ITUA20164707A1

ITUA20164707A1 - Recipiente a pressione

Info

Publication number: ITUA20164707A1
Application number: ITUA2016A004707A
Authority: IT
Inventors: Gianluigi Cola
Original assignee: Faber Ind Spa
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-12-28
Also published as: US20190170300A1; CO2018014345A2; RU2019100828A; RU2019100828A3; KR20190041457A; RU2749888C2; DE112017003239T5; WO2018002788A1; US10859209B2

Description

“RECIPIENTE A PRESSIONE”

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione si riferisce a recipienti a pressione e, più in particolare, a nuovi sistemi e metodi per recipienti a pressione in materiale composito avvolti di uno strato di rinforzo.

[0002] Lo sviluppo di materiali compositi avanzati ha permesso la realizzazione di recipienti a pressione leggeri in materiale composito avvolto (“composite overwrap material”) classificati in categorie differenti, ad esempio il tipo 4 che indica recipienti a pressione con un rivestimento interno (“liner”) non metallico ed uno strato esterno di rinforzo composito.

[0003] Uno degli aspetti critici nella realizzazione di un recipiente a pressione di tipo 4 è l'interfaccia tra il rivestimento interno non metallico e il bocchino (“boss”) metallico che accoglie la valvola e/o realizza il collegamento del recipiente a pressione con un condotto di fluido esterno.

[0004] L'interfaccia tra il rivestimento interno non metallico, tipicamente plastico, e il bocchino metallico deve assicurare una tenuta stagna in grado di sopportare pressurizzazioni e depressurizzazioni ciclici per l’intera durata di vita del recipiente a pressione.

[0005] A tal fine è noto sagomare il rivestimento interno in plastica con un collarino che sporge in direzione assiale del bocchino e si estende all’interno del bocchino fino in prossimità di una filettatura interna per l’avvitamento della valvola (Figura 1). La valvola è dotata di scanalature circonferenziali che accolgono anelli di tenuta O-Ring che, a valvola avvitata nel bocchino, impegnano il collare del rivestimento in plastica e lo sollecitano radialmente verso l’esterno contro la superficie interna del bocchino. In questo modo si realizza una tenuta impermeabile nelle interfacce valvola - O-Ring – collare del rivestimento interno (Figure 1a-c, 2).

[0006] Le soluzioni note presentano un rischio di permeabilità e di perdite lungo gli O-Ring, che aumenta col tempo e che è dovuto al fenomeno di scorrimento (“creep”, una graduale deformazione plastica in dipendenza del tempo e in condizione di sollecitazione permanente) del collare del rivestimento interno e dell’inserto in materiale termoplastico nelle zone di contatto con le guarnizioni, come illustrato nella figura 2.

[0007] Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di migliorare l’accoppiamento tra il rivestimento interno non-metallico e il bocchino metallico di recipienti a pressione del tipo 4 in modo tale da assicurare l’impermeabilità ai gas per durate di esercizio più elevate.

[0008] Questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un recipiente a pressione avente un rivestimento impermeabile ai gas ed uno strato di rinforzo in materiale composito formato esternamente intorno al rivestimento impermeabile, nonché un bocchino accoppiato al rivestimento impermeabile ed allo strato di rinforzo per realizzare un’apertura del recipiente collegabile ad un condotto esterno, in cui il rivestimento impermeabile è legato al bocchino attraverso una zona anulare di collegamento costampata polimero-metallo e priva di anello di tenuta elastomerico.

[0009] La zona anulare di collegamento costampata polimero-metallo crea un legame stabile e permanente tra il rivestimento impermeabile non-metallico e il bocchino metallico.

[0010] In accordo con un aspetto dell’invenzione, nella zona anulare di collegamento il bocchino metallico è rivestito mediante uno strato intermedio polimerico costampato con il materiale metallico del bocchino, e il rivestimento impermeabile polimerico è costampato con lo strato intermedio polimerico, in cui il materiale polimerico dello strato intermedio ha una adesività al metallo del bocchino maggiore di un’adesività al metallo del bocchino del materiale polimerico del rivestimento impermeabile.

[0011] Ciò consente di ottimizzare le proprietà di materiale nel rivestimento impermeabile per la funzione dell’impermeabilità ai gas stoccati, nel bocchino per il collegamento filettato di una valvola di chiusura e/o di un condotto esterno, e nello strato intermedio polimerico (preferibilmente non elastomerico) per massimizzare il legame e l’adesione tra il materiale polimerico ed il materiale metallico del bocchino. Lo strato intermedio assicura anche un legame forte con il rivestimento impermeabile, grazie ad un collegamento polimero-polimero ottenuto mediante costampaggio.

