IT8312551A1 - Supporto elastico smorzante particolarmente adatto a tubolature aventi grande diametro, piccolo spessore, alta temperatura e sottoposti a carichi statici e dinamici - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'oggetto della presente invenzione ? costituito da un supporto elastico smorzante particolarmente adatto a tubolature di grande diametro e Modesto spe? sore, funzionanti ad elevata temperatura, tipiche, ad esempio, degli impianti nucleari veloci a sodio liquido?

Il supporto secondo l'invenzione ? realizzabile sopratutto in forma anulare in combinazione con un collare rigido ed ? utilizzabile sia in presenza di carichi statici (per il sostegno del peso delle tuba^-zioni e di quanto da queste trasportato) sia in presenza di carichi dinamici (atto cio? a contenere ad esempio gli effetti di un sisma)?

Lo scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un supporto elastico smorzante, in grado di assorbire, senza danni per la tubazione gii effetti di un carico dinamico applicato comunque alla tubazione interessata? Tale supporto deve essere inoltre in grado di assorbire le dilatazioni termiche della tubazione provocate da fenomeni transitori, senza generare nella stessa sollecitazioni pericolose I collari rigidi di tipo standard non consentono le libere dilatazioni del tubo sotto l'azione di transitori termici quali quelli che si verificano, ad esempio, al momento dell'avviamento dell'impianto e pertanto non sono generalmente impiegati per le tubazioni aventi le caratteristiche sopracitate? Si ? cercato di ovviare a tale inconveniente, in modo noto, sostituendo il collare con un supporto arcuato, ad esempio estendentesi per un arco di 120? e destinato al normale sostegno del peso proprio del tubo e di quanto in esso contenuto?

Con tale soluzione la tubazione pu? dilatarsi diametralmente sotto l'azione dei transit?ri /1 termici, ma la concentrazione del carico di pressione su di un arco di circonferenza abbastanza limitato (cir ca 120?) riduce notevolmente la resistenza flessione le della tubazione stessa? Inoltre tale soluzione no ta non ? adatta a sostenere i carichi sismici.

Una ulteriore soluzione nota prevede l'impiego di un collare rigido di diametro interno maggiore del diametro estern o della tubazione in modo che tra collare e tubazione rimanga una intercapedine anulare atta ad accogliere mezzi elastici di sostegno? Seoondo tale soluzione nota sulla superficie esterna del tubo sono faldati dei tacchetti metallici e tra ciascuno di questi e la faccia interna del collare sono disposte delle molle a lamina che consentono il sostegno elastico del tubo. Secondo tale soluzione nota il tubo pu? dilatarsi diametralmente sotto l'azione dei transitori termici ed il carico di pressione derivente dalle azioni del peso e delle sollecitazioni sismiche viene distribuito nello spessore della tubazione come sforzo di taglio.

Un inconveniente di tale soluzione nota ? costi tuito dal fatto ohe i tacchetti sopracitati debbono essere saldati sul tubo e quindi la superficie ester na del tubo deve essere preparata prima dell'applicazione dei blocchetti citati che inducono nella tuba zione delle inevitabili concentrazioni di tensione.

Una ulteriore soluzione nota prevede l?impiego di un collare fonnato da due semicollari flangiati: le relative flange dei semicollari sono strette tra di loro tramite bulloni con l'interposizione di molle a tazza; inoltre tra collare e tubo ? predisposto uno strato di materiale coibente costituito da materiale plastico e treccia metallica.

