20 con respecto a las porciones 21 y 22 alargadas imparten sus dos movimientos axiales que son opuestos entre sí.

De conformidad con las modalidades mostradas en las Figuras acompañantes, ya sea que las partes sean integradas o compuestas, el cuerpo 20 es una sola pieza sólida y entonces se obtiene la cavidad 30 axial por medio del retiro del material. Una vez que se ha formado la cavidad 30 axial dentro del cuerpo 20, el pistón 40 (en caso de la Figura 12) o los dos pistones opuestos (en el caso de la Figura 16) se introducen y la cavidad 30 axial se cierra por medio de un tapón 28. En esta modalidad, el tapón 28 también define la primera cara 31 de extremo de la cavidad 30 axial.

De conformidad con las modalidades de la invención mostradas en las Figuras 6, 8, 10-12, 16-18 acompañantes y esquemáticamente en el detalle de la Figura 13, los segundos topes 24 y 26 son paralelos entre sí y de preferencia, se encuentran en un solo plano p. Los segundos topes 24 y 26 así como el plano p son esencialmente perpendiculares al eje x del cuerpo 20. De manera similar, los primeros topes 23 y 25 son paralelos entre sí y de preferencia, se encuentran en un solo plano x. Los primeros topes 23 y 25 así como el plano t también son esencialmente perpendiculares con respecto al eje x del cuerpo 20. Las Figuras 6, 10 y 17-18 ilustran esquemáticamente la distancia d que separa los dos planos p y t. En las modalidades de una sola pieza (Figuras 6 y 10) del dispositivo 100, la distancia d es fija, mientras en las modalidades compuestas (Figuras 17 y 18) del dispositivo 100, la distancia d es ajustable.

De conformidad con la modalidad de la invención, mostrada esquemáticamente en el detalle de la Figura 14, el segundo tope 24 inferior está inclinado, para así formar un ángulo a con respecto a p. Cuando el ángulo a, así mostrado en la Figura 14, se considera como positivo, el segundo tope 26 superior forma con p un ángulo -a, es decir, de la misma amplitud, pero con el signo opuesto. En forma similar al tope 23 inferior forma con p un ángulo -a, mientras el primer tope 25 superior forma con p un ángulo a.

De conformidad con la modalidad mostrada en la Figura 15, el medio 52 para introducir/remover un fluido presurizado dentro de la cámara 50 comprende una cámara 54 auxiliar, cuyo volumen varía al ajustar, por ejemplo, el tornillo 56 con la capacidad de moverse dentro de la cámara 54 auxiliar.

De conformidad con otra modalidad (no mostrada) el medio 52 comprende un canal que conecta la cámara 50 con el exterior y una válvula que provoca la apertura y el cierre del canal. De preferencia, la válvula puede ser del tipo que permite el acoplamiento rápido con el circuito de fluido presurizado del tipo conocido.

La invención también se relaciona con el ensamble 110 que comprende el dispositivo 100 antes descrito y las dos partes 101 y 102 largas unidas a tope. Estas partes largas se deben preparar, por ejemplo, por medio de fresado, en la manera mostrada esquemáticamente en las Figuras 4 y 5. En particular, al considerar por ejemplo, la primera parte 101 larga, un operación de fresado debe realizarse para crear un medio rebajo 121 apropiado para la inserción de la primera porción 21 alargada con la holgura axial ancha. El medio rebajo 121 define una primera superficie 123 de contacto inferior y una primera superficie 125 de contacto superior, en lugar de entrar en contacto con el primer tope 23 inferior y con el primer tope 25 superior, respectivamente. En una manera similar, en la segunda parte 102 larga, se forma un medio rebajo 122, el medio rebajo es apropiado para la inserción de la segunda porción 22 alargada con la holgura axial ancha. El medio rebajo 122 define una segunda superficie de contacto 124 inferior y una segunda superficie 126 de contacto superior con el propósito de entrar en contacto con el segundo tope 24 inferior y con el segundo tope 26 superior, respectivamente.

De conformidad con la modalidad de la invención mostrada en las Figuras 4-5, 7-9, 11-12 y 16 acompañantes y mostrada esquemáticamente en la Figura 13, las segundas superficies 124 y 126 de contacto son paralelas entre sí y se encuentran, de preferencia, en un solo plano p. El plano p es esencialmente perpendicular al eje X de las partes 101 y 102 largas. De manera similar, las primeras superficies 123 y 125 de contacto son paralelas entre sí y se encuentran de preferencia, en un solo plano s. El plano s es paralelo al plano p y esencialmente perpendicular el eje X de las partes largas.

