ES2285993T3 - Acoplamiento de tuberias. - Google Patents

Abstract

Acoplamiento de tuberías para su unión a una tubería, comprendiendo el acoplamiento un manguito (102, 202, 402), teniendo el manguito (102, 202, 402) al menos un extremo que está configurado para recibir en el mismo un extremo de la tubería; medios (112, 212, 412) de sellado anulares dispuestos dentro del extremo del manguito para rodear el extremo de la tubería; y que comprende medios (104, 106) de compresión para comprimir los medios (112, 212, 412) de sellado anulares para formar un sellado entre la tubería y el manguito (102, 202, 402), comprendiendo los medios de compresión dos bridas de compresión (106, 206, 406) conectadas entre sí mediante una serie circunferencial de pernos (108, 208, 408) de compresión para aproximar, en servicio, las dos bridas de compresión y aplicar así una fuerza compresiva axial sobre los medios (112, 212, 412) de sellado anulares, y caracterizado porque una superficie radialmente interna de una parte (102c, 202c, 402c) inclinada del manguito (102, 202, 402)está dotada de al menos una ranura en su superficie, definiendo la ranura, en servicio, un camino (126, 426) de escape entre una parte axialmente interna de los medios (112a, 212a, 416) de sellado y la superficie radialmente interna del manguito (102d, 202d, 402d) por lo que, en servicio, el fluido a presión de la tubería puede pasar a lo largo del camino (126, 426) de escape para presurizar una superficie radialmente externa de los medios (112c, 414a) de sellado e impulsar los medios (112, 212, 412) de sellado contra los medios de compresión, por lo que se potencia el sellado entre los medios (112, 212, 412) de sellado y el manguito (102, 202, 402).

Description

Acoplamiento de tuberías.

Esta invención se refiere a un acoplamiento de tuberías y a una unión de tuberías formada a partir del acoplamiento de tuberías.

Son bien conocidos los acoplamientos mecánicos para acoplar entre sí tuberías formadas de materiales plásticos tales como poliolefinas y poli(cloruro de vinilo). Tales acoplamientos comprenden normalmente un manguito, un reborde de compresión, un sellado dispuesto axialmente entre el manguito y reborde de compresión y medios (por ejemplo, una brida de compresión y pernos de brida) para comprimir el reborde de compresión contra el sellado para deformarlo radialmente hacia dentro y en contacto de sellado con la tubería. Además, es habitual que el acoplamiento contenga un anillo de sujeción u otro elemento de sujeción para impedir que la tubería se salga del acoplamiento. Se describe un ejemplo de un ajuste de este tipo en el documento GB-A-2 251 905 A.

Un problema con acoplamientos mecánicos de este tipo es que a menos que el extremo de la tubería esté soportado, puede colapsar bajo compresión por el conjunto de sellado. En consecuencia, es normal colocar un elemento de soporte cilíndrico, por ejemplo, formado de un material plástico más rígido o un metal, dentro del diámetro interno del extremo de la tubería, para impedir que el extremo de la tubería colapse cuando se comprima. Sin embargo, tales elementos de soporte se consideran indeseables por varias razones. Por ejemplo, el recalcado del diámetro interno producido por la presencia del elemento de soporte puede interferir con las propiedades del flujo de la tubería, particularmente con materiales viscosos o fluidos que contienen sólidos. Con fluidos más abrasivos tales como suspensiones, cualquier reducción en el diámetro interno de la tubería puede producir erosión y desgaste aumentados de la pared de la tubería y el elemento de soporte.

Otro problema con acoplamientos de tuberías convencionales es que el tiempo que se tarda para apretar un gran número de pernos de brida al par de rotación necesario para lograr un buen sellado entre la tubería, junta y sellado puede ser considerable. Por tanto, sería ventajoso si pudiese reducirse el número de pernos de brida, y reducirse el par de rotación necesario para lograr un sellado eficaz sin ninguna pérdida de la integridad del sellado.

Otro problema adicional es que los acoplamientos de tuberías convencionales del tipo mencionado anteriormente no son adecuados en muchos casos para su uso con tuberías formadas de materiales más frágiles tales como arcilla, y esto se debe a las elevadas fuerzas compresivas aplicadas a las tuberías para lograr un sellado eficaz que, si se aplica a tuberías frágiles podría conducir al colapso o fractura.

El documento US-A-4 298 206 describe un elemento de empaquetado para sellar una unión en un sistema de tuberías, se produce un sellado sobre la inserción de la tubería dentro del sellado. Tal como se expuso anteriormente, tales disposiciones no son prácticas cuando las tuberías estén formadas de materiales frágiles.

Se han realizado intentos por los presentes inventores para obviar la necesidad de los insertos de soporte usando sistemas de sellado sensibles a la presión tales como juntas de labios y juntas tóricas. Sin embargo, ambos enfoques presentan problemas adicionales. En el caso de juntas tóricas, puede ser muy difícil en la práctica insertar una tubería a través de un sellado sin usar mucha fuerza, lo que a menudo puede estar más allá de la capacidad de una persona, o incluso dos persona, sin herramientas especiales. En el caso de juntas de labios, mientras que son más fáciles de instalar en la tubería, no es posible montar el acoplamiento de tuberías totalmente sobre una tubería para dejar que se inserten secciones en reparación, ni es posible dejar que la última conexión se realice entre dos secciones de extremo lisas de la tubería.

