ITMI20131860A1 - Gabbia di laminazione a tre rulli con cambio laterale rispetto alla linea di laminazione - Google Patents
Gabbia di laminazione a tre rulli con cambio laterale rispetto alla linea di laminazioneInfo
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Description
Descrizione
GABBIA DI LAMINAZIONE A TRE RULLI CON CAMBIO LATERALE RISPETTO ALLA LINEA DI LAMINAZIONE
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad una gabbia di laminazione a tre rulli di laminazione utilizzata in laminatoi per Ia produzione di corpi tubolari senza saldatura o per corpi astiformi in genere, in cui l’estrazione di ciascuna gabbia è effettuata trasversalmente alla linea di laminazione.
Stato della tecnica
I laminatoi per la laminazione longitudinale di tubi, o per corpi astiformi in genere, comprendono gruppi di gabbie di laminazione a due o più rulli per gabbia. Una gabbia di laminazione di tipo noto comprende tipicamente, per ogni rullo di laminazione:
- una capsula idraulica per la regolazione della posizione radiale del rullo di lavoro rispetto all’asse di laminazione del laminatoio;
- un’allunga di comando, ad esempio un’allunga con giunto cardanico e con innesto scanalato per innestarla sul mozzo del rullo, per trasmettere il moto rotatorio al rullo; - un motore e un riduttore, disposti all’altra estremità dell’allunga di comando e connessi ad essa.
In particolare quando si utilizzano gabbie di laminazione a tre rulli per gabbia, i rulli di ogni gabbia di laminazione sono tenuti assemblati in posizione operativa da una cartuccia porta-rulli che rende più agevole montare e smontare i rulli di laminazione dalla gabbia. L’impiego della cartuccia porta-rulli infatti permette l’estrazione in contemporanea dal laminatoio dei tre rulli nel caso di un cambio dei rulli per una normale manutenzione.
In una tipologia di laminatoi per la laminazione longitudinale di tubi dello stato della tecnica, il cambio delle cartucce porta-rulli viene effettuato facendole scorrere in direzione trasversale all’asse di laminazione. In questo caso si effettua pertanto un cambio laterale delle cartucce rispetto alle gabbie di laminazione e, in particolare in quei sistemi in cui le capsule idrauliche per la regolazione e il controllo della pressione di laminazione sono rigidamente fissate al telaio esterno della gabbia, si progettano le corse dei pistoni delle capsule di lunghezza tale da consentire anche la ritrazione dei pistoni delle capsule fuori dall’ingombro costituito dal percorso della cartuccia porta-rulli, durante l’estrazione laterale della stessa dal laminatoio. D’altra parte, la laminazione di tubi in laminatoi a tre o più rulli per gabbia comporta la necessità di operare con capsule idrauliche per la regolazione della posizione radiale dei rulli che hanno una corsa di lavoro limitata, dell’ordine di 100-150 mm. Infatti, essendo la laminazione necessariamente discontinua a causa della presenza del mandrino che deve essere inserito e sfilato da ciascun tubo laminato, nel momento in cui passa l’estremità di testa del tubo dentro ciascuna gabbia, la pressione all’interno della camera principale della capsula idraulica subisce un improvviso aumento e, a causa della comprimibilità elastica dell’olio stesso, il pistone della capsula arretra normalmente di qualche decimo di millimetro, generando un sovraspessore indesiderato della parete del tubo nella zona di estremità. Il fenomeno è accentuato nel passaggio attraverso ciascuna gabbia, aggravato dall’indurimento graduale del metallo del tubo perché a causa dell’irraggiamento, le estremità del tubo risultano sempre più fredde e quindi più resistenti alla deformazione nel percorrere la linea di laminazione. Per questo motivo la capsula deve essere necessariamente con corsa limitata, per garantirne l’adeguatezza della dinamica di controllo, ad esempio mediante apposite servovalvole.
Una gabbia di laminazione a tre rulli e con estrazione laterale della cartuccia portarulli è descritta nel documento WO2011/132094. In un laminatoio di questo tipo, in caso di incaglio del tubo nel corso dell’operazione di laminazione, viene tolto almeno un rullo con relativo supporto a giogo dalla posizione di operazione, facendo compiere una rotazione del supporto e del rullo intorno ad un asse parallelo all’asse di laminazione e costringendo a tagliare il tratto di tubo incagliato con la cartuccia ancora inserita nella gabbia, quindi con limitato spazio di accesso al tubo.
Una soluzione di gabbia a tre rulli che prevede una estrazione laterale della cartuccia è descritta nel brevetto EP2313212. In questa soluzione la cartuccia e i tre rulli sono estratti insieme e l’estrazione dei rulli dalla cartuccia avviene mediante un movimento di scorrimento in direzione radiale in caso di normali operazioni programmate. Questa architettura della gabbia di laminazione e della cartuccia è più vantaggiosa della soluzione della pubblicazione WO2011/132094 perché è possibile una estraibilità radiale dei supporti a giogo per la pulizia delle guide senza aprire i due semi-gusci. Tuttavia in caso di incaglio l’operazione di estrazione della cartuccia prevede anche con questa architettura un ossitaglio del tratto di tubo deformato e l’estrazione di cartuccia, rullo e moncone di tubo tagliato tutti insieme dalla gabbia di laminazione. Una tale operazione, oltre ad essere complicata, in tutti i casi offre uno spazio limitato per l’intervento di taglio del tubo incagliato mediante una lancia di ossitaglio, rendendo l’operazione del taglio più lunga e laboriosa.
In una configurazione costruttiva come quella del brevetto EP2313212 è sentita l’esigenza di facilitare, in caso di incaglio, l’estrazione della cartuccia dalla gabbia, migliorando l’accessibilità alla gabbia di laminazione e mantenendo la maggiore flessibilità operativa di un tale tipo di cartuccia quando si deve operare l’estrazione laterale della cartuccia per la normale manutenzione.
Sommario dell’invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una gabbia di laminazione per la laminazione di corpi astiformi, anche di grandi dimensioni, che riduca la durata e l’entità dell’intervento in caso di emergenze dovute all’incagliamento di un tubo durante il processo di laminazione e al contempo offra una facilità accresciuta di manipolazione anche per le operazioni di manutenzione regolare che prevedono l’estrazione di cartuccia e rulli dalla gabbia di laminazione.
