PT78925B - Kupplungsvorrichtung zur herstellung einer permanenten rohrverbindung - Google Patents

Kupplungsvorrichtung zur herstellung einer permanenten rohrverbindung Download PDF

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Description

DESCRIÇÃO DO INVENTO
SSo conhecidas muitas formas de realização de dispositivos ds uniSo para fazer uma ligação de tubo permanente, nos quais a peça extre ma do tubo ê comprimida, devido a formação a frio em zonas, por meio de um anel de compressão que se destina a ser deslocado axialmente, para formar uma ligação positiva à prova de fuga com uma peça de ligação de um ajustamento de tubo, por exemplo as descritas nas Especificações das Patentes dos E.U. Nos. 3.149.860, 3.375.026, 3.498.648, 3.528.689 e
4.O6I.367.
Por meio de um dispositivo de união deste tipo, pode fazer-se uma ligação de tubo com boas propriedades físicas, por exemplo grande resistência mecânica e um alto grau de impermeabilidade, de maneira sim pies e com gastos relativamente pequenos em tempo e material.
Observou-se na prática, no entanto, que em ligações de tubo deste tipo, nalgumas utilizações, a qualidade das propriedades físicas mencionadas não se mantám no longo prazo, antes pelo contrário, podem di minuir em medida inadmissível num tempo de funcionamento relativamente ourto, devido à influencia de corrosão e erosão, do que resulta a ligação de tubo partir-se.
Se a peça extrema do tubo estiver localizada dentro da peça de ligação, como sucede, por exemplo, nas ligações ds tubo de acordo com as Especificações de Patente dos E.D. Nos. 3.375.026 (Figura 3) e 4.O6I.367 (Figura 5), quando um meio líquido circula pelo tubo com grande velocida de, produz-se turbulência na face terminal da peça extrema do tubo ou no ponto de junção de duas extremidades de tubo em consequência de ressaltos ou intervalos. Esta turbulência dá origem a efeitos de erosão na parede interior da peça de ligação, isto á, há material que se separa da peça de ligação (e da peça extrema do tubo), atá que a peça de ligação acaba por se fracturar. Embora este defeito possa ser eliminado em grande medida, se as peças de união forem construídas de maneira adequada e a ligação de tubo for feita cuidadosamente, é acima de tudo importante, apesar disso, assegurar que 0 tubo seja cortado rigorosamente na medida. Contudo, em todas as utilizações em que a ligação de tubo não 6 feita na fábrica, por exemplo em locais de construção, não há garantia de que se mantenha 0 grande rigor necessário.
Há menos problemas, neste aspecto, em ligações de tubo com uma
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peça extrema de tubo localizada fora da peça de ligação, por exemplo de acordo com as Especificações das Patentes dos E.D. Nos. 3.528,689 (Figu ra 3) e 4.061.367 (Figura 10). Nestas formas de realização, não há descontinuidades ao longo do corte axial na parede interior da montagem do tubo com a peça ou peças de ligação. Aqui, em contraste, a zona de liga ção na extremidade da peça de ligação está sm perigo, visto que pode ha ver corrosão de fenda em consequência da penetração capilar de líquido do tubo no intervalo entre a peça de ligação e a parede do tubo que rodeia esta peça com um ajustamento deslizante, e 0 tubo á atacado a partir do interior e gradualmente destruído. Por outro lado, uma alteração descontínua no corte transversal do fluxo na extremidade da peça de ligação pode também provocar turbulência, e, consequentemente, erosão ne_s ta zona de ligação,
A presente invenção tem como objecto proporcionar um dispositi vo de união do tipo descrito na introdução, no qual se podem evitar os inconvenientes descritos acima, a fim de obter um tempo de vida átil maior para a ligação de tubo.
A Patente dos E.U. n5. 3.528.689 (Fig. 5 β reivindicação l) refere-se a um dispositivo de união, servindo a solução ali apresentada de ponto de partida à presente invenção.
0 intervalo entre a peça de ligação e a peça extrema do tubo, e, por consequência, 0 perigo de corrosão de fenda pode ser evitado por meio de uma ligação compressiva destas peças, que á efectuada na extremidade da peça de ligação. Por conseguinte, na presente invenção, 0 anel compressor tem na sua extremidade posterior um rebordo interior anular que, quando 0 anel compressor é comprimido sobre a manga, desloca 0 material de manga radialmente para dentro na extremidade de manga po_s terior, e o comprimento da peça de ligação em relação com 0 comprimento do anel compressor, e, consequentemente, com a posição axial da reentrân cia anular existente na manga posterior e localizada na peça extrema do tubo, á escolhido de maneira que a extremidade livre da peça de ligação não se projecte para além do ponto mais baixo desta reentrância.
