Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos y procedimiento de uso.

Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos y procedimiento de uso.

El dispositivo une tubos de tal manera que su longitud total sea la deseada

, consistiendo en un mecanismo de hermeticidad y un soporte de tracción; estando el primero compuesto por una junta anular biselada, que se asienta contra una zapata biselada, quedando el conjunto atrapado por una brida electromagnética; y estando el soporte de reacción compuesto de al menos dos vástagos longitudinales aferrados a enganches exteriores en cada uno de los tubos. Incluye la modalidad de sustituir el soporte de tracción por un tubo intermedio rotativo y roscado en su interior, cuyo giro acerca o aleja los tubos a unir, que están roscados a él.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430105.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARTINEZ-VAL PENALOSA,JOSE MARIA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Estructura o detalles de empalmes de tubos no previstos... > F16L25/10 (Empalmes sin manguito entre dos tubos, estando uno de los tubos introducido en el otro)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Empalmes con rosca (uniones de entubado utilizadas... > F16L15/02 (permitiendo un ajuste sensiblemente longitudinal mediante el empleo de una parte roscada a lo largo)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Empalmes regulables; Empalmes que permiten un desplazamiento... > F16L27/12 (permitiendo un reglaje o desplazamiento sensiblemente longitudinal (por el empleo de un roscado F16L 15/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > F16L51/00 (Compensación de la dilatación en las canalizaciones (tuberías telescópicas F16L 27/12))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Acoplamientos del tipo de acción rápida (manguitos... > F16L37/50 (regulables; permitiendo un desplazamiento de las partes acopladas)
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Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos y procedimiento de uso.

Fragmento de la descripción:

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos y procedimiento de uso

SECTOR DE LA TÉCNICA y PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER

La invención se encuadra en el campo de los sistemas de fluidos, y particularmente en los que comportan cambios de temperatura, o tienen una temperatura de montaje muy distinta de la temperatura de operación, en los 5 cuales las dilataciones y contracciones son temas recurrentes, lo que quiere decir que no tienen solución fácil y definitiva.

Hay además un campo de la ingeniería térmica en el que se producen de manera natural variaciones de longitud en componentes relevantes, como es el caso de la ingeniería termosolar, debido a que el sol cambia de altura diariamente y estacionalmente, lo cual provoca efectos lineales de acortamientos y alargamientos, como de manera 10 habitual vemos en el tema de la longitud de las sombras. En este caso, se da la circunstancia de que la variación de longitud está asociada al problema del enfoque al sol y su seguimiento, por lo cual se entiende la necesidad de mover los componentes de concentración de la radiación solar para que su recepción tenga lugar en el dispositivo correspondiente. Dado que son grandes masas y volúmenes los que hay que mover, no tiene sentido un movimiento continuo, pues en general la velocidad sería muy pequeña, y sería muy costoso efectuar ese movimiento de grandes 15 masas con buena precisión. Como el sol tiene 31 minutos sexagesimales de diámetro aparente visto desde la Tierra, y como los espejos de concentración tienen una apertura del haz reflejado de unos 15 milirradianes, el movimiento de seguimiento solar puede ser discontinuo, y efectuarse sólo cuando ha lugar a corregir el enfoque, lo cual puede cifrarse en unos 7 minutos sexagesimales. Como (en valor medio) 1 hora de reloj equivale a 15 grados sexagesimales, lo anterior significa un movimiento de re-enfoque cada medio minuto cronológico aproximadamente, en media. Ese 20 funcionamiento discontinuo es muy interesante, pues permite mantener los sistemas rígidamente en una posición; efectuar un movimiento determinado liberando momentáneamente las restricciones de rigidez y de mantenimiento de la forma; y tales restricciones se recuperan en cuanto finaliza el movimiento en cuestión, que puede durar uno o dos segundos cronológicos. Es decir, la mayor parte del tiempo el sistema es de geometría firme; se producen cambios en las geometrías que vienen a ser de algunos cm, y se han de producir en breve lapso; y el objetivo es permitir que la 25 longitud de los tubos varíe, manteniendo un fuerte nivel de estanqueidad en condiciones habituales, y se mantenga apreciablemente así incluso durante el movimiento de alargamiento o acortamiento de las conducciones fluidas, cuando éstas han de adaptarse a los cambios geométricos derivados de la evolución solar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Aunque existen juntas de dilatación para algunos componentes constructivos, en el caso de las conducciones 30 de fluidos, la solución habitual son las liras de dilatación, que permiten absorber las deformaciones propias de los cambios de temperatura simplemente cargando esa deformación en una interrupción de la tubería recta objeto del problema, incluyendo en esa interrupción una desviación de la tubería en ángulo recto o casi, un segundo cambio direccional de otros 90º , otro segmento de tubería, más un tercer codo, más otro segmento de tubería, tras el cual otro codo sirve para empalmar con la recta que tenía la tubería. 35

El problema aquí es que las variaciones producidas por la evolución solar pueden ser de una decena larga de metros en montajes tipo Fresnel, por ejemplo, y esas variaciones no son absorbibles por una lira de ese tipo, y necesitan una solución nueva.

