MX2012002416A - Abrazadera de tuberia con manguito y empaque. - Google Patents

Abstract

Una abrazadera de tubería que incluye una banda, un mecanismo de ajuste para la banda, un manguito dividido dentro de la banda, y un empaque ubicado dentro de un canal circunferencial en el manguito dividido. El manguito dividido incluye una conexión de lengüeta y ranura en la cual la lengüeta tiene por lo menos un borde lateral que hace frente y engancha un borde lateral de la ranura durante la penetración de la lengüeta dentro de la ranura en respuesta al ajuste de la banda exterior con el uso del mecanismo de sujeción. Esto proporciona un sello de metal con metal en la conexión de lengüeta y ranura. La construcción relativa de la lengüeta y ranura es tal que durante la penetración de la lengüeta en la ranura, existen áreas de separación espaciadas entre los bordes laterales que hacen frente a la lengüeta y ranura. También durante el ajuste, el empaque es forzado dentro de estas áreas de separación espaciadas la cuales proporcionan un segundo, sello empaquetado en la conexión de lengüeta y ranura.

Description

ABRAZADERA DE TUBERIA CON MANGUITO Y EMPAQUE CAMPO DE LA INVENCIÓN Está invención se relaciona en general con abrazaderas de tuberías y, más particularmente, a abrazaderas de tubería que incluyen manguitos y empaques para proporcionar conexiones herméticas a gas entre tuberías.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las abrazaderas de tuberías son utilizadas comúnmente para conectar varias tuberías estructuradas y otros cuerpos tubulares en sistemas de escape. Para ser eficaces, las conexiones entre las tuberías deberán proporcionar un sello hermético a fluidos, deberán mantener un índice de fuga aceptable, y deberán tener una buena resistencia contra una separación axial. Un tipo de abrazadera de tubería es una abrazadera de banda la cual es utilizada con tuberías que se traslapan plegablemente, y otro tipo es un conector de tubería el cual es utilizado con empalmes de extremo con extremo o empalmes estrechamente cercanos. Ambos tipos típicamente una banda que es colocada y ajustada sobre las tuberías, y ambos tipos pueden incluir un manguito, un empaque, o ambos al ser colocados y ajustados sobre las tuberías debajo de la banda. El manguito puede ser un manguito dividido con una estructura de bucle abierto que tiene extremos circunferenciales enfrentados. Los extremos enfrentados pueden algunas veces tener construcciones de lengüeta y ranura. Ejemplos de manguitos divididos con y sin construcciones de lengüetas de ranuras son enseñados en las patentes Norteamericanas Nos. 7, 520, 539; 7, 410, 192; 7, 252, 310; 7, 025, 392; y 6, 758, 501; todas propiedad del inventor de la presente solicitud de patente.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con una modalidad de la invención se proporciona una abrazadera de tubería que incluye una banda, un mecanismo de ajuste para la banda, un manguito dividido dentro de la banda, y un empaque ubicado dentro de un canal circunferencial en el manguito dividido. El manguito dividido incluye una conexión de lengüeta y ranura en la cual la lengüeta tiene por lo menos un borde lateral que hace frente y engancha un borde lateral de la ranura durante la penetración de la lengüeta dentro de la ranura en respuesta al ajuste de la banda exterior con el uso del mecanismo de sujeción. Esto proporciona un sello de metal con metal en la conexión de lengüeta y ranura, con ello se ayuda a evitar el flujo de los fluidos a través de la conexión. La construcción relativa de la lengüeta y ranura es tal que durante la penetración de la lengüeta dentro de la ranura existen áreas de separación espaciadas entre los bordes laterales enfrentados de la lengüeta y ranura. También durante el ajuste del empaque es forzado dentro de estas áreas de separación espaciadas lo cual proporciona un segundo sello, empaquetado en la conexión de lengüeta y ranura.

BREVE DESCIPCIÓN DE LAS FIGURAS Una o más de las modalidades ejemplares preferidas de la invención serán descritas en adelante en conjunto con las Figuras anexas, en donde las designaciones similares denotan elementos similares, y en donde: La Figura 1 es una vista parcialmente detallada de una modalidad ejemplar de una abrazadera de tubería; La Figura 2 es una vista detallada de la abrazadera de tubería de la Figura 1; La Figura 3 es una vista seccionada transversal ampliada tomada en 3-3 en la Figura 1; La Figura 4 es una vista transversal seccionada ampliada de la abrazadera de tubería de la Figura 1 ajustada debajo de un par de tuberías; La Figura 5 es una vista en acercamiento de una modalidad ejemplar de las conexiones lengüeta y ranura y un empaque; La Figura 6 es una vista en acercamiento de las conexiones de lengüeta y ranura de la Figura 5, que muestran las lengüetas penetradas en las ranuras; La Figura 7 es una vista transversal seccionada fragmentada, ampliada tomada en 7-7 en la Figura 6; La Figura 8 es una vista seccionada transversal fragmentada, ampliada tomada en 8-8 en la Figura 6; La Figura 9 es una vista en acercamiento de una modalidad ejemplar de una conexión de lengüeta y ranura y un empaque; La Figura 10 es una vista en acercamiento de las modalidades ejemplares de múltiples conexiones de lengüeta y ranura y un par de empaques; La Figura 11 es una vista seccionada transversal ampliada tomada en 11-11 en la Figura 10; La Figura 12 es una vista seccionada transversal ampliada tomada en 12-12 en la Figura 10, que muestra las conexiones de lengüeta y ranura y empaques ajustados sobre un par de tuberías; y La Figura 13 es una vista seccionada transversal ampliada tomada en 13-13 en la Figura 10, que muestra las conexiones de lengüeta y ranura y empaques ajustados sobre un par de tuberías .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a las Figuras, las Figuras 1-13 muestran dos modalidades ejemplares de una abrazadera de tubería 10 utilizada para unir los extremos de tuberías en un sistema de escape automotriz para proporcionar un sello hermético a fluidos con una buena resistencia contra la separación axial. Como se utiliza aquí, el término tubería (s) se refiere a estructuras tubulares tales como tuberías de escape, convertidores catalíticos, filtros para partículas de diesel, y otros componentes del sistema de escape, que pueden ser utilizadas en aplicaciones automotrices tal como camiones de carga y camiones de pasajeros, o que pueden ser utilizados en aplicaciones no automotrices tal como generadores, locomotoras, equipo agrícola, por mencionar algunos cuantos ejemplos. El término tuberías también incluye otros componentes automotrices tubulares así como cuerpos no automotrices tubulares que pueden ser tinzados juntos. La abrazadera de tubería 10 proporciona un sello de baja fuga inicial mediante un empaque 12 y posteriormente un sello de baja fuga mediante un contacto de metal con metal formado en una conexión de lengüeta y ranura y/o formado entre un manguito dividido 14 y una superficie subyacente de la tubería. En general, la abrazadera de tubería 10 tiene una forma circular y cilindrica que define una dirección axial que se extiende a lo largo, o generalmente paralela a un eje central de la forma, una dirección radial que se extiende a lo largo de un radio de la forma, y una dirección circunferencial que se extiende a lo largo de una circunferencia de la forma.

