ITUB20152733A1 - Macchina piegatubi per tubazioni di grande diametro - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Ambito tecnico

La presente invenzione riguarda una macchina piegatubi, predisposta per curvare tubazioni di grande diametro, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.

Sfondo tecnologico

La costruzione di un condotto prevede che le tubazioni siano posate in successione e unite tra loro in modo da seguire un percorso predefinito. In linea generale, il percorso può presentare delle curve, rendendo così necessario piegare in modo conforme una o più tubazioni prima della loro posa.

Nel caso di condotti di grandi dimensioni, come ad esempio oleodotti o gasdotti, in cui le tubazioni interessate presentano diametri fino a 1600 mm , e lunghezze di parecchi metri, l'operazione di curvatura della tubazione presenta notevoli difficoltà tecniche, dovute alle elevate forze in gioco.

Allo scopo è nota una specifica macchina piegatubi che, nei suoi componenti principali, comprende una slitta di appoggio, montata sul telaio della macchina in posizione frontale e sulla quale viene appoggiata la tubazione da piegare, un supporto posteriore per la tubazione, montato sul telaio della macchina in prolungamento della slitta di appoggio, nonché una sella di riscontro, montata sul telaio in posizione longitudinalmente interposta tra la slitta di appoggio e il supporto posteriore e da parte diametralmente opposta rispetto agli stessi.

La slitta di appoggio è oscillabile rispetto al telaio della macchina attorno ad un asse di rotazione perpendicolare all’estensione longitudinale della tubazione, così che la sua estremità più distanziata dalla sella di riscontro possa essere sollevata per piegare la tubazione in corrispondenza della sella di riscontro.

La macchina piegatubi comprende quindi un dispositivo di sollevamento, comprendente una serie di pistoni idraulici attivi tra il telaio e la slitta di appoggio e predisposti per sollevare la slitta di appoggio.

L’operazione di piegatura delle tubazioni mediante la macchina piegatubi sopra sommariamente descritta, presenta tuttavia alcune criticità, Una prima criticità è data dalla possibilità di danneggiare la tubazione, causando indesiderate ovalizzazioni, in particolare in corrispondenza delle sue estremità, che per loro natura sono meno resistenti a sforzi di compressione radiale. L’eventuale ovalizzazione delle estremità comporta problemi in fase di unione della tubazione alle tubazioni che la seguono o la precedono nella costruzione del condotto.

Una seconda criticità è data dalla possibilità di danneggiare la struttura della macchina stessa a seguito degli sforzi indotti dai pistoni idraulici per sollevare la slitta di appoggio. Le strutture soggette con maggiore frequenza a questo tipo di danneggiamenti sono gli elementi di supporto dei pistoni idraulici, la struttura del telaio principale e la stessa slitta di appoggio.

Dopo un’attenta analisi degli sforzi e delle tensioni sviluppate, la Richiedente ha trovato che una delle cause principali degli inconvenienti sopra riportati è riconducibile alla configurazione con cui i pistoni idraulici sono posizionati sul telaio.

Nella macchina piegatubi nota, i pistoni idraulici sono disposti a coppie montate sui fianchi contrapposti del telaio, in posizione esterna ai fianchi e simmetrica rispetto alla slitta di appoggio. Ciascuna coppia di pistoni idraulici è collegata da un albero trasversale su cui è poggiata la slitta di appoggio.

La configurazione della macchina piegatubi, tuttavia, impedisce di montare coppie di pistoni idraulici sul telaio in posizione ravvicinata alla sella di riscontro, così che a causa della distanza tra il punto di applicazione della forza esercitata dai pistoni idraulici sulla slitta di appoggio e la sella di riscontro, la slitta di appoggio può piegarsi a sua volta quando l’estremità della tubazione in lavorazione si trova tra i pistoni idraulici e la sella di riscontro.

Inoltre, a causa della distanza tra i pistoni idraulici formanti ciascuna coppia, la spinta trasmessa alla slitta di appoggio determina un’importante sollecitazione a flessione sull’albero e sui giunti tra albero e pistoni.

