ES2238737T3 - Tapon de tubo formador de rosca. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE ESENCIALMENTE A UN NUEVO TAPON DE FORMACION AUTOMATICA DE ROSCAS Y FIJADOR (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) PARA LA OBTURACION Y FORMACION DE ROSCAS INTERNAS (30, 130, 230, 330, 430, 530, 634, 730) EN UNA ABERTURA (20) FORMADA EN UNA PIEZA DE TRABAJO (P). EL TAPON Y FIJADOR INCLUYEN: UN FUSTE (12) SOBRE EL QUE HAY UNA PORCION DE ACCIONAMIENTO (11) Y TIENE UNA PRIMERA PORCION ROSCADA O PORCION FORMADORA DE ROSCAS (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) PARA FORMAR EN FRIO ROSCAS INTERNAS EN LA PORCION DE PARED INTERNA (18, 118, 218, 318, 418, 518, 618, 718) DE UNA ABERTURA SEGUN UNA CONFIGURACION PREDETERMINADA, TAL COMO EL ESTANDAR NPTF. UNA SEGUNDA PORCION ROSCADA (15, 115, 215, 315, 415, 515, 615, 715) FORMADA AL LADO DE LA PORCION DE FORMACION DE ROSCAS PARA QUE SE ACOPLE A LAS ROSCAS INTERNAS FORMADAS POR LA PRIMERA PORCION ROSCADA SEGUN UN ACOPLAMIENTO ESTANCO INTERFERENTE. EL TAPON Y FIJADOR DE LA PRESENTE INVENCION PUEDEN INCLUIR ADEMAS UNA PORCION DE ESTANQUEIDAD QUE SE EXTIENDE DESDE LA PORCION DE FORMACION DE ROSCAS HASTA LA PORCION FINAL DEL FUSTE QUE ENTRA EN PRIMER LUGAR EN LA ABERTURA DE LA PIEZA DE TRABAJO. LA PORCION DE ESTANQUEIDAD ESTA CONFIGURADA DE MODO QUE SE ACOPLE Y FORME UNA JUNTA DE ESTANQUEIDAD CON LA PARED DE LA ABERTURA DE LA PIEZA DE TRABAJO PARA COMPLEMENTAR LA ESTANQUEIDAD FORMADA POR EL ACOPLAMIENTO ROSCADO DE LA SEGUNDA PORCION ROSCADA CON LAS ROSCAS INTERNAS FORMADAS EN LA ABERTURA DE LA PIEZA DE TRABAJO POR LA PORCION DE FORMACION DE ROSCAS. LA PORCION DE ESTANQUEIDAD SE PUEDE UTILIZAR EN EL NUEVO TAPON DE FORMACION AUTOMATICA DE ROSCAS Y FIJADOR PRESENTADOS O EN UN TAPON ROSCADO NPTF ESTANDAR. ADEMAS, LA PORCION DE ESTANQUEIDAD TIENE UNA DIMENSION DIAMETRAL MENOR QUE EL DIAMETRO MENOR MAS PEQUEÑO DE LAS ROSCAS INTERNAS DE MODO QUE EL TAPON Y FIJADOR SE PUEDAN RETIRAR SIN DAÑAR LAS ROSCAS INTERNAS. SE PRESENTAN TAMBIEN UN PROCEDIMIENTO PARA FORMAR UNA JUNTA DE ESTANQUEIDAD ENTRE EL TAMPON DE FORMACION AUTOMATICA DE ROSCAS Y EL FIJADOR Y UNA PIEZA DE TRABAJO QUE TIENE UNA ABERTURA QUE ELIMINA EL PASO DE ATERRAJADO DE LA ABERTURA DE LA PIEZA DE TRABAJO Y EL PROBLEMA DE QUE SE ESTROPEEN LAS ROSCAS DURANTE EL MONTAJE INICIAL.

Description

Tapón de tubo formador de rosca.

Antecedentes

La presente invención se refiere a dispositivos de sujeción formadores de roscas automáticos y, más particularmente, a tapones de tubos roscados desmontables formadores de roscas que proporcionarán un tapón extremo sellado con respecto a fluidos y líquidos transportados en el tubo, siendo conseguido el tapón extremo hermético a la presión con preferencia sin compuestos de sellado de la rosca. La presente invención se refiere también a una porción extrema de sellado nueva para uso en un tapón de tubo.

En los Estados Unidos han sido desarrolladas normas nacionales para roscas de tapones de tubos y se utilizan ampliamente, éstas son bien conocidas en la técnica y se refieren como normal National Pipe Thread - Fuel and oil, o bien normas NPTF. El tapón de tubo cónico según la norma NPTF ha sido desarrollado para uso en acoplamiento con tubo o pieza de trabajo pre-roscados. El tubo es preparado perforando en primer lugar un taladro recto, que luego es mandrilado cónico para proporcionar un taladro cónico. Finalmente, el taladro mandrilado cónico es roscado con un macho de roscar cónico según NPTF para proporcionar una abertura cónica, roscada en el interior, siendo formada la rosca interna de acuerdo con una configuración predeterminada, prescrita. Con el tapón de tubo de la norma NPTF, las raíces de las roscas exteriores e interiores están ligeramente más truncadas que las crestas, de manera que las raíces tienen mesetas más anchas que las crestas, lo que está destinado para producir contacto metal a metal y deformación que se produce en las crestas y en las raíces en coincidencia con el acoplamiento roscado, antes de alcanzar el contacto con el flanco de la rosca. La deformación de las crestas de las roscas internas y externas proporciona una acción de sellado en ambos diámetros mayor y menor, previniendo en teoría una fuga en espiral a través de las roscas. Sin embargo, en la práctica, debido a la acción capilar del fluido o gas transportados en el tubo, existe una trayectoria potencial de fuga en espiral a lo largo de la hélice de la rosca de tornillo, si la deformación no sella completamente la trayectoria en espiral.

