ITVR20090198A1 - Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione - Google Patents

Description

Titolo: “SISTEMA DI CHIUSURA PER CONTENITORI METALLICI E/O TUBAZIONI IN PRESSIONE”

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di chiusura o congiunzione per contenitori e tubazioni in pressione, quali i contenitori od i serbatoi di forma generalmente cilindrica per il contenimento e/o la filtrazione di prodotti utilizzati nel settore industriale, come per vernici, resine, solventi ed anche acqua e fluidi in genere, ed anche alle tubazioni in genere.

Più particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad un sistema che consente di ottenere la chiusura di contenitori metallici e/o tubazioni in pressione attraverso l’utilizzo di particolari elementi di fissaggio che consentono di abbinare le due semiparti che realizzano i contenitori e di serrarli reciprocamente in modo da realizzare un elemento di tenuta alla pressione per il contenitore.

Il sistema di accoppiamento secondo l’invenzione è realizzato imponendo alla superficie cilindrica di ciascuna delle due semiparti una deformazione, sì da realizzare una superficie toroidale che, sezionata, può avere la forma di un ricciolo.

La particolare geometria della deformazione fa sì che la resistenza del materiale alle sollecitazioni esterne venga notevolmente aumentata.

Per il corretto posizionamento e trattenimento a tenuta tra i diversi elementi toroidali viene utilizzata una particolare fascia sagomata che garantisce un centraggio, vale a dire un pre-allineamento degli assi dei componenti che si accoppiano.

La presente invenzione trova applicazione nel campo dei dispositivi di contenimento di liquidi in pressione, tipicamente contenitori metallici e/o tubazioni in pressione, quali i contenitori o serbatoi per la filtrazione di prodotti alimentari liquidi come i vini o simili, o per altri utilizzi anche nel settore industriale.

STATO DELLA TECNICA

È noto che in diversi settori industriali e civili vengono utilizzati sistemi di filtraggio che consentono di separare fluidi di diversa composizione utilizzati in molteplici applicazioni, come in quello delle vernici, delle resine, dei solventi ed anche dell’acqua.

Tali sistemi di filtraggio sono generalmente costituiti da un involucro esterno o contenitore normalmente in materiale metallico, che deve avere una struttura necessariamente molto solida ed a tenuta di pressione anche elevata, in quanto il fluido da filtrare attraverso il filtro, contenuto all’interno del contenitore, che normalmente è del tipo a cartuccia, lavora in pressione.

Per questo scopo tali contenitori o serbatoi hanno una forma generalmente cilindrica e sono realizzati in materiale ad elevata resistenza, come in acciaio inox. Per aumentare la garanzia di tenuta alla pressione, tali contenitori sono realizzati in corpo cilindrico formato da due semiparti speculari accoppiate, tenute insieme in corrispondenza dei loro punti di contatto costituiti nella fattispecie dal loro bordo circolare.

Normalmente le due semiparti che compongono il contenitore vengono unite tramite un sistema di chiusura del tipo a flangia le cui due parti che vanno a contatto vengono serrate tra loro mediante l’utilizzo di specifici morsetti o bulloni.

I sistemi di congiunzione a flangia vengono utilizzati anche in altre soluzioni, come ad esempio nel caso tipico delle tubazioni.

L’utilizzo di questi sistemi ha evidenziato alcune problematiche che verranno di seguito evidenziate.

Il sistema di chiusura a flangia comporta l’applicazione di apposite flange sul bordo di contatto di ciascuna delle semiparti che vanno ad unirsi, e l’applicazione di tali flange viene effettuata saldando le flange stesse sul bordo di ciascuna semiparte.

Le flange tradizionali sono costituite da anelli ricavati da pieno e torniti a misura, quindi con un sistema di congiunzione notoriamente ingombrante costoso da realizzare e poco agevole da utilizzare.

Per quanto riguarda i morsetti che tengono unite le parti flangiate, sono conosciute da tempo parecchie soluzioni, tra le quali anche quella ideata da Teconnex con il brevetto EP 1.840.439. Tale morsetto è del tipo a fascetta che consente la giunzione di turbocompressori ai condotti di scarico, utilizzo tipico, questo, del campo dell’autotrazione e per tenute non a pressione.