La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra discussi realizzando una gabbia di laminazione per tubi, definente un asse di laminazione X che, secondo la rivendicazione 1, comprende
- una struttura di supporto,
- una cartuccia porta-rulli configurata per passare da una posizione di lavoro all’interno della struttura di supporto, in corrispondenza dell’asse di laminazione X, ad una posizione estratta all’esterno della struttura di supporto con un movimento trasversale rispetto all’asse di laminazione X,
- tre rulli di laminazione, ciascuno avente un rispettivo supporto, disposti nella cartuccia porta-rulli con rispettivi assi di simmetria disposti a 120° fra loro, un primo rullo di detti tre rulli di laminazione avente il rispettivo asse di simmetria orizzontale e il rispettivo asse di rotazione verticale,
- almeno una capsula idraulica per ciascun rullo di laminazione per regolare la posizione radiale del rispettivo rullo di laminazione, fissata alla struttura di supporto con un rispettivo cilindro di spinta, configurata per consentire al rispettivo cilindro di spinta di percorrere una corsa di allontanamento dall’asse di laminazione X sufficiente per lasciare sgombero il percorso della cartuccia porta-rulli tra la posizione di lavoro e la posizione estratta,
in cui la cartuccia porta-rulli ha due prime pareti affacciate una all’altra, ciascuna prima parete avente un’apertura uguale a quella dell’altra e definente tre ramificazioni in cui una prima ramificazione dell’apertura ha forma allungata lungo l’asse di simmetria orizzontale del primo rullo, ed in cui una seconda ed una terza ramificazione hanno un asse di simmetria disposto ad un angolo di 120° rispetto all’asse di simmetria del primo rullo,
in cui le prima, seconda e terza ramificazioni delle aperture hanno una larghezza in direzione trasversale superiore al diametro del tubo da laminare, la prima ramificazione essendo aperta ad una estremità coincidente con un lato della cartuccia porta-rulli,
in cui la struttura di supporto ha due seconde pareti affacciate una all’altra e sulla superficie interna di ciascuna di dette due seconde pareti sono disposte tre coppie di prime superfici di appoggio assiale in cui ogni coppia di prime superfici di appoggio assiale, quando la cartuccia è in detta posizione di lavoro, è disposta in modo tale da trovarsi nelle prima, seconda e terza ramificazione delle aperture delle prime pareti della cartuccia porta-rulli e affacciate nel senso dell’asse di laminazione X a corrispettive coppie di seconde superfici di appoggio assiale solidali al supporto dei rulli di laminazione, per cui le forze di laminazione dirette lungo l’asse di laminazione X vengono scaricate direttamente dai supporti alla struttura di supporto.
La gabbia di laminazione dell’invenzione, pertanto, con la struttura aperta della cartuccia permette l’estrazione della cartuccia stessa in caso di tubo incagliato, senza per questo rendere la cartuccia e la gabbia nel suo insieme meno robusta o più deformabile sotto i carichi di lavoro. Inoltre, separando il supporto a giogo relativo al rullo di lavoro ad asse di rotazione verticale dalla cartuccia, si è trovato il modo di appoggiare lo stesso supporto e il rullo stesso su supporti fissi solidali alla struttura fissa della gabbia di laminazione. La risoluzione dei problemi tecnici precedenti ha portato a realizzare lo scarico strutturale delle forze, dirette lungo l’asse di laminazione X, direttamente dai supporti a giogo sulla struttura fissa della gabbia, evitando di caricare la cartuccia con queste forze, consentendo di realizzarla con una struttura alleggerita. Inoltre la particolare configurazione della geometria della cartuccia consente l’estraibilità radiale per tutti e tre i gruppi rullo di laminazionesupporto a giogo senza la necessità di smontare la cartuccia in due o più parti.
Utilizzando gabbie di laminazione secondo l’invenzione, un laminatoio per tubi è composto da una pluralità di gabbie di laminazione allineate in successione assiale e ribaltate di 180° una rispetto alla precedente rispetto all’asse verticale passante per l’asse di laminazione. Di conseguenza le cartucce porta-rulli vengono estratte dal laminatoio, quando è necessario, alternativamente sui due lati del laminatoio stesso, sempre con un movimento esclusivamente orizzontale che facilita le operazioni di sostituzione delle cartucce in quanto, durante le operazioni di cambio, non ci sono da compensare pesi disposti su piani inclinati come in alcune soluzioni note che prevedono il cambio laterale dei rulli.
Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che il cambio laterale delle cartucce porta-rulli consente di realizzare la struttura esterna fissa del laminatoio con piastre interposte fra una cartuccia e l’altra, essendo queste piastre notevolmente più rigide rispetto a quelle previste nei laminatoi caratterizzati da cambio assiale delle cartucce.
Un ulteriore vantaggio è che almeno due coppie di prime superfici e di seconde superfici di appoggio assiale disposte nella prima ramificazione dell’apertura, quella allineata con il rullo di laminazione ad asse di rotazione verticale, comprendono anche una guida di scorrimento atta a sostenere verticalmente il primo rullo ad asse di rotazione verticale ed il relativo supporto in caso di estrazione della cartuccia dalla struttura di supporto della gabbia di laminazione, causata da un incaglio del tubo. Vantaggiosamente, nel caso indesiderato in cui si verifichi un incaglio del tubo che viene laminato, il supporto a giogo che sostiene il rullo disposto con l’asse di rotazione verticale nel corso della laminazione è sganciato dalla cartuccia porta-rulli e rimane in posizione appoggiata a guide ricavate nella struttura di supporto della gabbia di laminazione, mentre la cartuccia, insieme con gli altri due rulli che hanno gli assi di rotazione inclinati rispetto alla verticale nel corso della laminazione, viene sfilata lateralmente dalla struttura della gabbia di laminazione facendola scorrere su guide o binari appoggiati al suolo. In questa posizione particolarmente vantaggiosa per la risoluzione dell’ incaglio, il supporto a giogo e il rullo relativo ad asse di rotazione verticale rimangono pertanto agganciati con il rullo allontanato dall’asse di laminazione, e sospesi alla struttura esterna fissa appoggiandosi in modo particolarmente stabile alle guide ricavate nella struttura di supporto della gabbia di laminazione. In questo modo, si facilita la separazione della cartuccia porta-rulli dal gruppo definito da rullo ad asse verticale e relativo supporto che rimane supportato meccanicamente, garantendo una totale sicurezza per lo svolgimento delle operazioni necessarie a risolvere il problema originato dall’incaglio.
