ITPN940053A1 - Resistenze corazzate con guaina perfezionata - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo "RESISTENZE CORAZZATE CON GUAINA PERFEZIONATA"

L'invenzione si riferisce ad un tipo particolarmente perfezionato di resistenze corazzate, utilizzate nei vari impieghi in cui e' richiesto che tali resistenze operino in ambienti da moderatamente a fortemente corrosivi.

Nel seguito di questa descrizione si fara' riferimento ad un particolare tipo di resistenze, dette appunto corazzate poiché' il loro elemento resistivo e’ isolato e difeso meccanicamente e termicamente dall'ambiente che devono riscaldare, ma resta inteso che la presente invenzione potrà' essere applicata ad una ampia gamma di procedimenti di formazione di tubi resistenti agli agenti corrosivi.

Come noto, le resistenze corazzate sono costituite da un elemento metallico interno, a resistività' controllata, e da una guaina metallica esterna (la cosiddetta corazza), detto elemento resistivo e detta guaina essendo separati ed isolati da uno strato di materiale isolante e resistente alle alte temperature, ad es. ossido di magnesio.

Il procedimento di costruzione di resistenze corazzate prevede che, dopo la piegatura della loro guaina secondo la forma finale, venga attuata una fase di compressione o pressatura delle stesse allo scopo di eliminare o quantomeno ridurre la disomogeneità' della distribuzione della sostanza isolante interposta tra il conduttore interno e la guaina. Infatti e' noto che la piegatura della resistenza corazzata produce in corrispondenza delle curve una disomogeneità' di concentrazione del materiale isolante, ed esattamente una compressione nella parte interna della curva ed una contemporanea rarefazione nella sua parte esterna, dovute ad una ovalizzazione della guaina metallica esterna, fenomeno questo particolarmente accentuato date le caratteristiche di tenacità ma anche di elasticità' del materiale di cui e' composta la guaina, principalmente acciaio inox, oppure rame oppure alluminio, a seconda dei differenti impieghi.

Tale fenomeno porta comprensibilmente ad una riduzione delle caratteristiche di isolamento della resistenza in corrispondenza delle curve, cosa che ne altera l'isolamento elettrico e l'uniformità' di emissione termica, compromettendo quindi la sicurezza e provocando delle sovratemperature localizzate che riducono fortemente la vita del prodotto; inoltre la variabilità' dei ritorni elastici in fase di piegatura può' portare a sagome fuori dimensione.

Per attenuare tali inconvenienti e' noto eseguire una fase di ri pressatura agente in senso ortogonale al piano di piegatura sulle zone di piegature della resistenza; detta ripressatura viene normalmente eseguita inserendo ogni singola resistenza entro un'apposita cava riproducente la geometria di questa, detta cava essendo ricavata in uno stampo metallico piano tradizionale e di dimensioni tali da lasciar sporgere una zona limitata della resistenza, ed applicando con un secondo stampo piano una compressione sulla porzione sporgente in modo da determinare una limitata ma controllata deformazione su questa.

La configurazione tecnica dei vari parametri e' prescelta in modo da provocare una minima deformazione sulla guaina esterna tuttavia sufficiente a riportare parte del materiale isolante in polvere interno alla guaina dalla zona interna della curva alla zona esterna cosi' da riportare la densità' nei tratti curvi ad un valore simile a quella esistente nei tratti rettilinei ed a consolidare la posizione della spirale riscaldante eliminando nel contempo i ritorni elastici, ottenendo con ciò' lo scopo di ridurre gli inconvenienti operativi sopra-citati.