Si precisa che nel contesto della presente descrizione e delle rivendicazioni allegate, i termini “piega" e “curva", come pure i corrispondenti verbi “piegare" e “curvare” sono da intendersi riferiti al medesimo concetto e sono utilizzati in modo intercambiabile.

Si precisa, inoltre, che in questo contesto, i termini “orizzontale” e “verticale” riferiti a direzioni o a piani, sono da riferirsi alla situazione di appoggio della macchina piegatubi 1 su un terreno orizzontale. Variando l’inclinazione del terreno, l’orientamento di tali direzioni e piani vanno modificate in modo conseguente.

Si precisa, infine, che con il termine “pistone idraulico" ci si riferisce ad un sistema cilindro-pistone, azionato mediante un liquido, tipicamente olio.

Descrizione dell’invenzione

Il problema alla base della presente invenzione è quello di realizzare una macchina piegatubi per tubazioni di grande diametro, strutturalmente e funzionalmente concepita per superare i limiti sopra esposti con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo problema è risolto dalla presente invenzione mediante una macchina piegatubi realizzata in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 è una vista in prospettiva frontale e dall’alto di una macchina piegatubi realizzata secondo la presente invenzione, - la figura 2 è una vista in pianta dall’alto della macchina di figura 1 ; - la figura 3 è una vista in alzato laterale della macchina di figura 1 ; - la figura 4 è una vista in sezione lungo la linea I V- 1 V della macchina di figura 2,

- la figura 5 è una vista in sezione parziale lungo la linea V-V della macchina di figura 2,

- la figura 6 è una vista, in scala ingrandita, in sezione lungo la linea VI-VI della macchina di figura 3,

- la figura 7 è una vista, in scala ingrandita, in sezione lungo la linea VII-VII della macchina di figura 3.

Modo preferito di realizzazione dell’invenzione

Con riferimento alle figure allegate, con 1 è complessivamente indicata una macchina piegatubi, realizzata in accordo con la presente invenzione e predisposta per piegare una tubazione 100, illustrata in tratteggio nelle figure allegate.

Nell’esempio preferito qui descritto la tubazione 100 può presentare un diametro compreso tra circa 1200 mm e circa 1600 mm (corrispondenti rispettivamente a circa 48 pollici e circa 60 pollici) . È tuttavia analogamente previsto che la macchina piegatubi 1 sia predisposta per piegare tubazioni di diametro diverso.

La macchina piegatubi 1 comprende un telaio 2, strutturato secondo una conformazione a trapezio, con una base maggiore 2a sostanzialmente orizzontale estesa lungo una direzione longitudinale X, parallelamente al terreno e un’altezza estesa lungo una direzione verticale Z.

Il telaio 2 comprende una coppia di fianchi 3 eretti dalla base 2a in modo simmetrico rispetto alla direzione longitudinale X, risultando tra loro sostanzialmente paralleli e distanziati.

Per rendere semovente la macchina piegatubi 1 , sui fianchi 3 sono montati, in corrispondenza del loro rispettivo lato esterno, una coppia di cingoli 4, motorizzati, condotti in rotazione attorno ad alberi estesi lungo una direzione trasversale Y, orizzontale e perpendicolare alla direzione longitudinale X.

La macchina piegatubi 1 è estesa longitudinalmente tra una porzione frontale 5 e una porzione posteriore 6.

La macchina piegatubi 1 comprende una slitta di appoggio 10 montata sul telaio 2 ed estesa lungo la direzione longitudinale X tra una prima estremità 11 , rivolta verso la porzione frontale 5, e una seconda estremità 12, rivolta verso la porzione posteriore 6.

La slitta di appoggio 10 presenta una sezione semicilindrica, con concavità rivolta verso l’alto, da parte opposta alla base 2a, e con estremità longitudinali aperte, così conformata per costituire un efficace appoggio per la tubazione 100 da piegare,

La macchina piegatubi 1 comprende inoltre una sella di riscontro 13, montata sulla sommità del telaio 2, a formare la base minore della sua configurazione trapezoidale, e predisposta per riscontrare la tubazione 100 da parte diametralmente opposta, lungo la direzione verticale Z, rispetto alla slitta di appoggio 10.

