ITMI20120973A1 - Tubazione per materiali abrasivi, quale calcestruzzo o materiali simili, e suo procedimento di realizzazione - Google Patents

Description

Descrizione

"TUBAZIONE PER MATERIALI ABRASIVI, QUALE CALCESTRUZZO O MATERIALI SIMILI, E SUO PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad una tubazione per convogliare e scaricare materiali in polvere e granuli di varie dimensioni, aventi alte proprietà abrasive, quale calcestruzzo o materiali simili.

Il trovato si applica ad esempio, ma non solo, in autobetoniere, pompe autocarrate o simili, per scaricare calcestruzzo a partire da un'unità di pompaggio fino ad un punto di erogazione.

Qui e nel seguito della descrizione e delle rivendicazioni, con il termine tubazione sono comprese sia tubazioni aventi uno sviluppo sostanzialmente longitudinale, sia tubazioni curve. Il presente trovato si riferisce anche al procedimento di realizzazione della suddetta tubazione

STATO DELLA TECNICA

Sono note tubazioni utilizzate per il convogliamento di materiali abrasivi, ad esempio calcestruzzo o simili, da una zona di pompaggio ad un punto di erogazione. Tali tubazioni, la cui superficie interna à ̈ sottoposta all'effetto di continuo strisciamento da parte del calcestruzzo abrasivo, sono normalmente realizzate in materiale metallico, eventualmente sottoposto a trattamenti termici superficiali per incrementarne la resistenza all'usura.

I trattamenti termici solitamente utilizzati sono tempra superficiale, carbocementazione, nitrurazione od altro.

Tali tubazioni hanno l'inconveniente di essere molto pesanti, e si scontrano pertanto con le esigenze di alleggerimento che sono richieste ad esempio per la loro applicazione su bracci articolati, pompe autocarrate od altro, che presentano l'esigenza opposta di essere sempre più lunghi rientrando comunque nei limiti di peso ed ingombro fissati dalle normative.

Sono pure note tubazioni che comprendono uno strato interno con un'elevata durezza e quindi elevata resistenza all'usura, ed uno strato più esterno in materiale non metallico e resistente agli urti.

È pertanto possibile ottenere, nella parte interna, una buona resistenza all'usura e, nella parte esterna, una buona resistenza meccanica ed agli urti, e garantire, al tempo stesso, la resistenza ai carichi flessionali cui viene sottoposta la tubazione a causa del peso proprio e del calcestruzzo ivi transitante, e della pressione esercitata dal calcestruzzo durante il suo pompaggio.

Dall'EP 1.629.196 à ̈ nota una tubazione per calcestruzzo comprendente un corpo interno tubolare, che costituisce uno strato di usura, realizzato per stampaggio di uretano liquido. Sull'esterno del tubo di uretano, una volta completato il suo processo di formatura e solidificazione, viene applicato un rivestimento in materiale composito, in particolare costituito da filamenti di fibre, quali fibre di vetro, di carbonio, od altra fibra sintetica. La tecnica adottata per l'applicazione di tali fibre à ̈ il filament winding.

La tubazione viene completata applicando delle flange metalliche alle estremità. Tali flange vengono rese solidali alle estremità del tubo utilizzando una quantità di adesivo uretanico tra le superfici, tra loro parallele, della flangia e del rivestimento esterno in fibra della tubazione.

Tale soluzione nota presenta alcuni inconvenienti. Lo strato interno uretanico svolge la sua funzione di resistenza all'usura ma presenta scarse capacità di resistenza meccanica ed in particolare di resistenza alle elevate pressioni interne cui à ̈ sottoposta la tubazione durante il suo utilizzo; a causa di ciò, à ̈ necessario prevedere elevati spessori dello strato esterno in fibre con un conseguente aumento dei pesi della tubazione e dei tempi di realizzazione .

Inoltre, la fase di realizzazione dello strato interno uretanico risulta particolarmente complessa e dispendiosa in termini di tempo e costi di realizzazione .

Un ulteriore inconveniente à ̈ dato dal fatto che, in corrispondenza delle estremità terminali della tubazione, si verificano elevate turbolenze del calcestruzzo ivi transitante e ciò comporta un'elevata azione d'usura delle porzioni di estremità.

