IT201800010355A1 - “Mandrinatrice perfezionata per l’espansione di tubi metallici” - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale avente per titolo:

“Mandrinatrice perfezionata per l’espansione di tubi metallici”

La presente invenzione concerne una mandrinatrice perfezionata per l’espansione di tubi metallici.

Con il termine “mandrinatrice” si intende una macchina capace di eseguire l’espansione o allargamento trasversale dello spazio interno di tubi metallici utilizzati per vari scopi, particolarmente ma non esclusivamente per l’alimentazione di fluido refrigerante o riscaldante all’interno delle alette di scambiatori di calore a pacco alettato.

Una mandrinatrice di questo tipo è descritta nel brevetto italiano No. 1426936 della stessa Richiedente e comprende una pluralità di aste flessibili, le quali vengono alimentate parallelamente verso una corrispondente pluralità di tubi paralleli per innestarvi assialmente rispettivi mandrini espansori posti all’estremità anteriore delle aste flessibili.

Le aste flessibili sono costituite da una molla a filo metallico avvolto ad elica cilindrica nella quale si estende assialmente una corda a fili di acciaio intrecciati la cui estremità anteriore è fissata all’estremità posteriore del mandrino espansore.

I mandrini espansori possono essere di due tipi, uno capace di eseguire la mandrinatura del tubo mediante spinta assiale di una testa di mandrino di maggior diametro dentro la cavità interna del tubo (mandrino a spinta), l’altro capace di eseguire la mandrinatura mediante inserimento, nella cavità interna del tubo, di una testa di minor diametro che viene successivamente espansa e tirata indietro rispetto alla posizione iniziale (mandrino a traino).

Il primo tipo di mandrino ha un corpo rigido con un’estremità posteriore fissata, come già detto, all’estremità anteriore della corda a fili intrecciati ed un’estremità anteriore a cui è fissata detta testa di maggior diametro.

Il secondo tipo di mandrino è formato invece da due porzioni assialmente consecutive con molla interposta, di cui quella posteriore è fissata all’estremità anteriore della corda a fili intrecciati e si prolunga anteriormente con un’ulteriore corda a fili d’acciaio intrecciati che termina in un’estremità anteriore svasata verso un testa terminale, mentre quella anteriore può scorrere assialmente sopra detta corda ulteriore e detta estremità anteriore svasata e porta anteriormente un’ogiva lateralmente dilatabile che è attestabile assialmente contro detta testa terminale. La testa terminale del mandrino può così essere inserita con molla compressa e ogiva non dilatata all’interno del tubo da espandere ed essere poi trainata all’ indietro per determinare, sfruttando l’estensione della molla, lo scorrimento dell’estremità anteriore svasata del mandrino all’interno dell’ogiva con conseguente dilatazione di quest’ultima, e la progressiva estrazione della stessa ogiva per la desiderata espansione della cavità interna del tubo.

Nelle mandrinatrici così formate può esistere un problema legato alla conformazione a molla elicoidale delle aste flessibili, che non garantisce una corretta e costante movimentazione della testa del mandrino e quindi la desiderata quota di mandrinatura.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un perfezionamento della mandrinatrice sopra descritta che risolva il problema sopra indicato, garantendo la massima precisione di mandrinatura sia nel caso di mandrino a spinta che nel caso di mandrino a traino.

Il suddetto scopo è raggiunto per mezzo di una mandrinatrice per l’espansione di tubi metallici, comprendente una pluralità di aste flessibili, le quali vengono alimentate parallelamente verso una corrispondente pluralità di tubi paralleli per innestarvi assialmente rispettivi mandrini espansori posti all’estremità anteriore delle aste flessibili, caratterizzata dal fatto che dette aste flessibili sono realizzate in forma di stelo di acciaio armonico a sezione rotonda con superfìcie esterna liscia.

In questo modo, sia in caso di mandrinatura a spinta che in caso di mandrinatura a traino, è assicurata una corretta e costante movimentazione della testa del mandrino e quindi la massima precisione della quota di mandrinatura desiderata.

