IT8322247A1 - Dispositivo accumulatore resistente alla pressione e metodo per la sua fabbricazione - Google Patents

Description

Descrizione dell'inverizione?avente per titolo:

"DISPOSITIVO ACCUMULATORE RESISTENTE ALLA PRESSIONE E METODO PER LA SUA FABBRICAZIONE"

RIASSUNTO

La presente invenzione ? diretta ad un dispositivo accumulatore e ad un metodo per la sua fabbricazione. Il recipiente di pressione secondo l'invenzione comprende una porzione ad involucro avente una imboccatura aperta ed un organo a coperchio fissato sull'imboccatura aperta dopo che un complesso a camera d'aria ? stato fissato nella porzione ad involucro del recipiente di pressione. Un aspetto caratterizzante dell'invenzione sta nella presenza di una saldatura anulare esterna che collega 1'organo a coperchio alla porzione di parete esterna del recipiente, nonch? di un collegamento a saldatura interna tra la porzione di parete interna dell'organo a coperchio ed il bordo di estremit? diretto verso l'alto dell'imboccatura del recipiente di pressione. Un ulteriore aspetto caratterizzante dell'invenzione sta nell'utilizzazione di un organo a mantello metallico che ha funzione di sostegno della camera d'aria e definisce con la superficie della parete interna dell'organo a coperchio un incavo anulare che contiene la saldatura che fissa l'interno dell'organo a coperchio al bordo pi? alto del recipiente di pressione, per cui viene ridotta al minimo la possibilit? di caduta di frammenti di saldatura nella camera d'aria con danni a quest'ultima.

.L'invenzione ? inoltre diretta ad un metodo di fabbricazione di un dispositivo accumulatore del tipo descritto, in cui la saldatura interna tra .l'organo a coperchio ed il recipiente di pressione viene effettuata mediante un meccanismo di.saldatura inserito attraverso l'apertura dell'organo a coperchio che alla fine sar? utilizzata per alloggiare il complesso di valvola di carico del gas. Secondo un aspetto caratterizzante del metodo dell'invenzione l'organo a coperchio pu? essere applicato in una conformazione inizialmente cilindrica, il cui spessore di parete ? in modo preferibile sostanzialmente prossimo allo spessore di parete del recipiente di pressione, e che viene successivamente imbutita al tornio o formata nella conformazione in parte semisferica tipicamente impiegata nei dispositivi accumulatori.

La presente invenzione appartiene al campo dei dispositivi accumulatori ed in modo pi? particolare si riferisce ad un dispositivo accumulatore che comprende un recipiente di pressione avente alla sua estremit? inferiore un'apertura dell'olio, un organo a coperchio alla sua estremit? superiore, un complesso valvolare di carico del gas montato nell'organo a coperchio ed un complesso interno a camera d'aria che suddivide il recipiente in due camere rispettivamente in comunicazione con l'apertura dell'olio ed il complesso valvolare di carico del gas.

Con l?uso sempre pi? crescente di dispositivi accumulatori idraulici per l'immagazzinamento di energia e per lo smorzamento delle .pulsazioni, nonch? per altri usi, una crescente attenzione ? stata posta nella costruzione di tali accumulatori cos? da consentire una fabbricazione economica, e tuttavia offrire un alto grado di resistenza alle pressioni alle quali gli stessi sono soggetti durante l'uso. Accumulatori noti possono essere fabbricati con una procedura che comporta la formazione di collegamenti a vite sul recipiente di pressione e sull?organo a coperchio usato per chiuderne una estremit?. Dopo il montaggio e grazie alla introduzione tra le parti montate di appropriati anelli ad "0" (O - ring) o simili elementi di.guarnizione, tali dispositivi sono in grado di resistere ad alte pressioni senza pericolo di una separazione assiale del coperchio dal recipiente di pressione. Comunque, si potr? facilmente notare come l'operazione di formazione del recipiente di pressione e del coperchio, per esempio mediante operazioni di forgiatura e successiva lavorazione a macchina dei collegamenti a vite necessari sui componenti suddetti, ? una operazione estremamente costosa che limita il campo di utilizzazione in cui l'accumulatore pu? essere economicamente impiegato.