Es un objeto de la presente invención solucionar los problemas mencionados anteriormente y proporcionar un acoplamiento de tuberías para tuberías de plástico en las que puede evitarse el uso de insertos de soporte sin comprometer la integridad del sellado.

Por consiguiente, en un primer aspecto, la invención proporciona un acoplamiento de tuberías para su unión a una tubería, comprendiendo el acoplamiento un manguito, teniendo el manguito al menos un extremo que está configurado para recibir en el mismo un extremo de la tubería; medios de sellado anulares dispuestos dentro del extremo del manguito para rodear el extremo de la tubería, y que comprende medios de compresión para comprimir los medios de sellado anulares para formar un sellado entre la tubería y el manguito, comprendiendo los medios de compresión dos bridas de compresión conectadas entre sí mediante una serie circunferencial de pernos de compresión para aproximar, en servicio, las dos bridas de compresión y aplicar así una fuerza compresiva axial sobre los medios de sellado anulares, y caracterizado porque una superficie radialmente interna de una parte inclinada del manguito está dotada de al menos una ranura en su superficie, definiendo la ranura, en servicio, un camino de escape entre una parte axialmente interna de los medios de sellado y la superficie radialmente interna del manguito por lo que, en servicio, el fluido a presión de la tubería puede pasar a lo largo del camino de escape para presurizar una superficie radialmente externa de los medios de sellado e impulsar los medios de sellado contra los medios de compresión, por lo que se potencia el sellado entre los medios de sellado y el manguito.

Los acoplamientos de tuberías de la invención son particularmente adecuados para acoplar entre sí tuberías de plástico y tuberías formadas de materiales que pueden romperse o deformarse tales como arcilla y hormigón. Ejemplos particulares de tuberías de plástico que pueden conectarse entre sí usando los acoplamientos de la invención incluyen tuberías formadas de una poliolefina (tal como polietileno) o poli(cloruro de vinilo). Se ha descubierto que proporcionando un camino de escape entre la parte axialmente interna del sellado y el manguito de modo que una parte axialmente externa de los medios de sellado se comprime contra los medios de compresión y la parte axialmente interna de los medios de sellado se comprime contra la tubería, puede formarse un sellado eficaz a una fuerza de compresión mucho menor. Esto a su vez significa que es posible suprimir los insertos de soporte o refuerzo usados normalmente para impedir el colapso de los extremos de las tuberías de plástico cuando se acoplan entre sí usando acoplamientos mecánicos. Además, en el caso de tuberías formadas de materiales frágiles tales como arcilla, pueden aplicarse fuerzas compresivas significativamente menores a la junta sin reducir la integridad del sellado, reduciendo así el riesgo de que la tubería se rompa bajo compresión.

En esta memoria descriptiva, se usan los términos "axialmente externo" y "axialmente interno" para indicar las posiciones de los elementos con respecto al punto medio del manguito. Un elemento descrito como "axialmente externo" está más lejos del punto medio del manguito que un elemento descrito como "axialmente interno". Así, la parte axialmente externa de los medios de sellado está más lejos del punto medio del manguito que la parte axialmente interna.

El término "radialmente interno" tal como se usa en el presente documento en relación a los medios de sellado se refiere a una parte o superficie que está orientada hacía la tubería, mientras que el término "radialmente externo" se refiere a una parte o superficie que está orientada hacía el manguito. No se pretende que los términos signifiquen que las superficies o las partes en cuestión son paralelas al eje de la tubería, aunque en determinadas circunstancias lo pueden ser.

La presente invención se basa en el reconocimiento de que formando un camino de escape entre una parte axialmente interna de los medios de sellado y la superficie interna del manguito, el sellado puede realizarse al menos parcialmente sensible a la presión, es decir, la presión del fluido en la tubería puede usarse para comprimir los medios de sellado contra el manguito, por lo que potencia la tubería la resistencia del sellado.

El manguito está configurado para proporcionar el camino de escape. El camino de escape está definido normalmente por medio de canales formados entre los medios de sellado y el manguito. Así, por ejemplo, el manguito puede estar dotado de una o más ranuras en la superficie del mismo que rodean la parte axialmente interna de los medios de sellado. Aunque una ranura puede ser suficiente para proporcionar el grado deseado de escape, puede proporcionarse una pluralidad de ranuras, por ejemplo, espaciadas circunferencialmente alrededor del manguito. La o cada ranura puede estar alineada con el eje de la tubería o a un ángulo con respecto al eje de la tubería. En una realización, por ejemplo, la o cada ranura puede seguir un camino helicoidal alrededor de la superficie del manguito. Como una alternativa a las ranuras, los canales pueden estar definidos por medio de salientes, por ejemplo, nervaduras, pasadores o protuberancias, sobre la superficie interna del manguito que espacian parcialmente los medios de sellado de la superficie del manguito.