Tale soluzione nota ? relativamente semplice e consente la libera dilatazione del tubo grazie alla presenza delle molle a tazza. il punto debole di tale soluzione ? costituito dal fatto che la coibentar? zione predisposta tra il collare e la superficie esterna del tubo ? soggetta a fessurazioni e rotture, Secondo la presente invenzione ? previsto un collare rigido che circonda il tubq?d il .cui diametro interno ? maggiore del diametro esterno del tubo stesso? Ancora una volta sono previsti dei mezzi elastici smorzanti tra il tubo ed il collare; tuttavia, rispetto alla soluzione nota sopracitata, non ? necessario applicare alla superficie esterna del tu bo alcun mezzo di ancoraggio? Oltre a ci? i mezzi elastici di supporto interposti secondo la presente invenzione tra il tubo ed il collare sono realizzati in modo estremamente semplice ed economico e consentono di smorzare le vibrazioni indotte nelle tubazioni trasformando l'energia cinetica in energia elastica di deformazione e in lavoro di attrito? Riassumente , il supporto secondo l'invenzione consente di realizzare le seguenti funzioni:

a) far dilatare diametralmente il tubo sotto l'effet to dei transictbnf-termici;

b) esercitare una certa costrizione sulla tubazione dovuta all'azione dell'elemento elastico, in modo tale da aumentare l'arco di circonferenza sul quale si va a scaricare il carico di pressione dovuto al peso proprio ed al sisma;

o) smorzare le vibrazioni indotte nella tubazione, trasformando l'energia cinetica in energia elastica di deformazione ed in lavoro di attrito?

Va notato che nessuno dei sistrani noti prevedeva 1'effetto di cui al punto (c)?

La pi? semplice forma di realizzazione dell'invenzione prevede una scatola di acciaio inossidabile in due parti, mutuamente spostabili, contenente delle lamine metalliche piatte e corrugate poste alternativamente l'una sopra l'altra?

Tali lamine deformandosi elasticamente consentono la dilatazione termica diametrale della tubazio ne e ripartiscono su una gran parte della circonferenza della tubazione le reazioni neutre tra tubazio ne e collare rigido dovute ai carichi dinamici* Oltre a ci? lo strisciamento delle creste delle strisce metalliche ondulate contro la superficie delle lamine piatte provoca un lavoro di attrito avente funzione smorzante?

Il collare che contiene la scatola metallica pu? essere un semplice collare di tipo standard, con isolamento termico posto all*esterno.

La soluzione secondo la presente invenzione ap pare pertanto nettamente pi? semplice delle soluzio, ni note aventi lo stesso scopo, con inoltre una riduzione ti tutte le voci che concorrono al suo colato: non prevede in primo luogo elementi da fissare in modo definitivo sulla superficie del tubo, ha un disegno semplice, le tolleranze di lavorazione sono ampie, non vi sono costose lavorazioni o saldature sulla tubazione; inoltre il supporto secondo l'inveitzione ? facilmente montabile e smontabile, non richie de uno studio sofisticato della distribuzione delle sollecitazioni nella tubatura in prossimit? del supporto e non altera il valore del "danno comulativo" a fatica sulla tubazione stessa?

Le caratteristiche essenziali dell'invenzione sono riassunte e schematizzate nelle rivendicazioni; gli oggetti e vantaggi della stessa risulteranno inoltre dalla descrizione che segue relativa a forme di esecuzione scelte a solo titolo di esempio con particolare riferimento alle allegate tavole di disegni in cui:

- la figura 1 mostra uno schema di principio del sug porto secondo l'ifcvenzione;

- la figura 1 /A ? un dettaglio ingrandito della figura 1;

- la figura 2 ? una sezione radiale schematica del supporto secondo l'invenzione, secondo una prima for ma di realizzazione;

- la figura 3 h una vista parziale di una seconda foz ma di realizzazione dell'invenzione con lamierini ondulati posti lungo l'asse delle tubazioni;

- la figura 4 ? una vista parziale di una terza for ma di realizzazione dell'invenzione che segue sostan zialmente lo schema di cui alla precedente figura 3? - la figura 5 ? una ulteriore forma di realizzazione della invenzione, sostanzialmente analoga alle forme di realizzazione illustrate nelle figure 3 e 4; - la figura 6 ? una quanta forma di realizzazione di un supporto secondo l'invenzione, in sezione radiale, il cui schema ? analogo a quello illustrato nella precedente figura 2;

- la figura 7 rappresenta una sesta forma di realiz zazione analoga a quelle illustrate con riferimento alle figure 2 e 6?

