IT9019586A1 - Giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, e procedimento per la realizzazione di detto giunto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, del tipo comprendente un corpo anulare in materiale elastomerico avente una porzione flessibile principale sagomata secondo un profilo sostanzialmente ad "U" con concavità rivolta verso l'asse del giunto, due porzioni di collegamento cilindriche che si dipartono dalle estremità opposte della porzione flessibile, e due porzioni di attacco estendentisi radialmente dalle porzioni di collegamento in allontanamento dall'asse del giunto.

Più in dettaglio, il giunto in oggetto è del tipo comunemente utilizzato nella realizzazione di impianti per il trasporto e la distribuzione di fluidi, come ad esempio impianti di riscaldamento centralizzato, impianti per la distribuzione dell'acqua potabile, impianti di raffreddamento delle apparecchiature nelle centrali termoelettriche e nelle centrali nucleari, impianti di trasporto pneumatico di materiali sfusi o di materiali in sospensione acquosa, e cosi via, al fine di collegare consecutivamente due tubi conservando una certa possibilità di spostamento assiale e di disassamento fra i tubi stessi.

Come è noto, nella realizzazione degli impianti del tipo summenzionato, il collegamento in allineamento reciproco dei vari tubi viene spesso eseguito mediante interposizione di opportuni giunti di espansione flessibili.

Questi giunti hanno la prerogativa di assicurare una perfetta tenuta ermetica nella zona di giunzione fra i tubi ed un'ottimale resistenza meccanica, pur conservando, entro certi limiti, la possibilità di spostamenti assiali e di disassamento reciproco dei tubi collegati.

Ciò è indispensabile per assorbire le variazioni di lunghezza dei tubi a causa delle dilatazioni termiche inevitabilmente presenti, nonché per compensare l'eventuale disallineamento e/o disassamento reciproco che i tubi possono presentare in fase di montaggio o a seguito di successivi assestamenti.

Attualmente, i giunti di dilatazione flessibili maggiormente diffusi nel settore presentano un corpo anulare in materiale elastomerico, inglobante strutture di rinforzo tessili o metalliche, conformato in modo da presentare una porzione principale flessibile sagomata secondo un profilo sostanzialmente a "U" con concavità rivolta verso l'asse del giunto.

Dai bordi opposti della porzione flessibile si dipartono simmetricamente due porzioni di collegamento sostanzialmente cilindriche, cui fanno seguito due porzioni di attacco aggettanti radialmente in allontanamento dall'asse del giunto.

Ogni porzione di attacco si presta ad essere chiusa fra una flangia presentata da uno dei tubi che devono essere collegati ed una controflangia di chiusura che viene serrata contro la flangia stessa mediante elementi filettati.

Pur assolvendo perfettamente ai compiti loro affidati, i giunti del tipo descritto presentano l'inconveniente di introdurre considerevoli perdite di carico nella tubazione in cui vengono installati.

Infatti, si rileva che l'ansa formata dalla porzione flessibile interrompe il moto laminare del fluido all'interno dei tubi ed instaura moti vorticosi del fluido stesso , cui corrispondono perdite di carico paragonabili a quelle che si otterrebbero in circa quaranta metri di tubazione rettilinea priva di discontinuità.

Sono noti anche giunti la cui porzione flessibile è di configurazione sostanzialemnte cilindrica e risulta disposta con la sua superficie interna in soluzione di continuità con le superfici interne dei tubi che vengono collegati al giunto stesso.

I giunti di questo tipo eliminano il problema delle perdite di carico ma, dall'altro canto, non presentano un soddisfacente grado di flessibilità ed adattabilità agli eventuali spostamenti reciproci dei tubi per effetto di dilatazioni termiche e/o assestamenti dopo la messa in opera.

