IT201600092159A1 - Snodo rotante - Google Patents

Description

“SNODO ROTANTE”

“ROTATING JOINT”

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore dei dispositivi meccanici di accoppiamento.

In particolare, l’invenzione si riferisce ad uno snodo rotante, del tipo utilizzato per accoppiare tubazioni utilizzate per trasferire fluidi in pressione.

La presente invenzione si riferisce in particolare ad uno snodo rotante secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Lo snodo rotante secondo la presente invenzione trova vantaggiosa e preferita applicazione come componente di linee di trasferimento per liquidi a bracci snodati nell’industria petrolifera ed alimentare.

STATO DELL’ARTE

Nei sistemi di tubazioni, e nelle costruzioni meccaniche in genere, al fine di trasferire fluidi in pressione da un condotto ad un altro, è di per se noto accoppiare sezioni di tubi attraverso l’utilizzo di flange, ovvero attraverso il fissaggio reciproco di due piastre affacciate e a forma di anello, ciascuna delle quali solidale ad una delle due estremità dei tubi che si vogliono collegare tra loro.

Nella tecnica è anche noto utilizzare un particolare tipo di flangia che permette una rotazione relativa tra i due tratti di tubazione.

In generale, tali accoppiamenti rotanti, o snodi rotanti, sono realizzati prevedendo un elemento ad anello maschio che si inserisce in un elemento ad anello femmina, su ciascuno dei quali è avvitata una piastra di una flangia. Tra l’elemento maschio e l’elemento femmina è presente una sede dell’elemento di tenuta dell’accoppiamento, in generale un O-ring e, in condizione montata, le rispettive aperture dei due elementi ad anello sono coassiali.

Internamente allo snodo, tra l’elemento maschio e l’elemento femmina, è anche ricavata una pista di rotolamento con sfere che, realizzando di fatti un cuscinetto, permette una rotazione relativa dei due elementi.

Sebbene tale soluzione conferisca buone qualità di tenuta dell’accoppiamento, presenta il limite di prevedere complicate e laboriose attività per la manutenzione dello snodo rotante a causa della presenza dell’anello di cuscinetti a sfera.

Inoltre, snodi rotanti di questo tipo hanno lo svantaggio di essere poco robusti, rispetto soprattutto a sollecitazioni meccaniche di tipo torcente, come quelle esercitate in uso o durante le operazioni di installazione, a causa della ridotta superficie di contatto tra le sfere e gli elementi ad anello.

SCOPI E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

E’ scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell’arte nota.

In particolare è scopo della presente invenzione presentare uno snodo rotante con elevate caratteristiche di robustezza meccanica, in particolare a sollecitazioni di tipo torcente.

E’ anche scopo della presente invenzione presentare uno snodo rotante che sia di facile montaggio.

E’ anche scopo della presente invenzione presentare uno snodo rotante che richieda una manutenzione non frequente e semplice.

E’ anche scopo della presente invenzione presentare uno snodo rotante che abbia minor costo realizzativo e maggiore durata.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante uno snodo rotante incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

L’idea alla base della presente invenzione prevede di realizzare uno snodo rotante privo del tradizionale anello di cuscinetti a sfera e, in particolare, sostituendo a quest’ultimo un elemento discoidale rotante.

Tale soluzione consente la rotazione tra le parti, riducendo il costo dell’elemento di giunzione ed aumentandone le prestazioni, soprattutto la resistenza ai momenti torcenti.

Tale soluzione, grazie all’assenza di cuscinetti volventi, permette allo stesso tempo di semplificare le operazioni di montaggio e le operazioni di manutenzione.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione risulteranno maggiormente chiare dalla descrizione che segue e dalle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L’invenzione verrà descritta qui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari. La figura 1 illustra una vista laterale d’assieme di uno snodo rotante secondo l’invenzione.

La figura 2 illustra una vista dall’alto dello snodo di figura 1.

La figura 3 illustra una sezione lungo una vista laterale dello snodo illustrato in figura 1.

Le figure 3a e 3b illustrano rispettivamente un primo e un secondo dettaglio ingrandito della figura 3.

La figure 4a e 4b illustrano rispettivamente una vista dall’alto e una vista laterale di un primo particolare costruttivo – elemento discoidale – dello snodo secondo l’invenzione.

