UNIDAD DE DISCO DE APRIETE Y HERRAMIENTA PARA SU MONTAJE.

Unidad de disco de contracción que comprende:

a) un cuerpo de rotación (2;

4) con una superficie periférica exterior (24; 4d),

b) un buje (1) que rodea el cuerpo de rotación (2; 4) con una superficie periférica interior (25) que forma con la superficie periférica exterior (24; 4d) una juntura de separación (27) inclinada respecto a un eje de rotación (R) del cuerpo de rotación (2; 4) en secciones longitudinales de la unidad de disco de contracción entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), pudiendo fijarse por contracción el buje (1) en el cuerpo de rotación (2; 4) a lo largo de la juntura de separación (27) o estando fijado por contracción a través de la juntura de separación (27),

c) un canal de fluido (11, 12, 13; 16) que conduce a través del cuerpo de rotación (2; 4) o el buje (1) para la solicitación de la juntura de separación (27) con un fluido a presión,

d) y un dispositivo de fijación (2a, 5, 6; 4b, 5, 6) que se forma por el cuerpo de rotación (2; 4) o el buje (1), únicamente o en combinación entre sí, y mediante el cual puede apoyarse axialmente una herramienta (7, 8; 7, 9) para el montaje y/o el desmontaje del buje (1) en el cuerpo de rotación (2; 4) o el buje (1), y puede fijarse en el cuerpo de rotación (2; 4) y/o el buje (1) en una posición angular de giro predetermi- nada,

caracterizada porque,

e) el cuerpo de rotación (2; 4) y/o el buje (1) están configurados de modo que la introducción a presión del fluido a presión en la juntura de separación (27) sólo es posible si la herramienta (7, 8; 7, 9) está montada correctamente

Unidad de disco de apriete y herramienta para su montaje.

La invención se refiere a una unidad de disco de contracción que puede servir especialmente para la unión de dos árboles. Una unidad de disco de contracción de este tipo se conoce del documento GB-A-1586703. Además, se refiere a una herramienta para la fabricación y/o liberación de la unión prensada formada por la unidad de disco de contracción. Finalmente, se refiere a una disposición de montaje y/o desmontaje, en concreto, una combinación formada por la unidad de disco de contracción y la herramienta para la fabricación y/o liberación de la unión prensada.

La unión de dos extremos de árbol para la transmisión de pares de giro tiene lugar en muchos casos de aplicación mediante una unión prensada cilíndrica. En esta, uno de los extremos del árbol está realizado como árbol hueco cilíndrico, en el que se encaja el otro extremo de árbol, normalmente configurado como árbol macizo cilíndrico. Una unidad estructural adicional se coloca en la superficie exterior cilíndrica del árbol hueco y ejerce una fuerza dirigida radialmente hacia dentro sobre el árbol hueco. Esta fuerza provoca un montaje a presión de la superficie interior cilíndrica del árbol hueco sobre la superficie exterior cilíndrica del árbol macizo, con lo que se genera una unión por fricción que puede transmitir pares de giro y fuerzas axiales de un extremo de árbol a otro.

Una unión por contracción de este tipo se utiliza, por ejemplo, en las instalaciones de energía eólica para conectar el árbol del rotor con el árbol de entrada del engranaje. Una unión de este tipo es también un ejemplo de aplicación preferido de la invención.

Como unidad estructural para generar la presión radial se utiliza en este caso de forma preferida un denominado "disco de contracción", en el que un buje, cónico en el interior y de pared gruesa, se desliza de forma mecánica o hidráulica sobre un manguito de sujeción, cónico en el exterior y de pared delgada. El manguito de sujeción se asienta con una superficie interior cilíndrica sobre el árbol exterior cilíndrico del árbol hueco. Mediante el deslizamiento del buje sobre el manguito de sujeción se ejerce la fuerza radial descrita sobre el árbol hueco.

Los dos tipos estructurales de discos de contracción más usados actualmente presentan dispositivos integrados que hacen que resulten básicamente superfluas herramientas externas durante el montaje y desmontaje. Como herramientas externas para el montaje y desmontaje de los discos de contracción sólo son necesarias llaves de tornillos o bombas hidráulicas. La fuerza axial para el deslizamiento del buje sobre el manguito de sujeción se genera mediante tornillos de apriete o mediante una cámara hidráulica.