Nel tentativo di ridurre le perdite di carico nei giunti con porzione flessibile sagomata ad "U" si è pensato di inserire nel giunto un collare cilindrico in materiale metallico provvisto, lungo un suo bordo di estremità rivolto in senso opposto all'avanzamento del fluido nella tubazione, di una flangia di fissaggio che viene interposta tra una delle porzioni di attacco del giunto e la flangia del corrispondente tubo.

II collare costituisce sostanzialmente una carenatura dell'ansa formata dalla porzione flessibile, determinando conseguentemente una notevole attenuazione delle perdite di carico in corrispondenza del giunto.

Si rileva tuttavia che siccome il collare cilindrico deve necessariamente avere un diametro interno inferiore al diametro interno dei tubi, per consentire disallineamenti assiali degli stessi, è inevitabile che la sua presenza determini una certa perdita di carico.

In particolare è evidente che il giunto deve avere la capacità di consentire il movimento di una parte rispetto all’altra; di conseguenza la luce fra il diametro della parte in gomma e il diametro esterno del collare deve essere uguale allo spostamento trasversale richiesto.

Ciò comporta una brusca riduzione di diametro del collare con conseguente accentuate perdite di carico.

Scopo principale della presente invenzione è sostanzialmente quello di risolvere i problemi della tecnica nota, realizzando un giunto di dilatazione avente un elevato grado di adattabilità ai disallineamenti ed agli spostamenti reciproci fra i tubi e, al tempo stesso, congegnato in modo tale che la sua presenza non determini un apprezzabile incremento delle perdite di carico nella tubazione.

Questo scopo ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della presente descrizione, vengono sostanzialmente raggiunti da un giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, caratterizzato dal fatto che detto corpo anulare presenta inoltre almeno una porzione flessibile di tamponamento sostanzialmente cilindrica, estendentesi fra le porzioni di collegamento dalla parte rivolta verso l’asse del giunto e avente almeno un'estremità unita di pezzo con una di dette porzioni di collegamento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva di un giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, secondo la presente invenzione. Tale descrizione verrà fatta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e pertanto non limitativo,nei quali:

- la figura 1 mostra, in sezione diametrale interrotta, il giunto in oggetto operativamente impegnato fra due tubi;

- la figura 2 è un particolare ingrandito del giunto di figura 1, in cui è evidenziato il comportamento di una porzione di tamponamento del giunto a seguito di un avvicinamento assiale dei tubi;

- la figura 3 mostra, in sezione ingrandita ed interrotta, la porzione di tamponamento in accordo con un ulteriore esempio realizzativo del giunto;

- la figura 4 è una sezione diametrale interrotta illustrante un'ulteriore variante realizzativa del giunto;

- la figura 5 è uno schema in sezione illustrante una fase operativa della realizzazione del giunto in oggetto;

- la figura 6 è uno schema illustrante un'ulteriore fase operativa della realizzazione del giunto.

Con riferimento alle figure citate, con 1 è stato complessivamente indicato un giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, eecondo la presente invenzione.

Il giunto di dilatazione 1 presenta un corpo anulare la in materiale elastomerico,preferibilmente provvisto di strutture tessili di rinforzo 17b e 19b in esso inglobate e conformato in modo da presentare una porzione flessibile principale 2 sagomata secondo un profilo sostanzialmente ad "U" con concavità rivolta verso l'asse del giunto stesso.

Dai bordi di estremità opposti della porzione flessibile principale 2 si dipartono simmetricamente due porzioni di collegamento cilindriche 3 cui fanno seguito due porzioni di attacco 4 che si estendono radialmente in allontanamento dall'asse del giunto.

Ciascuna delle porzioni di attacco 4 si presta ad essere racchiusa fra una flangia 5 portata da una estremità di un tubo 6 ed una controflangia 7 che viene collegata alla flangia stessa mediante organi filettati 8 operanti attraverso fori passanti 4a, 5a, 7a circonferenzialemnte distribuiti sulla porzione di attacco 4, sulla flangia 5 e sulla controflangia 7·

Data la vastità del campo di impiego del giunto in oggetto, il quale può trovare applicazione su tubi con diametro interno variabile orientativamente da 20 mm. a 4.000 mm. e con pressioni di esercizio variabili da 1 bar a 15 bar, le dimensioni del corpo anulare la possono variare notevolmente, a seconda dei casi.