Con referencia a la Figura 1, en la modalidad ilustrada la abrazadera de tubería es utilizada en una conexión de empalme extremo con extremo o empalme estrechamente juntos, pero podría ser adaptado para una conexión de traslape plegable. Dependiendo de la aplicación, una primera tubería 16 y una segunda tubería 18 podrían ser cuerpos tubulares de un convertidor catalítico y/o un filtro de partículas diesel, podrían ser tuberías de escape, o podrían ser cuerpos tubulares de ubicación nano automotriz; o podrían ser cuerpos tubulares no automotrices; en el caso de cuerpos tubulares automotrices, un fluido tal como un gas de escape fluye a través de las primera y segunda tuberías. Las primera y segunda tuberías 16, 18 están elaboradas de un metal tal como un acero inoxidable de serie 400. La primera tubería 16 tiene un primer extremo 20 y una primera superficie exterior 22, y la segunda tubería 18 tiene un segundo extremo 24 y una segunda superficie exterior 26. Cuando están ensamblados, los primero y segundo extremos 20, 24 se enfrentan uno a otro, y pueden colindar o estar separados ligeramente para formar un interespacio de hasta aproximadamente, por ejemplo, 10 mm; por supuesto son posibles otras dimensiones de interespacio.

En la modalidad ilustrada de las Figura 1-8, la abrazadera de tubería 10 incluye una banda 28, un mecanismo de ajuste 30, el manguito dividido 14 y el empaque 12.

La banda 28 puede ser elaborada de una hoja de acero, tal como un acero inoxidable grado 409 u otro material apropiado, que sea un metal forjado en un bucle abierto. En ejemplos diferentes, la banda 28 puede tener un ancho axial en un intervalo entre aproximadamente 55-68 mm; por supuesto otras dimensiones son posibles y dependerá de la aplicación. Con referencia a las Figuras 1 y 2, la banda 28 se extiende en la dirección circunferencial desde un primer extremo circunferencial 36 hasta un segundo extremo circunferencial 38, y se extiende en la dirección axial desde un primer lado 40 hasta un segundo lado 42. Sobre un lado dirigido radialmente internamente la banda 28 tiene una superficie interior 44, y sobre un lado dirigido externamente radialmente la banda tiene una superficie exterior 46.

Con referencia a las Figuras 1-4, la banda 28 tiene una primera y una segunda brida 48, 50, un canal 52, y una porción no acanalada que incluye una primera y una segunda pared lateral 54, 56. Las primera y segundas bridas 48, 50 se extienden desde los respectivos primero y segundo extremos 36, 38, y son formados por porciones de banda 28 plegadas alejándose una de otra y regresando sobre si mismas para producir un par de bucles que sobresalen radialmente, cada bucle cuenta con un resalto interior y uno exterior. Los resaltos interior y exterior, aunque no necesariamente, son unidos por puntos de soldaduras o podrían ser acoplados mecánicamente mediante otra forma. El canal 52 complementa la forma de un canal correspondiente en el manguito dividido 14 como será descrito posteriormente. El canal 52 está ubicado axialmente sobre el punto medio en la banda 28 en el interior de los primero y segundo lados 40, 42 y se extiende circunferencialmente entre los primero y segundo extremos 36, 38. El canal 52 puede extenderse dentro de un material doblado en espiral del bucle que sobresale radialmente de acuerdo a lo mostrado, con ello el resalto exterior del material doblado en espiral tiene un recorte o una sección en relieve para recibir la extensión. El canal 52 puede extenderse circunferencialmente dentro de la primera y segunda bridas 48, 50, de manera que cada brida tiene una nervadura que sobresale ligeramente radialmente ubicada en una porción de la misma. El canal 52 está ubicado en la superficie interior 44 y produce una nervadura que sobresale ligeramente radialmente en la superficie exterior 46. Las primera y segunda paredes laterales 54, 56 se extienden en las direcciones axiales opuestas desde el canal 52.