[0012] In accordo con un ulteriore aspetto dell’invenzione, il materiale polimerico del rivestimento impermeabile ha una impermeabilità ai gas maggiore dell’impermeabilità ai gas del materiale dello strato intermedio.

[0013] La minore impermeabilità ai gas dello strato intermedio permette, durante i processi di costampaggio o sovrastampaggio, una più completa evacuazione di molecole di gas dall’interfaccia polimero-metallo e polimero-polimero e, quindi, un più intimo legame con maggiori forze di adesione tra il bocchino e lo strato intermedio e tra lo strato intermedio e il rivestimento impermeabile.

[0014] Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il recipiente a pressione viene fabbricato mediante i seguenti passi:

[0015] predisposizione di un bocchino in materiale metallico,

[0016] preadesivazione del bocchino mediante costampaggio di uno strato intermedio polimerico sul materiale metallico del bocchino,

[0017] realizzazione di un rivestimento impermeabile polimerico e costampaggio del rivestimento impermeabile polimerico con lo strato intermedio polimerico,

[0018] avvolgimento di uno strato di rinforzo 4 in modo tale che, a recipiente a pressione finito, lo strato di rinforzo sia esteso esternamente intorno al rivestimento impermeabile e ad almeno una parte del bocchino,

in cui il materiale polimerico dello strato intermedio ha una adesività al metallo del bocchino maggiore di un’adesività al metallo del bocchino del materiale polimerico del rivestimento impermeabile.

[0019] Per meglio comprendere l’invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune forme di realizzazione esemplificative e non limitative, facendo riferimento alle figure, in cui:

[0020] le figure 1a,b,c e 2 illustrano il fenomeno di creep in un accoppiamento tra il rivestimento impermeabile e il bocchino in una bombola da gas della tecnica nota;

[0021] la figura 3 è una vista in sezione di un bocchino per un recipiente a pressione secondo una forma di realizzazione;

[0022] la figura 4 è una vista schematizzata in sezione di uno stampo durante il costampaggio o sovrastampaggio di uno strato intermedio polimerico su una superficie metallica del bocchino in figura 3;

[0023] la figura 5 è una vista in sezione del bocchino con lo strato intermedio polimerico sovrastampato, dopo l’estrazione dallo stampo in figura 4;

[0024] la figura 6 è una vista in sezione del bocchino con lo strato intermedio polimerico sovrastampato sulla superficie metallica del bocchino e con un rivestimento impermeabile polimerico costampato con lo strato intermedio polimerico e con il bocchino;

[0025] la figura 7 è una vista in sezione della zona bocchino di un recipiente a pressione completato di uno strato di rinforzo;

[0026] la figura 8 è una vista in sezione del bocchino con uno strato intermedio polimerico costampato ed esteso sull’area di calotta del recipiente a pressione, secondo una seconda forma di realizzazione;

[0027] la figura 9 è una vista in sezione del bocchino con lo strato intermedio di figura 8 e con un rivestimento impermeabile polimerico costampato sia con lo strato intermedio polimerico sia con il bocchino, secondo la seconda forma di realizzazione;

[0028] la figura 10 è una vista in sezione della zona bocchino di un recipiente a pressione completato di uno strato di rinforzo, secondo la seconda forma di realizzazione.

[0029] Con riferimento alle figure da 3 a 10, un recipiente a pressione 1 ha un rivestimento impermeabile ai gas 2 (solitamente lo strato più interno della parete 3 del recipiente 1) ed uno strato di rinforzo 4 in materiale composito, formato esternamente intorno al rivestimento impermeabile 2, nonché almeno un bocchino 5 accoppiato al rivestimento impermeabile 2 ed allo strato di rinforzo 4 per realizzare un’apertura 6 del recipiente a pressione 1, collegabile ad un condotto esterno (non illustrato), in cui il rivestimento impermeabile 2 è legato al bocchino 5 tramite una zona anulare di collegamento costampata polimero-metallo 7 e priva di anello di tenuta elastomerico.

[0030] La zona anulare di collegamento costampata polimero-metallo 7 crea un legame stabile e permanente tra il rivestimento impermeabile 2 non-metallico e il bocchino metallico 5.