Dato che le flange sono associate alla tubazione per incollaggio, non appena il processo di usura ha deteriorato lo strato interno uretanico, si verifica il distacco improvviso delle flange con conseguenti problemi sul trasferimento del materiale abrasivo transitante .

Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare e mettere a punto un procedimento per realizzare una tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo, quale calcestruzzo, che sia leggera ed al tempo stesso abbia caratteristiche di resistenza all'usura e di resistenza meccanica almeno paragonabili, se non superiori, rispetto alle comuni tubazioni in materiale metallico.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una tubazione per il trasferimento di calcestruzzo che sia semplice ed economica da realizzare.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, una tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo, quale ad esempio ma non solo calcestruzzo, comprende almeno un corpo tubolare provvisto di almeno un'estremità sulla quale à ̈ montata una flangia per il collegamento di ulteriori tubazioni. La flangia ha forma sostanzialmente tubolare ed à ̈ provvista di una superficie interna che si accoppia con almeno parte del corpo tubolare.

Secondo un aspetto del presente trovato, la flangia à ̈ montata sul corpo tubolare in modo da avere una porzione d'estremità sporgente rispetto all'estremità del corpo tubolare. Inoltre, alla superficie interna della porzione di estremità della flangia à ̈ associato un elemento anulare realizzato in materiale antiusura.

In questo modo, l'elemento anulare antiusura disposto in corrispondenza dell'estremità della tubazione, evita che le turbolenze che si generano in questa zona vadano ad intaccare la superficie interna del corpo tubolare, usurandolo e mettendolo fuori uso in poco tempo. È noto, infatti, che le estremità delle tubazioni sono soggette in questa zona, ad elevate turbolenze che si traducono in usura di queste parti.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, l'elemento anulare ha un primo diametro interno inferiore rispetto ad un secondo diametro interno del corpo tubolare. In questo modo, l'elemento anulare definisce, sulla superficie interna del corpo tubolare, uno spallamento con funzione di deviazione del flusso di materiale abrasivo verso la parte centrale della tubazione. Ciò permette di evitare che il materiale vada ad usurare la zona di interfaccia fra il corpo tubolare e l'elemento anulare.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, il corpo tubolare comprende un primo strato interno di forma tubolare e realizzato in materiale antiusura, ed un secondo strato esterno provvisto di fibre avvolte sulla superficie esterna del primo strato interno ed annegate in una resina polimerica. Tale soluzione realizzativa risulta vantaggiosa per quanto riguarda il peso complessivo della tubazione; infatti, il primo strato costituisce uno strato resistente all'usura per il materiale abrasivo che viene convogliato. Il secondo strato, che avvolge il primo strato, ha funzione di conferire alla tubazione resistenza agli urti ed alle pressioni interne cui à ̈ sottoposto durante l'uso.

Inoltre, il fatto di prevedere uno strato in fibre permette di ridurre il peso complessivo della tubazione rispetto ad una tubazione realizzata completamente in materiale metallico.

Secondo un ulteriore aspetto, la flangia à ̈ montata con la sua superficie interna sulla superficie esterna dello strato interno del corpo tubolare. L'elemento anulare antiusura si viene pertanto a trovare a diretto contatto con il primo strato interno del corpo tubolare, definendo pertanto una superficie interna della tubazione completamente in materiale antiusura.

Secondo un ulteriore aspetto, la flangia à ̈ provvista, sulla sua superficie esterna, di almeno una scanalatura nella quale sono avvolte le fibre del secondo strato esterno, le quali provvedono a solidarizzare la flangia con il corpo tubolare per evitare un suo sfilamento assiale.

Dato che la porzione di estremità della tubazione à ̈ maggiormente sottoposta all'effetto di usura, causa le turbolenze che si generano, in forme realizzative del presente trovato, si prevede che l'elemento anulare sia realizzato in materiale metallico avente proprietà di resistenza ad usura maggiori rispetto a quelle del primo strato interno.

II presente trovato à ̈ anche relativo ad un procedimento di realizzazione di una tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo come sopra descritta.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica di una sezione longitudinale di una tubazione per materiali abrasivi secondo il presente trovato;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista ingrandita di un particolare di fig. 1.

- la fig. 3 Ã ̈ una rappresentazione schematica di una sezione longitudinale di una tubazione per materiali abrasivi, secondo il presente trovato;

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure.

DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE

Con riferimento a fig. 1, una tubazione per il trasferimento di materiali abrasivi, quale ad esempio calcestruzzo, viene indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 10, e comprende un corpo tubolare 11 di sezione sostanzialmente circolare e sviluppo sostanzialmente longitudinale, provvisto di una prima estremità 12, e di una seconda estremità non rappresentata nelle figure.

Nella forma di realizzazione illustrata in fig. 1, il corpo tubolare 11 si sviluppa longitudinalmente lungo un asse X, nel caso di specie rettilineo (fig.

1).

Il presente trovato si applica analogamente anche a tubazioni curve, ossia in cui il corpo tubolare 11 si sviluppa secondo un asse X curvo (fig. 3). Anche per questa soluzione realizzativa valgono le stesse considerazioni fatte per le tubazioni ad asse X rettilineo.

Il corpo tubolare 11 ha, nella fattispecie, sezione sostanzialmente circolare anche se, in altre forme di realizzazione, può avere forme diverse come rettangolare, poligonale, ad ellisse.

Secondo un'ulteriore variante realizzativa, il presente trovato si applica anche a tubazioni, rettilinee o curve, aventi una sezione trasversale che si restringe, progressivamente, o secondo porzioni della tubazione costante a tratti, lungo l'estensione longitudinale della tubazione stessa.

Il corpo tubolare 11 comprende un primo strato interno, o strato metallico 13, ed un secondo strato esterno, o strato di rivestimento 14.

Lo strato metallico 13 Ã ̈ realizzato, nel caso di specie, in acciaio temprato con un'elevata resistenza ad usura. A solo titolo esemplificativo, lo strato metallico 13 ha una durezza compresa fra 60 HRC e 70 HRC.

Lo strato metallico 13 Ã ̈ definito da un tubo avente uno spessore uniforme lungo l'intera estensione longitudinale .

Lo spessore dello strato metallico 13 Ã ̈ compreso, ad esempio, fra 1.5mm e 3.5mm.

Lo strato metallico 13, oltre ad avere funzione antiusura per il materiale abrasivo che viene fatto transitare nella tubazione, ha anche la funzione di assorbire in parte i carichi indotti dalla pressione interna del calcestruzzo e questo permette di ridurre lo spessore di materiale utilizzato per la realizzazione dello strato di rivestimento 14.

Lo strato di rivestimento 14 avvolto attorno allo strato metallico 13 ha la funzione di conferire alla tubazione 10 una maggiore resistenza agli urti contro lo strato metallico 13, e di contribuire, assieme a quest'ultimo, alla resistenza della pressione interna esercitata dal materiale abrasivo transistante.

Lo strato di rivestimento 14 comprende una pluralità di fibre 15 avvolte attorno allo strato metallico 13 ed immerse in una resina legante, quale una resina epossidica, una resina uretanica, una resina di poliestere.

Le fibre 15 sono scelte in un gruppo comprendente fibre di vetro, fibre di basalto, fibre ceramiche, fibre di carbonio, fibre metalliche, fibre naturali, o una loro combinazione.

Le fibre 15 vengono avvolte, in modo incrociato ed attorno allo strato metallico 13, con un angolo di inclinazione compreso fra 45° e 65° rispetto all'asse X della tubazione 10. Questo angolo di avvolgimento rappresenta il miglior compromesso fra l'esigenza di resistere sia ai carichi assiali che a quelli circonferenziali .

Le fibre 15 sono avvolte sullo strato metallico 13 mediante tecniche di filament winding.

La tubazione 10 così realizzata permette di ottenere una tubazione con una resistenza meccanica e di resistenza alla pressione interna che, a solo titolo esemplificativo, à ̈ compresa fra circa 140 — 170 bar.

Ciascuna delle estremità della tubazione 10, nella fattispecie la prima estremità 12, à ̈ provvista di una flangia 16 di accoppiamento che permette il collegamento ad essa di ulteriori tubazioni, ad esempio mediante giunti di serraggio.

La flangia 16 Ã ̈ definita da un elemento tubolare avente la superficie esterna sagomata in modo da definire almeno due scanalature circonferenziali, rispettivamente una prima scanalatura 19 ed una seconda scanalatura 20.