Queste ed altre caratteristiche della mandrinatrice secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di un suo esempio di realizzazione pratica che è illustrato negli uniti disegni:

la figura 1 mostra una vista prospettica complessiva di un esempio di mandrinatrice secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra il dettaglio ingrandito di un mandrino a spinta utilizzabile nella mandrinatrice di figura 1, prima del suo inserimento nel tubo da espandere;

la figura 3 mostra il suddetto mandrino a spinta in sezione trasversale secondo la linea III-III di figura 2;

la figura 4 mostra il dettaglio ingrandito di un mandrino a traino utilizzabile nella mandrinatrice di figura 1 , prima del suo inserimento nel tubo da espandere;

la figura 5 mostra il suddetto mandrino a traino in sezione trasversale secondo la linea V-V di figura 4;

la figura 6 mostra il suddetto mandrino a traino in fase di inserimento nel tubo da espandere;

la figura 7 mostra il mandrino in sezione trasversale secondo la linea VII-VII di figura 6;

la figura 8 mostra lo stesso mandrino a traino in posizione idonea per il movimento di espansione a traino del tubo;

la figura 9 mostra il mandrino in sezione trasversale secondo la linea IX-IX di figura 8;

la figura 10 mostra una prima vista prospettica, parzialmente sezionata, di un gruppo di movimentazione delle aste flessibili nella mandrinatrice di figura 1 ;

la figura 11 mostra una seconda vista prospettica del gruppo di movimentazione di figura 10;

la figura 12 mostra lo stesso gruppo di movimentazione in pianta dall’alto;

la figura 13 mostra detto gruppo di movimentazione in sezione longitudinale lungo la linea XIII-XIII di figura 12;

la figura 14 mostra detto gruppo di movimentazione in sezione trasversale secondo la linea XIV-XIV di figura 13;

la figura 15 mostra in pianta dall’alto un tamburo di svolgimento/riavvolgimento delle aste flessibili nella mandrinatrice di figura 1 ;

la figura 16 mostra detto tamburo in sezione secondo la linea XVI-XVI di figura 15;

la figura 17 mostra detto tamburo sezionato parzialmente secondo la linea XVII-XVII di figura 16.

La mandrinatrice mostrata nel suo complesso in figura 1 comprende un telaio di appoggio 1 che supporta un gruppo di movimentazione 2 di aste flessibili 3 dalle quali si estendono mandrini espansori 4 inseribili all’interno delle cavità assiali di rispettivi tubi 5 di cui è desiderata l’espansione trasversale. I suddetti tubi 5 sono mantenuti in posizione allineata con i mandrini espansori 4 da un supporto 6 fissato ad un’estremità anteriore del telaio 1.

I mandrini espansori 4 possono essere di due tipi, rispettivamente mostrati nelle figure 2-3 e 4-9.

Il mandrino espansore delle figure 2-3 è del tipo a spinta, ossia in grado di operare l’espansione trasversale del tubo 5 mediante spinta assiale. A tale scopo il mandrino comprende un corpo rigido 7 con un’estremità posteriore fissata all’estremità anteriore di una rispettiva asta flessibile 3 ed un’estremità anteriore terminante con una testa di espansione 8 di forma sostanzialmente troncoconica con un fronte terminale 9 di diametro inferiore a quello della cavità interna del tubo 5 ed una retrostante sezione allargata 10 di diametro superiore a quello della suddetta cavità.

Ne consegue che durante la lavorazione il mandrino delle figure 2-3, inizialmente al di fuori della cavità interna del tubo, può essere inserito nella cavità stessa ed eseguire mediante la sezione allargata 10 della testa 8 l’espansione trasversale a spinta della cavità interna del tubo.

Il mandrino espansore delle figure 4-9 è invece del tipo a traino, ossia in grado di operare l’espansione trasversale della cavità interna del tubo 5 mediante inserimento non forzato all’interno della suddetta cavità e successiva espansione ed estrazione in stato espanso della testa terminale del mandrino fuori dalla cavità del tubo. A tale scopo il mandrino è realizzato in due parti assialmente allineate 11 e 12 con interposizione di una molla metallica elicoidale 13. La parte posteriore 11 è fissata all’estremità anteriore di una rispettiva asta flessibile 3 ed ha un prolungamento anteriore 14 terminante con una svasatura troncoconica 15 e infine con una testa terminale 16. La parte anteriore 12 è montata in modo assialmente scorrevole sul suddetto prolungamento anteriore 14 e termina anteriormente con un’ogiva dilatabile 17 a petali radiali, che in posizione non dilatata ha dimensioni trasversali esterne inferiori alle dimensioni trasversali della cavità interna del tubo 5 mentre in posizione dilatata può assumere dimensioni trasversali esterne superiori inferiori alle dimensioni trasversali della suddetta cavità.