[0031] In accordo con un aspetto dell’invenzione, nella zona anulare di collegamento 7 il bocchino metallico 5 è rivestito con uno strato intermedio polimerico 8 costampato con il materiale metallico del bocchino 5, e il rivestimento impermeabile polimerico 2 è costampato con lo strato intermedio polimerico 8, in cui il materiale dello strato intermedio polimerico 8 ha una adesività al metallo del bocchino 5 maggiore di un’adesività al metallo del bocchino 5 del materiale polimerico del rivestimento impermeabile 2.

[0032] Ciò consente di ottimizzare le proprietà di materiale nel rivestimento impermeabile 2 per la funzione dell’impermeabilità ai gas stoccati, nel bocchino 5 per il collegamento filettato di una valvola di chiusura 9, e nello strato intermedio polimerico (preferibilmente non elastomerico) per massimizzare il legame e l’adesione con il materiale metallico del bocchino 5. Lo strato intermedio 8 assicura anche un legame forte con il rivestimento impermeabile 2, grazie al collegamento polimero-polimero ottenuto mediante costampaggio o cofusione.

[0033] Inoltre, dato il volume molto limitato dello strato intermedio 8 rispetto allo strato impermeabile 2, è possibile utilizzare per lo strato intermedio preparazioni polimeriche speciali e a volte costose, ma con eccellenti proprietà di adesione plastica-metallo, senza che il loro costo incida troppo sul costo complessivo del recipiente 1.

[0034] In accordo con un aspetto dell’invenzione, il materiale del rivestimento impermeabile 2 ha una impermeabilità ai gas maggiore dell’impermeabilità ai gas del materiale dello strato intermedio 8. Entrambi i materiali sono preferibilmente plastiche termoformabili, non elastomeriche.

[0035] La minore impermeabilità ai gas dello strato intermedio 8 permette, durante i processi di costampaggio o sovrastampaggio, una più completa evacuazione di molecole di gas dall’interfaccia polimero-metallo e polimero-polimero e, quindi, un più intimo legame con maggiori forze di adesione tra il bocchino 5 e lo strato intermedio 8 e tra lo strato intermedio 8 e il rivestimento impermeabile 2. Dall’altro canto la maggiore impermeabilità ai gas del rivestimento impermeabile 2 impedisce al gas stoccato sotto pressione di permeare attraverso la parete 3 del recipiente 1. Si ricorda che l’indicazione “rivestimento impermeabile” denota la funzione principale del componente e non un’impermeabilità ai gas assoluta che non esiste. Nel linguaggio tecnico del settore, oltre ai termini “rivestimento impermeabile” e “liner”, a volte si usa anche il termine “rivestimento barriera”.

[0036] Secondo una forma di realizzazione, il rivestimento impermeabile 2 è costampato sia con lo strato intermedio 8 sia con il bocchino 5, in modo tale che il bocchino 5 e il rivestimento impermeabile 2 separino e isolino lo strato intermedio 8 da uno spazio di stoccaggio gas 19 all’interno del recipiente 1. In una forma di realizzazione (Figure 6, 7), il bocchino 5 e il rivestimento impermeabile 2 incapsulano insieme completamente lo strato intermedio 8.

[0037] Ciò impedisce un contatto diretto del gas stoccato con il materiale meno impermeabile dello strato intermedio 8, conciliando così le esigenze di un’elevata adesione plastica-metallo con l’esigenza di un’elevata impermeabilità anche nella zona di collegamento 7.

[0038] Secondo una forma di realizzazione (Figure 9, 10), lo strato intermedio 8 non è limitato alla sola zona di collegamento plastica-metallo 7, ma esso si estende su almeno un’area di calotta o ogivale del recipiente 1 o sull’intera area del rivestimento impermeabile 2 formando con quest’ultimo una struttura bistrato, preferibilmente costampata.

[0039] In una forma di realizzazione, il bocchino 5 comprende una porzione centrale tubolare 10 che realizza un passaggio per il fluido in pressione attraverso l’apertura 6 del recipiente 1 e forma una sede filettata 11 (ad es 1”1/8 12 UNF) per l’avvitamento della valvola 9. Dalla porzione tubolare 10 sporge una flangia di accoppiamento 12, ad es. a forma di disco anulare che forma la superficie metallica 13 per il collegamento del bocchino 5 con lo strato intermedio 8 e con il rivestimento impermeabile 2. Il bocchino 5 costituito dalla porzione tubolare 10 e la flangia di collegamento 12 può essere realizzato ad esempio in acciaio (ad es. AISI316L) o in alluminio (ad es. 6061T6), ad esempio tramite lavorazione ad asportazione di truciolo, forgiatura, stampaggio o combinazioni di questi processi di lavorazione e formatura.