Adicionalmente, el propio medio de sellado puede estar configurado para proporcionar el camino de escape. Por ejemplo, los medios de sellado pueden estar dotados de una o más ranuras o pasos en el mismo o a través del mismo que permiten el paso de fluido. Tales ranuras o pasos pueden reforzarse opcionalmente con un material más rígido tal como un metal o un material plástico no elastomérico con el fin de impedir el colapso de las ranuras o pasos durante la compresión.

Los medios de sellado, manguito y medios de compresión están configurados preferiblemente de manera que en servicio, con la aplicación de una fuerza de compresión a través de los medios de compresión, la parte axialmente externa de los medios de sellado se fuerza radialmente hacia fuera y en ajuste de sellado con el manguito, mientras que se impulsa la parte axialmente interna de los medios de sellado radialmente hacia dentro y en ajuste de sellado con la tubería.

Con el fin de ayudar al escape del fluido para comprimir la parte axialmente externa de los medios de sellado contra los medios de compresión, se forma normalmente un hueco anular entre la parte axialmente interna de los medios de sellado y el manguito, estando el hueco anular en comunicación fluida con el camino de escape.

El extremo del manguito tiene normalmente una zona de diámetro interno ampliado dentro de la cual se dispone los medios de sellado. La parte de diámetro interno ampliado está unida habitualmente a un diámetro interno relativamente reducido del manguito mediante una superficie de tope anular. Con el fin de ayudar a la compresión, la superficie de tope anular está preferiblemente inclinada radialmente hacia fuera (es decir, acampanada) en la dirección del extremo del manguito.

Puede usarse una variedad de medios de sellado de diferentes formas pero en una realización preferida, los medios de sellado tienen forma de un elemento de sellado de múltiples lóbulos, y en particular un elemento de sellado que en sección transversal tiene dos lóbulos. Los dos lóbulos pueden ser de la misma o diferente forma y pueden ser, por ejemplo, de forma circular, ovoide o poligonal. Cuando uno o ambos lóbulos son poligonales en sección transversal, el polígono puede ser regular o irregular, siendo ejemplos particulares rectangular, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, nonagonal y decagonal. Tales lóbulos poligonales pueden tener bordes redondeados o curvados. Un elemento de sellado más preferido de la invención tiene una forma en sección transversal en la forma de una figura de ocho rellena, una forma que puede considerarse como que funciona de una manera similar a un par de juntas tóricas unidas entre sí pero que tiene la ventaja de que se evita el posible escape entre un par de juntas tóricas.

Como alternativa, los medios de sellado pueden comprender un par de juntas tóricas. Las dos juntas tóricas pueden estar separadas de forma ventajosa mediante un anillo espaciador que puede, por ejemplo, tener una superficie axialmente interna inclinada por lo que la compresión de la junta tórica axialmente interna mediante el anillo espaciador con la aplicación de los medios de compresión impulsa a dicha junta tórica axialmente interna contra la tubería. Alternativa o adicionalmente, el anillo espaciador puede tener una superficie axialmente externa inclina que ayuda a deformar la junta tórica axialmente externa hacia fuera contra el manguito cuando se comprime la dicha junta tórica axialmente externa mediante los medios de compresión.

En todavía otra realización adicional, los medios de sellado tienen una sección transversal sustancialmente trapezoidal. En esta realización, la forma trapezoidal puede tener un par de bordes axialmente alineados y un par de bordes radialmente alineados, siendo la distancia entre los bordes axialmente alineados inferior a la distancia entre los bordes radialmente alineados. Con el fin de ayudar a sostener los medios de sellado contra la rotación, los bordes radialmente alineados pueden aplanarse. Alternativa, o adicionalmente, el manguito y los medios de compresión pueden dotarse de medios de ubicación para ubicar y sostener uno o más bordes del elemento de sellado trapezoidal de modo que se impide la rotación. Tales medios de ubicación pueden tener la forma de, por ejemplo, una ranura o rebaje dentro de los cuales encaja un borde de los medios de sellado.

Los medios de compresión toman la forma de dos bridas o rebordes de compresión que se llevan axialmente hacia los medios de sellado por ejemplo por medio de una rosca de tornillo o apretando los pernos de brida. Tales medios de compresión pueden ser totalmente convencionales.

En una realización, los medios de compresión comprenden un elemento de compresión anular que está dispuesto para rodear la tubería, proporcionándose medios para mover el elemento de compresión anular axialmente hacia el manguito y contra los medios de sellado.

En una realización particular, los medios de compresión pueden comprender dos bridas de compresión anulares dispuestas axialmente hacia fuera de los elementos de compresión anulares y una pluralidad de pernos de brida para permitir que la brida de compresión anular se apriete contra el elemento de compresión anular, por lo que se comprime los medios de sellado. Se prefiere particularmente tal disposición cuando se emplea un anillo de sujeción por separado así como el elemento de sellado. Así, el elemento de sujeción puede estar dispuesto axialmente entre las bridas de compresión y los elementos de compresión mientras que los medios de sellado están dispuestos entre elementos de compresión y el manguito. Cuando un anillo de sujeción está presente, éste puede estar dispuesto para deformarse radialmente hacia dentro contra el elemento de tubería mediante compresión entre las bridas de compresión y los elementos de compresión.