Numerosi mezzi sono stati suggeriti per unire in modo efficace l'organo a coperchio sull'estremit? aperta del recipiente di pressione al fine di realizzare un collegamento resistente a pressione tra tali part?. Tali mezzi hanno compreso fasi di rullatura, in cui i metalli dei componenti vengono deformati in un impegno reciprocamente bloccante. A titolo di esempio, si fa riferimento al brevetto U.S.A. n. 4.280.533 per mezzi di collegamento di tali componenti per rullatura o imbutitura al tornio. Tuttavia come gli esperti nella tecnica di formatura dei metalli potranno facilmente comprendere, la rullatura o imbutitura al tornio per definire piegature acute o incastri reciproci ? limitata a metalli di spessore relativamente ridotto e quindi gli accumulatori formati in tal modo non sono adatti ad un funzionamento a pressione elevata. Inoltre, la rullatura di metalli intorno a linee di piegature acute, determina spesso la cristallizzazione dei metalli nelle aree deformate con conseguente indebolimento delle strutture metalliche.

Un altro metodo di uso comune per collegare i componenti del coperchio di un accumulatore al componente recipiente di pressione comporta una fase di montaggio delle parti suddette e la formazione di una giunzione saldata tra la porzione di parete esterna del recipiente e la superficie diretta verso il basso del coperchio. Tuttavia, ? noto come nelle operazioni ad alta pressione il collegamento a giunzione saldata, in particolare in corrispondenza della sua interfaccia con le porzioni di parete esterna del recipiente di pressione, sia soggetto ? fenomeni di taglio o separazione con conseguenti perdite e come in condizi?ni estreme il coperchio possa essere espulso a scoppio dal suo collegamento con il recipiente di pressione.

Per riassumere, si pu? dire che la presente invenzione ? diretta ad un tipo perfezionato di dispositivo accumulatore e ad un metodo per la fabbricazione dello stesso, caratterizzato dal fatto che i componenti dell'accumulatore, e precisamente il recipiente di pressione, il complesso di camera d'aria e l'organo a coperchio sono collegati tra loro da una serie di tre saldature anulari. Per la resistenza del complesso alle forze radiali ed assiali risultanti dalla alta pressione, ? determinata che due di tali saldature siano effettuate tra l'organo a coperchio ed il recipiente di pressione, una essendo la saldatura esterna essenzialmente convenzionale e un'altra essendo una saldatura interna anulare e continua tra il bordo superiore del recipiente e la porzione-di parete laterale interna del coperchio. Tale costruzione offre un grado di resistenza alle pressioni radiale ed assiale di gran lunga pi? alto rispetto alle costruzioni convenzionali a singola saldatura esterna.

Un aspetto importante dell'invenzione sta nella presenza di un mantello di montaggio collegato per saldatura all'interno del recipiente di pressione ed utilizzato come supporto del complesso di camera d'aria. Talimantelli di montaggio sono di per s? noti. Tuttavia, secondo la presente invenzione, l'estremit? pi? alta del mantello si estende per una certa distanza al disopra della porzione di imboccatura aperta del recipiente di pressione, per cui tra la superficie interna del coperchio e la porzione di estremit? che si estende verso l'alto del mantello del complesso di camera d'aria si viene a definire un incavo anulare per la formazione della saldatura interna. La presenza di tale incavo impedisce il flusso di materiale di saldatura all'interno della camera d?aria con risultante danno o distruzione della camera di aria con risultante danno o distruzione della stessa camera d'aria.

L'invenzione ? inoltre diretta ad un nuovo metodo di fabbricazione di un recipiente resistente alle alte pressioni, metodo secondo il.quale si ottiene accesso all'area di saldatura formata internamente al dispositivo attraverso l'apertura nel coperchio, che serviX? ad alloggiare il complesso di valvola di carico del gas.

Secondo un aspetto ulteriore del metodo dell'invenzione, l'organo a coperchio pu? essere applicato in una conformazione inizialmente cilindrica, il cui spessore di parete ? in modo preferibile sostanzialmente prossimo allo spessore di parete del recipiente di pressione, e che viene successivamente imbutita al tornio o.formata nella conformazione in parte semisferica tipicamente impiegata nei dispositivi accumulatori. E' da tener presente che la formazione mediante imbutitura al tornio o rullatura non richiede la realizzazione di piegature acute, per cui tale operazione ? adatta per essere utilizzata con materiali a pareti spesse e non comporta problemi di cristallizzazione dei metalli.

Quindi, uno scopo della presente invenzione ? di realizzare un tipo nuovo di dispositivo accumulatore resistente alle alte pressioni.

Un altro scopo dell'invenzione ? la realizzazione di un dispositivo accumulatore del tipo descritto, in.cui un organo a coperchio, che porter? il complesso della valvola di carico del gas, ? fissato al recipiente di pressione mediante due collegamenti di saldatura anulari, in tal modo aumentando notevolmente la resistenza alla.separazione del coperchio dal recipiente e aumentando .quindi la sua resistenza alla pressione.