Un inconveniente del tapón de tubo de la norma NPTF es que durante la instalación del tapón NPTF en el taladro pre-roscado se puede producir una formación de rosca transversal, lo que da como resultado una trayectoria en espiral no sellada a lo largo de las roscas. Las roscas transversales pueden no detectarse y, por lo tanto, provocan fuga de fluido bajo presión en la junta de obturación del tapón durante el servicio. Cuando se detecta la formación de rosca transversal, la unión debe ser raspada o mecanizada de nuevo, lo que es en ambos casos costoso y requiere mucho tiempo.

En el documento GB 0819092 se describe un tapón de acceso para un contenedor de presión, cuyo tapón tiene una rosca externa por medio de la cual se enrosca en un taladro parcialmente roscado en un miembro receptor, con un extremo saliente del tapón provisto con una junta tórica y con un anillo de empaquetadura para establecer el contacto de sellado con una porción plana del taladro.

En el documento US 4503934 se describe un tapón de sellado para un taladro de drenaje de sumidero de aceite de vehículo, estando este último taladro roscado y estando roscado el tapón y con una junta de obturación elástica en su extremo saliente para establecer contacto de sellado con la rosca.

De acuerdo con ello, los objetos de la presente invención son proporcionar un tapón de tubo que puede formar roscas en frío en una pared de tubo cónica no roscada internamente y que asegura el sellado al fluido del tubo sin el uso de compuestos de sellado de la rosca, incluso después de la retirada y de la instalación repetida, así como que permite la sustitución en el tubo con un tapón de tubo de la norma NPTF empleado posteriormente, si es necesario. Además, la presente invención permite la formación de un tapón de tubo sellado con un procedimiento de fabricación y de montaje menos costoso, puesto que se elimina el roscado de la abertura del tubo cónico antes del acoplamiento del tapón. Además, puesto que el tapón de tubo de la presente invención se acopla con la pared interna no roscada y sirve para formar las roas hembra según la norma NPTF a medida que se monta, no existe peligro de formación de rosca transversal.

Además, como se describirá con más detalle más adelante, el punto o porción extrema de sellado sobre el tapón de la presente invención alcanza una junta de obturación positiva, y pre-tensa la estructura de la pared del tubo para proporcionar una resistencia más alta a las presiones internas y a las fugas. Esta junta de obturación incrementa la alcanzada con la rosca NPTF interacoplada para asegurar una unión a prueba de fugas. Además, aunque se prevé que el tapón nuevo de la presente invención será utilizado con un orificio cónico internamente en una pieza de trabajo, se prevé que se pueda emplear el tapón con un orificio no cónico.

Breve resumen de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de fabricación de una junta o junta de obturación y un tapón de formación automática de la rosca y un dispositivo de sujeción para sellar y formar roscas en una abertura cónica formada en una pieza de trabajo, tal como un tubo. El tapón y el dispositivo de sujeción incluyen una caña que tiene una porción de accionamiento, que puede estar en forma de una cabeza de accionamiento en la forma de realización ilustrada; una sección de roscas y una porción de sellado que está dimensionada para acoplarse en la abertura y para proporcionar otra junta de obturación. Más específicamente, la porción de sellado delantera tiene una configuración diseñada para acoplarse y sellar contra la pared de la abertura cónica de la pieza de trabajo con el fin de proporcionar una junta de obturación, que podría utilizarse para suplementar la acción de sellado alcanzada por el acoplamiento roscado de la porción roscada contra el taladro de la pieza de trabajo. Como tal, la construcción de sellado delantero se puede utilizar con el tapón y con el dispositivo de sujeción de la presente invención, o sobre un tapón de la norma NPTF.

En una forma de realización preferida del tapón y del dispositivo de sujeción, la porción de sellado no roscada sobre el tapón y el dispositivo de sujeción tiene un diámetro máximo menor que el diámetro menor mínimo de la rosca hembra cónica formada por la porción cónica de formación de la rosca, con el fin de asegurar que la porción de sellado puede ser introducida a través del diámetro menor mínimo de la rosca hembra formada en el taladro de la pieza de trabajo sin deformación de la rosca hembra. Como tal, después de la retirada del tapón y del dispositivo de sujeción, las roscas hembras formadas en la abertura cónica permanecen intactas para permitir roscar de nuevo en el interior el tapón y el dispositivo de sujeción o un tapón de la norma NPTF de sustitución de la misma configuración de la rosca, tal como un tapón de tubo NPTF convencional normalizado.

