ITMI20131177A1 - Dispositivo di fissaggio reversibile - Google Patents

Dispositivo di fissaggio reversibile

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ITMI20131177A1
ITMI20131177A1 IT001177A ITMI20131177A ITMI20131177A1 IT MI20131177 A1 ITMI20131177 A1 IT MI20131177A1 IT 001177 A IT001177 A IT 001177A IT MI20131177 A ITMI20131177 A IT MI20131177A IT MI20131177 A1 ITMI20131177 A1 IT MI20131177A1
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IT
Italy
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bushing
locking
locking seat
support body
wall
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IT001177A
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Valerio Pistone
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Ansaldo Energia Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“DISPOSITIVO DI FISSAGGIO REVERSIBILE”
La presente invenzione è relativa a un dispositivo di fissaggio reversibile.
Come è noto, le operazioni di ispezione, manutenzione o riparazione che interessano corpi collegati fra loro mediante accoppiamento filettato possono presentare aspetti critici in determinate condizioni, specialmente quando lo spazio disponibile per gli operatori è angusto. Ad esempio, in caso di rottura della vite, spesso l’estrazione del moncone è difficoltosa o addirittura impossibile e obbliga a eseguire una foratura e nuova filettatura per il ripristino della madrevite.
Un caso in cui problemi legati alla rottura e sostituzione di elemento filettati sono particolarmente frequenti è quello delle camere di combustione di turbine a gas in impianti per la produzione di energia elettrica.
Una camera di combustione comprende generalmente una cassa, ad esempio di forma toroidale o cilindrica, rivestita all’interno da piastrelle termoisolanti. Le piastrelle sono normalmente collegate alla parete della cassa con dispositivi di fissaggio a vite. La madrevite è realizzata in un foro passante direttamente nella parete della cassa e la vite viene inserita (o estratta per lo smontaggio) dall’interno.
Le viti, pur essendo realizzate in leghe speciali resistenti alle alte temperature, nel tempo diventano fragili a causa dell’esposizione a ripetuti cicli termici che comportano forti variazioni di temperatura. Le viti possono perciò rompersi con una certa facilità quando, per normale manutenzione o per la sostituzione di un elemento danneggiato, le piastrelle devono essere rimosse.
In caso di rottura, parte del gambo spezzato rimane dentro la propria sede nella cassa della camera di combustione. Sovente, questa eventualità costringe a rimuovere la parte spezzata mediante trapanatura e successiva nuova filettatura e/o sostituzione dell’eventuale helicoil presente. Le operazioni da eseguire sono delicate, complesse e comunque invasive e possono causare ulteriori danni alla cassa della camera di combustione anche se eseguiti da personale altamente qualificato.
Inoltre, anche se le operazioni vengono eseguite a regola d’arte e senza provocare ulteriori danneggiamenti, va tenuto conto del fatto che molto spesso le dimensioni delle camere di combustione consentono a un solo addetto di operare dall’interno. Le operazioni di ripristino sono perciò particolarmente lunghe, oltre che laboriose.
La rottura delle viti, che è un evento relativamente frequente durante lo smontaggio delle piastrelle ha quindi un impatto negativo sulla durata degli interventi tempi di manutenzione e richiede prolungati tempi di fermo macchina, con un importante aggravio di costi.
Scopo della presente invenzione è quindi fornire un dispositivo di fissaggio reversibile che permetta di superare le limitazioni descritte.
Secondo la presente invenzione, viene fornito un dispositivo di fissaggio reversibile come definito nella rivendicazione 1.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 è una sezione trasversale di una camera di combustione di una turbina a gas;
- la figura 2 è una vista laterale di un dispositivo di fissaggio reversibile in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 3 è una vista in pianta dall’alto del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 2;
- la figura 4 è una vista frontale esplosa del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 2, sezionata lungo il piano di traccia IV-IV di figura 3;
- la figura 5 è una vista laterale esplosa del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 2, sezionata lungo il piano di traccia V-V di figura 3;
- la figura 6 è una vista in pianta dall’alto del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 2, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 7 è una vista in pianta dall’alto di un dispositivo di fissaggio reversibile in accordo a una diversa forma di realizzazione dell’invenzione;
- la figura 8 è una vista frontale del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 7, sezionata lungo il piano di traccia VIII-VIII;
- la figura 9 è una vista laterale del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 7, sezionata lungo il piano di traccia IX-IX di figura 7;
- la figura 10 è una vista in pianta dall’alto del dispositivo di fissaggio reversibile di figura 7, con parti rimosse per chiarezza; e
- la figura 11 è una vista prospettica di un dispositivo di fissaggio in accordo a un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.