A livello indicativo, la larghezza del corpo anulare la, indicata con L in figura 1 può assumere un qualsiasi valore compreso da 100 mm. 500 mm., il suo diametro interno Di, coincidente con quello dei tubi 6, può variare da 20 mm. a 4.000 mm., il suo diametro esterno De, misurato in corrispondenza dei bordi di estremità liberi delle porzioni di attacco 4, può assumere un valore compreso fra 90 mm, e 4.900 mm. Lo spessore S' misurato in corrispondenza della porzione flessibile principale 2 è compreso fra 2 mm. e 30 mm.

Lo spessore S" misurato in corrispondenza delle porzioni attacco 4 è anch'esso compreso fra 2 mm. e 30 mm.

In accordo con la presente invenzione, il corpo anulare la presenta inoltre almeno una porzione flessibile di tamponamento 9 sostanzialmente cilindrica, che si estende fra le porzioni di collegamento 3 dalla parte rivolta verso l'asse del giunto 1, in modo da definire il diametro interno Di del giunto stesso.

La porzione di tamponamento 9» realizzata in materiale elastomerico eventualmente rinforzato con strutture tessili 12b o altro, ha uno spessore S"' compreso fra 2 mm. e 10 mm., a seconda del tipo di impiego, e presenta almeno un primo bordo di estremità 9a unito di pezzo con una delle porzioni di collegamento 3. preferibilmente in corrispondenza della zona di giunzione fra la porzione di collegamento stessa e la rispettiva porzione di attacco 4.

Con riferimento agli esempi realizzativi di cui alle figure da 1 a 3i la porzione di tamponamento 9 presenta un secondo bordo di estremità 9b libero, vale a dire non vincolato alla corrispondente porzione di collegamento 3> terminante a filo con la rispettiva porzione di attacco 4.

Più in particolare, nell'esempio di cui alle figure 1 e 2 è previsto che il bordo di estremità libero 9b presenti una superficie terminale 9c disposta perpendicolarmente allo sviluppo longitudinale della porzione flessibile 9·

Nell'esempio di cui alla figura 3» invece, la superficie terminale 9c del bordo di estremità libero 9b presenta un orientamento inclinato ed è rivolta verso la rispettiva porzione di attacco 4.

Sempre con riferimento alla fig.3. la superficie terminale 9c è inoltre predisposta ad agire in relazione di riscontro con una superficie inclinata 4b definita internamente dalla porzione di attacco 4.

Sempre in accordo con la presente invenzione, la porzione di tamponamento 9 è dotata di almeno un foro passante 10 ricavato nella zona compresa fra le porzioni di collegamento 3 e predisposto a mettere in comunicazione di fluido la zona interna del giunto 1 con una camera 11 definita fra la porzione di tamponamento stessa e l'ansa formata dalla porzione flessibile principale 2 del corpo anulare la. Preferibilmente, sono previste due serie di fori passanti 10 circonferenzialmente distribuiti sulla porzione di tamponamento 9. come visibile dalle allegate figure.

Dopo guanto descritto in senso prevalentemente strutturale, il funzionamento del giunto nelle forme realizzative di cui alle figure da 1 a 3 risulta il seguente.

L'assemblaggio del giunto 1 coi tubi 6 da collegare avviene in modo identico a quello attualmente adottato con l'uso dei giunti convenzionali, e non necessita pertanto di particolari chiarimenti.

A messa in opera avvenuta, la porzione di tamponamento 9 risulta vantaggiosamente disposta in modo che le proprie superfici interne si estendano in soluzione di continuità con le superfici interne dei tubi 6.