La sella di riscontro 13 è disposta in una posizione mediana della macchina piegatubi 1 , interposta tra la porzione frontale 5 e la porzione posteriore 6, risultando in posizione longitudinalmente sfalsata rispetto alla prima estremità 11. Inoltre, la sella di riscontro 13 risulta in sostanziale allineamento, lungo la direzione verticale Z, con la seconda estremità 12 della slitta di appoggio 10.

Analogamente alla slitta di appoggio 10, la sella di riscontro 13 presenta una sezione semicilindrica, la cui concavità, tuttavia, è rivolta verso il basso, vale a dire verso la base 2a del telaio 2.

La macchina piegatubi 1 comprende inoltre un supporto posteriore 14, predisposto per sostenere la tubazione 100 dallo stesso lato della slitta di appoggio 10. Il supporto posteriore 14 è montato sul telaio 2 in corrispondenza della porzione posteriore 6 della macchina piegatubi 1 , ponendosi quale proseguimento della slitta di appoggio 10 dalla parte della seconda estremità 12.

II supporto posteriore 14 comprende una culla inferiore 15, a sezione semicilindrica con concavità rivolta verso l’alto, su cui viene appoggiata la tubazione 100 e una coppia di bracci ricurvi 16, vincolati in articolazione sui lati superiori 17 della culla inferiore 15, i quali possono essere oscillati uno contro l'altro a circondare la tubazione 100 e bloccati in tale posizione da un elemento di chiusura 18.

La sella di riscontro 13 è sostanzialmente fissa rispetto al telaio 2, mentre la slitta di appoggio 10 e il supporto posteriore 14 sono mobili rispetto al medesimo.

In particolare, la slitta di appoggio 10 è montata sul telaio 2 tramite un dispositivo di sollevamento 20 che consente alla slitta di appoggio 10 di essere posizionata sostanzialmente ad una altezza qualsiasi tra la base 2a del telaio 2 e la sella di riscontro 13 e con un’inclinazione qualsiasi (entro un predeterminato intervallo di angolazioni possibili) rispetto alla direzione longitudinale X.

II dispositivo di sollevamento 20 comprende, allo scopo una prima pluralità di pistoni idraulici 21 , associati alla prima estremità 11 della slitta di appoggio 10, nonché una seconda pluralità di pistoni idraulici 25, associati alla seconda estremità 12 della slitta di appoggio 10.

Sia i pistoni idraulici 21 che i pistoni idraulici 25 sono estesi tra il telaio 2 e rispettivi alberi 22, 26 posti direttamente sotto la slitta di appoggio 10 e comandabili in modo indipendente.

In particolare, il dispositivo di sollevamento 20 consente alla slitta di appoggio 10 di poter oscillare tra una posizione di riposo, in cui la prima e la seconda estremità 11 , 12 sono allineate su un piano sostanzialmente orizzontale, e una posizione operativa, in cui la prima estremità 11 risulta sollevata rispetto alla seconda estremità 12, determinando un’oscillazione della slitta di appoggio 10 attorno ad un asse di rotazione parallelo alla direzione trasversale Y.

Preferibilmente, come meglio descritto più avanti, la slitta di appoggio 10 viene oscillata attorno ad un asse di rotazione intersecante la seconda estremità 12.

Come menzionato sopra, i pistoni idraulici 21 sono montati sul telaio 2 e sono predisposti per sollevare la prima estremità 11 della slitta di appoggio 10 verso la suddetta posizione operativa.

Tra la seconda estremità 12 della slitta di appoggio 10 e la sella di riscontro 13, sono estese due coppie di pistoni idraulici 25, montate esternamente ai fianchi 3 del telaio 2 simmetricamente rispetto alla direzione longitudinale X e predisposte per spostare la seconda estremità 12 da e verso la sella di appoggio 13. Gli alberi 26 cui sono vincolate le due coppie di pistoni idraulici 25 sporgono da aperture 27 ricavate sui fianchi 3 del telaio 2.