L’invenzione sarà nel seguito descritta con particolare riferimento al fissaggio delle piastrelle termoisolanti alla parete interna della cassa di una camera di combustione di una turbina a gas. L’invenzione può tuttavia trovare vantaggiosa applicazione anche in altri contesti, in particolare quando sia necessario collegare tra loro due corpi con un accoppiamento filettato che debba poter essere facilmente ripristinato in caso di rottura.
Con riferimento alla figura 1 una camera di combustione 1 di una turbina a gas (non mostrata per intero) comprende una cassa 2 toroidale estendentesi attorno a un asse A e avente un primo guscio 3, radialmente esterno e definito da una parete a ciambella, e un secondo guscio 4, radialmente interno e definito da una parete sostanzialmente troncoconica. La camera di combustione 1 è provvista di un rivestimento termoisolante che ricopre internamente il primo guscio 3 e il secondo guscio 4 e comprende una pluralità di piastrelle termoisolanti 7. In una forma di realizzazione, le piastrelle termoisolanti 7 sono disposte in gruppi adiacenti lungo circonferenze attorno all’asse A della camera di combustione 1.
Le piastrelle termoisolanti 7 sono montate su guide circonferenziali (non mostrate) mediante elementi di connessione 8. Gli elementi di connessione 8 sono conformati in modo da accoppiarsi a porzioni di aggancio di rispettive piastrelle termoisolanti 7 e sono collegati alla cassa mediante dispositivi di fissaggio 10 attraverso rispettivi fori passanti 11 ricavati nel primo guscio 3 e nel secondo guscio 4 (si veda anche la figura 2).
Con riferimento alle figure da 3 a 6, in una forma di realizzazione dell’invenzione il dispositivo di fissaggio 10 comprende una boccola 12 e un corpo di supporto 13. La boccola 12 è filettata internamente ed è accoppiabile in modo rimovibile al corpo di supporto 13. In una forma di realizzazione, l’accoppiamento fra la boccola 12 e il corpo di supporto 13 è un accoppiamento a baionetta.
In dettaglio (figure 4 e 5), la boccola 12 si estende lungo un asse B, ha forma sostanzialmente cilindrica ed è provvista a un’estremità di alette di bloccaggio 14 che si estendono radialmente rispetto all’asse B. In una forma di realizzazione, le alette di bloccaggio 14 hanno forma sostanzialmente circolare o ellittica.
Il corpo di supporto 13 è sostanzialmente conformato a tazza e comprende un elemento anulare 15 e un coperchio 16 definenti fra loro una sede di bloccaggio 18 conformata per ricevere e bloccare assialmente la boccola 12.
L’elemento anulare 15 si estende attorno a un asse, che coincide con l’asse B quando la boccola è accoppiata al corpo di supporto 13. Un margine 15a dell’elemento anulare 15 è destinato in uso a essere accoppiato a una faccia esterna del primo guscio 3 o del secondo guscio 4 della cassa 2. L’elemento anulare 15 comprende inoltre un setto interno 20 che si estende perpendicolarmente all’asse B e presenta un’apertura 21 per consentire l’accesso alla sede di bloccaggio 18. Il profilo dell’apertura 21 è complementare al profilo dell’estremità della boccola 12, per consentire l’inserimento in direzione assiale.
Il setto interno 20 delimita su un lato la sede di bloccaggio 18 e, in particolare, presenta recessi 22 che definiscono una posizione di bloccaggio per la boccola 13. Più in dettaglio, i recessi 22 hanno profilo complementare rispetto alle alette di bloccaggio 14, in modo che sia impedita la rotazione della boccola 12 una volta che la boccola stessa sia posta in trazione mediante una vite, come spiegato più avanti.