Las configuraciones particulares de las porciones de sellado delanteras de un tapón de tubo incluyen una porción de sellado extrema, que tiene uno o más anillos de sellado anulares, que se acoplan y meten los dientes o deforman la pared de la abertura cónica del taladro de la pieza de trabajo, con preferencia a medida que la formación en frío de la porción roscada hembra en el taladro por la porción de formación de la rosca del tapón se aproxima a la terminación. La porción de sellado en la forma de un anillo o anillos, o meramente una porción extrema bulbosa o recta o cónica se acopan y deforman la pared de la abertura de la pieza de trabajo para producir una deformación de sellado anular que se acopla y sella contra la estructura de la porción de sellado del tapón para pre-tensar la pieza de trabajo y para asegurar una junta de fluido hermética a presión, que elimina cualquier posibilidad de una trayectoria de fuga en espiral entre las vueltas de roscas formadas del taladro de la pieza de trabajo y las vueltas de formación de las roscas del tapón. De nuevo, estas configuraciones de la porción de sellado se pueden utilizar con el tapón de formación de la rosca de la presente invención o con tapones de la norma NPTF, para proporcionar un sellado mejorado.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral en sección de una forma de realización de un tapón de tubo de formación de rosca automática y de un dispositivo de sujeción con porción de sellado extrema de mismo de acuerdo con una forma preferida de la presente invención, que se muestra iniciando la entrada en un tubo cónico o abertura de pieza de trabajo.

La figura 2 es una vista lateral, de nuevo en sección, similar a la figura 1, que muestra el acoplamiento completo del tapón formador de rosca y dispositivo de sujeción y el sellado alcanzado por la porción de sellado del tapón, así como la terminación del roscado formado en frío por la porción de formación de la rosca del tapón totalmente insertado en la abertura de a pieza de trabajo.

La figura 3 es una vista fragmentaria ampliada de la formación del sellado de la porción de sellado del tapón que se acopla con la pared del taladro del tubo mostrado en la figura 2, y que ilustras la distribución de la pre-tensión radial prevista.

Las figuras 4 -10 son vistas laterales de otras seis formas de realización del tapón de tubo de formación de rosca con seis configuraciones diferentes de sus porciones de punta de sellado respectivas; y

Las figuras 4a-10a son vistas fragmentarias ampliadas de las formaciones de sellado producidas en las aberturas de tubos por las formas de realización respectivas del tapón y de los dispositivos de sujeción correspondientes mostrados en las figuras 4-10, que muestran también patrones de tensión previa previstos.

Con referencia en particular a la forma de realización ilustrada en las figuras 1 a 3, un tapón y dispositivo de sujeción de tubo construido de acuerdo con la presente invención se indica, en general, por el carácter de referencia 10. El tapón y dispositivo de sujeción 10 tiene una caña cónica 12, que incluye una porción cónica de formación de la rosca 14, a partir de la cual se extiende una porción extrema de sellado 16 (progresivamente) cónica y no roscada. Entre la porción de formación de la rosca 14 y la cabeza de accionamiento 11, está prevista una formación de rosca cónica 15 según la norma NPTF. La porción de formación de la rosca 14 puede ser de cualquier tipo conocido de configuración de formación de la rosca, tal como un diseño de tres lóbulos. Un diseño de formación de la rosca de este tipo es bien conocido en el comercio bajo la marca TAPTITE®. Será aceptable cualquier tipo de configuración de formación de la rosca para la sección 14, la configuración de tres lóbulos TAPTITE® se describe aquí sólo a modo de ejemplo, y no como un elemento necesario de la invención. En la forma de realización ilustrada en las figuras 1 a 3, las porciones roscadas 14 y 15 son conformes a las dimensiones de la rosca de tapón de tubo de 1/8-27 según la norma BPTF, por ejemplo de 1.7899º. La porción de formación de la rosca 14 formará en frío roscas internas de conformidad con la norma NPTF en una pared cónica, mandilada lisa 18 de un taladro o agujero 20 de un tubo o pieza de trabajo P. Como se muestra en la figura 1, la porción extrema de sellado 16 del tapón y dispositivo de sujeción 10 se puede insertar inicialmente sin acoplamiento contra la boca 19 del orificio no roscado.

Las roscas 14, 15 y 30 no se han mostrado a escala. Debe entenderse que la sección de formación de la rosca 14 y las roscas completas 15 se forman de acuerdo con una normal, tal como la norma NPTF. La porción de formación de la rosca 14 está diseñada para forma runa rosca interna 30 en la pared cónica 18 del taladro del tubo 20. La rosca interna 30 formada de esta manera está configurada de acuerdo con la norma NPTF para ser acoplada por las roscas 15, es decir, que está formada de acuerdo con dicha norma NPTF seleccionada. Cuando se acoplen las roscas NPTF 15 y 30 seleccionadas, se producirá un acoplamiento de interferencia metal a metal entre las crestas respectivas y las raíces de las roscas 15 y 30 de acuerdo con dicha normal. Este acoplamiento da como resultado una junta de obturación metal a metal a lo largo de la trayectoria roscada en espiral. Como tal, debe entenderse que las roscas 14, 15 y 30, así como las configuraciones de las roscas en la forma de realización de las figuras 4 a 10, están configuradas conforme a la norma NPTF y, por lo tanto, se muestran de forma esquemática.

Como se puede ver en la figura 1, la porción extrema de sellado 16 está espaciada desde la porción de formación de la rosca 14 por una porción media 17 de diámetro reducido. En la forma de realización de la figura 1, la porción extrema de sellado 16 incluye tres anillos de sellado 22, 24 y 26 espaciados adyacentes, que tienen diámetros progresivamente reducidos para formar una relación cónica entre ellos, como se ilustra mejor en la vista ampliada de la figura 3 (se describe con más detalle más adelante).