In questa situazione la porzione di tamponamento 9 fa si che, quando un fluido in pressione viene inviato lungo i tubi 6, la presenza dell'ansa formata dalla porzione flessibile principale 2 non determini alcuna perdita di carico in relazione al moto del fluido stesso.

Si rileva infatti che il fluido in pressione inviato nei tubi 6 è soggetto a passare istantaneamente attraverso i fori passanti 10 per riempire la camera 11 definita fra la porzione flessibile principale 2 e la porzione di tamponamento 9·

Superata questa breve fase transitoria iniziale, il moto del fluido attraverso il giunto 1 avviene in condizione di flusso sostanzialmente laminare, con perdite di carico paragonabili a quelle che si ottengono,per unità di estensione assiale, nei tubi 6.

Come è evidenziato nelle figure 2 e 3· grazie alla flessibilità ed allo spessore relativamente ridotto della porzione di tamponamento 9, il bordo di estremità libero 9b della porzione di tamponamento stessa si presta ad inserirsi nell'estremità del corrispettivo tubo 6, mantenendosi sostanzialmente a filo della superficie interna di quest'ultimo, quanto si verifica un avvicinamento reciproco delle estremità dei tubi a seguito di dilatazioni termiche, di assestamenti e/o di disallineamenti conferiti ai tubi stessi in fase di montaggio.

Pertanto, anche in questa situazione il moto laminare del fluido lungo i tubi 6 non è soggetto ad essere turbato in modo sensibile.

In figura 4 è illustrata un'ulteriore forma realizzativa del giunto in oggetto, in accordo con la quale la porzione di tamponamento 9 presenta entrambi i suoi bordi di estremità 9a. 9b uniti di pezzo con le corrispettive porzioni di collegamento 3·

In questo caso, a differenza di quanto descritto con riferimento agli esempi realizzativi di cui alle figure 1, 2 e 3. la porzione di collegamento 9 è predisposta ad assencondare gli spostamenti reciproci fra le estremità dei tubi 6 allungandosi e accorciandosi elasticamente, tenendosi a filo delle superfici interne dei tubi. Nelle figure 5 e 6 sono schematicamente illustrate, a titolo puramente indicativo, due fasi comprese in un procedimento per la realizzazione del giunto secondo la presente invenzione.

Tale procedimento, che forma anch'esso parte integrante della presente invenzione, prevede una fase in cui un primo strato di base 12, comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico, viene impegnato attorno ad un nucleo cilindrico 13 provvisto di un primo ed un secondo spallamenti a flangia 14, 15, assialmente distanziati secondo una misura pari alla larghezza L che deve essere conferita al giunto finito.

Preferibilmente, il primo strato di base 12 viene realizzato mediante sovrapposizione in successione, sul nucleo 13, di un primo foglio elastomerico 12a, di un foglio di rinforzo tessile 12b ed un secondo foglio elastomerico 12c.

Ad operazione ultimata, il primo strato di base 12 risulta disposto secondo una configurazione sostanzialmente "L" sul nucleo 13 e contro il primo spallamento a flangia 14.

La fase successiva del procedimento in oggetto prevede che su uno dei bordi del primo strato di base 12, più precisamente sul bordo prospiciente al secondo spallamento a flangia 15, venga sovrapposta una striscia divisoria 16 in materiale antiadesivo.

E' poi previsto che contro il secondo spallamento a flangia 15 venga impegnato un secondo strato di base 17 comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico.

Nell'esempio illustrato, il secondo strato di base 17 viene ottenuto sovrapponendo successivamente contro lo spallamento a flangia 15 un primo foglio elastomerico 17a, un foglio di rinforzo tessile 17b ed un secondo foglio elatomerico 17c.

Con riferimento alla fig.6, attorno al nucleo 13 viene successivamente impegnato un elemento anulare di riempimento 18.

Questo elemento di riempimento 18, realizzato ad esempio in gomma vulcanizzata, presenta una sezione sostanzialmente semicircolare e risulta sovrapposto allo stato di base 12 in posizione assialmente centrata fra gli spallamenti a flangia 14,15.