Con particolare riferimento alle figure sopraelencate: il supporto secondo l'invenzione ? genericamente schematizzato nella figura 1, come una serie di elementi distanziatori 10, agenti radialmente tra una corona rigida 20 ed un tubo 30 tra quali ? previsto uno spazio anulare 40; ciascuno degli elementi distanziatori radiali 10 ? schematizzato con una molla 11 e con un ammortizzatore 12 disposti in parallelo l'imo rispetto all'altro, tra, da tuia par te, la superficie esterna del tubo 30 e, dall'altra, la superficie intemadel collare rigido 20 (vedi figura 1/A).

In condizioni statiche il peso del tubo ? soste mito attraverso gli elementi elastici 11 degli elementi distanziatori 10 in modo che il peso del tubo sia distribuito su di un arco di circonferenza il pi? esteso possibile?

Le funzioni svolte dagli elementi 11 e 12 delle figure 1 e 1/A separatamente, sono svolte congiun temente dagli elementi costitutivi del supporto rivendicato, secondo le forme di realizzazione di cui alle figure 2 a 7 di cui alla figura 2 costituisce lo schema pi? generale?

Secondo lo schema della figura 2, il supporto elastico smorzante secondo l'invenzione prevede una scatola 50 formata da due semigusci 51 e 52, liberi di spostarsi mutuamente parallelamente alla direzione di applicazione del carico, tra i quali sono racchiusi un'alternanza di fogli di lamiera lisci 53 ed ondulati 5 A?

Quando una forza ? applicata al pacco di lamierini 53 e 34 nella direzione delle frecce F i lamierini ondulati 54 si schiacciano opponendo una reazione elastica di ripristino e contemporaneamente si infl?ttono anche i lamierini lisci 53 che possono contribuire efficacemente alle caratteristiche elastiche del supporto rivendicato se le nervature di lamierini ondulati poggianti sullo stesso lamierino liscio sono sfalsate, come appunto indicato in figura 2?

E' quindi consentita la deformazione elastica del supporto che permette la libera dilatazione del tubo rispetto al collare per effetto di transitori termici?

In presenza di carichi dinamici lo strisciamene to che si verifica tra le nervature delle strisce ondulate 54 e le strisce lisce 53 assorbe energia sotto forma di lavoro di attrito ci? ohe realizza la funzione smorzante schematizzata dall'elemento 12 della figura 1/A?

nella forma di realizzazione illustrata nella figura 3 le ondulazioni dei lamierini ondulati 154 si svolgono circonferenzialmente ed una coppia di la mier?ni ondulati 154 ? separata da un lamierino liscio, ovviamente arcuato, 153 contro il quale si appoggiano le creste contrapposte dei due lamierini ondulati 154?

Il supposto elastico smorzante, secondo l'inven zione, nella forma di realizzazione illustrata nella figura 3? prevede due semigusoi 151 e 152 contro le cui superfici sono liberi di strisciare i lamierini ondulati 154? Il libero avvicinamento dei due semigusci 151 e 132 in direzione radiale ? realizzato ripiegando a flangia le estremit? circonferenziali dei semigusci 151 e 152 in modo che dette flange 155 e 156 abbiano uno sviluppo radiale inferiore allo spessore radiale del supporto elastico smorzante.

Le flange 155 e 156 servono anche per posiziona re correttamente nella direzione circonferenziale, i vari seguenti in cui, secondo la forma di realizzazione della figura 3, il supporto elastico smorzan te ? suddiviso.

Ne risulta una costruzione estremamente semplice ottenuta a partire da strisce di lamierino piane che vengono semplicemente curvate, per quanto riguar da i lamierini lisci 153? vengono curvate ed ondulate per quanto riguarda i lamierini ondulati 154? ven gono curvate e flangiate, per quanto riguarda infine i lamierini che costituiscono i due semigusci 151 e 152.