Nel brevetto in questione, facente parte della tecnica nota, è descritto un morsetto che prevede la presenza di una cerniera fissa e che prevede la presenza di un elemento elastico per facilitare il montaggio del morsetto.

Inoltre per questo morsetto facente parte della tecnica nota è previsto l’utilizzo di una piccola staffa di supporto (“link plate” part. 38 fig. 1) che, una volta fissata/saldata al collettore di deflusso dei gas di scarico, dovrebbe agevolare l’operatore nelle fasi di montaggio/smontaggio del pezzo.

Questo morsetto presenta l’inconveniente di non poter essere totalmente aperto, ad esempio nel caso in cui si dovessero serrare flange di dimensioni elevate, od in caso di ingombri considerevoli.

Inoltre il morsetto tradizionale è realizzato utilizzando una serie di componenti che vengono assemblati per ottenere la forma finita. Questo sistema produttivo è assai dispendioso e comporta l’intervento manuale od automatico per il montaggio dei vari componenti, cosa che incide notevolmente sul prezzo del prodotto finito.

Secondo il metodo tradizionale di produzione, essendo maggiormente impiegato il sistema di assemblaggio per saldatura, si aumentano i rischi dovuti ai difetti intrinseci di questa tecnologia, difetti che, trattandosi di componenti di sicurezza per contenitori o tubazioni a pressione, assumono una notevole importanza e gravità.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si propone di mettere a disposizione un sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione, quali i contenitori od i serbatoi di forma generalmente cilindrica per la filtrazione di prodotti di vario genere, che sia in grado di eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti sopra evidenziati.

L’invenzione si propone inoltre di fornire un sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione che sia di semplicissima realizzazione e che preveda l’utilizzo di componenti, sia relativi al contenitore che relativi al morsetto, ottenuti per semplice stampaggio di lamiera piegata ottenendo componenti anche in pezzo unico.

Ciò è ottenuto mediante un sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione le cui caratteristiche sono descritte nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni dipendenti della soluzione in oggetto delineano forme di realizzazione vantaggiose dell’invenzione.

I principali vantaggi di questa soluzione, oltre a tutti quelli che derivano dalla semplicità costruttiva, riguardano innanzitutto il fatto che la flangiatura delle due semiparti da combaciare del contenitore viene ottenuta imponendo ad una superficie cilindrica una deformazione che realizza una superficie toroidale che, sezionata, può avere la forma di un ricciolo.

La particolare geometria della deformazione fa sì che la resistenza del materiale alle sollecitazioni esterne venga notevolmente aumentata.

A garanzia di un corretto posizionamento tra i diversi elementi toroidali è previsto l’utilizzo di una fascia sagomata fissata ad una delle due semiparti, tale fascia essendo in grado di garantire il perfetto centraggio, ossia un pre-allineamento, degli assi dei componenti che si accoppiano.

Tale fascia consente inoltre di alloggiare una guarnizione di materiale opportuno, che, in fase di serraggio del sistema di chiusura, si comprime adeguatamente per consentire la tenuta della pressione.

Un’altra soluzione che consente di allineare e sigillare le due parti è quella di alloggiare tra le due facce una guarnizione di forma tale che possa assolvere a queste due funzioni.

È inoltre previsto che dette due semiparti flangiate nella modalità descritta vengano serrate tra loro in un primo caso mediante una fascia di serraggio con sezione a “C” costituita dall’assemblaggio di singole unità costituenti uguali o simili tra loro, a forma di arco, realizzate mediante deformazione plastica, oppure, secondo una ulteriore forma di realizzazione, mediante sistema bullonato costituito da staffe sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento.

Nel caso di utilizzo delle staffe sagomate, all’atto della chiusura del contenitore tali staffe si affacciano creando uno spazio atto ad alloggiare perfettamente un bullone, ove la trasmissione della forza di serraggio è consentita da un elemento trasversale di sagoma opportuna che trasmette il carico del bullone alle staffe.