Per il trattenimento del supporto a giogo del rullo ad asse di rotazione verticale sulla capsula, una volta sganciato dalla cartuccia porta-rulli, se è necessario aumentare il grado di sicurezza dei sistemi che garantiscono il mantenimento della posizione anche quando la cartuccia è completamente estratta, è inoltre possibile prevedere un dispositivo di aggancio coassiale con la capsula idraulica, ad esempio un dispositivo di aggancio del tipo a testa a martello retraibile e girevole rispetto al proprio asse. Vantaggiosamente si utilizza allo scopo il dispositivo di bilanciamento esistente per ciascun rullo. Questo sistema di aggancio, addizionale a quello principale, normalmente non risulta necessario.
Un ulteriore scopo dell’invenzione è di realizzare un metodo per disincagliare un tubo incagliato durante le operazioni di laminazione da una gabbia di laminazione conforme all’invenzione, avente le caratteristiche sopra descritte, tale metodo comprendente, conformemente alla rivendicazione 13, le seguenti fasi in successione:
a) blocco dei due rulli, ad asse di simmetria inclinati rispetto all’orizzontale, alla cartuccia porta-rulli in posizione di estrazione predeterminata che non ingombra il percorso della cartuccia porta-rulli dalla struttura di supporto verso l’esterno, b) sganciamento di allunghe di comando dai tre rulli di laminazione e loro posizionamento in posizione tale da sgomberare il percorso della cartuccia porta-rulli, c) sfilamento della cartuccia porta-rulli dalla posizione di lavoro nella gabbia di laminazione a quella di estrazione mediante traslazione laterale, lasciando il supporto a giogo con il relativo primo rullo ad asse di rotazione verticale appeso sulla struttura di supporto della gabbia di laminazione.
In questo modo il problema dell’accessibilità all’asse di laminazione nel caso di incaglio del tubo in macchina è risolto dalla soluzione proposta con l’invenzione.
I vantaggi offerti da questa soluzione sono numerosi:
- maggiore spazio nella struttura della gabbia per la cartuccia quando deve uscire lateralmente durante un incaglio;
- quasi totale eliminazione della deformazione della cartuccia per i carichi diretti lungo l’asse di laminazione del tubo, poiché essi si scaricano su superfici di appoggio o pattini fissi, predisposti sulle pareti interne della struttura di supporto della gabbia di laminazione;
- minore deformazione della cartuccia per i carichi diretti lungo l’asse del rullo, ma che generano un momento sulle guide della guarnitura che si scaricano sulla struttura di supporto della gabbia di laminazione;
- accresciuta sicurezza per il sostegno della guarnitura orizzontale, essendo affidato in primo luogo al sostegno di guide solidali alla struttura di supporto della gabbia di laminazione e, accessoriamente, anche ad un sistema idraulico di bilanciamento e appoggio sui piani inclinati, se ritenuto necessario.
Breve descrizione delle Figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un gabbia di laminazione illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:
la Fig. 1 rappresenta una vista trasversale di una gabbia di laminazione secondo l’invenzione;
la Fig. 2 rappresenta una vista in sezione lungo un piano longitudinale di una cartuccia porta-rulli della gabbia di laminazione secondo l’invenzione senza rulli di laminazione;
la Fig.2a rappresenta una vista in prospettiva della cartuccia porta-rulli di Fig.2; la Fig. 3 rappresenta una vista in sezione lungo un piano longitudinale di una cartuccia porta-rulli della gabbia di laminazione secondo l’invenzione con i rulli di laminazione e i rispettivi supporti a giogo;
la Fig. 4 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 con la cartuccia porta-rulli in una fase di estrazione fatta in condizioni operative normali;
la Fig. 5 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 in una fase successiva a quella della Fig.4;
la Fig. 6 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 in una fase successiva a quella della Fig.5;
la Fig. 7 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 con la cartuccia porta-rulli in una fase di massima apertura delle guarniture per un primo intervento di emergenza in caso di incaglio o comunque per avere un accesso visivo all’interno della cartuccia;
la Fig. 8 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 in una fase successiva a quella della Fig.7;
la Fig. 9 rappresenta una vista della gabbia di laminazione di Fig. 1 in una fase successiva a quella della Fig. 8 con cartuccia estratta e rullo ad asse verticale in condizione appesa alla struttura della gabbia;
la Fig.10 rappresenta una vista laterale della cartuccia porta-rulli di Fig.2;
la Fig.11 rappresenta una vista laterale della cartuccia porta-rulli di Fig.3;
la Fig.11a rappresenta un ingrandimento di parte della vista di Fig.11;
la Fig. 12 rappresenta una vista laterale di parte di una parete interna della struttura della gabbia di laminazione dell’invenzione;
la Fig.13 rappresenta una vista parziale nella direzione A della cartuccia porta-rulli di Fig. 3.
A numeri di riferimento uguali nelle varie figure corrispondono gli stessi elementi o componenti.
Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Con riferimento alla Figura 1 è rappresentata una gabbia di laminazione 100 di un laminatoio a più gabbie allineate e comprendente ciascuna tre rulli di laminazione o rulli di lavoro 2, 2’ e 2’’, disposti in una cartuccia porta-rulli 3 e centrati su un asse di laminazione X.
Ciascun rullo è collegato ad un rispettivo motore, non illustrato. In ciascuna gabbia di laminazione 100, per ogni rullo di lavoro 2, 2’, 2’’ è prevista una capsula idraulica 4, 4’, 4’’ per la regolazione della posizione radiale del rispettivo rullo di lavoro 2, 2’, 2’’ rispetto all’asse di laminazione X del laminatoio e per reagire alla forza di separazione dei rulli di lavoro durante la laminazione.