Puesto que los anillos de sellado 22, 24, 26 tienen diámetros suficientemente menores que el diámetro del taladro decreciente inicial a lo largo del orificio de tubo cónico 19, no existe ningún acoplamiento inicial entre ellos cuando la porción de formación de la rosca 14 comienza a formar en frío o a formar las vueltas de rosca hembras 30 (figura 2) en la pared de tubo roscada 18, 19 mandrilada lisa, de manera que los anillos de sellado 22, 24, 26 no se acoplan inicialmente con dicha pared cónica y añaden carga de impulsión a la operación preliminar de formación de la rosca hembra. No obstante, a medida que avanza la operación de formación de la rosca hasta el punto en el que la cabeza de accionamiento 11 se aproxima al asiento contra la periferia de la boca del orificio del tubo o de la pieza de trabajo 19a, los anillos de punta de sellado 22, 24 y 26 son accionados de una manera progresiva en acoplamiento de interferencia contra la pared del taladro cónica 18 del tubo. Cada anillo forja de una manera progresiva una deformación de sellado anular 23, 25 y 27 respectiva radialmente hacia dentro desde la pared 18 contra la cara de guía curvada 22a, 24a y 36a de los anillos de sellado 22, 24 y 26 respectivos, como se muestra en la figura 3. Los anillos 23, 25 y 27 de deformación de la pared del tubo formados anularmente resultantes proporcionan tres formaciones adicionales de junta de presión, que sellarán de una manera completa el taladro 18. Además, estas deformaciones 23, 25 y 27 y las juntas de obturación alcanzadas con ellas se extienden alrededor de toda la circunferencia interior de la pared del tubo o de la pieza de trabajo 18, es decir, alrededor de 360º. La junta de obturación proporcionada por la porción extrema 16 debería proporcionar un sellado completo del taladro 20. El acoplamiento de la porción extrema 16 con la pared cónica 18 sirve para pre-tensar la pared de la pieza de trabajo o del tubo con los patrones de tensión previa que se ilustran de forma esquemática en X_{1}, X_{2} y X_{3} en la figura 3. Además, el acoplamiento de las roscas NPTF 15 con las roscas NPTF hembras 30 formadas por la porción 14 de formación de la rosca, proporcionará una junta de obturación del tipo de la norma NPTF a lo largo de la trayectoria de fuga en espiral proporcionada por las roscas acopladas. Esta junta de obturación junto con la proporcionada por la porción extrema de sellado 16 asegura que no se produzcan fugas en el tapón.

Además, teniendo en cuenta la descripción anterior con relación al método de fabricación con respecto al diseño de la norma NPTF de la técnica anterior, la invención descrita anteriormente posee numerosas ventajas. En primer lugar, se elimina la etapa de formación de la rosca para el taladro cónico en el interior, puesto que la porción de formación automática de la rosca 14 sobre el tapón formará la rosca interna cónica 30 en la pieza de trabajo. En segundo lugar, a medida que se forma la rosca NPTF hembra o interna 30 cuando se acopla el tapón con la pieza de trabajo, no existe ningún peligro de formación de rosca transversal. De acuerdo con ello, se elimina el repaso y el residuos asociados con el método de fabricación de la técnica anterior. Además, debería indicarse que el acoplamiento de la porción extrema de sellado 16 con la pared 18 del taladro de la pieza de trabajo 19 sirve para pre-tensar la pieza de trabajo, como se ilustra en X_{1}-X_{3} para permitir que dicho tubo o pieza de trabajo P resista mejor las presiones internas y también prevenga las fugas.

Con referencia de nuevo a la figura 2, puesto que las vueltas de roscas hembras 30 tienen un diámetro menor formado en frío o forjado, que es menor que el diámetro de la pared lisa original, a partir de la cual se crearon las roscas coincidentes, el diámetro coincidente hembra mínimo 31 formado es, a pesar de todo, mayor que el diámetro exterior del anillo de obturación 22 más grande. Los tres anillos de obturación 22, 24 y 26 pueden ser introducidos entonces con holgura más allá del diámetro menor mínimo 31 de las roscas hembras 30 formadas, que no se perturbarán o deformarán, por lo tanto, cuando el tapón y dispositivo de sujeción 10 está totalmente desenroscado y retirado del tubo o pieza de trabajo. De acuerdo con ello, las roscas hembras 30 permanecen intactas, de manera que el tapón y dispositivo de sujeción 10 o cualquier tapón de tubo NPTF de sustitución, que tiene roscas de la norma NPTF, se puede enroscas en las roscas hembras 30 para sellar de nuevo el tubo. Es decir, que el acoplamiento de un tapón de la norma NPTF alcanzará la deformación de la rosca y la junta de tipo NPTF prevista, que no es tan eficiente como la junta doble alcanzada con la presente invención.