[0040] In una forma di realizzazione, la flangia di accoppiamento 12 forma una fessura o scanalatura 14 anulare continua o a tratti circonferenziali, rivolta verso l’interno del recipiente 1 ed idonea ad aumentare la superficie di adesione e la resistenza del collegamento plastica-metallo tra il bocchino 5 e lo strato intermedio 8 polimerico.

[0041] Vantaggiosamente, lo strato intermedio 8 e la zona di collegamento costampato polimero-metallo 7 si estendono almeno dall’interno della scanalatura 14 intorno ad un bordo radialmente esterno 21 della flangia di accoppiamento 12 fino ad un lato esterno 22 della flangia di accoppiamento 12 rivolto verso l’esterno del recipiente 1, in modo tale da abbracciare il bocchino 5 con collegamento di forma.

[0042] Il rivestimento impermeabile 2 in materiale polimerico può essere ad esempio formato di poliammide (PA6 o PA66 o PA12), polietilene (PE), polietilene ad alta densità (HDPE), acrilonitrile butadiene stirene (ABS), polipropilene (PP).

[0043] In una forma di realizzazione, il rivestimento impermeabile 2 è un rivestimento multistrato con almeno uno strato di barriera interposto tra due strati aventi un’impermeabilità ai gas inferiore all’impermeabilità ai gas dello strato barriera. Lo strato barriera può essere ad es. in etilene vinil alcol (EVOH).

[0044] Il materiale polimerico del rivestimento impermeabile 2 può essere caricato di polvere di carbonio per ovviare all’accumulo di cariche elettrostatiche.

[0045] Lo strato intermedio 8 polimerico può essere ad esempio formato di materiale plastico specifico per il processo di rivestimento “rotolining”. Preferibilmente un materiale polimerico adatto a formare (con il bocchino 5) un legame plastica-metallo molto forte, addirittura di tipo chimico e (con il rivestimento impermeabile 2) un legame plastica-plastica molto forte, di tipo co-penetrante o addiritura di tipo chimico. I materiali polimerici per il “rotolining” costituiscono per sé arte nota e comprendono ad esempio:

- ETFE (etilene tetrafluoroetilene) è un polimero parzialmente florurato, ovvero che contiene fluoro. L'ETFE è anche noto con i marchi commerciali Tefzel® di DuPont, Fluon® di Asahi Glass Company e Texlon® di Vector Foiltec,

- ECTFE (etilene clorotrifluoroetilene) è un polimero parzialmente fluorurato (un fluoropolimero), semicristallino che può essere processata come massa fusa; chimicamente è un copolimero di etilene e clorotrifluoroetilene. ECTFE è commercializzato con il marchio Halar® ECTFE da Solvay Specialty Polymers.

- polietilene, ad es. Revolve® N-211 Rotolining Grade commercializzato da Matrix Polymers, ICORENE® 1869 Rotolining e ICORENE® 1870 Rotolining commercializzato da A.Schulmann Speciality Powders,

- polietilene M-PE preparato per mezzo di catalizzatori metallocenici,

- polietilene reticolato,

- fluoropolimeri, ad es. polivinil difluoruro (PVDF), - etilene vinil alcol (EVOH),

- poliammide (PA).

[0046] Essendo tali materiali polimerici per rotolining già noti nel settore del rotolining, commercialmente disponibili, e non per sé oggetto della presente invenzione, ai fini di una descrizione completa dell’invenzione è sufficiente specificare che si tratta di polimeri specificamente preparati e destinati per il rotolining di superfici metalliche.

[0047] Lo strato di rinforzo 4 svolge la funzione di resistere alla pressione interna esercitata dal fluido stoccato e può essere fabbricato mediante avvolgimento di filamenti di fibre continue di carbonio impregnate con resina epossidica sul rivestimento impermeabile 2 precedentemente fabbricato o su un mandrino che viene successivamente rimosso.

[0048] Le fibre di rinforzo dello strato di rinforzo 4 presentano una resistenza a trazione superiore a 4500 MPa, preferibilmente da 4800 MPa a 5200 MPa ed un modulo elastico superiore a 200 GPa, preferibilmente da 200 a 250 GPa.