Vantaggiosamente le capsule idrauliche 4, 4’, 4’’ sono tutte uguali, con un rispettivo pistone 24, 24’, 24” avente una corsa di lavoro appropriata, e sono rigidamente fissate alla struttura fissa 13 del laminatoio sulla quale scaricano le forze di reazione generate durante la laminazione. In ciascuna gabbia di laminazione 100, una prima capsula idraulica 4 è disposta con il proprio asse di simmetria Y orizzontale mentre le altre due capsule idrauliche 4’ e 4’’ sono opportunamente inclinate rispetto alla verticale di un angolo di /-30°, e configurate in modo da prevedere una corsa del pistone tale da permettere l’estrazione della cartuccia porta-rulli 3 in direzione della freccia D orizzontale, parallela all’asse di simmetria Y, dal lato opposto alla prima capsula idraulica 4. Le capsule idrauliche 4, 4’ e 4’’ presentano una corsa globale che comprende a sua volta un primo tratto di corsa di lavoro per la regolazione della posizione radiale del rullo ed un secondo tratto di corsa di allontanamento del pistone dall’asse di laminazione X, per consentire il cambio dei rulli di lavoro 2, 2’, 2’’ mediante l’estrazione della cartuccia porta-rulli 3 lateralmente rispetto alla gabbia di laminazione 100 nella direzione della freccia D.
Le allunghe 5, 5’, 5’’ trasmettono la rotazione ai rulli di lavoro 2, 2’, 2’’ collegandoli con i rispettivi motori e riduttori, non rappresentati nelle figure essendo caratteristiche note al tecnico del ramo. I rulli di lavoro 2, 2’ e 2’’ sono montati con le rispettive guarniture nei rispettivi supporti conformati a giogo 6, 6’, 6’’. I supporti a giogo 6, 6’, 6’’ sono dotati di un dispositivo di bilanciamento, coassiale con il pistone delle rispettive capsule idrauliche 4, 4’, 4’’ e dotato di un meccanismo di fissaggio 25, 25’, 25”, ad esempio del tipo a testa a martello, retraibile e girevole rispetto al proprio asse di simmetria.
La cartuccia porta-rulli 3 è dotata anche di guide radiali 20, 20’, 21, 21’, 22, 22’ che consentono il movimento scorrevole dei supporti a giogo 6, 6’, 6’’ e dei rispettivi rulli 2, 2’, 2’’ lungo l’asse di detti supporti, e la loro eventuale estrazione dalla cartuccia 3 con uno scorrimento in direzione radiale rispetto al punto X’, che si trova lungo l’asse di laminazione X quando la cartuccia 3 è montata in posizione operativa nella gabbia di laminazione 100. Questi supporti a giogo 6, 6’, 6’’ sono anche dotati di rispettive coppie di superfici di appoggio assiale 27, 27’, 26, 26’, 28, 28’ che sono vantaggiosamente ricavate sugli stessi supporti o su elementi complementari alle guide radiali 20, 20’, 21, 21’, 22, 22’.
La cartuccia 3, infatti, è aperta in corrispondenza di dette guide radiali 20, 20’, 21, 21’, 22, 22’ per consentire Io scorrimento radiale dei supporti a giogo 6, 6’, 6’’ dei rulli di lavoro, senza dover necessariamente smontare Ia cartuccia.
Prima di estrarre Ia cartuccia porta-rulli 3 dalla gabbia di laminazione 100 è necessario disaccoppiare le capsule idrauliche 4, 4’, 4’’, i dispositivi di bilanciamento e le allunghe di comando 5, 5’, 5’’ dai rispettivi rulli di lavoro 2, 2’, 2’’. Sono previsti pertanto mezzi per lo sgancio delle allunghe dai rulli di lavoro, mentre le estremità delle aste dei dispositivi di bilanciamento vengono sfilate dalle rispettive scanalature dei supporti a giogo 6, 6’, 6’’ in modo da non ostacolare il movimento di estrazione laterale della cartuccia 3.
All’interno della struttura del laminatoio è prevista per ogni gabbia di laminazione una coppia di rotaie 31 perpendicolari all’asse di laminazione X, per consentire lo scorrimento trasversale della cartuccia porta-rulli 3. A tal fine Ia cartuccia porta-rulli 3 è dotata di pattini 30 per lo scorrimento sulle rotaie 31; in alternativa ai pattini possono essere utilizzate rotelle (non illustrate) per il rotolamento sulle rotaie 31. Per trasportare Ia cartuccia porta-rulli 3 è necessario tenere fissi i rulli di lavoro 2, 2’, 2” rispetto alla cartuccia 3 per evitarne uno scorrimento radiale durante la movimentazione della cartuccia 3. La gabbia di laminazione comprende quindi dispositivi di fermo 52, 53 la cui attuazione contemporanea o disgiunta può bloccare la posizione dei supporti a giogo 6, 6’, 6’’ dei rulli di lavoro 2, 2’, 2’’ all’interno della cartuccia porta-rulli 3 prima di eseguire l’estrazione laterale della cartuccia dalla gabbia di laminazione. In particolare il dispositivo di fermo 53, previsto per eventualmente impedire la fuoriuscita del supporto 6 e del relativo rullo 2 dalla cartuccia 3, funziona preferibilmente a gravità. E’ infatti previsto un dente 55, su un telaio di supporto della capsula idraulica 4, idoneo a tenere sollevato il dispositivo di fermo 53 quando la cartuccia 3 si trova in posizione di lavoro. Ritraendo il supporto a giogo 6 verso la capsula 4 tale dispositivo di fermo 53 rimane automaticamente sollevato e quindi escluso.
Una volta vincolati i supporti a giogo 6, 6’, 6’’, sganciate da questi le rispettive capsule idrauliche 4, 4’, 4’’ e sganciate le allunghe 5, 5’, 5’’, si può procedere a spostare l’allunga 5’ relativa al rullo 2’ in modo da lasciare libero il passaggio per la cartuccia porta-rulli 3 per cui quest’ultima possa essere estratta lateralmente nel verso della freccia D, vedi Fig.4, 5 e 6, ad esempio per effettuare la normale manutenzione.