El mecanismo de ajuste 30 está conectado a la banda 28 y puede ser ajustado y aflojado para llevar los primero y segundo extremos 36, 38 hacia y alejándose uno de otro. Con referencia a las Figuras 1 y 2, en la modalidad ilustrada el mecanismo de ajuste 30 incluye una combinación de sujetador de anillo y tuerca doble, un bloque de reacción 58, y una placa de montaje 60. La combinación de sujetador incluye un primero y un segundo tornillo T 62, 64 y una primera y una segunda tuerca 66, 68. Cada tornillo T tiene una cabeza semicilindrica para distribuir uniformemente las fuerzas de ajuste, y tiene un vástago roscado parcialmente. El bloque de reacción 58 tiene una forma convexa doble y tiene un par de conductos para la inserción de los primero y segundo tornillos T 62, 64. El bloque de reacción 58 también tiene una superficie dirigida radialmente de manera interna (no se muestra) . La placa de montaje 60 tiene una forma semicilindrica y tiene un par de conductos para la inserción de los primero y segundo tornillos T 62, 64. Cuando se encuentra ensamblado, los primeros y segundos tornillos T 62, 64 también son insertados a través de los conductos ubicados en las primera y segundas brida 48, 50. Cuando están ajustadas, la primera y segunda tuercas 66, 68 están atornilladas entre los primero y segundo tornillos T 62, 64, y las cabezas semicilindricas, el bloque de reacción 58, y la placa de montaje 60 actúan juntas para jalar los primero y segundo extremos 36, 38 uno hacia otro y provocar que una fuerza radialmente interna que sea distribuida alrededor de la circunferencia de la banda 28. En otras modalidades, el mecanismo de ajuste 30 puede tener diferentes construcciones y configuraciones. Por ejemplo, el mecanismo de ajuste 30 puede tener una combinación de un solo sujetador de tornillo y tuerca, el bloque de reacción 58 y el soporte de montaje 60 pueden tener una muesca proporcionada en las superficies dirigidas hacia adentro radialmente para recibir la nervadura que sobresale ligeramente radialmente de la banda 28, y el bloque de reacción y/o la placa de montaje pueden ser no suministradas .

Cuando se encuentra ensamblado, el manguito dividido 14 está ubicado radialmente dentro de la banda 28 y está conectado a la banda mediante uno o más puntos de soldadura en diferentes ubicaciones circunferenciales, y/o podrían estar conectados a la banda de otra manera tal como una conexión mecánica con proyecciones estructurales que se extienden desde el manguito divido y recortes complementarios en la banda para recibir las proyecciones. El manguito dividido 14 puede ser elaborado de una hoja de acero, tal como acero inoxidable grado 409 u otro material apropiado, que es un metal forjado en un bucle abierto. En general, el manguito dividido 14 tiene una forma que complementa la forma de la banda 28. En diferentes ejemplos, el manguito dividido 14 puede tener un ancho axial en el intervalo entre aproximadamente 55-68 mm; por supuesto son posibles otras dimensiones y dependerán de la aplicación. Con referencia a las Figuras 1-4 el manguito dividido 14 se extiende en la dirección circunferencial desde un primer extremo circunferencial 70 hacia un segundo extremo circunferencial 72 que hace frente al primer extremo circunferencial. El manguito dividido 14 se extiende en la dirección axial desde un primer lado 74 hacia un segundo lado 76. En un lado dirigido internamente radialmente el manguito dividido 14 tiene una superficie interior 78, y sobre un lado dirigido externamente radialmente el manguito dividido tiene una superficie exterior 80.

En la modalidad ilustrada, el manguito dividido 14 tiene un canal 82 y una porción no acanalada que incluye una primera y una segunda pared lateral 84, 86, y una primera, segunda, y tercera conexión de lengüeta y ranura 88, 90, 92. El canal 82 recibe el empaque 12 el cual puede ser pre-ensamblado en el manguito dividido previo a su uso. El canal 82 está ubicado axialmente sobre el punto medio en el manguito dividido 14 dentro de los primero y segundo lados 74, 76, y se extiende circunferencialmente entre los primero y segundo extremos 70, 72. El canal 82 está ubicado en la superficie interior 78 y produce una nervadura que sobresale ligeramente radialmente en la superficie exterior 80. Las primera y segunda paredes laterales 84, 86 se extienden en las direcciones axiales opuestas del canal 82. Con referencia a la Figura 2, las primera y segunda paredes laterales 84, 86 tienen un primero y un segundo gofrado 94, 96 ubicado en la misma. Cada gofrado 94, 96, produce una estructura rectangular que sobresale ligeramente radialmente en la superficie exterior 80 con una altura de protuberancia similar a la de la nervadura que sobresale radialmente producida por el canal 82. En la dirección axial, cada gofrado 94, 96 se extiende en la mayor parte de la extensión axial de la pared lateral respectiva 84, 86, y en la dirección circunferencial, cada gofrado se extiende en la extensión circunferencial del bloque de reacción 58. Cuando están ensamblados y ajustados, la superficie dirigida internamente radialmente del bloque de reacción 58 entra en contacto y ejerce una fuerza radialmente hacia dentro hacia los primero y segundo gofrados 94, 96 sustancialmente completamente a través de ancho axial del magüito dividido 14 en el interespacio formado entre las primera y segunda bridas 48, 50 en la banda 28.