La figure 5a e 5b illustrano rispettivamente una vista dall’alto e una vista laterale di un secondo particolare costruttivo – il primo elemento ad anello - dello snodo secondo l’invenzione.

Le figure 6a e 6b illustrano rispettivamente una vista dall’alto e una vista laterale di un terzo particolare costruttivo – l’elemento di tenuta – dello snodo secondo l’invenzione.

Le figure 7a e 7b illustrano rispettivamente una vista dall’alto e una vista laterale di un quarto particolare costruttivo – il secondo elemento ad anello – dello snodo secondo l’invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Mentre l’invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione non limitative, fornite a scopo esplicativo, sono descritte qui di seguito in dettaglio.

Si deve intendere, comunque, che non vi è alcuna intenzione di limitare l'invenzione alle specifiche forme di realizzazione illustrate, ma, al contrario, l'invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell' ambito dell'invenzione come definito nelle rivendicazioni.

Nella seguente descrizione, pertanto, l'uso di "ad esempio", "ecc.", "o/ oppure" indica alternative non esclusive senza alcuna limitazione, salvo diversa indicazione; l'uso di "anche" significa "tra cui, ma non limitato a" se non diversamente indicato; l'uso di "include / comprende" significa "include / comprende, ma non limitato a" a meno che non altrimenti indicato.

Come anzidetto, la presente invenzione riguarda uno snodo, o giunto, rotante per linee di trasferimento di liquidi senza cuscinetti a sfera.

Il movimento tra le superfici a contatto, che in questo tipo di componenti meccanici avviene in modo discontinuo nel tempo ed a bassa velocità, è assicurato da un trattamento superficiale antiattrito.

La maggiore superficie di contatto rispetto all'uso di cuscinetti a sfera garantisce una maggiore resistenza alle forze torcenti.

Lo snodo, o giunto, presenta vantaggiosamente facilità di montaggio ed assenza di manutenzione.

Le figure 1, 2 e 3 illustrano uno snodo rotante secondo l'invenzione.

Come si osserva, in particolare con riferimento alla figura 3, lo snodo rotante 1 comprende

un primo elemento ad anello 2 provvisto di una prima apertura 3 destinata a ricevere un'estremità di un primo tubo 20 (non mostrato), un secondo elemento ad anello 4 provvisto di una seconda apertura 15 e solidale con il primo elemento ad anello 2,

un elemento tronco-conico 5 provvisto di una quinta apertura 16 destinata a ricevere un'estremità di un secondo tubo 40 (non mostrato), un elemento di tenuta 6 provvisto di una terza apertura 7 ed interposto tra il primo 2 ed il secondo 4 elemento ad anello,

una pluralità di mezzi di bloccaggio 8 per unire il primo 2 ed il secondo 4 elemento ad anello e l'elemento tronco-conico 5,

- mezzi di disaccoppiamento a contatto con il primo 2 ed il secondo 4 elemento ad anello ed anche con l'elemento di tenuta 6, in cui i mezzi di disaccoppiamento sono atti a limitare il reciproco attrito.

Lo snodo rotante 1 è caratterizzato dal fatto che i mezzi di disaccoppiamento comprendono un elemento discoidale 10 provvisto di una quarta apertura 11 e la cui superficie è provvista di una pluralità di scanalature 12 atte a ricevere un fluido lubrificante.

Come si osserva in figura 3 e nella rappresentazione di dettaglio in figura 3a, l'elemento discoidale 10 è accoppiato agli altri elementi in modo tale da mantenere la prima 3, la seconda 15, la terza 7, la quarta 11 e la quinta 16 apertura in comunicazione di fluido e coassiali tra loro.

L'elemento discoidale 10 è solidale con l'elemento tronco-conico 5 e con il corrispondente secondo tubo 40 in modo da permettere la rotazione relativa dell'insieme formato dall'elemento discoidale 10, dall'elemento tronco-conico 5 e dal secondo tubo 40 rispetto all'insieme formato dagli elementi ad anello 2 e 4 e dal primo tubo 20.