La prima scanalatura 19 permette il fissaggio solidale della flangia 16 al corpo tubolare 11 mediante avvolgimento in essa di una pluralità di fibre 15.

La seconda scanalatura 20, invece, permette il montaggio di un giunto di accoppiamento per il collegamento di un'ulteriore tubazione.

La flangia 16, durante la fase di accoppiamento al corpo tubolare 11, viene accoppiata in modo preliminare a quest'ultimo per interferenza meccanica.

Successivamente, durante la fase di realizzazione dello strato di rivestimento 14, le fibre 15 vengono avvolte attorno alla superficie esterna dello strato metallico 13, ed attorno ad una '^porzione esterna della flangia 16.

Le fibre 15 avvolte all'interno della prima scanalatura 19 vincolano la posizione assiale della flangia 16 rispetto al corpo tubolare 11, ed evitano che, durante l'uso, la flangia 16 si sfili.

La flangia 16 Ã ̈ provvista di una superficie interna 21 di accoppiamento, accoppiata in parte con lo strato metallico 13.

Infatti, la flangia 16 à ̈ montata sullo strato metallico 13 in modo da sporgere con una sua porzione di estremità 22 rispetto all'estremità terminale dello strato metallico 13, e permettere l'alloggiamento in essa di un elemento anulare 25 antiusura.

L'elemento anulare 25 à ̈ inserito per interferenza nella superficie interna 21 della flangia 16 ed à ̈ posto in battuta contro la parte terminale dello strato metallico 13.

L'elemento anulare 25 si estende all'interno della flangia per una lunghezza L compresa fra 20mm ed 80mm. Questi intervalli di lunghezza L sono il risultato di un buon compromesso fra la sua funzione di protezione dello strato metallico 13, ed il peso complessivo della tubazione 10 che comunque deve essere contenuto.

La lunghezza L dell'elemento anulare 25 à ̈ funzione del grado di turbolenza cui à ̈ sottoposta la tubazione sia essa rettilinea che curva.

Ad esempio nel caso di tubazione curva (fig. 3) si prevede che la lunghezza dell'elemento anulare 25 vari in modo crescente al diminuire dell'ampiezza dell'angolo di curvatura della curva. Così, ad esempio, l'elemento anulare 25 di una curva a 90° avrà una lunghezza inferiore rispetto a quella di una curva a 45°. In questo modo à ̈ possibile determinare un'ottimizzazione della tubazione 10 sia in termini di peso che di prestazioni.

L'elemento anulare 25 Ã ̈ realizzato in materiale antiusura, a solo titolo esemplificativo, in carburi, o altri materiali metallici aventi resistenza ad usura maggiore rispetto a quella dello strato metallico 13.

L'elemento anulare 25 Ã ̈ fissato alla superficie interna 21 della flangia 16 mediante interferenza meccanica anche se, in altre forme realizzative, si possono prevedere mezzi di fissaggio meccanici fra la flangia 16 ed il corpo tubolare 11.

L'elemento anulare 25 ha un primo diametro interno DI, che à ̈ inferiore rispetto ad un secondo diametro interno D2 dello strato metallico 13.

Tale soluzione realizzativa permette di schermare il flusso di calcestruzzo in corrispondenza della discontinuità fra l'elemento anulare 25 e lo strato metallico 13. In corrispondenza delle estremità della tubazione si à ̈ empiricamente dimostrato che il flusso di calcestruzzo subisce turbolenze particolarmente gravose, che intaccano la superficie interna della tubazione 10.

La differenza di diametro dello strato metallico 13 e dell'elemento anulare 25 permette di definire uno spallamento 27 che ha la funzione di deviare il flusso di materiale abrasivo ed evitare che intacchi direttamente lo strato metallico 13 in corrispondenza dell'interfaccia tra le due parti.

Il presente trovato à ̈ anche relativo al procedimento di realizzazione di una tubazione 10.

Il procedimento prevede una prima fase in cui le flangie 16 vengono associate, ad esempio per interferenza, alla prima 12 ed alla seconda estremità dello strato metallico 13. Durante questa fase, le flangie 16 vengono posizionate in modo da sporgere dall'estremità terminale dello strato metallico 13 con la suddetta porzione di estremità 22.