In una forma di realizzazione, il coperchio 16 è disposto a chiusura dell’elemento anulare 15 e ha una cavità che delimita la sede di bloccaggio 18 su un lato opposto al lato delimitato dal setto interno 20 dell’elemento anulare 15. Come mostrato in figura 6, la porzione della sede di bloccaggio 18 che si trova all’interno del coperchio 16 presenta tanti lobi 18a quante sono le alette di bloccaggio 14 della boccola 12. I lobi 18a sono conformati in modo da consentire una rotazione della boccola 12 nella sede di bloccaggio 18 fra una posizione di inserimento, in cui le alette di bloccaggio 14 sono allineate all’apertura 21 e la boccola è scorrevole assialmente, e una posizione di bloccaggio (indicata con linea a tratteggio in figura 6), in cui le alette di bloccaggio 14 sono trattenuta in una porzione cieca della sede di bloccaggio 18 e impediscono l’estrazione della boccola 12. La posizione di bloccaggio corrisponde alla posizione in cui sono disposti i recessi 22 del setto interno 20 dell’elemento anulare 15. In una forma di realizzazione, i lobi 18a sono conformati in modo da impedire rotazioni della boccola 12 oltre la posizione di inserimento e la posizione di bloccaggio. Inoltre, le porzioni della sede di bloccaggio 18 corrispondenti alla posizione di bloccaggio sono delimitate dal setto interno 20, dal coperchio 16 e dalle pareti dei lobi 18a e sono ciechi. Inoltre, la porzione cieca di ciascun lobo 18a è disposta in modo da favorire l’inserimento e l’estrazione della boccola 12. In altre parole, la boccola 12 è filettata in modo che l’avvitamento di una vite 30 (figura 2) nella boccola 12 causi la rotazione della boccola 12 dalla posizione di inserimento alla posizione di bloccaggio (ossia verso la porzione cieca di ciascun lobo 18a) e lo svitamento della vite 30 causi la rotazione della boccola 12 dalla posizione di bloccaggio alla posizione di inserimento (ossia dalle porzioni cieche dei lobi 18a verso l’apertura 21 di accesso alla sede di bloccaggio 18).
Un foro 25 su fondo del coperchio 16 consente l’ingresso di aria di raffreddamento dall’esterno.
Inoltre, fori 26 passanti attraverso l’elemento anulare 15 e il coperchio 16 consentono di fissare il corpo di supporto 13 alla cassa 2 della camera di combustione 1 mediante viti 27, come mostrato in figura 2.
Più precisamente, il corpo di supporto 13 viene fissato alla faccia esterna della parete che definisce uno fra il primo guscio 3 e il secondo guscio 4 (nel seguito, per comodità si farà riferimento al primo guscio 3, mostrato in figura 2), in posizione corrispondente a uno dei fori passanti 11. Oltre al fissaggio a vite del corpo di supporto 13 illustrato in figura 2, o in sua sostituzione, il margine 15a dell’elemento anulare 15 può essere saldato alla cassa 2 della camera di combustione 1.
In pratica, il corpo di supporto 13 può essere disposto in modo che la boccola 12 sia accessibile dal lato della superficie di fissaggio (ossia della superficie interna della cassa 2) opposto al lato in cui si trova la sede di bloccaggio 18. Inoltre, l’accoppiamento rilasciabile fra la boccola 12 e il corpo di supporto 13 consente di sostituire la boccola 12 stessa in modo semplice e rapido in caso di necessità, ad esempio in caso di rottura della vite 30.
La boccola 12 può essere agevolmente introdotta nella sede di bloccaggio 18 in posizione di inserimento. Per come è realizzata la filettatura interna della boccola 12, il serraggio della vite 30 tende a portare la boccola 12 verso la posizione di bloccaggio, evitando la fuoriuscita accidentale. Per effetto del serraggio ulteriore della vite 30 e dell’azione del corpo che viene fissato contro la superficie interna della cassa 2 (ossia di uno degli elementi di connessione 8, nell’esempio descritto), la boccola 12 viene posta in trazione e le alette di bloccaggio 14 vengono accolte nei recessi 22 del setto interno 20, impedendo ulteriori rotazioni.
Quando la vite 30 viene svitata, le alette di bloccaggio 14 non sono più serrate nei recessi 22 e la boccola 12 può ruotare verso la posizione di inserimento. La boccola 12 è ugualmente libera di ruotare in caso di rottura della vite 30.
A questo punto, la boccola può essere facilmente estratta e sostituita.
Grazie al dispositivo di fissaggio 10, l’operazione di ripristino di una sede filettata inservibile è quindi estremamente semplificata e non richiede interventi radicali (trapanatura e nuova filettatura) sulla parete. Nel caso delle camere di combustione, il ripristino delle condizioni originarie mediante sostituzione della boccola 12 può essere agevolmente effettuato da un solo operatore e anche con poco spazio a disposizione.