Como antecedentes directos no se han encontrado documentos, si bien hay muchos relacionados con el acoplamiento de tuberías, en general a baja presión y temperatura. Una revisión significativa de la bibliografía puede 40 verse en ES2375749T3, donde se señalan bastantes documentos de propiedad industrial relativos al tema. Varios de los documentos son sobre dispositivos de conexión y desconexión rápida de tuberías y manguitos de media y baja presión, pudiendo citarse DE102004026673 y ES2310614T3. También son comunes los documentos sobre conexiones selladas, sobre lo que se puede citar ES2351979T3 y MX2013000215. En cuanto a racores de unión, son varios los documentos que pueden consultarse, y en particular AU2012241556, ES2306366T3 y ES2381474T3; todo lo cual 45 configura un pequeño compendio del estado del arte en estanqueidad de unión de conducciones de fluidos.

Varias patentes optan por una solución distinta, de manguera flexible, como son la EP2326864 y DE102012210045.

No obstante, ninguno de esos documentos, ni ningún otro conocido del autor, trata el problema aquí identificado, y al que se le da una solución innovadora. 50

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se aplica a dos tubos originalmente a unir, con el mismo eje central virtual, siendo al menos uno de ellos móvil, en el sentido de desplazable a lo largo de su eje, sin abandonar éste, y teniendo uno de los tubos, denominado tubo delgado, su diámetro exterior con un valor comprendido entre el 0, 9 y el 0, 9999 del valor del diámetro interior del otro tubo, que es el tubo grueso, y consistiendo la invención en un mecanismo hermético y un soporte de tracción,

- consistiendo el mecanismo hermético en una junta anular con una de sus caras cortada en bisel, a 45 grados sexagesimales, estando dicha junta insertada alrededor del tubo delgado, y apoyada en una zapata también anular y también cortada en bisel de 45 grados sexagesimales, estando dicha zapata firmemente 5 unida a la boca del tubo grueso, con cuyo calibre coincide, y estando la junta anular presionada por una pluralidad de bridas consistentes cada una de ellas en una escuadra con una tapa que presiona sobre la junta anular biselada y un faldón que acaba en un disco al que se engancha firmemente el tallo de accionamiento de la brida, que atraviesa una placa firme que es solidaria a la parte exterior del tubo grueso, estando el tallo por el otro extremo compuesto de un núcleo de hierro dulce u otro material 10 altamente ferromagnético, que es atraído por un electroimán que está firmemente fijado al tubo grueso;

- teniendo el mecanismo hermético dos posiciones, una de ellas de cierre, en la cual se activan los electroimanes, y los tallos de las bridas reculan hasta los electroimanes, y las tapas de las bridas presionan a la junta anular biselada contra la zapata biselada; y la posición de apertura, en la que los electroimanes se desactivan, y las bridas dejan de ejercer presión, pues cada mecanismo hermético 15 incluye además un muelle que rodea al tallo y se instala alrededor del tallo de la brida, entre la placa firme horadada que es atravesada por el tallo, y el disco en el cual el tallo se une a la brida;

- y consistiendo el soporte de tracción en sendas aletas anulares transversales resistentes solidarias con cada tubo y a distancia adecuada una de otra, unidas entre sí ambas aletas por al menos dos vástagos paralelos al eje, estando cada vástago provisto de un cabezal que lo fija a una de las aletas, y la atraviesa 20 por un agujero hecho a tal fin, mientras que por el otro extremo el vástago atraviesa la aleta anular del otro tubo por otro agujero que encara al agujero ya dicho de la aleta del cabezal, y en dicho otro extremo el vástago va roscado y se amordaza por una tuerca, cuya tensión de giro se gradúa por una llave dinamométrica, activada bien por motor eléctrico, bien por presión neumática.

La invención se aplica en régimen discontinuo, pues la variación...

 


Reivindicaciones:

â?" Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos, que se aplica a dos tubos originalmente a unir con el mismo eje central virtual, siendo al menos uno de ellos móvil, en el sentido de desplazable a lo largo de su eje, sin abandonar éste, y teniendo uno de los tubos, denominado tubo delgado, su diámetro exterior con un valor comprendido entre el 0, 9 y el 0, 9999 del valor del diámetro interior del otro tubo, que es el tubo grueso, estando el 5 dispositivo caracterizado porque comprende un mecanismo hermético y un soporte de tracción;

- consistiendo el mecanismo hermético en una junta anular (6) con una de sus caras cortada en bisel, a 45 grados sexagesimales, estando dicha junta insertada alrededor del tubo delgado (1) , y apoyada en una zapata (7) también anular y también cortada en bisel de 45 grados sexagesimales, estando dicha zapata firmemente unida a la boca del tubo grueso (2) , con cuyo calibre coincide, y estando la junta anular 10 biselada presionada por una pluralidad de bridas (8) , consistentes cada una de ellas en una escuadra con una tapa (9) que presiona sobre la junta anular biselada (6) , y un faldón que acaba en un disco (12) al que se engancha firmemente el tallo (10) de accionamiento de la brida, que atraviesa una placa firme (13) que es solidaria a la parte exterior del tubo grueso, estando el tallo (10) por el otro extremo compuesto de un núcleo de hierro dulce u otro material altamente ferromagnético (14) , que es atraído por un electroimán 15 (15) que está firmemente fijado al tubo grueso (2) ;