[0049] Vantaggiosamente, lo strato di rinforzo 5 comprende un contenuto (volumetrico) di fibre di rinforzo compreso nell'intervallo da 50%vol a 70%vol, preferibilmente da 55%vol a 65%vol, ancora più preferibilmente di circa 60%vol, in cui il resto del volume è formato dalla matrice che può essere una resina epossidica o vinilestere fatta indurire mediante un trattamento termico, ad esempio riscaldamento a circa 120° con una durata di circa cinque ore.

[0050] Intorno allo strato di rinforzo 4 può essere realizzato un ulteriore strato di protezione esterno, ad esempio uno strato di vernice o uno strato anti-urto.

[0051] Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il recipiente a pressione 1 viene fabbricato mediante i seguenti passi:

[0052] A) predisposizione di un bocchino 5 in materiale metallico,

[0053] B) preadesivazione del bocchino 5 mediante costampaggio di uno strato intermedio 8 polimerico su una superficie metallica 13 del bocchino 5,

[0054] C) realizzazione di un rivestimento impermeabile 2 polimerico e costampaggio del rivestimento impermeabile 2 con lo strato intermedio 8 polimerico,

[0055] D) avvolgimento di uno strato di rinforzo 4 in modo tale che, a recipiente a pressione 1 finito, lo strato di rinforzo sia esteso esternamente intorno al rivestimento impermeabile 2 e ad almeno una parte del bocchino 5,

in cui il materiale polimerico dello strato intermedio 8 ha una adesività al metallo del bocchino 5 maggiore di un’adesività al metallo del bocchino 5 del materiale polimerico del rivestimento impermeabile 2.

[0056] Durante la fase A) il bocchino 5 può essere formato con gole e/o incavi 15 per creare anche un collegamento di forma ed una migliore adesione con la plastica dello strato intermedio 8, dello strato di rinforzo 4 e, possibilmente con il rivestimento impermeabile 2.

[0057] Prima della fase B) può essere prevista una fase A1) di preparazione della superficie metallica 13 del bocchino 5 mediante uno o più di:

[0058] – realizzazione di una rugosità superficiale, ad es. tramite grinding, sabbiatura o carteggiatura meccanica,

[0059] – decapaggio, sgrassatura o pulizia superficiale, ad es. tramite trattamento con sapone isopropanolo, metiletilchetone o altre sostanze chimiche,

[0060] - attivazione della superficie al plasma. I radicali liberi e le altre particelle nel plasma altamente attivo possono legarsi alla superficie metallica 13, con conseguente formazione di gruppi polari supplementari che presentano una migliorata attrazione chimica per il materiale polimerico dello strato intermedio 8.

[0061] Durante la fase B) è possibile usare uno stampo 16 per termoformatura (Figura 4), dotato di uno o più inserti in materiale antiaderente o con rivestimento antiaderente, ad es. in PTFE, che delimitano le superfici dello strato intermedio 8 non interessate dal costampaggio plastica-metallo con la superficie metallica 13 del bocchino 5 (Figura 4). In questo modo si ovvia ad un eccessiva adesione (indesiderata) tra il materiale polimerico dello strato intermedio 8 e lo stampo 16.

[0062] Lo stampo 16 può inoltre comprendere una vite di centraggio 18 inseribile ed avvitabile nella porzione tubolare 10 del bocchino 5 e collegabile a due semistampi dello stampo 16 per centrare il bocchino 5 perfettamente con essi. Lo stampo 16 può inoltre comprendere una molla 20 che applica durante l’intera fase di stampaggio un precarico elastico sui due semistampi per compensare riduzioni di volume dovute all’evacuazione di gas dalla massa polimerica dello strato intermedio 10.

[0063] Secondo una forma di realizzazione, durante la fase B) può essere prevista l’applicazione di una sottopressione o aspirazione alla cavità dello stampo 16, ad es. una sottopressione nell’intervallo da –0,1bar a – 0,3bar, rispetto alla pressione ambiente, per favorire l’evacuazione di gas durante il riscaldamento del polimero dello strato intermedio 8.

[0064] Il polimero per lo strato intermedio 8 viene inserito nello stampo 16, ad es. tra gli inserti antiaderenti 17, sotto forma di polvere, preferibilmente di polvere micronizzata con una dimensione media di grano inferiore ad 1,2 micrometri. Ciò contribuisce ad una minimizzazione degli spazi vuoti tra i singoli granuli di plastica e quindi del volume di aria in eccesso da evacuare dallo stampo 16.