Con referencia de nuevo a la figura 3, en la forma de realización ilustrada para el tapón y dispositivo de sujeción 10, los anillos de sellado 22, 24 y 26 de la porción extrema están dispuestos en una relación cónica que coincide con el cono de la pared lateral del tubo 18 originalmente lisa, por ejemplo, aproximadamente 1.7899º con relación al eje del tubo (no se muestra). Los anillos 22, 24 y 26 respectivos están separados por porciones de meseta de diámetro menor, que cooperan con los anillos para definir una serie de muescas espaciadas. Con el fin de formar por laminación estos anillos de sellado anulares 22, 24, 26 de una manera simultánea en una sola operación con la formación de las roscas 14 y 15, el volumen del material en los anillos debería ser con preferencia igual entre sí. Para conseguir tal volumen de anillo igual, y para producir la relación cónica de los anillos con diámetros exteriores relativamente convergentes, las anchuras longitudinales de los anillos se incrementan de una manera inversa con respecto a la reducción convergente en los diámetros exteriores, de manera que el anillo de sellado 26 tiene el diámetro exterior más pequeño con la anchura máxima longitudinalmente lisa 26b. Las caras delanteras 22a, 24a y 26a de los anillos respectivos, forman de una manera preferida un ángulo de aproximadamente 45º con relación a la anchura 22b, 24b y 26b de la cara respectiva con el fin de ayudar a reducir al mínimo la resistencia entre estas caras frontales, a medida que los anillos de junta 22, 24, 26 se incrustan y forjan la pared del tubo 18 para formar los anillos 23, 25 y 27 de deformación de la pared anular interna. Las caras traseras anulares 22c, 24c y 26c respectivas pueden formar ángulos de aproximadamente 30º con respecto a las anchuras 22b, 24b y 26b de los anillos respectivos, como se muestra en la figura 3. Como tal, con referencia a los patrones de tensión previa X_{1}-X_{3}, el área más adelantada de la tensión previa X_{1} es la más ancha, sien do el área X_{3} la más estrecha. El grado de tensión previa es mayor en el área X_{3} que en el área X_{1}, debido al hecho de que la extensión de interferencia radial es mayor en el área X_{3} que en el área X_{1} y la fuerza se concentra sobre un área menor en X_{3}.

Con referencia ahora a las figuras 4 y 4a, una segunda forma de realización de una construcción de tapón y dispositivo de sujeción de tubo de acuerdo con la presente invención se indica, en general, por el carácter de referencia 110. En esta forma de realización del tapón y dispositivo de sujeción de tubo, la porción extrema de sellado 116 no roscada es una porción de caña cilíndrica lisa de diámetro reducido que se extiende sin cono desde la porción cónica 114 de formación de la rosca. La porción roscada 115, de una manera similar a las roscas 15 de la forma de realización de las figuras 1 a 3, es una rosca de la norma NPTF. La operación de las secciones 114 y 115 corresponde a la de las secciones 14 y 15 de la forma de realización de las figuras 1 a 3 y estas funciones como tales no se describen en detalle. El extremo de la punta de sellado 118 tiene un borde redondeado 122 con el fin de reducir al mínimo la interferencia inicial con la pared cónica del taladro 118 (figura 4a) a medida que la porción 114 de formación de la rosca comienza la formación en frío de las vueltas de las roscas hembra 130 (figura 4a) en el interior de la pared del tubo 118. Como se muestra en la figura 4a, la porción de pared lateral delantera anular 117 de la porción de la punta de sellado cilíndrica 116 se acoplará por interferencia con la pared 118 y formará en frío o forjará una deformación de sellado anular 123 de 360º, radialmente hacia dentro desde la parte cónica del taladro 118 con el fin de producir una formación de junta delantera a la presión a medida que la porción de formación de la rosca 114 completa la formación en frío de las vueltas de las roscas hembras 130 y las roscas 115 de la norma NPTF se acoplan con las roscas internas 130 de la norma NPTF formadas por la porción de formación de la rosca 114. La deformación de sellado 123 proporciona un sellado asegurado del extremo de sellado 116 contra la pared cónica del tubo 118 con el fin de revenir que se produzcan fugas aguas arriba de la trayectoria de la fuga en espiral a través de las vueltas de rosca 130 formadas en la pared del taladro del tubo 118. Los patrones de tensión previa de la pared del taladro 118 alcanzados con esta forma de realización se ilustran en X_{4}, figura 4a.

Con referencia ahora a las figuras 5 y 5a, se muestra una tercera forma de realización 210 del tapón de tubo de acuerdo con la presente invención, en la que la porción extrema de sellado 216 incluye cuatro anillos de sellado 222, 224, 226 y 228 espaciados. Los anillos de sellado forman una relación cónica, de tal manera que el anillo de sellado 228 tiene el diámetro periférico mínimo 228a y el anillo 222 tiene el diámetro periférico máximo 222a. Los anillos de sellado 222, 224, 226 y 228 llevan a cabo la deformación por forjado de la pared del taladro del tubo 218 para formar los anillos anulares 223, 225, 227 y 229 de deformación de la pared del tubo de 360º, que contribuyen al sellado adicional a la presión de manera que aumentan la formación de junta de las roscas hembras 230 formadas en la pared del tubo contra la porción 214 de formación de la rosca del tapón y dispositivo de sujeción, pero sin la complejidad de fabricación de las caras delantera y trasera curvadas en ángulo previstas sobre los anillos de sellado 22, 24 y 26 de la primera forma de realización del tubo y dispositivo de sujeción 10 que se muestra en las figuras 1 a 3. Las pautas de tensión previa alcanzadas con la porción extrema 216 se muestran en X_{5}.