Attorno al nucleo 13 viene successivamente impegnato uno strato di copertura 19, comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico accoppiato ad un foglio di rinforzo tessile.

Più in particolare, come descritto con riferimento agli strati di base 12 e 17, lo strato di copertura 19 viene preferibilmente ottenuto sovrapponendo successivamente, attorno al nucleo 13. un primo foglio elastomerico 19a, un foglio di rinforzo tessile 19b ed un secondo foglio elastomerico 19c.

Ad operazione ultimata, lo strato di copertura 19 ricopre integralmente l'elemento di riempimento 18, il primo strato di base 12 ed il secondo strato di base 17. come chiaramente visibile da figura 6.

Il prodotto in lavorazione deve essere quindi sottoposto ad una fase di vulcanizzazione.

In modo di per sè noto e convenzionale, è preferibilemnte previsto che prima di tale operazione due controflange di vulcanizzazione 20 vengano impegnate in relazione di spinta contro gli spallamenti a flangia 14, 15, in modo che lo strato di copertura 19 e gli strati di base 12 e 17 vengano trattenuti contro gli spallamenti a flangia stessi.

Si procede quindi all’avvolgimento di materiale di bendatura 21 attorno al nucleo 13, nello spazio delimitato fra le controflange di vulcanizzazione 20.

Il materiale di bendatura 21, costituito ad esempio da cordicelle di nylon o altre fibre sintetiche o vegetali, ha lo scopo di fissare il posizionamento degli strati di base 12 e 17 e di copertura 19. prima di procedere alla fase di vulcanizzazione.

Al termine della fase di vulcanizzazione, non descritta in quanto nota, il giunto 1 ottenuto viene disimpegnato dal nucleo 13 previa rimozione del materiale di bendatura 21 e delle controflange 20. Va notato che la presenza della striscia divisoria 16 ha impedito qualsiasi contatto fisico del primo strato di base 12 con lo strato di copertura 19 e con il secondo strato di base 17, nella zona compresa fra il corrispettivo bordo di estremità del primo strato di base stesso e l'elemento anulare di riempimento 18.

Pertanto, la porzione dello strato di base che era a contatto col nucleo 13 va a costituire la citata porzione flessibile di tamponamento 9. e si presta ad essere divaricata dalle restanti parti del corpo anulare la per consentire la rimozione dell'elemento anulare di riempimento 18 e della striscia divisoria 16.

Avvenuta tale operazione, si procede all’esecuzione dei fori passanti 4a sulle porzioni di attacco 4 e dei fori passanti 10 sulla porzione flessibile di tamponamento 9·

La presente invenzione raggiunge gli scopi proposti.

Si rileva infatti che con l'impiego del giunto in oggetto è possibile ottenere caratteristiche di flessibilità ed adattabilità agli spostamenti reciproci dei tubi tipiche dei giunti noti provvisti di porzione flessibile ad "U", unitamente ad una prerogativa di bassissime perdite di carico nella zona di giunzione fra i tubi, tipica dei giunti con porzione flessibile cilindrica.

Naturalmente, all'invenzione cosi concepita possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Claims (11)