[0065] Lo stampo 16 viene riscaldato per riscaldare (ad esempio a circa 160°C – 200°C) e fondere il polimero dello strato intermedio 8 ed effettuare il costampaggio sulla superficie metallica 13 del bocchino 5. Il raffreddamento del bocchino 5 preadesivizzato (dotato dello strato intermedio 8, Figura 5) avviene mediante raffreddamento in aria.

[0066] In una forma di realizzazione alternativa (Figura 8), la fase B) può comprendere la realizzazione dello strato intermedio 8 con contemporaneo sovrastampaggio dello strato intermedio 8 sul bocchino 5 mediante ruotostampaggio (rotomoulding). In questo caso il bocchino 5 viene fissato in uno stampo per ruoto-stampaggio (non illustrato) la cui cavità di stampaggio definisce la forma esterna dello strato intermedio 8 da formare e che può essere dotato di uno o più inserti per coprire zone del bocchino 5 (ad esempio la sede filettata 11) che non si desidera rivestire con plastica. Il polimero per lo strato intermedio 8, ad es. sotto forma di liquido o di polvere, preferibilmente micronizzata per i motivi sopra spiegati, viene caricato nella cavità di stampaggio dello stampo per ruoto-stampaggio. Lo stampo per ruotostampaggio viene riscaldato per fondere il materiale polimerico per lo strato intermedio 8 e fatto ruotare intorno a più assi per formare lo strato intermedio 8 sulle superfici dello stampo e sulla superficie metallica 13 del bocchino esposte nella cavità di stampaggio. Il raffreddamento dello strato intermedio 8 così formato può essere effettuato mediante acqua nebulizzata in aria immessa nello stampo, ad esempio attraverso il bocchino 5.

[0067] In questo caso (Figura 8), dopo l’estrazione dallo stampo si ottiene un bocchino 5 con uno strato intermedio 8 costampato e esteso su almeno un’area di calotta o ogivale del recipiente 1 o sull’intera area del rivestimento impermeabile 2 (ancora da formare).

[0068] Secondo una forma di realizzazione, la fase C) può comprendere la realizzazione del rivestimento impermeabile 2 con contemporaneo sovrastampaggio del rivestimento impermeabile 2 sullo strato intermedio 8 e, se previsto, sul bocchino 5, mediante ruoto-stampaggio (rotomoulding). Il bocchino 5 preadesivizzato, vale a dire il bocchino 5 insieme allo strato intermedio 8 costampato, viene fissato in uno stampo per ruotostampaggio (non illustrato) la cui cavità di stampaggio definisce la forma esterna del rivestimento impermeabile 2 da formare o fornisce sostegno allo strato intermedio 8 dove quest’ultimo definisce la forma esterna del rivestimento impermeabile 2. Lo stampo per ruotostampaggio può essere dotato di uno o più inserti per coprire zone del bocchino 5 (ad esempio la sede filettata 11) che non si desidera rivestire con plastica. Il polimero per il rivestimento impermeabile 2, ad es. sotto forma di liquido o di polvere, preferibilmente micronizzata per i motivi sopra spiegati, viene caricato nella cavità di stampaggio dello stampo per ruoto-stampaggio. Lo stampo per ruotostampaggio viene riscaldato per fondere il materiale polimerico del rivestimento impermeabile 2 e fatto ruotare intorno a più assi per formare il rivestimento impermeabile 2 sulla superficie dello strato intermedio 8, nonché (ove previsto) sulle superfici dello stampo e/o sulla superficie metallica 13 del bocchino 5 esposte nella cavità di stampaggio. Il raffreddamento del corpo costampato così formato può essere effettuato mediante acqua nebulizzata in aria immessa nello stampo, ad esempio attraverso il bocchino 5.

[0069] Dopo l’estrazione dallo stampo per ruotostampaggio, si ottiene un gruppo costampato bocchino 5 – strato intermedio 8 – rivestimento impermeabile 2 (Figure 6, 9).