Alternativamente, los elementos de compresión por separado pueden omitirse y la compresión de los medios de sellado puede realizarse entre una superficie de las bridas de compresión y el manguito. Se prefiere particularmente tal disposición cuando el anillo por separado no está presente.

Los acoplamientos de tuberías de la invención pueden usarse para acoplar entre sí un par de tuberías, o pueden usarse para acoplar una tubería a un elemento que no sea una tubería, por ejemplo, un tanque o una bomba. El término tubería tal como se usa en el presente documento incluye tuberías como tal, y también estructuras del tipo tubería tales como tubos encodados, doblados, en T, válvulas por ejemplo.

En una realización preferida, ambos extremos del manguito se disponen para recibir en el mismo los extremos respectivos de un par de tuberías. En particular, se prefiere que el manguito, los medios de sellado anulares y los medios de compresión tengan sustancialmente la misma configuración en ambos extremos del manguito.

En otro aspecto de la invención, se proporciona una unión de tuberías que comprende un acoplamiento de tuberías tal como se definió anteriormente en el presente documento que tiene una tubería dispuesta en el extremo del manguito de la misma.

Ahora se ilustrará la invención por referencia a las realizaciones particulares mostradas en los dibujos adjuntos de los cuales:

la figura 1 es un alzado en sección transversal parcial longitudinal a través de un acoplamiento de tuberías y una unión de tuberías según una realización de la invención;

la figura 2 es un alzado en sección transversal longitudinal de parte de un acoplamiento de tuberías según una segunda realización de la invención;

la figura 3 es un alzado en sección transversal de una forma de junta alternativa;

la figura 4 es un alzado en sección transversal a través de un acoplamiento de tuberías y una unión de tuberías según una tercera realización de la invención.

Con referencia ahora a los dibujos, la figura 1 ilustra un acoplamiento de tuberías que comprende un manguito 102 que tiene una parte 102a central de diámetro reducido y partes 102b de extremo de mayor diámetro, estando conectadas las partes de extremo y la parte central mediante paredes 102c inclinadas. El manguito 102 puede formarse de un material rígido y robusto adecuado tal como un metal (por ejemplo, hierro o acero) según métodos convencionales.

Un par de bridas 106 de compresión anulares (elementos de compresión) están dispuestas en los dos extremos del manguito, estando conectadas las bridas 106 de compresión entre sí mediante una serie circunferencial de pernos 108 de compresión. Las bridas 106 de compresión tienen cada una una parte 104 de cordón en los extremos orientados axialmente hacia dentro de las mismas, teniendo cada parte del cordón una cara 104a inclinada.

Dispuesto entre la brida 104 de compresión y la parte 102c inclinada del manguito que separa las zonas 102a y 102b de menor diámetro y mayor diámetro está una junta 112 de sellado que tiene una forma de "figura de ocho rellena" en sección transversal, y que tiene un lóbulo 112a axialmente interno y un lóbulo 112b axialmente externo. La junta 112 está realizada en un material elastomérico adecuado.

La superficie 102d radialmente interna de la parte 102c inclinada del manguito está dotada de al menos una ranura 126 en su superficie, definiendo la ranura 126 en servicio un camino de escape entre el lóbulo 112a axialmente interno de la junta y la superficie 102d. Pueden estar presentes sólo una ranura, o una pluralidad de ranuras espaciadas alrededor de la circunferencia del manguito.

En servicio, los extremos de las tuberías P_{1} y P_{2} están insertados dentro del manguito tal como se muestra y los pernos 108 de brida se aprietan para aproximar las dos bridas 106 de compresión. Cuando las 106 bridas de compresión se mueven en una dirección axial, las superficies 104a inclinadas de las partes 104 del cordón se comprimen contra la junta 112 de sellado.

Cuando se comprime la junta de sellado, se fuerza el lóbulo 112b axialmente externo radialmente hacia fuera contra el manguito, mientras que se fuerza el lóbulo 112a axialmente interno radialmente hacia dentro contra la tubería. Así, el lóbulo 112a interno forma un sellado contra la tubería mientras que el lóbulo 112b externo forma un sellado contra el manguito. Tal como puede observarse en la figura 1, tras la compresión (véase a mano derecha del manguito), se produce una separación 122 anular entre el lóbulo 112b axialmente externo de la junta y la superficie de la tubería, y se forma una separación 124 anular entre el lóbulo 112a axialmente interno de la junta 112 y la superficie interna del manguito.