In una seconda fase à ̈ prevista la realizzazione, sulla superficie esterna del corpo tubolare 11 e della flangia 16 dello strato di rivestimento 14, mediante avvolgimento delle fibre 15 con tecniche di filament winding.

Le fibre 15 vengono avvolte anche nella prima scanalatura 19 per solidarizzare le flangie 16 al corpo tubolare 11.

Durante la seconda fase à ̈ prevista anche la polimerizzazione della resina in cui sono annegate le fibre 15.

È prevista, inoltre, una terza fase in cui l'elemento anulare 25 viene associato alla superficie interna 21 della flangia 16.

La terza fase può essere effettuata precedentemente alla prima fase, ovvero prima che la flangia 16 venga inserita sullo strato metallico 13, oppure successivamente alla seconda fase una volta avvenuto l'accoppiamento fra la flangia 16 ed il corpo tubolare 11.

È chiaro che alla tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo, ed al relativo procedimento di realizzazione fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo, quale calcestruzzo, comprendente almeno un corpo tubolare (11) provvisto di almeno un'estremità (12) sulla quale à ̈ montata una flangia (16) per il collegamento di ulteriori tubazioni, detta flangia (16) avendo forma sostanzialmente tubolare ed essendo provvista di una superficie interna (21) che si accoppia con almeno parte di detto corpo tubolare (11), caratterizzata dal fatto che detta flangia (16) à ̈ montata su detto corpo tubolare (11) in modo da avere una porzione di estremità (22) sporgente rispetto a detta estremità (12) di detto corpo tubolare (11), e che un elemento anulare (25) realizzato in materiale antiusura à ̈ associato a detta superficie interna (21) di detta porzione di estremità della flangia (16).
2. 2. Tubazione come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento anulare (25) ha un primo diametro interno (Di) inferiore ad un secondo diametro interno di detto corpo tubolare (11)
3. 3. Tubazione come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento anulare (25) si estende all'interno di detta flangia (16) per una lunghezza (L) compresa fra 20mm ed 80mm.
4. 4. Tubazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo tubolare (11) comprende un primo strato interno (13) di forma tubolare ed in materiale antiusura, ed un secondo strato esterno (14) provvisto di fibre (15) avvolte sulla superficie esterna di detto primo strato interno (13) ed annegate in una resina polimerica.
5. 5. Tubazione come nella rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta flangia (16) Ã ̈ montata con la sua superficie interna (21) sulla superficie esterna di detto strato interno (13).
6. 6. Tubazione come nella rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che detta flangia (16) Ã ̈ provvista, sulla sua superficie esterna, di almeno una scanalatura (19) nella quale sono avvolte dette fibre (15) di detto secondo strato esterno (14), per solidarizzare detta flangia (16) con detto corpo tubolare (11).
7. 7. Tubazione come nella rivendicazione 4, 5 o 6, caratterizzata dal fatto che detto elemento anulare (25) à ̈ realizzato in materiale metallico avente proprietà di resistenza ad usura maggiori rispetto a quelle di detto primo strato interno (13).
8. 8. Tubazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo tubolare (11) si estende lungo un asse (X) rettilineo.
9. 9. Tubazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni prevedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo tubolare (11) si estende lungo un asse (X) curvo.
10. 10. Tubazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo tubolare (11) ha una sezione trasversale con dimensioni che si restringono lungo la sua estensione longitudinale.
11. 11. Procedimento per la realizzazione di una tubazione per il trasferimento di materiale abrasivo, quale calcestruzzo, comprendente almeno la realizzazione di un corpo tubolare (11) provvisto di almeno un'estremità (12) sulla quale viene montata una flangia (16) per il collegamento di ulteriori tubazioni, detta flangia (16) avendo forma sostanzialmente tubolare ed essendo provvista di una superficie interna (21) che si accoppia con almeno parte di detto corpo tubolare (11), caratterizzato dal fatto che detta flangia (16) viene montata su detto corpo tubolare (11) in modo da sporgere, rispetto a detta estremità (12) di detto corpo tubolare (11), con una sua porzione di estremità (22) e che un elemento anulare (25) in materiale antiusura viene associato alla superficie interna (21) di detta flangia (16) nella sua porzione di estremità (22).