- teniendo el mecanismo hermético dos posiciones, una de ellas de cierre, en la cual se activan los electroimanes (15) , y los tallos (10) de las bridas reculan hasta los electroimanes, y las tapas (9) de las bridas presionan a la junta anular biselada (6) contra la zapata biselada (7) ; y la posición de apertura, en la que los electroimanes se desactivan, y las bridas (8) dejan de ejercer presión, pues cada mecanismo 20 hermético incluye además un muelle (11) que rodea al tallo y se instala alrededor del tallo (10) de la brida, entre la placa firme horadada (13) que es atravesada por el tallo, y el disco (12) en el cual el tallo se une a la brida;

- y consistiendo el soporte de tracción en sendas aletas anulares resistentes transversales (16, 17) solidarias con cada tubo (1, 2) y a distancia adecuada una de otra, unidas entre sí ambas aletas por al 25 menos dos vástagos (18) paralelos al eje (3) , estando cada vástago provisto de un cabezal (19) que lo fija a una de las aletas (16) , y la atraviesa por un agujero hecho a tal fin, mientras que por el otro extremo el vástago atraviesa la aleta anular del otro tubo por otro agujero que encara al agujero ya dicho de la aleta del cabezal (16) , y en dicho otro extremo el vástago va roscado y se amordaza por una tuerca (20) , cuya tensión de giro se gradúa por una llave dinamométrica (21) , activada bien por motor eléctrico, bien por 30 presión neumática.

â?" Dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos, según reivindicación primera, caracterizado porque incluye un tubo rotativo intermedio (22) , que hace de tubo grueso, siendo en esta caso de igual diámetro y calibre los dos tubos originalmente a unir, cuyo diámetro exterior tiene un valor entre 0, 9 y 0, 9999 del valor del diámetro interior del tubo intermedio, que está roscado a lo largo de todo su interior, pero no con la misma rosca, pues la mitad de él tiene 35 rosca levógira, mirado en una dirección dada, y la otra mitad tiene rosca dextrógira, en esa misma dirección; y los tubos originalmente a unir tienen, en sus correspondientes extremos de unión, una banda roscada en su superficie exterior, coincidente con la rosca interna correspondiente del tubo rotativo intermedio; habiendo en cada boca de dicho tubo rotativo intermedio un mecanismo de hermeticidad (5) , con su junta anular biselada (6) , la zapata biselada de asiento (7) , y las bridas (8) con su tapas (9) y tallos (10) correspondientes, así como los electroimanes (15) y muelles (11) que 40 regulan el estado de su apertura o cierre.

â?"Procedimiento de uso del dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos, según reivindicación primera, caracterizado porque la invención se aplica en régimen discontinuo, pues la variación de longitud entre los dos tubos originalmente a unir (1, 2) se realiza para variaciones finitas de longitud, y en tanto no se producen éstas, el mecanismo hermético (5) está cerrado, lo que comporta que las tapas (9) de las bridas están presionando a la junta biselada (6) 45 contra la zapata biselada (7) ; y cuando se produce la variación de longitud, se desactivan los electroimanes (15) , por lo cual los tallos de las bridas (8) se liberan y la presión sobre la junta desaparece, pudiendo variar la longitud total de los dos tubos originalmente a unir, o su interpenetración, para lo cual se actúa sobre las llaves dinamométricas (21) de las tuercas (20) de los vástagos (18) del soporte de tracción, y para acortar la longitud, o aumentar la interpenetración, se aprietan las tuercas o mordazas roscadas (20) de los vástagos (18) , y para alargar la longitud se sueltan dichas 50 mordazas, y se permite que un mecanismo exterior de tracción alargue la longitud hasta el valor deseado, alcanzado el cual se hacen firmes dichas mordazas (20) y se activan los electroimanes (15) y se presiona la junta biselada (6) con las tapas (9) de las bridas.

â?" Procedimiento de uso del dispositivo de longitud variable en conducciones de fluidos, según la reivindicación segunda, caracterizado porque la longitud del dispositivo de conducción de fluido varía cuando se gira el tubo rotativo 55 intermedio (22) , mientras que los dos tubos (1, 2) originalmente a unir permanecen sin girar, pero avanzan o retroceden simultáneamente en su boca correspondiente del tubo rotativo intermedio; de tal modo que la longitud total de los tubos se reduce cuando el tubo rotativo intermedio gira en una dirección, y aumenta la longitud cuando gira el tubo rotativo intermedio en el sentido opuesto, efectuándose el giro mediante una corona transversal (25) de engranaje emplazada en la mitad de la superficie exterior del tubo rotativo intermedio, activándose dicho engranaje por un tornillo sinfín, y 60

desactivando los electroimanes (15) de las bridas cuando se activa el mecanismo de giro del tubo rotativo intermedio (22) , y volviéndose a activar dichos electroimanes de las bridas (8) cuando cesa el giro del tubo rotativo intermedio (22) .