In caso di incaglio, che invece è una situazione eccezionale ed indesiderata, in principio questo non è possibile, dato l’ostacolo creato dal tubo eventualmente accartocciato e del mandrino infilato nel tubo e che non può essere sfilato assialmente. E’ vantaggioso quindi migliorare l’accessibilità all’asse di laminazione X agli operatori, per es. per tagliare il tubo ed il mandrino, non illustrati, trattandosi di elementi ben noti all’esperto del ramo. Poiché il supporto a giogo 6 del rullo di lavoro 2 ad asse verticale di ciascuna gabbia è montato su guide radiali 22, 22’ e la morfologia della cartuccia 3 prevede l’estraibilità radiale del supporto a giogo stesso per normali operazioni di manutenzione, il disegno della cartuccia 3 e della struttura fissa 13 della gabbia 100 è tale da potere estrarre facilmente la cartuccia 3 dal laminatoio anche in caso di incaglio, lasciando all’interno della struttura fissa 13 il supporto a giogo 6 e il corrispondente rullo di lavoro 2 ad asse verticale Z.
Con particolare riferimento alle Figure 2 e 2a, vi è illustrata in dettaglio la struttura della cartuccia porta-rulli 3 della gabbia di laminazione secondo l’invenzione, che illustra come estrarla con facilità in presenza del tubo incagliato. La struttura della cartuccia porta-rulli 3 comprende due pareti laterali 3’, 3’’ tra loro parallele, in ciascuna delle quali è ricavata un’apertura 10 sostanzialmente a forma di lettera Y coricata, con il piede orizzontale e i due bracci inclinati da un lato rispetto a detto piede. Questa apertura 10 è simmetrica rispetto ad un piano ortogonale all’asse di laminazione X e contenente l’asse Y. Le due pareti laterali 3’, 3’’ sono unite trasversalmente in modo da presentare spazi interni per l’alloggiamento dei rulli di lavoro 2, 2’, 2’’, dei rispettivi supporti a giogo e di parte delle rispettive allunghe di comando.
Un braccio superiore 40 delle pareti laterali 3’, 3’’ presenta una porzione di estremità 42 di spessore inferiore allo spessore di detto braccio superiore 40. In particolare, considerando la superficie esterna delle pareti 3’, 3’’, è prevista una rientranza nel passaggio dal corpo del braccio superiore 40 a detta porzione di estremità 42, in corrispondenza del quale è previsto uno spallamento 44.
Analogamente il braccio inferiore 41 delle pareti laterali 3’, 3’’ presenta una porzione di estremità 43 di spessore inferiore allo spessore di detto braccio inferiore 41. In particolare, considerando la superficie esterna delle pareti 3’, 3’’, è prevista una rientranza nel passaggio dal corpo del braccio inferiore 41 a detta porzione di estremità 43, in corrispondenza del quale è previsto uno spallamento 45.
Anche il corpo 46 delle pareti laterali 3’, 3’’, che collega i due bracci 40, 41 delle pareti 3’, 3’’, è provvisto di una sporgenza 47, a forma di V, di spessore inferiore allo spessore di detto corpo 46. In particolare, considerando la superficie esterna delle pareti 3’, 3’’, è prevista una rientranza nel passaggio dal corpo 46 a detta sporgenza 47, in corrispondenza del quale è previsto uno spallamento 48.
In corrispondenza dei bordi interni delle porzioni di estremità 42 sono previste le guide radiali 22 e 21’ della cartuccia 3; in corrispondenza dei bordi interni delle porzioni di estremità 43 sono previste le guide radiali 22’ e 20’ della cartuccia 3; ed in corrispondenza dei bordi delle sporgenze 47 sono previste le guide radiali 21 e 20 della cartuccia 3. L’insieme di tutte le guide radiali delimita una zona aperta della cartuccia 3, in corrispondenza dell’apertura 10. Le rientranze definite dagli spallamenti 44, 45 e 48 hanno tutte la stessa profondità in senso assiale lungo l’asse X.
La struttura esterna fissa 13 della gabbia di laminazione presenta due pareti o piastre 13’, 13’’, tra loro parallele e distanziate da uno spazio per l’alloggiamento della cartuccia porta-rulli. Tali pareti 13’, 13’’ della struttura fissa sono disposte ortogonali all’asse di laminazione X.
Vantaggiosamente sul lato interno di ciascuna coppia di pareti opposte 13’, 13’’ della struttura fissa 13, che definiscono lo spazio per l’inserimento della cartuccia 3, sono previste tre coppie di superfici di appoggio assiale fisse 7, 7’, 8, 8’, 9, 9’, di forma rettangolare allungata, sporgenti dalla superficie interna di dette pareti laterali e di spessore in senso assiale sostanzialmente pari alla profondità delle rientranze definite dagli spallamenti 44, 45 e 48. Queste superfici di appoggio assiale fisse 7, 7’, 8, 8’, 9, 9’, nel corso del funzionamento della gabbia di laminazione, consentono l’appoggio assiale delle corrispondenti superfici di appoggio assiale 27, 27’, 26, 26’, 28, 28’ dei supporti a giogo 6, 6’, 6’’.
In particolare la gabbia di laminazione è configurata in modo che quando la cartuccia 3, contenente tutti e tre i rulli di lavoro 2, 2’, 2’’ ed i relativi supporti a giogo 6, 6’, 6’’, è inserita all’interno della gabbia di laminazione:
- le due coppie di superfici di appoggio assiale fisse 8, 8’, una coppia su ciascuna parete laterale interna della struttura fissa 13, sono in corrispondenza delle rispettive coppie di guide radiali 21, 21’ della cartuccia 3 e delle superfici di appoggio assiale 26, 26’ del supporto a giogo 6’;
- le due coppie di superfici di appoggio assiale fisse 9, 9’, una coppia su ciascuna parete laterale interna della struttura fissa 13, sono in corrispondenza delle rispettive coppie di guide radiali 20, 20’ della cartuccia 3 e delle superfici di appoggio assiale 28, 28’ del supporto a giogo 6’’;
- e le due coppie di superfici di appoggio assiale fisse 7, 7’, una coppia su ciascuna parete laterale interna della struttura fissa 13, sono in corrispondenza delle rispettive coppie di guide radiali 22, 22’ della cartuccia 3 e delle superfici di appoggio assiale 27, 27’ del supporto a giogo 6.