Ancora un altro scopo dell'invenzione ? la realizzazione di un metodo per la fabbricazione di un dispositivo accumulatore idraulico resistente al alte pressioni, metodo che comprende la fase di effettuare una saldatura interna tra l?organo a coperchio e .l'estremit? superiore del recipiente di pressione, tale saldatura interna.essendo effettuata attraverso un'apertura ricavata nello organo a.coperchio, che allogger? poi il complesso della valvola d? carico del gas.

Ancora un'altro scopo dell'invenzione e la realizzazione di un ,metodo di fabbricazione di un

'dispositivo accumulatore come descritto, metodo che comprende la fase di formare .1'organo a coperchio nella sua configurazione finale dopo che il coperchio stesso ? stato collegato per saldatura, sia mediante una saldatura interna che mediante una saldatura esterna, al corpo del recipiente di pressione.

Questi ed altri scopi che potranno evidenziarsi nel seguito, vengono conseguiti dalla presente che vieneoradescritta in dettaglio e solo a titolo esemplificativo con riferimento a preferite forme di esecuzione per le quali si fa riferimento agli annessi disegni, in cui:

fig. 1 ? una vista in sezione verticale assiale di un recipiente di pressione secondo .l'invenzione in condizione di finitura parziale;

fig. 2 ? una sezione parziale ingrandita del recipiente di pressione di fig. 1 in condizione finita; e

fig. 3 ? una sezione verticale parziale simile alla sezione di fig. 2 di un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione.

Facendo ora riferimento ai disegni, in fig. 1 ? rappresentato un dispositivo accumulatore in parte finito, il .quale comprende un recipiente di pressione 10 avente in corrispondenza della sua estremit? inferiore un'apertura dell'olio 11, un raccordo internamente filettato 12 essendo previsto per consentire al recipiente di essere collegato alla linea o conduttura idraulica di un impianto che incorpora l'accumulatore.

Il recipiente di pressione 10 comprende una porzione di imboccatura aperta definita dal bordo superiore o faccia di estremit? 13 diretto verso l'alto del recipiente di pressione. Di preferenza la porzione di parete esterna 1? del recipiente di pressione comprende una gola o rientranza anulare 15 adiacente alla estremit? superiore del recipiente per scopi che risulteranno evidenti nel seguito.

Il dispositivo comprende un complesso di camera d'aria l6, detto complesso comprendendo un organo di ritegno o mantello di materiale metallico 17, sul quale prende appoggio un organo elastomero di camera -d'aria l8. In corrispondenza della sua estremit? inferiore 19 l'organo di camera d'aria 18 pu? essere munito di un bottone rigido 20 per s? noto, bottone che .nella condizione di distensione della camera d'aria funziona per sistemarsi contro la luce o apertura dell'olio 11 e chiudere a tenuta la stessa. Il mantello 17 pu? comprendere una flangia 21 diretta all'interno sulla quale, mediante un processo combinato di vincolo e adesione, ? montata una porzione 22 di orlo ispessita della camera d'aria.

Il dispositivo accumulatore comprende un organo a coperchio o sottocomplesso 23, che porter? infine il complesso della valvola di carico del gas 24 (vedere fig. 2).

Viene ora descritta la sequenza delle fasi impiegate per trasformare o montare gli elementi qui sopra .descritti nel complesso accumulatore finito illustrato in fig. 2. Come fase iniziale, il complesso di camera d'aria 16 viene inserito attraverso l'estremit? o imboccatura aperta 13 del recipiente di pressione in modo tale che il bordo pi? in alto 25 del mantello 17 si estenda per una breve distanza "d" al disopra del livello del bordo superiore 13 del recipiente di pressione. Con il mantello 17 in tal modo posizionato rispetto al recipiente di pressione, si forma una saldatura anulare di resistenza W-l tra il mantello 17 ed il recipiente sulla area corrispondente alla scanalatura 15 dello stesso recipiente di pressione. Lo scopo della presenza della scanalatura o rientranza 15 ? quello di lasciare nel recipiente di pressione una sezione di parete di metallo relativamente sottile 15?. Di preferenza.lo spessore di parete 15T del recipiente di pressione in allineamento con la gola o scanalatura 15 ? sostanzialmente identico allo spessore di parete del mantello 17 allo scopo di facilitare la formazione di una saldatura di resistenza.