Tutto quanto detto sopra e' ben noto all'esperto del settore e viene ricordato solo a scopo d1 documentazione generale. La fase di ripressatura, che normalmente si esegue utilizzando una matrice cava ed una piana oppure due matrici cave, tuttavia comporta una serie di problemi tecnici e produttivi: innanzitutto tale fase risulta difficilmente automatizzabi le, e pertanto costringe ad Interrompere un processo produttivo altrimenti automatizzabile in tutte le altre fasi a monte e a valle della fase di ripressatura, con consistenti perdite di efficienza e di regolarità' del processo produttivo in generale; un altro inconveniente e' che la necessita' di utilizzare uno o piu' operatori introduce di per se' una ovvia maggiorazione di costo; il terzo inconveniente e' che ogni tipo di resistenza, che possiede una propria geometria, necessita ovviamente di uno specifico stampo, con ciò aggiungendo ulteriori massicci oneri produttivi.

Detti stampi per la particolare natura del loro impiego sono inoltre soggetti a logorarsi molto rapidamente, imponendo quindi delle manutenzioni onerose e frequenti e che impediscono la produzione di un particolare tipo di resistenza quando il relativo stampo e' in revisione.

Ma l'onere piu' elevato e' generato proprio dal costo del materiale componente la guaina esterna; infatti tale materiale e' normalmente metallo pregiato per le sue caratteristiche di resistenza alla corrosione, come acciaio inossidabile, rame o alluminio, e perciò' costoso, e la quantità' di tale materiale e' ovviamente dipendente dallo spessore della guaina che, per ben comprensibili motivi di robustezza e sicurezza, non e' mai particolarmente sottile, ma di norma superiore a 0,4 m/m.-Sarebbe quindi vantaggioso poter disporre di tecnologie produttive di tubi metallici multi-strato, particolarmente a doppio strato, costituiti da due distinte pareti cilindriche concentriche, rese solidali tra loro con varie modalità', e composte di metalli differenti; tale opportunità' consentirebbe di ottenere tubi le cui caratteristiche, essendo mirate al migliore rapporto costo/benefici sia verso l'interno sia verso l'ambiente esterno data la diversa natura di dette pareti, renderebbero detti tubi ottimizzati sotto il profilo delle prestazioni e dei costi per l'impiego come guaine esterne delle citate resistenze corazzate.

Tuttavia le tecnologie note di produzione di tubi metallici bi-strato non risultano assolutamente adeguate per l'impiego di detti tubi nella produzione di resistenze corazzate; prova ne sia il fatto che non sono note resistenze corazzate dotate di guaine bi-strato.

E' noto infatti il brevetto FR 2474 949 il quale insegna a realizzare tubi di particolari caratteristiche mediante particolari lavorazioni dall'interno; tuttavia tale brevetto, oltre ad esigere delle lavorazioni costose, ha lo scopo di migliorare le proprietà' di resistenza alla corrosione dall'interno, quando invece per il particolare impiego delle resistenze corazzate queste devono offrire una particorare resistenza alla corrosione dall'esterno e solo una trascurabile resistenza all'interno, a contatto dell'ossido di magnesio.

Il brevetto GB 2 241 185 (SUMITOMO) insegna a realizzare tubi multistrato formati dall'avvolgimento in piu' strati di superfici di metalli differenti e rese solidali da uno strato di separazione di materiale di brasatura che viene fatto fondere per legare definitivamente detti due strati. Tuttavia tale soluzione presenta due inconvenienti: innanzitutto la presenza dello strato di brasatura e la necessita’ di farlo fondere complica il processo produttivo compromettendo il risultato economico cercato; In secondo luogo tale procedimento realizza dei tubi in cui ciascuno dei due strati viene avvolto piu' volte, presentandosi anche negli strati intermedi, ciò' che compremette lo scopo di avere solo due tipi di materiali, in cui il materiale dello strato rivolto all'esterno ed il materiale dello strato rivolto all'interno sono particolarmente scelti in funzione dei rispettivi requisiti di prestazioni e d1 costo.

Il brevetto europeo EU 0 188784 insegna a produrre tubi a doppia parete in formato continuo mediante un procedimento di estrusione doppia e sequenziale di una parete sull'altra. Tuttavia tale procedimento e' limitato a tubi in cui la parete interna e' formata di piombo e la parete esterna e' formata di alluminio; tali tipi di tubi non possono essere vantaggiosamente impiegati nella costruzione di resistenze corazzate sia perche l'alluminio esterno non possiede le caratteristiche ideali di resistenza alla corrosione proprie per es. dell'acciaio, sia perche' le caratteristiche meccaniche di entrambi i componenti, alluminio e piombo, sono assolutamente inadeguate agli impieghi piuttosto ruvidi a cui possono essere sottoposti.