Vantaggiosamente, inoltre, il corpo di supporto si trova all’esterno cassa 2 della camera di combustione 1 e quindi è esposto a moderate sollecitazioni termiche. Il rischio
Le figure da 7 a 10 illustrano una diversa forma di realizzazione dell’invenzione. In questo caso, un dispositivo di fissaggio 100 comprende una boccola 112 e un corpo di supporto 113.
La boccola 112 è filettata internamente ed è accoppiabile a baionetta in modo rimovibile al corpo di supporto 113. La boccola 112 si estende lungo un asse B’, ha forma sostanzialmente cilindrica ed è provvista a un’estremità di alette di bloccaggio 114 che si estendono radialmente rispetto all’asse B’.
Il corpo di supporto 113 è conformato a tazza e definisce una sede di bloccaggio 118 atta a ricevere la boccola 112.
La sede di bloccaggio 118 è delimitata su un lato da una parete di fondo del corpo di supporto 113 e, dal lato opposto, da una piastra, in particolare un disco 116 alloggiato nel corpo di supporto 113. Più in dettaglio, il corpo di supporto 113 presenta un risalto anulare interno sul quale appoggia il disco 116, in modo da restare distanziato dalla parete di fondo del corpo di supporto 113. Spine radiali 116a alloggiate in sedi 119 del corpo di supporto 113 impediscono la rotazione del disco 116. Il disco 116 ha un’apertura 121 conforme al profilo dell’estremità della boccola 112 provvista delle alette 114, per permettere l’accesso alla sede di bloccaggio 118.
Come mostrato in figura 8, la porzione della sede di bloccaggio 118 definita nella parete di fondo del corpo di supporto 113 presenta tanti lobi 118a quante sono le alette di bloccaggio 114 della boccola 112.
I lobi 118a sono conformati in modo da consentire una rotazione della boccola 112 nella sede di bloccaggio 118 fra una posizione di inserimento, in cui le alette di bloccaggio 114 sono allineate all’apertura 121 e la boccola è scorrevole assialmente, e una posizione di bloccaggio, in cui le alette di bloccaggio 114 sono trattenuta in una porzione cieca della sede di bloccaggio 118 e impediscono l’estrazione della boccola 112.
Un pacco di molle a tazza 130 (“belleville washers”; tre nell’esempio descritto) è alloggiato nella cavità del corpo di supporto 113 attorno alla boccola 112, in battuta contro il disco 116. Le molle a tazza 130 permettono di diminuire la tensione sulla vite 130 di fissaggio e compensare le dilatazioni termiche della camera di combustione.
Fori 126 passanti consentono di fissare il corpo di supporto 113 alla cassa 2 della camera di combustione 1 mediante viti 127.
In una forma di realizzazione, illustrata in figura 11, un dispositivo di fissaggio 200 comprende una boccola 212 inseribile in modo rimovibile in una sede di bloccaggio 218. La sede di bloccaggio 218 quale è ricavata direttamente in una parete 213 che funge anche da corpo di supporto.
La boccola 212 è filettata internamente ed è accoppiabile a baionetta in modo rimovibile alla sede di bloccaggio 218 nella parete 213. La boccola 212 si estende lungo un asse B”, ha forma sostanzialmente cilindrica ed è provvista a un’estremità di alette di bloccaggio 214 che si estendono radialmente rispetto all’asse B”.
La sede di bloccaggio 218, come accennato, è ricavata direttamente nella parete 213 ed è accessibile attraverso un’apertura 221 su una faccia 213a della parete 213 stessa.
L’apertura 221 è conforme al profilo dell’estremità della boccola 212 provvista delle alette di bloccaggio 214.
La sede di bloccaggio 218 presenta tanti lobi 218a quante sono le alette di bloccaggio 214 della boccola 212.
I lobi 218a sono conformati in modo da consentire una rotazione della boccola 212 nella sede di bloccaggio 218 fra una posizione di inserimento, in cui le alette di bloccaggio 214 sono allineate all’apertura 221 e la boccola è scorrevole assialmente, e una posizione di bloccaggio, in cui le alette di bloccaggio 214 sono trattenuta in una porzione cieca della sede di bloccaggio 218 e impediscono l’estrazione della boccola 212.