Particolare caratteristica del sistema di serraggio secondo l’invenzione è dato dalla particolare sagoma delle staffe e dell’elemento trasversale che compongono gli elementi di chiusura.

Tale sistema e’ stato studiato per sfruttare le sinergie derivati dall’utilizzo in contemporanea di bulloni, elemento che esprime la massima resistenza meccanica a trazione con il minor impiego di risorse, e il bordo con il ricciolo, elemento che, anche se con alcuni limiti, riesce nella maggior parte dei casi a sostituire le flange saldate, a tutto questo bisogna sommare la praticità di una chiusura tipo “swing-bolt” o “rathmann” dove non è necessario svitare per intero il dado dal bullone per lo svincolo degli elementi.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione dell’invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate, in cui:

- la figura 1 rappresenta la vista schematica e prospettica delle due semiparti che compongono il contenitore da assemblare con i mezzi secondo l’invenzione nel suo complesso;

- la figura 2 è una vista particolareggiata e frontale delle due parti del contenitore che devono essere reciprocamente serrate utilizzando un primo sistema di guarnizione;

- la figura 3 è una vista particolareggiata in sezione delle due parti del contenitore che devono essere reciprocamente serrate utilizzando un secondo sistema di guarnizione;

- la figura 4 rappresenta una vista schematica e prospettica di un primo elemento di chiusura del tipo a fascia sagomata;

- le figure 5 e 6 rappresentano viste particolareggiate del suddetto primo elemento di chiusura del tipo a fascia sagomata;

- le figure da 7 a 10 mostrano viste schematiche evidenzianti il sistema bullonato alternativo costituito da staffe sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE Facendo riferimento alle figure allegate, il sistema di chiusura secondo l’invenzione per contenitori metallici e tubazioni metalliche in pressione, quali i contenitori od i serbatoi di forma generalmente cilindrica per il contenimento in pressione di fluidi, prevede la lavorazione del bordo di accoppiamento circolare di ciascuna delle due semiparti 10 e 11, l’una superiore e l’altra inferiore, che compongono il contenitore e l’impiego di elementi di serraggio in un primo caso costituiti da elementi di chiusura di tipo a fascia anulare 12, ed in un secondo caso costituiti da staffe 13 sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento.

Il sistema di accoppiamento di ciascuna delle due semiparti 10 e 11 che compongono il contenitore è realizzato imponendo al bordo di ciascuna superficie cilindrica una deformazione meccanica atta a realizzare una superficie toroidale che, sezionata, presenta la forma di un ricciolo.

Le due superfici toroidali che si fronteggiano delle due semiparti 10 e 11, vengono indicate rispettivamente con 14 e 15.

La particolare geometria della deformazione che forma le superfici toroidali 14 e 15, consente che la resistenza del materiale alle sollecitazioni esterne venga notevolmente aumentata.

Per il corretto posizionamento tra i diversi elementi toroidali è disponibile una fascia sagomata 16, fissata ad una delle due semiparti, ad esempio a quella inferiore 11, che garantisce un centraggio, vale a dire un pre-allineamento degli assi dei componenti che si accoppiano.

Tale fascia sagomata 16 presenta una forma che, in sezione, ricorda una “W”, la quale consente di alloggiare nell’incavo centrale una guarnizione 17 di materiale opportuno che, in fase di serraggio del sistema di chiusura, si comprime adeguatamente per consentire la tenuta della pressione.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione illustrata in figura 3, è previsto che, in sostituzione dell’abbinamento fascia sagomata 16 / guarnizione 17, venga utilizzata per la congiunzione a tenuta delle due flange 14 e 15 una guarnizione sagomata 18 che contemporaneamente assicura il centraggio e la tenuta della pressione tra i bordi flangiati delle due semiparti.

È possibile notare come gli elementi che si accoppiano e che vengono deformati plasticamente formando un ricciolo, realizzano, di fatto, una sistema di chiusura a flangia molto resistente ed economico.

Si tratta infatti di sfruttare l’incremento di resistenza dovuto all’incrudimento del materiale in seguito a deformazione plastica.