Ne consegue che durante la lavorazione il mandrino delle figure 4-9, inizialmente al di fuori della cavità interna del tubo con la molla 13 in posizione di riposo, la parte anteriore 12 arretrata rispetto alla svasatura troncoconica del prolungamento 14 e l’ogiva 17 non dilatata (figura 4), può essere inserito con la testa terminale 16 all’interno della cavità del tubo 5 e poi spinto con la parte anteriore 12 lungo il prolungamento 14 e la sua svasatura troncoconica 15 (figura 6) con conseguente compressione della molla 13 e progressiva dilatazione dell’ogiva 17 fino ad una dimensione trasversale superiore alla dimensione trasversale della cavità interna del tubo 5. A quel punto, trainando al l indietro l’asta flessibile 3 e sfruttando la dilatazione della molla 13, è possibile estrarre completamente il mandrino dalla cavità interna del tubo, che viene espansa trasversalmente grazie all’azione dell’ogiva dilatata 17, attestata frontalmente contro un fronte di battuta posteriore 18 della testa terminale 16.

Quali che siano i mandrini 4 utilizzati, le relative aste flessibili 3 sono costituite da rispettivi steli pieni o cavi di acciaio armonico a sezione circolare e parete esterna liscia. Alla loro movimentazione per l’inserimento dei mandrini 4 nelle cavità dei tubi 5 e la loro estrazione dai tubi stessi provvede il gruppo di movimentazione 2, i cui dettagli sono mostrati nelle figure 10-14.

Il gruppo di movimentazione 2 comprende una pluralità di elementi trascinatori affiancati (50), uno per ogni asta flessibile 3 da movimentare, ciascuno dei quali è formato da un treno di coppie di ingranaggi scanalati 21-22 sovrapposti a due a due (figure 10, 11 e 13) per formare gole 23 destinate al passaggio e al trascinamento di un’asta flessibile 3 (figure 10, 13 e 14).

Gli ingranaggi inferiori 22 sono supportati in modo girevole da perni fìssi 24 portati in posizione fissa da piastre intermedie 25 interposte tra i vari treni di ingranaggi (figure 10, 11, 12 e 14) e sono motorizzati per mezzo di un albero motore (non mostrato) su cui è montato un ingranaggio motore 26 ed ingranaggi di rinvio 27 (figure 10, 11 e 13), mentre gli ingranaggi superiori 21 sono supportati in modo girevole da perni 28 montati su piastrine rettangolari 29 (figure 10, 11 e 13) che sono rese solidali a piastre trapezoidali 30 sostenute in modo verticalmente spostabile dalle piastre intermedie 25.

Le piastre trapezoidali 30 sono sollecitate o comunque comandabili a spostarsi verso l’alto da mezzi elastici o idraulici 31 posti alle due estremità (figure 10 e 13) ma possono essere mantenute in posizione abbassata, idonea per l’impegno degli ingranaggi superiori 21 con gli ingranaggi inferiori 22, mediante leve a L 32 imperniate in 33 sulle piastre intermedie 25 ed azionabili tra posizioni di impegno e disimpegno rispetto alle piastre trapezoidali 30 per mezzo di gruppi idraulici cilindro-pistone 34 con estremità girevoli su perni 35 e 36 rispettivamente portati dalle piastre intermedie 25 e dalle leve 32 (figure 10, 11 e 13).

Con le piastre trapezoidali 30 in posizione abbassata dalle leve 32 come nelle figure 10 e 13 gli ingranaggi superiori 21 sono a loro volta abbassati e in presa con gli ingranaggi inferiori 22 e possono ricevere il moto da questi ultimi e provocare così la movimentazione (in avanti o indietro) delle aste flessibili inserite nelle gole 23, mentre con le piastre trapezoidali sollevate a seguito di disimpegno delle leve 32 mediante i gruppi cilindro-pistone 34 gli ingranaggi superiori 21 sono a loro volta sollevati e disimpegnati dagli ingranaggi inferiori 22 con conseguente cessazione della movimentazione delle aste flessibili 3. Comandando in modo indipendente i gruppi cilindro-pistone 34 è così possibile comandare in modo altrettanto indipendente il movimento di avanzamento o arretramento delle aste flessibili 3 e dei rispettivi mandrini 4.

Il gruppo di movimentazione 2 preleva le aste flessibili 3 da un rotolo avvolto in un grosso tamburo 41 per poi restituirle al tamburo stesso a mandrinatura eseguita. Il prelievo e la restituzione dipendono naturalmente dal senso di rotazione impartito agli ingranaggi scanalati 21 e 22.

Il tamburo 41 è mostrato in maggiori dettagli nelle figure 15-17, dove è visto comprendere tre lamiere forate 42 di forma circolare che formano i due fianchi ed una parete di separazione mediana del tamburo medesimo. Le parti inferiori dei due fianchi sono fissate al telaio 1 per mezzo di staffe 43, come mostrato anche nella figura 1.

