Un elemento de sujeción (20) para fijar una barra de tracción con rosca (16,

18) a una pieza de una máquina (12, 22), comprendiendo dicho elemento de sujeción:

un anillo circular (30) dividido por la mitad a lo largo de un plano (32) que intersecciona un eje longitudinal central (34) separado uniformemente de una rosca interna (36) entre las paredes extremas (40, 42) dirigidas en oposición; y unos pernos (48) para retener los componentes divididos por la mitad (31A, 31B) de dicho anillo circular (30) dividido por la mitad a lo largo de los ejes (33A) que se extienden tangencialmente a dicho eje longitudinal central (34); caracterizado porque una de las paredes extremas (42) del anillo circular (30) tiene una superficie troncocónica de apoyo de la carga definida por un vértice (44) que intersecciona dicho eje central (34) sin atravesar dichas roscas internas (36);

y porque el elemento de sujeción (20) comprende además un cilindro hueco (50) con una pared extrema (56) que contiene una superficie troncocónica (58) de empuje, dispuesta para presentar un par de superficies troncocónicas correspondientes con dicha superficie troncocónica de apoyo de la carga, estando dicha superficie troncocónica (58) de apoyo de la carga rodeada hacia fuera por una sección (60) del cuerpo cilíndrico de un generador de tensión que contiene un generador de tensión para generar una fuerza de de aplicación de una tensión previa, que se extiende paralela al eje longitudinal central (34) de dicho cilindro hueco (50), por lo que dicho par de superficies troncocónicas descomponen una fuerza paralela al eje longitudinal central (34) generada por dicho generador de tensión hacia una pieza (12, 22) de la máquina para proporcionar un componente de la fuerza (104) dirigido radialmente hacia dentro hacia el eje longitudinal central (34) para empujar dicha rosca interna (36) hacia una rosca coincidente en una barra de tracción (16, 18) cuando se encuentra en dicho anillo circular (30), y proporcionar otro componente (106) de la fuerza dirigido paralelo a dicho eje longitudinal central (34) para aplicar una tensión a dicha barra de tracción (16, 18).

Aparato de aplicación de una tensión previa que utiliza un elemento de sujeción con rosca partida.

Antecedentes del invento

El presente invento se refiere a un elemento de sujeción con rosca para unir conjuntamente grandes piezas componentes de una máquina y, más específicamente, a una estructura de varias piezas de tal elemento de sujeción para montaje sobre las roscas extremas de un eje y que utiliza un generador de tensión, preferiblemente unos pernos de gato, para aplicar una tensión previa en la conexión mediante rosca sin aplicar un par de apriete a la conexión con rosca.

Las prensas de forja para trabajos duros se usan, por ejemplo, en la industria de trabajo de metales para dar forma y afinar la estructura del grano metalúrgico de una fundición metálica, normalmente una pieza de acero que se trabaja en la máquina, mediante la forja (estampación) de dicha pieza en un estado de gran calentamiento entre las matrices. Una prensa de forja de este tipo normalmente tiene que desarrollar una presión de 5.000 toneladas o más entre las matrices y consta de unas piezas macizas que esencialmente incluyen un martinete impulsado hidráulicamente instalado en una traviesa superior fija. Uno o dos pares de barras de tracción, a veces denominadas columnas de acero, se conectan entre sí y anclan la traviesa superior a una base de gran tamaño. Estas piezas están diseñadas para un trabajo muy duro y por lo tanto son muy grandes para aguantar las fuerzas desarrolladas por la operación de forja. El martinete impulsado hidráulicamente es operado para mover una traviesa que desplaza la matriz superior de forja contra la pieza de acero caliente. La pieza es manipulada entre los golpes del martinete para la operación de forja en posiciones estratégicas descansando sobre la matriz fija situada en la gran base fija a la que están unidas las columnas de acero. Otros conjuntos de pistón y cilindro operados hidráulicamente elevan el martinete, la traviesa y la matriz superior de forja después de cada golpe del martinete para la operación de forja.