Con riferimento alle figure 4a e 4b, si osserva che le scanalature 12 dell'elemento discoidale 10 sono circolari; tale configurazione circolare presenta il vantaggio di una maggiore semplicità realizzativa.

In forme di realizzazione alternative, che non sono qui illustrate, le scanalature 12 ere radiali oppure elicoidali oppure di qualsiasi altra geometria secondo esigenza applicativa; in particolare, le configurazioni radiali ed elicoidali l vantaggio di facilitare la lubrificazione dello snodo rotante. discoidale 10 presenta inoltre degli intagli 14 disposti regolarmente sulla li intagli 14 servono per diminuire la superficie di contatto tra le parti lgono altresì la funzione di contenitori del fluido lubrificante. di realizzazione illustrata, l'elemento discoidale 10 dello snodo rotante 1 all'estremità distale rispetto alla quarta apertura 11, vale a dire presenta ffusolata con le estremità assottigliate; la forma rastremata dell'elemento P2709IT00 di: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna

discoidale 10 è più efficiente e presenta meno attrito, ed è pertanto quella preferita. In forme di realizzazione alternative, che non sono qui illustrate, l'elemento discoidale non è rastremato alla periferia e può avere qualsiasi profilo a seconda delle specifiche esigenze.

Si può anche prevedere che lo snodo rotante 1 abbia l'elemento discoidale 10 trattato termicamente, ad esempio con una nitrurazione; il trattamento termico, infatti, riduce l'attrito e conseguentemente conferisce migliori proprietà di resistenza all'usura dovuta allo sfregamento durante la rotazione.

In aggiunta o in alternativa al trattamento termico, si può prevedere che lo snodo rotante 1 abbia le scanalature 12 trattate superficialmente mediante riporti di vari materiali, specificamente di materiali antiusura; il trattamento superficiale contribuisce alla riduzione dell' attrito e, se effettuato in aggiunta al trattamento termico di cui sopra, contribuisce ad aumentare il miglioramento delle proprietà di resistenza all'usura.

I mezzi di bloccaggio 8 utilizzati per unire il primo 2 ed il secondo 4 elemento ad anello sono preferibilmente viti e/o bulloni, ma può essere utilizzato qualsiasi altro mezzo adatto allo scopo di unire in modo rimovibile i due elementi ad anello.

Con riferimento alle figure 5a e 5b, si osserva che il primo elemento ad anello 2 dello snodo 1 presenta una prima apertura 3; esso è dotato di fori per il bloccaggio, che consentono di collegarlo al secondo elemento ad anello 4. Al primo 2 e al secondo 4 elemento ad anello è collegato uno dei due tubi, ad esempio il primo tubo 20, connessi dallo snodo rotante 1, l'altro tubo, ad esempio il secondo tubo 40, essendo collegato all'elemento tronco-conico 5, in grado di ruotare rispetto agli elementi ad anello 2 e 4.

Con riferimento alle figure 6a e 6b, si osserva che l'elemento di tenuta 6 dello snodo 1 presenta una terza apertura 7; esso è anche mostrato in dettaglio nella figura 3b, in cui si osserva l'alloggiamento degli elementi di tenuta 6 in gomma.

Con riferimento alle figure 7a e 7b, si osserva che il secondo elemento ad anello 4 dello snodo 1 presenta una seconda apertura 15; esso è solidale con il primo elemento ad anello 2.

II primo elemento ad anello 2, il secondo elemento ad anello 4 e l'elemento discoidale 10 dello snodo rotante 1 secondo l’invenzione sono preferibilmente realizzati in materiale metallico, ad esempio acciaio, ma possono essere realizzati in qualsiasi altro materiale in funzione del fluido che attraversa lo snodo rotante 1; in particolare, per utilizzo nell’industria petrolifera i predetti componenti dello snodo rotante saranno realizzati in acciaio mentre per utilizzo nell’industria alimentare i predetti componenti dello snodo rotante saranno realizzati in acciaio Nichel-Cromo quali ad esempio AISI 310 o AISI 304.

L’elemento di tenuta 6 dello snodo rotante 1 secondo l’invenzione è preferibilmente realizzato in materiale polimerico, ad esempio in Viton, ma può anche essere realizzato con altri materiali.