La presente invenzione si propone quindi lo scopo di produrre delle resistenze corazzate dotate di una guaina atta ad eliminare gli inconvenienti sopra-citati e che richieda una costruzione semplice, affidabile e realizzabile con le tecnologie attuali.

Tali resistenze corazzate si distinguono per il fatto di adottare delle guaine composte da due strati di metalli diversi, in cui il materiale dello strato esterno presenti le caratteristiche richieste di resistenza alla corrosione e perciò' possa essere di limitato spessore, ed il materiale dello strato interno presenti migliorate caratteristiche di lavorabilita' a freddo, anche mediante la maggiorazione dello spessore, senza che vi si richieda una particolare resistenza alla corrosione, e quindi possa essere impiegato materiale molto meno costoso.

Questi tipi di resistenze sono realizzate con le caratteristiche sostanzialmente descritte con particolare riferimento alle allegate rivendicazioni del brevetto.

L'invenzione verrà meglio compresa dalla seguente descrizione, a solo scopo esemplificativo non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, in cui :

- la fig. 1 mostra schematicamente una sezione longitudinale di una resistenza secondo l'invenzione,

- le figure da 2a a 2f mostrano le diverse fasi di un primo procedimento di produzione delle resistenze secondo l'invenzione, - le figure da 3a a 3f mostrano le diverse fasi di un secondo procedimento di produzione delle resistenze secondo l'invenzione,

Con riferimento alla fig. 1, l'invenzione sostanzialmente consiste nella realizzazione di una resistenza corazzata costituita da una guaina esterna di sezione preferibilmente circolare, un conduttore interno 1, a forma preferibiImente di spirale, ed una sostanza isolante di riempimento 2, ove detta guaina comprende un primo strato metallico interno 3 ed un secondo strato metallico esterno 4 che sono sostanzialmente combaciarti per le rispettive superfici esterne ed interne affacciate, e detto primo strato interno è sostanzialmente una lega con elevate proprietà di lavorabilita' a freddo, e preferibilmente detto secondo strato esterno è una lega con elevate proprietà di resistenza alla corrosione e/o al calore.

Detta guaina può' essere realizzata mediante un primo procedimento esemplificato nelle figure da 2a a 2f e spiegato come segue: dalla formatura di un primo nastro di strato metallico interno su un treno di rulli, e dalla formatura di un secondo nastro d1 strato metallico esterno, si procede ad una fase, non mostrata, dove detti nastri vengono rispettivamente sezionati in una pluralità' di spezzoni rispettivamente 3 e 4 di uguale lunghezza ma di diversa larghezza, come verrà' estesamente spiegato piu' avanti; viene iniziato quindi un procedimento combinato di assiemaggio e di saldatura che porta alla realizzazione della guaina a doppio strato.

Inizialmente vengono selezionati uno spezzone di materiale del primo strato interno 3 ed un rispettivo spezzone di materiale del secondo strato esterno 4, il quale deve avere la stessa lunghezza del primo spezzone, e larghezza tale da poter essere strettamente avvolto attorno a questo rimanendone aderente alla superfie esterna.

Nella prima fase del procedimento (fig. 2a) detti spezzoni sono trasferiti in una stazione in cui il primo spezzone interno 3 viene depositato su un rispettivo spezzone esterno 4, In una fase successiva (fig. 2b) detti spezzoni vengono ripiegati richiudendo a 180° i due lembi dello spezzone interno in modo che si trovino paralleli, mentre 1 due lembi dello spezzone esterno vengono ripiegati ad un angolo inferiore, cosi' che questi rimangano divergenti tra di loro. Tale fase può' essere eseguita con modalità* diverse, ad es.