Tra ciascuna lamiera di fianco e la lamiera mediana sono portate due successioni spiraliformi di rulli folli 44 (figura 16), ciascuno dei quali è munito di alette radiali parallele 45 che formano gole 46 per Γ alloggiamento di rispettive aste flessibili 3 che si estendono longitudinalmente lungo tutto o parte lo sviluppo complessivo delle successioni di rulli.

Per effetto di tutto quanto sopra descritto, il gruppo di mandrinatura 2, con le leve 32 nella posizione operativa delle figure 10 e 13, preleva progressivamente dal tamburo 41 lunghezze idonee delle aste 3 fino a inserire i mandrini 4 all’ interno dei tubi da espandere. Se i tubi da espandere sono in numero inferiore a quello dei mandrini a disposizione, scegliendo opportunamente la posizione delle leve 32 grazie ai gruppi cilindro-pistone 34 viene determinato l’impegno di soltanto una parte delle coppie di ingranaggi 21-22 e quindi l’avanzamento di soltanto una parte delle aste flessibili 3, più precisamente di quelle i cui mandrini devono impegnare le cavità interne di tubi 5 per la loro espansione radiale.

Se il mandrino è del tipo a spinta delle figure 2 e 3, l’avanzamento forzato delle aste, e quindi dei mandrini, è sufficiente per eseguire l’espansione del tubo 5, dopodiché il moto degli ingranaggi scanalati 21 -22 viene invertito e le lunghezze di aste prelevate vengono riavvolte nel tamburo 41.

Se il mandrino è invece del tipo a traino delle figure 4-9, l’avanzamento delle aste flessibili 3 serve solo per inserire la testa terminale del mandrino, con l’ogiva 13 ancora non dilatata, aH’interno del tubo 5 dove poi la dilatazione dell’ogiva 13, determinata dall’ulteriore avanzamento dell’asta 3, determina l’espansione del tubo. Il successivo arretramento delle aste sotto il comando del gruppo di movimentazione 2 determina grazie all’ogiva dilatata l’espansione radiale della cavità interna del tubo 5 fino alla fuoriuscita del mandrino dal tubo, che segna il temine dell’operazione di espansione. Le lunghezze di aste precedentemente prelevate dal tamburo 4e di aste precedentemente prelevate dal tamburo 41 vengono infine riavvolte nel tamburo stesso.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Mandrinatrice per l’espansione di tubi metallici, comprendente una pluralità di aste flessibili (3), le quali vengono alimentate parallelamente verso una corrispondente pluralità di tubi paralleli (5) per innestarvi assialmente rispettivi mandrini espansori (4) posti all’estremità anteriore delle aste flessibili (3), caratterizzata dal fatto che dette aste flessibili (3) sono realizzate in forma di stelo di acciaio armonico a sezione rotonda con superficie esterna liscia.
2. 2. Mandrinatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un gruppo di movimentazione (2) per dette aste flessibili (3), che comprende una pluralità di elementi trascinatori affiancati (50), uno per ciascuna asta flessibile (3), ciascuno dei quali è costituito da un treno di coppie di ingranaggi scanalati sovrapposti (21-22) che definiscono gole (23) per il passaggio e il trascinamento di un’asta flessibile (3).
3. 3. Mandrinatrice secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ogni elemento trascinatore (50) comprende mezzi (34, 32, 28, 29) per comandare il movimento reciproco degli ingranaggi scanalati accoppiati (21-22) verso posizioni di impegno o disimpegno reciproco e con le aste (3) interposte.
4. 4. Mandrinatrice secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (34, 32, 28, 29) presenti in ogni elemento trascinatore (50) per comandare il movimento reciproco degli ingranaggi scanalati accoppiati (21-22) verso posizioni di impegno o disimpegno reciproco comprendono un gruppo cilindro-pistone (34) che comanda la rotazione di una leva (32) che agisce su piastre mobili (28, 29) di supporto degli uni o degli altri di detto ingranaggi scanalati superiori e inferiori (21-22).
5. 5. Mandrinatrice secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di movimentazione (2) opera per prelevare lunghezze di aste flessibili (3) da un tamburo (41) di avvolgimento delle aste medesime in fase di esecuzione di un’operazione di espansione dei tubi e per reinserire dette lunghezze nel tamburo al termine dell’ operazione di espansione.
6. 6. Mandrinatrice secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto tamburo (41) comprende lamiere forate (42) di forma circolare che formano i due fianchi ed almeno una parete di separazione mediana del tamburo medesimo, tra dette lamiere (42) essendo disposte successioni spiraliformi di rulli folli (44), ciascuno dei quali è munito di alette radiali parallele (45) che formano gole (46) per l’alloggiamento di rispettive aste flessibili (3) che si estendono longitudinalmente lungo tutto o parte lo sviluppo complessivo delle successioni di rulli (44).