Tal como puede observarse a partir de la figura 1, con el montaje y compresión del acoplamiento, se produce un camino de escape (mostrado por medio de flechas 126) entre el lóbulo 112a interno y el manguito. El camino de escape permite a cualquier fluido (por ejemplo, gas) pasar a lo largo del espacio anular entre la pared de la tubería y el manguito para escapar a la separación 124 anular y presurizar la superficie 112c radialmente externa de la junta de sellado. Esto tiene el efecto de forzar la junta de forma más apretada contra la superficie 104a de la parte del cordón de la brida de compresión y la superficie interna del manguito 102 cuando se aumenta la presión, por lo que se potencia el sellado entre la junta y el manguito, y la junta y la tubería. Como una consecuencia del sellado potenciado, se reduce considerablemente el par de rotación que se necesita aplicar a los pernos 108 de brida con el fin de lograr un grado requerido de estanqueidad al fluido para la unión de tuberías. Esto a su vez significa que se reduce la fuerza radial hacia dentro aplicada a través del conjunto de sellado a la tubería y por tanto es posible omitir los insertos de soporte usados normalmente para impedir que los extremos de las tuberías colapsen bajo compresión. Además, debido a que se aplican cargas compresivas menores a la junta y por tanto a la tubería, los acoplamientos pueden usarse para tuberías (por ejemplo, tuberías de arcilla) que se fracturarían bajo las cargas compre-
sivas requeridas en acoplamientos convencionales.

En la figura 1, el acoplamiento tiene un par de juntas de sellado pero sin medios adicionales para sujetar la tubería. Sin embargo, en los acoplamientos de tuberías diseñados para soportar cargas de extremo significativas sobre la tubería, puede requerirse un elemento de sujeción adicional con el fin de impedir que las tuberías se salgan del acoplamiento. La figura 2 ilustra un acoplamiento generalmente similar al acoplamiento de la figura 1 pero que tiene además un par de elementos de sujeción.

Por tanto, la figura 2 ilustra un acoplamiento de tuberías que comprende un manguito 202 que tiene una parte 202a central de diámetro reducido y partes 202b de extremo de mayor diámetro, estando conectadas la parte central y las partes de extremo mediante paredes 202c inclinadas. El manguito 202 puede formarse de un material rígido y robusto adecuado tal como un metal (por ejemplo, hierro o acero) según métodos convencionales.

Un par de rebordes de compresión anulares (elementos de compresión) 204 están dispuestos en los dos extremos del manguito 202, sosteniéndose los rebordes de compresión en su sitio por medio de bridas 206 de compresión, que están conectadas entre sí mediante una serie circunferencial de pernos 208 de compresión. Los rebordes 204 de compresión tienen cada uno una parte 204a de cordón en los extremos orientados axialmente hacia dentro de los mismos, teniendo cada parte del cordón una cara 204b inclinada. En su extremo axialmente externo, el reborde 204 de compresión tiene una superficie 204c de tope radialmente interna, y una superficie 204d de tope radialmente externa, ambas de las cuales son en esta realización generalmente perpendiculares al eje del manguito de acoplamiento aunque no necesitan serlo.

La brida 206 de compresión tiene una superficie 206a radialmente interna que está acampanada en una dirección axialmente hacia dentro. Dispuesto radialmente dentro de la brida de compresión está un anillo 210 de sujeción que, en esta realización, está formado de un material metálico o un plástico. El anillo 210 de sujeción tiene dientes o estrías 210a de sujeción anulares en su superficie interna para sujetar la superficie de una tubería.

Dispuesta entre el reborde 204 de compresión y la parte 202c inclinada del manguito que separa las zonas 202a y 202b de menor diámetro y mayor diámetro está una junta 212 de sellado de una forma similar a la junta de sellado mostrada en la figura 1, es decir, que tiene una forma de figura de ocho rellena en sección transversal, y que tiene un lóbulo 212a axialmente interno y un lóbulo 212b axialmente externo.

Tal como en la realización de la figura 1, la superficie 202d radialmente interna de la parte 202c inclinada del manguito está dotada de al menos una ranura 220 en su superficie, definiendo la ranura 220 en servicio un camino de escape entre la junta 212 de sellado y la superficie 202d.

En servicio, cuando los pernos 208 de brida están apretados para aproximar las dos bridas 206 de compresión, las superficies 206a internas inclinadas recorren las superficies 210a externas inclinadas del anillo de sujeción por lo que se deforma el anillo de sujeción radialmente hacia dentro y se lleva la superficie 210b de sujeción de bordes dentados en contacto de sujeción con las tuberías P_{1} y P_{2}. Las bridas de compresión continúan moviéndose en una dirección axial, deformando los anillos de sujeción radialmente hacia dentro a medida que se mueven, hasta que las superficies 206b de las bridas se ponen en contacto con las superficies 204d de los rebordes 204 de compresión. En este momento, el movimiento axial adicional de las bridas de compresión fuerza los rebordes 204 de compresión para que se muevan axialmente hacia dentro contra la junta 212 de sellado, por lo que se comprime la junta.

Tras esto, la junta se deforma de una manera similar a la junta de la figura 1 con el camino de escape definido por las ranuras 220 permitiendo pasar el fluido entre la junta y el manguito de modo que se presuriza la superficie radialmente externa de la junta y se potencia así el sellado entre el manguito y la junta.