Las columnas de acero se usan por pares para sujetar la traviesa superior fija a la gran base fija y tienen que resistir la presión desarrollada entre las matrices. Dichas columnas de acero tienen unos extremos con rosca que salen fuera de la traviesa y la base para recibir en ellos un elemento de tuerca con rosca. Cada elemento de tuerca tiene normalmente un taladro con rosca de un diámetro comprendido entre uno y tres pies, y se debe aplicar un par de apriete para aplicar una tensión previa a la conexión con rosca a fin de impedir el impacto entre las roscas coincidentes. La magnitud de la fuerza de de aplicación de una tensión previa debería ser superior a las fuerzas de trabajo que incluyen el impacto que se produce durante las operaciones de forja con objeto de impedir la deformación permanente especialmente donde hay holguras entre las roscas coincidentes de las tuercas en los extremos con rosca de las columnas de acero. Las roscas en las columnas de acero y las tuercas del elemento de sujeción son de tales proporciones físicas que es necesario el uso de un equipo de manipulación mecánico para la retirada e instalación de las tuercas del elemento de sujeción con objeto de llevar a cabo el necesario desmontaje y posterior montaje de la prensa de forja para operaciones de mantenimiento. El recubrimiento con partículas llevadas por el aire en las roscas sin protección de las columnas de acero que se extienden más allá de cada tuerca pueden provocar una situación de acuñamiento o de agarrotamiento al desenroscar las roscas coincidentes. Otro problema que ocurre al realizar el mantenimiento de una prensa de forja existente es la deformación de la rosca en la tuerca y de la rosca en la columna de acero en el lugar de la zona de transferencia inicial de la carga es especialmente preocupante debido a que la deformación de la rosca de la tuerca modifica el paso de rosca que debe recorrer toda la rosca durante el proceso de retirada de la tuerca. Estas situaciones se conocen frecuentemente como estados de bloqueo y de fricción. Incluso al instalar las tuercas en columnas de prensa nuevas la presencia de restos de metal tales como esquirlas o de roscas no conformadas o incluso procedimientos de tratamiento normalizados pueden dar lugar a que se produzca una fricción. El peso de la tuerca y la gran superficie de contacto entre las roscas coincidentes pueden ser suficientes para producir una fricción. También, cuando un elemento de tuerca no puede ser instalado de nuevo a causa del deterioro, la tolerancia de la rosca permitida dentro de la misma en la columna de acero al ser fabricada, a veces 30, 50 o más años, es muy imprecisa en comparación con las tolerancias normales de hoy en día, por lo que se producen dificultades de coincidencia de la rosca al instalar un elemento de rosca de sustitución recientemente fabricado. Problemas similares se encuentran en la fabricación y mantenimiento de otros equipos para trabajos pesados usados en la industria del trabajo de metales y de otras industrias en las que la fuerza de una magnitud muy grande exige el uso de elementos de tuerca del elemento de sujeción con rosca de unas grandes dimensiones y pesos que requieren unos equipos mecánicos de manipulación para su instalación y retirada.

El documento GB 2.156.935 A expone un aparato para árboles de elemento de sujeción. En una de estas realizaciones, un elemento de soporte es presionado contra un reborde por un conjunto de elemento de sujeción que incluye un anillo que está dividido circunferencialmente en dos partes, estando las dos partes divididas del anillo fijadas conjuntamente por unos tornillos de caperuza en forma de cabeza hueca que se extienden en el interior de unos agujeros taladrados y con rosca interior en una de las partes del anillo de los agujeros taladrados en la otra parte del anillo. Además, los agujeros taladrados y con rosca interior están dispuestos en el anillo para recibir unos pernos de ajuste con objeto de empujar el soporte contra el reborde.

El documento EP 0.408.239 A1 expone una tuerca de sujeción rápida que comprende unos segmentos que pueden ser desplazados radialmente acercándose y alejándose entre sí. Dichos segmentos son sustancialmente concéntricos alrededor del componente para ser unidos, y la tuerca tiene una superficie troncocónica, estando dispuesta en funcionamiento de modo que el movimiento axial relativo entre la tuerca y dicho componente sirva para empujar los segmentos de la tuerca radialmente hacia dentro a un enganche positivo con el componente al que ha de unirse.