Come risulterà evidente all’esperto del settore, lo snodo rotante 1 secondo l’invenzione potrà avere differenti diametri nominali per poter essere collegato a tubi di svariate dimensioni; ad esempio, lo snodo rotante 1 potrà avere diametro pari a 51 mm oppure pari a 76 mm oppure pari a 100 mm, e così via.

Lo snodo rotante 1 secondo l’invenzione è in grado di sopportare pressioni e temperature in un ampio intervallo di valori in dipendenza dei materiali e delle dimensioni dei componenti e, come risulterà evidente all’esperto del settore, snodi resistenti a differenti pressioni e temperature potranno essere realizzati secondo le specifiche esigenze e mediante tecniche note.

Lo snodo rotante 1 secondo l’invenzione potrà anche essere dotato di dispositivi di controllo dell’elemento di tenuta.

Dalla descrizione qui sopra riportata è evidente come lo snodo rotante descritto, permetta di raggiungere gli scopi proposti.

E’ quindi evidente, ad un tecnico del ramo, che è possibile apportare modifiche e varianti alla soluzione descritta con riferimento alle figure sopra indicate senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione del presente brevetto come definito dalle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, forme di realizzazione non illustrate prevedono che l’elemento discoidale non sia rastremato alla periferia ed abbia qualsiasi profilo a seconda delle specifiche esigenze e/o che le sue scanalature siano radiali od elicoidali o di qualsiasi altra geometria secondo la specifica esigenza applicativa.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Snodo rotante (1) comprendente un primo elemento ad anello (2) provvisto di una prima apertura (3) destinata a ricevere un'estremità di un primo tubo (20), un secondo elemento ad anello (4) provvisto di una seconda apertura (15) e solidale con detto primo elemento ad anello (2), un elemento tronco-conico (5) provvisto di una quinta apertura (16) destinata a ricevere un'estremità di un secondo tubo (40), un elemento di tenuta (6) provvisto di una terza apertura (7) ed interposto tra detto primo (2) e secondo (4) elemento ad anello, una pluralità di mezzi di bloccaggio (8) per unire detti primo (2) e secondo (4) elemento ad anello e detto elemento tronco-conico (5), mezzi di disaccoppiamento a contatto con detto primo (2) e secondo (4) elemento ad anello e con detto elemento di tenuta (6), detti mezzi di disaccoppiamento essendo atti a limitare il reciproco attrito, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di disaccoppiamento comprendono un elemento discoidale (10) provvisto di una quarta apertura (11) e la cui superficie è provvista di una pluralità di scanalature (12) atte a ricevere un fluido lubrificante, in cui detto elemento discoidale (10) è accoppiato a detti primo (2) e secondo (4) elemento ad anello e a detto elemento di tenuta (6) in modo tale da mantenere detta prima (3), seconda (15), terza (7), quarta (11) e quinta (16) apertura in comunicazione di fluido e coassiali tra loro, ed in cui detto elemento discoidale (10) è solidale con detto elemento tronco-conico (5) e con il corrispondente secondo tubo (40) in modo da permettere la rotazione relativa dell'insieme formato da elemento discoidale (10) / elemento tronco-conico (5) / secondo tubo (40) rispetto all' insieme formato da primo elemento ad anello (2) / secondo elemento ad anello (4)/ primo tubo (20).
2. 2. Snodo rotante (1) secondo la rivendicazione 1, in cui dette scanalature (12) sono circolari.
3. 3. Snodo rotante (1) secondo la rivendicazione 1, in cui dette scanalature (12) sono radiali.
4. 4. Snodo rotante (1) secondo la rivendicazione 1, in cui dette scanalature (12) sono elicoidali.
5. 5. Snodo rotante (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento discoidale (10) è trattato termicamente.
6. 6. Snodo rotante (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette scanalature (12) sono trattate superficialmente mediante riporto di materiali antiusura.
7. 7. Snodo rotante (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto elemento discoidale (10) è rastremato all’estremità distale rispetto alla quarta apertura (11).
8. 8. Snodo rotante (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre dispositivi di controllo dell’elemento di tenuta (6).
9. 9. Snodo rotante (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo tubo (20) e detto secondo tubo (40) sono linee di trasferimento per liquidi nell’industria petrolifera ed alimentare.