En las figuras 1 y 2, se muestra el conjunto de sellado que comprende una junta de sellado que tiene una forma en sección transversal en la forma de una figura de ocho rellena. Sin embargo, son posibles otras configuraciones para el conjunto de sellado y se muestran los ejemplos de sellados alternativos esquemáticamente en las figuras 3 y 4.

En la figura 3, el conjunto de sellado comprende un sellado 312 que tiene una forma generalmente trapezoidal pero que en esta realización tiene superficies 312a y 312b respectivamente radialmente internas y externas redondeadas o planas. Con el fin de contener el sellado 312 frente a la rotación, las superficies 4a y 2a inclinadas del reborde 4 de compresión y el manguito 2 respectivamente pueden dotarse de ranuras anulares (no mostradas), por ejemplo, ranuras con forma de V dentro de las cuales se encajan los bordes 312c y 312d. En servicio, a medida que se comprime el acoplamiento apretando los pernos de brida, se comprime el sellado 312 axialmente de manera que adopta una forma más afín a una junta tórica. Entonces el fluido puede pasar a lo largo de un camino de escape entre una parte del extremo axial (por ejemplo, 312c) y el manguito, sirviendo entonces la presión del fluido para presurizar una superficie radialmente externa (por ejemplo, la superficie entre 312c y 312b) de modo que se impulsa la junta más firmemente contra el manguito y la tubería, por lo que se aumenta la eficacia del sellado.

Una realización adicional de la invención se muestra en la figura 4. En la figura 4, se muestra un acoplamiento de tuberías que comprende un manguito 402 que tiene una parte 402a central de diámetro reducido y partes 402b de extremo de mayor diámetro, estando conectadas la parte central y las partes de extremo por paredes 402c inclinadas. El manguito 402 puede estar formado de un material rígido y robusto adecuado tal como un metal (por ejemplo, hierro o acero) según métodos convencionales.

Un par de rebordes 404 de compresión anulares (elementos de compresión) están dispuestos en los dos extremos del manguito 402, sosteniéndose los rebordes de compresión en su sitio por medio de bridas 406 de compresión que están conectadas por una serie circunferencial de pernos 408 de compresión. Los rebordes 404 de compresión tienen cada uno una parte de 404a de cordón en los extremos orientados axialmente hacia dentro de los mismos, teniendo cada parte del cordón una cara 404b inclinada. En su extremo axialmente externo, el reborde 4 de compresión tiene una superficie 404c de tope que en esta realización es generalmente perpendicular al eje del manguito de acoplamiento aunque no necesita serlo.

La brida 406 de compresión tiene una superficie 406a radialmente interna que es acampanada en una dirección axialmente hacia dentro. Dispuesta radialmente dentro de la brida de compresión está un anillo 410 de sujeción que, en esta realización, está formado de un material metálico o plástico adecuado. El anillo 410 de sujeción tiene dientes o estrías 410b de sujeción anulares en su superficie interna para sujetar la superficie de una tubería.

Dispuesto entre el reborde 404 de compresión y la parte 402c inclinada del manguito que separa las zonas 402a y 402b de menor diámetro y mayor diámetro está un conjunto 412 de sellado que comprende un par de juntas 414, 416 tóricas separadas por un anillo 418 espaciador. Las juntas 414 y 416 tóricas pueden tener forma convencional y están realizadas en un material elastomérico adecuado. El anillo 418 espaciador, que puede estar formado de, por ejemplo, un material metálico o plástico, es abombado y tiene dos superficies sustancialmente paralelas inclinadas, la superficie 418a axialmente externa y la superficie 418b axialmente interna.

La superficie 402d radialmente interna de la parte 402c inclinada del manguito está dotada de al menos una ranura 420 en su superficie, definiendo la ranura 420 en servicio un camino de escape entre la junta 416 tórica y la superficie 402d.

En servicio, como en la realización de la figura 2, los extremos de las tuberías P_{1} y P_{2} están insertados en el manguito tal como se muestra y los pernos 408 de brida están apretados para aproximar las dos bridas 406 de compresión. Cuando las bridas 406 de compresión se mueven en una dirección axial, las superficies 406a internas inclinadas recorren las superficies 410a externas inclinadas del anillo de sujeción por lo que se deforma el anillo de sujeción radialmente hacia dentro y poniéndose en contacto de sujeción con las tuberías P_{1} y P_{2}. Las bridas de compresión continúan moviéndose en una dirección axial, deformando los anillos de sujeción radialmente hacia dentro a medida que se mueven, hasta que las superficies 406b de las bridas se ponen en contacto con las superficies 404d de los rebordes 404 de compresión. En este momento, el movimiento axial adicional de las bridas de compresión fuerza los rebordes 404 de compresión para que se muevan axialmente hacia dentro contra el conjunto 412 de sellado, por lo que se comprimen las juntas 414, 416 tóricas.