Las primera, segunda y tercera conexiones de lengüeta y ranura 88, 90, 92 juntas llegan ajusfar la banda 28 y pueden formar un sello contra fugas de fluidos fuera de las primera y segunda tuberías 16, 18. Con referencias a las Figuras 2, 5 y 6, las primera y segunda conexiones 88, 90 están ubicadas respectivamente en las primera y segunda paredes laterales 84, 86, y la tercera conexión 92 está ubicada en el canal 82. Las primera y segunda conexiones 88, 90 tienen una construcción similar y se describirán con referencia a la primera conexión en la modalidad ilustrada, la primera conexión 88 tiene una lengüeta 98 y una ranura 100. La lengüeta 98 se extiende desde el primer extremo 70 y hace frente a la ranura 100 la cual está formada en el segundo extremo 72. La lengüeta 98 tiene un primero y un segundo miembro de resorte 102, 104 separados por una hendidura de alivio 105. La lengüeta 98 tiene los primero y segundo bordes laterales 106, 108 los cuales cada uno tiene una esquina redondeada 110. La ranura 100 está delimitada por los primero y segundo bordes laterales 112, 114 los cuales convergen uno hacia otro con una profundidad que se incrementa de la ranura. Durante el colapso de la primera conexión 88 , los miembros de resorte 102, 104 son flexionados uno hacia otro conforme la lengüeta 98 penetra la ranura 100. Los bordes laterales 106, 108 entran en contacto directamente con los bordes laterales respectivos 112, 114 (metal con metal) durante la penetración inicial y mantienen un contacto directo durante todo el intervalo completo de la penetración la cual, de acuerdo a lo mostrado en la Figura 6, no necesita ser una penetración completa. Un sello de metal con metal contra fugas de fluido se forma entre los bordes laterales 106, 108, 112, y 114.

Aún con referencia a las Figuras 2, 5, y 6, en la modalidad ilustrada la tercera conexión 92 tiene una lengüeta 116 y una ranura enfrentada 118. La lengüeta 116 tiene un primero y un segundo miembro de resorte 120, 122 separados por una hendidura de alivio 124. La lengüeta 116 también tiene los primeros y segundos bordes laterales 126, 128 y un extremo libre 129. La ranura 118 está delimitada por los primero y segundo bordes laterales 130, 132 y por un borde inferior 134. Durante el colapso de la tercera conexión 92, los miembros de resorte 120, 122 pueden ser flexionados uno hacia otro conforme la lengüeta 116 penetra a la ranura 118, aunque en algunos casos los miembros de resorte no son flexionados debido a los bordes laterales 126, 128 de la lengüeta no siempre hacen contacto con los bordes laterales 130, 132 de la ranura. Más bien, la lengüeta 116 puede ser utilizada simplemente para soportar el empaque 12.

En otras modalidades, el manguito dividido 14 puede tener diferentes construcciones y configuraciones. Por ejemplo, las bridas pueden ser acondicionadas sobre los primero y segundo bordes laterales 74, 76, puede haber un número diferente de conexiones de lengüeta y ranura tal como cuando se proporcionan solamente la tercera conexión 92 y/o las mismas conexiones de lengüetas y ranura pueden tener diferentes construcciones y configuraciones tal como lo enseñado en la patente Norteamericana No. 6, 758, 501.

El empaque 12 es asentado en el canal 82 y forma un sello en los primero y segundo extremos de tubería 20, 24. El empaque 12 puede ser elaborado de un material relativamente suave que es comprimido cuando la banda 28 es ajustada; los materiales apropiados incluyen un material con base de grafito, un material de base mica, una fibra cerámica, o una fibra de vidrio por mencionar solo algunos cuantos. Con referencia a las Figuras 1-4, el empaque 12 es un empaque dividido con una estructura de bucle abierto. El empaque 12 se extiende circunferencialmente desde un primer extremo circunferencial 136 hacia un segundo extremo circunferencial 138, y se extiende axialmente desde un primer lado 140 hacia un segundo lado 142. Sobre el lado dirigido internamente radialmente el empaque 12 tiene una superficie interior 144, y sobre el lado dirigido externamente radialmente el empaque tiene una superficie exterior 146. La superficie exterior 146 puede tener un adhesivo sensible a presión dispuesto sobre el mismo para pre-ensamblar el empaque 12 con el canal 82 y con la lengüeta 116. En otras modalidades el empaque 12 puede tener diferentes construcciones. Por ejemplo, el empaque 12 no necesita ser un empaque dividido y en su lugar podría ser circunferencialmente continuo.

Con referencia a las Figuras 5 y 6, el empaque 12 tiene un ancho axial A medido entre el primer lado 140 y el segundo lado 142 que es aproximadamente igual a un ancho axial del canal 82; por supuesto, el ancho axial A puede ser mayor o menor que el ancho axial del canal. El ancho axial A es mayor que un ancho axial B de la lengüeta 116. Una primera y segunda porción de saliente lateral 148 con 150 son proporcionadas más allá de los primera y segundo bordes laterales 126, 128. El primer extremo 136 del empaque se extiende circunferencialmente más allá del extremo libre 129 de la lengüeta 116 para proporcionar una porción de saliente circunferencial 152. Adicionalmente, el ancho axial A es mayor que un ancho axial C de la ranura 118. Una primera y una segunda porción de saliente lateral 154, 156 son proporcionadas más allá del primero y segundo bordes laterales 130, 132. El segundo extremo 138 del empaque 12 se extiende circunferencialmente más allá del borde inferior 134 de la ranura 118 para proporcionar una porción de saliente circunferencial 158. En otras modalidades, no necesitan existir la totalidad de estas relaciones dimensionales y porciones asociadas; por ejemplo, la porción de saliente 152 puede no ser proporcionada por lo cual el extremo terminal del primer extremo 136 podría estar al nivel con el extremo libre 129, o podría ser ubicado a tras del extremo libre. Con referencia a las Figuras 6-8, durante la penetración de la lengüeta 116 dentro de la ranura 118, las porciones salientes 152, 158 del empaque 12 colindan una con otra y se comprimen una con otra en la dirección circunferencial. Cuando es penetrada, una distancia circunferencial del empaque 12 medida entre los primero y segundo extremos 136, 138 puede ser mayor que una distancia circunferencial del canal 82, de esa manera provocar la interferencia de comprensión entre las porciones de salientes 152, 158. También, los primero y segundo extremos 136, 138 comprimen contra las primera y segunda superficies exteriores 22, 26 de las primera y segunda tuberías 16, 18 en la dirección radial. En algunos casos, las porciones de salientes 152, 158 pueden traslaparse una con otra. Los bordes laterales 126, 128, 130, 132 pueden, pero no necesariamente, engancharse respectivamente uno con otro en uno o más puntos a lo largo de sus longitudes para formar áreas de contacto de metal sellado en las interfaces metal con metal en la misma. Otras áreas, o la totalidad de las áreas entre los bordes laterales 126, 128, 130, 132 pueden permanecer separadas mediante uno o más espacios. Las porciones salientes laterales 148, 150, 154, 156 y/u otras porciones del empaque 12 pueden llegar a ejercer un efecto de cuña dentro de los espacios separados entre los bordes laterales respectivos 126, 128, 130, 132, y provocar los espacios separados de acuerdo a lo mostrado en la Figura 7, para formar un sello empaquetado (empaquetado al metal) entre los mismos. También, las porciones salientes 152, 158 y/u otras porciones del empaque 12 pueden llenar una cavidad 160 formada en partes entre el extremo libre 129 de la lengüeta 116 y el borde inferior 134 de la ranura 118 (porción no penetrada entre las mismas) , de acuerdo a lo mostrado mejor en la Figura 8, para formar un sello empaquetado en la misma. El empaque 12 puede llenar otras áreas tales como la hendidura de alivio 124. De esa manera, durante la penetración, solamente los sellos empaquetados, solamente los sellos metal con metal, o ambos metal con metal y empaquetados, pueden ser formados en la conexión de lengüeta y ranura 92 y en las áreas formadas entre la lengüeta enfrentada 116 y la ranura 118.