Va notato che 1*assiemaggio dei vari elementi sopracitati per realizzare i vari segmenti del supporto elastico smorzante prima e per montarli poi tra il collare 120 ed il tubo 130 non richiedono ulteriori lavorazioni.

Se si tien conto che un impianto termonuclea re, cui detti supporti sono prevalentemente destinarti, prevede alcune centinaia di supporti del tipo de scritto h facile comprendere quale risparmio si pu? ottenere con una costruzione semplice secondo la pre sente invenzione?

Nella forma di realizzazione illustrata nella figura 3, il collare 120 ? realizzato in due met? serrate rigidamente tra loro da perni filettati come illustrato in figura. Esternamente al collare sono previste staffe sporgenti radialmente mediante le quali sostenere il collare, in modo di per ah noto, oon tiranti 123 o altri elementi di supporto opportuni.

Nella foxma di realizzazione illustrata in figgi ra 4, il supporto elastico smorzante ? realizzato mediante due segmenti svolgentesi per 180? per quanto l'entit? di tale sviluppo circonferenziale sia senza importanza agli effetti del funzionamento del supporto rivendicato.

11 semiguscio esterno 251 ? ancora realizzato con un lamierino curvato e flangiato alle estremit? in modo da realizzare flange 255 che possono essere collegate tra di loro attraverso perni indicati socon

lo schematicamente/il loro asse con 255* in figura 4? Il semigusoio interno dell'involucro del suppor to elastico smorzante, indicato con 252, ? costituito da un semplice lamierino incurvato con raggio di cur vatura interno pari al ra ggio esterno del tubo 230.

In questo caso tuttavia lo sviluppo circonferen ziale del semiguscio interno 252 ? solo una frazione dello sviluppo circonferenziale del semiguscio esterno 251 ed inoltre il semiguscio interno 252 non presenta flange di estremit?.

In questa forma di realizzazione non ? prevista la separa zione funzionale tra lamierini ondulati e lamierini lisci illustrata nelle figure 2 e 3

Sono previsti due lamierini a forma di greca aperta 254* e 254 che da un lato si appoggiano contro il semiguscio 251 e dall'altro si appoggiano con tro il semiguscio 252.

I lamierini "ondulati" a forma di greca 254* e 254" formano pertanto una sorta di molla a balestra a due fogli e lo strisciamento grazie al quale si rea lizza l'effetto smorzante pu? essere realizzato tra loro e in combinazione con i due semigusci 251 e 252.

non

Nella figura 4/? indicato il collare esterno che pu? essere di tipo standard, ad esempio del tipo illustrato nella precedente figura 3?

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 5, il collare 320 ? realizzato a mezzo di due semicollari dotati di flange attraversate da perni di serraggio? In questo caso ? prevista un unico lamierino ondulato che pu? estendersi per l'intero svilujo po circonferenziale del supporto? le creste delle on dulazioni si appoggiano alle facce interne, rispetti vamente esterne dei semigusci 352, 331 che in questo caso hanno perso la loro funzione di involucro e sono segmentati in striscia arcuate opportunamente distanziate allo scopo di meglio consentire le defordinazioni radiali del supporto.

Ancora una volta il supporto elastico smorzante secondo l'invenzione riesce a svolgere le sue funzio ni con una costruzione estremamente semplice e quindi di costo molto modesto?

Le forme di realizzazione illustrate nelle figure 6 e 7 sono molto simili tra di loro; esse si ri. feriscono ad una sezione radiale del supporto ma l'orientamento dei loro elementi potrebbe anche essere ruotato in modo che tali figure potrebbero rappresen tare una sezione trasversale del supporto sviluppata in piano.

Secondo tali forme di realizzazione i semigusci 451, 452 e 551 , 552 non collaborano alla dissipazio ne di energia sotto forma di lavoro di attrito ma assolvono soltanto ad una funzione .fti supporto e con tenimento degli elementi elastici smorzanti del supporto ?