Cuando se comprimen las juntas tóricas, la junta 414 tórica axialmente externa se fuerza hacia fuera contra el manguito 402 como resultado de los ángulos de inclinación de las superficies 418a y 404a inclinadas, produciéndose una separación 422 anular entre la junta 414 tórica y la superficie de la tubería. La junta 416 tórica axialmente interna, por otro lado, se fuerza radialmente hacia dentro contra las tuberías como una consecuencia de la compresión entre las superficies 418b y 402d inclinadas, de modo que se forma una separación 424 anular entre la junta 416 tórica y la superficie interna del manguito.

Tal como puede observarse a partir de la figura 4, con el montaje y compresión del acoplamiento, se produce un camino de escape (mostrado por medio de flechas 426) entre la junta 416 tórica y el manguito. El camino de escape permite a cualquier fluido (por ejemplo, gas) pasar a lo largo del espacio anular entre la pared de la tubería y el manguito para escapar a la separación 424 anular y presurizar la superficie 414a externa de la junta 414 tórica. Esto tiene el efecto de forzar la junta tórica de forma más apretada contra la superficie 4b del reborde de compresión y la superficie interna del manguito 2, por lo que se potencia el sellado entre la junta tórica y el manguito.

En cada una de las realizaciones ilustradas, la junta está configurada de modo que con la compresión, se forma una separación anular entre el lóbulo axialmente interno o parte del elemento de sellado y el manguito, estando la separación anular en comunicación fluida con el camino de escape. Sin embargo, puede imaginarse que la junta podría conformarse de modo que aunque no se forme un espacio anular, una zona de la junta en el extremo axialmente interno esté bajo una relativamente ligera compresión. Tal región ligeramente comprimida podría desplazarse mediante presión fluida desde dentro de la tubería produciendo así en efecto una separación anular del tipo mostrado en los dibujos.

Claims (34)

1. Acoplamiento de tuberías para su unión a una tubería, comprendiendo el acoplamiento un manguito (102, 202, 402), teniendo el manguito (102, 202, 402) al menos un extremo que está configurado para recibir en el mismo un extremo de la tubería; medios (112, 212, 412) de sellado anulares dispuestos dentro del extremo del manguito para rodear el extremo de la tubería; y que comprende medios (104, 106) de compresión para comprimir los medios (112, 212, 412) de sellado anulares para formar un sellado entre la tubería y el manguito (102, 202, 402), comprendiendo los medios de compresión dos bridas de compresión (106, 206, 406) conectadas entre sí mediante una serie circunferencial de pernos (108, 208, 408) de compresión para aproximar, en servicio, las dos bridas de compresión y aplicar así una fuerza compresiva axial sobre los medios (112, 212, 412) de sellado anulares, y caracterizado porque

una superficie radialmente interna de una parte (102c, 202c, 402c) inclinada del manguito (102, 202, 402) está dotada de al menos una ranura en su superficie, definiendo la ranura, en servicio, un camino (126, 426) de escape entre una parte axialmente interna de los medios (112a, 212a, 416) de sellado y la superficie radialmente interna del manguito (102d, 202d, 402d) por lo que, en servicio, el fluido a presión de la tubería puede pasar a lo largo del camino (126, 426) de escape para presurizar una superficie radialmente externa de los medios (112c, 414a) de sellado e impulsar los medios (112, 212, 412) de sellado contra los medios de compresión, por lo que se potencia el sellado entre los medios (112, 212, 412) de sellado y el manguito (102, 202, 402).

2. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 1, en el que los medios (112, 212, 412) de sellado, manguito (102, 202, 402) y medios de compresión están configurados de manera que en servicio, con la aplicación de una fuerza de compresión a través de los medios de compresión, una parte axialmente externa de los medios (112b, 212b, 414) de sellado se fuerza radialmente hacia fuera y en ajuste de sellado con el manguito (102, 202, 402), mientras que se impulsa una parte axialmente interna de los medios (112a, 212a, 416) de sellado radialmente hacia dentro y en ajuste de sellado con la tubería.

3. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 2 ó 3, en el que se forma un hueco (124, 424) anular entre una superficie radialmente externa de la parte axialmente interna de los medios de sellado y el manguito (102, 202, 402), estando el hueco (124, 424) anular en comunicación fluida con el camino (126, 426) de escape.

4. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el camino (126, 426) de escape está definido por al menos un canal (120, 220, 420) formado entre los medios (112b, 212b, 414) de sellado y el manguito (102, 202, 402).

5. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios de compresión comprenden un elemento (106, 204, 404) de compresión anular que está dispuesto para rodear la tubería.

6. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el extremo del manguito tiene una zona de diámetro interno aumentado dentro de la cual se dispone los medios (112, 212, 412) de sellado.

7. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 6, en la que la zona de diámetro interno aumentado está unida a una zona de diámetro interno relativamente reducido por una superficie (102d, 202d, 402d) de tope anular.

8. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 7, en el que la superficie (102d, 202d, 402d) de tope anular está inclinada radialmente hacia fuera en la dirección del extremo del manguito.

9. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los medios (112, 212, 412) de sellado comprenden un elemento (212) de sellado que tiene forma de múltiples lóbulos en sección transversal.

10. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 9, en el que el elemento (212) de sellado tiene una sección transversal de figura de ocho rellena.

11. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que los medios (412) de sellado comprenden un par de juntas (414, 416) tóricas.

12. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 11, en el que las dos juntas (414, 416) tóricas están separadas por un (418) espaciador.

13. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 12, en el que el anillo (418) espaciador tiene una superficie (418b) axialmente interna inclinada por lo que la compresión de la junta (416) tórica axialmente interna por el anillo (418) espaciador con la aplicación de los medios de compresión impulsa a dicha junta (416) tórica axialmente interna contra la tubería.

14. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 12, en el que el anillo (418) espaciador tiene una superficie (418a) axialmente externa inclinada que ayuda a deformar la junta (414) tórica axialmente externa hacia fuera contra el manguito (102, 202, 402) cuando se comprime la dicha junta (414) tórica axialmente externa mediante los medios de compresión.

15. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que los medios (112, 212, 412) de sellado tienen una sección transversal sustancialmente trapezoidal.

16. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 15, en el que los medios de sellado (112, 212, 412) comprenden un par de bordes (312a, 312b) axialmente alineados y un par de bordes (312c, 312d) radialmente alineados, siendo la distancia entre los bordes (312a, 312b) axialmente alineados inferior a la distancia entre los bordes (312c, 312d) radialmente alineados.

17. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 16, en el que los bordes (312c, 312d) radialmente alineados se aplanan para ayudar a sostener los medios (112, 212, 412) de sellado contra la rotación.

18. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 15, en el que al menos uno del manguito (102, 202, 402) y los medios de compresión está dotado de medios de ubicación para ubicar y sostener al menos un borde del elemento (312a, 312b, 312c, 312d) de sellado trapezoidal de modo que se impide la rotación.

19. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 18, en el que los medios de ubicación comprenden al menos una ranura o rebaje dentro de los cuales puede encajar un borde de los medios de sellado.

20. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 5, que comprende una brida (206, 406) de compresión anular dispuesta axialmente hacia fuera del elemento (204, 404) de compresión anular y una pluralidad de pernos (208, 408) de brida para permitir que la brida (206, 406) de compresión anular se apriete contra el elemento (204, 404) de compresión anular, por lo que se comprime los medios (212, 412) de sellado.

21. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 20, que comprende un anillo (210, 410) de sujeción dispuesto axialmente entre la brida (206, 406) de compresión y el elemento (204, 404) de compresión dispuesto para deformarse radialmente hacia dentro contra la tubería (P_{1}, P_{2}) mediante compresión entre la brida (206, 406) de compresión y el elemento (204, 404) de compresión.

22. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, en el que ambos extremos del manguito se disponen para recibir en el mismo los extremos respectivos de un par de tuberías.

23. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 22, en el que el manguito (102, 202, 402), los medios (112, 212, 412) de sellado anulares y los medios de compresión tienen sustancialmente la misma configuración en ambos extremos del manguito.

24. Unión de tuberías que comprende un acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, que tiene una tubería (P_{1}, P_{2}) dispuesta en el extremo del manguito de la misma.

25. Unión de tuberías según la reivindicación 24, en la que la tubería (P_{1}, P_{2}) está formada de un material plástico.

26. Unión de tuberías según la reivindicación 25, en la que el material plástico se selecciona de poliolefinas y poli(cloruro de vinilo).

27. Unión de tuberías según las reivindicaciones 25 ó 26, en la que el extremo de la tubería no está soportado.

28. Unión de tuberías según la reivindicación 24, en la que la tubería (P_{1}, P_{2}) está formada de un material frágil.

29. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 5, en el que el elemento (106, 204, 404) de compresión anular tiene una superficie de compresión para comprimir los medios (112, 212, 412) de sellado, superficie de compresión que está inclinada radialmente en una dirección hacia el manguito.

30. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 4, en el que los canales (120, 220, 420) están definidos por una o más ranuras en la superficie del manguito (102, 202, 402), siguiendo la o cada ranura un camino helicoidal alrededor de la superficie interna del manguito (102, 202, 402).

31. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 4, en el que se proporcionan una pluralidad de ranuras, estando generalmente las ranuras axialmente alineadas y estando espaciadas alrededor de la circunferencia del manguito (102, 202, 402).

32. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 4, en el que los canales (120, 220, 420) están definidos por salientes de la superficie del manguito (102, 202, 402), sirviendo los salientes para espaciar al menos parcialmente la superficie de los medios de sellado.

33. Acoplamiento de tuberías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 ó 29 a 32, en el que los medios (112, 212, 412) de sellado comprenden un par de 4 anillos, estando las dos juntas tóricas separadas mediante un anillo espaciador.

34. Acoplamiento de tuberías según la reivindicación 33, en el que las juntas tóricas están separadas mediante un anillo espaciador y el anillo espaciador tiene una superficie axialmente interna inclinada por lo que la compresión de la junta tórica axialmente interna por el anillo espaciador con la aplicación de los medios de compresión impulsa la dicha junta tórica axialmente interna contra la tubería.