A través de la experimentación, la patente ha descubierto que un sello empaquetado y un sello metal con metal se desempeñan de manera diferenciada en el transcurso del tiempo y en el uso en el transcurso del tiempo. Un sello empaquetado proporciona un bajo índice de fuga en el inicio del servicio, pero tiende a tener un índice de fuga generalmente que se incrementa en el transcurso del tiempo (en este caso, se empeora) . Se considera que el índice de fuga incremental se provoca por la oxidación y/o deterioro del empaque con la exposición al fluido tal como los gases de escape. Por otro lado, un sello de metal con metal, proporciona un índice de fuga más alto al inicio del servicio que un sello de empaque, pero tiende a tener un índice de fuga que generalmente disminuye en el transcurso del tiempo (en este caso se mejora) . Se considera que el índice de fuga en disminución provocado por la acumulación de sarro, otra materia, y/u oxidación en la interfaz entre el sello de metal con metal.

La tabla 1 muestra resultados de un experimento con sellos metal con metal. El experimento utilizó una abrazadera de tubería con una construcción similar a la de la Figura 1 pero sin los canales 52, 82 y sin el empaque 12. En su lugar, las porciones no acanaladas expandidas en las extensiones circunferenciales y axiales completas de la banda 28 y el manguito dividido 14. Las tuberías y la abrazadera de tubería fueron sometidas a calentamiento. Por ejemplo, 550-600°C y vibración (llamada prueba de vibración térmica) por un total de 1.3 horas. En la hora cero, una presión de 4.5 P.S.I. (31 kPa) fue suministrada dentro de las tuberías y se midió el índice de fuga resultante en la abrazadera de tubería; y nuevamente a las 13.3 horas, se aplicó una presión de 4.5 P.S.I. y se midió el índice de fuga resultante. De acuerdo a lo mostrado en todos los casos, los sellos de metal con metal mejoraron en el transcurso del tiempo con un índice de fuga que disminuye. El índice de fuga 13.3 horas fue menor que 4.0 litros por minuto estándar (sLpm) y tuvo un índice de fuga no mayor que la mitad del índice de fuga inicial (0 horas) . Por supuesto, no todos los experimentos y casos producirán estos datos exactos.

TABLA 1 Con referencia a la Figura 4, el empaque 12 comprime contra la superficie exterior 22, 26 de las tuberías 16, 18 y se extiende la confrontación de los extremos 20, 24 para formar un primer sello inicial SI en el mismo. También, las paredes laterales 84, 86 del manguito dividido 14 hacen un contacto de metal con metal contra las superficies exteriores respectivas 22, 26 para formar un segundo y un tercer o un subsecuente sellos S2, S3, en el mismo. La abrazadera de tubería 10 utiliza las características de desempeño de los sellos empaquetados (por ejemplo, SI y aquellos de las conexiones de lengüeta y ranura 92) y los sellos de metal con metal (por ejemplo, S2, S3, y los de las conexiones de lengüeta y ranura 88, 90,) para minimizar el cambio el índice de fuga en el transcurso del tiempo, y para proporcionar de manera deseable un bajo índice de fuga en el transcurso del tiempo. Conforme el índice de fuga de los sellos empaquetados empieza a incrementar, el índice de fuga de los sellos metal con metal empiezan a disminuir.