Desta maneira, quando a ligação de tubo 6 feita de forma apropriada, fica garantido que se obtém uma ligação compressiva na extremidade da peça de ligação e que não há, portanto, intervalo entre a peça extrema do tubo e a peça de ligação.
A peça de ligação é construída de preferência na forma de um
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cilindro oco liso, em contraste com a peça de ligação de acordo com a Figura 5 da Especificação da Patente dos E.U. Ns.3.528.689, que tem uma ranhura anular na face exterior para fazer uma ligaçSo positiva com a peça extrema do tubo. Não se pretende, aqui, que a peça de ligação seja deformada quando se faz s ligação de tubo. Por conseguinte, a espessura de parede da peça de ligação é grande, em consequência do que se produz um aumento relativamente rápido da velocidade de fluxo do meio em circulação, e, consequentemente, maior perigo de turbulência causadora de erosão na borda de entrada da peça de ligação, na zona da ligação de tubo. Em contraste com isto, a espessura de parede da peça de ligação lisa deve manter-se menor, para que seja possivel deformar a peça extre ma do tubo e a peça de ligação conjuntamente quando se faz a ligação de tubo. Ao mesmo tempo, o perigo de erosão diminui.
Pode obter-se nova diminuição do perigo de erosão, se na extremidade livre da peça de ligação, a sua parede interior alargar gradualmente pelo menos até aproximadamente a intersecção com a sua parede exterior. Pode obter-se, desta maneira, dentro da ligação de tubo, um percurso ; de secção axial que praticamente não tem descontinuidades que possam causar turbulência.
Quando a peça de ligação é construída na forma de um cilindro oco liso, em certas circunstâncias o esforço de tracção no anel compressivo comprimido pode ser excessivo, e o material comprimido da manga, pe. ça extrema do tubo β peça de ligação, pode ser esforçado para além da ca pacidade de resistência em certos pontos.
Para evitar este inconveniente, a peça de ligação pode ter na face exterior pelo menos uma ranhura anular para nela entrar material deslocado pelo anel de pressão.
Torna-se possível, desta maneira, obter com menor força de cem pressão do anel de pressão uma ligação positiva e estanque entre a peça extrema de tubo e a peça de ligação. Ao mesmo tempo, diminui a pressão de tenaz necessária para comprimir sobre o anel de pressão. A peça de li gação deforma-se menos, pelo que se obtem o grau desejado de ligação positiva com menos trabalho de deformação, a fim de impedir que a peça extrema do tubo seja separada da peça de ligação sob uma carga de tracção exercida no dispositivo de união. Por outro lado, devido a menor deformação da peça de ligação, o corte transversal de fluxo do ajustamento do tubo mantém-se praticamente constante.
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Tubos deformados e comprimidos podem ter na parede interior in cisões longitudinais que são consequências da produção e que não de sapa, recem completamente na zona de união durante a formação a frio e podem constituir pontos de ligação não estanques. Pode remediar-se esta deficiência se a peça de ligação tiver no lado exterior, na zona de uma ranhura anular, pelo menos uma estria periférica com uma aresta com borda aguçada. Por meio disto, quaisquer incisões longitudinais são interrompidas e obturadas durante a compressão dos tubos. As estrias periféricas estão apropriadamente onde a força de compressão é maior0
0 desenho anexo representa exemplos de formas de realização da presente invenção, em corte longitudinal parcial. As Figuras 1 e 2 representam cada uma delas um dispositivo de união para ligar dois tubos um ao outro. 0 lado esquerdo de cada Figura representa peças do dispositivo de união em estado montado antes de o anel de pressão ser comprimido, ao passo que a ligação de tubo acabada está representada no la do direito destas Figuras. A Figura 3 representa outra forma de realização do ajustamento de tubo.