Las Figuras 7 y 9 ilustran esquemáticamente la distancia D que separa los dos planos p y s.

De conformidad con una modalidad de la invención, mostrada esquemáticamente con detalle de la Figura 14, la segunda superficie 124 de contacto inferior está inclinada, para así formar un ángulo a con respecto a p. Cuando el ángulo a como se muestra en la Figura. 14, se considera como positivo, la segunda superficie 126 de contacto superior forma con p un ángulo -a, es decir, de la misma amplitud, pero con signo opuesto. De manera similar la primera superficie 123 de contacto inferior forma con p un ángulo -a, mientras la primera superficie 125 de contacto superior forma con p un ángulo a.

Con el fin de unir a tope dos partes 101 y 102 largas, se arreglan una junto a la otra para tener un eje X común, mostrado esquemáticamente en las Figuras 7 y 9. En esta configuración, los dos medios rebajos 121 y 122 arreglados uno junto al otro forman un solo rebajo que tiene una forma general similar a la del dispositivo 100. En particular, en la configuración adyacente de las dos partes 101 y 102 largas, la distancia entre el plano p y el plano s es igual a D.

Con referencia a las modalidades de una sola pieza del dispositivo 100 (por ejemplo, las mostradas en las Figuras 6, 8, 10-12 y 16), la distancia D entre p y s es un poco mayor que la distancia d entre p y t. Esta relación entre D y d no permite la inserción del dispositivo 100 dentro del rebajo 200. La inserción del dispositivo 100 dentro del rebajo 200 es posible solamente por medio de la introducción de fluido presurizado dentro de la cámara 50. De conformidad con las modalidades con un solo pistón 40 (consultar, por ejemplo, la Figura 12), la presión que actúa dentro de la cámara 50 crea una fuerza en la superficie 41 frontal del pistón 40 y en la primera cara 31 de extremo de la cavidad 30 axial. La fuerza que actúa en el pistón 40 se transmite a la segunda cara 32 de extremo a través del vastago 42.

De conformidad con las modalidades con dos pistones 40 (consultar por ejemplo, la Figura 16) la presión que actúa dentro de la cámara 50 crea una fuerza en ambas primeras superficies 41 frontales de los pistones 40. La fuerza que actúa en los pistones 40 se transmite sobre la primera cara 31 de extremo y sobre la segunda cara 32 de extremo a través de los vástagos 42. Una ventaja de la modalidad con doble pistón 40 es que los vastagos 42 tienen una longitud de flexión fija libre o no soportada que es mucho menor (aproximadamente la mitad) que el vástago de un solo pistón 40. Debido a la longitud de flexión libre más pequeña, cada uno de los dos vástagos ofrece una mayor resistencia a la inestabilidad por enredado. Por esta razón, los dos vástagos 42 pueden ser más delgados y por lo tanto, más ligeros que el vástago de un solo pistón 40.

El resultado final de la aplicación de presión dentro de la cámara 50 por lo tanto, es la que induce un estado de tensión en el cuerpo 20 del dispositivo 100. De conformidad con la invención, la deformación de alargamiento elástico del cuerpo 20, debido al estado tenso, permite que la distancia d entre los planos p y t se incremente hasta que exceda el valor de D. Por lo tanto, en la condición deformada es posible insertar el dispositivo 100 dentro del rebajo 200. Durante la inserción, los topes 23, 25, 24, 26 definidos por las porciones 21 y 22 alargadas del dispositivo 100 se deslizan a lo largo de las superficies 123, 125, 124, 126 de contacto definidas dentro de los medios rebajos 121 y 122 de las partes 101 y 102 largas. Cuando el eje x del dispositivo 100 coincide con el eje X común de las dos partes 101 y 102 largas, es posible actuar en el medio 52 para así reducir la presión dentro de la cámara 50 a un valor cercano a la presión atmosférica. La reducción de presión dentro de la cámara 50 provoca una reducción en el estado de tensión del cuerpo 20 y por lo tanto, el movimiento de retorno elástico debido a la falta de tensión. El retorno elástico provoca una contracción renovada del cuerpo 20, para que la distancia d entre los planos p y t se reduzca otra vez. Después de la contracción, los topes definidos por las porciones 21 y 22 alargadas del dispositivo 100 entran en contacto axial con las superficies de contacto definidas en los medios rebajos 121 y 122 de las partes 101 y 102 largas. La reducción de la presión dentro de la cámara 50 a un valor cercano o igual que la presión atmosférica ya no provoca el retorno elástico del cuerpo 20 hasta el estado no deformado, que tenía antes de la inserción dentro del rebajo 200. De hecho, las nuevas restricciones geométricas fuerzan a que el estado de tensión se mantenga dentro del cuerpo 20 y al mismo tiempo, crea un estado de compresión en los extremos de las partes 101 y 102 largas que se apoyan entre sí.