Dopo che il complesso di camera d'aria 16 ? stato collegato al recipiente 10,.l'organ? a coperchio 23 viene infilato sulla estrenit? 13 del recipiente.nella posizione illustrata nelle figg. 1 e 2. Con le parti posizionate nel modo rappresentato, si effettua una seconda saldaturaanularee continua W-2 tra il bordo superiore 13 del recipiente di pressione e la porzione di parete interna 26 del complesso a coperchio 23.

Come risulta evidente da un esame delle figg. 1 e 2, in virt? del fatto che 1'estremit? superiore 25 del mantello si estende al disopra del bordo superiore 13 del recipiente di pressione, tra il coperchio 23 ed il mantello 17 si viene a definire un incavo anulare T atto ad accogliere la giunzione saldata W-2. Questo incavo assicura che i residui provenienti dalla formazione della saldatura W-2 non vadano a cadere nell'interno della camera d'aria con possibile danno conseguente sia immediatamente per bruciatura che successivamente a causa della presenza di particelle metalliche. Facoltativamente, e per ulteriore precauzione contro danni alla camera .d'aria, durante la formazione della saldatura W-2, la stessa potr? essere riempita di acqua.

Infine, si forma la saldatura W-3, la stessa essendo una saldatura anulare e continua che vincola il Lordo 28 diretto verso il basso del coperchio 23 con la porzione di parete interna 29 del recipiente di pressione 10. Si comprender? come la sequenza .della formazione delle giunzioni saldate W-2 e W-3 sia facoltativa.

Dopo che le parti sono state collegate nel modo qui prima descritto, l'organo a coperchio 23 pu? essere deformato all'interno nella conformazione rappresentata in fig. 2, operazione questa che si tradurr? nella formazione di una porzione in parte semisferica 30 avente al centro una apertura ristretta .del gas 31. II mezzo o valvola 24 per la carica del gas pu? essere collegato per esempio mediante saldatura 32 alla apertura di carico .del gas 31, completando cos? il complesso del dispositivo accumulatore.

Quando 1'accumulatore completato ? sotto pressione, le porzioni delle giunzioni saldate W-2 e W-3, vincolate alla parete esterna 29 del recipiente di pressione,ed alla superficie di parete interna 26 del coperchio23 saranno soggette a forze di taglio ' eie porzioni delle giunzioni saldate W-2 e W-3, vincolate alla .estremit? 13 del recipiente di pressione ed alla estremit? 28 del coperchio 23, saranno soggette a forze-di trazione. La efficacia delle aree di ritenzione soggette a forze di trazione per impedire la separazione del coperchio dal recipiente di pressione ? di gran lunga superiore alla efficacia delle aree di ritenzione soggette a forze di taglio. Di conseguenza, un accumulatore del tipo avente un coperchio fissato da due saldature ad un involucro o recipiente di pressione pu? resistere a pressioni di gran lunga pi? alte prima della separazione del coperchio dall'involucro rispetto ad un accumulatore dello,stesso tipo, avente per? una saldatura singola per tenere insieme il coperchio e l'involucro.

Nella forma di realizzazione di fig. 3, in cui alle parti simili sono stati assegnati riferimenti numerici simili, la sola differenza con la forma di realizzazione prima descritta sta nel fatto che l'organo a coperchio.23a ? stato gi? preformato alla sua configurazione in parte sferica. L'organo a coperchio 23a comprende una apertura di carico del gas 3LA di diametro relativamente grande. Inoltre, 1'estremit? pi? in alto 25a del mantello 17a ? inclinata in alto e radialmente all'interno verso la apertura di carico del gas.

Con la realizzazione dei componenti nel modo indicato, ? possibile, con la forma di realizzazione di fig. 3, effettuare la giunzione saldata W-2 inserendo un'asta o barra di saldatura attraverso 1'apertura di carico del gas 31A nella direzione indicata dalla freccia 33. La configurazione curvata o inclinata della porzione superiore 25a del mantello permette un gioco addizionale per l'inserimento del mezzo di saldatura.

Come risulter? evidente agli esperti di questo settore della tecnica numerose varianti nella costruzione descritta e nella sequenza delle fasi del metodo possono essere apportate senza

Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1.) Dispositivo accumulatore comprendente un recipiente di pressione c.he ha un'estremit? chiusa munita di una apertura dell'olio ed un'estremit? aperta, detta estremit? aperta terminando in una porzione di bordo diretta verso .l'alto, un sottocomplesso di camera d'aria montato in detta estremit? aperta, detto sottocomplesso comprendendo un mantello metallico di montaggio allungato in senso assiale avente una camera d'aria saldamente fissata ad una estremit? di esso detto mantello di montaggio essendo disposto in detto recipiente con detta una estremit? piu vicina a detta estremit? chiusa di detto recipiente, almeno una porzione della porzione di parete esternadi detto mantello impegnando intimamente la porzione di parete interna di detto recipiente adiacente detta estremit? aperta, un organo a coperchio avente un'apertura per accogliere una valvola di carico del gas, detto organo a coperchio essendo disposto a chiusura di detta estremit? aperta, detto organo a coperchio comprendendo/in mantello pendente che ricopre all'esterno detta estremit? aperta, detto organo a coperchio comprendendo una porzione a bordo diretta verso il basso,?una prima saldatura di collegamento anulare e continua formata, tra detto mantello di montaggio e detto recipiente in corrispondenza delle,loro porzioni di impegno, una seconda saldatura di collegamento anulare e continua formata tra detta porzione a bordo diretta verso l'alto e la porzione di parete interna di detto organo a coperc.hio ed una terza saldatura di collegamento anulare e continua formato tra detta porzione a bordo di detto organo a coperchio e la porzione di parete esterna di detto recipiente.

2) Dispositivo accumulatore come,in l), in cui detto mantello di montaggio comprende una porzione di estremit? superiore che si estende in alto oltre detto bordo aperto aperto di detto recipiente, detta porzione di estremit? superiore di detto mantello di montaggio, detta porzione a bordo di detto recipiente e detta porzione di parete interna di detto organo a coperchio definendo insieme un incavo anulare che riceve detta seconda saldatura di collegamento.

3) Dispositivo accumulatore come in 2), in cui detta porzione a bordo superiore di detto mantello di montaggio ? inclinata in alto e radialmente all'interno verso detta apertura in detto coperchio, per esporre con ci? detta porzione a bordo attraverso detta apertura in detto organo a coperchio per consentire in tal modo l'effettuazione di detta seconda saldatura di collegamento mediante una bacchetta di .saldatura inserita attraverso detta apertura.

4) Dispositivo accumulatore come in 2), in cui detta prima saldatura di collegamento comprende una saldatura di resistenza, detto recipiente comprendendo sulla sua superficie esterna una porzione di spessore rMotto corrispondente come spessore di parete a quello di detto mantello ed in corrispondenza con detta prima saldatura di collegamento.

5) Dispositivo accumulatore come in 2), in cui detto organo a coperchio ? formato per rullatura all'interno in modo da definire detta apertura,detta formazione per rullatura essendo effettuata dopo la formazione di dette prima, seconda e terza saldatura di collegamento.

6) Metodo per la fabbricazione di un dispositivo accumulatore resistente a pressione, che comprende un recipiente di pressione avente'un'estremit? chiusa munita di una apertura dell'olio, ed una estremit? aperta avente un bordo diretto verso l'alto, un'complesso di camera d'aria comprendente un mantello metallico di montaggio, ed un organo a coperchio avente un'apertura per la ricezione di un complesso di carico del gas, detto organo a coperchio comprendendo un mantello pendente terminante in un bordo diretto verso il basso, metodo .che comprende le fasi di inserire detto mantello di montaggio in detto recipiente, formare una prima saldatura di collegamento anulare e continua tra detto mantello di montaggio e detto recipiente, montare detto mantello di dett? organo a coperchio su detta estremit? aperta di detto recipiente, formare una seconda saldatura di collegamento anulare e continua tra detta porzione di bordo diretto verso l'alto e la porzi?ne di parete interna di detto organo a coperchio, e formare una terza saldatura di collegamento anulare e continua tra detta porzione di bordo di detto coperchio e la porzione di parete esterna di detto recipiente.

7) Metodo come in 6), in cui detta seconda saldatura di collegamento viene effettuata inserendo il mezzo nell'interno di detto coperchio attraverso detta apertura in detto coperchio.

8) .Metodo.come in 7), in cui detto mantello di montaggio viene inserito in modo che il tordo superiore di detto mantello sporga al disopra del livello di detto bordo di detto recipiente, detta prima saldatura di collegamento viene formata, prima rispetto a dette altre saldature di collegamento e detta seconda saldatura di collegamento viene formata nell'incavo definito tra detta porzione sporgente in alto di detto mantello di montaggio, detta porzione di parete interna di detto coperchio e detto bordo diretto verso l'alto.

9) Metodo come in 7), in cui detto organo a coperchio ? inizialmente generalmente cilindrico, e comprendente la fase di deformare all'interno 1'estremit? di detto organo a coperchio opposta a detto bordo diretto verso il basso per restringere detta apertura dopo la formazione di dette tre saldature di collegamento.