[0070] Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, la fase C) può comprendere la realizzazione del rivestimento impermeabile 2 con contemporaneo sovrastampaggio del rivestimento impermeabile 2 sullo strato intermedio 8 e, se previsto, sul bocchino 5, mediante stampaggio per soffiaggio, in cui il bocchino preadesivizzato, vale a dire il bocchino 5 insieme allo strato intermedio 8 costampato e la preforma polimerica per il rivestimento interno 2, vengono fissati in uno stampo per stampaggio per soffiaggio (non illustrato) la cui cavità di stampaggio definisce la forma esterna del rivestimento impermeabile 2 da formare o fornisce sostegno allo strato intermedio 8 dove quest’ultimo definisce la forma esterna del rivestimento impermeabile 2. Inoltre il polimero per formare il rivestimento impermeabile 2 e/o il polimero dello strato intermedio 8 viene riscaldato durante o a conclusione del soffiaggio del rivestimento impermeabile 2 ad una temperatura di fusione per realizzare il costampaggio tra il rivestimento impermeabile 2 e lo strato intermedio 8 e, se previsto, il bocchino 5.

[0071] Secondo una forma di realizzazione, la fase D) comprende l’avvolgimento dello strato di rinforzo 4 intorno al corpo costampato formato dal bocchino 5, dallo strato intermedio 8 e dal rivestimento impermeabile 2.

[0072] In una forma di realizzazione semplificata, sia lo strato intermedio 8 sia il rivestimento impermeabile 2 sono in materiale polimerico per rotolining e sono formati e costampati al bocchino 5 in un unico processo di ruoto-stampaggio.

[0073] Il recipiente a pressione 1 fabbricato e configurato secondo le forme di realizzazione descritte, può essere utilizzato ad esempio come bombola da gas o come accumulatore di pressione.

[0074] Infine, ma non per importanza, è da notare che il recipiente a pressione 1 secondo l’invenzione non necessita di valvole studiate ad hoc per collaborare con il rivestimento di tenuta interno, e può essere utilizzato con le valvole di commercio tipicamente usate sul mercato.