Questo particolare tipo di congiunzione tra i bordi flangiati in maniera meccanica 14 e 15 delle due semiparti 10 e 11, che vanno perfettamente a combaciare tra loro, deve essere bloccata da idonei mezzi di serraggio.

Con riferimento dapprima alle figure da 4 a 6, per realizzare il sistema di serraggio delle due semiparti 10 ed 11 in corrispondenza dei bordi flangiati 14 e 15, ed ottenere un accoppiamento a tenuta in grado di contrastare la pressione interna, è stata realizzata la fascia di serraggio 12 con sezione a “C”, che è costituita dall’assemblaggio di due singole unità arcuate sostanzialmente speculari ed a forma di semicerchio, indicate con 19 e 20, realizzate mediante deformazione plastica.

Alle estremità di ogni arco sono ricavate delle gabbie 21 e 22 che consentano l’alloggiamento del gancio di chiusura 23.

La sezione dell’arco presenta come detto una forma sostanzialmente a “C”, tale per cui il reciproco accoppiamento dei due componenti consente loro di rimanere in contatto tramite l’applicazione di una forza agente sul piano della guarnizione.

L’applicazione di tale forza è garantita dal gancio di chiusura 23. Nella fattispecie si tratta di un perno filettato avente una forma sostanzialmente a T” associato ad un dado che, agendo simultaneamente sulle incastellature 21 e 22 ricavate alle estremità dell’arco, collega i diversi elementi che compongono la fascia e, nel contempo, comprime adeguatamente gli elementi flangiati a ricciolo 14 e 15 che si accoppiano. L’apertura della fascia si realizza allentando il dado di serraggio avvitato al perno filettato 23.

L’elemento principale a ganascia che compone il morsetto 12, comprensivo delle gabbie 22 e 23 alle sue estremità, che sono parte del sistema di chiusura, viene ricavato da un solo pezzo di lamiera per stampaggio a freddo.

Le gabbie 21 e 22 alle estremità della ganascia sono sagomate in modo da poter coniugare due funzioni, ossia come parte di cerniera di rotazione tra le due ganasce e come parte del sistema di apertura e chiusura rapida del morsetto stesso.

Le gabbie all’estremità della ganascia hanno anche la funzione, di incrementare la resistenza della sezione della medesima alla sollecitazione.

Il perno filettato o tirante a “T” 23 è stato concepito per poter assolvere la duplice funzione di perno di rotazione relativa tra le due ganasce ed elemento di aggancio e serraggio del sistema.

Lo stesso tirante a “T” 23 è stato concepito in modo che la manovra di aggancio possa essere eseguita solo con un particolare orientamento del medesimo.

Inoltre l’insieme del morsetto 12 è stato concepito in modo che lo sgancio del sistema di chiusura ed eventualmente il suo disarticolamento, possa avvenire solo in assenza di pressione all’interno del volume che esso chiude, caratteristica fondamentale per consentirne l’impiego in sicurezza: è noto infatti come sia pericoloso poter svincolare un sistema flangiato che chiude un volume contenente una certa pressione residua.

È da notare che l’alloggiamento del tirante 23 è ricavato direttamente per stampaggio dallo stesso materiale che compone i settori 19 e 20. In tal maniera si realizza un tutt’un integrato, continuo e funzionale che accoppia gli elementi da unire tra loro realizzando il sistema di chiusura del morsetto 12, il quale, serrando i tiranti 23, comprime i riccioli 14 e 15 dei componenti il contenitore.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, la congiunzione ed il bloccaggio tra i bordi flangiati 14 e 15 delle due semiparti 10 e 11, che vanno perfettamente a combaciare tra loro, è ottenuto da una pluralità di staffe 13 sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento o semiparte.

Ciascuna staffa 13 è costituita da due corpi 24 e 25 simmetrici e speculari che rimangono tenuti insieme e risultano reciprocamente tensionabili per mezzo di un bullone 26. In corrispondenza della zona di congiunzione mediana le due staffe formano una sede 27 che costituisce la morsa nella quale entrano i due bordi flangiati a ricciolo 14 e 15 delle due semiparti.