Para el desmontaje de uno de los tipos estructurales se sueltan los tornillos de apriete. La unión de superficies cónicas entre el manguito de sujeción y el buje no está realizada de forma auto-enclavada, de modo que el buje se resbala por sí mismo del manguito de sujeción. En el otro tipo estructural, está instalada una segunda cámara hidráulica que, para el desmontaje, genera sobre el buje una fuerza axial dirigida hacia el diámetro pequeño del cono. Con ello, el buje se desplaza del manguito de sujeción contra el auto-enclavamiento en la juntura de separación cónica entre el buje y el manguito de sujeción.

La integración de los dispositivos para generar la fuerza axial para el montaje y el desmontaje requiere un esfuerzo muy grande y, con ello, conduce a costes de fabricación claramente más elevados. Considerando que, en un periodo de utilización de una instalación de, por ejemplo, 20 años, el proceso de montaje o desmontaje sólo debe realizarse una o dos veces, el coste para la integración de estos dispositivos es económicamente inadecuado.

El montaje de un disco de contracción del primer tipo estructural en el árbol hueco requiere un elevado gasto de tiempo dado que el gran número de tornillos de apriete distribuidos por el contorno debe apretarse por etapas hasta el máximo par de giro de montaje para evitar una deformación irregular del disco de contracción. Asimismo, deben observarse pausas que están condicionadas por los procesos de asentamiento de las uniones de los tornillos y el reajuste de la tensión necesario. Por tanto, el montaje del disco de contracción requiere un considerable gasto de tiempo.

Un disco de contracción del segundo tipo estructural tiene, mediante la integración de la cámara hidráulica para generar la fuerza de montaje, una longitud estructural claramente mayor que el cono necesario para generar el prensado radial. Debido a la mayor longitud estructural, también es necesario un árbol hueco más largo para facilitar el espacio de montaje para el disco de contracción. La masa y el momento de inercia de la instalación aumentan, con lo que en muchos casos de aplicación se producen efectos negativos en el funcionamiento.

Un objetivo de la invención es crear, de forma más sencilla y económica, una unión prensada de cuerpos de rotación que se base en una unión de contracción, denominada en lo sucesivo "unidad de disco de contracción". A pesar de ello, el tiempo necesario para el montaje y/o el desmontaje debería ser reducido. Preferiblemente, el momento de inercia es menor que en las unidades de discos de contracción conocidas. Otro objetivo es evitar un movimiento axial sin obstáculos entre las partes de la unidad de disco de contracción durante el montaje y/o desmontaje de la unidad de disco de contracción.

Según la invención, la fuerza axial para el montaje se aplica mediante una herramienta independiente, de forma preferida al menos fundamentalmente anular, preferiblemente dividida, es decir, dividida una vez o varias veces en segmentos anulares, que pueda soltarse de la unidad de disco de contracción y sólo se fije a la unidad de disco de contracción o al árbol hueco durante el montaje y desmontaje. Basándose en esta configuración, es posible fabricar la unidad de disco de contracción en sí misma formada por componentes relativamente sencillos y, por tanto, económicos. Además, se consigue así una reducción de la masa y del momento de inercia de la unión de árboles.

La unidad de disco de contracción comprende un buje con una superficie periférica interior que se ensancha hacia fuera y que, mediante la fuerza axial de montaje de la herramienta, se desliza sobre una superficie periférica exterior del cuerpo de rotación que se estrecha de forma fundamentalmente congruente al menos hacia la superficie periférica interior del buje. El cuerpo de rotación puede ser especialmente un árbol, preferiblemente un árbol hueco, o un manguito de sujeción, que está dispuesto radialmente entre el buje y el árbol. Las superficies periféricas forman una juntura de separación inclinada, a través de la cual estas están en contacto superficial de fricción entre sí. Preferiblemente, las superficies periféricas, que también pueden denominarse "superficies de contracción", están formadas como superficies cónicas.

La relación de cuña o cono de las superficies de contracción se elige preferiblemente de modo que, mediante la fricción en la juntura de separación entre las superficies, se consigue un auto-enclavamiento contra un resbalamiento axial del buje de la superficie periférica exterior. Para reducir las fuerzas de sujeción axiales resultantes de ello durante el montaje y desmontaje del buje o suprimirlas en gran medida, la juntura de separación se solicita, durante el montaje o desmontaje, preferiblemente con un líquido a presión.