Vantaggiosamente le superfici di appoggio assiale superiori 7 hanno una sporgenza longitudinale 50 di supporto per supportare la corrispondente superficie di appoggio assiale superiore 27 del supporto a giogo 6 del rullo di lavoro 2 ad asse di rotazione verticale. In alternativa la sporgenza 50 può essere prevista nelle superfici di appoggio assiale 27 per appoggiarsi sulla corrispondente superficie di appoggio assiale superiore 7.
In una variante preferita, la lunghezza delle superfici di appoggio assiale superiori 7 delle pareti laterali interne della struttura fissa 13 è maggiore della lunghezza delle corrispondenti superfici di appoggio assiale superiori 27 del supporto a giogo 6, in modo da sostenere il peso del supporto a giogo 6 durante tutte le fasi di separazione e reinserimento dello stesso nelle guide 22, 22’ presenti nella cartuccia 3.
Inoltre è possibile prevedere i denti di supporto 50 posizionati, in alternativa, tra le superfici di appoggio assiale inferiori 7’ e 27’.
In questo modo la cartuccia porta-rulli 3 può essere staccata dal gruppo comprendente supporto a giogo 6 e rullo di lavoro 2, in quanto detto gruppo è sostenuto dalla cooperazione delle superfici di appoggio assiale 27 del supporto a giogo 6 con le superfici di appoggio assiale 7 delle pareti 13’, 13’’ della struttura fissa 13. La cartuccia 3 è facilmente estraibile lateralmente dalla parte di sinistra (rispetto alla rappresentazione delle Fig. 7, 8 e 9) in quanto la cartuccia così configurata può sfilarsi dal tubo incagliato, prima ancora di tagliarlo con fiamma ossidrica avendo l’ apertura 10 a forma di Y larghezza sufficiente. Infatti, la forma della zona aperta della cartuccia 3 consente di estrarre la stessa cartuccia, nel caso della disposizione di gabbia 100 rappresentata nelle figure, in direzione da destra verso sinistra (con relazione alla disposizione illustrata nelle figure) lasciando così un ampio spazio per intervenire sul tubo incagliato.
In una variante vantaggiosa, oltre alla cooperazione delle superfici di appoggio assiale 27 con le superfici fisse di appoggio assiale 7 della struttura fissa 13, è possibile predisporre nella gabbia di laminazione 100, un dispositivo di fissaggio per fissare il supporto a giogo 6 e il relativo rullo 2 ad asse verticale alla propria capsula idraulica 4. L’ancoraggio alla capsula 4 viene effettuata agganciando il supporto a giogo 6 alla capsula 4 che, come le altre capsule 4’ e 4’’, è solidale con la struttura fissa 13. A tale scopo sono previsti due elementi di appoggio 14, 14’, che hanno due superfici di contatto, formanti una sede a ‘V’ su cui si appoggiano le corrispondenti superfici 14’’,14’’’ del supporto a giogo 6, preferibilmente inclinate rispetto all’asse orizzontale Y, in modo da tenere il supporto a giogo 6 e il rispettivo rullo 2 allineato all’asse Y, e centrato nella sede a ‘V’. Le superfici di appoggio 14’’,14’’’ sono configurate in modo da disporre le superfici di appoggio assiale 27, 27’ del supporto a giogo 6 allineate con le guide radiali 22 e 22’ quando la cartuccia porta-rulli 3 entra ed esce dalla struttura fissa 13. Viene previsto inoltre un meccanismo di fissaggio (o bilanciamento) 25 del supporto a giogo 6, coassiale con il pistone 24 della capsula idraulica 4 fornito di testa a martello retraibile e girevole rispetto al proprio asse Y. Gli elementi di appoggio 14, 14’ producono le reazioni necessarie a sostenere ulteriormente il gruppo di supporto a giogo 6 e rullo 2 quando la cartuccia 3 è estratta dalla struttura fissa 13 e rimane fissata al meccanismo di fissaggio 25 e comunque supportata dai denti 50.
La corsa delle capsule può essere portata a più di 200 mm per un laminatoio per tubi fino a 10” 3/4, in quanto è necessario fare in modo che i rulli inclinati in posizione di cambio cartuccia e quindi con dispositivo di bloccaggio inserito non interferiscano con il tubo incagliato. Una corsa di circa 220 mm è comunque adeguata alle prestazioni richieste dal processo, in particolare se si considera l’uso di una capsula con comando tramite servovalvola a quattro vie.
Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che, alle estremità dei bracci superiori 40 delle pareti laterali 3’, 3’’ della cartuccia, è prevista una rispettiva rientranza 51 atta ad alloggiare una corrispondente sporgenza 54 fissata solidalmente alla struttura fissa 13 (Figure 6 e 9). Questo accorgimento impedisce una “apertura” della cartuccia 3 che è meno rigida per la presenza delle aperture 10 a forma di Y nelle sue pareti laterali durante le sollecitazioni in corso di funzionamento dell’impianto di laminazione. In alternativa le rientranze 51 possono essere previste nella struttura fissa 13 e le rispettive sporgenze 54 previste nei bracci superiori 40 della cartuccia 3. La procedura di estrazione della cartuccia porta-rulli 3, in caso di incaglio del tubo all’interno della gabbia di laminazione dell’invenzione, avviene quindi come segue: a) blocco dei due rulli 2’, 2”, ad asse di simmetria inclinati rispetto all’orizzontale, alla cartuccia porta-rulli 3 in posizione di estrazione predeterminata di progetto tale che non rimane ingombro il percorso della cartuccia porta-rulli 3 quando viene estratta dalla struttura di supporto 13 verso l’esterno, mantenendo invece sbloccato il dispositivo di fermo 53 tra il supporto a giogo 6 del primo rullo di lavoro 2 ad asse di rotazione verticale e la cartuccia porta-rulli 3;
b) sgancio delle allunghe di comando 5, 5’, 5” dai tre rulli di laminazione e posizionamento delle allunghe in posizione tale da lasciare libero il percorso della cartuccia porta-rulli 3 dalla struttura di supporto 13 della gabbia di laminazione verso l’esterno,
c) estrazione della cartuccia porta-rulli 3 dalla posizione di lavoro nella gabbia di laminazione a quella estratta mediante traslazione laterale, lasciando il supporto a giogo 6 con il relativo primo rullo di lavoro 2 ad asse di rotazione verticale appeso sulla struttura di supporto 13 della gabbia di laminazione.