0 dispositivo de união de acordo com a Figura 1 é constituído, em cada ligação de tubo, por uma peça de ligação 1, um ajustamento de tubo 2, uma gama 3 β um anel de pressão 4· A peça de ligação 1 é construída na forma de um cilindro oco liso e e inserida na peça extrema 5 do tubo direito. 0 ajustamento de tubo 2 tem uma flange 6 contra a qual encostam a peça extrema 5 do tubo, a manga 3 β o anel de pressão 4· A manga 3 que vai ser impelida sobre a peça extrema 5 do tubo tem um rebordo exterior anular 7. Quando o anel de pressão 4 é comprimido na direcção da seta, a manga 3 é deformada, pelo que o material de manga é deslocado radialmente para dentro na zona de rebordo 8, e a peça extrema 5 do tubo e a peça de ligação 1 adquirem uma reentrância anular 9 neste ponto, e, ao mesmo tempo, são comprimidas numa ligação positiva e mutuamente estanque,
0 anel de pressão 4 tem na extremidade posterior um rebordo in terior anular 10 que, quando o anel de pressão 4 é comprimido sobre a manga 3, desloca o material de manga radialmente para dentro na extremidade de manga posterior. Ao mesmo tempo, forma-se outra reentrância anular 11 na peça extrema 5 do tubo e na peça de ligação 1, e estas pe ças são comprimidas na extremidade da manga. 0 comprimento da peça de ligação Usa relação ao comprimento do anel de pressão 4, 0, consequente62 792
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mente, à posição axial da reentrância 11, ê escolhido de maneira que a extremidade livre da peça de ligação 1 não se projecte para além do ponto mais baixo da reentrância 11. Isto serve para assegurar que o grau de pressão exercida sobre a peça de ligação 1 na manga seja máxi mo na extremidade da peça de ligação, para se fazer soldadura a frio. Para se obter uma transição da secção transversal de fluxo tão contínua quanto possível na extremidade da peça de ligação, a extremidade 12 da peça de ligação não deve ter face extrema, de#e ser simplesmente uma borda afiada extrema. Para este fim, a parede interior da peça de ligação 1 é gradualmente alargada pelo menos até aproximadamente a intersecção com a sua parede exterior.
Pode ser apropriado, em certas circunstâncias, proteger a jun ta na flange 6 do ajustamento de tubo 2 contra a penetração de meios líquidos ou gasosos provenientes do exterior no ponto de ligação entre a peça extrema 5 do tubo e o ajustamento de tubo 2. Paz-se também a obturação de maneira apropriada, neste aspecto, como consequência da compressão provocada por meio do anel de pressão 4· Para este fim, a manga 3 tem na extremidade anterior outro rebordo exterior anular 13 que,quan do o anel de pressão 4 é comprimido sobre a manga 3» é comprimido radial mente para dentro sobre a peça de borda 14 da peça extrema 5 do tubo.
0 tubo é furado conicamente na peça de borda 14, para tornar mais fácil a introdução da peça de ligação 1 na peça extrema 5 do tubo.
0 dispositivo de união de acordo com a Figura 2 é constituido, em cada ligação de tubo, por uma peça de ligação 21 de um ajustamento de tubo 22, uma manga 23 e um anel de pressão 24. A peça de ligação 1 é construída na forma de um cilindro oco e é intercalada na peça extrema 25 do tubo direito. Na face exterior da peça de ligação 21 há duas ranhuras anulares 35 ® 36 para receber material deslocado pelo anel de prej são 24. 0 ajustamento de tubo 22 tem uma flange 26, conira a qual encos. tam a peça extrema 25 do tubo, a manga 23 e 0 anel de pressão 24« A man ga 23 que é impelida sobre a peça extrema 25 do tubo tem um rebordo exterior anular 27. Quando 0 anel de pressão é comprimido na direcçâo da seta, a manga 23 deforma-se, de maneira que o material é deslocado radialmente para dentro na zona de rebordo 28, e a peça extrema 25 do tubo adquire uma reentrância anular 29 neste ponto, e, ao mesmo tempo, é comprimida juntamerte com a peça de ligação 21 para formar uma ligação positiva estanque.
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0 anel de pressSo 24 tem na extremidade posterior um rebordo interior anular 30 <34®, quando anel de pressSo 24 é comprimido sobre a manga 23, desloca o material da manga radialmente para dentro na extre. midade de manga posterior. Ao mesmo tempo, forma-se outra reentrância anular 31 na peça extrema 25 do tubo e na peça de ligaçSo 21, e estas peças sSo comprimidas na extremidade da manga. 0 comprimento da peça de ligaçSo 21 em relaçSo ao comprimento do anel de pressSo 24, e, consequentemente, à posiçSo axial da reentrância 31, é escolhido de manei, ra que a extremidade livre da peça de ligaçSo 21 nSo se projecte para alám do ponto mais baixo da reentrância Jl. Isto serve para assegurar que o grau de pressSo exercida sobre a peça de ligaçSo 21 na extremidade da manga seja máximo na extremidade da peça de ligaçSo, para se fazer soldadura a frio. Para se obter uma transiçSo da secção transversal de fluxo tSo contínua quanto possível na extremidade da peça de ligaçSo, a extremidade da peça de ligação 32 não deve ter face extrema, deve ser simplesmente nma borda afiada extrema. Para este fim, a parede interior da peça de ligaçSo 21 á alargada gradualmente pelo menos até aproximadamente a intersecçSo com a sua parede exterior.