Con referencia a las modalidades compuestas del dispositivo 100 (por ejemplo, las mostradas en las Figuras 17 a la 20) y como se describe antes, la distancia d entre el plano p y t es ajustable. De conformidad con esta modalidad, con el fin de insertar el dispositivo 100 dentro del rebajo 200 se requiere ajustar la distancia d para que solamente sea un poco más grande que D. Durante la inserción, los topes definidos por las porciones 21 y 22 alargadas del dispositivo 100 se deslizan a lo largo de las superficies de contacto definidas en los medios rebajos 121 y 122 de las partes 101 y 102 largas. Cuando el eje x del dispositivo 100 coincide con el eje X común e las dos partes 101 y 102 largas, es posible reducir la distancia d hasta que los topes 24, 26 y 23, 25 entren en contacto con las respectivas superficies 124, 126 y 123, 125 de contacto. De conformidad con la modalidad mostrada, la distancia d se puede reducir al girar apropiadamente el cuerpo 20 alrededor de su eje x. Las dos roscas 127 y 128 dirigidas opuestas provocan que las dos porciones 21 y 22 alargadas se muevan entre sí. Cuando los topes 24, 26 y 23, 25 entran en contacto con las respectivas 124, 126 y 123, 125 de contacto, el dispositivo 100 se regula para que d sea esencialmente igual que D. En este punto, es posible actuar en el medio 52 para así reducir la presión dentro de la cámara 50 a un valor cercano a la presión atmosférica. La reducción en presión dentro de la cámara 50 provoca una reducción en el estado de tensión del cuerpo 20 y por lo tanto, el retorno elástico debido a la ausencia de tensión. El retorno elástico provoca la contracción del cuerpo 20, de modo que la distancia d entre los planos p y t tiende a disminuir, lo que ya no se debe a la rotación relativa del cuerpo 20 y las porciones 21 y 22 alargadas, pero se debe a la contracción axial del cuerpo 20 en sí. Después de esta contracción, se genera el estado de tensión en el cuerpo 20 y al mismo tiempo, se genera un estado de compresión en los extremos de las partes 101 y 102 largas que se apoyan entre sí.

Además, en algunas modalidades del dispositivo 100 compuesto, la cavidad 30 se extiende en forma axial hasta que toca los extremos del cuerpo 20 en donde las roscas 127 y 128 se forman. Además, de preferencia, las roscas 127 y 128 se forman en el cuerpo 20 con la cámara 50 bajo presión y el cuerpo 20 en el estado deformado. De conformidad con estas modalidades, cuando el cuerpo 20 queda libre de las restricciones geométricas externas, la reducción en la presión dentro de la cámara 50 y la posterior contracción axial del cuerpo 20 resultará en una variación de la contracción de las roscas 127 y 128 formadas en el mismo. Por otra parte, las roscas de los orificios 27 y 28 formadas en las porciones 21 y 22 alargadas no se ven influenciadas en ningún sentido, por el valor de la presión dentro de la cámara 50.

De conformidad con estas modalidades, una vez que las porciones 21 y 22 alargadas han sido atornilladas sobre el cuerpo 20, la remoción de presión desde la cámara 50 provoca el trabado de las porciones alargadas en el cuerpo 20 lo que se debe a la variación relativa entre la contracción de las roscas 127 y 128 y la contracción de las roscas dentro de los orificios 27 y 28. El cuerpo 20 y las porciones 21 y 22 alargadas se comportan, en la práctica, como un dispositivo 100 de una sola pieza.