In particolare il supporto a giogo 6 e il relativo primo rullo di lavoro 2 rimangono appesi grazie alla cooperazione tra le due superfici di appoggio assiale 27 del supporto a giogo 6 e le corrispondenti due superfici fisse di appoggio assiale 7 della struttura fissa di supporto 13 della gabbia di laminazione.
Oltre alla cooperazione delle superfici di appoggio assiale 27 con le superfici fisse di appoggio assiale 7, è possibile prevedere anche un fissaggio del supporto a giogo 6 e del relativo rullo di lavoro 2 alla propria capsula idraulica 4.
Dopo la rimozione dell’incaglio e la liberazione del laminatoio dal tubo e dal mandrino danneggiati si riportano in posizione le cartucce porta-rulli 3, reinserendole nel laminatoio, avendo predisposto opportuni imbocchi tra le superfici di appoggio assiale 27, 27’ del supporto a giogo 6 e le guide radiali 22, 22’ sulla cartuccia porta-rulli 3, al fine di permettere il reinserimento automatico del supporto a giogo 6 appeso orizzontalmente alle superfici di appoggio assiale 7 delle pareti 13’, 13’’ della struttura fissa 13.
Con la presente invenzione si realizza la possibilità di estrarre completamente la cartuccia porta-rulli 3 utilizzando i normali dispositivi di cambio cartuccia esistenti nei laminatoi esistenti, eliminando tutti i fattori che impediscono tale estrazione quando il tubo e il mandrino in esso operante sono bloccati nella macchina. Ovviamente il vantaggio operativo di questo metodo di estrazione della cartuccia porta-rulli in caso di incaglio è molto importante e permette di ridurre drasticamente i tempi di fermata del laminatoio per la rimozione degli incagli e permette inoltre agli operatori preposti di operare in condizione molto migliorate di accessibilità e sicurezza se comparate allo stato dell’arte.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Gabbia di laminazione (100) per la laminazione di un tubo definente un asse di laminazione (X), comprendente - una struttura (13) di supporto, - una cartuccia porta-rulli (3) configurata per passare da una posizione di lavoro all’interno della struttura (13) di supporto, in corrispondenza dell’asse di laminazione (X), ad una posizione estratta all’esterno della struttura (13) di supporto con un movimento trasversale rispetto all’asse di laminazione (X), - tre rulli di laminazione (2, 2’, 2’’), ciascuno avente un rispettivo supporto (6, 6’, 6”), disposti nella cartuccia porta-rulli (3) con rispettivi assi di simmetria disposti a 120° fra loro, un primo rullo (2) di detti tre rulli di laminazione (2, 2’, 2’’) avente il rispettivo asse di simmetria orizzontale e il rispettivo asse di rotazione verticale, - almeno una capsula idraulica (4, 4’, 4”) per ciascun rullo di laminazione per regolare la posizione radiale del rispettivo rullo di laminazione (2, 2’, 2”), fissata alla struttura di supporto (13) con un rispettivo cilindro di spinta, configurata per consentire al rispettivo cilindro di spinta di percorrere una corsa di allontanamento dall’asse di laminazione (X) sufficiente per lasciare sgombero il percorso della cartuccia porta-rulli (3) tra la posizione di lavoro e la posizione estratta, in cui la cartuccia porta-rulli (3) ha due prime pareti (3’, 3’’) affacciate una all’altra, ciascuna prima parete avente un’apertura (10) uguale a quella dell’altra e definente tre ramificazioni in cui una prima ramificazione dell’apertura (10) ha forma allungata lungo l’asse di simmetria orizzontale del primo rullo (2), ed in cui una seconda ed una terza ramificazione hanno un asse di simmetria disposto ad un angolo di 120° rispetto all’asse di simmetria del primo rullo, in cui le prima, seconda e terza ramificazioni delle aperture (10) hanno una larghezza in direzione trasversale superiore al diametro del tubo da laminare, la prima ramificazione essendo aperta ad una estremità coincidente con un lato della cartuccia porta-rulli (3), in cui la struttura di supporto (13) ha due seconde pareti (13’, 13”) affacciate una all’altra e sulla superficie interna di ciascuna di dette due seconde pareti (13’, 13”) sono disposte tre coppie di prime superfici di appoggio assiale (7, 7’, 8, 8’, 9, 9’) in cui ogni coppia di prime superfici di appoggio assiale, quando la cartuccia è in detta posizione di lavoro, è disposta in modo tale da trovarsi nelle prima, seconda e terza ramificazione delle aperture (10) delle prime pareti (3’, 3’’) della cartuccia porta-rulli e affacciate nel senso dell’asse di laminazione (X) a corrispettive coppie di seconde superfici di appoggio assiale (27, 27’, 26, 26’, 28, 28’) solidali al supporto (6, 6’, 6”) dei rulli di laminazione, per cui le forze di laminazione dirette lungo l’asse di laminazione (X) vengono scaricate direttamente dai supporti (6, 6’, 6”) alla struttura di supporto (13).
- 2. Gabbia di laminazione (100) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo rullo (2) ed il relativo supporto (6) sono scorrevoli all’interno della cartuccia (3) in senso radiale rispetto all’asse di laminazione (X) ed almeno due coppie di prime superfici di appoggio assiale (7) e di seconde superfici di appoggio assiale (27), disposte nella prima ramificazione delle aperture (10) allineata con il primo rullo (2), comprendono una sporgenza di supporto (50) atta a sostenere verticalmente detto primo rullo (2) ed il relativo supporto (6), in caso di estrazione della cartuccia porta-rulli (3) dalla struttura di supporto (13) causata da un incaglio del tubo.