mediante l'inserimento di piani separatori tra detti spezzoni e facendo traversare la coppia di spezzoni in treni di formatura adatti a piegare come descritto i due spezzoni separati, avendo cura pero' che essi rimangano permanentemente a contatto per un certo angolo a in corrispondenza della loro porzione centrale longitudinale. Una diversa modalità' consiste in una lavorazione composta da due sotto-fasi: nella prima sotto-fase si piegano contemporaneamente e nello stesso modo i due spezzoni, come fossero un unico spezzone, e nella seconda sotto-fase detti spezzoni vengono parzialmente allontanati allargando di un certo angolo i bordi dello spezzone esterno, giungendo alla configurazione mostrata nella fig. 2b.

La fase successiva, mostrata nella fig. 2c, consiste nella piegatura dei bordi contrapposti dello spezzone interno 3 a formare approssimativamente un cilindro dalla forma molto prolungata avente la sua superficie cilindrica aperta lungo una sua generatrice longitudinale 5,1n modo che i bordi laterali dello spezzone si trovino in posizione frontale, e nell’eventuale ravvicinamento dei bordi contrapposti dello spezzone esterno 4; tuttavia tale ravvicinamento può' anche essere eseguito nella successiva fase mostrata nella fig. 2e. In seguito, come mostrato nella fig. 2d, i bordi contrapposti dello spezzone interno 3 vengono saldati mediante un metodo noto, ad es. mediante saldatura elettrica. E' importante che in questa fase i bordi siano perfettamente combacienti, in modo da non creare scalini tra un bordo e l'altro che comprometterebbero la successiva fase di rivesti mento .

Le fasi successive portano al ravvicinamento dei bordi contrapposti dello spezzone esterno 4 e alla loro chiusura, come rispettivamente illustrato nelle figure 2e e 2f, con modalità' analoghe a quelle usate per la chiusura dei bordi combaciarti dello spezzone Interno 3.

Se tali operazioni vengono eseguite avendo l'avvertenza che la superficie interna dello spezzone esterno 4 venga costantemente pressata contro lo spezzone interno 3, allora si ottiene il risultato finale che i due spezzoni diventano combaciarti per tutta la superficie delle loro facce contrapposte ed in definitiva si ottiene una unica guaina con i due strati voluti di materiale differente.

Il procedimento descritto può essere vantaggiosamente perfezionato ed industrializzato rendendo solidali fin dall'inizio detti spezzoni interno ed esterno, in modo da evitare il loro scorrimento reciproco che comprometterebbe le lavorazioni successive.

Questo obiettivo e' conseguito rendendo solidali detti spezzoni preferibilmente mediante punzonatura e/o saldatura longitudinale lungo la loro porzione centrale, ottenendo un elemento solidale, logitudinale e sostanzialmente piano a due strati fin dall'inizio delle operazioni di formatura.

Il procedimento appena spiegato può essere sostituito da un procedimento alternativo, le cui fasi sono illustrate nelle figure da 3a a 3f.

Il procedimento inizia con la formazione del cilindro interno a sagoma molto allungata mediante calandratura del lembi contrapposti dello spezzone interno 3, precedentemente tagliato su un treno a rulli come nel procedimento visto precedentemente.

La fase successiva consiste nel saldare, come mostrato nella fig. 3c, i bordi contrapposti dello spezzone interno 3 mediante un metodo noto, ad es. mediante saldatura elettrica. E' importante che anche in questa fase i bordi siano perfettamente combacienti, in modo da non creare scalini tra un bordo e l'altro che comprometterebbero la successiva fase di ricoprimento.

A questo punto lo spezzone interno 3, già' formato a cilindro, viene inserito nello spezzone esterno 4 che, come mostrato nella fig. 3d , era stato a sua volta precedentemente calandrato fino ad assumere una forma ad U con diametro interno D atto ad alloggiare esattamente lo spezzone Interno 3.

Le due fasi successive, mostrate rispettivamente nelle figure 3e e 3f, portano al ravvicinamento dei bordi contrapposti dello spezzone esterno 4 e alla loro chiusura, con modalità' analoghe a quelle usate per la chiusura dei bordi combacienti dello spezzone interno 3.