Las personas experimentadas en la técnica podrán comprender que la conexión roscada de conformidad con la invención no cuenta con las desventajas de la conexión roscada antes descrita con referencia a la técnica previa. Durante el uso del dispositivo 100 de conformidad con la invención, se contempla que la conexión roscada entre el cuerpo 20 y las porciones 21 y 22 alargadas, no se requiere aplicar un torque de apretado, para así asegurar la junta a tope entre las dos partes 101 y 102 largas. Por el contrario, durante el uso del dispositivo 100 de conformidad con la invención, el cuerpo 20 se debe girar solamente hasta que los topes 24, 26 y 23 y 25 entren en contacto con las respectivas superficies de contacto 124, 126, 123 y 125. Esta rotación esencialmente no está obstruida, que solamente se opone por la fricción que se genera entre las roscas y por lo tanto, no involucra la aplicación de altos torques. La fuerza para trabar juntas las dos partes 101 y 102 largas es provista por la contracción axial del cuerpo 20.

El dispositivo 100 en su modalidad compuesta, también, en la misma forma que la modalidad de una sola pieza, puede comprender un solo pistón 40 o dos pistones 40 arreglados opuestos. Una ventaja específica de la solución de doble pistón es que, similar a la mostrada en la Figura 16, la cámara 50 se puede formar cerca del punto medio a lo largo de la longitud axial del cuerpo 20. De esta forma, el medio 52 para introducir/remover el fluido presurizado dentro/desde la cámara 50 también se puede situar cerca del punto medio del cuerpo 20, sin interferir con las roscas 127 ó 128.

Será evidente que no hay diferencia, tanto para la modalidad de una sola pieza como para la modalidad compuesta, en conexión con lo antes descrito, cuando las superficies de contacto y los topes no son perpendiculares al eje X, pero en su lugar, forman un ángulo a como se describe antes. En este caso, las tensiones inducidas por la inclinación de los topes y las superficies de contacto tienen un efecto de auto-centrado en la junta entre las dos partes 101 y 102 largas.

El método para unir dos partes 101 y 102 largas de conformidad con la invención se describe brevemente a continuación. El método abarca los pasos de: proporcionar un dispositivo 100 como se describe antes; proporcionar en la primera parte larga 101, un medio rebajo 121 apropiado para contener la primera porción 21 alargada del dispositivo 100 y para definir una primera superficie 123 de contacto inferior y una primera superficie 125 de contacto superior propuestas para entrar en contacto, respectivamente, con el primer tope 23 inferior y con el primer tope 25 superior, definidos por la primera porción 21 alargada; proporcionar en la segunda parte 102 larga, un medio rebajo 122 apropiado para contener la segunda porción 22 alargada del dispositivo 100 y para definir una segunda superficie 124 de contacto inferior y una segunda superficie 126 de contacto superior propuestas para entrar en contacto, respectivamente, con la segunda superficie 24 de contacto inferior y con la segunda superficie 26 de contacto superior definidas por la segunda porción 22 alargada; arreglar las dos partes 101 y 102 largas extremo a extremo, para que tengan un eje X común y para que los dos medios rebajos 121 y 122 formen un solo rebajo 200; introducir fluido presurizado dentro de la cámara 50 del dispositivo 100; insertar el dispositivo 100 dentro del rebajo 200; reducir la presión dentro de la cámara 50.

En caso en donde el dispositivo 100 es del tipo de una sola pieza, los pasos antes descritos son suficientes para alcanzar una conexión a tope de las dos partes 101 y 102 largas. En el caso en donde el dispositivo es del tipo compuesto, después del paso de insertar el dispositivo 100 dentro del rebajo 200, se requiere llevar a cabo otro paso de ajustar la distancia d para que sea esencialmente igual a D. Este paso es seguido por el paso de reducir la presión dentro de la cámara 50.

En el caso considerado como ejemplo, el dispositivo y el método de conformidad con la invención se utilizan para unir a tope partes largas que se someten a tensión axial. La extensión y el respectivo mandril de un molino de enrollamiento de hecho, se someten a la fuerza de tensión durante el enrollamiento de tubos continuos. En este caso, el estado de compresión, que se induce por los extremos de las dos partes 101 y 102 largas por el movimiento de retorno elástico del dispositivo 100, se debe calcular para no ser cancelado por la fuerza de tensión que surge durante el enrollamiento. La presencia - albeit a un grado mínimo - del estado de compresión asegura de hecho, la continuidad de las propiedades mecánicas en las dos partes largas.