Risulta infine evidente che al dispositivo di fissaggio descritto possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Ad esempio, il bloccaggio della boccola nella sede potrebbe essere effettuato con mezzi diversi da quelli descritti. In particolare, in luogo delle alette descritte potrebbero essere utilizzati elementi di bloccaggio diversi, quali spine o porzioni di flange. Inoltre, gli elementi di bloccaggio potrebbero essere in un diverso numero, ad esempio tre o quattro. In questo caso, la sede di bloccaggio può vantaggiosamente comprendere altrettanti lobi, ciascuno dei quali permette consente e limita la rotazione della boccola a un arco definito fra la posizione di inserimento e la posizione di bloccaggio.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di fissaggio reversibile comprendente: un corpo di supporto (13; 113; 213), avente una sede di bloccaggio (18; 118; 218) e un’apertura (21; 121; 221) per l’accesso alla sede di bloccaggio (18; 118; 218), la sede di bloccaggio (18; 118; 218) essendo configurata per essere disposta da una prima banda rispetto a una faccia di fissaggio di una parete; una boccola (12; 112; 212) filettata inseribile nella sede di bloccaggio (18; 118; 218) in modo da poter ricevere una vite (30; 130) attraverso la faccia di fissaggio della parete, da una seconda banda della faccia di fissaggio della parete opposta rispetto alla sede di bloccaggio (18; 118; 218); e almeno un elemento di bloccaggio (14; 114; 214), configurato per bloccare in modo rilasciabile la boccola (12; 112; 212) nella sede di bloccaggio (18; 118; 218).
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la boccola (12; 112; 212) e la sede di bloccaggio (18; 118; 218) sono configurate per essere accoppiate a baionetta.
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’elemento di bloccaggio comprende un’aletta (14; 114; 214) estendentesi in direzione radiale dalla boccola (12; 112; 212) e la sede di bloccaggio (18; 118; 218) ha una porzione cieca comunicante con l’apertura (21; 121; 221) e atta a ricevere e trattenere assialmente l’aletta (14; 114; 214).
  4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui la boccola (12; 112; 212) è angolarmente mobile nella sede di bloccaggio (18; 118; 218) fra una posizione di inserimento, in cui l’aletta (14; 114; 214) è allineata all’apertura (21; 121; 221) e la boccola (12; 112; 212) è mobile assialmente, e una posizione di bloccaggio, in cui l’aletta (14; 114; 214) è trattenuta nella porzione cieca della sede di bloccaggio (18; 118; 218).
  5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui la boccola (12; 112; 212) è filettata in modo che l’avvitamento della vite (30; 130) nella boccola (12; 112; 212) causi la rotazione della boccola (12; 112; 212) dalla posizione di inserimento alla posizione di bloccaggio e lo svitamento della vite (30; 130) causi la rotazione della boccola (12; 112; 212) dalla posizione di bloccaggio alla posizione di inserimento.
  6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo di supporto (13; 113; 213) è conformato a tazza e la boccola (12; 112; 212) alloggiata nel corpo di supporto (13; 113; 213) è accessibile attraverso un imbocco del corpo di supporto (13; 113; 213).
  7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, comprendente un pacco di molle a tazza (130) alloggiate nel corpo di supporto (113) attorno alla boccola (112).
  8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui il corpo di supporto (113) comprende una parete di fondo, nella quale è definito un primo lato della sede di bloccaggio (118), e una piastra (116), dove sono definiti l’apertura (121) e un secondo lato della sede di bloccaggio (118).
  9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui il corpo di supporto (13) comprende un elemento anulare (15), in cui sono definiti un primo lato della sede di bloccaggio (18) e l’apertura (21), e un coperchio (16), in cui è definito un secondo lato della sede di bloccaggio (18; 118; 218), il coperchio (16) essendo disposto a chiusura dell’elemento anulare (15) su un lato opposto a un lato di inserimento della boccola (12).
  10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di fissaggio a parete (26, 27) configurati per fissare il corpo di supporto (13; 113; 213) alla parete, su un’ulteriore faccia della parete opposta alla faccia di fissaggio e con l’apertura (21; 121; 221) accessibile attraverso la faccia di fissaggio della parete.
  11. 11. Camera di combustione di turbina a gas, comprendente una cassa (2) e una pluralità di piastrelle (7) termicamente isolanti disposte su una faccia interna della cassa (2); in cui le piastrelle (7) sono fissate alla cassa (2) mediante almeno un dispositivo di fissaggio reversibile (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
  12. 12. Camera di combustione secondo la rivendicazione 11, in cui il corpo di supporto (13; 113; 213) è fissato a una faccia esterna della cassa (2) e la boccola (12; 112; 212) è inseribile ed estraibile dall’interno della cassa (2) attraverso un foro (11).
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