Debido a las tensiones de tracción radiales en el buje que se forman durante el montaje al ensanchar el cuerpo del buje, el buje tiende a deslizarse en la dirección del desnivel de su superficie periférica interior. Si se reduce o suprime la fricción entre el buje y la superficie periférica exterior del cuerpo de rotación debido a la introducción a presión de líquido a presión en la juntura de separación, existe el riesgo de que el buje se resbale bruscamente del cuerpo de rotación. Esto representa un gran peligro para el personal de montaje y para otros componentes de la instalación debido a la elevada energía cinética que se libera del buje si no se montan elementos de seguridad adicionales, tales como, por ejemplo, una tuerca de árbol, en el cuerpo de rotación para limitar el movimiento axial del buje.

La invención prevé, en una realización especialmente preferida, que, mediante la configuración de la herramienta y el cuerpo de rotación y/o el buje,...

1. Unidad de disco de contracción que comprende:

caracterizada porque,

2. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque la juntura de separación (27) es cónica, al menos en segmentos, preferiblemente, de forma circunferencial.

3. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el cuerpo de rotación (2; 4) o en el buje (1) está formado un reborde de apoyo (2f) para apoyar la herramienta (7, 8; 7, 9) complementariamente.

4. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el cuerpo de rotación (2; 4) o en el buje (1) está formado un elemento de posicionamiento configurado como escotadura (6) o saliente para un elemento de posicionamiento de la herramienta configurado como resalte (5) o escotadura para colocar la herramienta (7, 8; 7, 9) en un ángulo de giro preciso.

5. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque el elemento de posicionamiento (6) está dispuesto cerca de la desembocadura del canal de fluido de la unidad de disco de contracción, preferiblemente, en una posición angular de giro, relativa al eje de rotación, que como máximo está separada 30º de la desembocadura del canal de fluido.

6. Herramienta para el montaje y/o desmontaje de la unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende lo siguiente:

7. Combinación de la unidad de disco de contracción según la reivindicación 1 y la herramienta según la reivindicación 6 posicionada con un ángulo de giro preciso y apoyada axialmente en la unidad de disco de contracción.

8. Unidad de disco de contracción con herramienta independiente que comprende lo siguiente:

caracterizada porque

9. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la herramienta presenta una o varias secciones sobresalientes hacia delante o hacia atrás, que, durante la fijación de la herramienta, se encajan en un número correspondiente de secciones, fundamentalmente congruente con la o las secciones, de uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), permitiendo la configuración y disposición de las secciones la fijación de la herramienta sólo de modo que se garantice el correcto funcionamiento de la herramienta y la unidad de disco de contracción.

10. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la correcta fijación de la herramienta en uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1) se fuerza por la configuración de la herramienta y el uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1).

11. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la herramienta se une o puede unirse en arrastre de fuerza con uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1) mediante un número de tornillos de tracción (8).

12. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la herramienta se une en forma complementaria con uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1) mediante al menos una ranura (2a; 4b) que rodea, al menos parcialmente, una superficie exterior del uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1) y al menos una sección (7a) de la herramienta que se engancha complementariamente a la al menos una ranura (2a).

13. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la herramienta está unida en arrastre de fricción por contacto de superficies con el uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1).

14. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque

15. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque

16. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la juntura de separación (27) se solicita con líquido a presión a través de un conducto de alimentación (11, 12, 13) que está integrado en el uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), y mediante un conducto de alimentación (35a) que se forma mediante un componente de la herramienta, estando unido el componente directa o indirectamente con una estructura de fijación (7) de la herramienta, y el conducto de alimentación (35a) aplicado en el componente está dispuesto, de modo preferido, de forma fundamentalmente radial respecto al eje de rotación.

17. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque el conducto de alimentación configurado en la herramienta se forma mediante el orificio longitudinal (35a) de una sonda roscada (35), y la sonda roscada (35) se enrosca, preferiblemente mediante una rosca exterior (35d), en una rosca interior (7e) de un orificio de montaje (7g) de la estructura de fijación (7), siendo la extensión longitudinal del orificio de montaje (7g), de forma preferida, fundamentalmente radial respecto al eje de rotación.

18. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque la sonda roscada (35) presenta en su extremo dirigido al eje de rotación preferiblemente un gorrón cónico (35c), que, tras el montaje de la herramienta en uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), a través del enroscado de la sonda roscada (35) en el orificio de montaje (7g), entra en contacto con la pared (36a) congruente de un orificio (36), preferiblemente, el orificio (36) cónico.

19. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque el orificio (36) de uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1) está aplicado de forma fundamentalmente alineada con el orificio (11) radial, existiendo una conexión al orificio (11).