- 3. Gabbia di laminazione (100) secondo la rivendicazione 2, in cui detta sporgenza di supporto è disposta su una prima superficie di appoggio assiale (7) o su una seconda superficie di appoggio assiale (27) di dette almeno due coppie di prime superfici di appoggio assiale (7) e di seconde superfici di appoggio assiale (27).
- 4. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in corrispondenza delle prima, seconda e terza ramificazioni delle aperture (10) delle prime pareti (3’, 3’’) sono previste rispettive coppie di guide radiali (20, 20’, 21, 21’, 22, 22’), e la cartuccia porta-rulli (3) è aperta in corrispondenza di dette coppie di guide radiali (20, 20’, 21, 21’, 22, 22’) per consentire uno scorrimento e l’estrazione radiale dei supporti (6, 6’, 6’’) e dei relativi rulli di laminazione (2, 2’, 2’’).
- 5. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui su un bordo del perimetro esterno delle due prime pareti (3’, 3’’) della cartuccia è prevista una rientranza (51) atta ad alloggiare una corrispondente sporgenza (54) fissata solidalmente alla struttura di supporto (13), o viceversa.
- 6. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le prime pareti (3’, 3’’) sono disposte simmetricamente tra loro e ciascuna comprende: - un primo braccio (40) provvisto di una prima porzione di estremità (42) di spessore inferiore allo spessore del corpo di detto primo braccio (40) per cui, considerando la superficie esterna delle prime pareti (3’, 3’’), è prevista una rientranza nel passaggio dal corpo del primo braccio (40) a detta prima porzione di estremità (42), in corrispondenza della quale è previsto un primo spallamento (44); - un secondo braccio (41) provvisto di una seconda porzione di estremità (43) di spessore inferiore allo spessore del corpo di detto secondo braccio (41) per cui, considerando la superficie esterna delle prime pareti (3’, 3’’), è prevista una rientranza nel passaggio dal corpo del secondo braccio (41) a detta seconda porzione di estremità (43), in corrispondenza del quale è previsto un secondo spallamento (45); - un corpo (46), che collega primo braccio (40) e secondo braccio (41), provvisto di una sporgenza (47), a forma di V, di spessore inferiore allo spessore di detto corpo (46) per cui, considerando la superficie esterna delle prime pareti (3’, 3’’), è prevista una rientranza nel passaggio da detto corpo (46) a detta sporgenza (47), in corrispondenza del quale è previsto un terzo spallamento (48).
- 7. Gabbia di laminazione (100) secondo la rivendicazione 6, in cui le rientranze definite dai primi, secondi e terzi spallamenti (44, 45, 48) hanno la stessa profondità se misurate in direzione parallela all’asse di laminazione (X).
- 8. Gabbia di laminazione (100) secondo la rivendicazione 7, in cui le tre coppie di prime superfici di appoggio assiale (7, 7’, 8, 8’, 9, 9’) sono sporgenti dalla superficie interna di ciascuna delle due seconde pareti (13’, 13’’) della struttura di supporto (13) ed hanno uno spessore lungo l’asse di laminazione (X) sostanzialmente pari alla profondità delle rientranze definite dai primi, secondi e terzi spallamenti (44, 45, 48).
- 9. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui quando la cartuccia porta-rulli (3) è nella posizione di lavoro: - due prime coppie (8, 8’) delle prime superfici di appoggio assiale, una prima coppia (8, 8’) su ciascuna seconda parete (13’, 13’’), sono in corrispondenza di rispettive due prime coppie di guide radiali (21, 21’) delle prime pareti (3’, 3’’) e di rispettive due prime coppie (26, 26’) delle seconde superfici di appoggio assiale; - due seconde coppie (9, 9’) delle prime superfici di appoggio assiale, una seconda coppia (9, 9’) su ciascuna seconda parete (13’, 13’’), sono in corrispondenza di rispettive due seconde coppie di guide radiali (20, 20’) delle prime pareti (3’, 3’’) e di rispettive due seconde coppie (28, 28’) delle seconde superfici di appoggio assiale; - e due terze coppie (7, 7’) delle prime superfici di appoggio assiale, una terza coppia (7, 7’) su ciascuna seconda parete (13’, 13’’), sono in corrispondenza di rispettive due terze coppie di guide radiali (22, 22’) delle prime pareti (3’, 3’’) e di rispettive due terze coppie (27, 27’) delle seconde superfici di appoggio assiale.
- 10. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo di bloccaggio (52, 53) della posizione dei supporti (6, 6’, 6”) all’interno della cartuccia porta-rulli (3).
- 11. Gabbia di laminazione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo di bilanciamento del supporto (6) del primo rullo (2) ad asse di rotazione verticale che è coassiale con il pistone (24) della capsula idraulica (4) corrispondente predisposto di testa a martello retraibile e girevole rispetto al proprio asse.
- 12. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le capsule idrauliche (4, 4’, 4’) sono capsule con comando tramite servovalvola a quattro vie.
- 13. Metodo per disincagliare una gabbia di laminazione (100) secondo la rivendicazione 1 nel caso di incaglio del tubo, tale metodo comprendente nell’ordine le fasi di: a) blocco dei due rulli (2’, 2”), ad asse di simmetria inclinati rispetto all’orizzontale, alla cartuccia porta-rulli (3) in posizione di estrazione predeterminata che non ingombra il percorso della cartuccia porta-rulli (3) dalla struttura di supporto (13) verso l’esterno, b) sganciamento di allunghe di comando (5, 5’, 5”) dai tre rulli di laminazione e loro posizionamento in posizione tale da sgomberare il percorso della cartuccia porta-rulli (3), c) sfilamento della cartuccia porta-rulli (3) dalla posizione di lavoro nella gabbia di laminazione a quella di estrazione mediante traslazione laterale, lasciando il supporto a giogo (6) con il relativo primo rullo (2) ad asse di rotazione verticale appeso sulla struttura di supporto (13) della gabbia di laminazione.
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