All’atto della chiusura del contenitore tali staffe 13 si affacciano creando uno spazio atto ad alloggiare perfettamente il bullone 26. La trasmissione della forza di serraggio è consentita da un elemento trasversale 28 di sagoma opportuna che trasmette il carico del bullone alle staffe.

Caratteristica particolare di tale sistema è la sagoma delle staffe e dell’elemento trasversale 28 che, con il bullone 26, realizza un tutt’uno integrato e funzionale atto a contrastare la pressione interna al contenitore.

L’invenzione è stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia è chiaro che l’invenzione è suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.

Claims (10)

1. Titolo: “SISTEMA DI CHIUSURA PER CONTENITORI METALLICI E/O TUBAZIONI IN PRESSIONE” RIVENDICAZIONI 1. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione, quali contenitori o serbatoi di forma generalmente cilindrica per la filtrazione di prodotti di vario genere, caratterizzato dal fatto di prevedere la lavorazione del bordo di accoppiamento circolare di ciascuna delle due semiparti (10, 11), l’una superiore e l’altra inferiore, che compongono il contenitore e l’impiego di elementi di serraggio costituiti da elementi di chiusura di tipo a fascia anulare (12), ovvero da staffe (13) sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento.
2. 2. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l’accoppiamento di ciascuna delle due semiparti (10, 11) che compongono il contenitore è realizzato imponendo al bordo di ciascuna superficie cilindrica una deformazione meccanica plastica atta a realizzare una superficie toroidale che, sezionata, presenta la forma di un ricciolo (14, 15).
3. 3. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per il corretto posizionamento tra i diversi elementi toroidali è realizzata una fascia sagomata (16), fissata ad una delle due semiparti, ad esempio a quella inferiore (11), che garantisce un centraggio, ovvero un pre-allineamento degli assi dei componenti che si accoppiano.
4. 4. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fascia sagomata (16) presenta una forma che, in sezione, è sostanzialmente a “W”, la quale consente di alloggiare nell’incavo centrale una guarnizione (17) di materiale opportuno che, in fase di serraggio del sistema di chiusura, si comprime adeguatamente per consentire la tenuta della pressione.
5. 5. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere utilizzata, per la congiunzione a tenuta delle due flange (14, 15) una guarnizione sagomata (18) che contemporaneamente assicura il centraggio e la tenuta della pressione tra i bordi flangiati delle due semiparti.
6. 6. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di serraggio delle due semiparti (10, 11) in corrispondenza dei bordi flangiati (14, 15), è ottenuto con una fascia di serraggio (12) avente sezione a costituita dall’assemblaggio di due singole unità arcuate sostanzialmente speculari ed a forma di semicerchio (19 20), realizzate mediante deformazione plastica.
7. 7. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che alle estremità di ogni arco sono ricavate delle gabbie (21, 22) che consentano l’alloggiamento del gancio di chiusura (23).
8. 8. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la congiunzione ed il bloccaggio tra i bordi flangiati (14, 15) delle due semiparti (10, 11), che vanno perfettamente a combaciare tra loro, è ottenuto da una pluralità di staffe (13) sagomate in maniera opportuna e giuntate permanentemente alle estremità libere di ciascun elemento o semiparte.
9. 9. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna staffa (13) è costituita da due corpi (24, 25) simmetrici e speculari che rimangono tenuti insieme e risultano reciprocamente tensionabili per mezzo di un bullone (26), e dal fatto che, in corrispondenza della zona di congiunzione mediana, le due staffe formano una sede (27) che costituisce la morsa nella quale entrano i due bordi flangiati a ricciolo (14, 15) delle due semiparti.
10. 10. Sistema di chiusura per contenitori metallici e/o tubazioni in pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tali staffe (13) si affacciano creando uno spazio atto ad alloggiare perfettamente il bullone (26), ove la trasmissione della forza di serraggio è consentita da un elemento trasversale (28) di sagoma opportuna che trasmette il carico del bullone alle staffe, e caratterizzato dal fatto che la sagoma delle staffe e dell’elemento trasversale (28), realizzano, con il bullone 26, un tutt’uno integrato e funzionale atto a contrastare la pressione interna al contenitore.