20. Unidad de disco de contracción según una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la aplicación del gorrón (35c) cónico en la pared (36a) ocasiona una obturación de la sonda roscada (35) frente al uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), con lo que se impide una salida de líquido a presión al entorno de la unidad de disco de contracción.

21. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque un conducto de alimentación de fluido a presión formado en la herramienta se forma mediante el canal de conducción (40a) de un tubo (40).

22. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque el tubo (40) está unido en uno de sus extremos, de forma permanente y estanca a la presión, con un elemento (39) de forma preferida fundamentalmente esférico.

23. Unidad de disco de contracción según la reivindicación precedente, caracterizada porque el otro extremo del tubo (40) está unido o puede unirse directa o indirectamente con una conexión de presión.

24. Unidad de disco de contracción según una de las tres reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento (39) esférico rodea el extremo del tubo (40) sin bloquear la abertura del canal de conducción (40a).

25. Unidad de disco de contracción según una de las cuatro reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el tubo (40) está unido o puede unirse directa o indirectamente con la estructura de fijación (7) de la herramienta, discurriendo su extensión longitudinal preferiblemente a lo largo del eje central de un orificio de montaje (7g) que preferiblemente está dispuesto de forma fundamentalmente radial respecto al eje central del uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), preferiblemente del cuerpo de rotación (2; 4).

26. Unidad de disco de contracción según una de las cinco reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento (39) esférico, tras el montaje de la herramienta en uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), mediante el enroscado de una pieza de presión (43) dotada de una rosca exterior (43c) en la rosca interior (7e) del orificio de montaje (7g), entra en contacto con la pared (36a) de un orificio (36) preferiblemente cónico.

27. Unidad de disco de contracción según una de las seis reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el orificio (36), preferiblemente cónico, está aplicado de forma fundamentalmente alineada con el orificio (11) radial en el uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), preferiblemente el cuerpo de rotación (2; 4), existiendo una conexión al orificio (11).

28. Unidad de disco de contracción según una de las siete reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la aplicación del elemento (39) esférico en la pared (36a) ocasiona una obturación del tubo (40) respecto a el uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1), con lo que se impide una salida de líquido a presión al entorno de la unidad de disco de contracción.

29. Unidad de disco de contracción según una de las ocho reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la pieza de presión (43) está unida directa o indirectamente con el elemento (39) esférico.

30. Unidad de disco de contracción según una de las nueve reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la pieza de presión (43) está unida preferiblemente mediante un elemento de resorte axial y mediante un manguito de presión (41) con el elemento (39) esférico.

31. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el tubo (40) está conducido preferiblemente a través de un orificio (41a) del manguito de presión (41).

32. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, en el estado montado de la unidad de disco de contracción, el buje (1) se asegura, mediante un número de elementos de seguridad (29), en forma complementaria al cuerpo de rotación (2; 4) respecto al desplazamiento axial a lo largo del eje central del cuerpo de rotación (2; 4), estando asegurados en su posición los elementos de seguridad (29) en forma complementaria y/o arrastre de forma a uno de entre el cuerpo de rotación (2; 4) y el buje (1).

33. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque se impide un desplazamiento axial del manguito de sujeción (2) a lo largo del eje central del árbol (4) mediante la configuración del manguito de sujeción (2) y el árbol (4).

34. Herramienta según la reivindicación 5, caracterizada porque la estructura de fijación (7) es un cuerpo anular y porta un número de unidades estructurales (8; 9) que aplican las fuerzas axiales para el montaje de la unidad de disco de contracción, y porque la estructura de fijación (7) está realizada de una pieza o de varias piezas, estando realizada la al menos una división preferiblemente de forma radial respecto al eje longitudinal de la estructura de fijación (7).

35. Herramienta según la reivindicación precedente, caracterizada porque las unidades estructurales para aplicar las fuerzas axiales están realizadas como cilindros de trabajo activados por fluido, como elementos roscados, como mecanismos de cuña, como mecanismos de palanca o como combinaciones de los mismos, y porque estas unidades estructurales están unidas directa o indirectamente con la estructura de fijación (7).

36. Herramienta según la reivindicación precedente, caracterizada porque las unidades estructurales para aplicar las fuerzas axiales están realizadas como cilindros hidráulicos formados fundamentalmente por orificios de cilindro (26) con una conexión de presión (26a) y por émbolos (9), estando realizados los orificios de cilindro (26), de forma preferida, directamente en la estructura de fijación (7).

37. Unidad de disco de contracción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la superficie periférica exterior (24; 4a) y la superficie periférica interior (25) presentan un número de secciones congruentes.