En consecuencia, es un objeto del presente invento proporcionar un elemento de sujeción para facilitar el montaje sobre, y tensionar grandes columnas con rosca, barras, como las usadas en maquinaria para trabajos pesados, especialmente prensas de forja, sin requerir equipos mecánicos para trabajos pesados para una instalación que incluye el pretensionamiento de roscas coincidentes y la retirada del elemento de sujeción.

Es otro objeto del presente invento proporcionar una estructura de elemento de sujeción útil en la operación de instalación con la ayuda de herramientas manuales normales y eliminar las situaciones de bloqueo y de fricción conocidas que ocurren cuando se usan unos elementos de sujeción muy resistentes para resistir grandes fuerzas.

Resumen del invento

De acuerdo con el presente invento se ha dispuesto un elemento de sujeción para asegurar una barra de tracción con rosca a una pieza de la máquina, incluyendo el elemento de sujeción la combinación de un semianillo circular dividido a lo largo de un plano que intersecciona un eje longitudinal central separado uniformemente de una rosca interna entre las paredes extremas dirigidas en oposición, teniendo una de las paredes extremas una superficie de apoyo de la carga definida con un vértice saliente que intersecciona el eje central sin atravesar la rosca interna, unos pernos para retener los componentes divididos por la mitad del semianillo circular dividido a lo largo de unos ejes que se extienden tangencialmente al eje longitudinal central, y un cilindro hueco que tiene una pared extrema que contiene una superficie troncocónica de empuje dispuesta para presentar un par de superficies troncocónicas con la superficie troncocónica de apoyo de la carga, estando la superficie troncocónica de empuje rodeada hacia fuera por una sección del cuerpo de un generador de tensión cilíndrico que contiene dicho generador de tensión operativo generando una fuerza de de aplicación de una tensión previa, que se extiende paralela al eje longitudinal central... [Seguir leyendo]

1. Un elemento de sujeción (20) para fijar una barra de tracción con rosca (16, 18) a una pieza de una máquina (12, 22) , comprendiendo dicho elemento de sujeción:

un anillo circular (30) dividido por la mitad a lo largo de un plano (32) que intersecciona un eje longitudinal central (34) separado uniformemente de una rosca interna (36) entre las paredes extremas (40, 42) dirigidas en oposición; y

unos pernos (48) para retener los componentes divididos por la mitad (31A, 31B) de dicho anillo circular (30) dividido por la mitad a lo largo de los ejes (33A) que se extienden tangencialmente a dicho eje longitudinal central (34) ;

caracterizado porque una de las paredes extremas (42) del anillo circular (30) tiene una superficie troncocónica de apoyo de la carga definida por un vértice (44) que intersecciona dicho eje central (34) sin atravesar dichas roscas internas (36) ;

y porque el elemento de sujeción (20) comprende además un cilindro hueco (50) con una pared extrema (56) que contiene una superficie troncocónica (58) de empuje, dispuesta para presentar un par de superficies troncocónicas correspondientes con dicha superficie troncocónica de apoyo de la carga, estando dicha superficie troncocónica (58) de apoyo de la carga rodeada hacia fuera por una sección (60) del cuerpo cilíndrico de un generador de tensión que contiene un generador de tensión para generar una fuerza de de aplicación de una tensión previa, que se extiende paralela al eje longitudinal central (34) de dicho cilindro hueco (50) , por lo que dicho par de superficies troncocónicas descomponen una fuerza paralela al eje longitudinal central (34) generada por dicho generador de tensión hacia una pieza (12, 22) de la máquina para proporcionar un componente de la fuerza (104) dirigido radialmente hacia dentro hacia el eje longitudinal central (34) para empujar dicha rosca interna (36) hacia una rosca coincidente en una barra de tracción (16, 18) cuando se encuentra en dicho anillo circular (30) , y proporcionar otro componente (106) de la fuerza dirigido paralelo a dicho eje longitudinal central (34) para aplicar una tensión a dicha barra de tracción (16, 18) .

2. El elemento de sujeción (20) de acuerdo con la reivindicación 1 que además incluye un suplemento de ajuste (46) retenido por dichos pernos (48) entre las caras superficiales opuestas (32A) formadas por dichos componentes divididos por la mitad (31A, 31B) de dicho anillo circular (30) .

3. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho generador de tensión incluye una pluralidad de pernos de ajuste (62) encajados con rosca en unos agujeros en lugares separados en dicho cilindro hueco (50) .

4. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 3, en el que cada uno de dichos pernos de ajuste (62) incluye unos extremos roscados (62B) que se extienden desde dicho anillo circular (30) en una relación de transmisión de fuerza con dicha pieza (12, 22) de la máquina.

5. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 4 que incluye además una arandela (54) entre cada uno de dichos pernos de acoplamiento (62) y dicha pieza (12, 22) de la máquina para transferir unas fuerzas entre ellos.

6. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos pernos de ajuste (48) comprenden una pluralidad de conjuntos de pernos que tienen unos ejes longitudinales paralelos (33A) que se encuentran en unos planos que se extienden tangencialmente a dicho eje longitudinal central (34) .

7. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichos componentes (31A, 31B) del anillo circular tienen unas caras (32A) opuestas de la pared del cuerpo de la tuerca enfrente del plano a lo largo del cual dicho anillo circular (30) está dividido por la mitad, estando dichas caras (32A) de la pared del anillo atravesadas por dichos pernos (48) .

8. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 7, en el que cada uno de dichos pernos (48) incluye una pieza de árbol (48B) que se extiende desde una abertura que atraviesa uno (31A) de dichos componentes divididos por la mitad (31A, 31B) de dicho anillo circular (30) dividido y anclado dentro del otro (31B) de dichos componentes divididos por la mitad de dicho anillo circular (30) dividido por la mitad, hay una cabeza (48C) de generación de tensión conectada a dicha pieza de árbol (48B) que se extiende desde una abertura (47) para ejercer una fuerza de compresión sobre uno (31A) de dichos componentes divididos por la mitad, teniendo dicha cabeza (48C) de generación de tensión una pluralidad de agujeros en unos lugares separados alrededor de una pieza periférica de ella para que descanse uno (31A) de dichos componentes divididos por la mitad, y una pluralidad de pernos de ajuste (48D) con rosca encajados en dichos agujeros para recibir independientemente un par de apriete, teniendo dichos pernos de ajuste (48D) unas piezas extremas que se extienden desde dichos agujeros para tensionar uno (31A) de dichos componentes divididos por la mitad entre el otro (31B) de dichos componentes divididos por la mitad y dicha cabeza (48C) de generación de tensión mediante la aplicación de un par de apriete a dichos pernos de ajuste (48D) .

9. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos pernos (48) comprenden una pluralidad de conjuntos de pernos que tienen unos ejes longitudinales paralelos (33A) que descansan en unos planos que se extienden tangencialmente a dicho eje longitudinal (34) , y en el que dicha pluralidad de conjuntos de pernos incluye una

pieza (48B) de árbol que se extiende desde una abertura (45) que atraviesa uno (31A) de dichos componentes divididos

por la mitad de dicho anillo circular y anclado dentro del otro (31B) de dichos componentes divididos por la mitad de

dicho anillo circular (30) dividido por la mitad, una cabeza (48C) que genera una tensión conectada a dicha pieza de

árbol (48B) que se extiende desde una abertura (47) para ejercer una fuerza de compresión sobre uno (31A) de dichos

componentes divididos por la mitad, teniendo dicha cabeza (48C) que genera una tensión una pluralidad de agujeros en

unos lugares separados alrededor de una pieza periférica de ella para que descanse uno (31A) de dichos componentes

divididos por la mitad, y una pluralidad de pernos de ajuste (48D) con rosca encajados en dichos agujeros para recibir

independientemente un par de apriete, teniendo los pernos de ajuste (48D) unas piezas extremas que se extienden

desde dichos agujeros para tensionar uno (31A) de dichos componentes divididos por la mitad entre el otro (31B) de 10 dichos componentes divididos por la mitad y dicha cabeza (48C) que genera una tensión mediante la aplicación de un

par de apriete a dichos pernos de ajuste (48D) .

10. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho componente de la fuerza (104) está dirigido radialmente hacia el interior del eje longitudinal central (34) mediante el par de apriete aplicado a dichos pernos de ajuste (62) con un ángulo comprendido en el intervalo d.

7. 80 grados.

11. El elemento de sujeción de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho ángulo está comprendido en el intervalo d.

7. 79 grados.