Tali elementi elastici smorzanti sono realizzanti dall'accoppiamento di distanziatori 454? 554 disposti in ranghi tra i quali sono sistemati lamierini lisci 453, 553?

La flussione dei lamierini lisci 453, 553 rearlizza l'elasticit? del supporto, mentre lo strisciamento dei distanziatori sostanzialmente rigidi 454, 554 contro i lamierini lisci 453, 554 realizza l'assorbimento di energia mediante lavoro di attrito? Da un punto di vista costruttivo i distanziatori sostanzialmente rigidi 454, 554, sono saldati, la prima fila esterna, al semiguscio esterno 451, 551 e sono liberi di strisciare sul primo lamierino esterno 453*? 553*; la seconda fila; mediana, di distandatori 454, 554, sono saldati alla faccia interna del primo lamierino liscio esterno 454*, 554* e sono liberi di strisciare contro la faccia esterna del secondo lamierino 453", 553"?

Contro lo stesso lamierino possono liberamente strisciare anche i distanziatori della fila pi? interna che sono saldati al semiguscio interno 452, 552 Evidentemente gli strati di distanziatori e di possono

lamierini lisci variare a seconda delle necessit? e non ? limitato a tre.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1) Supporto elastico smorzante particolarmente adatto a tubolature sottoposte a carichi dinamici, atto ad essere preferibilmente inserito tra un collare sostanzialmente rigido e la parete di una tubazione e quindi preferibilmente di forma, complessivamente anulare, caratteriszaio dal fatto che esso pre vede una molteplicit? di elementi distanziatori in grado di sviluppare reazioni elastiche e in presenza di vibrazioni, anche un affatto smorzante*

2) Supporto elastico smorzante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso prevede almeno due lamine sovrapposte di cui almeno una ? dotata di sporgenze atte ad appoggiarsi sulla lamina contigua ed a strisciare su di essa?

3) Supporto elastico smorzante, secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che esso prevede strisce ondulate preferibilmente di lamierino e strisce lisce, preferibilmente anc?esse di lamierino, disposte l*una sull*altra alternativamente in modo da formare una sovrapposizione di stra ti elasticamente deformabili sotto carico ed in cui in corrispondenza delle deformazioni provocate da ca richi suddetti le nervature delle strisce ondulate strisciano sulle strisce contigue assorbendo lavoro di attrito. (Figre 2 e 3)?

4) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2,* caratterizzato dal fatto che esso prevede pi? strisce di lamierino sagomate a 11.?greca n almeno in parte, che poggiano l'una contro le altre in corrispondenza dei tratti di base inferiori e superiori di dette greche e sono libere di scorrere mutuamente in corrispondente di una parte almeno delle zone di contat to. (figura 4).

5) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che esse prevede almeno una striscia, preferibilmente di lamierino, sagomata in modo ondulato, le cui creste poggiano e sono libere di strisciare, almeno in parte, su segmenti di strisce sostanzialmente lisce disposti in numero di imo per ciascuna cresta della striscia ondulata (figura 5

6) Supporto secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che esso prevede strisce parallele e sovrapposte, preferibilmente di lamierino, intercalate con elementi sporgenti sfalsati da striscia a striscia; in cui ciascun elemento sporgente h saldato o comunque fissato ad uno dei lamierini contigui mentre ? libero di strisciare sull'altro dei lamierini contigui, (figure 6 e 7)?

7) Supporto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti elementi sporgenti sono rigidi.

8) Supporto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti elementi sporgenti sono elasticamente deformabili?

9) Supporto secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette strisce, lisce od ondulate, e detti elementi sporgen ti intercalati alle stesse, sono contenuti in un involucro formato da due semigusci mutuamente spostata li sotto l'azione di un carico?

10) Supporto secondo le rivendicazioni preceden_ ti, sostanzialmente realizzato e posto in opera secondo quanto descritto ed illustrato a solo titolo di esempio con particolare riferimento alle allegate tavole di disegni?