[0075] Al contrario, i recipienti della tecnica anteriore richiedono valvole appositamente create per alloggiare e sollecitare l'O-ring di tenuta in impegno con il rivestimento di tenuta interno in plastica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Recipiente a pressione (1), avente un rivestimento impermeabile (2) polimerico ed uno strato di rinforzo (4) in materiale composito formato esternamente intorno al rivestimento impermeabile (2), nonché almeno un bocchino (5) accoppiato al rivestimento impermeabile (2) e allo strato di rinforzo (4) per realizzare un’apertura (6) del recipiente a pressione (1), in cui il rivestimento impermeabile (2) è legato al bocchino (5) tramite una zona anulare di collegamento costampata polimero-metallo (7).
2. Recipiente a pressione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui nella zona anulare di collegamento (7) il bocchino metallico (5) è rivestito con uno strato intermedio (8) polimerico, costampato con una superficie metallica (13) del bocchino (5), e il rivestimento impermeabile (2) è costampato con lo strato intermedio polimerico (8), in cui il materiale dello strato intermedio polimerico (8) ha una adesività al metallo del bocchino (5) maggiore di un’adesività al metallo del bocchino (5) del materiale polimerico del rivestimento impermeabile (2).
3. Recipiente a pressione (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il materiale del rivestimento impermeabile (2) ha una impermeabilità ai gas maggiore dell’impermeabilità ai gas del materiale dello strato intermedio (8).
4. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il rivestimento impermeabile (2) è costampato sia con lo strato intermedio (8) sia con il bocchino (5), e il bocchino (5) e il rivestimento impermeabile (2) separino e isolino lo strato intermedio (8) da uno spazio di stoccaggio gas (19) all’interno del recipiente (1).
5. Recipiente a pressione (1) secondo la rivendicazione 4, in cui il bocchino (5) e il rivestimento impermeabile (2) incapsulano completamente lo strato intermedio (8).
6. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui lo strato intermedio (8) si estende su almeno un’area di calotta o ogivale del recipiente (1) o sull’intera area del rivestimento impermeabile (2) e forma con il rivestimento impermeabile (2) una struttura bistrato costampata.
7. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il bocchino (5) comprende: - una porzione centrale tubolare (10) che realizza un passaggio per il fluido in pressione attraverso l’apertura (6) del recipiente (1) e forma una sede filettata (11) per l’avvitamento di una valvola (9), - una flangia di accoppiamento (12) che sporge dalla porzione tubolare (10) e che forma una scanalatura (14) anulare continua o a tratti, rivolta verso l’interno del recipiente (1), in cui lo strato intermedio (8) e la zona di collegamento costampato polimero-metallo (7) si estendono almeno dall’interno della scanalatura (14) intorno ad un bordo radialmente esterno (21) della flangia di accoppiamento (12) fino ad un lato esterno (22) della flangia di accoppiamento (12) rivolto verso l’esterno del recipiente (1), in modo tale da abbracciare il bocchino (5) con collegamento di forma.
8. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il rivestimento impermeabile (2) in materiale polimerico è scelto nel gruppo costituito da poliammide PA6 o PA66 o PA12, polietilene, polietilene ad alta densità, acrilonitrile butadiene stirene, polipropilene, materiale polimerico caricato di polvere di carbonio.
9. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il rivestimento impermeabile (2) è un rivestimento multistrato con almeno uno strato di barriera interposto tra due strati aventi un’impermeabilità ai gas inferiore all’impermeabilità ai gas dello strato barriera.
10. Recipiente a pressione (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strato intermedio (8) polimerico è formato di materiale plastico specifico per il processo di rivestimento “rotolining”, o di un materiale scelto nel gruppo costituito da: - ETFE (etilene tetrafluoroetilene), - ECTFE (etilene clorotrifluoroetilene), - polietilene Revolve® N-211 Rotolining Grade, - polietilene ICORENE® 1869 Rotolining, - polietilene ICORENE® 1870 Rotolining, - polietilene M-PE preparato per mezzo di catalizzatori metallocenici, - polietilene reticolato, - fluoropolimeri, - polivinil difluoruro (PVDF), - etilene vinil alcol (EVOH), - poliammide (PA).
11. Metodo per la fabbricazione di un recipiente a pressione (1) comprendente i passi: A) predisposizione di un bocchino (5) in materiale metallico, B) pre-adesivazione del bocchino (5) mediante costampaggio di uno strato intermedio (8) polimerico su una superficie metallica (13) del bocchino (5), C) realizzazione di un rivestimento impermeabile (2) polimerico e costampaggio del rivestimento impermeabile (2) con lo strato intermedio (8) polimerico, D) avvolgimento di uno strato di rinforzo (4) in modo tale che, a recipiente a pressione (1) finito, lo strato di rinforzo sia esteso esternamente intorno al rivestimento impermeabile (2) e ad almeno una parte del bocchino (5), in cui il materiale polimerico dello strato intermedio (8) ha una adesività al metallo del bocchino (5) maggiore di un’adesività al metallo del bocchino (5) del materiale polimerico del rivestimento impermeabile (2).
12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la fase B) è eseguita mediante uno stampo (16) per termoformatura, dotato di uno o più inserti in materiale antiaderente o con rivestimento antiaderente, che delimitano le superfici dello strato intermedio (8) non interessate dal costampaggio plastica-metallo con la superficie metallica (13) del bocchino (5).
13. Metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente l’applicazione di una sotto-pressione o aspirazione alla cavità dello stampo (16) per l’evacuazione di gas durante un riscaldamento del polimero dello strato intermedio (8).
14. Metodo secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui il polimero per lo strato intermedio (8) viene inserito nello stampo (16) sotto forma di polvere micronizzata con una dimensione media di grano inferiore ad 1,2 micrometri.
15. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la fase B) è eseguita mediante ruoto-stampaggio in modo tale da formare detto strato intermedio (8) costampato e esteso su almeno un’area di calotta o ogivale del recipiente (1) o sull’intera area del rivestimento impermeabile (2) che verrà formato successivamente nella fase C).
16. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui la fase C) è eseguita mediante ruoto-stampaggio.
17. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui la fase C) è eseguita mediante stampaggio per soffiaggio, in cui: - il bocchino (5) insieme allo strato intermedio (8) costampato e una preforma polimerica per il rivestimento interno (2), vengono fissati in uno stampo per stampaggio per soffiaggio, - il polimero per formare il rivestimento impermeabile (2) e/o il polimero dello strato intermedio (8) viene riscaldato durante o a conclusione del soffiaggio del rivestimento impermeabile (2) ad una temperatura di fusione per realizzare il costampaggio tra il rivestimento impermeabile (2) e lo strato intermedio (8).
18. Metodo per la fabbricazione di un recipiente a pressione (1) comprendente i passi: - predisposizione di un bocchino (5) in materiale metallico, - realizzazione di un rivestimento impermeabile (2) polimerico e costampaggio del rivestimento impermeabile (2) con lo strato intermedio (8) polimerico, - avvolgimento di uno strato di rinforzo (4) esternamente intorno al rivestimento impermeabile (2) e ad almeno una parte del bocchino (5), in cui il rivestimento impermeabile (2) è in materiale polimerico specifico per rotolining e formato e costampato al bocchino (5) in un unico processo di ruoto-stampaggio.