La tabla 2 muestra los resultados de un experimento con los primero, segundo y tercero sellos Si, S2, S3, y los sellos de las conexiones de lengüeta y ranura. El experimento utilizó una abrazadera de tubería 10 de las Figuras 1-8, y fue realizado con parámetros similares como los descritos anteriormente para la tabla 1. Esto es, las tuberías y abrazaderas de tuberías fueron sometidas a calentamiento (por ejemplo, 550-600°C) y vibración (la llamada prueba de vibración térmica por una cierta cantidad de tiempo total, y una presión de 4.5 p.s.i.) (31 kPa) fue aplicado dentro de las tuberías y el índice de fuga resultante fue medido en la abrazadera en los momentos especificados para cada caso. Aquí, el número total de ciclos de vibración se indica en los tiempos específicos. Como se demostró en todos los casos, los sellos de metal con metal y empaquetados combinados mantuvieron un índice de fuga menor que 5.0 sLpm. Y con excepción del caso 3, los sellos mantuvieron un índice de fuga menor que 2.0 sLpm. Por supuesto, no todos los experimentos y casos producirán estos datos exactos TABLA 2 La modalidad ilustrada de una abrazadera de tubería 210 de las Figuras 9-13 es similar en algunos casos al de las Figuras 1-8. Estás similitudes, tal como el mecanismo de ajuste, no serán repetidas.

Con referencia a la Figura 10, un manguito dividido 214 tiene un primer canal 281 y un segundo canal 283, una porción no acanalada que incluye una pared central 285, una primera pared lateral 287 y una segunda pared lateral 289, y un primero, segundo, tercero, y cuarto conexión de lengüeta y ranura 291, 293, 295, 297. Los primero y segundo canales 281, 283 respectivamente reciben un primer empaque 211 y un segundo empaque 213. Los canales 281, 283 se extienden circunferencialmente entre los primero y segundo extremos circunferenciales 270, 272 del manguito dividido 214. Los canales 281, 283 están ubicados en una superficie interior 278 y producen nervaduras que sobresalen ligeramente radialmente en una superficie exterior del manguito dividido 214. De acuerdo a lo mostrado en la Figura 11, una banda 228 también tiene un primero y un segundo canal 251, 253.

Con referencia a las Figuras 10 y 11, la pared central 285 se extiende axialmente entre los canales 281, 283, y las primera y segunda paredes laterales 287, 289 se extienden en direcciones axialmente opuestas de los canales respectivos. Aunque no se muestran, las paredes 285, 287, 289 pueden tener cada una un gofrado ubicado en la misma.

Con referencias a las Figuras 9 y 10, las primera y segunda conexiones 291, 293 están ubicadas respectivamente en los canales 281, 283 y las primera y segunda conexiones 295, 297 están ubicadas en la pared central 285. Las conexiones 291, 293 tienen una construcción similar y serán descritas con referencia a la conexión 291. En la modalidad ilustrada, la primera conexión 291 tiene una lengüeta 316 y una ranura 318. La lengüeta 316 tiene un primero y un segundo extremos laterales 326, 328, y un extremo libre 329. La ranura 318 está delimitada por los primero y segundo bordes laterales 330, 332 y por un borde inferior 334. Una primera y una segunda muesca 331, 333 están ubicadas en los bordes laterales respectivos, 332.

La tercera y cuarta conexiones 295, 297 tienen lengüetas que están separadas por una hendidura de alivio 323 y por si mismas actúan como miembros de resorte separados (en este caso, en un sentido, las tercera y cuartas conexiones juntas actúan como una sola conexión de lengüeta y ranura, la ranura cuenta con una proyección similar a una ranura 299) . Las conexiones 295, 297 tienen una construcción similar y serán descritas con referencia a la conexión 295, la conexión 291 tiene una lengüeta 298 y una ranura 300. La lengüeta 298 tiene un primero y un segundo miembros de resorte 302, 304 separados por una hendidura de alivio 305. El primer miembro de resorte 302 tiene un borde lateral angulado 307 en relación a una circunferencia del manguito dividido 214, y el segundo miembro de resorte 304 tiene un borde lateral recto 309. Durante el colapso de la tercera y cuarta conexiones 295, 297, uno o ambos de los respectivos miembros de resorte 302, 304 son flexionados uno hacia otro conforme las lengüetas penetran las ranuras. Los bordes laterales 307, 309 contactan directamente los bordes laterales enfrentados de las ranuras (metal con metal) durante la penetración inicial y mantienen un contacto directo a través del intervalo total de la penetración el cual, de acuerdo a lo mostrado en la Figura 10 no necesita ser una penetración completa. Un sello de metal con metal contra la fuga de fluido se forma entre los bordes laterales respectivos de las lengüetas y ranuras de las tercera y cuarta conexiones 295, 297.

Los empaques 211, 213 son empaques divididos con una estructura de bucle abierto y un perfil de sección transversal circular; por supuesto otras estructuras con perfiles de sección transversal son posibles. Los empaques 211, 213 cada uno se extiende circunferencialmente desde un primer extremo circunferencial hacia un segundo extremo circunferencial. Una ancho axial de los empaques 211, 213 pueden ser iguales o mayores que el ancho axial de los canales 281, 283, o pueden ser iguales o mayores que un ancho axial de las muescas 331, 333. Y el ancho axial de los empaques 211, 213 pueden ser mayor que un ancho axial de las lengüetas 316 y un ancho axial de las lengüetas 318. Antes de la compresión, el ancho axial de los empaques 211, 213 podría ser menor que el ancho axial de los canales 281, 283 de las muecas 331, 333, lengüetas 316, y/o ranuras 318; y entonces, o debido a la compresión, el ancho axial de los empaques 211, 213 puede llegar a ser mayor que cualquiera del total de los otros anchos axiales. El primer extremo circunferencial se extiende circunferencialmente más allá del extremo libre 329 de la lengüeta 316 para proporcionar una porción saliente circunferencial 352, y el segundo extremo circunferencial se extiende circunferencialmente más allá del borde inferior 334 de la ranura 318 para proporcionar una porción saliente circunferencial 358. En otras modalidades, la porción saliente 352 no necesita ser proporcionada por lo cual el extremo terminal del primer extremo circunferencial podría estar al nivel con el extremo libre 329, o podría estar detrás del extremo libre.