Grazie aN’azione combinata dei pistoni idraulici 21 e 25, la slitta di appoggio 10 è spostabile lungo la direzione verticale Z e inclinabile rispetto alla direzione longitudinale X.

I pistoni idraulici 21 sono posizionati sotto la slitta di appoggio 10 ed operano lungo una rispettiva direzione di lavoro H, definita dalla direzione di spostamento del pistone rispetto al cilindro, intersecante la slitta di appoggio 10.

Nella forma di realizzazione preferita qui descritta, tutta la spinta fornita dal dispositivo di sollevamento 20 per sollevare la prima estremità 11 della slitta di appoggio 10 è fornita dai pistoni idraulici 21 posizionati sotto la slitta di appoggio 10.

Tuttavia, in accordo con un primo aspetto della presente invenzione, è previsto che almeno il 70% della spinta fornita dal dispositivo di sollevamento 20 per sollevare la prima estremità 11 della slitta dì appoggio 10 sia sviluppata dai pistoni idraulici posizionati sotto la slitta di appoggio 10.

Nella versione preferita qui descritta, inoltre, il dispositivo di sollevamento 20 comprende tre coppie di pistoni idraulici 21 , tutte disposti sotto la slitta di appoggio. Le tre coppie di pistoni idraulici 21 sono preferibilmente disposte a passo lungo la direzione longitudinale X, a partire dalla prima estremità 11 .

Preferibilmente, i pistoni idraulici 21 di ciascuna coppia sono disposti simmetricamente rispetto alla direzione longitudinale X, ancorché all’interno dell’ingombro in pianta della slitta di appoggio 10, e sono vincolati in articolazione su un rispettivo albero 22, esteso lungo la direzione trasversale Y e direttamente supportante la slitta di appoggio 1 0

Oltre ai movimenti sopra descritti, la prima estremità 11 della slitta di appoggio 10 è spostabile, in misura limitata, lungo la direzione trasversale Y, in modo da consentire un più libero assestamento della tubazione 100 in appoggio sulla slitta di appoggio 10.

Per consentire i movimento anzidetti, è previsto che ciascun pistone idraulico 21 sia supportato sul telaio 2 in modo da consentire la sua contemporanea ed indipendente oscillazione attorno ad una coppia di assi di rotazione, identificati nelle figure con R e S, perpendicolari tra loro. In dettaglio, ciascun pistone idraulico 21 o, più precisamente, ciascun cilindro del sistema cilindro-pistone rappresentato dal pistone idraulico 21 , è supportato su una culla 23, estesa tra i fianchi 3 del telaio 2 per ruotare attorno ad un asse di rotazione R, parallelo alla direzione trasversale Y, formante un primo asse di rotazione della coppia di assi di rotazione sopra identificata.

Inoltre, ciascun pistone idraulico 21 è supportato sulla rispettiva culla 23 in modo da oscillare attorno ad un asse di rotazione S perpendicolare sia al primo asse di rotazione R (parallelo alla direzione trasversale Y) che alla direzione di lavoro H del pistone idraulico 21 .

Preferibilmente, ciascuna culla 23 supporta una coppia di pistoni idraulici 21 disposti sotto la slitta di appoggio 10 simmetricamente rispetto alla direzione longitudinale X.

Come detto in precedenza, anche il supporto posteriore 14 è mobile rispetto al telaio 2.

In particolare, la culla inferiore 15 è oscillabile liberamente attorno ad un albero 30, ad asse T parallelo alla direzione trasversale Y, il quale a sua volta è supportato con facoltà di oscillazione ad un albero 31 , vincolato al telaio 2 per ruotare attorno ad un asse V parallelo alla direzione trasversale Y. In questo modo la culla inferiore 15 è in grado di sollevarsi verso la sella di riscontro 13 e di variare la propria inclinazione rispetto alla direzione longitudinale X.