Pode ser apropriado, em certas circunstâncias, proteger a junta na flange 26 do ajustamento de tubo 22 contra a penetração de meios líquidos ou gasosos provenientes do exterior no ponto de ligaçSo entre a psça extrema 25 do tubo e o ajustamento de tubo 22. Paz-se também a obturação de maneira apropriada, neste aspecto, como consequência da compressão provocada por meio do anel de pressão 24. Para este fim, a manga 23 tem na extremidade anterior outro rebordo exterior anular 33 que, quando o anel de pressSo 24 é comprimido sobre a manga 23, é comprimido radialmente para dentro sobre a peça de borda 34 da peça extrema 25 do tubo, sendo esta peça de borda 34 deslocada para dentro da ranhura exterior anular 36 da peça de ligaçSo 21.
Figura 5 representa outra forma de realizaçSo de um ajustamento de tubo que, de maneira análoga à do ajustamento de tubo 22 na Figura 2, tem uma ranhura anular 42 no exterior de cada peça de ligação 41· Além disso, existem aqui, na zona da ranhura anular 42, duas estrias periféricas que tem secçSo transversal triangular, e, portanto, uma cristã afiada. Quando os tubos são comprimidos, estas estrias 43 pene, tram na parede interior destes tubos. Como consequência, quaisquer incisSes longitudinais na parede interior do tubo são interrompidas β obturadas.
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Conforme se sabe, utilizam-se tenazes especiais com pinças per mutáveis para fazer a ligação de tubo, e, no exemplo representado, estas estão unidas quer a um anel de pressão e à flange do ajustamento de tubo quer aos dois aneis de pressão.
0 dispositivo de união descrito é apropriado para ligaçães de tubos de todos os tipos, especificamente para ligar tubos metálicos com tubos plásticos.
0 ajustamento de tubo á constituído preferivelmente pelo mesmo material deformável que o tubo que lhe vai ser ligado. 0 dispositi vo de união tem utilizaçães possíveis não sá na construção de condutas como também em estruturas tubulares mecânicas, por exemplo andaimes.
Os tubos metálicos podem ser constituídos, por exemplo, por alumínio, cobre e suas ligas ou por tipos de aço apropriados.
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Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES1. Dispositivo de união para fazer uma ligação de tubo permanente, caracterizado pelo facto de a peça terminal (5) de tubo ser comprimida, em consequeôcia de formação a frio em zonas, por meio de um anel çLe pressão (4) a deslocar axialmente, para formar uma ligação positiva com uma peça de ligação (l) intercalada na peça terminal do tubo e pertencente a um ajustamento de tubo (2), havendo uma manga (3) que se destina a ser empurrada sobre a peça terminal de tubo e tem um rebordo exterior anular (7) θ que é deformado quando 0 anel de pressão á compri mido, para que 0 material de manga seja deslocado radialmente para dentro na zona de rebordo (8), e tendo 0 ajustamento de tubo uma flange (6), contra a qual encosta a peça terminal de tubo, a manga e 0 anel de pressão, pelo facto de o anel de pressão (4) ter na sua extremidade posterior um rebordo interior anular (lO) que, quando 0 anel de pressão é com primido sobre a manga (3), força 0 material de manga radialmente para dentro na extremidade de manga posterior, e pelo facto de 0 comprimento da peça de ligação (l) em relação ao comprimento do anel de pressão
    (4), Θ, por conseguinte, em relação à posição axial da reentrância anular (ll) formada na extremidade de manga posterior e localizada na peça terminal de tubo (5) ser escolhida de maneira que a extremidade livre (l2) da peça de ligação não sobressaia para lá do ponto mais baixo desta reentrância.
  2. 2. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 1, caracte.
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    -9rizado pelo facto de a peça de ligação (l) ser concebida como um cilindro oco liso.
  3. 3. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de na extremidade livre da peça de ligação (l) a sua parede interior se alargar gradualmente pelo menos aproximadamente até à intersecção com a sua parede exterior,
  4. 4. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a manga (3) ter na sua extremidade anterior mais um rebordo exterior anular (13) que, quando o anel de pressão (4) é com primido sobre a manga, é comprimido radiaimente para dentro sobre a peça de borda (14) da peça terminal de tubo (5),
  5. 5. Dispositivo de união de aoordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de 0 ajustamento de tubo (2) ser constituído pelo mesm» material deformável que 0 tubo que lhe vai ser ligado,
  6. 6. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a peça de ligação (2l) ter no seu lado exterior pelo menos uma ranhura anular (35, 56) para nela entrar material deslocado pelo anel de pressão (24).
  7. 7. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de haver duas ranhuras anulares (35, 36), cada uma das quais está localiãada na zona de um rebordo exterior (27, 33) da man ga (23).
  8. 8. Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de a peça de ligação (41) ter no seu lado exterior, na zona de uma ranhura anular (42), pelo menos uma nervura periférica (43) preferivelmente com uma cristã de borda aguçada,
    7 jul.
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