Con referencia a las Figuras 10, 12, y 13, durante la penetración de las lengüetas 316 dentro de la ranura 318, las porciones de los empaques 211, 213 pueden a llegar a formar un efecto de cuña entre los bordes laterales respectivos 326, 328, 330, 332, para formar un sello empaquetado entre los mismos (se muestra mejor en la Figura 12). También porciones de los empaques 211, 213 pueden llegar a formar un efecto de cuña en las muescas 331, 333 para formar un sello empaquetado en las mismas. De manera similar a la modalidad de las Figuras 1-8, los bordes laterales 326, 328, 330, 332, pueden, no obstante no es necesario engancharse uno con otro respectivamente en uno o más puntos a lo largo de sus longitudes para formar sellos de metal con metal y sellos empaquetados. O algunas áreas, o la totalidad de las áreas, entre los bordes laterales 326, 328, 330, 332 pueden permanecer separados mediante uno o más espacios. Las porciones salientes 352, 358 y/u otras porciones de los empaques 211, 213 pueden llenar en una cavidad 360 formada en parte entre el extremo libre 329 de la lengüeta 316 y el borde inferior 334 de la ranura 318, como se puede observar mejor en la Figura 13, para formar un sello en la misma. Los empaques 211, 213 también pueden llenar otras áreas.

En operación, el primer empaque 211 comprime contra una primera superficie exterior 222 de una primera tubería 216 para formar un primero o iniciar un primer sello o inicial Si en el mismo. El segundo empaque 213 comprime contra una segunda superficie exterior 226 de una segunda tubería 218 para formar un segundo sello o inicial S2 en el mismo. La pared central 285 hace contacto de metal con metal contra las superficies exteriores 222, 226 y extiende la confrontación de las tuberías 216, 218 para formar una tercer sello o posterior sello S3 en el mismo. Las paredes laterales 287, 289 hacen un contacto de metal con metal contra las superficies exteriores respectivas 226, 222 para formar los cuarto y quinto o posterior sellos S4, S5 en el mismo. La abrazadera de tubería 210 utiliza las características de desempeño de los sellos empaquetados (Si, S2 y los de las conexiones de lengüeta y ranura) y los sellos de metal con metal (S3, S4, S5 y los de las conexiones de lengüeta y ranura) para minimizar el cambio en el índice de fuga en el transcurso del tiempo, y deseablemente proporcionan un bajo índice de fuga consistente en el transcurso del tiempo. Conforme el índice de fuga de los sellos empaquetados se empieza a incrementarse, el índice de fuga del sello metal con metal empieza a disminuir. Más aún, la vida efectiva de los sellos Si, S2 de la modalidad ilustrada de las Figuras 9-13 puede ser mayor que la vida efectiva del sello Si de la modalidad ilustrada de las Figuras 1-8 debido a que los empaques 211, 213 no están directamente expuestos al fluido tal como los empaques 12.

Se debe comprender que lo anterior es una descripción de una o más modalidades ejemplares preferidas de la invención. La invención no está limitada a las modalidades particulares aquí descritas, sí no más bien están definidas solamente por las reivindicaciones anexas. Adicionalmente, las declaraciones contenidas en la descripción anterior se relacionan con modalidades particulares y no deben ser interpretadas como limitaciones del alcance de la invención o de la definición de los términos utilizados en las reivindicaciones, excepto en donde el término frase expresamente se ha definido anteriormente. Varias otras modalidades y varios cambios y modificaciones a las modalidades descritas llegarán a ser evidentes para las personas experimentadas en la técnica. La totalidad de tales otras modalidades, cambios, y modificaciones están previstas para encontrarse dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

De acuerdo a lo utilizado en esta especificación y reivindicaciones los términos "por ejemplo", "en este caso", "tal como" y similares, y los verbos "que comprende", "cuenta", "que incluye" y sus conjugaciones y cuando son utilizadas en conjunto con la lista de uno o más componentes u otros elementos, cada uno son interpretados desde un sentido abierto hasta cerrado que significa que la lista que no está considerada como excluyente de otra, componentes que excluyen otros componentes o elementos adicionales. Otros términos deben ser interpretados utilizando su amplio significado razonable a menos que estos sean utilizados en un contexto que requiere una interpretación diferente.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una abrazadera de tubería caracterizada porque comprende : una banda que se extiende circunferencialmente desde un primer extremo hacia un segundo extremo; un mecanismo de ajuste conectado a la banda cerca del primero y segundo extremo, el mecanismo de ajuste incluye por lo menos un sujetador para llevar los primeros y segundos extremos uno hacia otro para ajustar la banda; u manguito dividido ubicado radialmente dentro de la banda, el manguito dividido se extiende axialmente desde un primer lado hacia un segundo lado y se extiende circunferencialmente desde un primer extremo circunferencial hacia un segundo extremo circunferencial, el manguito dividido cuenta por lo menos un canal ubicado entre los primero y segundo lados y se extienden entre los primero y segundo extremos circunferenciales , el manguito dividido incluye por lo menos una conexión de lengüeta y ranura, la lengüeta está ubicada en el primer extremo circunferencial y la ranura está ubicada en el segundo extremo circunferencial que enfrenta a la lengüeta, la lengüeta cuenta con un borde lateral y la ranura cuenta con un borde lateral que hace frente al borde lateral de la lengüeta en uno o más puntos a lo largo de su longitud durante la penetración de la lengüeta dentro de la ranura de manera que la lengüeta y la ranura tienen áreas de separación espaciadas entre sus bordes laterales enfrentados cuando la banda está completamente ajustada sobre un par de extremos de tubería colindantes; y por lo menos un empaque ubicado radialmente dentro del manguito dividido y recibido en el canal, en donde, un ajuste de la banda y penetración de la lengüeta dentro de la ranura, el empaque tiene un efecto de cuña dentro de por lo menos algunas de las áreas de separación espaciada entre los bordes laterales de la lengüeta y ranura y forma un sello entre los mismos.

2. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el mecanismo de ajuste incluye una primera y una segunda tuerca, un bloque de reacción, una placa de montaje, y por lo menos un sujetador incluye un primero y un segundo tornillos, en donde durante el ensamble los primero y segundo tornillos son insertados a través de los primeros y segundos extremos de la banda, a través del bloque de reacción, y a través de la placa de montaje.

3. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el manguito dividido tiene una porción acanalada ubicada entre los primero y segundo lados y se extiende entre los primero y segundo extremos circunferenciales, en donde por el ajuste de la banda el empaque comprime contra una superficie exterior de una primera tubería, una segunda tubería, o ambos para formar un sello en los mismos, y por el ajuste de la banda la porción no acanalada hace un contacto de metal con metal contra la superficie exterior de la primera tubería, la segunda tubería, o en ambos para formar un sello en la misma.

4. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada por el ajuste de la banda y la penetración de la lengüeta dentro de la ranura, el empaque comprime contra una superficie exterior de una primera tubería, una segunda tubería o en ambos y llena una cavidad formada en parte por un extremo libre de la lengüeta y una porción no penetrada de la ranura, el empaque forma un sello en el mismo.

5. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el empaque es un empaque dividido que se extiende circunferencialmente desde un primer extremo circunferencial hacia un segundo extremo circunferencial, el primer extremo circunferencial está ubicado en la lengüeta y, cuando no está ajustado y no está penetrado el primer extremo circunferencial tiene una porción saliente circunferencial que sale de un extremo libre de la lengüeta, y el segundo extremo circunferencial está ubicado en la ranura, y no está ajustado y no es penetrado, el segundo extremo circunferencial tiene una porción saliente circunferencial que sale de un extremo inferior de la ranura.

6. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el manguito dividido tiene una primera porción no acanalada ubicada entre los primero y segundo canales y se extienden entre los primero y segundo extremos circunferenciales, el manguito dividido tiene una segunda porción no acanalada ubicada entre los primero y segundo canales y se extienden entre los primero y segundo extremos circunferenciales, debido al apriete de la banda el empaque comprime contra una superficie exterior de ambos una primera tubería y una segunda tubería y expande una confrontación de las primera y segunda tuberías y forma un sello en la misma, debido al apriete de la banda la primera porción acanalada hace un contacto metal con metal contra la superficie exterior de la primera tubería y forma un sello en la misma, y por el ajuste de la banda la segunda porción no acanalada hace un contacto de metal con metal contra la superficie exterior de la segunda tubería y forma un sello en la misma.

7. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada por lo menos una conexión de lengüeta y ranura incluye una primera conexión de lengüeta y ranura ubicada en el canal, una segunda conexión de lengüeta y ranura ubicada en la primera porción no acanalada, y una tercera conexión de lengüeta y ranura ubicada en la segunda porción no acanalada.

8. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la por lo menos un canal incluye un primer canal y un segundo canal, el manguito dividido cuenta con una porción no acanalada ubicada entre el primer canal y el segundo canal y que se extiende entre el primero y segundo extremos circunferenciales, por lo menos un empaque incluye un empaque recibido en el primer canal e incluye un segundo empaque recibido en el segundo canal, durante el ajuste de la banda el primer empaque comprime contra una superficie exterior de una primera tubería y forma un sello en el mismo, debido al ajuste de la banda el segundo empaque comprime contra una superficie exterior de la segunda tubería y forma un sello en la misma, y por el ajuste de la banda la porción no acanalada hace un contacto de metal con metal contra ambas la superficie exteriores de la primera y segunda tuberías y extiende una confrontación de la primera y segunda tuberías y forma un sello en la misma.

9. La abrazadera de tubería de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque por lo menos una conexión de lengüeta y ranura incluye una primera conexión de lengüeta y ranura ubicada en el primer canal, una segunda conexión de lengüeta y ranura ubicada en el segundo canal, una tercera conexión de lengüeta y ranura ubicada en la porción no acanalada, y una cuarta conexión de lengüeta y ranura ubicada en la porción no acanalada.

10. Una abrazadera de tubería caracterizada porque comprende: una banda que se extiende circunferencialmente desde un primer extremo hacia un segundo extremo; un mecanismo de ajuste conectado a la banda cerca de los primero y segundo extremos, el mecanismo de ajuste incluye por lo menos un sujetador para llevar a los primeros y segundos extremos uno hacia otro para ajustar la banda; un manguito dividido ubicado radialmente dentro de la banda, el manguito dividido se extiende axialmente desde un primer lado hacia un segundo lado y se extiende circunferencialmente desde un primer extremo circunferencial hacia un segundo extremo circunferencial, el manguito dividido cuenta por lo menos un canal ubicado entre los primero y segundo lados y se extienden entre el primero y segundo extremos circunferenciales, el manguito dividido incluye por lo menos una conexión de lengüeta en ranura, la lengüeta está ubicada en el primer extremo circunferencial y la ranura está ubicada en el segundo extremo circunferencial, la lengüeta y ranura cada una cuenta con un primer borde; y por lo menos un empaque ubicado radialmente dentro del manguito dividido y es recibido en el canal, en donde, debido al ajuste de la banda y penetración de la lengüeta en la ranura, los bordes laterales de la lengüeta y la ranura se enfrentan una a otra en uno o más puntos para formar una separación espaciada en la confrontación, y el empaque ejercen un efecto de cuña entre los bordes laterales de la lengüeta y ranura en la separación espaciada para formar un sello empaquetado en el mismo.