Un cuneo 32, montato sul telaio 2 e traslabile rispetto allo stesso lungo la direzione longitudinale X grazie ad uno stantuffo 33, provvede a sollevare la culla inferiore 15 facendola oscillare attorno all’asse di rotazione V, mentre l’oscillazione della culla inferiore 15 attorno all’asse T è determinato dalla tubazione 100, alla quale la culla inferiore si adatta. L’operazione di piegatura della tubazione 100 è condotta nei termini seguenti.

La tubazione 100 viene introdotta di una misura longitudinale adeguata attraverso la porzione anteriore 5 (o attraverso la porzione posteriore 6) della macchina piegatubi 1 e adagiata sulla slitta di appoggio 10 e sulla culla inferiore 15 del supporto posteriore 14.

In questa configurazione iniziale, la sella di appoggio 10 e il supporto posteriore 14 sono ben distanziati dalla sella di riscontro 13, per consentire una introduzione agevole della tubazione 100, mentre i bracci ricurvi 16 del supporto posteriore 14 sono oscillati in apertura.

Una volta posizionata la tubazione 100, la seconda estremità 12 della slitta di appoggio 10 viene sollevata mediante i pistoni idraulici 25 fino a quando la tubazione 100 sia riscontrata dalla sella di riscontro 13. A quel punto la slitta di appoggio 10 viene riportata in posizione orizzontale grazie all’azione di sollevamento della prima estremità 11 da parte dei pistoni idraulici 21 .

Infine il supporto posteriore 14 viene sollevato dall’azione del cuneo 32 fino a quando la culla inferiore 15 riscontri la tubazione 100, che, a questo punto, si trova in posizione orizzontale, supportata inferiormente dalla slitta di appoggio 10 e dal supporto posteriore 14 e trattenuta superiormente dalla sella di riscontro 13.

I bracci ricurvi 16 del supporto posteriore 14 sono quindi oscillati in chiusura a circondare superiormente la tubazione 100 e bloccati uno contro l’altro dall’elemento di chiusura 18.

La prima estremità 11 della slitta di appoggio 10 viene quindi sollevata dai pistoni idraulici 21 , in modo da piegare la tubazione 100 in corrispondenza di della sella di riscontro 13.

La predisposizione dei pistoni idraulici 21 sotto la slitta di appoggio 10 consente, vantaggiosamente, di portare le direzioni di spinta esercitate dai pistoni idraulici 21 molto più vicine ai punti sui quali il peso della tubazione è scaricato sulla slitta di appoggio 10 così da ridurre drasticamente gli sforzi a flessione esercitati sui materiali.

Inoltre, sfruttando lo spazio sottostante la slitta di appoggio, sostanzialmente libero da motori e pannelli di comando, è possibile predisporre diverse coppie di pistoni idraulici 21 lungo la direzione longitudinale X in modo tale che la spinta applicata sulla slitta di appoggio sia più uniforme e, soprattutto, si limiti la possibilità che la spinta sia applicata su un punto della slitta di appoggio longitudinalmente distanziato dalla estremità della tubazione 100, eventualità che potrebbe essere causa di piegamenti della slitta di appoggio 10.

Inoltre, predisposizione dei pistoni idraulici 21 sotto la slitta di appoggio 10 consente, vantaggiosamente, di evitare la presenza di aperture o scansi nei fianchi 3 in corrispondenza della porzione anteriore 5 della macchina piegatubi 1 , che causerebbe un indebolimento della struttura del telaio 2.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è data dalla specifica conformazione del supporto girevole dei pistoni 21 , formato dalla culla 23. Infatti, l'impiego di snodi di altro tipo, ad esempio uno snodo sferico, sarebbero risultati non adatti all’entità degli sforzi in gioco nella presente applicazione ovvero avrebbero presentato dimensioni in altezza non sufficientemente ridotte, con conseguente limitazione della possibilità di posizionamento dei pistoni idraulici 21 sotto la slitta di appoggio 10.