Como lo podrán comprender las personas experimentadas en la técnica, el dispositivo 100 actual, de conformidad con la invención, y el método de conexión respectivo representa una evolución de la conexión mecánica conocida como "junta de eslabón de encogimiento". En esta conexión conocida, la expansión necesaria para introducir el dispositivo dentro del rebajo se obtiene al calentar la parte. La contracción posterior debida al enfriamiento de la parte provoca que las dos partes se unan.

Este método de conexión, aunque es ampliamente utilizado debido a su acción sólida y robusta, cuenta con una desventaja que es definitiva. Una vez que la parte se ha enfriado, de hecho, no es posible removerla sin destruirla. De hecho, no es posible inducir selectivamente la expansión térmica renovada en el dispositivo de conexión solo, sin al mismo tiempo, la deformación como resultado del calor que también rodea las partes. La presente invención está con base en esta técnica y constituye una evolución sustancial de la misma en términos de la posibilidad de remover la conexión.

La presente invención también constituye una mejora sustancial en la unión a tope de partes largas realizada por medio de conexiones roscadas del tipo de tornillo de rosca/hembra conocidas.

De hecho, la presente invención tiene un costo que es considerablemente más bajo que el de la solución conocida. En términos de operaciones de maquinado mecánico, no se requiere asegurar tolerancias particularmente pequeñas, excepto cuando se utilizan proporciones relativas de d y D cuando el dispositivo 100 del tipo de una sola pieza. Por lo tanto, esto significa que el dispositivo 100 y los medios rebajos 121 y 122 pueden ser hechos por medio de operaciones de maquinado de bajo costo.

Además, una vez que el dispositivo 100 se ha formado y las partes 101 y 102 se han preparado como se describe antes, las operaciones de conexión y desconexión ordinarias requieren solamente el uso de un fluido presurizado, tal como aceite, que está disponible en las plantas industriales sin la necesidad de un esquema específico.

Por último, el uso del dispositivo 100 de conformidad con la invención significa que la "maquinaria de atornillado de mandril" sea despachado con el mismo.

Con respecto a las modalidades del dispositivo de unión a tope para partes largas antes descritas, las personas experimentadas en la técnica, con el fin de satisfacer los requerimientos específicos, podrán hacer modificaciones y/o remplazar elementos descritos con elementos equivalentes, sin apartarse del alcance de los dibujos acompañantes.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. El dispositivo (100) para unir a tope dos partes (101 y 102) largas que tienen un eje X común, caracterizado porque comprende: un cuerpo (20) que se extiende a lo largo del eje x, el cuerpo (20) es hueco para así definir una cavidad (30) axial que tiene una pared (33) lateral, una primera cara (31) de extremo y una segunda cara (32) de extremo; una primera porción (21) alargada situada en primer extremo del cuerpo (20), la primera porción (21) alargada define un primer tope (23) inferior y un primer tope (23) superior; una segunda porción (22) alargada situada en un segundo extremo del cuerpo (20), la segunda porción (22) alargada define un segundo tope (24) inferior y un segundo tope (26) superior; por lo menos un pistón (40) que comprende una superficie (41) frontal y un vástago (42), el pistón (40) está alojado dentro de la cavidad (10) axial para así definir dentro de la cámara (30) axial una cámara (50) apropiada para ser presurizada y el vástago (42) que hace contacto contra la cara (31, 32) de extremo de la cavidad (30) axial; y un medio (32) para introducir/remover un fluido presurizado dentro/desde de la cámara (30).

2. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cavidad (30) axial tiene una forma cilindrica y por lo menos un pistón (40) tiene una forma que coincide con la de la cavidad (30) axial y comprende sellos y anillos (43) elásticos que permiten alcanzar un sello hermético al aire efectivo entre el pistón (40) y la pared (33) lateral de la cavidad (30) axial.

3. El dispositivo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos pistones (40) arreglados uno opuesto al otro.

4. El dispositivo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros topes (23, 25) se encuentran en un solo plano t esencialmente perpendicular al eje x del cuerpo (20) y los segundos topes (24, 26) se encuentran en un solo plano p esencialmente paralelo a t y perpendicular al eje x del cuerpo (20).

5. El dispositivo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado porque el primer tope (25) superior y el segundo tope (24) inferior forman un ángulo a con respecto al plano p perpendicular al eje x del cuerpo (20), mientras el primer tope (23) inferior y el segundo tope (26) superior forman un ángulo -a con respecto al plano p.

6. El dispositivo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio (52) para introducir/remover un fluido presurizado dentro/desde la cámara (54) comprende una cámara (56) auxiliar, cuyo volumen puede variar al operar al operar un tornillo (56) con la capacidad de moverse dentro de la cámara (54) auxiliar.

7. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque el medio (52) para introducir/remover un fluido presurizado comprende un canal que conecta la cámara (50) con el exterior y una válvula que provoca la apertura y el cierre del canal, la válvula es del tipo que permite un acoplamiento rápido con un circuito de fluido presurizado del tipo conocido.

8. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene una estructura integrada en donde el cuerpo (20) y las porciones (21, 22) alargadas están hechas como una pieza.

9. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 7, caracterizado porque tiene una estructura compuesta, es decir, una estructura en donde las porciones (21, 22) alargadas se pueden mover en forma axial con respecto al cuerpo (20).

10. Un ensamble (110) que comprende un dispositivo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una primera parte (101) larga y una segunda parte (102) larga que tiene un eje X común, caracterizado porque: el eje x coincide con el eje X; un medio rebajo (121) apropiado para insertar la primera porción (21) alargada con holgura axial ancha y se forma en la primera parte (101) larga, el medio rebajo (121) define una primera superficie (123) de contacto inferior y una primera superficie (125) de contacto superior propuestas para entrar en contacto con el primer tope (23) inferior y con el primer tope (25) superior, respectivamente; y un medio rebajo (122) apropiado para insertar la segunda porción (22) alargada con una holgura axial ancha y se forma en la segunda parte (102) larga, el medio rebajo (122) define una segunda superficie (124) de contacto inferior y una segunda superficie (126) de contacto superior propuestas para entrar en contacto con el segundo tope (24) inferior y con el segundo tope (26) superior, respectivamente.

11. El ensamble (110) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las primeras superficies (123, 125) de contacto se encuentran en un solo plano s esencialmente perpendicular al eje X y las segundas superficies (124, 126) de contacto se encuentran en un solo plano p esencialmente paralelo a s y perpendicular al eje X.

12. El ensamble (110) de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la primera superficie (125) de contacto superior y la segunda superficie (124) de contacto inferior forman un ángulo a con respecto al plano p perpendicular al eje X; mientras la primera superficie (123) de contacto inferior y la segunda superficie (126) de contacto superior forman un ángulo -a con respecto a p.

13. El ensamble (110) de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los dos medios rebajos (121, 122) arreglados uno junto al otro forman un solo rebajo (200) que tiene una forma general similar a la del dispositivo (100) y en donde el dispositivo (100) se puede insertar dentro del rebajo (200) solamente por la introducción de fluido presurizado dentro de la cámara (50).

14. El ensamble (110) de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende un dispositivo (11) de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque: los dos planos i y p están situados a una distancia d; los dos planos p y s están situados a una distancia D; y cuando no hay fluido presurizado dentro de la cámara (50), D es un poco mayor que d.

15. Un método para unir a tope una primera parte (101) larga y una segunda parte (102) larga que tiene un eje X común, caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar un dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 1 ; proporcionar en la primera parte (101) larga, un medio rebajo (121) apropiado para contener la primera porción (21) alargada del dispositivo (100) y para definir una primera superficie (123) de contacto inferior y una primera superficie (125) de contacto superior propuestas para entrar en contacto con el primer tope (23) inferior y con el primer tope (25) superior, respectivamente, definidos por la segunda porción (21) alargada; proporcionar en la segunda parte (102) larga un medio rebajo (122) apropiado para contener la segunda porción (22) alargada del dispositivo (100) y para definir una segunda superficie (124) de contacto inferior y una segunda superficie (126) de contacto superior propuestas para entrar en contacto con el segundo tope (24) inferior y con el segundo tope (26) superior, respectivamente; arreglar las dos partes (101, 102) largas extremo a extremo para que tengan un eje X común y para que los dos medios rebajos (121, 122) formen un solo rebajo (200); introducir el fluido presurizado dentro de la cámara (50) del dispositivo (100); insertar el dispositivo (100) dentro del rebajo (200); reducir la presión dentro de la cámara (50).

16. El método de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque: el paso de proporcionar un dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 1 comprende el paso de proporcionar un dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 9; y también comprende, después del paso de insertar el dispositivo (100) dentro del rebajo (200), el paso de ajustar la distancia d entre los primeros topes (23, 25) y los segundos topes (24, 26) para que sea esencialmente igual que la distancia D entre las primeras superficies (123, 125) de contacto y las segundas superficies (124, 126) de contacto.