Las formas de realización de las figuras 5 y 5a, así como las mostradas en las figuras 6 a 9 y 6a a 9a, son similares a las mostradas en las figuras 1 a 3 y 4 y 4a con respecto al diseño general del tapón y dispositivo de sujeción en que incluyen una porción extrema de accionamiento en forma de una cabeza de impulsión y una caña roscada. La caña roscada está dividida en dos porciones 214 y 215 (figuras 6 y 6a). De una manera similar a las porciones 14 y 15 de las figuras 1 a 3. Las porciones 214; 314, etc. de formación de la rosca son del tipo y clase general descrito con respecto a la porción 14, figuras 1 a 3, es decir, de una configuración de tres lóbulos. Aquí de nuevo, el tipo de configuración de formación de la rosca empleado con respecto a estas formas de realización no es crítico para la invención. Como una forma alternativa a la configuración tri-redondeada o tri-lobular descrita para cualquiera de las formas de realización mostradas, las secciones 14; 114; 214, etc. de formación de la rosca podrían tener un diseño de cinco (5) lóbulos, o cualquier otra configuración de formación de la rosca, muchas otras de las cuales son bien conocidas en la técnica. Todo lo que se requiere es que las porciones 14; 114; 214; etc. de formación de la rosca sean capaces de formar una rosca interna 30; 130; 230 según la norma NPTF en la pared 19; 119, etc. De una manera correspondiente, las porciones roscadas 15; 115; 215, etc. son de una configuración según la norma NPTF para que coincidan con las roscas internas NPTF formadas por las porciones 14; 114; 214, etc. de formación de la rosca. De acuerdo con ello, con respecto a la descripción que sigue con relación a las restantes formas de realización de las figuras 6 a 9, aunque se designan las porciones roscadas 314; 414, etc., 315; 415, etc. y 330; 430, no se describirán en detalle y se entiende que estas porciones roscada corresponden y funcionan como las porciones 14, 15 y 30 de las figuras 1 a 3. Solamente se describirá en detalle la nueva configuración de las porciones extremas de sellado 316; 416, etc. respectivas.

Teniendo en cuenta lo anterior, se hace referencia ahora a las figuras 6 y 6a, en las que una cuarta forma de realización de un tapón y dispositivo de sujeción de un tubo, designado con 310, de acuerdo con la presente invención, incluye una porción extrema de sellado 316 que tiene un anillo de sellado 322 individual. El anillo de sellado 322 tiene una superficie periférica cilíndrica 324 uniforme generalmente estrecha, como se muestra mejor en la figura 6a. La superficie periférica 324 tiene una cara delantera 326 estrechada cónicamente contra la que el anillo 322 forja un anillo de deformación de sellado anular 328 de 360º, radialmente hacia dentro desde la pared cónica del tubo 318. El cono longitudinal de la cara delantera cónica 326 favorece una superficie extendida para el acoplamiento de la deformación de la pared del taladro extendida 328 para el sellado seguro por la punta de sellado 316 y para la prevención de cualquier fuga en espiral a través de las vueltas de rosca de tubo hembras 330 formadas en frío por la porción de formación de la rosca del tapón 314. La pauta de tensión previa se ilustra en X_{6} en la figura 6a. Como se puede ver, la tensión previa es máxima en la proximidad de la meseta o superficie cilíndrica 32, y se estrecha cónicamente hacia el extremo de la porción de sellado 316. Aquí de nuevo, la junta de obturación proporcionada por el acoplamiento de interferencia de la porción de sellado 316 con el taladro 318 y su deformación en 328 proporciona una junta de obturación a la presión que mejora la acción de sellado general y colabora al mismo tiempo con la junta de obturación proporcionada por el acoplamiento de las roscas de la norma NPTF 315 y 330.

Con referencia ahora a las figuras 7 y 7a, una quinta forma de realización 410 del tapón y dispositivo de sujeción del tubo de acuerdo con la presente invención tiene una porción extrema de sellado 416 que tiene una superficie periférica 422, en general, bulbosa o curvada de otra manera, formada en una extensión truncada desde una porción de caña reducida 417 en un extremo y una superficie extrema truncada 424 en el extremo terminal del tapón. La superficie periférica 422 puede ser, en general, esférica o elíptica, o puede ser generada simplemente a partir de cualquier superficie curvada. La superficie de sellado curvada 422 forma en frío la pared 418 para producir una deformación de sellado anular, de 360º, forjada o cizallada. El diámetro máximo 426 de la superficie de la punta de sellado arqueada 422 es más pequeño que el diámetro menor de la vuelta de rosca hembra más pequeña formada en frío por la porción de tapón 414 de formación de la rosca, con el fin de permitir una holgura de introducción de la porción de la punta de sellado 416 a través de las vueltas de roscas hembras 430 formadas para permitir la retirada del tapón y dispositivo de sujeción sin perturbación de las vueltas de rosca de tubo hembras formadas. El patrón de la tensión previa de la pared 418 se ilustra en X_{7}.

En las figuras 8 y 8a, se ilustra una sexta forma de realización 510 de un tapón y dispositivo de sujeción de tubo de acuerdo con la presente invención, que tiene una porción extrema de sellado 516 que incluye tres anillos de sellado 522, 524 y 526 formados cilíndricamente. Los anillos de sellado 522, 524 y 526 están adyacentes en serie o escalonados con diámetros respectivos progresivamente reducidos para formar una relación crecientemente cónica entre ellos, en convergencia hacia el extremo terminal plano 527 del dispositivo de sujeción. Este extremo 527 tiene un borde extremo redondeado 529 contra el que una deformación de la pared anular forjada a partir de la pared del taladro cónico del tubo 518 proporciona el sellado a la presión en la porción de la punta de sellado del tapón 516. Los anillos de sellado 522, 524, 526 producen una interferencia y una deformación progresivamente crecientes de la pared del taladro 518. Por lo tanto, la pauta pre-tensada alcanzada se ilustra en X_{8}. La junta de obturación alcanzada con las porciones extremas 516 colaboran con la junta de obturación según la norma NPTF alcanzada con el acoplamiento de las roscas 515 y 530 para asegurar que el tapón no produzca fugas.