Come nel procedimento sopra descritto tali operazioni devono essere eseguite avendo l'avvertenza che la superficie interna dello spezzone esterno 4 venga costantemente pressata contro lo spezzone interno 3, 1n modo da ottenere che i due spezzoni combacino per tutta la superficie delle loro facce contrapposte, ottenendo una unica guaina con 1 due strati voluti di materiale differente.

Dopo aver ottenuto con uno dei due procedimenti descritti la guaina a due strati, si procede alla realizzazione della resistenza finale utilizzando la tecnica nota di inserimento del conduttore resistivo Interno, del riempimento della guaina con materiale isolante e di calibratura, pressatura e piegatura della resistenza corazzata.

Si intende che quanto e' stato detto e mostrato con riferimento ai disegni allegati e‘ stato dato a puro scopo esemplificativo dell'invenzione e che possono essere apportate numerose varianti e modifiche senza con ciò' allontanarsi dall'ambito dell ‘invenzione

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Resistenza corazzata costituita da una guaina esterna di sezione preferibilmente circolare, un conduttore interno (1) ed una sostanza isolante di riempimento (2), caratterizzata dal fatto che detta guaina comprende un primo strato metallico interno (3) ed un secondo strato metallico esterno (4), detti strati essendo sostanzialmente combad anti per le rispettive superfici esterne ed Interne affacciate.
2. 2) Resistenza corazzata secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto primo strato interno e‘ sostanzialmente una lega con elevate proprietà' di lavorabilita' a freddo e che detto secondo strato esterno e' una lega con elevate proprietà' di resistenza alla corrosione e/o al calore.
3. 3) Resistenza corazzata secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto primo strato interno e' costituito da metallo con alto contenuto di ferro, specialmente acciaio al carbonio.
4. 4) Resistenza corazzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo strato esterno e' costituito da acciaio inox austenitico o lega di rame.
5. 5) Resistenza corazzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che: - detta guaina e' realizzata ritagliando uno spezzone di ateriale del primo strato interno (3) ed un rispettivo spezzone di materiale del secondo strato esterno (4), - detto primo strato interno (3) viene depositato su un rispettivo spezzone dello strato esterno (4), - detti spezzoni vengono ripiegati richiudendo a 180° 1 due lembi dello spezzone interno e i due lembi dello spezzone dello strato esterno vengono ripiegati ad un angolo inferiore, - i bordi contrapposti dello spezzone dello strato interno (3) vengono piegati a formare approssimativamente un cilindro la cui superficie esterna e' aperta lungo una sua generatrice longitudinale (5), - detti bordi contrapposti dello spezzone dello strato interno (3) vengono saldati senza creare discontinuità . - i bordi contrapposti dello spezzone del secondo strato esterno (4) vengono piegati fino a combaciare e quindi saldati tra loro, 6) Resistenza corazzata secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che dopo aver depositato lo spezzone del primo strato interno (3) contro il corrispondente spezzone del secondo strato esterno (4) detti spezzoni vengono resi solidali mediante punzonatura e/o saldatura longitudinale lungo la loro porzione centrale. 7) Resistenza corazzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto che: - detta guaina e' realizzata ritagliando uno spezzone di materiale del primo strato interno (3) ed un rispettivo spezzone di materiale del secondo strato esterno (4), - viene effettuata la formatura a cilindro dello spezzone del primo strato interno (3) a sagoma molto allungata mediante calandratura dei suoi lembi contrapposti, - detti lembi contrapposti vengono richiusi mediante saldatura continua, - il cilindro cosi' realizzato viene inserito nello spezzone dello strato esterno (4), precedentemente calandrato fino ad assumere una forma ad U con diametro interno (D) atto ad alloggiare esattamente detto cilindro, - i bordi contrapposti dello spezzone del secondo strato esterno (4) vengono piegati fino a combaciare e quindi richiusi tra loro mediante saldatura continua.