Naturalmente, all’invenzione sopra descritta un tecnico del ramo potrà apportare ulteriori modifiche e varianti allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze applicative, varianti e modifiche comunque rientranti nell’ambito di protezione quale definito dalle successive rivendicazioni.

La presente invenzione risolve quindi il problema sopra lamentato con riferimento alla tecnica nota citata, offrendo nel contempo numerosi altri vantaggi.

Claims (8)

1. RI VENDICAZIONI 1 . Macchina piegatubi (1 ) per tubazioni di grande diametro comprendente: - un telaio (2) , - una slitta di appoggio (10) estesa lungo una direzione longitudinale (X) tra una prima e una seconda estremità (1 1 , 12), predisposta per sostenere una tubazione (100) , e montata su detto telaio in modo da oscillare tra una posizione di riposo in cui detta prima e detta seconda estremità risultino allineate su un piano sostanzialmente orizzontale e una posizione operativa in cui detta prima estremità ( 11 ) risulti sollevata rispetto a detta seconda estremità (12), - una sella di riscontro (13) montata su detto telaio in modo da risultare da parte diametralmente opposta a detta slitta di appoggio (10) rispetto a detta tubazione, e in posizione longitudinalmente sfalsata rispetto a detta prima estremità (11 ) della slitta di appoggio, - un supporto posteriore (14) predisposto per sostenere detta tubazione dallo stesso lato di detta slitta di appoggio ( 10) e montato su detto telaio in proseguimento di detta slitta di appoggio dalla parte di detta seconda estremità (12), - un dispositivo di sollevamento (20) comprendente almeno un pistone idraulico (21 ) montato su detto telaio e predisposto per sollevare detta prima estremità (1 1 ) della slitta di appoggio (10) verso detta posizione operativa, in modo da piegare detta tubazione in corrispondenza di detta sella di riscontro (13), caratterizzata dal fatto che almeno il 70% della spinta fornita da detto dispositivo di sollevamento per sollevare detta prima estremità (11 ) della slitta di appoggio è sviluppata da almeno un pistone idraulico (21) posizionato sotto detta slitta di appoggio (10) ed operante lungo una direzione di lavoro (H) intersecante detta slitta di appoggio (10).
2. 2. Macchina piegatubi secondo la rivendicazione 1 , in cui tutta la spinta fornita da detto dispositivo di sollevamento (20) per sollevare detta prima estremità (11) della slitta di appoggio è fornita da detto almeno un pistone idraulico (21) posizionato sotto detta slitta di appoggio (1 0) .
3. 3. Macchina piegatubi secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo di sollevamento comprende almeno una coppia di detti pistoni idraulici (21) posizionati sotto detta slitta di appoggio, detti pistoni idraulici essendo disposti simmetricamente rispetto a detta direzione longitudinale (X).
4. 4. Macchina piegatubi secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di sollevamento comprende una pluralità di pistoni idraulici (21) posizionati sotto detta slitta di appoggio (10) e disposti lungo detta direzione longitudinale (X).
5. 5. Macchina piegatubi secondo la rivendicazione 4, in cui detta pluralità di pistoni idraulici (21) posizionati sotto detta slitta di appoggio sono disposti a passo lungo detta direzione longitudinale (X).
6. 6. Macchina piegatubi secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un pistone idraulico (21 ) è supportato su detto telaio (2) in modo da oscillare indipendentemente attorno ad una coppia di assi di rotazione (R, S) tra loro perpendicolari.
7. 7. Macchina piegatubi secondo la rivendicazione 6, in cui detto almeno un pistone idraulico (21) è supportato in articolazione su una culla (23) la quale è vincolata in articolazione su detto telaio (2) per oscillare attorno ad un primo asse di rotazione (R) di detta coppia.
8. 8. Macchina piegatubi secondo la rivendicazione 7, in cui detto almeno un pistone idraulico (21) è supportato in articolazione su detta culla (23) per oscillare attorno ad un secondo asse di rotazione (S) di detta coppia.