En las figuras 9 y 9a se muestra una séptima forma de realización. Esta séptima forma de realización 610 de un tapón y dispositivo de sujeción de tubo de acuerdo con la presente invención tiene una porción de punta de sellado 616, en la que una superficie de pared lateral anular curvada está dividida en seis anillos anulares 622, 624, 626, 628, 630 y 632, que están estrechamente espaciados por recesos anulares respectivos o muescas 823, 625, 627, 629 y 631. Las muescas de espaciamiento proporcionan bordes delanteros generalmente afilados sobre los anillos de sellado respectivos, que penetran en la pared del taladro cómico 618 para formar una serie de deformaciones de sellado anulares 640, 642, 644, 646 y 650 y una pluralidad de formaciones de junta de presión adicionales, que eliminan completamente cualquier trayectoria de fuga en espiral entre las vueltas de roscas hembras 630 formadas en el taladro del tubo y en la porción 614 de formación de la rosca del tapón y dispositivo de sujeción del tubo 610. La pauta de tensión previa conseguida con la porción extrema 616 se muestra en X_{9}.

Con referencia ahora a las figuras 10 y 10a, una octava forma de realización 710 de un tapón y dispositivo de sujeción de tubo de acuerdo con la presente invención tiene una porción extrema de sellado 716 que tiene un anillo de sellado alargado 722 individual. El anillo de sellado 722 tiene una superficie periférica estrechada cónicamente 724, generalmente alargada y un borde delantero anular 726 de canto generalmente agudo, que penetra en la pared cónica del taladro 718 para cizallar o forjar una deformación de anillo de sellado anular 728 radialmente hacia dentro desde la pare 718. La deformación de sellado 728 forma una junta de presión adicional contra el borde 726 y la pared cónica alargada 724 proporciona una superficie de sellado extendida contra la pared cónica 718 que se combinan para eliminar completamente cualquier potencial trayectoria de fuga en espiral entre las vueltas de roscas hembras 730 formadas en la pared cónica del tubo 718 en la porción 714 de formación de la rosca del tapón y dispositivo de sujeción 710. Se forma también una deformación de sellado anular 723, cizallada hacia atrás, en el borde anular trasero 725 de canto afilado de la pared de punta de sellado cónica 724. La holgura radial para la deformación de la junta trasera 723 es proporcionada por la porción de caña media 717 de diámetro reducido del tapón y dispositivo de sujeción 710. Aquí de nuevo la pauta de tensión previa ha sido ilustrada de forma esquemática, y se indica como X_{10}.

Aunque se muestran y describen formas de realización preferidas de la presente invención, se contempla que los técnicos en la material pueden concebir varias modificaciones y equivalente sin apartarse del alcance de las reivindicaciones que se acompañan.

Así, por ejemplo, la configuración de cada una de las porciones extremas de sellado 16, 116, 216, 316, 414, 516, 616 y 716 pueden adoptar una forma variable. Las principales consideraciones son que la porción extrema de sellado consiga un acoplamiento de interferencia con la pared del taladro hasta el punto de que se alcance una junta de obturación. Aunque se prefieren la deformación y la formación en frío de la pared del taladro, no es absolutamente necesario conseguir una junta de obturación, no obstante, la deformación tienen a asegurar una interferencia suficiente para conseguir una junta de obturación. Además, aunque las porciones de formación de la rosca (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) se describen en el sentido de que están formadas tri-lobulares o tri-redondas de acuerdo con el tipo TAPTITE® bien conocido de diseño de formación de la rosca, se pueden emplear otras configuraciones de formación de la rosca para las roscas (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714), siendo éstas bien conocidas en la técnica. El único requerimiento es que las porciones de formación de la rosca (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) produzcan la rosca interna deseada de acuerdo con las normas NPTF.

Claims (21)

1. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) para sellar un orificio no roscado (20) en una pieza de trabajo (P), comprendiendo dicho tapón y dicho dispositivo de sujeción una caña (12) que tiene una porción roscada (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) para acoplamiento con una pared interna (18, 118, 218, 318, 418, 518, 618, 718) de dicho orificio y para proporcionar una primera junta de obturación, y que tiene una porción de sellado (16, 116, 216, 316, 416, 516, 616, 716) que se extiende desde dicha porción roscada, cuya porción de sellado comienza a entrar en dicho orificio, estando configurada dicha porción de sellado para acoplarse y proporcionar una segunda junta de obturación contra la pared interna de dicho orificio, mientras dicho tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) forman automáticamente la rosca e incluye una sección cónica de formación de la rosca (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) para formar en frío roscas en dicho orificio
(20).

2. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 510, 610) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 216, 516, 616) comprende una pluralidad de anillos anulares de sellado (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632).

3. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 116, 216, 316, 416, 516, 616, 716) es cónica.

4. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 116, 216, 316, 416, 516, 616, 716) está dimensionada diametralmente menor que el diámetro menor mínimo de dicha porción roscada (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) con el fin de asegurar que dicha porción de sellado se pueda introducir a través de una rosca interna (30, 130, 230, 330, 430, 530, 634, 730) en dicho orificio (20) sin perturbación de dicha rosca interna por la penetración de dicha porción de sellado, de manera que dicha rosca interna permanece intacta para permitir un nuevo acoplamiento de dicho tapón con la misma.

5. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 216, 516, 616) comprende una pluralidad de anillos de sellado anulares espaciados (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) que están dispuestos para el acoplamiento de sellado respectivo de dicha pared interna (18, 218, 518, 618) de dicho orificio (20).

6. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos anillos de sellado (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) tienen diámetros exteriores respectivos dimensionados de una manera diferente en relación y convergencia hacia una porción extrema de dicha caña (12).

7. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según la reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de dichos anillos de sellado (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) tiene una superficie periférica que se extiende longitudinalmente y radialmente uniforme que define dichos diámetros diferenciales.

8. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de dichos anillos de sellado (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) incluye, además, una cara delantera longitudinal (22a, 24a, 26a) que se extiende angularmente desde dicha superficie periférica respectiva radialmente uniforme con el fin de proporcionar un sellado contra dicha pared interna (18, 218, 518, 618) de dicho orificio (20).

9. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según la reivindicación 7, caracterizado por al menos tres anillos de sellado (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632).

10. Un tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 216, 516, 616) comprende una pluralidad de anillos de sellado anulares (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) que tienen diámetros exteriores (222a, 228a) que están dimensionados de forma diferente en relación y cobertura hacia una porción extrema de dicha caña (12).

11. Un tapón y dispositivo de sujeción (410) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción de sellado (416) comprende una superficie periférica bulbosa curvada.

12. Un tapón y dispositivo de sujeción (410) según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha superficie periférica curvada (422) forma una extensión trucada desde una porción de caña reducida (417).

13. Un tapón y dispositivo de sujeción (110, 510) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción de sellado (116, 516) incluye una extensión cilíndrica, que se lleva a acoplamiento con la pared interna (118, 518) de dicha abertura (20) para deformar dicha pared internas y para proporcionar una junta de obturación.

14. Un tapón y dispositivo de sujeción (310, 710) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción de sellado (316, 716) es de una configuración cónica truncada y se acopla con dicha pared interna (318, 718) de dicho orificio (20) con un ajuste de interferencia para proporcionar una junta de sellado.

15. Un método para proporcionar una junta de obturación entre un tapón y dispositivo de sujeción (10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) y una pieza de trabajo (P) que tiene un orificio roscado (20) formado allí, comprendiendo dicho método las etapas de: proporcionar dicho tapón y dispositivo de sujeción, teniendo dicho tapón y dispositivo de sujeción una caña (12), una porción de accionamiento (11) formada sobre la caña (12), una porción roscada (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714), cuya rosca se forma automáticamente y que incluye una sección cónica de formación de la rosca, para acoplamiento con una pared interna (18, 118, 218, 318, 418, 518, 618, 718) de dicho orificio y que proporciona una primera junta de obturación, y una porción de sellado (16, 116, 216, 316, 416, 516, 616, 716) que se extiende desde dicha porción roscada, cuya porción de sellado comienza a entrar en dicho orificio (20), estando configurada dicha porción de sellado para acoplarse y proporcionar una segunda junta de obturación contra la pared interna de dicho orificio (20), proporcionar dicha pieza de trabajo que tiene dicho orificio (20), acoplar dicho tapón y dispositivo de sujeción en dicho orificio e impulsar dicho tapón y dispositivo de sujeción dentro de dicho orificio (20) y de tal forma que la porción de sellado entra en dicho orificio (20) y dicha porción roscada se acopla con dicha pared interna y forma en frío roscas en dicho orificio (20), y continuar dicho acoplamiento roscado, acoplándose dicha porción de sellado y sellando contra la pared interna de dicho orificio (20).

16. Un método según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 116, 216, 316, 416, 516, 616, 716) está dimensionada diametralmente menor que el diámetro menor mínimo de dicha primera porción roscada (14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714), donde dicho método comprende adicionalmente introducir dicha porción roscada a través de la rosca interna (30, 130, 230, 330, 430, 530, 634, 730) formada en dicho orificio (20) por dicha porción roscada sin perturbar dicha pared interna, de manera que dicha pared interna permanece intacta para permitir el acoplamiento de nuevo de dicho tapón y dispositivo de retención con la misma.

17. Un método según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 216, 316, 516, 616) de dicho tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 310, 510, 610, 710) comprende un anillo de sellado anular (22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) que está dispuesto para acoplamiento de sellado de dicha pared interna (18, 218, 518, 618) de dicho orificio (20).

18. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque dicha porción de sellado (16, 216, 516, 616) de dicho tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) comprende una pluralidad de anillos de sellado anulares 22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) espaciados longitudinalmente, que están dispuestos para acoplamiento de sellado respectivo de dicha pared interna (18, 218, 518, 618) de dicho orificio (20).

19. Un método según la reivindicación 18, caracterizado porque dichos anillos de sellado 22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632) de dicho tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) tienen diámetros exteriores respectivos dimensionados de una manera diferente en relación y que convergen hacia una porción extrema de dicha caña (12).

20. Un método según la reivindicación 18, caracterizado porque dicho tapón y dispositivo de sujeción (10, 210, 510, 610) incluye al menos tres anillos de sellado 22, 24, 26, 222, 224, 226, 228, 522, 524, 526, 622, 624. 626, 628, 630, 632).

21. Un método según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha porción de sellado (416) de dicho tapón y dispositivo de sujeción (410) comprende una superficie periférica curvada bulbosa (422).