1. R I V E N D I C A Z I 0 N I 1) Giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, comprendente un corpo anulare In materiale elastomerlco avente: - una porzione flessibile principale sagomata secondo un profilo sostanzialmente ad "U" con concavità rivolta verso l'asse del giunto; - due porzioni di collegamento cilindriche che si dipartono dalle estremità opposte della porzione flessibile; - due porzioni di attacco estendentisi radialmente dalle porzioni di collegamento in allontamento dall'asse del giunto; caratterizzato dal fatto che detto corpo anulare presenta inoltre almeno una porzione flessibile di tamponamento sostanzialmente cilindrica, estendentesi fra le porzioni di collegamento dalla parte rivolta verso l'asse del giunto e avente almeno un'estremità unita di pezzo con una di dette porzioni di collegamento.
2. 2) Giunto di dilatazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta porzione flessibile di tamponamento presenta almeno un foro passante disposto in prossimità della porzione flessibile principale.
3. 3) Giunto di dilatazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta porzione flessibile di tamponamento presenta due serie di fori passanti circonferenzialmente distribuiti in corrispondenza della porzione flessibile principale.
4. 4) Giunto di dilatazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la porzione flessibile di tamponamento è unita di pezzo ad una delle porzioni di collegamento nella zona di giunzione con la corrispettiva porzione di attacco, e presenta un bordo di estremità libero terminante a filo con l’altra porzione di attacco.
5. 5) Giunto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il bordo libero della .porzione flessibile di tamponamento presenta una superficie terminale orientata perpendicolarmente allo sviluppo longitudinale della porzione di tamponamento stessa.
6. 6) Giunto di dilatazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il bordo libero della porzione flessibile di tamponamento presenta una superficie terminale rastremata secondo un orientamento inclinato, rivolta verso la corrispondente porzione di attacco e predisposta ad agire in relazione di riscontro su una superficie inclinata presentata inferiormente dalla porzione di attacco stessa.
7. 7) Giunto di dilatazione secondo al rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta porzione flessibile di tamponamento risulta rigidamente vincolata alle porzioni di collegamento in corrispondenza delle rispettive estremità opposte.
8. 8) Giunto di dilatazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta porzione flessibile di tamponamento è realizzata in materiale elastomerico provvisto di almeno uno strato di rinforzo tessile.
9. 9) Procedimento per realizzare un giunto di dilatazione flessibile per tubazioni, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - impegnare un primo strato elastomerico di base, comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico, su un nucleo cilindrico dotato di un primo spallamento a flangia e di un secondo spallamento a flangia assialmente distanziati, detto primo strato elastomerico di base essendo disposto secondo una configurazione sostanzialmente ad "L" contro il nucleo e contro il primo spallamento a flangia; - sovrapporre una striscia divisoria in materiale antiadesivo sullo strato di base, in prossimità di un suo bordo di estremità prospiciente al secondo spallamento a flangia; - impegnare contro il secondo spallamento a flangia un secondo strato elastomerico di base, comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico; - impegnare attorno al nucleo un elemento anulare di riempimento avente sezione sostanzialmente semicircolare,detto elemento anulare di riempimento essendo sovrapposto al primo strato di base in posizione assialmente centrata fra detti spallamenti a flangia; - impegnare intorno al nucleo uno strato di copertura comprendente almeno un foglio in materiale elastomerico accoppiato ad almeno un foglio di rinforzo tessile, detto strato di copertura ricoprendo integralmente l’elemento di riempimento e detti strati elastomerici di base; - disporre due controflange di vulcanizzazione in relazione di spinta contro gli spallamenti a flangia per trattenere lo strato di copertura,e gli strati di base contro gli spallamenti a flangia stessi; - avvolgere un materiale di bendatura attorno al nucleo per bloccare il posizionamento dello strato di copertura, degli strati di base; - vulcanizzare il giunto in lavorazione; - disimpegnare il giunto vulcanizzato dal nucleo; - rimuovere l'elemento di riempimento e la striscia divisoria dal giunto ottenuto.
10. 10) Procedimento secondo la rivendicazione 9. caratterizzato dal fatto che l'impegno del primo strato elastomerico di base sul nucleo prevede le fasi di: - avvolgere un primo foglio in materiale elastomerico attorno al nucleo; - sovrapporre un foglio di rinforzo tessile al primo foglio elastomerico; - sovrapporre un secondo foglio elastomerico al foglio di rinforzo tessile.
11. 11) Giunto di dilatazione flessibile per tubazioni,e procedimento per realizzare tale giunto, secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato,per gli scopi sopra specificati.